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환경

태양광 패널을 물에 둥둥~ [수력 발전 X 태양 에너지 발전]

by 카우보이연구소 2020. 10. 16.

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. 


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..)

 

 

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news.jtbc.joins.com

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.

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