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태양광 발전? 태양열 발전?

Ivanpah Solar Power Facility




태양광 발전? 태양열 발전


아래 기사의 요점은 사우디가 국영 석유회사 (실은 사우디 왕가의 소유) 아람코를 상장할 계획을 가지고 있다는 것이며, 주식 5% 가량을 공개할 예정이라는 것이다.

또, 아람코를 복합 에너지 회사로 탈바꿈할 것이며, 이는 저유가를 대비해 새로운 수입원을 창출하기 위한 방안이라는 것이다.

이를 위해 2040년까지 54 기가와트 재생에너지를 생산할 수 있는 시설을 갖출 것이며, 장차 "태양광"으로 생산된 전기를 수출하겠다는 것이다.

사우디 뿐 아니라 중동의 다른 전통적 산유국들이 신재생에너지에 관심을 기울이고 이에 투자해 온 것은 어제 오늘의 일은 아니다.

예로, UAE는 이미 2006년부터 180억 달러 이상을 투자하여 이른바 탄소제로 시티라고 불리는 Masdar city 를 건설하고 있다.



Masdar city


산유국들이 재생에너지에 관심을 갖는 이유는 언젠가 석유가 고갈될 것이라는 두려움 때문이라고 할 수 있다. 그래서 석유를 재원으로 석유 고갈 이후를 대비하자는 것이다.

사우디, UAE, 리비아 등을 비롯한 중동 국가들은 지하자원으로 석유를 가지고 있다는 것 외에 년중 일조량이 전세계에서 가장 높다는 지역적 잇점을 가지고 있다고 할 수 있다.

이 같은 잇점 때문에, 재생에너지에 관심을 기울일 수 있다고 할 수 있다. 또 지리적으로 유럽과 가깝기 때문에, 생산된 에너지를 유럽에 판매할 수도 있다. 호주 역시 중동처럼 일조량이 뛰어난 곳이긴 하지만, 재생에너지로 생산된 전력을 유럽에 팔기에는 무리가 있다.

과거에도 이 같은 시도가 있었는데, 독일 민간 기업들이 주도하여 북아프리카에 태양 에너지 등 신재생에너지 발전 설비를 투자하고 전기를 생산하여 유럽에 전송하는 이른바 "DESERTEC" 프로젝트가 그것이다.

이 프로젝트는 약 4,000억 유로를 투자하여 2050년까지 유럽 전력 수요의 15%를 충당할 예정이었으나 2014년까지 최초 컨소시움 50개 업체 중 47개 사가 포기하여 잠정 중단된 상태이다.

태양 에너지라고 하면, 흔히 태양광에너지를 생각하지만, 사우디가 추진하는 태양 에너지 발전은 태양광에너지와 태양열에너지를 같이 말하는 것이며, 태양열 에너지 비중이 오히려 더 크다고 할 수 있다.

그 배경에는 태양광 발전으로는 대규모 발전량을 생산하기 어렵고, 기후 조건이 태양광 발전에 적합하지 않다는 이유가 있기 때문이라고 할 수 있다. 태양광은 25도에서 효율이 가장 좋고 온도가 올라갈수록 효율이 떨어지기 때문이다. 또, 사막 먼지와 모래가 패널을 덮어 효율을 낮출 수도 있다.

기사에 언급된 “2040년까지 54기가와트의 청정에너지 발전시설을 설치할 계획”은 지난 달에 처음 발표된 것이 아니라, 지난 2012년에 발표되었다가 2015년 1월에, 2032년에서 2040년으로 시기 조정된 계획안이다.

2012년 발표 당시, 2032년까지 총 54기가와트의 신재생에너지를 생산할 수 있는 시설을 갖추겠다고 발표했는데, 이 중 41기가와트는 태양에너지로 생산하겠다는 것이었으며, 이 중 25 기가와트는 태양열 발전으로, 16기가와트는 태양광 발전으로 생산할 계획이었다.

태양열 발전과 태양광 발전은 그 방법이 서로 다르다.

태양광 발전은 솔라 패널을 이용해 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 바꾸는 것을 말하며, 태양열 발전은 concentrated solar power(CSP) 로 불리는 발전 방식으로, 중앙에 파워 타워(혹은 central tower라고 함)를 두고 주변에 다수의 일광 반사 장치(heliostats)을 설치해, 파워 타워의 한 점으로 빛을 모아 순간적으로 고열을 생산해 증기와 가스를 만들어 터빈을 돌려 전기를 생산하는 장치이다.


CSP



heliostats가 빛을 모으면 파워 타워는 순싯간에 1천도 이상의 고열을 낼 수 있으며, 이 고열은 액화불소염과 같은 용융염을 가열하고, 이는 열교환기를 통해 물을 스팀으로 바꾸게 되어 스팀 터빈을 돌리게 된다.

용융염은 그 자체가 열을 보관할 수 있어, 태양광이 없는 밤에도 발전이 가능할 뿐 아니라, 전기로 축전하는 것에 비해 효율이 더 높다.

태양열 발전의 효율은 30% 이상으로 태양광 발전 효율이 15%에 그치는 것에 비교된다. 또, 태양열 발전은 여러가지 부산물을 만들 수 있는데, 열을 발생시키는 것이므로, 온수나 난방을 이용할 수 있는 것은 물론이고, 바닷물을 가열해 증기를 발생시켜 담수화시킬 수도 있어, 중동처럼 수자원이 모자란 곳에서는 더욱 유익하다고 할 수 있다.

그러나 태양광 발전이 이미 널리 보급되고 있는 것과는 달리, 태양열 발전은 아직 초기 단계라고 할 수 있다.

현존하는 가장 큰 규모의 태양열 발전 설비는 캘리포니아 모하비 사막에 있는 아이밴파 발전소(Ivanpah Solar Power Facility)로 약 400메가와트의 전력 생산이 가능하다.

이 발전소에는 구글도 약 1억7천만불 투자했는데, 2011년 구글은 앞으로 태양열 발전에 더 이상 투자하지 않을 것이라고 선언한 바 있다. 이유는 태양광 설비 가격이 급격히 떨어지고 있기 때문이라고 해 흥미롭다.

국내에 대규모 태양열 발전 시설을 만드는 것은 어려워 보인다. 우선 일조량이 턱없이 부족하고 대규모 시설을 만들 부지 확보가 쉽지 않기 때문이다. 그러나 기술 개발을 할 필요는 있어 보인다.

여담이지만, 현재 방영 중인 드라마 "태양의 후예"는 태양광 패널을 생산하는 한화큐셀이 제작 지원을 한 것으로 알려져 있는데, 정작 드라마에 나오는 것은 태양광 발전 플랜트라기 보다는 태양열 발전 플랜트로 보인다.

물론 플랜트 전경으로 보면 그렇다는 이야기이고, 태양광 발전 패널이 PPL로 나오기는 한다.

2016-04-04

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