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"태양광발전"의 두 판 사이의 차이
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| + | ===자가용=== | ||
| + | 가정 전기 요금 감면을 위해 주로 설치된다. 국가 장려 사업으로 지자체를 통해 지원될 때가 많으며 서울시, 광주시, 대구시, 경기도, 성남시, 및 서울시 각 자치구 등 여러 곳에서 진행한다. 설치가 부담될 때는 업체를 통해 대여할 수도 있다. 혹은 태양광 설비로 창출되는 이윤의 일부를 대여료로 지급할 수 있다. 약정 연수가 지나면 설비를 양도받는 형식도 있다. 태양광 모듈에는 25년~30년 효율 보증이 있어 발전기 성능 열화를 걱정할 필요는 없다. 20년이 지나도 성능은 초기의 85%를 유지한다. 다만 인버터는 제조사에 따라 고장이 날 수 있는데 가격이 40만 원 남짓의 인버터를 갈아야 한다. 자가용은 먼저 발전 사업을 하거나 전기료를 0원으로 만들기 충분한 주택용(3 kW)과 아파트·빌라 등 공동주택에서 베란다에 설치가 용이한 베란다용(0.2~1 kW)이 있다. 350만 원 가량의 주택용 3kW 태양광 발전설비는 전기 요금이 7만 원 이상 나오는 주택, 빌딩에서 고려해 볼 만하다. 예를 들어 기존에 한 달 10만 원 정도의 전기료를 납부하던 주택에 3 kW의 태양광 설비를 설치하면 전기료가 3만 원 대로 줄어들 수 있다. 2016년 누진제 조정 이후에도 이 정도 절감율이다. 보조금 없이 5~6년 남짓으로 본전을 뽑을 수 있다. 만약 원래 가정용 전기 소비량이 월 260 kWh 근처였다면 월 전기료가 0원이 나온다. 이는 3 kW 급에서 한 달 평균 260 kW 정도 생산할 수 있기 때문. 이 설비가 주택용인 이유는 3 kW급을 설치하려면 최소 30제곱미터 이상의 면적이 필요하기 때문이다. 옥상 여유에 따라 3 kW 또는 그 이상을 설치한다면 전기 사용량 이상을 발전하는 셈이므로 한전에 전기를 팔아서 수익을 얻을 수 있다. 자세한 것은 서울에 거주한다면 서울시 햇빛지도 홈페이지에서 자기 집의 예상 가능 발전량을 계산해볼 수 있다. | ||
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| + | 아파트나 빌라 등 공동주택은 베란다(발코니) 난간에 설치 가능한 미니 태양광 발전 설비를 사용 가능하다. 발전 용량은 주로 200~500W이며, 250 W 기준으로 냉장고 1대 분량의 전력을 생산할 수 있다. 공간이 충분히 확보된다면 합계 용량 1 kW 이상의 태양 전지도 설치 가능하다. 주택용과 마찬가지로 이름이 베란다형인 이유는 200~500 W급은 베란다에 설치하기 적합한 규모이기 때문이다. 베란다형의 장점은 소액으로도 설치가 가능하고 보조금을 받은 지역을 5년간 벗어나지 않는 조건 하에서 탈부착이 가능하다는 점이다. 즉, 서울시에 거주하는 전세나 월세 세입자도 5년간 서울에서 벗어나지만 않으면 서울 타지역으로 이사를 가도 들고 가서 설치해서 계속 사용이 가능하다. 미니 태양광 발전기는 배터리에 축전하지 않고 인버터를 통해 콘센트로 전력을 보내는 방식의 발전기로 발전 전력이 한전 전력보다 먼저 소비되도록 되어 있어 절전 효과를 가진다. 발전 전력이 소비전력보다 클 시에는 계량기가 거꾸로 돌 수 있으나 아날로그 계량기에만 해당한다. 자가발전기와 호환되지 않는 대다수의 디지털 계량기는 거꾸로 도는 대신 오류 메시지를 출력한다. 미니 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 크게 세 종류로 작은 50 W 패널 4~12개를 연결하는 방식과 100 W 패널 3~4개를 연결하는 방식, 250~300 W 패널 1~4개를 연결하는 방식이 있다. 이외에도 배터리에 연결하거나 수십 와트 수준의 소규모 발전을 위해 지자체의 지원을 받지 않고 자가 설치하는 경우도 간혹 있다. | ||
| + | ===발전소용=== | ||
| + | 발전소용은 만들어진 전기를 주전력생산자(한전)과 신재생에너지의무공급자(대규모 발전소)에 팔아 수익을 창출하는 형태로 재테크의 일종이다. 주택용도 주택에 조금 더 설치하면 소소한 수익이 돌아오긴 하지만 발전소용은 아예 본격적인 투자라고 볼 수 있다. 100KW급 설비는 2016년 말 기준 초기 자본이 1억 3000만 원, 지대가 3천만 원 정도다. 잘못 투자하면 투자금액을 점차 까먹고 심하면 도산할 수도 있다. 까다로운 관공서 인허가, 정부 정책, 기상 상황, 기타 규제로 인해 예상치 못한 문제가 생기면서 변동성이 커서 투자금을 날려 먹을 수 있다. 주된 어려움은 다음과 같다. 태양광의 특성상 겨울이나 궂은 날씨에는 발전량이 충분하지 않다. 반대로 돈을 빌려서 투자할 때 이자 지급에는 날씨의 영향이 없이 꼬박꼬박 내야 한다. 따라서 돈을 빌려 투자를 시도하기에는 태양광은 위험하며 겨울철에 여유자금이 모자라면 담보로 다 빼앗길 수도 있다. 주변 민가, 주변 축산업자들에게 보상금을 주지 않으면 전자파를 배출한다며 민원이 들어온다. CCTV가 없으면 몰래 흙을 뿌리는 등 해코지를 하기도 한다. 지자체의 인허가를 얻는 데 발목 잡힐 수 있다. 전력 판매 대금은 SMP + REC 가격으로 이루어 진다. SMP(System Maginal Price, 계통한계가격)는 그냥 일반 전기 도매가격이라 보면 되고, REC(Renewable Energy Certificates, 인증서) 가격은 정부에서 의무 부과한 재생에너지를 채워주는 대가라 보면 된다. 발전회사들은 강제로 재생에너지를 일정 비율 발전해야 하는데(RPS, Renewable Portfolio Standard), 규모도 얼마 안 되는 재생 발전소를 건설하기 번거롭고 관리 또한 귀찮다. 그래서 소규모 재생 발전업자에게서 재생에너지 발전량을 사오는 것이다. 그 대가로 주는 것이 REC 가격이다. | ||
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| + | 태양광으로 재테크시 발전으로 이익을 보는 것 외에 부수입이 있을 수 있다. 태양광발전소를 만들면 해당 땅의 지목이 잡종지로 바뀌는데, 논, 밭, 임야에 비해 개발 허가가 좀 더 쉽게 나서 땅값이 오른다고 한다. 따라서 지가 상승에 따른 이익도 기대해 볼 수 있다. 다만 이것은 주의할 것이 현재 내륙지역에 지어지는 태양광 발전소의 대부분은 민원 때문에 깊은 산골로 들어가는 것이 현실이다. 이런 곳은 잡종지가 되든 말든 거래의 성사 자체가 어려운 곳이 많다. 대신 이 잡종지 전환을 통한 지가 상승을 노리고 제주도에서의 분양을 시행하는 곳이 있는데 이에 대한 투자는 투자자 본인이 판단해야 한다. 태양광 발전은 근미래까지는 자체적인 경쟁력이 없다. 오로지 정부 정책과 주변 상황에 의존하여 수익을 창출하고 있다. | ||
| + | ===수상 태양광=== | ||
| + | 기존 태양광 발전은 사막이나 황무지 등 유휴지를 주로 활용하는 형태다. 그러나 유휴지가 적은 지역에서는 다른 방식의 태양광 발전을 찾아야 했다. 땅 대신 파도가 없고 수면이 대체로 안정적인 저수지를 활용해 보자는 발상이 수상 태양광발전이다. 중국에서는 2017년 안후이성 화이난(淮南)에서 40㎿의 시설을 가동했다. 대한민국은 집약된 인구 구성상 저수지가 많으며 5퍼센트만 활용해도 4,170MW(메가와트) 규모로 약 560만 명이 사용할 전력 공급이 가능하다고 하며 활발하게 연구개발되고 있다. 2008년부터 개발을 시작하여 2009년 한국수자원공사의 주암댐 2.4kW급 실증 플랜트가 설치됐으며, 합천댐에 40MW 규모, 새만금에 300MW 규모의 수상 태양광 발전 단지가 설치될 예정이다. | ||
| + | ====수상 태양광 발전의 장점==== | ||
| + | * 안정적인 일조량 : 유휴 평지가 적고 저수지가 많은 대한민국에 적합하다. 음영 간섭도 적다. | ||
| + | * 높은 효율 : 수면은 온도가 낮아서 셀의 최대 효율 온도로 유지하기 쉽다. 수면에 반사되는 잔광도 있어 지상과 비교하여 10% 이상의 높은 효율을 보인다고 한다. 열에 의한 셀의 화학적 특성 변화도 적어져 수명도 늘어난다. | ||
| + | * 녹조, 적조 방지 : 녹조와 적조는 주로 햇빛으로 발생한다. 투과 태양광을 줄여 녹조와 적조를 줄일 수 있다. | ||
| + | ====수상 태양광 발전의 단점==== | ||
| + | * 환경 악영향 : 수중에 투과되는 태양광을 줄이면 수중 생태계 교란이 우려된다. 현재는 어류 휴식처를 제공하는 등 영향이 적다는 연구 보고가 보이지만, 대규모로 설치되었을 때는 어떨지 미지수. 이는 발전 단지의 디자인과 설계에 따라 환경 영향이 크게 유동적일 수 있다는 뜻이기도 하다. | ||
| + | * 상대적으로 높은 비용 : 지상보다는 많은 시설이 필요하며 유지 보수도 상대적으로 까다롭다. 그러나 유휴 평지가 적은 대한민국에서는 선택의 여지가 적다. 상대적으로 높은 효율로 유지 보수비를 보상하는 발상이다. | ||
| + | * 패널 오염 문제 : 간척 호수에 설치할 경우 철새나 바닷새들의 배설물로 패널이 오염되는 문제가 있다. | ||
| + | ===연구중인 유형=== | ||
| + | ====해상 태양광 발전==== | ||
| + | 수상 태양광 발전의 해상 버전으로 파도 및 해풍 대비, 염분에 의한 장비 부식 등 걸림돌이 있어 아직 실용화되지 못하였다. 국내의 경우 2021년까지 시화호 등에 실증용 해상 태양광 발전소를 건설할 계획이며 태양광 발전 시설을 건설할 토지가 절대적으로 부족한 홍콩에서는 이미 실증 연구 시설을 건설하였다. | ||
| + | ====우주 태양광 발전==== | ||
| + | 태양광 발전소를 인공위성 궤도에 설치하는 방식으로 우주에선 기상 현상이나 밤낮의 변화 등으로 인한 효율성 저하가 거의 없으며 24시간 발전할 수 있기 때문에 기저 전력으로 사용할 수 있다는 장점을 가진다. 하지만 막대한 건설 비용과 우주 쓰레기 문제, 무엇보다 전력을 지표면에 전송하는 문제가 해결되지 않아 구상 단계다. 2020년 현재 상용화 시점은 2050년으로 예측되고 있다. 한국전기연구원 정순신 박사의 의견 형태를 빌려 2004년 과학동아에 기재된 내용상으로는 전기 에너지를 마이크로 전자기파로 변환하여 지상으로 송전한다는 구상이 있긴 하였다. 지상의 대기 상태에 큰 상관없이 태양에너지를 그대로 송전할 수 있다는 장점이 있다고 한다. 하지만 이는 어디까지나 구상으로 상당히 과장된 부분이 있다. 태양에너지를 전자기파 형태로 보낸다고 해도 전자기파는 거리의 제곱에 반비례하여 줄어든다. 따라서 우주에서 지구로 보낸다면 엄청난 손실이 발생할 것이고 마이크로파가 전자기기에 주는 유도장해 또한 문제가 될 것이다. 다른 조치를 취하지 않는다면 델린저 현상처럼 대부분의 무선 통신이 마비될 것이다. 전자파 문제도 언론을 통해 논란이 될 것이다. | ||
==범용성== | ==범용성== | ||
2021년 9월 6일 (월) 11:49 판
태양광발전(photovoltaic power, 太陽光發電)은 발전기가 없이 태양전지를 이용하여 햇빛을 직접 전기에너지로 변화시키는 방식이다. 태양광발전은 빛 에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 점에서 빛의 열에너지를 이용하여 발전하는 태양열발전과는 구분된다. 태양광발전은 대표적인 재생에너지이며 풍력발전에 비해 설치 요건이 널널하기 때문에 주목받고 있다.[1][2][3]
목차
개요
태양광발전은 광기전 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양으로부터 오는 빛을 전기에너지로 바꾸어 주는 발전 방법이다. 광기전 효과는 광전 효과(photoelectric effect)와 거의 비슷하지만 설명하는 상황이 조금 다르다. 광전효과가 일반적으로 어떠한 물질이 빛을 받아 전자를 방출하는 효과를 의미하고 광기전 효과는 광전효과의 결과로 생긴 전자와 양공(hole)이 물질 내부에서 이동하여 전위차를 만드는 것을 말한다. 광기전 효과는 광전 효과의 하나의 결과로 생각할 수 있는 부수적인 효과라고 할 수 있다. 광기전 효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 장치가 태양 전지(solar cell)이다. 태양광발전은 광기전 효과를 이용해 만드는 태양전지의 종류에는 크게 실리콘 태양전지와 비 실리콘 태양전지로 나누어진다. 실리콘(Si, 규소) 기반 태양전지는 실리콘이 간접 밴드갭(indirect band gap)을 가지고 있어서 에너지의 일부가 원자의 진동, 즉 포논(phonon)으로 새어나가 효율이 좋지 않을 수 있으나 이러한 단점에도 불구하고 실리콘은 제조공정기술이 매우 발전되어 있어 여전히 가장 많이 쓰여지고 있는 물질이다. 결정질 실리콘 태양전지가 전 세계 시장에서 차지하고 있는 비율은 85%이상이다. 태양광발전은 정비 요소가 적고 유지비가 저렴하다. 이러한 강점 때문에 현재 국내에도 가정용 태양광 발전기를 설치하는 가정이 늘어나고 있는 추세이다. 10W/㎡를 생산 가능한 태양광 발전소는 면적당 에너지 생산 효율이 풍력발전의 4배, 바이오매스의 20배에 이르며 신생에너지도 높은 효율을 보여주고 있다. 태양에너지는 100 ~ 250W/㎡를 보면 태양광발전의 효율은 현재 10 ~ 20% 효율을 보여주고 있으며 향후에는 효율이 더 오를 것으로 기대가 되고 있다. 하지만 태양광발전은 날씨에 따른 출력 편차가 크다는 단점을 가지고 있다. 태양광의 방향이 시간에 따라 바뀌고 흐린 날, 비 오는 날 등 날씨에 따라서 효율이 낮아진다. 또한 온도에 따른 효율성 문제도 포함하고 있다. 2017년 기준으로 태양광 패널은 25도에서 가증 좋은 효율성을 보여주지만 그 이상, 이하의 온도에서는 효율성이 감소한다. 대한민국을 보면 보통 3 ~ 6월, 9 ~ 11월에 태양광발전 효율이 가장 높은 이유가 온도에 따른 효율에서 오는 것이다. 태양광발전의 초창기에는 태양전지를 이용해 제조를 하였는데 이때 카드뮴이 유독 물질로서 제작 공정마다 유해 물질이 검출되기는 했지만 현재는 실리콘 기반의 태양전지로 대체가 됨으로써 친환경에 가까워지고 있다.
한국은 2015년 열린 국무회의에서 2030년 탄소배출 전망치 대비 37%를 추가로 감축하기로 확정하였고 외교부에서도 공표하였다. 때문에 화석연료 발전 비중을 극단적으로 줄여야 하는 상황이지만 탈원전 정책으로 인해 원자력 발전소 증설은 요원해졌다. 원전을 제외한 남은 선택 중에서 그나마 현실적인게 태양광발전이고 정부에서도 적극적으로 밀어주고 있는 상황이다. 중국의 경우엔 주요 사막지대인 신장과 내몽골에 태양광 발전 시설을 세우면서 국가 주도로 사업체를 성장시켰다. 이 후 일대일로 사업으로 태양광과 관련된 사안에 이 업체들을 몰아넣으면서 크게 성장시켜나고 있다. 유럽에서는 태양광발전이 대체에너지로 활발하게 도입되었다. 특히 독일은 2020년엔 전체 전력 생산의 50%를 신재생에너지로 2050년엔 전체 전력 생산을 신재생에너지로 하겠다는 국가사업을 하고 있다. 그중에서 태양광발전을 공격적으로 투자하고 있으며 2014년 6월 설비 용량 기준으로는 거의 절반에 다가가고 있다.[4]
원리
태양광발전은 광기전 효과라는 미시 단계의 물리적 변환을 이용하여 전기를 생산한다. 2015년 말 현재 가장 고효율이 약 50~52%에 달한다. 참고이 정도면 다른 발전 방식에 비교할 만하나 고효율 방식은 제조비가 비싸다. 상용 셀이나 모듈은 15~22% 정도이며 저가 양산품은 그보다 떨어지며 사용하는 가정용, 주택용은 무시해도 되지만 만약 도심에서 멀리 떨어진 곳에서 생산해서 송전하게 된다면 저장이나 송전 등에서 5~10% 정도의 추가 효율 감소가 있을 수 있다. 다만, 태양광 에너지 자체는 완전 무상이기 때문에 땅값이나 면적 문제만 아니라면 어느 정도 무시된다. 태양광 발전은 광기전 효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 장치가 태양 전지(solar cell)가 있다. 태양전지는 크게 n형 반도체와 p형 반도체, 그리고 빛의 흡수를 도와주는 반사방지판과 전극으로 이루어져 있다. n형 반도체는 전자가 p형 반도체는 양공이 전하를 옮기는 주된 역할을 하는데 이 두 반도체를 서로 붙여놓으면 상대적으로 전자가 많은 n형 반도체에서 p형 반도체로 전자가 확산되고 반대로 p형 반도체에서 n형 반도체로 양공이 퍼져나간다. 접합부를 중심으로 n형 반도체 쪽에는 양의 전하를 가진 양공이, p형 반도체 쪽에는 음의 전하를 가진 전자가 몰려있게 되고 접합부에는 n형 반도체에서 p형 반도체 방향으로 향하는 내부 전기장(built-in field)이 생성된다. 전하의 확산이 충분히 이루어지면 전기장의 세기도 따라서 강해지고 어느 순간에는 한 쪽 방향으로 확산되려는 힘과 전기장에 의해 반대쪽 방향으로 이동하려는 힘이 같아져서 더 이상 전자나 양공이 이동하지 않는 상태로 된다. 이렇게 전기장이 생기는 영역을 결핍 영역(depletion region, space charge region)이라고 부른다. 반도체의 밴드갭보다 더 큰 에너지를 가진 빛이 태양 전지에 들어오면 태양 전지 내부에 존재하는 전자를 더 높은 에너지의 상태로 들뜨게 만들고 전자가 있던 자리에 양공이 만들어지면서 전자-양공 쌍(electron-hole pair)이 생성된다. 이 때 n형 반도체와 p형 반도체의 접합으로 인해 발생한 내부 전기장의 영향을 받아서 들뜬 전자는 n형 반도체 쪽으로 움직이고 양공은 p형 반도체 쪽으로 움직이게 된다. 각각 음전하와 양전하를 가진 전자와 양공이 서로 반대 방향으로 이동하게 되므로 태양 전지 내부에 양공의 이동방향을 따라 전류가 흐르게 되며 태양 전지에 외부 회로를 연결하게 되면 이 회로를 따라서 전류가 흐르고 이것이 태양광 발전의 기본적인 원리이다.
탠덤 구조처럼 여러 셀을 적층하면 고효율은 달성할 수 있다. 그러나 비싼 제작비 탓에 고효율 패널은 가격보다는 효율이 중요한 특수 목적용이 많다. 실리콘같이 흔한 재료가 아닌 특수 재료로 만들어진다. 순수하게 최종 효율 50%의 대규모 태양광 발전 같은 형태는 현재는 상용화하기 어렵다. 적층 구조 등이 아닌 단일 흡수층으로 이루어진 전지의 효율은 약 35% 정도 내외이며 이 한계치는 이론상 잘 알려져 있다. 특수한 경우가 아닌 이상 경제적 혹은 기술적 문제로 적층 구조를 이용하지 않기 때문이다.
분류
자가용
가정 전기 요금 감면을 위해 주로 설치된다. 국가 장려 사업으로 지자체를 통해 지원될 때가 많으며 서울시, 광주시, 대구시, 경기도, 성남시, 및 서울시 각 자치구 등 여러 곳에서 진행한다. 설치가 부담될 때는 업체를 통해 대여할 수도 있다. 혹은 태양광 설비로 창출되는 이윤의 일부를 대여료로 지급할 수 있다. 약정 연수가 지나면 설비를 양도받는 형식도 있다. 태양광 모듈에는 25년~30년 효율 보증이 있어 발전기 성능 열화를 걱정할 필요는 없다. 20년이 지나도 성능은 초기의 85%를 유지한다. 다만 인버터는 제조사에 따라 고장이 날 수 있는데 가격이 40만 원 남짓의 인버터를 갈아야 한다. 자가용은 먼저 발전 사업을 하거나 전기료를 0원으로 만들기 충분한 주택용(3 kW)과 아파트·빌라 등 공동주택에서 베란다에 설치가 용이한 베란다용(0.2~1 kW)이 있다. 350만 원 가량의 주택용 3kW 태양광 발전설비는 전기 요금이 7만 원 이상 나오는 주택, 빌딩에서 고려해 볼 만하다. 예를 들어 기존에 한 달 10만 원 정도의 전기료를 납부하던 주택에 3 kW의 태양광 설비를 설치하면 전기료가 3만 원 대로 줄어들 수 있다. 2016년 누진제 조정 이후에도 이 정도 절감율이다. 보조금 없이 5~6년 남짓으로 본전을 뽑을 수 있다. 만약 원래 가정용 전기 소비량이 월 260 kWh 근처였다면 월 전기료가 0원이 나온다. 이는 3 kW 급에서 한 달 평균 260 kW 정도 생산할 수 있기 때문. 이 설비가 주택용인 이유는 3 kW급을 설치하려면 최소 30제곱미터 이상의 면적이 필요하기 때문이다. 옥상 여유에 따라 3 kW 또는 그 이상을 설치한다면 전기 사용량 이상을 발전하는 셈이므로 한전에 전기를 팔아서 수익을 얻을 수 있다. 자세한 것은 서울에 거주한다면 서울시 햇빛지도 홈페이지에서 자기 집의 예상 가능 발전량을 계산해볼 수 있다.
아파트나 빌라 등 공동주택은 베란다(발코니) 난간에 설치 가능한 미니 태양광 발전 설비를 사용 가능하다. 발전 용량은 주로 200~500W이며, 250 W 기준으로 냉장고 1대 분량의 전력을 생산할 수 있다. 공간이 충분히 확보된다면 합계 용량 1 kW 이상의 태양 전지도 설치 가능하다. 주택용과 마찬가지로 이름이 베란다형인 이유는 200~500 W급은 베란다에 설치하기 적합한 규모이기 때문이다. 베란다형의 장점은 소액으로도 설치가 가능하고 보조금을 받은 지역을 5년간 벗어나지 않는 조건 하에서 탈부착이 가능하다는 점이다. 즉, 서울시에 거주하는 전세나 월세 세입자도 5년간 서울에서 벗어나지만 않으면 서울 타지역으로 이사를 가도 들고 가서 설치해서 계속 사용이 가능하다. 미니 태양광 발전기는 배터리에 축전하지 않고 인버터를 통해 콘센트로 전력을 보내는 방식의 발전기로 발전 전력이 한전 전력보다 먼저 소비되도록 되어 있어 절전 효과를 가진다. 발전 전력이 소비전력보다 클 시에는 계량기가 거꾸로 돌 수 있으나 아날로그 계량기에만 해당한다. 자가발전기와 호환되지 않는 대다수의 디지털 계량기는 거꾸로 도는 대신 오류 메시지를 출력한다. 미니 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 크게 세 종류로 작은 50 W 패널 4~12개를 연결하는 방식과 100 W 패널 3~4개를 연결하는 방식, 250~300 W 패널 1~4개를 연결하는 방식이 있다. 이외에도 배터리에 연결하거나 수십 와트 수준의 소규모 발전을 위해 지자체의 지원을 받지 않고 자가 설치하는 경우도 간혹 있다.
발전소용
발전소용은 만들어진 전기를 주전력생산자(한전)과 신재생에너지의무공급자(대규모 발전소)에 팔아 수익을 창출하는 형태로 재테크의 일종이다. 주택용도 주택에 조금 더 설치하면 소소한 수익이 돌아오긴 하지만 발전소용은 아예 본격적인 투자라고 볼 수 있다. 100KW급 설비는 2016년 말 기준 초기 자본이 1억 3000만 원, 지대가 3천만 원 정도다. 잘못 투자하면 투자금액을 점차 까먹고 심하면 도산할 수도 있다. 까다로운 관공서 인허가, 정부 정책, 기상 상황, 기타 규제로 인해 예상치 못한 문제가 생기면서 변동성이 커서 투자금을 날려 먹을 수 있다. 주된 어려움은 다음과 같다. 태양광의 특성상 겨울이나 궂은 날씨에는 발전량이 충분하지 않다. 반대로 돈을 빌려서 투자할 때 이자 지급에는 날씨의 영향이 없이 꼬박꼬박 내야 한다. 따라서 돈을 빌려 투자를 시도하기에는 태양광은 위험하며 겨울철에 여유자금이 모자라면 담보로 다 빼앗길 수도 있다. 주변 민가, 주변 축산업자들에게 보상금을 주지 않으면 전자파를 배출한다며 민원이 들어온다. CCTV가 없으면 몰래 흙을 뿌리는 등 해코지를 하기도 한다. 지자체의 인허가를 얻는 데 발목 잡힐 수 있다. 전력 판매 대금은 SMP + REC 가격으로 이루어 진다. SMP(System Maginal Price, 계통한계가격)는 그냥 일반 전기 도매가격이라 보면 되고, REC(Renewable Energy Certificates, 인증서) 가격은 정부에서 의무 부과한 재생에너지를 채워주는 대가라 보면 된다. 발전회사들은 강제로 재생에너지를 일정 비율 발전해야 하는데(RPS, Renewable Portfolio Standard), 규모도 얼마 안 되는 재생 발전소를 건설하기 번거롭고 관리 또한 귀찮다. 그래서 소규모 재생 발전업자에게서 재생에너지 발전량을 사오는 것이다. 그 대가로 주는 것이 REC 가격이다.
태양광으로 재테크시 발전으로 이익을 보는 것 외에 부수입이 있을 수 있다. 태양광발전소를 만들면 해당 땅의 지목이 잡종지로 바뀌는데, 논, 밭, 임야에 비해 개발 허가가 좀 더 쉽게 나서 땅값이 오른다고 한다. 따라서 지가 상승에 따른 이익도 기대해 볼 수 있다. 다만 이것은 주의할 것이 현재 내륙지역에 지어지는 태양광 발전소의 대부분은 민원 때문에 깊은 산골로 들어가는 것이 현실이다. 이런 곳은 잡종지가 되든 말든 거래의 성사 자체가 어려운 곳이 많다. 대신 이 잡종지 전환을 통한 지가 상승을 노리고 제주도에서의 분양을 시행하는 곳이 있는데 이에 대한 투자는 투자자 본인이 판단해야 한다. 태양광 발전은 근미래까지는 자체적인 경쟁력이 없다. 오로지 정부 정책과 주변 상황에 의존하여 수익을 창출하고 있다.
수상 태양광
기존 태양광 발전은 사막이나 황무지 등 유휴지를 주로 활용하는 형태다. 그러나 유휴지가 적은 지역에서는 다른 방식의 태양광 발전을 찾아야 했다. 땅 대신 파도가 없고 수면이 대체로 안정적인 저수지를 활용해 보자는 발상이 수상 태양광발전이다. 중국에서는 2017년 안후이성 화이난(淮南)에서 40㎿의 시설을 가동했다. 대한민국은 집약된 인구 구성상 저수지가 많으며 5퍼센트만 활용해도 4,170MW(메가와트) 규모로 약 560만 명이 사용할 전력 공급이 가능하다고 하며 활발하게 연구개발되고 있다. 2008년부터 개발을 시작하여 2009년 한국수자원공사의 주암댐 2.4kW급 실증 플랜트가 설치됐으며, 합천댐에 40MW 규모, 새만금에 300MW 규모의 수상 태양광 발전 단지가 설치될 예정이다.
수상 태양광 발전의 장점
- 안정적인 일조량 : 유휴 평지가 적고 저수지가 많은 대한민국에 적합하다. 음영 간섭도 적다.
- 높은 효율 : 수면은 온도가 낮아서 셀의 최대 효율 온도로 유지하기 쉽다. 수면에 반사되는 잔광도 있어 지상과 비교하여 10% 이상의 높은 효율을 보인다고 한다. 열에 의한 셀의 화학적 특성 변화도 적어져 수명도 늘어난다.
- 녹조, 적조 방지 : 녹조와 적조는 주로 햇빛으로 발생한다. 투과 태양광을 줄여 녹조와 적조를 줄일 수 있다.
수상 태양광 발전의 단점
- 환경 악영향 : 수중에 투과되는 태양광을 줄이면 수중 생태계 교란이 우려된다. 현재는 어류 휴식처를 제공하는 등 영향이 적다는 연구 보고가 보이지만, 대규모로 설치되었을 때는 어떨지 미지수. 이는 발전 단지의 디자인과 설계에 따라 환경 영향이 크게 유동적일 수 있다는 뜻이기도 하다.
- 상대적으로 높은 비용 : 지상보다는 많은 시설이 필요하며 유지 보수도 상대적으로 까다롭다. 그러나 유휴 평지가 적은 대한민국에서는 선택의 여지가 적다. 상대적으로 높은 효율로 유지 보수비를 보상하는 발상이다.
- 패널 오염 문제 : 간척 호수에 설치할 경우 철새나 바닷새들의 배설물로 패널이 오염되는 문제가 있다.
연구중인 유형
해상 태양광 발전
수상 태양광 발전의 해상 버전으로 파도 및 해풍 대비, 염분에 의한 장비 부식 등 걸림돌이 있어 아직 실용화되지 못하였다. 국내의 경우 2021년까지 시화호 등에 실증용 해상 태양광 발전소를 건설할 계획이며 태양광 발전 시설을 건설할 토지가 절대적으로 부족한 홍콩에서는 이미 실증 연구 시설을 건설하였다.
우주 태양광 발전
태양광 발전소를 인공위성 궤도에 설치하는 방식으로 우주에선 기상 현상이나 밤낮의 변화 등으로 인한 효율성 저하가 거의 없으며 24시간 발전할 수 있기 때문에 기저 전력으로 사용할 수 있다는 장점을 가진다. 하지만 막대한 건설 비용과 우주 쓰레기 문제, 무엇보다 전력을 지표면에 전송하는 문제가 해결되지 않아 구상 단계다. 2020년 현재 상용화 시점은 2050년으로 예측되고 있다. 한국전기연구원 정순신 박사의 의견 형태를 빌려 2004년 과학동아에 기재된 내용상으로는 전기 에너지를 마이크로 전자기파로 변환하여 지상으로 송전한다는 구상이 있긴 하였다. 지상의 대기 상태에 큰 상관없이 태양에너지를 그대로 송전할 수 있다는 장점이 있다고 한다. 하지만 이는 어디까지나 구상으로 상당히 과장된 부분이 있다. 태양에너지를 전자기파 형태로 보낸다고 해도 전자기파는 거리의 제곱에 반비례하여 줄어든다. 따라서 우주에서 지구로 보낸다면 엄청난 손실이 발생할 것이고 마이크로파가 전자기기에 주는 유도장해 또한 문제가 될 것이다. 다른 조치를 취하지 않는다면 델린저 현상처럼 대부분의 무선 통신이 마비될 것이다. 전자파 문제도 언론을 통해 논란이 될 것이다.
범용성
장점
단점
국내 현황
산업 현황
각주
참고자료
- 〈태양광 발전〉, 《위키백과》
- 〈태양광발전〉, 《네이버 지식백과》
- "Photovoltaic power", Wikipedia
같이 보기
