<기획5> 전문가 인터뷰 정규범 우석대학교 에너지전기공학과 교수
<기획5> 전문가 인터뷰 정규범 우석대학교 에너지전기공학과 교수
  • 김도우
  • 승인 2018.07.17 17:38
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미세먼지 등 오염없는 신재생에너지 발전 확대·대책 시급
▲ 정규범 우석대 에너지전기공학과 교수는 미세먼지 등 오염없는 신재생에너지 발전 확대·대책이 시급하며전북도, 발전단지 조성·주민소득 보장으로 지역민 지지 얻어야 한다고 주장했다.
▲ 정규범 우석대학교 과학기술대학 에너지전기공학과 교수

■태양광 발전의 원리.

태양광 발전장치는 태양전지를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 장치입니다.

태양전지는 셀 단위로 구성되며, 작은 면적으로 구성된 태양전지 셀은 적은 전력을 생산하므로 태양전지 셀을 직렬과 병렬로 연결하여 큰 전력을 생산할 수 있도록 태양전지판을 구성합니다.

태양전지판에서 생산되는 최대전력은 태양전지에 입사되는 빛 에너지와 태양전지의 온도에 의해 결정됩니다.

그런데, 태양전지판에서 실제 생산되는 전력은 입사되는 빛에너지와 연결되어 사용되는 전기량에 따라 변동되므로 같은 태양전지판을 이용하여 최대의 출력전력을 생산할 수 있도록 제어해 주는 전기장치를 필요로 합니다.

 

■태양광 발전장치의 장점 및 한계점

태양광 발전장치는 빛 에너지에 의해 발전되므로 전기를 생산할 때 발생되는 환경오염의 문제는 전혀 없습니다.

태양전지판 생산이나 배터리의 생산, 폐기 등으로 인한 오염의 문제는 있으므로 대규모 생산의 경우 이에 대한 대비가 필요합니다.

또한, 태양광 발전장치는 빛 에너지에 의해 발전전력이 결정되므로, 빛이 없는 밤이나 눈과 비가내리거나 흐린 날에는 발전이 안 되므로 이에 대한 대책을 요합니다.

 

■태양광 발전 시스템의 종류

태양광 발전 시스템은 독립형 시스템, 계통연계형시스템, 하이브리드 시스템이 있습니다.

독립형 시스템은 태양광 발전장치에서 발전된 전기를 다른 시스템이 없이 직접 사용할 수 있는 시스템을 말합니다.

독립형 시스템은 인공위성과 같이 고립된 장소에서 동작하는 기계, 기구나 도서, 산간, 벽지 등 발전소에서 멀리 떨어진 장소에서 사용할 수 있습니다.

독립형 시스템은 빛에너지가 없는 밤에는 전기 에너지를 사용할 수 없으므로, 낮에 전기에너지를 저장하여 밤에 사용할 수 있도록 하는 배터리 장치를 필요로 합니다.

그런데, 장마철 등 태양광 발전이 장기간 불가능한 경우에는 가격이 매우 비싼 배터리 장치를 오랬동안 사용하는 것이 사실상 불가능하여 항상 전기를 사용하려면 별도의 발전장치와 결합하여 발전시스템을 구성합니다.

이와같은 방식이 하이브리드 시스템입니다. 가격이 저렴한 소규모 디젤발전이나 LNG 발전기를 추가하여 구성할 수 있습니다.

친환경을 요하는 경우 가격이 비싸지만 연료전지 발전기 시스템을 운용하기도 합니다.

계통연계형 발전시스템은 발전된 전기를 한전계통선에 연결하여 모든 전기를 계통선에 공급합니다. 이 경우 태양전지판에서 생성되는 전기는 직류이고 한전계통선은 교류이므로 직류전기를 교류전기로 바꾸어주는 (계통형)인버터를 필요로 합니다.

계통연계형 발전기의 경우 실제 한전계통선에 공급되는 전기의 양을 사용하고 남는 전기만을 공급할 수도 있지만 태양광 발전 지원제도로 인하여 한전에 공급되는 전기료가 사용전기료에 비해 고가이므로 실제로 모든 전기를 계통선에 공급하는 방식을 취합니다.

 

■신재생에너지를 대규모로 생산할 때는 자연환경 조건이 중요하다는 의견인데요? 우리는 앞으로 어떻게 할 것인지 계획과 시간표가 있어야 신재생에너지 비중 확대가 가능한 것인가요.

 태양광 발전, 풍력발전 등 대규모 발전을 신재생에너지 시스템으로 적용할 경우 생산되는 전력은 한전계통선에 연결하여 전기에너지를 통합적으로 관리하는 것이 매우 효율적입니다.

현재 우리나라의 발전계통은 주로 원자력발전, 화력발전과 LNG발전이 담당하고 있습니다. 원자력 발전은 항상 일정한 상태로 가동합니다.

발전의 규모가 크고 원자력의 특성상 단기간에 발전량의 제어는 매우 어렵기 때문입니다.

나머지의 전기는 화력과 LNG에서 공급하게 되는 데 규모가 작은 화력, LNG 발전이 전기의 사용량에 따라 발전되는 전기 에너지를 제어하여 발전시스템이 구성됩니다.

그런데 태양광발전, 풍력발전 등 신재생에너지로 대규모 발전을 하는 경우 생산되는 전기 에너지의 량은 빛 에너지의 크기, 풍량 등 자연 조건에 의해 결정됩니다.

 

■태양광 발전을 예로 들면.

낮에는 전기에너지의 생산이 가능하지만 밤에는 전기에너지가 생산이 되지 않으므로 이에 대한 대비가 필요합니다.

일반적으로 전기의 사용량은 낮이 밤보다 많아서 태양광 발전의 비중이 낮은 지금까지는 별 문제가 없었지만 대규모 발전이 이루어지는 경우 이를 조절하기 위하여 훨씬 더 많은 화력이나 LNG 발전기를 필요로 합니다.

그런데 화력이나 LNG발전도 탄소가스 및 미세먼지를 많이 배출하므로 이를 친환경 발전기로 대체하려면 종합적인 대책이 필요합니다.

친환경 발전시스템의 예는 밤에 생산되어 남은 전기를 밤에도 사용할 수 있도록 하는 ESS(Energy Storage System)과 수소연료전지 발전기가 있습니다.

ESS 시스템은 낮에 생산되고 남는 전기에너지를 배터리에 저장한 후 밤에 전기에너지를 공급하는 역할를 하며, 주로 하루 정도의 전기에너지 관리에 사용됩니다.

수소연료전지 발전기는 남는 전기를 수소로 변환하여 저장한 후 언제든지 발전할 수 있으므로 수소의 저장량과 발전용량에 따라 중장기적인 에너지의 관리가 가능합니다.

즉 통합적인 전기에너지를 관리할 수 있는 시스템을 국가적 차원에서 계획을 수립하여야 할 것으로 예상됩니다.

그 준비기간은 신재생에너지의 규모에 따라 원자력 발전의 비중 상태에 따라 수년에서 수십년 정도의 기간이 필요할 것입니다.

또한, 태양광 발전소 경우 넓고, 경사도가 완만한 평평한 토지가 효율적입니다. 1000 kW(1MW) 정도의 대규모 태양광 발전소를 건설하기 위해서는 대략 5,000평 정도의 면적을 필요로 합니다.

현재 우리나라의 원자력의 규모는 24기로 발전용량은 22,529 MW로 발전기 1기당 평균 1,000 MW의 전력을 생산합니다.

즉, 원자력 발전기 1기에 해당하는 태양광 발전소를 건설하려면, 하루 4시간 발전량을 고려할 때 대략 2,000만평의 면적이 필요합니다.

즉, 태양광발전소는 대규모 면적이 필요하므로 이로 인한 녹지공간 축소와 경관훼손, 환경파괴 등은 사회적으로 극복해야 할 문제라고 생각됩니다.

그러나, 전력생산으로 인한 이산화탄소배출, 미세먼지가 전혀없고, 방사능 노출의 위험도 전혀 없는 신재생 에너지 발전의 확대는 국가적으로 매우 중요하며, 이를 위한 준비와 대책의 수립은 시급한 문제라고 생각합니다.

 

■태양광 설치가 “환경·경관 훼손” vs “지역 발전” 으로 양분되어 있는데요.

태양광 발전은 시설의 가동에 따른 환경오염이 발생하지 않아서 안전하고 친환경적이지만 발전시설의 설치에는 많은 면적의 소요됩니다. 또한 이에 따른 환경 및 경관훼손의 문제점도 수반합니다.

따라서, 대규모 발전시설의 설치는 정부와 지자체가 중·장기적 계획을 수립하여 점차적으로 확대해 나가는 것이 좋다고 생각합니다.

 

■농가 소규모 태양광 발전소 설치는.

특히, 소규모 발전의 경우 난개발 특성을 가지므로 주민반발을 불러올 여지가 매우 큽니다. 따라서, 소규모 개발의 경우 주민의 소득보장과 난개발로 인한 폐해 사이의 많은 고민이 필요한 부분이라고 생각됩니다.

제 개인적인 의견으로는 주민들의 소득보장을 생각하여 태양광 발전을 추진한다면 전라북도 차원에서 산업단지와 같은 개념으로 태양광 발전단지를 조성하되, 초등학생의 경우 적게는 수십만원에서 많게는 수천만원까지 투자를 받아서 발전단지를 조성하고 이를 투명하고 성실하게 관리하여 주민에게 소득이 발생하도록 최선을 다한다면, 주민들이 동의 할 거라 생각합니다.

그래서 주민들에게 소득을 안겨주도록 제도화한다면, 태양광 발전시설의 설치로 인한 이득은 주민에게 돌아가 지역발전에도 도움이 되고 환경과 경관훼손에 따른 문제도 최소화 할 수 있을 것으로 봅니다.

주민에도 도움이 된다면 다음에 추진할 때는 더 큰 전력을, 더 많은 주민의 지지하에 추진할 수 있을 것입니다.

 

■신재생에너지는 아직까지 경제성 측면에서도 취약한 구조라는 의견에 대해서는

태양광발전 등 신재생에너지 발전은 현재까지는 경제적으로 매우 취약한 것이 사실입니다.

가장 가격이 비싼 LNG 발전보다도 50 % 정도 가격이 높아서 정부에서 보조금을 줘야 이익이 되는 것도 맞습니다.

기존 발전시스템의 위험성과 미세먼지 배출, 이산화탄소 배출 등을 고려하면 점차 신재생에너지의 비중을 늘려나가되 지속적인 연구와 개발도 필요하다고 생각됩니다.

 

■우리의 ‘전기 생활’을 되돌아봐야 한다는 의견은 어떤가요

전기에너지는 가장 스마트한 에너지라고 생각됩니다. 우리가 사용하기 가장 편리한 에너지이고 사용하기도 매우 편해서 대부분의 에너지는 전기에너지로 변환하여 생활하고 있습니다.

그런데 문제는 전기에너지를 많이 사용하면 어떠한 형태로든 환경과 오염의 문제에서 자유로울 수 없다는 문제가 있습니다.

대부분의 사람들은 전기절감을 위해서 많은 노력을 하고 있습니다. 또한 모든 물건은 만들 때 전기를 사용하여 만들어지므로 물건을 아껴쓰는 것이 전기를 절약하는 것이 된다고 생각됩니다.

 /정리 김도우 기자

 

 



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