태양에너지

태양에너지는 태양열에너지, 태양광에너지로 구분되며 태양열은 태양의 열 을 이용한 에너지, 태양광은 빛을 이용한 에너지라 정의할 수 있다. 간혹 태양 열에너지과 태양광에너지를 혼용하여 사용하는 경우가 많은데 서로 다른 에너 지원을 사용하기 때문에 구분할 필요가 있다.

구분 태양열 발전 태양광발전

시;스템

설명

태양열로 물을 끓여 증기를 발생 시키고 이를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산

(태양열→ 기계에너지→전기)

광전효과(물질이 빛을 흡수하면 물 질의 표면에서 전자가 생겨 전기 가 발생하는 효과)를 이용하여 직 접적으로 전기를 생성

(태양빛→ 전기) 자료: 한국수력원자력 블로그

<표 2-26> 태양열발전과 태양광발전 차이

먼저 태양열에너지는 태양열의 흡수, 저장, 열변환 등을 통하여 건물의 냉난 방 및 급탕 등에 활용하며 시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성되어 있다.

집열부는 에너지를 열로 변환하는 장치이며 이러한 열을 축열부에 모아 저 장한 후 이용부를 통해 태양열을 공급하는 구조로 주로 가정용 온수 및 난방 에 많이 활용되고 있다.

<그림 2-3> 태양열발전 시스템 구성도 자료: 한국에너지공단 홈페이지

태양열은 냉·온수 공급 등 모든 지역에 널리 사용되며 ‘16년 세계누적용량은 전년도 435GWth보다 21GWth(4.8%)증가한 456GWth로 나타났으며 10년간 계 속해서 증가한 것을 알 수 있다.

<그림 2-4> 세계 태양열 온수용량 추이(2006~2016) 자료: REN21(2017)

다른 신재생에너지보다 지역적 편중이 적고 설치가 간단하해 저가에 공급되 는 편이지만 일사량에 의해 영향을 받기 때문에 안정적인 공급이 어렵다는 단 점이 있다.

태양광에너지는 태양빛을 광전효과를 통해 전기에너지로 바꿔주는 태양전지 를 이용한 에너지를 말한다.

태양전지는 반도체로 구성된다. 태양전지에 햇빛이 입사되면 반사, 흡수 또 는 통과되며, 그 중 흡수된 광자는 반도체를 구성하는 물질들과 상호작용을 한다. 광자에너지는 반도체의 원자 주변 전자에 전달되고, 전기회로에서 전류 의 일부가 되는 원자와 결합된 전자는 자기위치로부터 탈출이 가능하게 된다.

전자가 자기위치를 이탈함에 따라 ‘정공’이 형성되며, 이러한 태양전지의 특별 한 전기물성은 외부부하에 전류를 흐를 수 있게 한다(한국수력원자력).

일정한 전력을 공급하기 위해 태양광 시스템은 태양전지, 모듈, 시스템으로 구성되어 있으며 만들어지는 재료에 따라 실리콘 반도체와 화합물반도체로 구 분하며 현재 대부분은 실리콘 반도체로 만들어졌다.

태양광 발전의 장점은 에너지원이 청정·무제한하며, 필요한 장소에서 필요량 발전가능하고, 유지보수가 용이하여 무인화가 가능하고, 수명이 길다는 것이 다. 반면 전력생산량이 지역별 일사량에 의존하여야 하고, 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요하며, 설치장소가 한정적이고, 시스템 비용이 고가이며, 초기 투자비와 발전단가 높다는 것이 단점이다(조강범,2011).

<그림 2-5> 태양광발전 시스템 구성도 자료: 산업통상자원부(2016)

태양광 설치용량은 전년대비 75GW(32.8%) 증가하여 ‘16년 세계누적용량은 303GW를 넘겼으며 태양광 산업은 세계 수요가 늘어나면서 점점 가속화되고 있는 추세이다.

<그림 2-6> 세계 태양광 설비용량 추이(2006~2016) 자료: REN21(2017)