뉴스페이스 우주 시대,
태양광 소재로 부상하는 페로브스카이트

유력한 대안으로 부상하는 페로브스카이트

뉴스페이스 산업을 주도하는 스페이스X 는 스타링크 위성에 저궤도 운용과 짧은 임무 수명을 전제로 과감하게 실리콘 태양전지를 채택하며 ‘고효율·고신뢰성’ 중심에서 ‘양산·효율성’ 중심으로의 패러다임 전환을 제시하고 있습니다.

그러나 실리콘은 방사선에 취약해 2년이면 전체 성능이 50% 미만으로 감쇄하며, 이를 극복하기 위해 방사선 차폐 등의 시도를 병행하고 있으나, 무게 증가로 이어지며 개선의 한계가 분명해진 가운데, 이에 대안으로 주목받는 것이 바로 ‘페로브스카이트(Perovskite)’ 구조의 태양전지입니다.

페로브스카이트 태양전지는 2009년 처음 학계에 소개된 이래 10여년 만에 변환 효율 28% 이상을 달성하며, 지난 50년간의 실리콘 태양전지 한계를 뛰어 넘었습니다. 미국 NREL의 효율 인증 차트에서 그 성장이 뚜렷하게 확인됩니다.

무엇보다 페로브스카이트는 가볍고 유연하며, 저비용 공정이 가능하다는 강점을 가집니다. 특히 무기계 페로브스카이트 (예: CsPbBr₃)는 고온, 방사선 환경에서도 결정 안정성과 성능 유지력이 우수하여, 우주 환경에서도 유력한 대안으로 평가되고 있습니다.

대표적으로 미국 NASA를 비롯하여 유럽우주국 ESA, MIT, UCLA, 옥스퍼드 대학 등 세계 유수의 우주 연구 기관들은 페로브스카이트 태양전지를 현실적인 대체제로 보고 궤도 실증 및 내구성 테스트를 진행 중입니다. 실제로 지구 저궤도상에 위치한 국제우주정거장 ISS 외부에 페로브스카이트 샘플을 부착해 방사선에 대한 내성을 측정하거나, AM0 태양광 환경에서의 스펙트럼 반응을 시험하는 등 실증 연구가 진행되고 있습니다. 국내에서도 우주용 태양전지 기술에 도전하는 흐름이 나타나고 있습니다. 한화시스템 사내창업을 통해 2024년 스핀오프한 ‘플렉셀스페이스’는 무기계 페로브스카이트 기반 위성용 태양전지를 개발 중입니다. 동사는 현재 27% 수준의 효율을 확보하고 있으며, 곧 우주공간에서의 실증 테스트도 앞두고 있습니다.

뉴스페이스 시대, 새로운 혁신을 찾아

뉴스페이스 시대의 핵심 경쟁력은 ‘속도’, ‘효율성’, 그리고 ‘비용’입니다. 위성의 전력을 공급하는 태양전지는 이러한 요소를 결정짓는 핵심 부품이며, 이를 둘러싼 기술적 전환은 우주 산업의 다음 국면을 여는 촉매가 될 것입니다.

쿼드벤처스는 이러한 흐름 속에서 페로브스카이트 기반 위성용 태양전지, 나아가 다양한 우주용 COTS 기반 부품 혁신에 주목하며, 차세대 우주 산업을 이끌어 갈 기술에 주목하고 혁신 기업들을 지속 발굴해 나갈 것입니다.