[스투/리포트] 진화하는 태양광 발전…눈 쌓여도 정상적으로 작동

신재생에너지의 한계를 지적하는 회의론자들이 주장하는 하나는 눈이 내리는 기후에서는 태양광 발전이 제대로 작동하지 않는다는 논리다. 그러나 최근 연구에 따르면 눈이 내려도 태양광 발전은 효율적으로 작동하는 것으로 밝혀졌다고 기후변화 대응 비영리기관 인사이드클라이미트뉴스가 전했다.

태양 전지판이 고정돼 있고 태양이 움직이는 남쪽을 바라보며 치우쳐 있을 때는 이런 비판에 무게가 실렸던 것도 사실이다. 그러나 지금은 대부분의 패널이 하루 종일 태양을 따라가며 회전한다. 점점 더 많은 패널이 앞과 뒤에 실리콘 칩을 장착하고 있어 눈이 내리는 지역에서도 태양열 발전을 더 효과적으로 만든다는 것이다.

인사이드클라이미트뉴스는 온타리오주 런던에 소재한 웨스턴 대학의 연구팀이 최근 발표한 논문에 따르면 양면에서 햇빛을 흡수하는 태양 전지판을 사용하면 눈이 내리는 겨울에 더 많은 전기를 생산한다고 전했다.

논문의 공동 집필자인 조슈아 피어스 웨스턴대 전기공학과 교수는 "분석 결과 의외의 결과가 나왔다“면서 "극지방을 비롯해 눈이 많이 내리는 북부에서는 양면 모듈을 사용함으로써 전기 생산의 문제를 해결할 수 있음을 입증했다”고 밝혔다. 이 논문은 학술지 '재생에너지(Renewable Energy)'에 실렸다.

양면 패널을 사용한 태양광 발전 시스템은 패널 앞면이 눈으로 덮여 있는 시기에도 눈 덮인 땅에서 반사된 빛을 이용해 상당한 양의 에너지를 흡수해 전기로 전환했다고 논문은 밝히고 있다.

분석은 미시간주 북부 마을인 에스카나바에 있는 태양 전지판을 대상으로 이루어졌다. 연구팀은 눈이 덮인 상태를 관찰하기 위해 카메라를 장착했고, 태양 복사 수준을 측정하기 위해 일사계(pyranometer)를 설치했다. 동시에 태양광 발전 시스템 운영자로부터 발전 데이터를 수집했다.

2020년 11월부터 2021년 3월까지의 동절기 동안, 단면 태양광 패널은 눈으로 인해 33%의 에너지 손실을 나타냈지만 양면 패널은 16%의 손실에 머물렀다. 조사 기간, 이곳에는 30일 동안 눈이 내렸다. 양면 패널의 에너지 생산 효율이 상승한 이유는 반사광 때문이었다. 햇빛이 눈 쌓인 땅에서 반사돼 패널 뒷면에 쪼여졌고, 패널 뒷면이 지속적으로 발전했다.

조사 결과 또 다른 효율성 증가 요인이 밝혀졌다. 단면 패널에 비해 양면 패널에서 눈이 더 빨리 녹았던 것이다. 이는 패널 뒷면이 빛을 흡수함으로써 발전을 할 뿐만 아니라 패널 자체의 온도가 상승했기 때문이었다.

물론 연중 태양 빛이 비추는 지역에서의 발전이 유리한 것은 사실이다. 이번 연구는 다만 양면 패널이 북부 기후에서 전력 생산 효율성을 높이는 수단이 될 수 있음을 보여주었다는 점에서 긍정적이라는 평가다.

태양광 패널의 효율성이 계속 높아지고 있다는 점도 긍정적이라는 지적이다. 국립 재생에너지 연구소는 지난주 39.5%의 효율을 가진 태양광 패널을 개발했다고 발표했다. 패널의 효율성은 태양 에너지를 얼마나 많이 흡수해 전기로 전환하는가를 측정하는 척도다. 현재까지의 상용화된 패널의 효율은 약 20% 내외다.

여기에 양면 패널을 적용하면 태양광 발전량은 더욱 높아진다. 조사업체 우드 맥킨지에 따르면 양면 패널 매출은 2017년 신규 패널 공급의 20% 미만이었으나 2021년에는 85%로 대폭 증가했다. 조만간 양면 패널이 시장을 장악할 것으로 보이며 특히 위도가 높은 지역에서 활용이 증가할 것이라고 논문은 결론짓고 있다.