고양도시관리공사, 경기도 지자체 최초 공공 태양광발전소 건설 ㅣ 도심 속 빌딩이 태양광 에너지를 생산?
고양도시관리공사, 경기도 지자체 최초 공공 태양광발전소 건설
고양도시관리공사는 고양시 일산서구 대화동에 있는 ‘고양농수산물유통센터’ 주차장 부지에 약 1Mw 규모의 태양광발전소 건설사업을 착공한다고 7일 밝혔다.
이번 사업은 민간사업자가 공공시설을 임대하여 발전소를 건설·운영하는 기존 방식과는 달리 공사가 고양시의 위탁을 받아 발전사업자로 직접 참여하는 경기도 지자체 최초의 공공사업이라는 점에서 의미가 있으며 공사에서 직접 태양광시설로 생산된 전력의 판매는 물론 시설관리와 운영을 병행할 계획이다.
고양농수산물유통센터 주차장 태양광발전소 건설사업 조감도. (사진제공고양도시관리공사)
청정 에너지원으로 주목받고 있는 이번 태양광발전사업이 조성되면 연간 212톤의 이산화탄소 저감과 3만7497그루의 나무심기 효과가 있어 환경문제 해소에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
또한, 이번 태양광구조물은 다수의 시민이용 시설임을 감안하여, 최대풍속 50m/s에도 견디는 한층 강화된 안전기준을 적용했으며 구조물 설치에 따른 여름철 햇빛 차단 및 우천 시 비가림막 역할 등 이용객들의 불편해소 효과도 기대하고 있다.
한편 공사에서는 2단계 사업으로 탄현 제3공영주차장 태양광발전소 건설을 위한 실시설계를 진행 중에 있으며 앞으로도 고양시와 협업하여 공공시설 및 유휴 부지를 활용한 태양광발전소 건립 사업을 지속적으로 추진할 계획이다.
고양도시관리공사 김홍종 사장은 “사업을 추진함에 있어 이용고객의 불편함을 최소화하고 안전사고 예방에 만전을 기하겠다”며 “앞으로도 적극적인 태양광발전사업 추진을 통한 신재생에너지 보급으로 ‘고양시 에너지비전 2030’ 정책의 성공을 위해 적극 노력하겠다”고 말했다.
이종훈 기자 중앙신문
도심 속 빌딩이 태양광 에너지를 생산한다?
투명 태양전지 패널 개발…적외선 흡수하여 전기 생산
햇빛이나 바람을 이용하는 신재생에너지라고 해서 다 좋은 것은 아니다. 화석 연료에 비해 효율이 떨어진다는 사실은 이미 널리 알려져 있는 사실이지만, 친환경을 표방하는 신재생에너지가 오히려 환경 파괴의 주범이 될 수도 있다는 점은 사뭇 충격적이다.
실제로 태양광 발전이나 풍력 발전은 태양광전지 패널 및 에어로제너레이터(aerogenerator) 등을 설치하기 위해 산림을 훼손하는 경우가 많다. 친환경에너지를 생산하기 위해 환경을 파괴하는 모순된 상황이 벌어지는 것이다.
유리 창문을 태양광전지 패널로 대체할 수 있는 기술이 개발되어 주목을 끌고 있다 ⓒ Ubiquitous Energy
이러한 상황에서, 최근 미국의 에너지 전문기업이 유리 창문을 태양광전지 패널로 대체할 수 있는 진정한 의미의 신재생에너지 기술을 개발하여 주목을 끌고 있다.
태양광 발전 유리 제조의 핵심은 유기 염료
유리 창문을 태양광전지 패널 형태로 개발한 곳은 미국의 에너지 전문 스타트업인 ‘유비쿼터스 에너지(Ubiquitous Energy)’다. 이 회사의 연구진이 만든 유리 창문의 이름은 ‘클리어뷰 파워 윈도우(Clear View Power Window)’다.
이 스타트업의 전신은 지난 2012년 MIT공대 과학자들로 구성된 연구진이다. 이들은 당시 태양광을 전기에너지로 바꿀 수 있는 ‘태양광 발전 유리’를 개발하여 업계의 주목을 받은 바 있다.
태양광 패널을 투명 유리로 개조하는 것은 말처럼 쉬운 일이 아니다. 태양광 패널의 경우 정션박스와 백시트, 그리고 밀봉필름, 태양전지, 강화유리, 프레임 순으로 구성되어 있는데, 이런 부품들이 하나의 시스템으로 작동하면서 빛을 전기로 바꿔준다.
반면에 클리어뷰 파워는 투명한 유리창이기 때문에 이런 부품들을 내장하는 것이 불가능하다. 따라서 전혀 다른 개념으로 제품을 개발해야만 한다. 이 같은 문제를 해결하기 위해 MIT공대 연구진이 생각한 방법은 바로 유기 염료를 사용하는 것이었다.
클리어뷰 파워 윈도우의 원리 ⓒ Ubiquitous Energy
연구진이 개발한 유기 염료는 일반적인 창문처럼 가시광선을 통과시키지만, 적외선을 포착하는 기능을 갖고 있다. 포착한 적외선이 유리 창문에 흡수되면서 전기로 변환되는 것이다.
유비쿼터스 에너지는 이 같은 기능을 가진 유기 염료 제조기술을 바탕으로 설립됐다. 적외선만을 선택적으로 흡수할 수 있는 염료를 설계하고, 이를 기반으로 하여 빛을 전기로 변환하는 시스템을 공급하는 것이 주요 사업분야다.
물론 본격적인 상용화까지는 아직 갈 길이 멀다. 가장 큰 문제는 효율이 낮다는 점이다. 현재 개발된 유리 창문 형태의 투명 패널은 기존 패널이 만드는 에너지의 3분의 2에 불과하다. 기존 패널도 효율이 낮다는 지적을 받고 있는 상황에서 이보다 더 낮은 투명 패널의 효율은 아무래도 더 약점일 수밖에 없다.
하지만 긍정적인 면도 있다. 아직 투명 패널 창문의 설치비용은 일반 창문보다 20% 정도 비싼 편이지만, 생산 규모가 커질수록 비용은 빠르게 떨어질 수 있다는 것이 전문가들의 의견이다. 설치비용이 현재보다 더 저렴해지고, 설치 장소도 더 많이 늘어난다면 가격 경쟁력을 기대할 수 있다는 것이다.
도시도 태양광 발전 장소 될 수 있어
클리어뷰 파워 윈도우와 비슷한 사례는 국내 울산과학기술원(UNIST)의 연구결과에서도 찾아볼 수 있다. 에너지 및 화학공학부의 서관용 교수가 이끄는 연구진은 어둡고 탁한 색을 띠는 실리콘 태양전지를 투명하게 만드는 기술을 개발하여 관심을 모으고 있다.
업계는 UNIST의 이번 연구결과가 도시도 태양광 발전 장소로 가능하다는 점을 제시해 준 청신호로 받아들이고 있다. 상용화에 성공한다면 빌딩 창문이나 대형 유리문을 모두 투명 실리콘 태양전지로 대체할 수 있기 때문이다.
실리콘 태양전지의 경우 에너지로의 변환 효율과 안정성이 높아서 태양전지 시장의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러나 가시광선 영역의 태양광을 흡수해서 전기로 변환해야 하기 때문에 창문처럼 투명하게 만들기는 어렵다는 것이 전문가들의 의견이었다.
이 같은 문제를 서 교수와 연구진은 태양광이 투과될 수 있는 미세구조를 실리콘 소재 위에 형성하는 방법으로 해결했다. 미세구조로 된 부분은 가시광선을 투과하고, 그렇지 않은 부분은 가시광선을 포함한 태양광을 흡수할 수 있도록 하여 투명성을 높인 것이다.
기존 실리콘 전지와 투명 실리콘 전지(우) 비교 ⓒ UNIST
단순히 흡수율만 높인 것이 아니다. 테스트 결과 최고 12.2%의 에너지 변환 효율을 얻은 것으로 나타났다. 이는 기존의 불투명 실리콘 태양전지에 비해서는 아직 미치지 못하지만, 지금까지 나온 투명 태양전지 가운데는 가장 높은 효율이다.
흥미로운 점은 이 미세구조는 사람의 눈으로는 식별할 수 없을 정도로 작아서 그냥 보기에는 투명한 유리로 보인다는 점이다. 따라서 이 무색투명 태양전지는 빌딩 유리창에서부터 시작하여 자동차 선루프까지 다양한 분야에 응용할 수 있다.
이 외에도 기존 실리콘 태양전지 제조 시설을 그대로 이용할 수 있기 때문에 에너지 전환 효율만 높이면 상용화 가능성도 클 것으로 업계는 전망하고 있다.
김준래 객원기자 stimes@naver.com sciencetimes
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