태양광 패널을 물에 둥둥~ [수력 발전 X 태양 에너지 발전]

태양광 발전

세계는 현재 기후변화로 신음하고 있습니다. 

 

우리나라도 올해 2020년에는 끝나지 않는 장마와 태풍으로 많은 농작물 피해, 재산, 그리고 인명 피해를 입었습니다. 미국에도 허리케인이 엄청나게 크게 나는 등 세계적으로 기후변화의 결과가 나타나기 시작했죠.

 

산업 혁명으로 인간이 만들어낸 엄청난 양의 이산화탄소와 메탄가스는 지구의 온도를 급격하게 상승시켰습니다. 이제 그 결과로 많은 생명들이 사라지고 있으며, 우리의 평화로운 삶도 위협하기 시작했죠.

 

그래서, 인간들도 이런 점을 깨닫고, 조금씩 온실가스의 배출을 줄이기 위해서, 에너지의 생산을 더 환경 친화적인 방법으로 하려고 노력하며, 석유 및 석탄의 사용을 줄이려고 하고 있습니다. 환경친화적인 에너지의 생산이라면, 크게 풍력, 수력, 태양광 등이 있지요. 

(아니면 이런 것도 있습니다)

2020/10/04 - [Environment] - "천연" 천연가스, 기후변화의 주범인 소 가스로 천연가스를? [CalBio & Chevron]

오늘 말씀 드릴 내용도 재생 가능한 에너지에 대한 이야기입니다. 특히, 태양광 에너지에 관한 이야기지요.

 

태양광 에너지는 얼마전에, 제일 전기를 생산하는 데에 드는 비용이 제일 싸다고 국제 에너지 기구의 발표가 나왔습니다. 약 5년전, 10년 전만 해도 정유업계의 로비 때문에 태양광 패널이 비싸서 가망이 없다 등의 이야기가 오가서 태양광이 이렇게 발전할 거라고 생각 못했는데 놀랍습니다. 

 

그래서, 오늘은 이 논문에 대해서 말씀드리려고 합니다.

 

미국 에너지 연구부 NREL (National Renewable Energy Laboratory)의 논문입니다.

"Hybrid floating solar photovoltaics-hydropower systems: Benefits and global assessment of technical potential" by Ursula Grunwald, Evan Rosenlieb, Heather Mirletz, Alexandra Aznar, Robert Spencer, and Sadie Cox

 

제목을 번역하자면, 이 논문은, '하이브리드 부유식 태양광 발전-수력 시스템: 이점 및 기술 잠재력에 대한 글로벌 평가'입니다.

 

이 논문에서는 물에 둥둥 띄우는 태양광 패널의 잠재력에 대해 다룹니다. 제가 요점을 한번 정리해보았습니다.

 

㉮ 연구원들은 이미 수력 발전소가있는 수역에 떠 다니는 태양 전지판을 추가하면 태양광 시스템만으로도 약 연간 7.6TW까지 전력을 생산할 수 있으며, 잠재적인 연간 발전량은 약 최대 10,600 TWh까지 생산할 수 있다고 추정합니다. 이 수치에는 수력 발전에서 발생한 양은 포함되지 않습니다.

(참고로 W, 와트는 보통 얼마나 생산할 수 있는지의 능력을 나타내며, Wh 같은 경우에는 총생산량이라고 생각하시면 되겠습니다, 앞에 T는 테라입니다)

 

㉯ 비교를 위해서 에너지경제연구원에 따르면 전 세계 최종 전력 소비량은 2016년에 약 2만 876 TWh를 약간 넘었습니다. 작년은 약 2만 3~4천 TWh 되는 것 같더라고요.

※ 10,600 TWh 생산이 된다면 태양광으로만 30% 이상의 전력을 생산해낸다는 것?!?

 

㉰ 하지만, 무엇보다도, 태양 에너지 같은 신재생 에너지는 에너지 저장소를 굉장히 중요한 부분입니다. 왜냐하면, 햇빛이 쨍쨍 날 때는 태양광 발전이 활성화돼서 전기를 막 생산해내지만, 저녁에는 전기가 생산이 안되니까요. 이 에너지를 저장해야 하는데, 에너지라는 것이 저장하기가 굉장히 쉽지 않습니다. 괜히 배터리 기술이 그렇게 중요하다는 것이 아닙니다. 애초에 배터리 기술이 쉬웠으면 LG 화학의 주가가 저리 높아지지 않았겠죠.

 

㉰-ⓐ 그래서, 이 연구는 그 점을 명시하며, 수력 발전과 태양 발전의 하이브리드 시스템의 장점을 말합니다. 우선, 하이브리드 시스템은 공동 변전소에 연결하여 전송 비용을 줄일 수 있습니다. 그리고, 또한 두 발전은 서로 균형을 이룰 수 있는 것이 장점입니다. 예를 들어, 장마철의 경우 태양광이 전기를 생산하지 못할 때는 수력발전이 전기를 생산해내며, 건기 같은 경우에는 태양광 발전이 전기를 생산해내는 방식입니다. 그렇게 한 발전이 더딜 때 다른 하나가 더 생산해내며, 균형을 이루는 모습입니다.  

 

그 외)

이전의 NREL 연구는 미국에 있는 저수지에 둥둥 뜨는 태양 전지판을 설치하면 미국 연간 전기 생산량의 약 10 %를 생산할 수 있다고 추정합니다. 

 

떠 다니는 태양광 발전(PV)은 미국에서도 아직 초기 기술로 남아 있지만 지상 장착 시스템을 위한 공간이 부족한 해외에서도 사용이 시작되었습니다. 대만이나 포르투갈에 현재 시범 운용을 하고 있다고 하는 것 같더라고요. 

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장점은 뛰어납니다. 문제는 기술력입니다. 아직 상용화 초기 단계 정도에만 머무르고 있는 것 같습니다. 제가 생각해도 여러 면으로 이 기술이 실제 상용화가 되기에는 어려운 과정을 겪을 것 같습니다. 제가 생각하는 문제로는, 만약에 바다 근처에 설치가 된다면, 밀물과 썰물때에 달라지는 수위의 변화, 그리고 겨울에 물이 얼수도 있다는 것인데, 그 외에도 문제가 산적하고 있다.. 라고 저는 생각됩니다. (밑에 해양 생물들이 햇빛을 못 받아서 생태계 변화 등...)

 

하지만, 땅덩어리가 참으로 작은 우리나라에게 꼭 필요한 기술이라고 생각됩니다. 그리고, 아무래도 우리나라에 농경지가 많아 저수지도 많으므로 만약에 상용화가 된다면 전기 생산이 많이 되지 않을까 조심히 추측합니다. 그래서, 우리나라에서도 연구가 더 있었으면 좋겠습니다. 문재인 정부가 추진하는 그린 뉴딜과 맞는 방향인 것 같은데 지원을 많이 해줬으면 합니다. (애초에 학자들이 연구하고 있는지는 모르겠지만..)

 

[밀착카메라] 마을 한복판 '태양광 숲'…환경 해치는 친환경 발전

맨날 산 깎고, 나무 자르고, 보기도 안 좋다고 하니, 저수지, 양식장, 폐수처리장 등 모든 물 고여 있는 곳에 하나씩 설치했으면 좋겠습니다. 전기 생산도 되고, 환경도 훼손 안 하는 일석이조라고 생각합니다.

 

그래서, 태양광을 물에 띄운다는 생각을 못해봐서 오늘 부유식 태양광 패널에 대해 다뤄보았습니다. 앞으로도 더 환경 친화적인 전기 생산 방식이 계속 연구가 되어서 적극적으로 활용되면 좋겠습니다.

 

이상입니다. 읽어주셔서 감사합니다. 카우보이연구소였습니다!

 

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※ 보통 FPV, floating photovoltaic이라고 부릅니다. 궁금하시면 더 검색 해보셔도 되겠습니다.

※ 비록 과학 / 공학에 약간의 전문성이 있긴 하지만, 전자공학 쪽은 제 전문이 아니라서, 내용에 약간 부정확한 면이 있을 수도 있습니다. 참고해주시길 바랍니다.