태양광발전과 태양열 발전

[김진수]

태양광발전과 태양열 발전

태양熱·태양光 차이는 태양열 '빛→熱' 돋보기 원리 / 태양광 '빛→전류' 光전지 원리

미래의 에너지로 통하는 태양을 이용한 발전(發電)은 전 세계의 유행이다. 지금까지 한국에서 주로 많이 시도된 것은 태양열(熱) 발전이 아니라 태양광(光) 발전이었다. 해를 이용하는 것은 같지만 차이점도 크다.

태양열 발전은 기존의 발전 방식과 비슷하다. 거울 같은 장치를 이용해 빛을 모아 높은 열을 내게 한다. 돋보기를 이용하면 종이에 불을 붙일 수 있는 것과 같은 원리다. 이 열로 물이나 기름을 데우며 그때 발생하는 증기의 압력으로 발전기의 터빈을 돌린다. 물이나 기름을 데워 터빈을 돌리는 것은 화력 발전소와 비슷하다. 그 이전 과정인 빛을 모으는 것이 태양열 발전의 핵심이다.

반면 태양광 발전은 열을 모으는 것이 아니라 빛을 직접 전류로 바꾸는 것이다. 발전기는 필요 없다. 대신 실리콘으로 만들어진 반도체인 태양전지가 필요하다. 이 태양전지는 빛을 전류로 바꾼다. 최근에는 아주 얇은 박막형 태양전지도 나왔고 식물 광합성 원리와 비슷하게 염료를 이용해 전기를 만드는 방법도 연구되고 있다.

두 가지 방법의 공통점은 공해가 발생되지 않는다는 것이다. 반면 장단점은 각각 다르다.

태양열의 경우 기존 화력 발전소를 이용할 수 있다. 해가 떠 있는 낮에는 태양열로 발전기를 돌리다가 밤에는 석유로 전기를 만드는 것이다. 단점은 발전소를 세워서 충분한 생산성을 얻을 수 있는 곳이 현재 기술로는 사막으로 한정돼 있다는 것이다.

태양광 발전은 강렬한 태양이 없어도 전기를 만들 수 있다는 장점이 있다. 발전기가 필요 없기 때문이다. 약한 태양빛으로도 발전이 가능하기 때문에 한국 같은 중위도(中緯度)에서도 시도할 만하다. 단점으로는 태양전지의 원료로 쓰이는 폴리실리콘 등의 값이 비싸다.

한국은 햇빛이 강하지 않고 햇빛을 많이 받도록 넓게 트여 있는 땅도 넓지 않아서 일단 태양광 연구가 활발한 편이다. 박막형 태양전지로 건물 외벽을 둘러 발라서, 햇빛을 받는 면적을 최대한 넓히는 방법이 연구되고 있다. 식물이 광합성을 하는 원리를 이용하는 태양광 발전 방법도 나와 있다. 빛을 받으면 전기를 만들어 내는 염료(染料)를 이용하는 것이다.