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21세기, 가장 주목받는 대체에너지를 말하다

-태양열과 태양광에너지의 원리와 사례-




태양열 에너지만으로 세계를 횡단한 비행기 '임펄스 2'를 아시나요? 조종사는 대체에너지로서의 태양에너지가 얼마나 중요한지 홍보하기 위해 이 프로젝트를 준비했다고 합니다. 보잉 747기와 같은 길이의 날개를 가진 이 비행기에는 태양열을 모으기 위한 17,000개의 태양전지판이 장착되어, 세계일주를 위한 동력을 끊임없이 생산했다고 합니다.  


태양이 매 초당 지구에 공급하는 에너지는 100와트 전구를 4조개 켤 수 있는 분량과 같다고 합니다. 이 어마어마한 에너지는 오늘날 태양열과 태양광에너지로 구분되어 다양하게 활용되는데요. 오늘은 이 두 에너지의 원리 및 활용 사례에 대해서 살펴보겠습니다.




실내 수영장은 왜 이렇게 천장이 높은 걸까요? 바로 태양열 에너지를 활용하기 위해서입니다. 보다 넓은 면적에 태양열 집열기를 설치해 수영장 물을 데우려는 목적이죠. 수영장 물을 데운 후 채워넣는 것과는 비교할 수 없을 만큼 연비를 아낄 수 있다는 게 매력적입니다.  


가정집에서도 열에너지를 사용하고 있습니다. 난방이나, 통풍, 공기순환을 염두에 두고고 집을 설계하는 것을 HVAC기술이라고 하는데, 태양에너지를 이용하여 HVAC기술을 이용하면 집에서 쓰이는 에너지를 절약할 수 있습니다. 




열교환기를 이용해 물을 끓여 발생시킨 고압수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 집중형 태양열 발전(CSP)도 있습니다. 모로코에서는 이 태양열 발전시설에 3조원을 투자했고, 남아공에서는 아프리카 최초로 태양열로 공항을 가동하는 등 국제적인 관심이 이어지는 중입니다.




최근에는 물을 끓여 터빈을 돌리는 대신 질산염 혼합물을 녹여 용융염상태를 만들기도 합니다. 300~1000도의 고온에서 액체상태가 되는 용융염은 많은 열에너지를 보존할 수 있어 야간 전력 생산을 가능하게 합니다. 태양열 발전의 한계를 극복할 새로운 길이 열렸다고 할 수 있죠. 




이제 태양광 발전도 살펴볼까요? 태양광 발전은 광전효과의 원리를 이용합니다. 즉, 발전기의 도움 없이 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 발전방식으로 이해하시면 됩니다. 태양빛이 태양전지에 쪼여지면 태양빛에 포함된 에너지에 의해 전자와 정공이 발생하며 전위차가 생겨 태양전지에 전류가 흐르게 됩니다.




태양광 발전은 주로 대형 발전소에 활용되는 방식입니다. 국내에선 신안, 김천, 고창, 태안, 영광 등에 태양광 발전소가 설치·가동중인데요. 한국전력공사에서도 태양광 발전소 건립을 적극 지원하고 있습니다. 최근 영천 지역이 일조량이나 기후 면에서 태양광 발전 최적지로 주목받고 있어, 이곳에도 태양광 발전소를 설립하기 위해 지속적인 개발이 이루어지고 있습니다.




한전은 최근 일본 태양광 발전사업에 진출하기도 했습니다. 지난 4월 20일, 일본 홋카이도 치토세시에서 가졌던 28MW급 태양광 발전소 착공식을 기억하시는 분이 많을 거라 생각합니다. 전 세계적으로 차세대 에너지로서 태양에너지가 각광받고 있음과 동시에, 전 세계가 한전의 기술력을 인정하고 있음을 확인하게 된 계기라 할 수 있죠.


갈수록 증가하는 에너지 소비량과 환경오염을 해소하는 대체에너지의 중심에 선 태양에너지! 더 이상 '미래 에너지'가 아닙니다. 바로 오늘날의 핵심 에너지입니다.




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