에너지 부족 우려, 태양을 에너지원으로 활용할 수 없을까?

에너지 부족 우려, 태양을 에너지원으로 활용할 수 없을까?

 Q. 연일 폭염이 이어지면서 전력난에 대한 우려가 고조되고 있습니다. 에너지가 부족하다고 하는데 정말 그런가요? 이글거리는 태양을 에너지원으로 활용할 순 없나요?

“바보야, 문제는 에너지야”

 1992년 미국 대선, 클린턴은 “바보야, 문제는 경제야”라는 선거구호를 앞세워 부시를 누르고 대통령이 되었는데요. 지금 2012년을 살고 있는 우리에게 주어진 시급한 문제는 바로 에너지가 아닐까 합니다. 인류의 에너지 소비량은 해가 갈수록 기하급수적으로 늘어가고 있습니다. 저는 버스나 지하철을 탈 때 특히 체감합니다. 객실 안 사람들이 너도나도 스마트폰을 사용하고 있기 때문이지요.

그 전기는 가정에서 충전한 에너지이며, 버스나 플랫폼에 설치된 LCD 모니터들 역시 전에 없던 ‘에너지 소비원’들입니다. 하지만, 기술의 발전은 여기에 그치지 않겠죠? 언젠가는 창문들도 디스플레이로 바뀔 것이며, 전기로 가는 자동차, 로봇들, 그리고 개발도상국을 중심으로 산업이 더욱 발달하면서, 에너지는 더욱 더 많이 필요해질 것입니다.

잘 아시다시피 수십 년 전부터 인류는 화석연료 시대 그 이후를 걱정하고 대안을 찾기 위해 무진장 애를 쓰고 있습니다. 그 후보로 태양에너지, 풍력, 조력, 연료전지, 수력, 지열, 바이오에너지 등이 있죠. 태양을 에너지원으로 쓸 수 있냐고 물으셨죠? 태양전지 연구원으로서 답변 나갑니다~

이제 태양에너지 이야기로 들어가 볼까요?

 가끔 친구들과 얘기할 때 보면 헷갈려 하는 단어들이 있던데 정리를 한번 해볼까요? 태양전지, 태양열발전, 태양광발전 등이 있는데요. 우리가 나무장작으로 불을 피우면 빛과 열이 동시에 나잖아요? 이와 같이 태양의 복사열을 이용한 것이 태양열발전이고요. 빛을 전기로 바꾸는 장치가 태양전지이고, 태양전지들을 연결해서 규모를 확대한 것을 태양광발전이라고 합니다.

태양열발전은 태양의 복사열을 집열해서 온수나 난방을 공급하는데 씁니다. 2000년 이전 국내에 많이 공급됐기 때문에 태양에너지하면 태양열발전을 떠올리는 분들이 많더라고요. 하지만 21세기, 신재생에너지 사업을 이끄는 것은 바로 태양광발전입니다. 태양광발전은 앞서 말씀드린대로 빛을 전기로 직접 바꾸는데요. 광전(光電)효과를 기반으로 반도체 내에서 전자(electron)와 정공(hole)을 만들어 전기를 생산한답니다.

과연 태양에너지가 인류의 에너지 걱정을 덜어줄까요?

 오늘날, 인류가 소비하는 에너지는 1년에 약 13TW정도로 어마어마한 양인데요. 30년 이내에 2~3배로 늘어날 것으로 예측된답니다. 태양에너지가 조명을 받는 이유는 바로, 무궁무진한 양 때문입니다. 지구에 도달하는 태양에너지의 양은 1년에 약 12만TW로 에너지 소비량의 약 만 배정도 됩니다.

만약 사하라 사막 전역에 효율 10%의 태양광발전을 설치한다면 약 600TW 정도의 에너지를 얻을 수 있습니다. 안심이 되시죠? 물론 가격, 태양전지의 열화, 에너지저장의 문제, 손실을 줄이고 송전하는 문제 등이 있습니다만. 이런 것들은 언젠가는 해결할 수 있다고 생각합니다.

GS칼텍스와 태양에너지

 GS칼텍스에선 비진공방식의 CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄) 박막 태양전지를 연구하고 있습니다. 일반적으로 태양전지 제조에는 값비싼 반도체 진공 공정이 쓰이는데요. GS칼텍스에서는 비진공방식으로 태양전지 재료를 잉크로 합성한 후, 유리기판에 코팅해서 태양전지를 만들고 있답니다. 이를 통해서 태양광발전의 가장 큰 문제인 가격을 낮출 수 있습니다. 요즘같이 무더운 날씨에는 자동차 안에 들어가기 겁날 정도로 내부가 뜨겁잖아요?

겨울엔 또 얼마나 추워요! 만약 태양전지를 자동차 지붕에 얹는다면 자체적으로 전기를 생산하여 차내의 온도를 조절할 수 있답니다. 태양전지를 잉크로 만든다면, 가벼울뿐만 아니라 자동차의 곡면을 살려서 만들 수 있기 때문에 바람에 의한 저항도 줄일 수 있습니다. 또한 BIPV(Building Integrated Photovoltaics)라고 불리는 건물일체형 태양전지에도 쓰일 수 있고, 전력이 없는 격오지에서 소중한 전력원이 될 수도 있습니다.

아직 기술적으로 보완돼야 할 문제들에 대한 부단한 연구개발이 지속돼야 합니다. 이를 위해, GS칼텍스 정예의 연구원들이 눈 빠지게 연구를 하고 있으니까요. 기대하셔도 좋습니다.