태양열 태양광 차이 - taeyang-yeol taeyang-gwang chai

우리가 살아가는데 있어 가장 핵심이 되는 에너지는 바로 ‘태양’으로부터 얻는 에너지 입니다. 햇빛만 잘 이용해도 지구상의 인구가 모두 쓸 수 있는 전기를 얻을 수 있다고 합니다. 태양에너지는 재생에너지의 한 부분으로 재생 가능하며 고갈 염려가 없습니다. 뿐만 아니라 공해가 적고 지구 대기의 열 균형이 보존된다는 장점이 있어 세계 각국이 연구개발을 집중하고 있습니다.

태양으로부터 오는 에너지를 활용하는 방법에는 ‘태양열’과 ‘태양광’ 방식이 있습니다. 둘 다 태양을 이용한다는 공통점이 있지만 분명히 다른 발전 방식입니다. 이름은 비슷하지만 엄연히 다른 두 에너지는 어떤 차이점이 있을까요?

먼저 태양열 방식은 태양에서부터 지구상에 도달하는 열을 가정과 산업의 에너지로 이용하는 것을 말합니다. 여기서 포인트가 되는 부분은 바로 ‘열’입니다. 태양의 열을 에너지로 활용하는 것이 바로 태양열에너지인 것입니다. 사실 태양열에너지는 우리 일상과 이미 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 겨울에 쓰는 난방이 태양열을 이용한 것이지요. 이는 열을 한 곳에 모아 얻은 고열을 직접 난방에 사용하는 방식입니다. 이 외에도 열교환기를 이용해 물을 끓여 발생한 고압 수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 태양열발전에도 사용할 수 있습니다. 태양열발전은 태양열을 흡수하거나 저장, 열변환 등을 통해 가정의 난방은 물론 냉방 및 급탕 등에 이용할 수 있으며 또는 공장이나 발전소에서는 산업에너지로 활용할 수 있습니다.

태양열시스템은 크게 두 가지로 구분할 수 있습니다. 첫 번째는 자연 순환을 통해 에너지를 얻는 ‘자연형 태양열시스템’과, 열매체의 구동 장치(펌프나 팬)의 유무에 따라 온도가 상승된 집열매체를 동력장치(펌프나 팬)를 사용하여 *축열조나 이용부로 이동시키는 ‘설비형 태양열시스템’이 있습니다.

*축열조: 냉·난방의 열을 저장하기 위해 설치한 저장형 탱크

태양열시스템은 다른 신재생에너지 설비에 비해 설치가 간단하고 금액도 저렴해 현재 가장 큰 보급률을 나타내고 있습니다.

태양광에너지는 태양으로부터 오는 ‘빛’을 에너지로 활용하는 것입니다. 빛을 태양광 발전 시스템으로 모아 전기로 바꾸는 것입니다. 즉 태양광발전은 빛 에너지를 태양전지를 이용하여 전기로 변환시키는 발전 기술을 의미합니다. 태양광이 태양전지에 흡수되면 전자와 정공 쌍이 생성되고, 전자와 정공은 태양전지의 P-N 접합부에 존재하는 전기장의 영향으로 서로 반대 방향으로 흘러가게 됩니다. 이를 통해 도선으로 연결된 외부 회로에 전기가 발생하게 되는 것입니다. 태양광 방식은 열을 직접 난방에 이용하는 태양열 발전에서 조금 더 발전된 방식이라고 볼 수 있습니다.

태양광발전 시스템은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 방식은 ‘하이브리드 시스템’으로 풍력발전이나 디젤발전 등 타 에너지원에 의한 발전 방식과 결합된 방식입니다. 두 번째는 ‘계통 연계형’으로 한전 계통선이 들어오는 지역의 건물이나 주택, 대규모 발전시스템에 사용하는 방법입니다. 마지막은 ‘독립형 시스템’으로 등대나 인공위성 혹은 도서, 산간 지역 등에 주로 사용됩니다.

정리하자면 태양광, 태양열 두 에너지는 모두 태양을 이용하지만 태양열은 빛에너지를 열에너지로 변환하는 것이고, 태양광은 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 것입니다.

두 에너지 모두 태양을 이용한다는 점 외에도 친환경적이고 무한한 에너지원이라는 점, 화석 연료에 비해 생산할 수 있는 지역적 편중이 적은 점 등 많은 장점을 지니고 있습니다.

국내에서는 결정질 실리콘 태양전지를 저가화 하는 기술, 태양전지 제조 단가의 획기적 절감이 가능한 차세대 박막 태양전지 기술 개발에 힘을 기울이고 있습니다. 또한 열 부하가 적은 하절기 태양열과 보조 열원을 효과적으로 사용할 수 있는 1중, 2중 겸용의 소형 태양열 냉방시스템 개발을 추진하고 있습니다.

*결정질: 물질을 두 무리로 나눌 때 *콜로이드 무리와 대비되는 한 무리를 일컫는 말. 결정은 공간적이고 주기적인 원자 배열을 가진 고체 물질을 말함.

*콜로이드: 화학 용어로 혼합물의 일종을 말함.

태양으로부터 얻을 수 있는 무한한 에너지! 개발하기에 따라서 지구의 에너지 미래를 좌우할 것입니다. :)

그동안 헷갈렸던 에너지 용어, 정확하게 알려드립니다!

알쓸태잡: 알아두면 쓸데있는 태양광 잡학사전

[1] 태양광 발전과 태양열 발전의 차이

태양광 발전과 태양열 발전은 자칫하면 섞어 쓰기 쉬운 단어 중 하나죠. 심지어 한 기사 안에서도 태양광 발전과 태양열 발전이 혼용된 경우를 볼 수 있는데요, 오늘은 ‘태양광 발전’과 ‘태양열 발전’의 차이를 알아보도록 하겠습니다.

세줄요약:
1. 이용하는 에너지가 다르다.

2. 기술이 다르다.
3. 우리나라에 확산된 발전방식은 태양광 발전이다.

발전을 위해 이용하는 에너지가 다르다.

먼저 용어의 정의를 간단히 짚고 넘어가겠습니다.

태양광 발전:

태양으로부터 오는 빛에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식

태양열 발전:

태양으로부터 오는 열에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식

차이가 느껴지시나요?

즉 태양으로부터 발산되는 에너지 중 어떤 에너지를 이용하여 전기를 생산시키는지에 따라 명칭에 차이가 생기는 것입니다.

태양은 연간 1.08*10¹⁸kWh, 전 세계 에너지 수요의 1만배에 달하는 에너지를 지구로 내보냅니다. 이때, 전기를 생산하기 위해서 태양의 ‘빛’ 자체 또는 태양으로부터 오는 ‘열’을 이용할 수 있는데요, 무엇을 이용하는지에 따라 명칭에 차이가 발생하게 되는 것입니다.

2. 발전 방식(기술)이 다르다.

이용하는 에너지원이 다르기 때문에 발전 방식에서도 차이가 생깁니다. 먼저 두 발전 방식을 간단히 도식화하면 아래와 같습니다.

첫 번째로, 태양광 발전은 태양’빛’이 태양 전지에 닿으면 광전효과를 일으키는 원리로 전기를 생산합니다. 때문에 태양광 발전에 필요한 기자재는 태양광 모듈과 인버터 등으로 구성됩니다. 태양광 모듈은 태양전지(셀)로 구성되어 전기를 발생시키고, 인버터는 직류 전기를 교류 전기로 변환해 전력망에 흘러들어갈 수 있게끔 하죠.

한편 태양열 발전은 여러 형태로 나뉘지만 기본적으로 태양으로부터 오는 복사광선을 고밀도로 모은 후 열 발전 장치를 통해 전기를 발생한다는 공통점이 있습니다. 때문에 태양열 집열기술이 핵심으로 자리잡죠.

아래는 타워형 태양열 발전소인데요, 중앙의 탑 주위로 배치된 것은 태양광 모듈이 아닌 ‘일광 반사장치’입니다. 즉 태양 광선을 반사하여 수신기(탑 꼭대기)로 모이도록 해주는 거울 같은 역할을 하는 장치이죠. 타워형 외에도 태양열 발전에는 파라볼라형, 타워형, 디쉬스털링, 태양열 기류탑 발전소 등이 있습니다.

사진 출처 블록체인AI뉴스

태양열 발전에 필요한 기자재는 광학설비(집광기), 집열기, 수신기, 열전달매체 등으로 구성됩니다. 다음은 태양열 발전의 각 단계를 간단하게 나타낸 것입니다.

3. 우리나라에 확산된 발전 방식은 태양광 발전이다.

태양광 발전은 현재 정부의 에너지전환정책에 따라 보급이 확산되고 있는데요, 정부는 <재생에너지 3020 이행계획> 등의 정책을 통해 재생에너지 확대에 대한 의지를 내비쳤습니다. 작년 한 해 동안 신규 보급된 태양광 설치량만 해도 규모가 2GW를 돌파했죠.

추가적으로, 태양광 발전은 익숙하게 느껴지는 반면 주변에서 태양열 발전은 찾아보기 어려운 이유 중 하나는 태양열은 ‘열’ 자체를 모아 이용하는 기술에 더 많이 사용되기 때문입니다. 태양으로부터 오는 복사광선을 흡수해서 열에너지로 변환한 후 온수, 건물의 냉난방, 산업공정열 등에 활용하는 것이죠. 더불어 타 열원과 연동해야 하는 번거로움, 지리적 조건, 빛반사 이슈 등의 이유로 국내에서는 보급이 덜 활성화되었습니다.

마지막으로, 태양에너지를 이용하는 방식을 도식화한 자료를 올려드리며 이번 글을 마무리하겠습니다.