솔라루프(solar roof)란 태양광 에너지를 동력으로 사용하기 위해 태양에너지를 축적하는 지붕의 형태를 한 장치이다. '솔라패널', 태양전지판과 같은 개념이다.
개요
전 세계적으로 신재생에너지에 대한 관심과 투자가 지속되고 있다. 화석연료 고갈로 인한 대체에너지에 대한 필요성으로 대두되었지만 그보다 지구온난화를 예방하기 위해 신재생에너지에 대한 투자만큼 중요한 것이 없기 때문이다. 그 중 가장 대중화된 것이 바로 태양광 발전 시스템이다. 이미 우리에게도 익숙하고 많은 실천이 이루어지고 있다. 그러나 이러한 실험들이 몇몇 단체나 개인 일부 공공 기관에서만 이루어지는 것은 조금 아쉽다. 무엇보다 에너지 소모량이 큰 산업 환경에서 활용이 절실하다. 최근 글로벌 기업들을 중심으로 이루어지고 있는 태양과 지붕 설계 방식에 눈이 가는 이유이다. 구글, 이케아, 월마트, 콜스 등 이름만 들어도 알만한 거대 기업들이 에너지 자립을 목표로 다양한 정책을 실시하고 있다. 그 중 가장 주목할만한 것이 바로 건물의 지붕을 활용한 솔라루프 시스템이다.[1]
국내 자동차 기업들은 소라 시스템 기술을 상용화 하여 태양광 충전 자동차 시대를 열고있다.
솔라시스템
솔라시스템은 자동차에 설치한 태양광 패널, 즉 솔라루프로 배터리를 충전하는 기술이다. 극심한 미세먼지가 한반도를 휘감고, 여름에는 온실가스 배출증가로 인한 열돔현상이 생기며 대한민국의 기온은 계속해서 증가 추이를 보이게 되었다. 정부는 2020년까지 자동차 제조사들이 판매하는 차량의 평균 온실가스 배출 허용 수치와 연비 기준을 각각 97.0g/km, 24.3km/l에 맞추는 안을 제시했다. 현대·기아차 역시 2020년 자동차 환경 규제에 대응하기 위해 솔라 시스템이라는 해결책을 내놨다. 연비 향상과 이산화탄소 규제 대응, 운전자 사용 편의와 절약이라는 다양한 이점들을 얻어내기 위함이었다. 솔라시스템은 메인 동력이 아니라 보조 동력이다. 솔라시스템이 친환경 자동차의 배터리를 충전 하거나 내연기관 자동차 동력 일부를 돕는 형태로 볼 수 있다. 현대자동차를 예로 들면, 2010년대 후반부터 1세대 실리콘형 솔라루프, 2세대 반투명 솔라루프, 3세대 차체형 경량 솔라리드 등 세 가지 형태의 솔라시스템을 개발하다. 먼저 친환경차 일반 루프에 양산형 실리콘 태양전지를 장착한 형태다. 내연기관 모델에 적용할 2세대 반투명 솔라루프는 개방감을 원하는 소비자를 위한 투과 및 개폐형 옵션으로 개발된다. 내연기관 자동차에 솔라시스템이 확대 적용되면 총 대상 차종 판매량이 증가해 북미/유럽/국내 지역별 탄소크레딧을 통한 환경법규 비용 절감이 증대될 것으로 전망된다. 그리고 환경 모델에 적용하는 3세대 차체형 경량 솔라리드가 있다. 이는 출력 극대화를 위해 차량 리드(본닛 부분)와 루프 강판에 태양전지를 일체형으로 구성하는 방식이다.
구성 원리
솔라시스템은 솔라패널과 제어기, 그리고 배터리 세 가지로 구성된다. 먼저 솔라패널에서는 태양광이 태양전지 셀 표면에 입사되면 전자와 정공으로 분리되면서 에너지가 발생한다. 100W급 솔라패널 장착 여름철 정오, 1000 W/㎡ 광량(1SUN)으로 100W를 생산해낸다. 즉 1시간 태양광을 받으면 100Wh 에너지를 저장하는 게 가능다는 것이다. 제어기에서는 MPPT(Maximum power point tracking)와 변압이 이뤄진다. MPPT란 솔라셀에 모인 전력의 효율을 높이기 위해 전압, 전류를 제어하는 것을 말한다. 이렇게 발전된 DC 전력은 제어기를 통해 차량의 기준전압으로 변압되어 배터리에 저장되거나 알터네이터 부하를 낮추는데 사용된다.
효과, 전망
1세대 솔라루프 시스템을 적용할 경우 여름철 하루 58%, 겨울철에는 하루 30%까지 배터리 충전이 가능하며, 실도로 운전에서의 연비 상승 효과를 누릴 수 있는 것은 물론 탄소 배출도 현저히 줄어든다. 탄소 배출에 점점 깐깐해지고 있는 글로벌 추세에 적극 대응할 수 있는 것이다. 솔라루프를 설치한 차는 솔라시스템을 개발하면서 효율과 디자인적 측면을 중점적으로 고려해야 한다. 차량 내구성을 유지하면서 효율을 높이고, 디자인도 훼손하지 않는 솔라시스템 개발을 목표로 하고 있다. 국내 자동차 기업은 현재 2019년 이후 출시될 친환경 자동차에 1세대 솔라루프를 적용하기 위해 개발에 박차를 가하고 있다. 연비 향상으로 주행거리를 늘려 운전자 사용편의를 높이는 동시에 글로벌 환경규제에 대비하는 솔라시스템이 유망한 발전을 이루고 있으며, 태양에너지가 자동차의 주 동력원이 될 가능성도 전도유망하다.[2]
같이 보기
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