태양광발전소

태양광발전소(Solar photovoltaic power station, 太陽光發電所)는 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 발전소를 말한다.

개요

태양광발전소는 태양전지를 이용하여 태양광에너지를 모으고 전기를 생산하는 시스템을 갖춘 발전소이다. 무공해이며 무제한적인 태양광을 에너지원으로 사용하고 유지 및 보수가 간편하다는 특징이 있다. 전력망에 전력을 공급하기 위해 설계된 대규모 광전지 시스템을 갖추어 솔라파크(Solar park)로도 불리며, 개인 사용자 또는 산업용 수준의 전력을 공급한다. 태양광발전은 빛을 직접 전기로 변환하는 광전지 모듈이 존재하기 때문에, 대부분의 태양열발전과는 구별된다. 일부 국가에서는 용량 단위를 태양열 직류전력량(DC)을 나타내는 메가와트피크(MWp)를 사용하지만, 캐나다, 일본, 스페인 및 미국의 일부 지역에서는 다른 형태의 발전 용량과 비교 가능한 척도인 교류형 메가와트(MWAC) 단위를 사용한다. 또한 종종 메가볼트암페어(MVA) 단위를 사용하기도 한다. 태양광발전소의 대부분은 1MWp급 이상의 규모로 개발된다.

특징

장점

태양광발전소를 통해 얻을 수 있는 태양광에너지는 화석연료와 달리 공해를 발생시키지 않는 청정에너지이며, 환경오염에 대한 걱정이 없다. 또한 태양전지를 이용해 햇빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 만큼, 무한한 에너지원을 가져 다른 재생에너지와 비교했을 때 독보적인 잠재력을 가지고 있다. 시간당 지구 표면에 도달하는 태양에너지의 양은 1.25*1,041kW로써 인류가 일 년간 사용하는 에너지양과 맞먹는다. 또, 전력이 필요한 장소에 발전 설비를 설치하면 그 자리에서 바로 발전할 수 있는 것도 장점이다. 또, 여름과 겨울에 겪는 전력 수급난에도 도움을 주는데, 가장 전력을 많이 사용하는 낮 시간대에 전력 생산이 가능하기 때문이다. 유지보수에도 용이하다. 태양광발전소는 다른 발전소나 사업에 비해 유지보수하는 데 큰 비용이 들지 않는다. 자주 혹은 크게 손봐야 할 부분이 없고, 용량이나 제품에 따라 수리나 교체가 필요한 경우가 있을 뿐이다. 발전 설비의 자동화 및 무인화도 가능해 편리하다. 태양광 발전 설비는 설치하면 따로 작동을 조정할 필요 없이 자동으로 운전이 가능하다. 또, 설치 용량에 따라 무인화가 가능한 것이 장점이다. 안전하고 긴 설비 수명도 하나의 장점이다. 태양전지의 수명은 25년~30년 이상이다. 그리고 태양광 발전 설비를 설치하면 전후방으로 연계된 사업들이 많아 고용 창출 효과가 크다.

단점

낮은 효율성과 부지

태양광발전소의 문제점 중 하나는 낮은 효율성과 상당히 많은 부지를 요구하는 점이다. 태양광발전의 발전효율은 약 8~15%, 통상 12%에 이른다. 수력 발전이 80~90%, 화력 발전이 45~50%, 원자력 발전이 30~40%의 발전 효율을 보인다는 것을 고려했을 때, 이는 매우 낮은 수치에 해당한다. 즉 동등한 에너지를 발전기에 투자할 때, 태양광발전을 통해 생산할 수 있는 전력량은 미미한 수준임을 의미한다. 그리고 태양광발전은 1의 발전 설비를 구축하기 위해 13.2에서 44의 부지를 필요로 하는데, 원자력 발전이 1의 발전 설비 구축에 0.6의 부지를 필요로 하는 것에 비해 매우 비효율적임을 알 수 있다. 대한민국은 인구밀도가 높고 산지가 많아 1차적으로 부지를 확보하는 것이 어렵기 때문에 태양광발전의 비율을 높이는데 걸림돌이 되고 있다. 그리고 발전 단가가 상당히 높다. 모든 문제점을 해결하고 태양광의 발전 비율을 늘리는 것에 성공한다고 하더라도, 지금과 같은 발전단가로는 전기세를 감당하는 것이 불가능하다. 역대급 무더위로 인해 누진세에 대한 개편이 요구되는 지금, 효율도 떨어지면서 비싼 발전 단가는 현실성을 크게 떨어트리는 요소다. 넷째, 태양광은 외부 환경에 의한 효율성 저하 문제를 안고 있다. 단순히 모듈의 효율을 높이는 것은 기술 개발을 통해 개선할 수 있으나, 태양광은 환경에 의해 설치 이후 효율의 손실이 발생한다.

환경 문제

태양광발전은 효율성이 낮기 때문에 사업성의 확보를 위해 최대한의 부지를 확보하려 하지만, 국내의 지형 특성상 산지가 많기 때문에 이러한 조건을 만족하는 부지를 확보하기 어렵다. 그러나 지금 진행되고 있는 정책은 지형에 대한 고려 없이 보급률 확대를 위해 무조건적인 참여를 유도하는 것이 실정이고, 이는 멀쩡히 있는 산을 태양광발전소로 만들어 버리는 결과를 야기했다. 그리고 2018년 7월 4일, 경북 청도군 매전면의 한 태양광발전소에서 산사태가 발생했다. 태양광 패널 설치를 위해 나무를 베어 기반이 약해진 상태에서 태풍 쁘라삐룬이 상륙하여 발생한 산사태로, 인명 피해는 없었으나 흙더미가 도로를 덮쳐 위험천만한 상황을 연출했다. 청도 뿐 아니라 철원 태양광발전소에서도 이틀간 내린 비로 인해 축대가 무너지는 사고가 발생했다. 이는 태양광발전소 설치 계획과 재생에너지 정책을 다시 한 번 고려하게 만드는 사고였다. 임야에 태양광발전소를 설치하기 위해서는 나무를 베고 산을 깎아야 한다. 산에 있는 나무는 흙을 잡아주고 물을 흡수하는 역할을 하여 장마, 태풍 등으로 인한 집중호우로부터 산사태를 막아주는 역할을 한다. 이런 역할을 하는 나무들을 베고 산을 깎은 결과는 누구 나 쉽게 예상할 수 있는 산사태이다. 현재 정책 상 태양광 발전은 허가도 잘 나오는 편이고 허가 이후에는 별 다른 규제가 이뤄지지 않기 때문에 엄청난 산림 훼손이 일어나고 있다.

태양광을 설치하려는 소비자가 늘어나면서 태양전지의 효율 문제와 더불어 중요시 되는 것이 수명 문제이다. 현재 태양광 패널의 평균 수명은 약 15년 정도로 보고 있다. 여기서 태양광 패널의 수명이라 함은 최종적으로 발전성능이 제대로 나오는지 나오지 않는 지로 결정된다. 앞서 태양전지가 25℃ 이상일 때 1℃상승 시마다 발전 효율이 떨어진다고 언급하였다. 이러한 태양전지 셀의 온도 상승은 셀의 한계작동온도를 지속적으로 초과 상태로 만들고, 이는 장기적으로 태양 전지 모듈의 신뢰성을 저하시킨다. 태양에너지는 무한한 에너지원일지라도 태양광 패널은 온도 과열로 인해 발전 성능이 최저점으로 떨어지기 때문에 짧은 수명을 가지게 된다. 통상적으로 원자력 발전소의 수명이 60년 정도라면 태양광 발전소의 수명은 20년 정도이다. 단순히 수명이 짧다는 것에서도 사실 대체에너지로써 적합하지 않지만, 수명이 다해 버려진 패널에서 심각한 중금속의 누출, 환경 문제를 일으키고 있다는 것이 더 큰 문제이다. 버려진 태양광 패널이 문제를 일으키는 것은 결정질 실리콘이라는 핵심 물질 때문이다. 결정질 태양전지는 전체 태양전지의 90%를 차지할 만큼 대중적으로 많이사용된다. 이를 만드는 과정에서 사염화규소로 명명되는 부산물이 생성되는데, 이 물질은 사람의 피부와 시력에 악영향을 주며, 폐부종으로 인하여 호흡이 곤란해지는 증상까지 동반할 수 있다. 또한 심할 경우 동식물 모두 죽음까지 이르게 할 수 있는 물질이다. 또한 버려진 태양광 패널에서 납과 카드뮴, 인듐, 구리, 육불화에탄 등 다양한 중금속이 검출된다. 중금속으로 인한 오염이 발생할 경우 일차적으로 대기, 수질, 토양 오염을 야기할 뿐만 아니라, 이러한 환경 속에서 자란 농수산물로 인해 생명에 치명적인 영향을 준다.

사례

국내

해남 솔라시도 태양광발전소

솔라시도 태양광발전소는 ㈜한양이 전남 해남에 구축한 가로세로 길이가 각각 1.2㎞로 190개 넘는 축구장이 들어갈 수 있는 규모의 태양광발전소이다. 이곳에 태양광 모듈 25만 장을 깔아 98㎿급 규모 발전소를 완공했다. 태양광이 만드는 전기를 저장하기 위해 세계 최대 규모의 에너지저장장치(ESS·306MWh)가 투입됐다. 솔라시도 태양광발전소는 제16회 대한민국 토목건축기술대상에서 토목부문 대상을 수상했다. 이 프로젝트에는 사업비만 총 3440억 원이 들어갔다. 2년여 간의 인허가 작업을 거쳐 2019년 2월 착공에 들어가 2020년 3월 종합준공까지 딱 3년밖에 걸리지 않았다. 여기서 생산되는 전력량은 2만7000여 가구가 무리 없이 사용할 수 있는 수준이다. 전 세계가 한 방향으로 밀고나가는 친환경 정책에 딱 들어맞는 대형 프로젝트를 ㈜한양의 기술력으로 완성한 것이다. 솔라시도 태양광발전소에서 가장 주목할 점은 세계 최대 규모의 에너지저장장치를 설치한 점이다. 태양광은 해가 쨍쨍한 낮 시간에만 발전이 되는 한계가 있다. 하지만 태양이 작열하는 낮 시간 동안 만든 전기를 바로 옆 배터리에 저장해 놓으면 낮이나 밤이나 원할 때에 전기를 손쉽게 가져다 쓸 수 있다. 태양광 발전이 에너지저장장치와 만나 반쪽짜리 발전 한계를 극복하는 것이다. 이것이 ㈜한양이 1000억 원 넘는 비용을 투입해 세계 최대 규모 에너지저장장치를 설치한 이유이다. 솔라시도가 위치한 전남 서부지역은 전국 최고의 일사량을 보유하고 있다. 태양광 발전의 최적지로 꼽힌다. 솔라시도는 태양광 생산 전력을 통해 국내 최초로 'RE100 도시비전'을 세웠다. RE100이란 사용 전력량의 100%를 재생에너지에서 조달하는 시스템을 말한다. 솔라시도 태양광발전소 인근에 초대형 산업용지를 조성하고 이를 RE100 산업단지로 만들기 위해 ㈜한양은 전남도 등 관계기관과 협의하고 있다. 솔라시도 태양광발전소는 용지 전체를 모듈로 빼곡히 채운 일반적인 태양광발전소와는 구별된다. '자연과 공존'이라는 도시 개발 콘셉트를 고려해 발전소 내부에 세계 최초로 녹지공원을 조성했다. 300m 중앙 원형광장과 태양광발전소 용지를 가로지르는 십자도로에 라일락, 후박나무, 야생초 등 다양한 꽃과 나무를 심었다. 전체 면적의 약 25%를 녹지와 공원으로 구성해 지역 주민과 방문객에게 아름다운 경관 등 볼거리를 선사한다. 태양광발전소 중앙에는 '태양의 정원(Sun Garden)'이라고 이름 붙인 원형 모형 정원을 세우고 '태양의 꽃'인 해바라기와 전통문양, 전자운동을 모티브로 자연(식물)과 사람(문화), 에너지(원자)가 공존하는 솔라시도의 개발 비전을 압축 표현했다. ㈜한양은 발전소 건설과 운영에서도 친환경적이고 안전적이며, 스마트한 운영을 지향한다. 도시 미관을 고려해 송전선로 전 구간을 지중화해 친환경적으로 건설했다. 건축자재를 제외한 모든 기자재로 재활용이 가능한 제품을 활용했다. 발전소 수명이 다한 후에도 환경에 미칠 영향을 철저히 고려했다. 초강력 태풍에도 안전하게 버틸 수 있도록 태양광 구조물 시설기준을 강화해 적용했다. 에너지저장장치 설비는 화재 예방을 위해 비싼 첨단약품을 아낌없이 쏟아부었다. 열확산 차단제가 삽입된 삼성SDI㈜의 최신형 배터리를 사용했다. 에너지저장장치 설비가 보관돼 있는 건물을 20개 동으로 분산 배치해 화재 예방에 노력했다. 인공지능(AI) 기술을 적용한 통합관제시스템도 주목할 부분이다. 대형 드론을 활용한 모니터링으로 시설물의 미세한 변화를 실시간으로 감지한다. 빅데이터를 기반으로 한 발전량 예측과 실시간 설비 진단 등 스마트한 태양광발전소 운영을 통해 계획 대비 10% 이상을 상회하는 발전 실적을 보이고 있다.

안성 시민참여 태양광발전소

안성시와 안성햇빛발전협동조합이 시민참여 1호 태양광발전소를 추진하고 있다. 95%의 공정률을 보이며, 2022년 3월 중으로 준공식을 앞두고 있다. 시 최초로 시민참여형 펀드로 진행되는 이 사업은 2021년에 안성햇빛발전협동조합과 루트에너지가 업무협약을 맺었으며, 시민들의 신재생에너지에 대한 관심 증진과 시민이 직접 에너지 생산에 참여하는 기회를 만들고자 기획되었다. 시민참여 1호 태양광발전소는 시청 본관 옥상에 10㎾ 규모로 들어선다. 특히 발전소 건립에 필요한 자금 중 1억 원을 시민 모금해 최대 100명 이상의 시민이 함께 참여하는 방식으로 설계됐다. 이 태양광발전소는 안성시민만이 참여 가능한 상품으로, 연 7%의 확정금리를 제공해 시민들이 에너지 생산에 참여하고 금융소득까지 받게 되는 기회이며, 앞으로 진행될 제2·제3호 발전소 건립을 위한 시금석이다. 시민들이 직접 참여하는 투자는 인터넷으로 가능하다. 주민등록증(여권，운전면허증 가능), 휴대전화, 인터넷뱅킹 계좌번호를 준비 후 포털에서 루트에너지를 검색하고 회원가입을 한다. 그리고 투자금 예치, 혁신상품 '안성맞춤 햇빛 펀드 1호' 순으로 투자하면 된다. 가입 방법, 진행 방법, 연도별 수익금 등 자세한 사항은 루트에너지 홈페이지에서 확인 가능하며, 홈페이지 채팅 상담이나 안성햇빛발전협동조합 사무국에서도 안내가 이뤄진다. 안성에 세워지는 태양광발전소는 스탠드 에어컨 110여 대로 1년 동안 사용할 만한 전기를 햇빛으로 생산하고, 연간 59톤의 온실가스를 감축할 이 발전소에 투자한다면 환경과 경제를 함께 살리는 길이 되리라고 전망된다.

해외

미국

미국 텍사스주 콘초밸리에 착공되는 태양광발전소는 한국중부발전㈜이 건설하고 운영한다. 발전소에는 양면 태양광 모듈을 설치해 발전량을 높였다. 한국중부발전㈜은 태양광발전소 개발업체 메리트(Merit SI)와 설립한 합작법인이 미국 신안젤로에 160㎿급 콘초밸리 태양광발전소(Concho Valley Solar)를 착공했다. 발전소는 2022년 4분기에 청정 재생 에너지 공급을 시작해 35년 동안 한국중부발전㈜이 건설 및 운영할 예정이다. 총 사업비는 약 2318억 원이다. 한국중부발전㈜이 24.9%, 재무적투자자 31.7%, 세액공제 투자자 43.4% 지분을 갖는다. 지분 비율에 따라 한국중부발전㈜이 484억 원을 직접 부담하고, 나머지 자금은 재무적·세무적 투자자를 통해 마련한다. 콘초밸리 태양광발전소에는 양면 태양광 모듈을 장착한다. 양면형 모듈은 전면에서 흡수하는 빛 외에 후면에서 반사되는 빛까지 흡수해 전력을 생산하기 때문에 일반적인 단결정태양광 모듈에 비해 발전량이 높다. 가중치(REC) 수익이 높아 훨씬 더 효율적이어서 시장 요구에 부응하는 제품으로 각광받고 있다. 단면 모듈에 비해 최고 25% 추가 발전량을 보이고, 발전효율 보증 기간이 25~30년으로 상대적으로 길다. 양면 모듈은 단면 모듈보다 설치 조건이 까다롭다. 설치시 후면에 장애물이 없어야 하고, 후면 발전 영역에 음영이 발생하지 않도록 구조물을 설계해야 한다. 또 후면 반사광이 전달되기 위해서는 지면으로부터 일정 높이 설치와 반사조건이 필요하다. 단면 모듈보다 초기 투자비용이 더 발생한다. 콘초밸리 태양광 전력은 미국 서부 텍사스 페름 분지에 있는 타르가 리소스(Targa Resources)의 천연가스 처리 인프라에 공급된다. 미드스트림 에너지 인프라 기업인 타르가 리소스와 재생 가능한 전기 공급 관련 전력구매계약(PPA)을 체결한 것이다. 타르가의 미드랜드 바신 가스처리 인프라 공동 소유주인 파이오니어 내추럴 리소스(Pioneer Natural Resources)는 콘초밸리에서 조달된 재생 전기 구매와 관련 재생 에너지 크레딧을 통한 배출 감축 이니셔티브를 강화할 계획이다. 타르가 리소스는 미국에서 천연가스와 액화천연가스(LNG)를 공급하는 가장 큰 인프라 회사 중 하나이다. 파이오니어는 미국 텍사스주 댈러스에 본사를 둔 대형 석유·가스 탐사, 생산하는 업체이다. 한국중부발전㈜은 콘초밸리 태양광발전 착공으로 해외 태양광발전 사업 확대에 박차를 가한다. 한국중부발전㈜은 2012년에 처음으로 미국 태양광 시장에 진출했다. 네바다주 볼더 1·2단계 태양광발전소(총 150㎿)를 건설·운영 후 매각까지 성공해 36%의 수익을 올렸다. 한국중부발전㈜은 10년 전부터 해외시장에 눈을 돌려 사업 다각화를 꾀하고 있다. 특히 조 바이든(Joseph Biden) 행정부 출범 이후 미국에 신재생에너지 시장에 훈풍이 불자 미국 태양광발전 사업을 확대하고 있다. 2021년 초에는 미국에 태양광발전소 정비 업무를 전담하는 태양광발전 정비회사인 에너지 솔루션 아메리카를 설립하고 태양광발전 사업에 박차를 가했다.

프랑스

프랑스 중북부 지앙 지역의 75ha 부지에 위치한 55MW 규모의 태양광발전소는 프랑스 탄소발자국 제도의 저탄소 인증을 획득한 모듈로 운영된다. 이 태양광발전소에는 한화큐셀(Hanwha Q Cells)의 친환경 태양광모듈이 설치되었다. 프랑스의 토탈에너지스(TotalEnergies)가 건설 및 운영하는 이 발전소는 연간 최대 64GWh의 친환경 에너지를 생산할 수 있으며, 이는 국내 가정용 기준 약 7만 1000여 명의 전력 수요를 충족하는 전력량이다. 이 발전소는 태양광에너지 생산을 통해 향후 30년 동안 약 55만 톤의 이산화탄소를 감축하는 것은 물론 저탄소 모듈을 사용해 건설 과정에서 배출되는 탄소도 크게 감축했다. 탄소발자국 제도는 모듈을 만드는 과정에서 배출되는 이산화탄소의 총량을 산정해 탄소를 덜 배출하는 제품에 인센티브를 제공한다. 프랑스는 지난 2011년에 이 제도를 도입한 이후 친환경 제품의 수요를 늘리기 위한 노력을 지속해 왔다. 프랑스의 전력시장 규제를 담당하는 에너지규제위원회(CRE)는 공공 태양광발전사업 입찰 참여 자격 중 하나로 탄소발자국 제도를 활용하고 있다. 특히 과거에는 탄소발자국 인증만 보유(750kgCO2/kW 이하)해도 공공 태양광 발전사업 입찰에 참여할 수 있었던 것과 달리, 2021년부터는 입찰에 참여하기 위한 탄소 배출 최소 기준이 550kgCO2/kW로 강화됐다. 저탄소 모듈을 사용해 전력을 생산하는 흐름은 프랑스뿐 아니라 전 유럽으로 확산되고 있으며 각국 정부도 적극적으로 정책적 뒷받침을 하고 있다. 유럽연합(EU)은 저탄소 제품의 사용을 활성화하기 위해 프랑스의 탄소발자국 제도의 내용이 포함된 제품환경발자국(PEF, Product Environment Footprint) 제도 도입을 준비하고 있다. 한화큐셀은 2021년에 프랑스 시장에 판매한 모듈 중 약 70%를 저탄소 인증 제품으로 공급했으며 2022년 2분기에도 탄소발자국 인증 제품을 추가로 출시할 계획이다.

우주정거장

미국 캘리포니아 공과대학교는 응용물리학 연구자들을 주축으로 2013년 우주 기반 태양광발전 프로젝트(SSPP)에 착수했다. 이 프로젝트는 익명의 투자자로부터 1억 달러를 투자받아 8년여 간 연구를 진행했다. 2021년 8월 3일 연구진은 이 익명의 투자자가 미국 억만장자인 도널드 브렌 부부라는 사실과 함께 2023년 실제 우주 공간에서 그간 개발한 기술을 적용한 첫 테스트 계획을 공개했다. 연구에 착수한 지 10년 만인 2023년 첫 테스트에 나서며 우주 태양광이 기후위기와 에너지 문제를 해결할 수 있을지 관심을 모았다. 이 우주 태양광발전소는 국제우주정거장(ISS)과 지구 궤도를 도는 수천개의 위성, 달·화성 탐사 로버 등은 이미 태양전지판을 통해 작동에 필요한 전기를 얻고 있다. 우주 공간에서는 지구에서처럼 햇빛을 막는 대기나 구름이 없다. 낮과 밤이 생기지 않아 사실상 무제한으로 태양빛을 이용할 수 있다. 우주 태양광은 우주 공간에 펼쳐진 태양전지판으로 발전해 지구로 전송하는 진일보한 개념이다. 지구에서 수신한 마이크로파를 다시 전기에너지로 바꿔 공급하는 방식이다. 문제는 우주에서 생산된 전기에너지를 지구로 얼마나 효율적으로 보내느냐에 달려 있다. 연구진은 우주에서 얻은 태양광에너지를 레이저나 빔 방식의 마이크로파로 변환해 지구로 전송할 수 있는 하드웨어 시제품 개발을 완료했다. 앞서 2017년 말에는 단위면적(1㎡)당 1kg 미만의 태양전지를 넣을 수 있는 초경량 모듈을 만들고 무선으로 전력을 전송할 수 있는 빔을 통합한 회로를 설계하는 데 성공했다. 2년 뒤인 2023년에는 우주 공간에 프로토타입을 발사해 무선 전력 전송 첫 테스트에 나선다. 전문가들은 세계에서 가장 풍부한 에너지 자원인 태양광을 우주에서 얻는 것은 가장 혁신적인 에너지 확보 방안이 될 것으로 기대하고 있다. 우주에서 얻은 태양광에너지를 지구로 보내는 기술은 2020년 5월 미 해군연구소가 가능성을 입증했다. 미 해군 연구소는 태양광 무선전송안테나모듈(PRAM)이 실린 소형 위성을 무인 우주비행체 X-37B에 실어 발사했다. 무선전송안테나모듈은 가로 세로 30.5cm 크기의 태양전지로 태양광에너지를 얻고 이를 마이크로파로 변환해 전송하는 효율을 측정할 수 있도록 설계됐다. 무선전송안테나모듈이 실린 소형 위성은 2022년 지금도 지구 궤도를 돌고 있다. 또한 미 해군연구소는 무선전송안테나모듈 장치로 10와트의 전기에너지를 전송하는 데 성공했다고 밝혔다. 이는 태블릿 1대를 충분히 작동할 수 있는 전력이다. 2024년에는 대규모 우주 태양광에너지를 마이크로파를 이용해 지구로 전송하는 실험에 착수한다는 계획도 세웠다. 일본과 유럽도 우주 태양광에 눈독을 들이고 있다. 무선으로 전력에너지를 전송하는 기술 개발이 핵심이다. 일본은 2015년 무선으로 1.8kW의 전력을 마이크로파로 55m 떨어진 안테나에 보내는 실험에 성공했다. 2050년대까지 우주 태양광을 상용화한다는 목표도 세웠다. 유럽우주국(ESA)도 우주 태양광 실험을 위한 소형 위성을 발사할 계획을 공개하기도 했다.

관련 기업

엔라이튼㈜

엔라이튼㈜은 태양광발전소 건설부터 분양, 관리 등 포괄적인 컨설팅 비즈니스에 주력하는 국내 기업이다. 자체 개발 플랫폼인 '발전왕'을 통해 실시간 발전소 관리 서비스도 제공 중이다. 발전왕에 등록된 태양광발전소 용량이 전국 누적 설비 용량 기준 10%의 시장 점유율을 돌파했다. 총 1.7GW 규모에 해당하며 국내 단일 서비스로는 발전왕이 유일하다. 이는 부산, 울산, 경남과 제주 지역에 설치된 발전소의 설비 용량을 합친 규모(8600여 개소)와 맞먹는다. 점유율이 급등한 것은 2020년 4월 모바일 기반 태양광발전소 관리 서비스를 국내 최초로 출시한 뒤 약 1년 반 만에 이룬 성과다. 최근 계통 한계 가격(SMP)와 신재생 에너지 공급 인증서(REC) 가격이 동반 상승하면서 태양광 발전 사업자들 사이에서 스마트한 발전소 관리 서비스로 입소문이 난 것이 상승세 영향으로 풀이된다. 발전왕은 태양광 발전 업체들이 제공하던 단순 모니터링 시스템을 넘어 간편하게 앱으로 공인 인증서 없이 실시간 신재생 에너지 공급 인증서 가격을 확인할 수 있고, 전국 발전소들의 평균·최고 발전 시간 비교 분석, 태양광발전소의 예상 수익 확인 등 태양광발전소 전반을 관리할 수 있는 통합 서비스이다. 전국에 분산된 발전소를 연결해 서로 간 정보를 공유하기 때문에 데이터 기반으로 발전소 관리 및 분석이 가능하다. 발전왕 전체 사용자의 약 75%는 100kW급 미만 소규모 발전 사업자이다. 소규모 발전 사업자가 전체 태양광 시장에서 약 82%를 차지하는 업계 상황상, 소규모 분산 자원을 하나로 모을 수 있는 플랫폼의 필요성이 중요해지고 있다. 발전왕은 전국에 분산된 발전 자원을 하나의 플랫폼으로 모아, 발전소 사업 운영에 필요한 서비스를 합리적 가격으로 제공한다. 이밖에 전력 구매 계약, 전력 중개 등 통합 발전소 연계 서비스를 통해 추가 수익 실현을 돕고 있다.

한화큐셀

한화큐셀은 글로벌 태양광 토털 솔루션 기업이다. 태양광발전의 미드스트림에 해당하는 셀·모듈 생산부터 개인 주택·상업 시설·대형 태양광발전소에 이르는 다운스트림 분야의 솔루션을 보유하고 있다. 세계 에너지 시장의 특성과 정책에 최적화된 전략을 바탕으로 성장성과 전문성을 지닌 글로벌 리더로 자리매김 중이다. 2014년 유럽과 일본의 지붕형(Roof-Top) 시장과 미국·태국·칠레·중남미의 대규모 발전 시장을 개척했으며 이에 따라 2014년 일본을 비롯한 영국·프랑스 등 유럽 신흥 시장에서 대규모 태양광발전 사업을 연이어 수주했다. 또한 2015년 4월, 미국 넥스트에라(NextEra)와 당시 단일 공급 건으로는 업계 최대 규모인 1.5GW 모듈 공급 계약을 체결했으며 독일, 영국, 미국(주택용·상업용), 일본 등의 주요 시장에서 점유율 1위를 달성했다. 한화큐셀은 2019년 제16회 대한민국 신성장 경영대상에서 대통령 표창을 수상하며 이 같은 사업 능력과 원천기술, 적극적 투자, 국내 고용창출에 기여한 점을 인정받기도 했다. 한화큐셀은 기술력을 더욱 강화하고 태양광 산업의 경쟁력 제고를 위해 2021년 국내 생산 및 연구 시설에 2025년까지 1조 5000억 원을 투자하기도 했다. 또한 국내 태양광 산업 육상을 위해 향후 투자로 생산될 태양광 셀에 국내 모듈 제조사들의 수요가 있을 경우 공급할 계획이다. 뿐만 아니라 학계, 소재·부품·장비 중소기업들과 함께 컨소시엄을 구성해 판교 연구소에서 차세대 태양광 셀인 탠덤 셀 연구에도 박차를 가하고 있다.

암호화폐

스페인의 암호화폐 마이닝 회사 크립토솔라테크(Cryptosolartech)가 300MW의 생산 능력을 가진 태양광발전소를 구축하기 위해 태양광 전지 패널 제조사와 계약을 체결했다. 중국 기업인 라이즌 에너지(Risen Energy)의 스페인 자회사인 라이즌 에너지 스페인(Risen Energy Spain)은 오직 태양광발전소에서 생산되는 전기를 광산에 사용하기 위해 남부 유럽 국가에 태양광 농장을 짓기 위해 크립토솔라테크와 협력하고 있다. 이 회사가 발표한 성명에 따르면, 태양광 농장의 개발은 단계적으로 수행될 것으로, 프로젝트의 첫 단계는 스페인 세비야 지방에 총 45MW 규모의 태양광발전소를 세 개 짓는 것이며, 이들 농장에서 생산된 전기는 말라가 도시에 위치한 암호화폐 채굴 농장에서 사용할 것으로 알려졌다. 이미 두 개의 태양광발전소를 이미 가동 중인 데 이어, 건설 중인 세 개의 다른 발전소를 가지고 있다. 완공된 태양광 농장은 마르케나와 칸틸라나에 위치해 있고 건설 중인 농장은 살테라스, 팔로마레스, 알칼라 데 과데이라에 있다. 때때로 엄청난 전기 사용과 지구 온난화에 대해 일조한다는 사실로 암호화폐 채굴 분야를 안 좋은 시선으로 보는 비평가들도 존재한다. 이런 분위기 속에서 다른 회사들도 해결책으로 리사이클 에너지로 눈을 돌리고 있다. 예를 들어 호주에서는 데이터 센터 운영사인 디시 투(DC Two)의 암호화폐 자회사인 디코인(D Coin)은 두 달 전에 태양에너지를 사용하는 암호화폐 시설을 개발하고 있다고 보도된 바 있다. 탄광 마을에 위치한 이 시설은 다른 데이터 센터에 비해 저렴한 요금을 제공할 것으로 예상되며 2019년 초에 가동된다. 2018년 중반에는 할리우드 배우 윌리엄 샤트너(William Shatner)가 캐나다 밴쿠버 소재 기업인 솔라 얼라이언스(Solar Alliance)를 통해 암호화폐 채굴에 재생 가능한 에너지를 사용하는 것을 촉진하는 데 참여한다고 발표했다. 그 이후 솔라 얼라이언스는 3MW 태양광 농장에서 생산된 전기를 암호화폐 광부들에게 임대할 목적으로 일리노이 주에 버려진 창고를 매입했다.

해결 방안

태양광에너지는 아직까지 현실화하기에 큰 걸림돌이 많다. 억지로 신재생에너지를 활성화하겠다고 산을 깎는 행위는 지속가능을 표방하는 신재생에너지와는 어긋나고, 효율성 문제와 폐패널의 문제를 해결하지 못한다면 대체에너지로써도, 환경 친화 에너지로써도 의미를 가지기 어렵다. 물론 태양광에너지의 순수한 가치에는 변함이 없다. 화석연료와는 달리 무한한 에너지원이라는 점, 환경오염을 일으키지 않는다는 점은 매력적인 카드이다. 제한적이지만 기술이 발전함에 따라 여러 단점들이 해결의 키워드를 찾고 있다는 점도 긍정적이다. 특히 수명 부분은 상당부분 개선의 여지가 있다. 수명에 큰 영향을 주는 태양전지의 온도 상승에 따른 발전효율 저하를 막기 위한 방안으로 크게 세 가지의 방법이 있다. 첫 번째는 냉각장치를 설치하여 열을 주변 환경으로 효율적으로 방출하는 것을 돕는 것이다. 냉각장치의 종류 또한 여러 가지지만, 기존 모듈에 지하수를 통해 냉각수를 분사하는 방식을 가장 많이 사용한다. 최근에는 지하수의 사용량을 최소화하기 위한 냉각 장치가 꾸준히 개발되고 있는 상황이다. 두 번째는 태양전지 소재나 구조에 변화를 주어 높은 온도에서도 출력을 유지할 수 있도록 하는 것이다. 태양전지의 종류에 따라 다양한 연구가 시도되고 있지만 그 중에서도 최근 가장 주목받는 것은 한화큐셀코리아㈜에서 개발한 '큐피크 듀오'이다. 큐피크 듀오는 퀀텀듀어 기술이 적용된 태양광 모듈 제품으로, 셀 뒷면에 반사막을 넣어 태양전지를 높이는 복합기술에 첨단 레이저로 태양광 셀을 반으로 잘라 높은 온도에서도 저항 손실을 최소화하고 출력을 높인 것이 특징이다. 이외에도 각 소재의 열화 원인을 줄이는 소재나 열에 강한 구조를 개발하여 수명을 연장하는 기술이 꾸준히 개발되고 있다. 세 번째는 수면 위에 설치하는 수상 태양광이 있다. 수상태양광은 댐이나 저수지의 유휴 수면에 설치하는 융·복합 태양광 시설로, 모듈 냉각 효과와 그늘을 피할 수 있어 육지 태양광 보다 발전효율이 10% 가량 높은 것으로 나타났다. 물의 비열이 커서 온도의 급격한 상승이 없기 때문에 한여름에도 발전효율이 떨어지지 않는다. 산지나 농지를 훼손하지도 않고, 저수지를 이용하면 대규모의 태양광에너지 개발이 가능하다. 이외에도 태양광의 발전 효율은 단순한 물 세척으로도 어느 정도 상승시킬 수 있다. 100kw에서 비세척 모듈과 세척 모듈의 수익을 비교해 보면 연간 약 710만 원가량 차이가 난다. 단가가 세고 효율이 낮은 상황에서 쉽게 문제점을 어느 정도 해결할 수 있는 방법이다. 그 밖에 반사 판넬을 사용하거나 거울을 사용하는 방법으로도 효율을 상승시킬 수 있다.

참고자료

• 한화그룹 공식 홈페이지 - https://www.hanwha.co.kr/business/manufacture/solutions.do
• 〈태양광발전소〉, 《네이버 지식백과》
• 김준희 기자, 〈태양광발전의 이면, 과연 친환경적인가?〉, 《에너지설비관리》, 2018-09-19
• 김민수 기자, 〈우주에 거대한 태양광발전소 건설한다〉, 《동아사이언스》, 2021-08-13
• 홍정기 기자, 〈안성시, 시민참여형 태양광발전소 설립 박차〉, 《기호일보》, 2022-03-02
• 해줌, 〈태양광 발전소에 대한 장단점 비교〉, 《네이버 블로그》, 2014-05-07
• 길소연 기자, 〈중부발전, 美 텍사스 콘초밸리 태양광발전소 착공…양면 태양광 모듈 장착〉, 《더구루》, 2021-11-24
• 홍장원 기자, 〈솔라시도 태양광발전소, 축구장 190개 면적에 태양광…녹지·공원 볼거리도 가득〉, 《매일경제》, 2020-12-09
• 권준범 기자, 〈솔라커넥트, 태양광 발전소 시장 점유율 10% 돌파〉, 《에너지신문》, 2021-11-16
• 권준범 기자, 〈한화큐셀, 佛 55MW 태양광발전소 운영 돌입〉, 《에너지신문》, 2021-12-20
• 성재용 기자, 〈한화큐셀, 국내 1조5천억 투자 단행… "차세대 태양광 시장 이끈다"〉, 《뉴데일리경제》, 2021-09-13
• free5, 〈스페인 채굴 업체, 태양광 패널로 암호화폐 채굴 계획〉, 《차트판닷컴》, 2018-10-09

같이 보기

• 태양광에너지
• 태양광발전

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