한화토탈, 태양전지용 EVA 장영실상 수상

↑ 왼쪽부터 13주 iR52 장영실상을 수상한 박지용 팀장, 최연범 수석연구원, 한재혁 수석연구원, 정병용 부장 <사진 = 한국산업기술진흥협회>

한화토탈이 개발한 ‘고투명 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 신소재’가 13주차 iR52 장영실상을 수상했다.
2009년 유가불안과 함게 새로운 대체에너지로 태양광 발전이 주목받기 시작했다. 한화토탈은 시장 변화에 대비하기 위해 태양전지용 EVA 개발이 시급하다는 인식을 하게 됐다.
태양전지는 태양광의 빛 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치다. 햇빛이 닿는 위층부터 유리, 봉지재, 셀(전지), 봉지재, 백시트 순으로 구성돼 있다. 0.5㎜ 두께의 얇은 시트 형태인 봉지재는 수분이 전지로 침투하는 것을 막아주며 절연 효과와 함께 외부 충격으로부터 전지를 보호하는 역할을 하는 핵심 소재다.
EVA는 약 30년 전부터 태양전지의 봉지재로 활용돼왔다. 2010년 이후 태양광 발전 시장이 본격적으로 확대되면서 봉지재 제조사들은 품질 경쟁력 제고를 위해 불량률 감소, 원가 절감 등에 주력했다. 한화토탈은 시장 후발주자로서 경쟁력 확보를 위해 고성능 EVA 소재를 개발하는 전략을 세웠다.
EVA 생산 공정은 용기 형태의 오토클레이브 공정과 파이프형태의 관형(管形) 반응기 공정으로 나눌 수 있다. 태양전지용 EVA는 오토클레이브 공정에서만 생산해 온 소재로 관형 반응기 공정만을 보유한 한화토탈에서는 생산이 불가능할 것이라는 게 대부분의 생각이었다.
EVA 생산 공정은 반응은도가 230도 이상, 반응압력 2500기업 이상의 초고온, 초고압에서 이뤄진다. 극한 운전 조건 및 설비 제약으로 인해 소규모 테스트 설비 건설이 어려워 신뢰성 있는 데이터와 확신이 없이 대규모 상업공장에서 시험생산을 시도하는 것도 불가능해 보였다.
한화토탈은 이런 어려움 속에서도 관형 반응기 공정에서 태양전지용 EVA를 생산하게 되면 투명성 등 성능 차별화가 가능하다는 확신을 가지고 도전을 계속했다. 연구소에서는 초임계 관형반응기 중합 공정용 시뮬레이터를 독자 개발해 공정 해석 및 제품 설계에 활용했다. 그 결과 단계적인 시험생산을 통해 관형 반응기 공정에서 태양전지용 EVA를 상업 생산하는데 성공할 수 있었다.
한화토탈은 관형 반응기 공정에서 태양전지용 EVA 소재를 개발하기 위해 초고온·초고압 중합반응 게시대 시스템과 관형 반응기 공정 중합기술을 개발했다. 관형 반응기 공정에서 만든 한화토탈의 고투명 EVA 신소재는 기존의 오토클레이브 공정에서 생산된 제품과 비교했을 때 매우 좁은 분자량 분포를 갖는 분자구조 특성을 띄고 있어 태양광을 잘 투과하는 우수한 투명성, 결점 및 수축이 적은 특징을 확보할 수 있었다.
온실가스 감축이 세계적인 화두로 떠오르면서 태양광 발전은 친환경 에너지로 급부상하고 있다. 지난해 태양광 발전 신규 설치 전력은 전년 대비 28% 성장한 58GW에 달한다. 아시아 지역에선 특히 중국, 인도의 고성장이 예상된다.
박지용 한화토탈 PE연구팀장은 “한화토탈에서 개발한 EVA 신소재는 최고수준의 품질로 세계 시장 점유율 1위를 달성했으며 향후 5년 간 약 1조5000억원의 매출이 예상된다”며 “한화그룹의 차세대 성장동력인 태양광 사업 및 한국 태양관 산업의 글로벌 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
[이영욱 기자]