태양광패널

태양광패널

태양광패널

태양광패널은 솔라패널 또는 태양전지패널이라고 한다. 태양광발전 시스템에서 셀은 태양광 발전의 가장 기본이 되는 단위이며 모듈은 셀을 전지판 형태로 가공한 것, 패널은 구조물에 설치하기 위해 모듈을 묶어서 구성한 것이다. 태양광패널은 알루미늄, 실리콘, 구리 등 금속들로 이루어졌으며 완제품은 전면유리, 태양전지 등이 압착되어 있다. 태양광 패널의 평균 수명은 25년인데, 수명을 다한 패널의 90% 이상의 부품들을 재활용하거나 재사용할 수 있다.

국내 태양광 시장에서 태양광모듈과 태양전지패널은 같은 의미로 사용된다. 일부 해외 자료에는 '작은 태양 전지판을 의미하는 모듈을 여러 개 결합하면 태양전지 패널이 된다'는 개념으로 셀-모듈=패널-어레이 순서로 설명하는 자료들도 있다. 실제 국내 업계에서는 통상적으로 모듈의 개념을 더 빈번히 사용하고 그 의미는 태양전지패널과 같은 의미로 통용된다. 관련 연구자료를 찾아보면 "태양전지 패널은 햇빛을 흡수하여 전기를 생성하는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 형성된 태양전지 모듈을 말함"이라고 언급하며 태양전지 패널과 모듈을 같은 의미로 정의하고 있다.

모듈의 종류

• 다결정 실리콘 태양광 모듈 : 제작 공정이 간단하여 대량생산이 가능하며 단가가 저렴하고, 에너지 효율이 상대적으로 낮아 주택용으로 사용된다.
• 단결정 실리콘 태양광 모듈 : 원자 배열이 규칙적이며 배열 방향이 일정하여 효율 높기 때문에 주로 대규모 태양광 발전 용도로 사용된다.

솔라 패널 & 솔라 루프

솔라 패널과 솔라 루프는 지붕에 설치되는 태양에너지 흡수 장치이다. 두제품 모두 태양광 전지가 포함되어 있는데, 이는 태양으로부터 에너지를 포착하여 전기로 변

• 솔라 패널: 기존 지붕 타일 위에 전지판(패널)이 장착된다. 일반적으로 패널과 지붕 사이에는 간격이 있으며, 최대 햇빛을 받을 수 있도록 지붕의 가장 좋은 면에 설치 및 각도를 지정할 수 있다. 일부에만 설치되기 때문에 손상되거나 결함이 발생할 경우 교체가 쉬운 장점이 있다. 영국에서 잘 확립되어 있다.

• 솔라 루프: 솔라루프는 전통적인 지붕 타일 위에 얹는 형태가 아닌, 지붕과 일체형으로 설치되는 태양광 타일이다. 따라서 완전히 새 지붕이나 지붕을 교체하는 경우에만 설치할 수 있고 각도 조정을 할 수 없다. 솔라 루프. 지붕의 미관과 조화를 이루도록 설계되었으며 패널에 비해 상대적으로 새로운 제품이다. 테슬라는 솔라루프를 제공하는 가장 큰 브랜드이다.

더 많은 전기를 생산할수록 에너지 요금에 지출해야 하는 비용이 줄어들기 때문에 소비자는 두 제품 간 에너지 생성 및 효율성을 따져보게 됩니다. 현재까지 평균적으로 태양광 패널이 더 많은 에너지를 생성하고 지붕 공간을 덜 차지하기 때문에 비용 효율적이라고 보여진다. 그러나 솔라루프 기술이 빠르게 발전하면서 일부 모델은 기존 패널에 가까운 변환 효율에 도달했다고 한다.

태양광 패널 유형 전망

실리콘 태양전지는 만들 때 다량을 전기를 소모하기 때문에 원가 비중 중 전기료가 높다.

염료형 태양전지는 프린팅 방식으로 제조되기 때문에 그 문제가 없다. 다만 내구성(수명) 문제가 있어서 실용화는 거의 포기단계다.

차세대 인쇄방식의 태양전지로는 유기페로브스카이트 기반의 태양전지가 꾸준히 연구되고 있다. 이제 막 상용화에 근접한 효율이 보고 되고 있으나, 제조시 중금속이 포함된 요오드화납이 필요한 경우가 많고 수명이 짧아 아직 상용화 단계는 아니다.

태양전지에서의 가성비는 아직도 실리콘 전지를 넘어서는 물질이 별로 없다.

태양광 폐패널

현재 기후변화 대응과 기술 발전으로 인한 비용 하락으로 태양광 발전의 수요량이 증가하고 있다. 하지만 '태양광 설치'에 급급한 탓에 사용 후의 폐기 과정에는 주목도가 상대적으로 낮은 편이다. 우리나라는 2000년대 초반부터 설치가 늘어난 태양광패널의 교체 시기가 다가오기 때문에 폐패널 문제에 주목해야 할 필요가 있다. 통상적으로 태양광 패널의 수명은 대략 15년에서 25년이다. 또한 태양광 패널을 설치한 후 방치하거나 관리하지 않으면 연간 0.9 %의 전력 효율이 감소한다. 특히 태양광은 발전 효율이 평균 15%에 불과하므로 체감 효율 감소는 더 클 것이다. 이를 대비하여 전문가들은 1년에 2회 태양광 패널을 고압 세척할 것을 권장한다. 또한 과열을 막기 위해 더운 날에는 태양광 패널에 일주일에 한 번 이상 물을 뿌려주고, 주기적으로 전류 검사도 시행해야 한다. 이렇게 잘 관리해도 10년가량 사용하면 발전효율이 매우 낮아진다. 결론적으로 효율이 떨어진 태양광 패널은 방치되거나 재활용(파쇄하여 원재료를 분리해 활용)의 방식으로 처리하게 된다.

다행히도 태양광 폐패널 발생량은 올해 기준 약 200t 정도로 그리 많은 양은 아니지만, 그에 안주해서는 안 된다. 2018년 5월, 한국환경정책평가연구원의 '태양광 폐패널의 관리 실태조사 개선방안 연구' 보고서에는 폐패널 배출량이 작년에는 198t으로 추정되었다. 하지만 2021년에는 배출량이 805t, 2023년 9,665t, 2030년 2만 935t, 2045년엔 17만 6,217t까지 큰 증가세를 보일 것으로 전망했다.

산업부는 '태양광 폐패널 70% 재사용'을 전제로 정부는 내년 하반기 완공을 목표로 태양광재활용센터를 짓고 있다. 재활용센터에서 태양광 폐패널의 처리가 가능할 거라고 관측한 것이다. 그러나 예상되는 연간 처리량은 3,600t 수준에 불과하며, 태양광 패널의 수명이 다하면 발전 효율은 급격히 감소하므로 재사용은 어려울 것으로 보인다. 따라서 한국환경정책평가연구원이 예측한 태양광 폐패널의 발생량의 급격한 증가세와 위의 언급한 것들을 근거로 한다면, 우리는 태양광 폐패널의 행방을 회고하고 태양광 산업이 나아가야 할 방향을 개선할 필요가 있다. 정부는 2022년까지 태양광 폐패널 '회수·보관 체계'와 '재활용 기반'을 마련하고, 2023년에 '생산자책임재활용제도(ERP)'를 시행하기로 했다.

생산자책임재활용제도(ERP)

태양광 패널 '생산자'가 태양광 폐패널의 일정 부분을 재활용하도록 의무를 지우는 것 이에 따라 수도권·충청·영남·호남권에 폐패널 '중 간수거센터' 4곳이 내년 6월 완공될 예정이고, 충북 진천에는 태양광 '재활용센터'가 총사업비 190억 원을 들여 내년 하반기까지 지어질 예정이다(정부의 '태양광 재활용센터구축 기반조성' 사업). 그전까지 각 태양광 업체들은 단 한 곳뿐인 재활용 민간 업체 A사까지 운반비를 들여 폐패널을 옮겨야 하며, 당장 이번에 산사태로 파손된 폐패널 역시 이런 식으로 진천에 모일 것으로 전망된다.

참고자료

• 〈태양광 발전〉, 《나무위키》
• R.E.F 17기 이유림, 〈버려진 태양광 패널, 처리는 ‘나몰라라’〉, 《에너지설비관리》, 2020-10-18

같이 보기

• 태양광발전
• 태양광
• 태양광에너지

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