태양전지판 쓰레기 어떻게 처리해야 할것인가? <feat.재활용>

태양전지판 쓰레기 어떻게 처리할 것인가?

태양전지판

태양전지판은 청정에너지에 도움이 되지만 재활용이 까다롭다. 가장 오래된것이 그 수명이 만료되면 태양전지판 폐기물의 양이 어마어마해 질것이다.

태양전지판은 기후 변화와 싸우는데 필수적인 역할을 할 재생 에너지의 점점 더 중요한 원천이다. 그것들은 또한 크고, 부피가 큰 전자 폐기물이 되는 복잡한 기술 조각들이며, 현재 세계 대부분의 사람들은 그것을 처리할 계획을 가지고 있지 않다.

하지만 태양전지판 폐기물의 과잉이 다가오고 있기 때문에 우리는 곧 그것을 처리할 계획을 개발해야 할 것이다. 2050년까지, 국제 재생 에너지 기구는 최대 7800만 톤의 태양 전지판이 수명이 다할 것이고, 세계는 연간 약 600만 톤의 태양전지판 폐기물을 생산할 것이라고 예측하고 있다. 하지만 이 수치는 인류가 생산하는 태양전지판의 숫자의 아주 작은 부분에 불과하기 때문에 은과 실리콘을 포함한 가장 귀중한 물질들을 하나에서 복구하려면 맞춤형 재활용 솔루션이 필요하다. 그리고 만약 우리가 그들의 광범위한 채택을 지원하는 정책과 함께 그러한 해결책을 개발하지 못한다면, 우리는 이미 어떤 일이 일어날지 알고 있다.

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최근 태양 전지판 재활용에 대한 리뷰 논문을 작성한 MengTao 애리조나 주립대 태양광 연구위원은 "재활용을 의무화하지 않으면 모듈 대부분이 매립지로 갈 것"이라고 말했다.

태양전지판은 태양광을 전기로 전환하는 태양광(PV) 전지로 구성돼 있다. 이 패널들이 매립지에 들어가면 귀중한 자원이 낭비된다. 그리고 태양전지판에는 분해되면서 새어나올 수 있는 납과 같은 독성 물질이 들어 있기 때문에 매립은 새로운 환경적 위험도 야기한다.

대부분의 태양열 제조업체들은 그들의 패널이 약 25년 동안 지속될 것이라고 주장하고 있고, 세계는 2000년대 초반까지는 태양전지판이 널리 보급되지 않았다. 그 결과 오늘날 상당히 적은 수의 패널이 해체되고 있다. JanClyncke 이사에 따르면 태양 전지판 테이크백과 재활용에 전념하는 비영리 단체인 PV Cycle은 매년 유럽연합 전역에서 수천 톤의 태양 전자 폐기물을 수집하고 있다고 한다. 이 수치는 수명이 다한 태양 전지판과 폭풍으로 인해 파손되거나, 제조상의 결함이 있거나, 보다 새롭고 효율적인 모델로 교체된 태양전지판을 포함한다.

태양 전지판이 오늘 수명이 다하면 몇 가지 운명에 직면하게 된다. EU법에 따르면, 생산자들은 그들의 태양 전지판이 적절하게 재활용되도록 해야 한다. 일본, 인도, 호주에서는 재활용 요건이 시행되고 있다. 미국에서는 와일드 웨스트: 워싱턴 주법을 제외하고, 미국은 태양 재활용에 대한 어떠한 의무도 가지고 있지 않다. 자발적인 산업 주도의 재활용 노력은 범위가 제한되어 있다. "현재 우리는 태양전지 패널의 약 10%가 재활용된 것으로 확신하고 있습니다," 라고 PV 재활용을 전담하는 유일한 미국 회사 중 하나인 재활용 PV 솔라사의 CEO인 샘 밴더후프는 말했다. 나머지는 매립지로 가거나 환경 보호가 취약한 개발도상국에 재사용하기 위해 해외로 수출된다고 그는 말한다.

재활용이 일어날 때도 개선의 여지가 많다. 태양 전지판은 본질적으로 전자 샌드위치다. 충전재는 결정 실리콘 세포의 얇은 층으로, 중합체와 유리 시트에 의해 양쪽의 원소로부터 절연되고 보호된다. 모두 알루미늄 틀에 함께 고정되어 있다. 패널 뒤쪽에 있는 접속 배선함에는 발전하면서 전기를 흘려 보내는 구리 배선이 들어 있다.

대표적인 전자폐기물처리시설에서는 이 첨단 샌드위치를 조잡하게 취급한다. 재활용업체들은 알루미늄과 구리를 회수하기 위해 패널 프레임과 접속 배선함을 떼어낸 뒤 유리, 폴리머, 실리콘 셀 등 나머지 모듈을 잘게 부순 뒤 은 전극에 코팅해 주석과 납을 이용해 납땜하는 경우가 많다.

(중량에 의한 혼합물의 대부분은 유리이기 때문에, 결과물은 불순하고 찌그러진 유리로 간주된다.) 타오와 그의 동료들은 표준형 60셀 실리콘 패널을 분해하는 재활용업자가 회수된 알루미늄, 구리, 유리에 대해 약 3달러를 받을 수 있다고 추정한다. 한편 밴더후프는 미국의 패널 재활용 비용은 운송비 이후 12달러에서 25달러 사이이며, 이는 "재활용 비용"과 동일하다고 말했다. 동시에, 그것을 허용하는 주에서는, 태양 전지판을 고형 폐기물 매립지에 버리는데 일반적으로 1달러 미만의 비용이 든다.

만약 태양전지 패널의 더 값진 구성품들, 즉 실리콘과 은을 효율적으로 분리하고 정제할 수 있다면, 이는 수익 대비 비용 비율을 개선할 수 있을 것이다. 소수의 전용 태양열 PV 재활용자들이 이것을 하려고 노력하고 있다. 프랑스에서 세계 유일의 상업용 실리콘 PV 재활용 공장을 운영하는 비올리아는 패널을 파쇄하고 갈은 다음 광학 기법을 이용해 저순도 실리콘을 회수한다. 밴더후프에 따르면 리사이클 PV 솔라(Recycle PV Solar)는 당초 저순도 은과 실리콘을 포함해 패널에 존재하는 소재의 90% 이상을 회수할 수 있는 '열 공정 및 볼밀 공정'을 사용했다. 그러나 그는 "이 회사는 최근 유럽 파트너들로부터 "95퍼센트 플러스 탈환"을 할 수 있는 몇 가지 새로운 장비를 제공받았으며 탈환된 자재를 훨씬 더 잘 분리했다"고 말했다.

일부 PV 연구자들은 그것보다 더 잘하기를 원한다. 또 다른 최근 검토 논문에서 국립 재생 에너지 연구소 과학자들이 이끄는 연구팀은 재활용이 가능한 경제적이고 환경적으로 이득이 되는 것을 목표로 모든 금속과 광물을 고순도로 회수하는 새로운 재활용 과정을 개발할 것을 요구하고 있다. 수석 연구 저자인 가빈 히스가 설명하듯이, 그러한 과정에는 실리콘 세포에서 유리를 분리하기 위해 열 또는 화학 처리를 사용하는 것과 실리콘과 다양한 미량 금속을 분리하고 정화하기 위한 다른 화학 또는 전기 기법의 적용이 포함될 수 있다.

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Heath는 Grist에게 "우리가 요구하는 것은 고부가 가치의 통합 재활용 시스템이다"라고 말했다. " 고부가 가치는 이러한 모듈에서 가치가 있는 모든 구성 재료를 복구하고자 한다는 것을 의미한다. 통합이란 이러한 모든 재료를 사용할 수 있고 한 재활용 장치에서 다음 재활용 장치로 이어질 필요가 없는 재활용 과정을 말한다."

태양열 업계는 더 나은 재활용 방법을 개발하는 것 외에도, 사용된 태양전지판이 그 안에 있는 금속과 광물보다 더 높은 가격을 받을 가능성이 있기 때문에(그리고 일반적으로 재활용하는 것보다 더 적은 에너지를 필요로 하기 때문에) 패널의 용도를 가능한 한 언제나 어떻게 바꿀 것인지에 대해 생각해야 한다. 재활용의 경우와 마찬가지로 EU도 이에 앞서 있다. 유럽위원회는 태양열 발전 산업을 위한 순환 비즈니스 모델 프로그램을 통해 베를린의 ebike 충전소와 벨기에의 주택 단지에 전력을 공급하는것을 포함하여 지붕과 태양열 농장의 태양 전지판을 어떻게 용도 변경할 수 있는지를 보여주는 다양한 실증 프로젝트에 자금을 지원하고 있다.

재활용 PV Solar는 또한 그것이 받은 좋은 조건의 패널을 재인증하고 재판매하는데, Vander huf는 재활용 비용을 상쇄하는데 도움이 된다고 말한다. 다만 그와 타오 모두 미국의 다양한 재활용품들이 품질관리가 낮은 중고 태양전지판을 개발도상국에 해외에 판매하고 있다고 우려하고 있다. "그리고 그러한 나라들은 전형적으로 전자제품 폐기물에 대한 규제를 가지고 있지 않습니다,"라고 타오는 말했다. 그러니까 결국 가난한 나라에 문제를 내팽개치고 있는 셈이 될 수 있다.

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태양열 재활용 산업이 지속가능하게 성장하기 위해서는 궁극적으로 지원 정책과 규제가 필요할 것이다. 생산자들이 태양 전지판을 회수하고 재활용하는데 자금을 대는 EU 모델은 우리가 모방하기에 좋은 모델이 될 수 있다. 그러나 그런 일이 일어나기 전에 우리는 문제가 존재하고 점점 더 커지고 있다는것을 인식해야 한다.