대학생이 묻고 20년 WFES가 답하다.

대학생이 묻고 20년 WFES가 답하다.

대학생신재생에너지기자단 16기 이서준 단원

 

   

서론:WFES 소개와 개인적 의의

    지난 2020년 1월 13~16일에 아부다비 ADNEC 전시회장에서 WFES(아부다비 신재생에너지 전시회)가 진행되었다. 세계 여러 기업이 연구하는 친환경 기술들이 직접 소개되었다. 에너지에 관심이 많은 학생으로서 행사장을 돌아다니며 궁금한 사항들이 생겼고 이에 대해 세계 기업들에 질문을 던졌다. 폐기물 에너지와 태양에너지에 대해 더 알아갈 기회였다. 답변을 들으며 기술의 현황에 대해 더 많은 공부가 필요하다고 생각했다. 질문과 답변의 내용을 전달하고자 한다. 해당 글은 질문에 대한 답변과 제공한 참고자료를 바탕으로 작성되었다.

 

 

폐기물 에너지와 환경

     SBE는 폐기물 소각을 통해 에너지를 생산하는 회사이다. “Is it proper for any type of waste? Isn’t there any problem with air pollution?”라 질문했다. 대답에 따르면 보통 재활용이 가능한 폐기물은 따로 수집하여 재활용하고 일반 쓰레기와 유해 폐기물(Hazardous Waste)을 소각시키며, 소각 시 배출되는 대기상 오염물질은 석회를 포함한 필터로 처리한다고 한다. 플라스틱을 포함한 일반 쓰레기를 약 850도에서, 유해 폐기물은 1,000~1,500도에서 소각함으로써 물을 데우고 증기 터빈의 원리로 전력을 생산한다. 1,100도가 최소 2초는 유지돼야 유해 폐기물에서 환경에 악영향을 미치는 유기물이 파괴된다. 이러한 면에서 폐기물 소각이 그러지 않은 것보다 친환경적이라는 의견도 있다. 폐기물을 구분하는 비용을 줄이고자 약 1,500도로 운영되는 플랜트도 연구되고 있다.

 

 

실린더형 태양광의 생활 속 활용

사진1. hei의 실린더형 태양광 패널 가로등

      hei는 집 밖의 발광 장치를 친환경적으로 작동 시켜 지속가능한 사회에 기여하고자 하는 회사이다. 가로등의 실린더형 태양광 패널을 접목한 것이 대표적이다. 그들에게 이러한 질문을 던졌다. “Why does not panel for electric generation take form of cylinder?” 대답에 따르면 실린더형 태양광 패널의 목표는 태양광을 바로 전력으로 이용함에 있다. 발전용의 경우 ESS 등 기타 도구와 적합하게 활용하기 위해서 직육면체의 모양을 기본으로 가진다. 실린더형 태양광 패널을 가로등에 접목함으로써 독립적이며 전력을 많이 생산해 다양한 부가 기능을 추가하게 된다. 방범 카메라, 와이파이 핫스팟, 풍속 측정 센서와 날씨 안내, 교통 표지판, 핸드폰 충전소, 안내 스피커, 안내판 등의 기능을 확보할 수 있다. 스페인, 미국, 호주, UAE 등 여러 국가에서 활용하고 있다.

 

 

태양광 패널 청소

사진2. SunBrush의 태양광 패널 청소 장치, Washtronic

    SunBrush는 독일의 태양광 패널 청소 관련 회사이다. “Isn’t there any problem with scratch on panel by sand or the machine?”이라 묻자 “Not at all”이라는 당찬 대답이 돌아왔다. 솔이 스크류 형태를 취하면서 모래를 그 안쪽으로 이동시킨 다음 밖의 공간으로 방출하기 때문에 모래로 인한 피해가 없고, 솔과 모듈 표면 사이의 압력이 자동으로 일정하게 유지되며, 특수하게 제작한 플라스틱 솔을 배치하였기에 기계로 인한 패널 상 손상도 없다고 한다. 오히려 장치 상단 끝에 Diagnostic 4.0이라는 열화상 카메라를 가진 장치를 배치하여 모듈의 온도 등 내부 문제를 발견하고 GPS 시스템을 통해 손상된 패널의 위치를 모바일로 알려준다고 한다.

 

   PVH는 태양추적 장치와 패널 청소 로봇을 개발하는 회사이다. “Why is it better to clean the panel without water?”라는 질문을 던졌다. 대답에 따르면 물이 없는 것이 물탱크 따위가 필요 없기에 공간을 덜 차지하고 로봇이 청소하면서 자동화가 가능하다고 한다. PVCleaner 3H & 2V은 패널 열 사이를 자동으로 이동하여 물 없이 자동으로 패널을 청소하는 35kg 이하의 로봇이라 소개했다.

 

 

PERC 태양광 모듈

사진5,6. 좌) WFES의 Canadian Solar 부스 우) 패널의 뒷면, 병렬연결 된 모습과 PERC 모듈을 확인할 수 있다.

   Canadian Solar은 캐나다의 태양광 패널 제작 회사이다. “How does the solar panel generate electricity when it is cloudy?”라는 질문의 대답에 따르면 패널에 병렬연결을 적용하고, PERC 모듈을 활용하면 가능하다고 한다. 원래 태양광 패널은 모두 직렬로 연결되어 있다. 그러다 보니 한 부분이 가려지면 전력 생산량이 뚝 떨어진다. 마치 소형 태양광 패널 2개를 병렬로 연결하여 하나의 패널을 만들게 된다면, 만약 윗부분이 구름에 가려지더라도 아랫부분이 전력을 생산하게 되고 반대의 경우도 마찬가지이다. 병렬로 연결할 영역을 얼마나 나눌지는 생산자의 선택이라고 한다. PERC 모듈을 활용한다면 지표면에서 반사된 빛을 활용할 수 있게 된다. 태양광 패널이 양면으로 빛을 수용하게 되면서 지표면과 기타 사물에서의 반사, 대기에서의 굴절로 인한 빛도 태양광 패널의 뒷면이 수용함으로써 전력을 생산하게 된다. PERC는 Passivated Emitter and Rear Cell의 줄인 말로 기존의 태양광 모듈의 뒷면에도 빛을 전기로 전환하는 층을 둠으로써 햇빛이 약하거나 온도가 높을 때 효율이 좋아지게 된다. Canadian Solar의 경우 BiHIKu와 HiKu가 대표적인 PERC 모듈을 활용한 태양광 발전기를 제작한다. BiHiKu는 420~440W급이며 뒷면을 통해 30% 이상의 에너지를 추가로 얻고 NMOT가 41도로 낮으며, Pmax가 -0.36 %/℃이다. HiKu는 420~435W급이며, NMOT가 42도로 낮으며, Pmax가 -0.37 %/℃이다. 두 제품 모두 기존의 태양광 패널보다 24% 이상의 전력을 생산할 수 있다.

 

      NMOT(Nominal Module Operati) 다음 네 가지 조건을 만족한 상황에서의 태양 아래서 패널의 온도이다. 조건은 햇빛의 강도가 800 Watt/m^2이며, 대기 온도가 20도이고, 풍속이 1m/s이고, 모듈의 뒷면이 공기에 노출되어 있어야 한다. 보통 45도이다. 이것이 낮을수록 효율이 높다효율이 좋다. Pmax란 패널의 온도가 1도 올라갈 때마다 감축되는 효율성이다. (Brakels) BiHiKu의 경우 NMOT에서는 25도에 대비해 94.25%의 발전 효율을 가진다

 

 

결론(느낀 점): 상황에 주눅 들지 말자! 너그러운 강자가 되자!

      전시회를 다니면서 가장 크게 느낀 것은 기술 발전에 대한 감탄과 앞으로의 기술 발전 방향에 대한 이해 및 현황 파악이 아니라 나의 내면적 성장이다. 전시회장 한 바퀴를 돌고 직감적으로 느껴진 것은 "내가 과연 질문을 할 수 있을까? 참가 자격이 있는 것인가?"이다. 2시간 동안은 질문도 없이 그저 횡설수설 돌아다니기만 했다. 솔직히 두려웠다. 하지만 이 기회가 다시는 올 수 없을 것에 용기를 얻고 질문을 하기 시작했다. 놀라운 것은 3명 중 1명쯤은 내가 학생임을 알고도, 물질적 이익이 없음이 확실시되어도 나를 따뜻하게 맞이해주었다. 그렇다. 나머지는 나를 반갑게 여기지 않았다. 어떤 분은 "What are you working for? What is your company?"라고 물었고 나는 "I'm a student"라고 했다. 그때 경멸의 눈빛을 보냈고, 나는 애써 웃으며 감사 인사를 전했다. 많이 억울했다. 이번 전시회를 계기로 개인적인 성장 측면에서 다음과 같은 생각을 하게 되었다. 개인의 물질적 이익과는 상관없이 모든 이들에게 따뜻하게 대하는 보다 너그러운 강자가 되자고 결심했다. 그리고 궁금한 것을 자신의 위치를 핑계로 물어보지 못하는 소심함을 버리고 당당하게 물어보는 자신감을 가지게 되었다.

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참고문헌

[1] Brakels, R., solarquotes blog, "Pmax And NOCT: How Solar Panels Perform In The Heat", 2019.4.18,https://www.solarquotes.com.au/blog/solar-panels-temperature/