종이에 돋보기로 햇볕 쬐어 불 붙이는 원리와 비슷태양 에너지 모아 열로 전환하는 [집열]이 핵심



  • 매년 혹한기와 혹서기면 찾아오는 전력위기.

    우리나라는 전력 수요량에 비해 발전설비가 턱없이 부족한 실정이다.

    현재 우리는
    약 40년~170년 사이에 고갈 될 것으로 알려진 [화석연료]를
    가장 많이 사용하고 있다.

    반면 신재생에너지 발전량은
    전체 발전량의 불과 2.75%이다.

    국민들은 전력위기와 화석에너지체제의 한계를 극복할 미래 대안으로
    신재생에너지인 [태양열]이 주목하고 있다.

    태양열 발전은
    태양의 [복사광선]을 흡수해서
    열에너지로 전환되는 것이다.

    쉽게 말해
    [거울] 같은 장치를 이용해
    빛을 모아 높은 열을 내게 하는 것으로,
    [돋보기]를 이용해 햇볕을 쬐어 종이에 불을 붙이는 원리와 비슷하다.

    이때 얻어지는 열로 물을 끓이면 [증기]가 발생하고
    그걸로 [터빈]을 돌려 전기를 생산하는 것이다.

    [태양빛]→[열 에너지]로,
    [열 에너지]→[기계 에너지]로,
    [기계 에너지]→[전기 에너지]로 바꾸는 것이다.

    물이나 기름을 데워 터빈을 돌리는 것은
    기존의 [화력발전소 원리]와 비슷하다.

    태양열 발전의 [핵심 원리]는 무엇일까?

    바로 [집열]이다.

    태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 전환하는 기술을 말한다.

    부식이 안 되는 동파이프 여러 가닥을 동판에 붙인 뒤
    여기에 태양열 흡수코팅을 바르고
    간유리를 덮으면 집열판이 만들어진다.

    태양열로 데워진 섭씨 60~70도 물이 동파이프를 통해 저장소로 내려가고,
    차가워진 물은 다시 올라와 데워지는 과정을 반복하는 것이다.

    간혹 가정집에서 태양열 발전을 하는 걸 볼 수 있는데,
    이 때 지붕 위에 집열판을 설치해 놓고 발전기를 돌려 주택난방 등에 활용한다.

    [집열]과 함께 중요한 것이 바로 [축열]이다.

    [집열]은 열을 모으는 것이고
    [축열]은 열을 저장하는 것이다.

    집열하는 시점은 주로 [낮]이고
    모아진 열을 사용하는 시점은 주로 [저녁]이기 때문에 시차가 존재한다.

    그래서 주로 [탱크] 형태인 버퍼에
    열을 저장해둬야 한다.

    태양열을 모아주는 집열판 내부에서
    얻을 수 있는 공기의 최대 온도는 섭씨 [180도]다.

    이 안에 흐르는 물은 [90도]까지 올라간다.

    이렇게 데워진 물은
    집열장치에 의해 모인 열을 용매를 통해 저장하는 [축열장치]인
    [온수저장 탱크]로 이동하고
    수도꼭지를 틀면 바로 더운 물이 나온다.

    이 물로 충분한 양의 목욕물도 얻을 수 있으나,
    비나 눈이 와서 햇빛이 비치지 않는 날에는
    축열탱크의 물이 데워지지 않아 온수를 사용할 수 없다.

    그래서 태양열 집열판에는
    가스나 나무, 석유 다른 에너지원을 이용해 물을 데울 수 있는
    가열기(발열기)가 붙어 있는 게 일반적이다.

    "전기로 물을 데워 온수를 펑펑 쓰는 곳은
    전 세계에서 우리나라 밖에 없을 것이다.

    유럽처럼 우리나라도 태양열이 보편적인 에너지원으로 쓰여야 한다."

       - 태양열 업계 관계자


    [사진출처= 연합뉴스]