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태양광 폐 모듈의 처리현황 및 실용화 기술
Current Status and Utilization Technology of End-of-Life Photovoltaic Modules 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.29 no.4, 2020년, pp.15 - 30  

조재영 (원광전력주식회사 기술연구소) ,  박아름 (원광전력주식회사 기술연구소) ,  윤현목 (원광전력주식회사 기술연구소) ,  전연수 (원광전력주식회사 기술연구소) ,  김준수 (원광전력주식회사 기술연구소)

초록
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최근에 태양광 발전 시설이 급격히 증가됨에 따라 사용 후 태양광 모듈의 발생량이 급증할 것으로 예상된다. 태양광 폐 모듈의 리싸이클링은 일부 국가에서 시도하고 있지만, 경제성이 확보된 실용화 기술의 부재로 폐 모듈이 방치 및 폐기되어, 환경오염은 물론 유가자원 회수 측면에서도 많은 문제를 야기시키고 있으므로 대책 마련이 시급하다. 이와 같은 현실에 비추어 본 기술개발에서는 폐 모듈의 성능검사, 알루미늄 프레임 해체, 강화유리의 파분쇄 및 박리, back sheet 및 EVA의 분리 제거, 유가금속의 침출과 침전 회수 및 폐액 처리의 기반 기술을 확립한 다음, 이를 기초로 대단위 처리 시설을 설계 제작 및 운전함으로써 실용화기술을 확립하였다. 본 연구에서는 대단위 시험을 통하여 1 ton/day 규모의 폐 모듈 처리의 최적 조건을 확립한 다음, 얻어진 자료를 근거로 경제성 검토를 실시하였다. 프레임 해체 및 강화유리 박리 공정까지는 경제성이 있었으나, 유가금속 회수를 포함한 전체 공정을 포함하면 생산자 책임(EPR) 제도의 시행에 따른 재활용 분담금의 지원이 이루어지지 않는 한 경제성이 박약하였다. 향후 태양광 폐 모듈의 수거, 재사용 인증기준, 철거비 부담, 효율적인 처리 기술 확보, 관련 법규제정 및 EPR 제도 등의 문제가 해결된다면, 경제성 확보가 용이하여 상용화가 가능할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, it is increasing a amount of installed solar-cell rapidly, and end-of-life photovoltaic(ELP) modules are generated in according to the reduction of cell efficiency largely. Recycling of ELP modules are begun at an advanced nation already, but there are bring about environmental contaminati...

주제어

#태양광 폐모듈   #리싸이클링   #대단위 처리기술   #경제성 검토   #향후 전망  

표/그림 (19)

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광 셀의 현황은? 전술한 문제해결 방법 중 대체에너지 활용 기술의 개발은 근원적인 방안이 될 수는 없지만, 일부 대안으로 자리매김할 수 있을 것이다. 그 중에서도 태양광 셀에 의한 전기에너지의 생산은 가장 비중이 크고 중요한 대체에너지 생산기술로 자리매김되어 세계 각국에서 태양광 셀의 제조가 대량 이루어지고 있고, 태양광 전기 설비의 시설량 및 사용 후 폐기량 또한 급격히 증가되고 있는 현실이다1,2). 전 세계 태양광 발전 누적 설비 규모는 2017년 414GW에서 2050년 6,862GW로 급격한 증가가 예상되며, 국내의 경우에도 2017년 5.
전 세계 태양광 발전 누적 설비 규모는 어떻게 예상되나? 그 중에서도 태양광 셀에 의한 전기에너지의 생산은 가장 비중이 크고 중요한 대체에너지 생산기술로 자리매김되어 세계 각국에서 태양광 셀의 제조가 대량 이루어지고 있고, 태양광 전기 설비의 시설량 및 사용 후 폐기량 또한 급격히 증가되고 있는 현실이다1,2). 전 세계 태양광 발전 누적 설비 규모는 2017년 414GW에서 2050년 6,862GW로 급격한 증가가 예상되며, 국내의 경우에도 2017년 5.7GW에서 2030년 41GW, 2050년 135GW로 가파른 상승이 예상된다3).
태양광 폐 모듈의 효과적인 재활용시 주의해야할 점은? 태양광 폐 모듈의 효과적인 재활용을 위해서는 먼저 cell의 구조 및 폐 모듈의 구성과 특성 파악이 이루어져야 하는데, 이에 대한 자세한 내용은 기 발표된 “사용 후 태양광 실리콘 모듈의 리싸이클링” 논문1) 및 “태양광 폐 모듈 자원화 기술 개발 및 Biz 모델 실증” 기술개발 최종 보고서6)에 자세한 내용이 기술되어 있다. 특히 단위 태양광 모듈의 구조는 알루미늄 프레임, 강화유리, 실리콘 셀, ethylene vinyl acetate(EVA) 필름, back sheet 및 junction box 등으로 구성되어 있다. 대부분 이와 같은 기본적인 구조로 되어 있으나, 결정형 실리콘 셀과 박막 형태로 제조된 것도 있으니, 구분하여 재활용 기술을 개발하여야 한다.
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참고문헌 (17)

  1. Kim, J.S., Cho, J.Y., Lee, J.K., et al., 2019 : Recycling of End-of Life Photovoltaic Silicon Modules, J.of Korean Inst. of Resoures Recycling, 28(5), pp.19-29. 

  2. Jo, J. H., Seo, Y.W., Kim, Y.S., et al., 2018 : Management Status and Improvement Plans of Waste Solar panels, Korea Environment Institute, Research Report, pp.1-153. 

  3. Bloomberg New Energy Finance (BNEF), 2018 : New Energy Outlook. 

  4. Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE), 2017 : Renewable Energy Plan 3020. 

  5. International Renewable Energy Agency (IRENA) AND International Energy Agency (IEA), 2016 : End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels. 

  6. Kim, J. S., Cho, J.Y., Park, A.R., et al., 2020 : Development of Recycling Technology for PV Module Waste and Demonstration of Biz Model, Korean Electric Power Corporation Research Report, pp.1-362. 

  7. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, 2019 : Photovoltaics Report. 

  8. Sica, D., Malandrino, O., Supino, S., et al., 2018 : Management of End-of-Life Photovoltaic panels as a step towards a circular Economy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82(3), pp.2934-2945. 

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  9. Korean Statistical Information Service (KOSIS), 2020 : http://kosis.kr. 

  10. Ministry of Environment (ME) 2019 : Generation and Treatment Trend of Waste Photovoltaic Panel, Research Report. 

  11. Dias, P., Javimczik, S., Benevit, M., et al., 2016 : Extraction and Concentration of Silver from Waste Crystalline Silicon Photovoltaic Modules, http://dx.doi.org./10.1016/j.wasman,2016.03.016,0956-053x/ (C)Elsvier Ltd., pp.1-6. 

  12. Doi, T., Tsuda, I., Unagida, H., et al., 2001 : Experimental Study on PV module Recycling with Organic Solvent Method, Solar Energy Materials&Solar Cell, 67(2001), pp.397-403 

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  13. West, R.C., Astle, M.J., Beyer, W. H., et al., 1988 : CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, pp.B67-146 

  14. JRC Technical Report, 2016 : Analysis of Material Recovering from Silicon Photovoltaic Panels, pp.1-71. 

  15. Fthenakis, V. M., 2000 : End of Life Management and Recycling of PV Modules, Energy Policy, 28(2000), pp. 1051-1058. 

    상세보기 crossref

  16. Waste of Electrical and Electronic Equipment (WEEE) 2012 : Directive 2012/19/EU of the European Parliament and of the Council. 

  17. Goe, M., Gaustad, G., 2014 : Strengthening the case for Recycling Photovoltaics : An Energy Payback Analysis, Applied Energy, 120(2014), pp.41-48. 

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