KISTI의 과학향기

태양력 에너지는 풍력이나 조력, 파력과 함께 대표적인 친환경에너지다. 태양은 지구상의 모든 생물이 살아가는데 중요한 요소이고 날씨 변화의 중요한 원인이기도 하다. 또 태양은 무한에 가까운 에너지를 방출해 고갈될 염려가 없고 화석연료처럼 공해를 일으키지 않는다. 하지만 효율에 비해 설치 비용이 많이 든다는 단점이 있어 아직까지는 대중화되어 있지는 않다.

그렇다 해도 태양은 친환경에너지로서의 무한한 가능성을 갖고 있기 때문에 세계의 많은 연구자들이 경제성을 확보하기 위해 노력중이다. 최근 제주도 서귀포시 가파도의 탄소 배출 제로 섬 구축사업 현장에서 한국전력공사 관계자는 “풍력과 태양력 발전을 향후 5년 내에 경제성을 확보할 수 있을 것”이라고 말하기도 했다.

■ 태양광 패널과 전기차의 선두주자, 중국

최근에는 태양광을 활용한 자동차나 보트, 비행기와 같은 운송수단이 많이 등장하고 있다. 2003년에는 ‘솔라 임펄스’라는 태양광 비행기가 개발돼 유럽과 미국을 횡단했고, 독일과 스위스 정부의 후원으로 만들어진 ‘튀라노 플래닛 솔라’라는 태양광 보트도 개발됐다. 이 태양광 보트는 해양 및 동굴 탐사에 사용하고 있다.

최근 중국의 태양광 패널 전문업체 하너지(Hanergy)가 태양광을 동력으로 달리는 태양광 전기차를 개발했다. 하너지는 3년 안에 태양광 전기차를 상용화하겠다고 발표했다. 하너지가 지난 7월 3일 베이징에서 선보인 태양광 전기차는 네 가지 종류로 이름이 각각 솔라 A, L, O, R이다. 자동차 상단에 태양광 패널을 장착해 전기를 충전하도록 했고, 또 별도의 리튬 배터리를 두어 쓰고 남은 전기를 저장해 야간 운행에 사용하도록 설계했다. 리튬 배터리는 일반 전기 자동차처럼 추가 충전이 가능하다. 하너지는 하루에 5~6시간 태양광을 충전하면 최대 80km까지 운행이 가능하다고 설명했다.

하너지는 2014년 미국의 태양전지 개발사인 알타디바이스(Alta Device)를 인수했다. 이번에 발표된 태양광 전기차의 태양광 셀 제작에 알타디바이스의 기술이 사용됐다. 알타디바이스는 태양광 관련의 핵심 특허를 다수 보유하고 있고, 2011년에는 미국 에너지부 산하 신재생에너지 기술연구소의 집중 지원을 받기도 했다. 당시 알타디바이스가 갈륨비소 기술을 중심으로 저가의 고효율 태양전지 모듈을 연구 중이고 이미 20% 효율의 태양광 모듈을 개발했다는 사실이 한 언론을 통해 보도되면서 세간의 관심을 받기도 했다.

하너지의 태양광 전기차에 쓰인 갈륨비소 박막 태양전지의 에너지 전환효율은 세계 최고 수준인 31.6%다. 하너지는 추가 연구 개발을 통해 에너지 전환효율을 높여 2025년에는 42%까지 끌어올릴 계획이라고 밝혔다. 또한 하너지는 중국의 자동차 업체인 포톤 모터스의 에너지 버스에 부착되는 태양광 패널을 공급하기로 했다.

■ 1955년에 등장한 세계 최초의 태양광 자동차

태양광 자동차는 이번이 처음은 아니다. 1955년 8월 미국의 한 전시장에서 세계 최초의 태양광 자동차가 등장했다. 제너럴 모터스사의 ‘썬모바일’이라는 자동차가 그것이다. 썬모바일은 총 길이가 약 38cm로 실제로 사람이 탈 수는 없었지만 태양광을 활용해 자동차가 움직인다는 사실은 당시 사람들에게 신선한 충격을 줬다. 실제로 썬모바일을 직접 눈으로 확인하기 위해 200만 명이 넘는 관중이 몰렸다고 한다.

7년이 지난 1962년에는 실제로 사람이 탈 수 있는 태양광 자동차가 등장했다. 인터내셔널 렉티피어 컴퍼니는 1만640개의 태양전지를 자동차에 달아 태양광 자동차를 만들었다. 이후에도 세계 곳곳에서 태양광 자동차를 만들었다. 효율에 비해 많은 비용이 들기 때문에 태양광 자동차는 그동안 대중화되지 못했다. 다만 1985년에 시작된 ‘뚜르 드 솔’이라는 태양광 자동차 경주대회와 ‘세계 태양광 경주대회’, ‘북미 태양광 자동차 경주대회’등을 통해 경주용 태양광 자동차의 개발을 이어가고 있다.

■ 북한에도 태양광 버스가 다닌다!

호주의 아들레이드 시는 2007년 ‘솔라 시티’로 지정돼 세계 최초로 태양광 버스 ‘틴도’를 개발해 운행하고 있다. 50킬로와트(kW) 규모의 태양광 발전시스템에서 7시간 정도 충전하면 하루 종일 운행할 수 있다. 아프리카에서는 처음으로 우간다에서 태양광 버스를 개발하기도 했다. 도요타의 프리우스나 미쓰비시의 iMiEV 등은 자동차 지붕에 태양광 패널을 적용하기도 했다.



북한에서도 전력난을 해결하기 위해 태양광 에너지를 활용하고 있다. 2015년에는 태양광 버스를 공개하기도 했다. 남포특별시 과학위원회에 따르면 이 태양광 버스는 100W의 태양광 패널 30여개와 축전지를 설치했고 승객은 140명까지 태울 수 있으며, 시속 40km에서 최대 800km까지 운행이 가능하다고 밝혔다.

중국과 미국이 태양광 시장의 성장을 주도하고 있는 가운데 인도, 아프리카, 중남미, 중동 등도 관심을 보이고 있다. 일조량이 풍부해 태양광 발전에 유리한 인도는 특히 주목할 만하다. 인도의 모디 총리는 2022년까지 100기가와트(GW)의 태양광 발전을 설치하겠다고 발표했다. 실제로 2014년엔 1GW에 불과하던 것이 2015년에는 3배 이상 늘어나기도 했다.

환경오염이 우리의 실제 생활에 크게 영향을 미치면서 세계적으로 친환경 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 우리나라는 최근 디젤엔진 조작 파문을 겪으면서 친환경 자동차에 대한 관심이 더욱 높아졌다. 태양광을 활용한 자동차 개발에 가속도가 붙지 않을까 기대해 본다.

글 : 심우 과학칼럼니스트