태양광 발전이란?

태양광 발전은 태양 빛을 전기로 바꿔주는 태양 전지를 이용하는 발전 방식입니다. 누구나 한 번쯤 봤던 검은색 태양광 패널과 태양광만 있다면 언제든 전기를 만들 수 있죠.

태양광 발전의 원리는?

1) 먼저 태양광은 태양 전지에서 전기로 바뀝니다.

2) 태양 전지를 여러 개 이어 붙이면 우리가 아는 태양광 패널(모듈, Module)이라고도 부르죠.

3) 태양광 패널에서 생산된 전기는 인버터(Inverter)에 도달해 우리가 쓸 수 있는 전기로 바뀌죠.

태양광 발전의 장점

• 태양광 발전은 화석연료와 달리 발전 과정에서 탄소 배출이 전혀 없는 저탄소 친환경 발전입니다. 제조, 시공, 철거 과정에서 탄소가 소량 발생할 수는 있습니다.
• 태양광 발전은 주변 환경에도 거의 영향을 주지 않습니다. 발전 과정에서 진동이나 소음이 없기 때문인데요. 친환경 발전의 대표 주자로 불리는 이유죠.

• 태양광 패널은 설치해두면 기본적으로 15~25년은 유지됩니다. 따로 연료를 넣는 등 관리를 할 필요가 없죠. 전기를 지속해서 생산하기 위해 드는 유지 비용이 거의 없습니다.
• 태양광은 절대 고갈될 일이 없는 무한 에너지입니다. 화석 연료와의 큰 차이점이죠.

• 태양광 패널은 아파트 옥상, 창밖 등 비교적 좁은 공간에도 설치할 수 있습니다. 태양광 발전에 필요한 인버터 같은 장비도 크지 않죠. 따라서 각 가정에서도 태양광 패널을 설치해 전기를 자급자족할 수 있습니다.

태양광 발전, 오해와 진실

친환경 발전으로 잘 알려진 태양광 발전이지만, 잘못 알려진 사실도 많습니다. 태양광 발전을 둘러싼 오해와 진실을 모아봤습니다.

• 국내에 들어와 있는 태양 전지는 90% 이상 실리콘 반도체를 사용해 제작된 태양 전지입니다. 실리콘은 모래와 비슷한 성분으로, 납이나 카드뮴 같은 중금속이 전혀 들어있지 않죠. 특히 카드뮴이 들어 있는 태양 전지는 국내에서 수출도, 수입도 하지 않습니다.
• 태양 전지를 연결해 태양광 패널을 만들 때, 전선을 연결하기 위해 소량의 납이 사용되는데요. 국내 태양광 패널에는 0.02%도 채 되지 않는 극소량이 사용됩니다. 전자제품등자원순환법의 환경 기준인 0.1%보다 훨씬 낮죠.

• 태양광 설비에서 전자파가 나오는 것은 사실입니다. 대부분의 전자파는 전기의 형태를 바꿔주는 인버터에서 발생하는데요. 그러나 인버터에서도 소량의 전자파만 발생합니다. 인버터에서 발생하는 전자파는 전자레인지의 1/4 수준이며, 정부 안전 기준의 1% 수준으로 인체에 거의 영향을 끼치지 않습니다.

• 오해와 달리, 태양광 패널은 흰색 페인트나 유리, 물보다 오히려 눈부심이 덜합니다. 태양광 패널의 빛 반사율은 5~6% 수준으로 매우 낮은데요..
• 효율적인 태양광 발전을 위해서는 태양광 패널에서 반사되는 빛보다 흡수되는 빛이 많아야 합니다. 태양광 패널이 발전할수록, 반사되는 빛이 줄어들어 눈부심도 적어지겠죠.

태양광 발전, 다가올 미래에는?

정부는 현재 재생에너지 3020 정책을 추진하고 있습니다. 2030년까지 재생에너지 발전 비율을 20% 이상 달성하겠다는 정책인데요.

우리나라는 아직 주요국에 비해 태양광 발전 단가가 비싼 편입니다. 현재 주요국들은 태양광 발전 단가를 낮추고, 비중을 점점 늘려가고 있죠.

• 미국은 2050년까지 재생에너지 발전 비중을 42%로 늘릴 계획입니다. 정부 차원에서 태양광 발전소를 늘리기 위해 지원을 늘리고 있죠. 
• 중국은 재생에너지 발전 분야의 최강자입니다. 미국의 태양광 산업도 아직 중국에 의존하고 있는데요. 중국은 태양광 산업에서 전반적으로 높은 점유율을 보유하고 있습니다.
• 유럽은 2025년까지 태양광 발전 설비를 2배로 늘릴 계획을 발표했습니다. 특히 독일은 2030년까지 전체 전력 수요의 65%를 재생에너지로 공급한다는 공격적인 목표를 세우기도 했습니다.

LCOE(Levelized Cost of Electricity, 균등화발전비용)란 특정 방식으로 발전할 때 드는 모든 비용을 발전량으로 나눈 수치입니다. 

• LCOE를 책정할 때는 '비용'의 정의가 중요합니다. 발전소를 철거하는 데 드는 비용을 포함할 것인지, 발전으로 인한 환경 문제를 해결하는 비용을 포함할 것인지에 따라 수치가 달라지기 때문인데요. 국가마다 LCOE를 책정할 때 적용하는 비용의 범위가 실제로 조금씩 다릅니다.

• 앞으로 탄소세 등 화석연료를 사용한 발전을 규제하는 법이 적용되면 태양광 발전의 장점이 극대화될 전망입니다. 특히 태양광 발전의 LCOE가 점점 낮아져 어느 순간 화석연료를 사용하는 것보다 태양광 발전을 하는 것이 더 저렴한 순간이 오면 더더욱 그렇죠.

이렇게 신재생 에너지의 LCOE가 화석연료보다 같거나 낮아지는 시점을 그리드 패리티(Grid Parity)라고 하는데요.

• 친환경 발전이 경제성까지 갖게 된다는 의미입니다. 친환경과 경제성을 동시에 잡을 수 있어 그리드 패리티는 신재생 에너지가 주류로 올라서는 대전환의 시작점이라는 의미를 갖는데요.
• 현재 이미 그리드 패리티에 들어간 주요국도 있습니다. 그럼에도 아직은 화석연료 발전이 주류를 차지하고 있는데요. 태양광 발전 비용이 저렴한 편이지만, 화석연료도 여전히 저렴하면서 강력한 에너지원이기 때문입니다. 
• 우리나라는 주요국에 비해 태양광 발전 비용이 2배 정도 비싼 편입니다. 우리나라는 2030년쯤 그리드 패리티를 달성할 것으로 보이는데요. 태양광 발전 비용을 획기적으로 낮출 필요가 있죠.

현재 Net Zero(온실가스 배출과 흡수가 균형에 이른 상태) 달성을 위해선 태양광 발전 설비 확대가 시급합니다. 당연한 얘기지만, 태양광 설비가 늘어나려면 태양광 발전이 단순히 친환경적인 발전을 넘어서 경제적으로도 좋은 선택지여야 합니다. 단가 절감이 절실한 이유죠.

다행히 태양광 발전 단가는 점점 낮아지고 있는 추세입니다. 태양광 발전을 확대하기 위한 투자도 확대되고 있죠. 워렌 버핏은 이미 2017년부터 태양광과 풍력 발전에 당장 30억달러를 투자할 준비가 돼 있다고 말하기도 했고, 사우디아라비아는 50조원 넘게 투자해 신재생 발전 프로그램을 수립하기도 했습니다. 태양광 발전은 더 이상 거스를 수 없는 에너지 대전환을 이끌고 있습니다.