태양광 에너지를 잡아라~~

[조은나라]

낚시를 하기위해 캠핑을 하다보면  캠핑을 전문으로 할 수 있게 만든  캠핑장이 아니기 때문에  집에서 쓰던 편의 기기들을 마음대로 사용할 수 없다는 제약이 따릅니다.  저 개인적으로 가장 큰 불편이라고 생각되는 것은 전기를 마음대로 못쓰는 것입니다.

야전(저는 집밖에 나가면 무조건 야전이라고 합니다)에서 전기를 사용할 수 있다면 어떤 장점이 있을까요?
우리가 사용하는 대부분의 가전제품들이 전기를 이용하니 이것들을 쓸 수 있습니다.
가전제품들 뿐만 아니라 겨울에 돌리는 온수보일러의 순환펌프, 여름에 사용하는 야외용 샤워기 및 선풍기 등이 모두 전기를 사용하는 제품입니다.

전기를 사용하면 가능한게 또 뭐가 있을까요?
TV(DVD)와 컴퓨터를 할 수 있습니다.
무선인터넷이 되지 않는 장소에서는 인터넷의 제약이 있지만 이것 또한 비용을 투자하면 가능합니다(야외에서 인터넷을 하는 것에 대해서는 다음에 알아보겠습니다).

저는 올해 HDTV용 외장형 튜너를 구입하였습니다.
비용면이나 크기면에서 HDTV를 따로 사는 것 보다 노트북에 연결해 HDTV를 보는게 나을것 같다는 판단에서입니다.

아래 표를 보시면 2009년 현재 전국의 주요 산 꼭데기에 중계소가 설치 되어있음을 알 수 있습니다. 

큰 건물이나 산 같은 음영지역이 없는 한 전국 어디서나 HDTV전파 수신이 가능합니다.
전파를 잡는 방법은 간단합니다. 전국 지도를 놓고 제일 가까운 중계소가 있는 산의 방향으로 안테나를 위치시키면 됩니다.

제가 HDTV장비를 가지고 다니기 전에는 차량용 스카이라이프 안테나를 가지고 다녔습니다.

스카이라이프의 가장 큰 단점은 매달 요금을 내야한다는 것입니다.
이 외에 우천시 구름이 짙게 드리우면 위성신호를 잡기가 어렵다는 단점이 있습니다. 아무튼 HDTV장비를 구비하면 우리나라에서 공중파는 공짜입니다.

아이들과 같이 캠핑을 간다면 만화영화 등을 DVD나 영화파일로 준비해 가면 좋겠지요. 이것 또한 노트북이 있으면 가능합니다.

그런데 노트북은 전기를 많이 먹습니다.

제가 가지고 있는 소니 15인치 노트북의 경우 19.5볼트(V)에 4.3암페아(A)를 소모(이보다 더 적은 전기를 소모하는 노트북도 많습니다)합니다.
이것을 와트로 계산하면 전력(w)=전류(A)*전압(V)이므로 약 80와트(시간당)를 소모합니다.
거의 100촉짜리 전구하나를 켜놓는 것과 맘먹지요.
그래서 저는 노트북이 있음에도 불구하고 DVD플레이어와 컴퓨터용 액정 모니터를 따로 구입하였습니다.

이유는 간단합니다. 두 개를 조합해도 노트북보다 전력이 적게 소모되기 때문입니다.
요즘 기술이 좋아져서 17인치짜리 LCD모니터가 35W(과거 브라운관 모니터의 1/4 수준), 차량용 DVD가 15W를 소모합니다.
두 개를 합쳐도 50W입니다. 노트북의 절반 수준입니다.

제가 이렇게 전력양을 계산하는 이유는 제한된 자원을 가지고 캠핑하면서 원하는 만큼 전기를 사용하기 위함입니다.

만약 12볼트 100암페아 급의 배터리를 가지고 있다고 가정해 봅시다.
제가 가지고 있는 소니 노트북으로 TV를 본다면 7.5시간 정도 사용할 수 있습니다.
(100암페아 배터리라고 100암페아를 다 쓸 수 있는 것이 아닙니다. 완전 방전하면 배터리의 수명이 짧아지기 때문에 50A정도 사용한다고 보시면 됩니다. 배터리에 관해서는 나중에 설명 하겠습니다)
DVD를 본다면 12시간 가량 되는군요.
앞에서 한정된 자원이라고 말했는데  사용 시간을 늘리려면 배터리를 추가 하는 방법 밖에는 없습니다.

제가 가지고 다니는 배터리는 딥사이클 배터리입니다.
자동차 배터리보다  수명이 긴 제품입니다.

이 배터리는 일반 자동차 배터리보다 30%가량 가격도 비싸고 무게도 만만치 않습니다.

100암페아 제품의 경우 무게가 24킬로 정도 됩니다. 비용도 비용이지만 배터리의 무게와 부피 때문에 배터리를 여러개 가지고 다기기는 어렵습니다.

우측의 사진에 두종류의 배터리가 있습니다.

같은 배터리이지만 제경험상 1년에 80~100회 정도 가혹한 충방전(10.5v까지 사용, 가끔가다 완전 방전까지)을 반복한다고 본다면  딥사이클은 3년, 일반 자동차 배터리는 한해(봄,여름,가을 쓰고 겨울 동안 사용안하면 망가집니다) 만에 수명(충전량이 10%로 줄어듬)이 끝나버렸습니다.

있으면 편하고 없으면 아쉬운게 전기입니다.
이 전기를 마음 놓고 쓸 수 있는 방법은 없을까요?
한마디로 가능하기도 하고 그렇지 않기도 합니다.

대용량 배터리라고 야외에서 집에서 처럼 에어컨과 전열기를  무제한으로 쓸 수 는 없습니다.  반면 큰 전력이 필요치 않는 노트북이나 선풍기 등은 아쉽지 않게 쓸 수 있습니다.

에어컨은 평균 300와트의 전기를 소모하고 에어컨을 가동할 때 순간적으로 1,000와트가 필요합니다. 전열기라는 것은 전기에너지를 열로 변환하는 난로, 다리미, 전기밥솥, 커피포트 등을 말하는데 에너지를 가장 비효율적으로 사용하는 기기입니다. 

태양전지판이라는 말을 들어보셨습니까?

야전에서 전기를 쓸 수 있는 여러 방법(풍력발전, 물레방아 수력발전, 태양광발전)중 하나가 바로 태양에너지를 전기로 바꿔 사용하는 태양광 발전(시골에 가면 지붕에 설치되어있는 태양열 보일러와 다른 개념입니다)입니다.

제가 20년전 대학 다닐때만 하더라도 태양빛을 전기로 변환하는 효율(빛을 전기로 만드는 비율)이 1~1.5%정도 밖에 안되었습니다.
백열전등 하나를 켤 정도의 전기를 만들려면 태양 전지판이 어마어마하게 커야만 했습니다. 그런데 2009년 현재 독일의 경우 25%가 넘는 제품을 선보이고 있고 일본 제품의 경우 15~20%정도 효율을 보이고 있습니다.
이 말은 가로세로 1미터 정도의 태양전지판 한 개 만으로도 100와트(W) 짜리 전등(옛날 백촉(초 백개의 밝기)짜리 전등이라고 생각하시면 됨)을 켤 수 있다는 말입니다.   

아쉽지만 아직 우리나라의 태양전지판 만드는 기술은 중국보다도 못합니다.
삼성, 엘지에서 생산되는 태양전지판은 중국이나 일본, 독일에서 원재료를 수입하여 껍데이만 씌운 무늬만 국산인 전지판입니다. (삼성이 태양전지판 사업에 뛰어 들었다니 국산화되면 좀 더 작아지고 싸지겠죠)

저는 지난해 태양전지판을 구입하였습니다.
제가 구입한 전지판은 일제 43와트(W)짜리로 개당 19만원 정도를 지불하고 2개를 중고(새것은 40~50만원대)로 구입하였습니다.

크기는 사진에서 보는 바와 같이 아담한(150센치*80센치) 싸이즈입니다.
요즘은 이 싸이즈에 150와트까지 생산되는 전지판도 나왔습니다.
다만 100와트가 넘어가면 가격이 백만원대가 훌쩍 넘어 갑니다.

태양전지판의 표면은 강화유리로 되어있는데 유리가 깨지지 않는한 영구적으로 사용할 수 있습니다만 보통 수명을 20년으로 봅니다.

태양전지판을 갖추었으면 다음으로 필요한 것이 컨트롤러입니다.
저는 컨트롤러 모튤을 사서 나름대로 개조하여 사용하고 있습니다.
컨트롤러가 필요한 이유는 배터리나 전기기구를 사용할 때 일정한 전압을 공급하기 위함입니다.

한여름 오후 2시 태양볕이 가장 강할 때는 태양전지판에서 19볼트 정도의 전압이 나옵니다.
이렇게 높은 전압이 12V장비에 바로 들어간다면 장비(선풍기나 온수모터)나 배터리에 무리가 가겠지요. 그래서 낮은 전압은 보정해주고 눞은 전압은 낮춰주는 컨트롤러가 필요한 것입니다.

제가 장비한 태양전지판이 43와트(W)라고 했는데 이것을 직류(DC)전기로 환산하면 용량을 12볼트 3.5 암페아(A)로 계산 할 수 있습니다(1시간 동안 발전하는 전력량).  이 정도가 나오려면 빛흡수율을 높여야 하는데 태양전지판을 먼지하나 없이 반짝반짝 딱는다는 것은 야전에서 거의 불가능 하다고 봅니다.

제가 2장의 43와트 태양전지판을 가지고 있으니 1개당 평균 편차를 고려하여 2.5암페아(A)가 나온다고 계산하고 병렬로 연결하여 1시간에 5암페아(A)를 발전한다고 계산합니다.

10.5볼트 까지 방전된 100암페아 배터리를 만충전(충전하는 공식은 다음기회에)하는데 걸리는 시간은 대략 10시간에서 12시간 사이입니다.

여름날 태양빛이 좋은 경우 한나절이면 배터리 한 개를 충전할 수 있는 전기량입니다.
겨울에도 햇볕(기온과는 관계 없습니다)이 비추지만 지구와 태양간의 각도(입사각)가 많이 틀어져 볕이 약해 충전시간은 좀 길어집니다.
요즘같이 낮이 짧은 경우 만충전하는데 3일 정도를 잡습니다.

이러한 태양열 시스템을 전문 설비업체에 맡기면 재료비와 설비비만 몇백만원이 들것입니다.
그러나 AC전기와 DC전기를 구분할 줄 알고 간단히 전력과 전압, 전류를 계산할 수 있다면 자신의 차에 얼마든지 장착할 수 있습니다.

저의 경우 모든 제품을 중고로 구입하여 제가 손수 장비하였습니다.

태양전지판을 장치하려면 먼저 캐리어가 필요합니다.
꼭 사진과 같은 캐리어가 아니더라도 평평한 공간을 만들 수 있는 캐리어(기본바만 갖추어도 가능)라면 가능합니다.

처음에는 캐리어 가격(새것 갖추려면 보통 100만원 함)이 비싸 지붕에 직접 전지판을 붙일까도 고려해 보았으나 차가 지저분해질 것 같아 포기하고 캐리어 방식으로 가기로 하였습니다.

지난 여름 옥션에 며칠 잠복하다 18만원에 나온 중고 캐리어를 잡았습니다.
캐리어를 장착하고 그 위에 스텐밴드를 이용하여 전지판을 고정하였습니다.

다음에 배선을 하였는데 이때 전기의 역류를 방지하기 위해 다이오드를 추가 하였습니다. 다이오드는 전류를 한방향으로 흐르게 하는 특성을 가지고 있습니다. 옥션에서 역전류 방지 다이오드 3암페아(A)짜리를 5개에 3000원에 구입할 수 있습니다.

다이오드를 +단자에 연결(댐납)하고 배선을 뽑아 차량안의 컨트롤러에 연결합니다.
우측 사진에 지저분하게 나왔지만 어제든지 분해 할 수 있게 저 나름의 방식으로 연결한 것입니다.

차와 텐트와의 거리를 감안 태양전지판과 컨트롤러와의 간격을 10미터 정도 여유를 주어 배선을 하였습니다.
이는 여름철 배터리를 충전하지 않고 직접 쓸 경우도 있기 때문인데 노트북과 연결(중간에 노트북 아답타 대신 DC/DC컨버터를 연결 하였습니다)하여 테스트한 결과 19V 4.3암페아(A)짜리 노트북을 별 무리 없이 돌렸습니다. 거기다가 12볼트 1암페아 짜리 선풍기를 함께 돌리면서,....

여기까지 제작비용은 중고캐리어(18만원), 중고 43와트 전지판 2개(19만원 * 2개 38만원) 컨트롤러(5만원, 완제품은 약 10만원 정도함), 배선(1만원), 다이오드(3,000원), 락앤락통(1,000원) 합이 623,000원이 소요되었습니다.

비용이 비용인지라 강력하게 추천은 못하겠고 그냥 태양전지에 대해 참고하시라고 올려봅니다.
요즘도 옥션이나 다음, 네이버 크린에너지 관련 카페에 가보면 싼가격의 중고 전지판이 나오기도 하던데 올겨울 태양발전 크린에너지에 도전해 보심이 어떨런지요.

단 중국제는 절대 거들떠 보지도 마세요. 적혀 있는 정격용량도 안나올뿐더라(거의 사기 수준) 충격에 약해 단선이 잘됩니다.

다음에 기회가 생기면 “자동차 배터리와  딥싸이클 배터리의 차이”, “야외용 DVD기계는 무엇을 고르는가”, “인버터를 이용한 220V 쓰기” 등을 알아보겠습니다.

이상 허접, 야전에 널려있는 태양에너지 쓰는 법에 관해 알아보았습니다.

감사합니다.