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태양에너지를 함께 나눠쓰다 ‘태양광 발전 보급사업’

  • 2015.09.30.
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20150930_한수원_태양광사업_01

 

인류의 삶은 예전과는 비교할 수 없을 정도로 윤택해진 것이 사실입니다.
그러나 지구촌 곳곳을 들여다보면 아직까지도 소외된 이웃들을 심심찮게 찾아볼 수 있습니다.

다행인 것은, 지구촌 소외계층에 대한 사람들의 인식이 변화하고, 기부와 나눔이라는 따뜻한 문화가 널리 퍼지면서 세계인들도 이제 소외계층을 타깃으로 한 비즈니스를 시작하고 있다는 것이다.

오늘은 태양에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 태양전지와 함께 이를 전기가 필요한 곳에 사용할 수 있게 도와주는 착한 비즈니스에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

20150930_한수원_태양광사업_02

 

◆ 반도체로 만든 1세대 태양전지

태양에너지로 전기를 만든다는 생각은 사실 아주 오래전부터 있었습니다. 1839년 프랑스 물리학자 에드몬드 베크렐은 빛을 가하면 전류를 발생시키는 물질을 발견했습니다. 최초의 태양전지가 발명된 것입니다.

전자계산기, 탁상용 시계 등 비교적 전력 사용량이 작은 전자기기에 널리 쓰이고 있습니다. 처음 개발된 태양전지의 에너지 효율은 약 6%에 불과했습니다.

그 뒤로 반도체 기술이 발달하면서 태양전지의 에너지 효율도 좋아지기 시작했습니다. 실리콘을 얇게 만들어 빛이 쉽게 침투하도록 하자 에너지 효율은 15%까지 올라갔습니다.

 

◆ 효율을 높이기 위한 2세대 태양전지

2세대 태양전지는 생산 단가를 낮추는 쪽으로 초점이 모아지게 되었습니다. 태양광발전의 특성상 넓은 지역에 대규모로 설치할 수밖에 없기 때문에 설비 단가가 낮아질수록 전기 생산 비용도 낮아지기 때문이죠.

2세대 태양전지는 값비싼 반도체 물질 대신 값싼 유기염료를 사용하게 되었습니다. 기본 원리는 무기물 기판 위에 태양빛을 흡수하는 유기염료를 얇게 입히는 것인데요. 식물의 잎은 빛을 받아 에너지를 만드는 광합성을 하는데 유기염료도 이처럼 빛을 받으면 양극과 음극으로 갈라져 전기를 만들게 되는 원리입니다.

2세대 태양전지는 대표적으로 2가지 존재하는데 첫번째로 염료감응형 태양전지는 전기가 통한 유리판에 산화물 나노입자를 쌓고 이를 유기염료 용액에 담가 만들게 되며, 나노산화물에 코팅된 유기염료는 음극이 되고, 유리기판은 양극이 되는 형태를 띠고 있습니다.

두번째는 고분자를 사용하여 만드는 고분자 태양전지 입니다. 얇은 플라스틱 기판 위에 폴리시오펜과 같은 고분자반도체 물질을 입히면 기판 쪽은 양극, 고분자반도체 쪽은 음극이 됩니다.

이 두가지 태양전지는 반도체를 만드는 값비싼 장비가 필요 없기 때문에 1세대 태양전지의 절반도 안 되는 가격으로 만들 수 있습니다. 특히 고분자태양전지는 기판을 플라스틱으로 쓰기 때문에 가볍고 투명한데 아주 얇게 만들 수 있고, 휘어지도록 만드는 것도 가능합니다.

건물의 창문이나 자동차 유리에 붙이는 식으로 사용하면 손쉽게 태양광발전 설비를 할 수 있습니다. 하지만 2세대 태양전지의 문제는 아직 효율이 크게 높지 않다는 점입니다. 염료감응형태양전지와 고분자태양전지 모두 에너지 효율이 5%를 넘지 못했고 상용화가 가능한 최소 효율 7%에 크게 미치지 못하는 수준이기 때문입니다.

 

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◆ 과테말라에 빛을 제공하는 ‘킹고(Kingo)’

소셜 벤처기업 킹고(Kingo)는 과테말라에서 전력 공급을 받지 못해 촛불로 생활하고 있는 빈곤층에게 소형 태양광 발전기를 제공해 전기의 혜택을 누릴 수 있게 해주었습니다.

과테말라는 인구 1,500만 명 중 절반이 빈곤층인데 3분의 1에 해당하는 50만 가구(250만 명)가 아직까지 전기를 공급받지 못해 촛불을 사용하고 있는 상황인데요.

이를 위해 소셜 벤처기업 킹고(Kingo)의 CEO 후안 로드리게스는 3명의 친구와 함께 케솔(Quetsol)이라는 이름의 회사를 설립하게 되었습니다. 과테말라 전역에 태양처럼 빛을 공급하겠다는 의미로 과테말라의 국조이자 화폐인 케찰(Quetzal)과 태양을 뜻하는 솔(Sol)을 합친 이름이었습니다.

케솔의 메인 제품은 소형 발전기와 태양광 패널. 케솔의 태양광 발전기는 자체 기술과 디자인을 기반으로 하며, 저가 생산 공급이 가능한 중국으로부터 OEM 방식으로 생산하여 들여온다. 케솔은 설립 이후 3년간 4,000가구에 소형 태양광 발전기를 공급했습니다. 케솔은 2013년 3월부터 재래식 발전기에서 탈피해 자체 브랜드로 중미에서 최초로 초기 단계의 선불(Pre-paid)형 제품 개발에 박차를 가하게 되었습니다.

선불형 소형 태양광 발전기는 선불형 휴대전화와 개념이 비슷한데 발전기의 수요자인 빈곤층으로선 구매자금을 마련하기 어려워 이들의 수요를 현실화하는 데 한계가 있기 때문에 선불형 휴대전화 개념을 도입해 선불형 발전기를 개발하게 된 것입니다.

빈곤층이 주로 거주하는 지역의 소규모 상점과 계약해 선불형 시스템을 보급하고 고객들이 요금을 내고 해당액의 사용량을 충전할 수 있는 코드를 발급받는 방식으로 운영하고 있다. 동네의 소규모 상점에서는 킹고의 스마트폰 애플리케이션으로 배포된 발전기별 사용 가능 잔고를 파악하고 요금도 충전할 수 있게 하였습니다.

소형 발전기와 태양광 패널 등의 시스템을 무상으로 임대 설치해주면 고객들은 원하는 만큼만 비용을 지급하고 이 시스템을 사용한다. 빈곤층인 고객 입장에서는 초기 투자비용이 들지 않고 자신이 원하는 금액만큼만 전기를 사용할 수 있어 경제적 부담이 적다는 게 장점입니다.

킹고 시스템 사용 비용은 구매 비용의 70% 수준에 불과하다. 킹고 15 모델의 경우 3개의 조명용 전구와 휴대전화 충전이 가능하며, 킹고 100 모델은 5개의 조명용 전구와 휴대전화 충전은 물론 컴퓨터, TV도 사용할 수 있다. 현재 킹고는 세탁기, 냉장고 등 대용량 전기제품도 사용할 수 있는 킹고 200 모델을 개발 중입니다.

아프리카는 58%, 아시아는 19%, 중동은 11%, 라틴아메리카는 7%의 인구가 전기 없이 생활하고 있습니다. 전기 없이 사는 사람은 전 세계적으로 13억 명에 달하고 있습니다. 아시아의 경우 킹고는 이미 캄보디아를 1차 거점시장으로 선정하고 현지 파트너를 확보해 파일럿 사업을 추진 중이며 2차 거점으로 최대 시장인 아프리카 개발을 위해 박차를 가하고 있습니다. 킹고는 2020년까지 100만 가구(500만 명)에 태양광 전기를 보급하는 것을 목표로 하고 있습니다.

 

환경과 에너지 문제는 21세기 과학기술의 최대 화두입니다.

미래학자들은 화석연료에 의지하는 현재 에너지 패러다임을 획기적으로 바꿀 과학기술이 나오지 않는다면 인류의 미래는 없다고 경고하고 있습니다. 태양광발전은 핵융합, 수소 연료 등 차세대 에너지 시대가 열리기 전에 취할 수 있는 가장 현실적인 대안인데요.

효율 높고 값싼 태양전지의 개발로 모두가 사용할 수 있는 태양광발전의 시대가 활짝 열리길 기대해보는 건 어떨까요?

 

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