[한국뉴스투데이] 태양광 발전은 햇빛을 이용한 발전 방법으로 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 것을 말한다. 태양에너지는 지구가 존재하는 한 무한 에너지이다. 이런 무한 에너지를 사용하는 것이기 때문에 화력발전이나 원자력발전 등에 비해 청정에너지에 가깝다.

태양이 떠있는 한 인류는 무한 에너지를 사용할 수 있다는 점에서 인류가 앞으로 나아가야 할 기술이기도 하다. 하지만 한계는 분명히 존재한다. 태양광 발전은 분명 대체에너지인 것은 틀림없지만 그에 따른 부작용도 만만치 않은 것이 현실이다.

우선 시설비가 너무 많이 든다는 것. 설치만 한다면 보다 저렴한 비용으로 전기에너지를 생산한다는 장점이 있지만 시설비 투자에 상당한 돈이 들어가야 한다.

만만치 않은 태양광 발전
하지만 태양광 발전은 날씨에 따른 출력 편차가 크다. 태양광 방향은 계속 바뀌고, 흐린 날이 있는가 하면 비 오는 날이 있기 때문에 태양광 에너지를 통해 전기를 생산하는 것이 매일 있을 수 없다.

일사량 역시 강도가 균일하지 않다. 특히 한반도는 태양이 직각으로 내리쬐지 않기 때문에 적도 지역보다는 태양광 에너지의 전기에너지 출력이 상당히 낮은 편이다. 물론 최근 들어 출력단자의 성능이 높아지면서 그에 따라 태양광 에너지가 전기에너지로 전환되는 성능이 점차 높아지고 있지만 아직도 화력발전이나 원자력발전에 비하면 효율이 낮다고 할 수 있다.

여기에 겨울철이 여름철에 비하면 전기에너지 출력이 낮기 때문에 계절적인 요인도 상당히 많이 작용하고 있는 것이 현실이다. 또한 태양광 발전은 친환경이 아니라는 반론도 만만치 않다. 태양광 발전을 위해 사용되는 물질이 카드뮴인데 이타이이타병을 유래했던 병이다.

즉, 태양광 발전 설비 장치들에는 카드뮴이 들어가기 때문에 과연 친환경이라고 할 수 있겠냐는 질문을 던지지 않을 수 없다.

친환경인지 의문
여기에 우리 국민이 사용할 정도의 태양광 발전을 하기 위해서는 전국토를 태양광 패널로 덮어야 할 수도 있다. 이는 인류 모두가 사용하려면 전 세계와 바다를 태양광 패널로 덮어야 할 수도 있다.

실제로 우리나라의 경우 2016~2018년 동안 축구장 6천개 규모의 산림이 훼손됐다. 그것은 민둥산으로 만드는 것이라고 할 수 있다. 사실 태양광 발전의 가장 큰 단점이 산림 훼손이라는 부분에 있다. 우리나라가 산악지대이기 때문에 태양광 발전을 설치하기 위해서는 산림 밖에 없고, 그러자니 산림 훼손이 이뤄질 수밖에 없다.

이런 이유로 과연 태양광 발전이 과연 친환경 발전이라고 할 수 있겠냐는 근본적인 질문을 던질 수밖에 없다. 최근에는 건물과 태양광 발전을 융합하는 디자인이 선보여지고 있다. 건물 유리창과 결합된 태양광 발전이 속속 등장하고 있으며, 반투명 태양전지가 적용된 유리창도 속속 나오고 있다. 아울러 지붕 타일형 태양전지도 개발되고 있다.

막대한 자금 문제는 난제
하지만 태양광 발전은 아무리 기술이 발전한다고 해도 근본적인 한계가 있다. 그것은 태양에서 오는 태양광 에너지가 지구 지표면에 모두 전달되는 것은 아니라는 점이다.

예컨대 지구에 들어오는 태양 에너지가 100%라고 한다면 대기나 구름에 흡수되는 것이 20%이다. 우주 공간으로 반사된 태양 에너지가 30%. 즉, 지구 지표면에 전달되는 에너지가 50%라는 것이다. 하지만 지표면에 전달됐다고 해도 이것이 모두 지표면에 온전히 스며드는 것은 아니다. 지표면에서 반사되는 에너지가 있기 때문이다. 특히 바다의 경우 상당한 에너지가 반사되기도 한다.

우리 인류가 태양에너지를 온전히 사용하지 못하고 있다는 것을 의미한다. 이는 아무리 태양광 발전 기술이 발달한다고 해도 근본적인 한계가 될 수밖에 없다. 이에 최근에 각광을 받기 시작한 태양광 발전 기술은 ‘우주 태양광 발전’이다. 우주 태양광 발전은 우주 공간에서 태양광 발전을 한 후 그 전력을 지상에 보내는 방법이다. 일반적으로 알려진 ‘마이크로파 발전’의 일종이다.

우주는 대기의 영향 즉 날씨의 영향을 받지도 않는다. 또한 지구로 오는 태양 에너지 100%를 태양광 발전으로 사용할 수 있고, 산림 파괴 등의 환경오염도 걱정하지 않아도 된다. 태양광 발전 위성과 지상 수신국만 있으면 해결된다.

이런 이유로 최근에는 우주 태양광 발전에 뛰어든 나라가 많이 나오고 있다. 특히 일본에서 상당한 관심을 갖고 있다. 이미 태양광 발전은 기술이 상당히 발전해 있다는 점에서 우주로 쏘아 올리는 로켓만 준비한다면 충분히 가능하다.

우주로 나아가는 태양광 발전
문제는 이렇게 만들어진 전기에너지를 지구로 쏘는 방법이다. 최근 무선 전력 전송 기술이 점차 발전하면서 마이크로파나 다양한 주파수의 레이저를 사용해 지구표면으로부터 에너지를 전송하는 수단이 개발되고 있다.

특히 레이저 전력 전송 기술이 점차 발전을 하면서 미래의 대안이 되고 있다. 일각에서는 아예 달에 태양광 발전소를 건설하고, 그것을 지구로 쏘는 방안을 고민하고 있다. 최근 인류가 달 탐사에 나선 것도 이런 이유 때문이다.

물론 단점도 있다. 첫 번째가 비용이 너무 많이 든다. 이런 이유로 최근에는 우주 쓰레기로 태양광 발전 위성을 우주에서 직접 만들자는 아이디어도 나오고 있다. 가장 바람직한 방법은 달에 태양광 발전을 설비하는 것이다. 재료도 달에서 채취를 하면 되는 문제이기 때문에 이에 대한 고민이 점차 깊어지고 있다.

신현구 기자 다른기사 보기