●어느 날 거리를 걷다가 동네 집집마다 설치된 태양광 발전 패널들을 보다가 문득 태양 에너지로 전기를 만드는 원리가 무엇인지 궁금해져서 잠시 알아보고 포스팅을 하게 되었다.
●우리가 태양으로 발전할 수 있는 종류는 두 가지이다.
▶첫 번째는 태양열로 에너지를 만드는 것이 있고
▶두 번째로 태양광으로 에너지를 만드는 것이 있다.
아니 비슷한 말인 것 같은데 이게 도대체 무슨 소리인가? 싶지만 저 이름에 답이 있다.
●태양열 발전은 말 그대로 태양의 열 복사 에너지를 이용하여
전기를 생산하는 것을 일컫는다.
태양열 발전기는 태양열을 거울로 반사, 한곳에 집중시켜 매우 높은 밀도로 얻어진 열에너지로 증기터빈을 작동시켜서 전기를 얻는 방식이다. 여러 형태로 태양열을 모으지만, 근본적으로 열원으로 물을 데워 그 증기로 터빈을 돌려 발전한다는 점에서 기존 화력발전과 공통점이 있다.
온도가 높아 태양전지의 효율이 떨어지는 사막에서는 주로 태양열 발전 방식을 사용한다.
▶태양열 발전의 장점?
▷1. 태양열을 몇 시간 동안 보관할 수 있다. 그래서 밤에도 태양열발전소는 전력을 생산할 수 있다.
▷2. 작동 원리가 화력발전소와 동일하기 때문에 기존의 석탄, 가스 발전소와의 조합이 가능하다.
▷3. 발전소를 건설하는 데 필요한 부품들은 주로 철, 유리 등 구하기 쉬운 자원들이기 때문에 설치가 용이하다
▶태양열 발전의 단점?
▷1. 지리적 제약 : 태양열의 집열판 기술은 태양이 뜨겁게 내려쬐는 지역에서만 가능하다.
▷2. 초기투자비용, 가동 및 유지비용이 크다.
▷3. 설비용량 단위 당 토지사용 면적이 크다.
▷4. 에너지 발전 효율도 높지 않고 계절에 따라 효율이 달라진다
●우리나라는 태양열 발전을 어떻게 활용 중인가?
▷한국에서는 주로 태양광 발전이 발달되어 있고 태양열에 대한 인식이 별로 없다. 태양광과 태양열에 대한 차이를 모르는 사람도 많을 것 같다는 생각이 든다.
실제 사용 사례를 찾아본 결과 태양열로 전기를 생산하기보다는 온수와 난방에 이용하고 있다.
대구시에서 태양열 발전소를 지었으나, 상용화를 이루어내지 못하고 철거했다는 기사가 있었다.
★태양열 발전은 초기 투자 비용 절감을 이뤄지지 못하고 고비용 때문에 투자에서 배제되는 경우가 많아지며 점점 정체되어 가는 분야인 것 같다.
앞으로도, 태양열을 이용한 난방 시스템 및 온수 시스템 그리고 기타 시스템에 보조 에너지원으로 사용하는 방향으로 유지될 것으로 보인다.
●태양광 발전은 어떻게 이루어질까?
우리나라에서 태양력 발전이라고 하면 보통 태양광 발전을 뜻할 정도록 보급이 잘 되어 있고 사람들 사이에서 인식도 잘 되어 있는 편이다.
태양광 발전 원리는 기존의 열 에너지를 이용해서 터빈을 돌리고 에너지를 얻는 방식이 아니라 <광전 효과>를 이용하여 전기를 얻는 방식이다.
※광전효과 : 물체에 빛 에너지가 입사되면 전자가 방출되는 현상으로 빛 에너지가 전기에 너로 변형되는 것을 의미하고 이게 가능한 이유는 빛은 "입자"이기 때문이다. 이 자세한 이야기는 여기서 하지 않겠다.
▶태양광 발전기의 구조를 간단하게 보면 태양전지/ 축전지 /인버터 이렇게 구성되어 있다.
▶이 중 태양광 발전의 핵심은 태양전지다.
태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 만들고 상단과 하단부에 금속으로 이루어진 전극을 붙여 완성한다.
▷1. 태양빛을 태양전지에 비추면 빛이 반도체에 흡수되면서 접합부에 정공(+)과 전자(-)가 형성이 된다.
▷2. 정공(+)은 P형 반도체의 전극으로 이동하고 전자(-)는 N형 반도체의 전극으로 이동하여 부하를 통해 전기가 생성된다.
▷3. 이렇게 생성된 직류 전기를 인버터를 사용해 교류 전기의 형태로 사용할 수 있는 것이다.
요약 : 태양빛을 쬐면 태양전지에서 전류가 생겨 우리가 쓸 수 있다는 것이다.
▶태양광 패널은 왜 항상 기울어져 있을까?
그냥 뉘어 놓아도 되지 않을까?라는 생각이 들 수 있다.
그렇기 때문에 태양광 패널을 위도만큼 조절해서 태양의 입사각과 90도를 맞추기 위해 기울일 수밖에 없는 것이다.
물론 계절별로도 태양의 입사각이 달라지니 태양광 패널 각도가 조절 가능하면 계절별로 조절하는 것이 유리하다.
★이번에 태양력 발전에 대해 조사하다 보니 여기까지 발전시켜 온 것만으로도 대단하다고 생각 하지만 아직 우리는 태양의 에너지를 아주 극히 일부만 사용하는 것이었다.
이후로도 태양광 발전에 남은 과제들을 해결하기 위한 연구진들의 끝없는 노고와 함께 국가별 태양광 발전에 투자가 이어져서 친환경 에너지 비중을 점차 늘려나가 언젠간 지구가 다시 회복되기를 바라며 포스팅을 마친다.
★결론 : 우리에게 무한한 은혜를 내려주는 태양! 우연이지만 딱 적당한 거리에 위치한 덕에, 지구의 생명은 번창할 수 있었고 온난화 등 약간의 문제가 생겼지만 우리가 노력을 멈추지 않고 해결하면 태양의 은혜를 후대에도 쭉 누릴 수 있을 것이다.
P.S : 하지만 할 수 있을 때 잘해야 할 것이다. 문제가 다 터질 대로 터져서 수습 불가능 해질 때까지 놔두는 게 아니라
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