태양광 발전 원리와 경제성 정리

• 태양광 발전은 광전효과로 빛 에너지를 전기로 바꾸는 방식이며 연료비와 소음, 유해물질이 없다.
• 가장 큰 단점은 넓은 면적이 필요하고 일사량과 일조시간, 운량에 따라 출력이 불안정하다는 점이다.
• 발전 단가는 2010년 대비 2017년에 72% 하락했고 고용 창출 효과가 다른 발전원보다 크다.

태양광 발전의 원리와 특징

• 신재생에너지는 햇빛이나 물, 지열 등 재생 가능한 에너지로 변환하거나 화석 연료를 재생해 쓰는 것이다.
• 태양에너지는 열을 모아 난방이나 수증기 발전에 쓰는 태양열과 광전효과로 빛을 전기로 바꾸는 태양광으로 나뉜다.
• 태양전지는 주로 결정계 실리콘 전지가 쓰이며 n형과 p형 반도체를 합친 접합체가 기본 구조이다.
• 반도체가 태양광을 흡수하면 전자와 정공이 생겨 부하를 연결할 때 전류가 흐르고 전기가 생성된다.
• 전력계통 연계 여부에 따라 계통연계형, 독립형, 복합형으로 구분하며 계통연계형이 가장 보편적이다.
• 독립형은 축전기로 전력을 저장해 쓰고 복합형은 풍력이나 디젤 같은 다른 발전과 조합한다.
• 태양광 발전은 태양이 존재하는 한 영구적이고 연료비가 없으며 유해물질과 소음이 없고 소규모부터 대규모까지 가능하다.
• 단점은 넓은 면적이 필요하고 일사량, 일조시간, 운량에 의존해 출력이 불안정하며 야간과 우천 시에는 발전이 불가능하다는 점이다.

환경 문제와 경제성

• 태양광은 유해물질을 만들지 않지만 대규모 입지는 환경 파괴에서 완전히 자유롭지 못하다.
• 산지는 부지매입비가 저렴하고 민원이 적어 선호되었으나 식생 훼손과 지형 변화, 토사 유출 문제가 생겼다.
• 대규모 산림 벌목을 지양하는 것이 국제적 추세이지만 갈등을 해결할 지침은 아직 마련되지 않았다.
• 그래도 태양광은 신재생에너지 중 수력발전 다음으로 높은 온실가스 감축 효과를 지닌다.
• 발전 단가는 2010년 대비 2017년에 72% 하락했고 2025년 이후에는 가장 저렴한 발전원이 될 전망이다.
• 그리드패리티는 태양광 발전의 평균 발전단가가 화석연료 전력의 평균 도매가와 같아지는 시점이며 국내에서는 2030년 이전에 확보될 것으로 전망된다.
• 태양광은 조립과 설치가 노동집약적이어서 1MW 생산 시 27.3명의 고용 창출 효과를 보여 바이오의 두 배 정도이다.
• 경제성을 높이려면 기술 개발과 인력 양성, 보급 정책 구체화, 기반 조성, 수출 시장 개척이 필요하다.

태양광 발전 시스템의 유형

핵심 개념

• 광전효과 — 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 현상이다.
• 태양전지 — 반도체의 pn접합 구조로 태양광을 전기로 바꾸는 장치이다.
• 계통연계형 — 생산 전력이 지역 전력망을 통해 공급되는 가장 보편적인 형태이다.
• 그리드패리티 — 태양광 발전단가가 화석연료 전력 도매가와 같아지는 시점이다.

자주 묻는 질문

• Q. 태양광 발전의 가장 큰 단점은?
  A. 넓은 면적이 필요하고 일사량 변동에 따라 출력이 불안정하다는 점이다.
• Q. 산지에 설치하면 어떤 문제가 생기나?
  A. 식생 훼손과 지형 변화, 토사 유출 같은 환경 파괴가 생길 수 있다.
• Q. 고용 창출 효과는 어느 정도인가?
  A. 1MW 생산 시 태양광 27.3명으로 바이오 13.5명, 풍력 3.5명보다 크다.

정리

태양광 발전은 환경과 경제 측면의 장점이 크지만 입지와 출력 안정성 문제를 보완하는 전략이 필요하다고 정리한다.