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ⓒ 클립아트 코리아

 

이제 태양광 발전은 도시의 건물 옥상이나 다리 위의 가로등에서도 발견할 수 있을 정도로 대중화됐습니다. 심지어 건물 벽 전체가 태양광 발전인 경우도 있습니다. 지난 블로그 기사를 열심히 읽으신 분이라면 기억하시죠? 바로 한국전력연구원에서 개발한 패로브스카이트입니다. 지금까지 발표된 평판형 태양 전지의 광전 변환 효율 20.1%를 넘어 세계 최고 수준인 20.4%에 이릅니다. 상대적으로 가격이 낮고 투명하며 얇은 막으로도 제작할 수 있어 건물 일체형 태양광에 적용할 수 있는 바로 그 태양 전지입니다.

 


▶▷▶▷한국전력연구원이 개발한 패로브스카이트 자세히 보기 :  https://blog.kepco.co.kr/1807

 

 

게다가 한전은 이제 태양광 발전 기술을 해외에 수출하고 있죠. 

▶▷▶▷ 괌과 멕시코에 수출하는 한전의 태양광 기술 :  https://blog.kepco.co.kr/1832 

 

 

그런데 태양광 발전은 대체 언제, 어떻게 실용화되기 시작된 것일까요? 그 시작은 놀랍게도 지구가 아닌, 바로 우주의 인공위성입니다. 인공위성은 주로 지구 주위를 돌도록 쏘아올린 위성이죠. 목적과 용도에 따라 과학 위성, 통신 위성, 군사 위성, 기상 위성 등으로 분류됩니다혹시 인공위성의 날개가 어떻게 생겼는지 기억하시나요? 이 부분이 바로 태양 전지판입니다.

 

초기 인공위성은 팽이처럼 회전하면서 자세를 유지하는 회전식 위성이었죠. 그래서 몸체에 태양 전지를 부착해 전기를 얻었습니다. 그러나 인공위성이 다양한 용도로 활용되면서 더 많은 전기가 필요해졌고, 이제는 날개에 태양 전지판을 부착하여 전기를 얻는다고 합니다.

 

 

인공위성에 태양광 전지를 사용한 이유

20세기 초, 미국 육군 통신대 사령관인 제임스 오코넬은 태양광 발전에 관심을 갖고 있었습니다. 당시 '우주로 쏘아 올릴 장치에 전기를 어떻게 공급할 것인가'를 해결하기 위해 오코넬은 통신대에서 전력 공급 장치에 대한 연구를 하던 한스 지글러 박사에게 태양 전지를 실용화할 수 있는지 물었습니다. 이에 지글러 박사는 인공위성의 에너지원으로는 태양전지가 좋은 해결 방안이라는 결론을 내렸죠.

 

우주엔 대기가 없기 때문에 에너지가 손실될 일이 없고 지구 뒤편의 그늘에 들어가지 않는 한, 태양 전지판의 방향과 위치를 조절하는 것만으로도 하루 종일 전기를 생산할 수 있기 때문입니다. 애초에 우주에는 산소가 없어 불이 붙지 않아 연료를 태워서 발전기를 돌리는 것은 어렵기 때문에 태양광 전지가 최적의 해답이었죠.

 

 

 

ⓒ 클립아트 코리아

 

 

태양광 전지를 장착한 첫 인공위성

지글러 박사의 이러한 주장을 반영해 드디어 1958317일, 뱅가드 1호 인공위성에 태양광 전지가 장착되어 발사됐습니다. 뱅가드 1호 인공위성은 미국이 발사한 두 번째 인공위성이자, 사람이 발사한 네 번째 인공위성으로 처음으로 태양광 전지를 사용했습니다. 이후 인공위성의 태양광 전지는 60년 이상 우주에서 널리 사용되고 있습니다.

 

인공위성의 태양 전지판은 발사할 때는 접혀 있고, 우주 궤도에 올라가면 펼쳐지는데요. 인공위성이 우주에 도달하면 먼저 지상국과 통신할 수 있도록 자세를 잡고 태양 전지판을 펼칩니다. 인공위성은 완전 방전 상태가 되지 않기 위해 태양전지판을 펼쳐서 태양광을 받아 그동안 방전된 배터리를 재충전합니다.

 

인공위성의 태양 전지판 크기는 인공위성의 사용 목적에 따른 전력량에 따라 달라집니다. 태양과 태양 전지판의 각도에 따라 만들어지는 전력량도 고려합니다. 나아가 우주에서 더 오래 버틸 수 있도록 재료 공학 기술이 충분히 뒷받침되어야 하죠. 우주의 극심한 온도 변화나 우주 먼지를 버틸 수 있어야 하고 최대한 가볍게 만드는 것도 중요합니다.

 

요즘은 우주에서 태양광 발전으로 전력을 생산하는 우주 태양광 발전이 주목받고 있습니다. 미국은 국제 우주 정거장에서 생산한 전력을 지구에 보내는 실험을 추진하고 있고 유럽, 중국에 이어 한국도 기술 개발에 착수했습니다. 상용화까지는 시간이 오래 걸리겠지만 앞으로 우주에서 만들어진 태양광을 어떻게 활용할지 기대됩니다.

 


 

황미진 기자

 

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