국내 누적용량 5GW…기술적 잠재량 7451GW 전망
[한국에너지신문] 1970년대 오일쇼크 이후 태양광 연구개발에 수십억 달러가 투자되면서 태양광은 현재 명실상부한 가장 대표적인 재생에너지원이 됐다. 그럼에도 태양광의 원리는 여전히 헷갈린다.
<'광전효과'의 발견...'태양전지'를 통한 에너지 생산>
태양광에너지는 ‘광전효과’를 통해 빛을 전기에너지로 바꿔주는 ‘태양전지’를 이용한 에너지다. 여기서 말하는 광전효과는 파장이 짧은 전자기파를 맞은 물질에서 전자가 방출되고 양쪽 극으로 이동하면서 전류가 생성되는 현상을 말한다.
태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 2개의 반도체 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라고 부른다. 태양빛이 이 태양전지에 닿으면, 정공(正孔:hole)(+)과 전자(電子:electron)(-)의 전기를 갖는 입자가 PN접합부에 존재하는 전기장의 영향으로 서로 반대방향으로 흘러간다. 이때 전구나 모터 등 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양전지의 원리를 이용한 것이 태양광시스템이다.
1870년대 태양전지는 셀레늄(Se)을 이용해 처음 개발됐으나, 효율이 1~2%에 불과했다. 이후 1954년, 미국 벨(Bell)연구소가 실리콘(Si) 기반의 태양전지를 만들어 효율을 4%까지 끌어올리면서 현재 가장 대중적인 실리콘 태양전지가 본격적으로 보급된다. 이후 지속적인 기술개발로 이 효율은 현재 24%대로 올라왔다. 실리콘 태양전지 발전효율 최대치가 28%인것을 감안하면, 한계수준의 80%에 도달했다는 얘기다.
태양광시스템은 생산된 전기를 판매하거나 건물이나 설비에 공급하는 형태인 계통연계형(Grid Tied)과 생산된 전기를 배터리에 저장하여 필요할 때 사용하는 방식인 독립형(Grid Off)시스템으로 구분된다. 시스템은 태양전지와 옥내 저장용 축전지, 전력조절기 및 직교류 인버터 등이 필요하다.
전 세계에 설치된 태양광 발전 누적용량은 지난해 신규 설치용량인 75GW를 합하면 300기가와트(GW)를 넘어설 전망이다. 2012년에 처음 100GW를 넘은 뒤 3년 만에 두 배 이상 증가한 수치다. 국제에너지기구는 ‘2016 세계에너지전망(World energy outlook 2016)’을 통해 2040년 세계발전설비의 13%를 태양광이 담당할 것이라고 밝혔다. 앞으로 태양광 발전량은 연평균 약 9.8% 수준으로 증가할 것으로 분석했다.
한국에너지공단 통계에 따르면, 우리나라는 지난해 태양광 보급용량이 904㎿ 늘었으며 올해 2/4분기 보급용량까지 합치면, 현재 누적 용량은 약 5GW수준이다. 한국수출입은행은 올해 국내 태양광 설치량은 약 1GW가 될 것으로 예상했다. 태양광의 올 상반기 수출은 8대 신산업 중 4%를 기록하며 각각 1.1%를 기록한 전기차와 로봇보다 높은 것으로 나타났다. 한국에너지경제연구원은 우리나라의 태양광 기술적 잠재량이 7451GW(설비용량)이라고 밝혔다.
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