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대부분은 태양광 발전과 태양열 발전이 같은 것이라고 아실꺼에요. 심지어 어떤 기사 안에서도 태양광 발전과 태양열 발전이 혼용된 경우를 가끔 볼 수 있는데요, 하지만 엄연히 다른 종류의 발전이랍니다. 그래서 오늘은 ‘태양광 발전’과 ‘태양열 발전’의 차이를 간단히 알아보도록 하겠습니다.

 

▶용어의 정리

태양은 활활 타오르며 연간 1.08*10¹⁸kWh, 전 세계 에너지 수요의 1만배에 달하는 어마어마한 에너지를 지구로 방출합니다. 이때 우리는 무한한 자연 에너지인 태양의 에너지를 잘이용하여 전기를 생산하기 위해서 태양의 ‘빛’ 또는 태양으로부터 오는 ‘열’을 이용할 수 있는데요. 즉 태양으로부터 발산되는 에너지 중 어떤 에너지를 이용하여 전기를 생산시키는지에 따라 명칭에 차이가 생기는 것입니다.

 

▶발전 방식의 차이

또한 태양광과 태양열 발전은 같은 태양을 이용하지만 발전 방식은 전혀 다른데요. 이 둘의 차이는 간략히 3가지로 요약가능합니다. 사용기술이 다르고 이용하는 에너지가 다릅니다. 또한 우리나라에 대부분 사용하는 방식은 태양광 발전입니다.

 

1. 발전 기술의 차이

●첫째 태양광 발전은 태양’빛’이 태양 전지에 닿으면 광전효과(물질이 빛을 흡수하면서 물질의 표면에 전자가 생겨 전기가 발생)를 일으키는 원리로 전기를 생산합니다.

 

태양광 발전

 

때문에 태양광 발전에 필요한 장치로는 태양광 모듈과 인버터 등으로 구성됩니다. 태양광 모듈은 태양 빛을 받아 태양전지(셀)로 구성되어 전기를 발생시키고, 인버터는 직류 전기를 교류 전기로 변환해 전력망에 흘러들어갈 수 있게 만듭니다.

대표적인 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘에 보론(boron : 붕소)를 첨가한 P형 실리콘 반도체를 기본으로 하여 그표면에 인(phosphorous)을 확산시켜 N형 실리콘 반도체층을 형성함으로서 만들어진다. 이 PN접합에 의해 전계가 발생한다. 이 태양전지에 빛이 입사되면 반도체내의 전자(-)와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 된다. *여기되다 : 원자나 분자가 외부로부터 에너지를 받아들여 더 높은 에너지 상태로 옮겨 가다 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 된다. P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성, 전자를 외부회로로 흐르게 하면 전류가 발생된다.

태양전지(셀)의 전력생산과정

●둘째 태양열 발전은 여러 형태로 나뉘지만 기본적으로 태양으로부터 오는 복사광선을 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심하여 고밀도로 집합하여 모은 후 열 발전 장치를 통해 전기를 발생시켜야하는데요. 이로 인해 태양열 집열기술과 축열기술이 가장 기본이 되는 핵심으로 자리잡게 됩니다.

 

타워형 태양열 발전기

 

위 사진은 타워형 태양열 발전소인데요, 중앙의 탑 주위로 배치된 것은 태양광 모듈이 아닌 ‘일광 반사장치’입니다.
즉 태양 광선을 반사하여 수신기(탑 꼭대기)로 모이도록 해주는 거울 같은 역할을 하는 장치이죠. (*국내 최초 타워형 태양열발전소가 국비 71억원을 포함해 116억5000만원을 투입해 2011년 대구시 북구 서변동 신천하수처리장 서편에 세워졌습니다. 하지만 당초 목표인 기술개발을 통한 해외수출은 고사하고 태양열발전 실증연구단지의 역할도 제대로 수행하지 못하고 있다는 지적이 제기되었으며 애물단지로 전락하였습니다.)

 

태양열 집열기 종류

 

타워형 외에도 태양열 발전에는 평판형 집열기, 진공관형 집열기, Dish형 집열기 방식이 있습니다.

농촌이나 가정에 쓰이는 태양열 발전기는 대부분 진공관형 집열기로, 집열판, 열교환기, 에너지를 사용하는 보일러 등으로 구성되는 데요. 집중된 태양 광선을 집열판을 비추고, 집열판 안의 파이프에 순환하는 액체를 가열합니다. 이 액체에서 발생하는 고압증기의 압력으로 발전기의 터빈을 돌려 전기를 생산하는 원리입니다.

 

가정용 태양열 발전기

 

2. 발전을 위해 이용하는 에너지의 차이

태양광 발전: 태양으로부터 오는 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식
태양열 발전: 태양으로부터 오는 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식

3. ​태양광 발전은 현재 정부의 에너지전환정책에 따라 보급이 확산되고 있는데요, 산업통상자원부는 2017년 12월 ‘30년까지 재생에너지 발전량 비중을 20% (63.9GW) 달성을 위한<재생에너지 3020 이행계획>' 정책을 통해 재생에너지 확대에 대한 의지를 내비쳤습니다. 이로인해 몇년 동안 신규 보급된 태양광 발전기 설치량만 해도 규모가 꾸준히 늘어나고 있는데요.

 

 

그렇치만 한국내 태양광 발전은 익숙하게 느껴지는 반면 태양열 발전은 찬밥 신세가되었습니다. 그것은 태양열은 ‘열’ 자체를 모아 이용하는 기술에 더 많이 사용되고, 태양으로부터 오는 복사광선을 흡수해서 열에너지로 변환한 후 온수, 건물의 냉난방, 산업공정열 등에 활용해야하며 다른 열원과 연동해야 하는 번거로움, 빛반사 이슈, 지리적 조건, 등과 같이 관리가 까다롭기 때문입니다.

 

오늘은 아주 간단히 태양광과 태양열에 대해 알아보았습니다. 저도 나중에 여유가 된다면 전원주택으로 이사하며 한번 설치해 보고싶은데요. 혹시 설치 하실분들은 태양광 태양열 중 자신에게 꼭 맞는 발전 방식을 잘고르시고 국가나 지역에서 부담해주는 지원비가 없는지 꼼꼼하게 확인하셔야겠습니다. 또한 설치비 대비 차후 부자재 교체에 대한 관리비도 잘 생각 하시고 결정하시면 되겠습니다. 지금까지 세렝게티였습니다. 감사합니다.  

 

 

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    수진잉

    오ㅋㅋ이거 중학생땐가 고등학생때 배웠던 거 같아요

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    박시현
    2020.05.21 12:34

    과학시간 따분했는데 ㅋㅋㅋ