집집마다 태양광발전소를 갖추고 자가발전을 하는 시대가 10년 이내에 가능하다.

해화도의 태양발전소

우리나라에서도 태양에너지 시대가 열리고 있다. 최근 전라남도 여천군 하화도에는 발전규모20KW의 태양광발전소가 건설되었다.

하화리의 태양광발전소는 가로30cm세로1백20cm 크기의 태양전지 5백개로 구성돼 있으며, 발전효율은 맑은날 태양전지 1㎡당 1KW로, 이는 같은 면적에 떨어지는 태양에너지의 약 10%정도이다.

하화리에서는 48가구 2백34명이 살고 있는데, 이제까지 디젤발전으로 한가구당 3개의 형광등만을 켜도록 돼있어, TV 냉장고 등의 가전제품 사용에 대비, 한국동력자원연구소 태양광연구실(실장 송진수)에서 태양광발전소를 설치한 것이다.

태양에너지의 활용은 일반적으로 열적인 이용과 광적인 이용으로 나뉜다. 열적인 이용은 가끔 우리 눈에 띄는 태양열주택과 같이 집열기에 태양열을 모아서 터빈을 돌리는 것이고, 광적인 이용은 빛 자체를 받아 전기를 일으키는 태양광발전소가 대표적이다. 즉 햇빛을 하나의 입자로 보고 그 입자가 가진 에너지를 바로 전기에너지로 바꾸는 것을 말한다.

태양광발전소의 구성은 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 태양전지(solar cell)와 발생된 전기를 모으는 축전지, 직류를 우리 가정에서 쓸 수 있는 교류로 바꾸어주는 인버터, 전체 시스팀을 제어하는 제어장치로 나뉜다. 이중에서 핵심적 설비는 태양전지다.

태양전지는 강한 햇빛 등 기타 환경에 견딜 수 있는 용기내에 밀봉돼 있다. 이를 모듈이라고 하고 모듈을 직렬 및 병렬연결시킨 것을 태양전지'어레이'(array)라고 부른다. 우리가 흔히 사진에서 볼수있는'하늘을 향해 손벌리고 있는'태양전지패널이 바로 이것이다.

태양전지를 이용한 태양광발전소의 가장큰 장점은 지역적 편중없이 에너지 원천이 무한정하다는 점이다. 더군다나 수력이나 화력 기타 발전소와는 달리 기계부분이 거의 없어 고장이 발생치 않고 유지보수가 필요없다는 것이다. 일반적으로 태양광발전소를 한번 설치하면 20~30년 이상은 거의 손보지않고 활용할 수 있다는 것이 전문가들의 의견. 또한 연료를 사용하지 않으므로 환경공해가 없다는 부수적인 장점이 있다.

그러나 아직까지는 태양전지의 값이 비싸, 초기투자비가 많이 든다는 점이 단점이라고 할 수 있다. 문제는 태양전지의 효율을 높여 경제성 있는 제품을 만들어내는데 촛점이 모아지고 있다. 현재 태양전지의 효율은 10%내외에 머물고 있는데, 우리나라를 비롯 미국 일본 등에서 새로운 재료를 이용한 박막형태양전지(효울13%내외)가 개발되고 있다. 또한 발전소 설치면적이 넓어 사막 같은 곳이 아니면 대규모 발전소가 서기 어려우나, 각가정이나 공장마다 분산형으로 만들면 이러한 단점은 해결할 수 있다.

태양전지가 인공위성의 전원으로 쓰였던 초기에는 태양전지의 재료료 엄청나게 가격이 비싼 단결정실리콘이 쓰였는데, 요즘은 비정질(Amorphous)실리콘과 화합물반도체로 박막형 태양전지를 만들고 있는 추세.

태양광발전소가 화력이나 수력 등과 비교해 경제성을 확보하려면 현재의 시스팀설비가격이 10분의1로 떨어져야 한다. 설비가격을 낮추는데는 경제성있는 고효율 태양전지를 개발하는 것과 함께 축전지 인버터 제어장치 등을 포함한 시스팀 설계기술과, 어떻게 하면 최적시스팀을 확보하느냐는 이용기술이 개선되어야 한다. 이번에 하화리에 설치한 태양광발전소에 대해 송진수실장은 "우리나라에서의 태양광발전은 1979년부터 조금씩 연구성과가 나타나기 시작. 80년도에는 국민학교에 실험용으로 설치했고 80년대 중반에는 무인등대 등에 설치, 어느정도 성과를 냈다. 이번의 하화리 태양광발전소 건설은 낙도를 비롯한 도서지방의 전원으로 태양광발전이 어느정도 효율적인가를 알아보는 시험무대이자, 이용기술 개발을 위한 연구목적도 겸하고 있다"고 말하면서 "우리나라에만도 사람이 사는 섬이 5백여개인데, 이들 주민들은 디젤발전기로 자가발전을 하거나 아예 전기문화에서 소외되어 있다. 태양광발전이 완벽하게 경제성을 확보하기 전에도 이런 낙도지역에 효과적으로 사용할 수 있다"고 강조했다.

낙도지역에서 주로 쓰이는 디젤발전은 수명이 5년 정도로 짧고, 기계적 장치가 많아 고장이 잘나며 전문지식을 갖춘 관리인이 항상 있어야 하고, 연료수송에 애로가 많고 매연 소음 등이 심하다. 이들 지역을 디젤발전에서 태양광발전으로 대체하면 이러한 단점들이 한꺼번에 해소될 수 있다는 것.

우주용으로 시작. 급속히 발전했던 태양광발전은 앞으로 1~2년 내에 송전선이 설치 불가능한 도서지방의 자가발전으로 각광을 받을 것이며, 타발전 양식과 비교해 경제성이 확보될 10년 이내에는 각 주택마다 지붕위에 태양전지어레이가 설치돼, 자가발전의 붐을 일으킬 것임에 틀림없다.

동력자원연구소(대덕)내에 설치된 태양광발전소