전기차의 태양광 자가발전...배터리 품귀 난 대안이 될까

현대·기아차 환경에너지연구팀 연구원들이 2019년 개발 중이던 1세대 솔라루프.

전기차 배터리 공급난을 태양광 발전시설이 일부 상쇄시켜줄 수 있을 것이란 관측이 나온다. 외부 충전에 의지하지 않고 주행·주차 중 전기차가 스스로 발전해 전력을 생산하게 된다면 전기차 운행에 필요한 배터리 용량을 줄일 수 있다는 논리다. 시장이 형성된다면 태양광 사업자의 새로운 사업모델로도 부상할 수 있을 전망이다.

30일 관련업계에 따르면 자동차에 태양광 패널을 부착하기 시작한 것은 이미 13년 전부터 이뤄졌다. 토요타가 2009년 프리우스에 장착했다. 국내에서는 현대자동차가 2019년 쏘나타 하이브리드에 최초로 탑재했다. 지붕 위에 패널을 얹는 이른바 '솔라루프'다. 기존 솔라루프의 단점은 효율이다. 무거울 뿐 아니라 생산되는 전력량도 많지 않다.


그럼에도 완성차업계의 '자가 발전 전기차' 연구는 계속되고 있다. 현대차는 이달부터 2025년 5월까지 3년간 울산과학기술원(UNIST)과 차세대 차량용 태양전지 개발을 위한 공동연구실을 최근 출범시켰다. 산학 공동연구를 통해 발전량과 효율을 대대적으로 개선 시킨 솔라루프를 만들겠다는 취지에서다. 현대차뿐 아니라 테슬라 등 다른 업체들도 관련 기술개발에 공을 들이고 있다는 후문이다.

시장에서는 솔라루프 시장이 전기차 배터리 수급난을 완화시키는 한편 태양광 업계의 새로운 수익모델로 부상할 것으로 보고 있다. 3세대 태양광 기술인 '페로브스카이트'가 차세대 기술로 채택되면서 기존 태양광 시장뿐 아니라 잠재적인 시장의 변화를 이끌 것이란 기대감이다.

2009년 개발된 페로브스카이트는 가볍고 반투명 재질의 패널 소재다. 얇고 반투명해 용도가 다양하며 기존 패널은 장파장(적외선)만 흡수할 수 있지만, 페로브스카이트는 단파장(자외선) 흡수도 가능하다. 태양광 흡수량이 50% 이상 높아지기 때문에 전력 생산량도 많아진다. 경제성 측면에서 한계가 있던 페로브스카이트는 2019년부터 양산연구가 이뤄져 조만간 제품화될 것으로 기대된다.

페로브스카이트와 실리콘 셀을 중첩한 탠덤(이종)셀을 연구 중인 장면 /사진=한화큐셀

무게가 가볍다보니 쓰임새도 다양해질 것으로 예상되는데 솔라루프에 적합한 패널 소재로 주목받고 있다. 국내에서는 한화솔루션 큐셀부문(한화큐셀)이 페로브스카이트 6인치 셀 기술을 개발한 상태다. 업계에서는 해당 기술이 전기차에 적용되면 기존 선루프뿐 아니라 후드·휀더·트렁크 등에서의 전력생산이 가능할 것으로 보고 있다.

전우제 한화투자증권 리서치센터 연구원은 최근 펴낸 보고서를 통해 "주행 및 외부주차 등으로 하루 5시간만 태양광에 노출되면 1일 최대 5kWh, 연간 1800kWh의 전력생산이 가능할 것"이라면서 "아이오닉5, 니로EV 등의 복합전비가 kWh당 4.5~5.3km 안팎임을 감안 하면, 연간 1만5000km 주행한다고 가정했을 때 필요한 전력량 3000kWh의 60%를 대체할 수 있다"고 분석했다. 또 "이를 통해 이차전지 수요 일부를 태양광이 대체하게 된다"고 설명했다.

배터리업계 관계자는 "전기차는 가정 등에서 충전된 전력으로 달리는 이동 수단의 수준을 넘어, 충전된 전력을 역으로 가정에 공급하거나 전력이 닿지 않는 곳에서 사용할 수 있는 초대형 배터리 개념으로 진화하고 있다"면서 "스스로 발전까지 꾀하게 되면 에너지저장장치(ESS) 역할도 도맡게 되는 것"이라고 말했다.

이어 "스스로 전력을 생산해 일정 수준 이상의 자가 충전이 가능해진다면 전기차에 탑재되는 배터리 수도 줄어들게 될 것"이라면서 "중기적으로 배터리 수급난에 대응할 수 있는 효과적인 방안이 될 수 있다"고 덧붙였다.