태양광 발전

원시시대 사람들은 의식주 해결을 위해 에너지의 효시라 할 수 있는 불을 이용하기 시작했다.

그 후 인류는 물이나 바람 등 자연에너지와 석탄·석유·천연가스·원자력 등을 이용하기 시작했다.

그러나 일부 자원의 잔존량이 한계에 다다르면서 이를 대체할 만한 에너지 개발의 필요성이 대두됐고, 최근 각 분야에서 연구가 진행 중이다.

전체 에너지의 90% 이상을 수입에 의존하고 있는 한국의 경우 태양광(光) 에너지가 천연 대체 에너지로 주목받고 있다.

◆태양광 발전(太陽光 發電) = 태양 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전은 그 자체로는 청정 에너지를 생산한다.

태양 전지(solar cell)에 태양광이 조사(照射)되면 광에너지에 의해 전류가 흐르게 되는 원리를 기본으로 한다.

무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 필요 없고 대기오염이나 폐기물 발생이 없다는 것이 장점이다.

또 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음도 없다.

하지만 날씨가 3∼4일씩 계속 흐리거나 비가 오면 보조 발전원으로 디젤발전기를 가동해야 한다. 축전지에 저장된 전기에너지가 모두 고갈되기 때문이다. 밤중에도 축전지를 이용한다.

태양광 발전과 혼돈하기 쉬운 것으로 태양열 에너지가 있다. 태양열은 빛이 아닌 복사열을 활용하는 것이다.

태양열을 단순히 이용할 경우 물을 데우는 정도지만, 돋보기 원리로 집광할 경우 발전도 가능하다. 이런 경우를 태양열 발전으로 부른다.

◆태양광 전지(太陽光電池) = 반도체 화합물 소자를 이용해 태양광(햇빛)을 직접 전기로 바꾼다.

주로 실리콘과 카드뮴 등의 반도체로 만들어진다. 보통 태양전지의 두께는 0.3∼0.5㎜다.

태양광 전지는 p형과 n형 반도체가 하나의 결정으로 접합돼 있고, 이 반도체내에 잔존하는 불순물의 농도차에 의해 전력이 발생한다.

태양광 전지는 모듈(module)로 상품화된다. 단점으로는 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않는다는 것, 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 전류가 발생한다는 점이다.

태양광 전지는 발전비용이 원자력이나 화력 등 일반 발전에 의한 전력을 생산할 때 보다 3∼4배가 비싸 양산하기 어려웠는데, 실리콘 가공기술의 발전으로 생산비용이 내려가 시장이 크게 늘 전망이다.

지난달 한국에너지기술연구원에서는 7.3%의 에너지 변환 효율을 가지는 다결정 실리콘박막 태양전지 개발, 에너지 변환 효율을 10%대까지 끌어 올려 2004년부터 태양전지의 가격을 낮춰 실용화할 수 있도록 한다는 계획이다.

◆국내 연구개발 현황 = 태양광 발전의 효율성을 결정하는 것은 이 태양전지의 성능이다.

현재까지 개발된 가장 좋은 태양전지의 효율은 약 20% 정도다.

흡수한 빛에너지의 약 20%를 전기에너지로 바꿔주는 것이다. 국내의 경우 이 효율은 10%를 조금 넘는 수준이다.

국내에선 태양광 전지만 따로 만드는 회사는 없고, 반도체를 만들다 남는 '부스러기'를 태양전지에 활용하고 있다.

수명은 20년 정도로 양호한 편이다. 태양광 발전에 사용되는 장치제작 기술 등은 현재 거의 다 국산화된 상태지만, 미국·일본·독일 등에 비해 수준이 약간 떨어진다.
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