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하늘에서 쏟아지는 공짜 에너지 ‘태양광’

  • 2014.01.06.
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사람이 사는데 없어서는 안 될 몇 가지가 있습니다.
사람이 생존하기 위해서는 우선 숨을 쉴 수 있는 공기, 모든 생물이 활동을 할 수 있게 해주는 태양과 생명을 유지해주는 물과 음식이 반드시 필요합니다. 이중 하나라도 없다면 이 세상에 살아남을 수 있는 생명체는 아무 것도 없을 겁니다. 그런데 이들의 공통점은 모두 순환한다는 데 있습니다.

공기는 바람의 모양으로, 물은 비가 되어 산, 강, 바다를 흘러 돌고 돕니다. 태양도 마찬가지입니다.
지구와 함께 매일 밤낮으로 만났다 헤어지기를 반복하며 풀, 꽃, 나무, 열매 등을 키워냅니다. 물론 이들 모두가 자연이 공짜로 주는 혜택이지만 그냥 흘려보내기는 무척이나 아까운 자원들입니다. 그래서 개발된 것이 풍력, 수력, 태양광 에너지입니다. 오늘은 하늘에서 쏟아지는 무한한 공짜 에너지 ‘태양광’에 대해 알아보겠습니다.

 

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태양에서는 열과 빛 두 가지의 에너지원이 나옵니다.
태양에서 지구로 전달되는 열과 빛은 대기권을 통과하며 흡수와 반사를 통해 약간의 에너지가 손실된 뒤 지표에 도달합니다.
이런 과정을 거쳐 지구 표면에 도달하는 태양의 열에너지는 제곱미터 당 약 250Watt, 빛에너지는 약 1,000Watt 정도라고 합니다.
태양의 열에너지는 열교환시스템을 이용해 저온의 열매체를 고온으로 가열해 사용하며, 빛에너지는 태양전지를 이용해 전기를 생산하게 됩니다. 태양열은 여름과 겨울에 얻어지는 에너지양의 차이가 크지만 태양전지를 통해 얻어지는 태양빛 에너지는 오히려 봄, 가을에 많이 만들어진다고 합니다.

바로 이 태양빛 에너지가 ‘태양광’입니다.

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태양광발전은 햇빛을 직류 전기로 바꿔 전력을 생산하는 발전방법입니다.
집이나 빌딩 옥상에 설치된 까만색의 네모난 패널이 바로 태양광발전 장치인데, 이것은 수십 개의 작은 태양전지들을 하나의 큰 패널에 붙여 놓은 형태입니다. 태양전지가 빛을 받으면 먼저 자유전자가 발생하고, 이것이 외부 회로로 보내져 전기를 유도하게 됩니다. 일반전지가 전기를 저장하는 그릇이라면, 태양전지는 빛을 전기로 변화시키는 전기변환장치라고 볼 수 있습니다. 실리콘 반도체 소재로 되어 있는 태양전지는 현재 태양광발전소를 비롯해 가로등, 시계, 탁상용 계산기, 태양열자동차 등에 사용되고 있으며, 태양전지의 종류는 Si, CdFe, Cds, GaAs, InP, CulnGaSe 등이 있습니다.

태양빛 에너지를 원료로 하는 태양광발전은 원료의 고갈이나 이산화탄소 배출을 걱정할 필요가 없습니다. 뿐만 아니라 계산기나 시계, 휴대폰처럼 소용량의 휴대용 발전부터 대용량의 발전소까지 다양한 용도로 활용이 가능하다는 장점이 있습니다.

 

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우리나라 곳곳의 주택, 건물 등에 설치된 태양광발전은 전기를 쓰다가 모자란 양만큼 한국전력을 통해 전기를 받아쓰며, 햇빛이 강해 전기가 남으면 반대로 남은 전기를 한국전력으로 보내게 됩니다. 후자의 경우 전기계량기의 눈금이 반대방향으로 돌아가 다음 달 전기요금에서 그만큼이 차감되는 형식입니다. 태양광발전의 발전량은 2년마다 두 배씩 증가하고 있으며 2002년 이래로 연평균 48%의 성장을 기록하고 있습니다.

우리나라는 지난 2004년부터 태양광 주택 10만호 보급 사업을 시행해 왔으며, 현재 삼성SDI, LG전자, 현대중공업, 한화케미칼, OCI, 신성쏠라, STX쏠라, 롯데알미늄 등 10여 업체가 태양광산업에 매진하고 있습니다.

태양광발전의 핵심은 집열판입니다. 집열판은 태양전지의 모듈화 단계에서 만들어지는데, 이 모듈은 판을 이어 붙여 만드는 결정계와 대형 판에 태양광 집열물질인 레이어를 입히는 박막계로 나뉩니다. 태양전지 생산은 모듈에 균일하게 막을 입혀야 하기 때문에 고도의 기술력이 필요한데, 현재 삼성SDI가 이와 관련된 기술을 갖추기 위해 부단히 애쓰고 있다고 합니다.

며칠 전 영등포문화원은 연간 28가구가 사용할 수 있는 11만6,800kWh 규모의 태양광발전 시설을 재단 건물에 설치했다고 합니다. 이는 연간 53만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄일수 있는 양이라고 하는데요, 하루빨리 설치비용이 저렴한 태양광발전 기술이 개발돼 전 국민 모두가 하늘에서 쏟아지는 공짜 에너지 태양광을 마음껏 사용할 수 있었으면 좋겠습니다

 

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코멘트(1)

  • okyhbae 4 년 전에

    태양광에너지에 대한 쉬운 설명 감사합니다. 풍력 및 연료전지에 대한 설명도 기대할께요.

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