고놈의 LIFE STYLE

  태양의 어머어마한 에너지에 대해 생각해 보신 적 있나요? 우리에게 무한한 에너지를 끊임없이 공급해 주는 태양, 그것이 태양열을 이용한 전기가 아니더라도 이미 우리 지구, 모든 생명체는 태양의 에너지를 받으면서 살아가고 있습니다. 어릴 적 미술시간에 미래도시에 대한 주제로 그림을 그리면 태양에너지를 이용하는 도시의 풍경을 그렸던 기억이 나네요. 그 당시 태양 에너지를 이용하는 것들이 없진 않았지만 태양열 발전소나 농촌 같은 곳을 지나다 보면 주택 지붕 위에 설치되어 있던 태영발전 패널 같은 것들 정도였습니다. 하지만 지금은 이미 일상생활 속에 태양열을 이용한 것들이 제법 많이 등장했는데요, 예를 들어 낮동안 충전하고 밤에 사용하게 하는 가로등에 설치된 태양전지와 패널, 각종 도로나 인도에 설치되어 있는 안내 조명, 태양열 충전이 가능한 손목시계, 보조배터리 등 종류도 다양합니다.

  인간이 태양의 에너지를 정복하는 것은 불가능하다고 알려져 있습니다. 지금처럼 태양의 에너지의 아주 극소량만을 인류가 이용하는 단계를 지나고 다음세대의 기술이 찾아온다면 그것은 지구 전체를 둘러싸는 그물망 형태의 태양열 발전을 위한 전용 위성들을 이용해야 하고 그 마저도 그물망 틈으로도 놓쳐버리는 태양열이 엄청나기 때문에 결국 지구 전체를 빈틈없이 둘러쌓는 형태의 태양열 패널을 만들어야 합니다. 하지만 이 또한 지구적 차원의 문제일 뿐이고 태양 자체에서 발산하는 에너지를 손실 없이 모두 이용하려면 결국은 태양을 빈틈없이 둘러쌓는 패널을 설치해야 할 것입니다. 태양의 크기에 대해서는 따로 언급하지 않더라도 알고 있으실 테지만 이를 둘러쌓는 패널을 제작할 어마어마한 자원은 태양계 내에서 충당하기란 불가능합니다.

  태양에너지의 경 외로움 덕분에 잠깐 다른 얘기만 한 것 같은데 본격적으로 태양 전지 자동차, 일명 솔라카(Solar Car)에 대해 알아보고자 합니다. 솔라카는 넓은 의미로 태양광 에너지만으로 움직이는 전기자동차를 말합니다. 이 정의의 경우 고정식 태양 전지로부터 전원을 공급받는 경우를 포함합니다. 범위를 더욱 넓게 본다면 수력에너지나 풍력에너지도 자연순환계에서 태양에너지의 변환으로 생긴 부차적인 에너지이기 때문에 그 전기로 전기 자동차를 이동하는 경우도 포함해서 생각해 볼 수 있습니다.

  하지만 일반적으로는 태양열 자동차라 하면 기존의 가솔린 자동차의 기본 구조에서 전기 자동차와 태양 전지 기술을 결합한 자동차를 말합니다. 이것을 정리해 보면 태양열 자동차는 다음과 같은 종류로 구분해 볼 수 있습니다.

  - 자동차의 차체 표면에 태양 전지를 장착하고 거기에서 얻은 전기를 순간적으로 사용하면서 주행하는 태양 자동차로 보조 축전지를 차체에 탑재하고 있는 경우도 있습니다.

  - 차체와는 별도로 설치한 거치형 태양전지로부터 얻어지는 전기를 차체에 탑재한 축전지에 축적하여 주행하는 태양 자동차로 보조 태양전지를 차체에 탑재하고 있는 경우도 있습니다. 거치형 태양전지로 모든 가전제품의 전기를 충당하는 솔라 하우스의 경우, 솔라카는 태양전지로부터 전기를 공급받는 하나의 가전제품이라고 볼 수도 있습니다.

  실제로 태양전지로부터 주행용 전력을 얻고 있지만, 보조적으로 부족한 부분의 전력을 상용 전원 등으로부터 조달할 수 있도록 한 것도 종종 태양열 자동차라고 부르기도 합니다. 하지만 차체에 탑재한 태양전지만으로 필요한 전력을 모두 충당하는 것을 타양열 자동차라 합의하여 부르게 됩니다.

  태양열 자동차는 태양의 고도, 온도, 그리고 구름, 나무, 건물, 전신주 등에 의한 그림자 등의 영향을 받아 태양전지 모듈의 출력이 변화하기 때문에 '태양전지'와 '전기모터' 이외에 태양열 자동차에는 태양전지 모듈의 전압을 부하에 맞추어 조정하기 위한 '최대 전력점 추종회로(Maximun Power Point Tracker)'나, 정차 시 등 태양전지로 발전한 전기 에너지를 위해서나 도로의 오르막과 내리막에 대응하기 위한 전기 에너지의 과부족을 보완하기 위한 축전지가 탑재되어 있습니다. 이 외에도 축전지의 전압, 전류, 적산 전류량 등을 모니터링하고 컨트롤하는 제어장치 등이 내장되어 있습니다.

  태양열 자동차의 기술은 석유 고갈의 문제, 지구 온난화의 억제를 넓게 확대하기 위한 캠페인의 소재나 태양전지의 기술 개발을 테마로 한 엑스포나, 자동차 경기 등에 사용되며 종종 주목받고 있습니다. 차체에 탑재할 수 있는 태양전지로부터 얻을 수 있는 전력은 최대 2000W 정도로 한계가 있기 때문에 차체 설계뿐만 아니라 제어 회로나 배터리의 운용 등을 포함한 효율적인 에너지 이용 기술이 요구됩니다.

  최근에는 태양 전지의 에너지 변환 효율이 이전보다 많이 개선되어 왔기 때문에 태양 전지의 전기 에너지만으로 주행할 수 있는 차가 개발되고 있습니다. 하지만 낮의 태양광으로부터 차체에 내장된 태양전지로 발전하기 때문에 야간이나, 날씨가 흐린 날, 실내 차고나 지하주차장 등에서는 충전할 수 없습니다. 때문에 기본적으로는 태양 전지로부터 충전을 전제로 하고 있긴 하지만 충전 부족에 대비하기 위해 외부로부터 전기 충전플러그 등을 갖춘 경우도 있습니다.

  태양열 자동차는 주차중 뿐만 아니라 주행 중에도 축전을 할 수 있기 때문에 태양광으로부터만의 충전으로 주행이 가능하게 되었을 경우 전기요금을 절약하는 것은 물론이거니와 전기 자동차의 최대 단점인 긴 충전시간을 해소할 수 있고 이산화 탄소 배출을 하지 않는다는 장점이 있습니다.

  현재의 태양전지 자동차는 태양광만으로의 충전으로는 완전 충전에 많은 시간이 소요되지만, 가까운 거리의 통근이나 쇼핑등은 따로 플러그로 충전하지 않더라도 주행하는것이 가능한 수준입니다. 아직은 태양열만으로는 주행거리가 짧기 때문에 하이브리드 차량의 보조 전원 수준으로 판매되고 있으나 이 또한 미래 기술발전에 의해 큰 성장을 기대해도 좋을 것 같습니다.