(주)에스에너지 (02)801-7155 최근 고유가 지속과 지구온난화로 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 정부의 적극적 육성정책에 발맞춰 많은 기업들이 투자확대 및 수출산업화에 나서고 있는 실정이다. 이에 본지는 급성장하고 있는 태양광 발전 기술분석 원고를 통해 독자들의 이해를 돕기로 한다. -편집자주 태양광발전 시스템의 구성 지구 표면에 도달하는 태양에너지의 양은 연간 전세계 에너지 소비의 약 1만 배에 이르고 있다. 이러한 무한한 태양에너지를 직접 이용하여 전기를 생산하는 발전 방식이 태양광 발전이다. 태양광 시스템은 기본적으로 반도체의 성질을 이용하여 빛을 전기로 바꾸어 준다. 태양광 시스템은 빛을 받아서 전기로 전환시켜 주는 부분인 태양전지모듈과 생산된 전기를 수요에 맞도록 교류로 변환시키고 계통에 연결시켜 주는 부분인 PCS로 구성된다. 태양광 시스템의 구성 요소 중 핵심 부품인 태양전지는 기본적으로 반도체 소자 기술로서 빛을 전기로 변환하는 기능을 수행하는데, 이는 전기를 빛으로 변환시키는 레이저나 발광 소자(LED) 등 정보 표시 소자와 작동 방향이 반대일 뿐 기본 구조나 재료특성이 동일하다. 태양전지의 종류는 일반적으로 결정질실리콘태양전지, 박막태양전지, 염료감응태양전지, 유기화합물 태양전지 등이 있다. 현재 시장의 90% 이상을 차지하는 결정질실리콘태양전지는 실리콘 소재로 제작되며 현재 상용화된 결정질 태양전지 제품의 효율은 15%~18% 정도이다. 이는 한낮에 태양빛의 세기가 1kW/㎡ 이니까 효율 15%인 태양전지를 사용하면 0.15 kW/㎡ 의 전력을 얻는다는 의미이다. 태양전지의 최소단위를 셀이라고 하며 보통 셀 1개로부터 나오는 전압이 약 0.5V로 매우 작으므로 여러 개를 직렬, 병렬로 연결하여 수 V에서 수백 V이상의 전압을 얻도록 하고 패널 형태로 제작한 것을 모듈이라고 한다. 이 모듈을 여러 개로 이어서 용도에 맞게 설치한 것을 어레이라고 한다. 태양광발전용 전력변환장치는 크게 인버터와 전력제어장치로 구성되어 있으며 태양전지 어레이로부터 발생된 직류전력을 상용주파수·전압의 교류로 변환하여 전력계통에 연계하는 역할을 수행하며 동시에 시스템의 직류, 교류 측의 전기적인 감시·보호를 하는 등 태양전지 본체를 제외한 주변장치 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 요소이다. 태양광 시스템 설계 및 설치의 경우 태양광을 최대한 활용하기 위한 경사각 및 방위각을 위한 설계, 계통연계를 위한 설계, 사후관리를 위한 설계 등 시스템 효율의 최적화를 위한 사항들이 검토되어야 한다. 태양광발전시스템은 계통연계형(Grid-Connected System)과 독립형(Hybrid System, Stand-alone System)으로 대별할 수 있다. 가. 계통 연계형(Grid-Connected System) 주택용이나 상업용 태양광 발전의 가장 일반적 인 형태이며 지역 전력 계통과 연계되어 장비에서 생산된 전력 중 초과되는 부분을 지역 전력 사업자에 판매할 수 있도록 구성된다. 차액보전 제도가 있는 국가에서는 일반 전기료 보다 비교적 높은 가격으로 시스템에서 생산된 전기를 구입하여 준다. 독일 또는 스페인과 같은 나라가 차액보전 제도를 시행하는 대표적인 시행국가이며 현재 우리나라에서도 시행되고 있다. 나. 독립형(Hybrid Sytem, Stand-alone System) 지역 전력 계통과 완전히 분리된 발전방식으로 충전장치와 축전지에 연결시키거나 디젤발전 및 풍력 등과 연계되어 생산된 전력을 저장하고 사용하는 방식이다. 인버터를 통해 중앙전력장치 없이 생산된 전력을 직접 일반 전기제품에서 사용할 수 있도록 직류전압을 교류전압으로 바꾸어준다. 오지, 도서지역의 주택 전력공급용이나 통신, 양수펌프, 백신용의 약품냉동보관, 안전표지, 제어 및 항해 보조도구 등 소규모 전력공급용으로 사용된다.