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민간 주도 '뉴스페이스' 시대가 본격화하며 위성 제조 수요가 급증하고 있지만 우주용 태양전지의 높은 가격과 공급 부족 현상이 산업 성장의 걸림돌로 지목된다. 한화시스템 (117,300원 ▼800 -0.68%)의 사내벤처로 출발해 스핀오프(분사)한 플렉셀스페이스가 독자적인 태양광 기술을 우주 환경에 적용해 이 같은 문제 해결에 나선 배경이다.

안태훈 플렉셀스페이스 대표는 한화시스템 재직 당시 우주사업 개발과 저궤도 위성통신 사업을 담당하며 글로벌 위성 제조사들의 공통된 '페인포인트(Pain Point)'를 확인했다. 원웹(OneWeb) 등 해외 제조사들이 겪는 핵심 문제는 기존 우주용 태양전지의 '높은 단가'와 '공급 지연'이었다.

안 대표는 "위성 프로젝트에서 가장 긴 리드타임(Lead time·주문부터 납품까지 총 소요시간)을 차지하는 것이 바로 태양전지라고 해도 과언이 아니다"며 "워낙 많은 기업이 진입하다 보니 기존 우주용 태양전지 공급이 수요를 절대 따라가지 못해 최소 1년 반 이상을 기다려야 하는 상황"이라고 전했다.
위성용 태양전지 병목, 신소재·신기술로 해결

안 대표는 이 같은 문제의 원인을 기존 우주용 태양전지의 제조 방식에서 찾았다. 현재 우주용 태양전지는 주로 갈륨비소(GaAs) 기반의 고효율 셀을 사용한다. 제작 공정이 복잡해 명함 크기당 제조원가만 50만원 수준으로 높은 편이다. 생산할 수 있는 업체도 제한적이어서 수급에 한계가 있다는 설명이다.

플렉셀스페이스는 2023년부터 사내벤처를 통해 뉴스페이스 환경에 최적화된 우주 특화 소재를 연구·검증했다. 이후 한화시스템의 지분 투자를 유지한 채 독립법인으로 분사해 본격적인 사업화에 착수했다.

플렉셀스페이스의 핵심 무기는 두 가지 소재를 층층이 쌓아 효율을 극대화한 '탠덤(Tandem)' 태양전지다. 기존 우주용 태양전지에 쓰이는 비싼 소재(갈륨비소) 대신 지상용으로 쓰이는 상대적으로 저렴한 구리 기반 소재(CIGS)를 하단부(하부 셀)에 깔아 제조 단가를 1만원 수준으로 대폭 낮췄다.

이를 통해 향후 판매가를 15만원 이하로 낮춰 압도적인 가격 경쟁력을 갖춘다는 계획이다. 여기에 차세대 고효율 태양전지 소재로 꼽히는 '페로브스카이트'를 상단부(상부 셀)에 얹어 우주에서 필요한 발전 성능을 확보했다.

특히 미국 '스위프트솔라' 등 글로벌 경쟁사들이 효율은 높지만 온도 변화에 취약한 유기물 기반 페로브스카이트를 사용하는 것과 달리 플렉셀스페이스는 우주의 극한 온도와 방사선을 견딜 수 있도록 처음부터 '무기물 페로브스카이트'를 채택해 차별화를 꾀했다. 또한 셀이 유연하게 휘어지는 형태로 제작돼 두루마리처럼 롤 형태로 말 수 있다. 이는 발사체 탑재 시 부피를 획기적으로 줄여줄 뿐만 아니라 우주 데이터센터나 달 탐사 장비 등에 필요한 대면적 셀 제작에도 매우 유리하다.

"우주 기반 에너지 인프라 핵심축 될 것"플렉셀스페이스는 경기 의왕시에 연간 2000장 생산이 가능한 5㎿(메가와트) 규모의 파일럿 제조 시설 구축을 완료했다. 제조 시설 내에 우주용 솔라시뮬레이터를 도입해 우주급 환경에서의 효율을 자체 검증하고 있다. 파일럿 제조 시설에서 생산되는 제품은 우주 환경의 필수 요건인 온도, 방사선, 고진공 테스트를 모두 통과했다.

우주 실증 작업도 속도를 내고 있다. 2023년 12월 인하대학교와 첫 우주 실증을 성공적으로 진행했으며, 올해 12월에는 우주정거장에 태양전지를 6개월간 설치한 뒤 지상으로 회수하는 실증 계약도 체결했다. 내년에는 고도 3만2000㎞ 수준의 정지궤도 환경 테스트까지 진행할 계획이다. 이후 투자유치를 통해 M&A(인수합병) 및 해외공장 구축에도 나설 예정이다.

플렉셀스페이스는 2028년부터 우주용 태양전지 모듈 양산에 집중해 기업공개(IPO)에 나선다는 목표다. 궁극적인 비전은 단순한 셀 제조사를 넘어선 '우주 기반 태양광 서비스 기업'이다. 일론 머스크 스페이스X CEO가 언급한 600GW(기가와트) 규모의 우주 데이터센터 전력 공급을 포함해 우주에서 생산한 에너지를 지구와 타 행성으로 보내는 우주 에너지 인프라의 핵심축으로 성장한다는 포부다.

안 대표는 "우주 데이터센터 시대가 본격 열리면 그야말로 엄청난 양의 태양전지를 깔아야 한다"며 "중장기적으로 우주 기반 에너지 공급 서비스 업체로 도약하는 것이 목표"라고 말했다.



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