태양발전연구원인터뷰-태양광조절 tracking system 아이디어

태양광연구원 우혁재님 인터뷰

신재생에너지연구소(서울마린, 전남 순천)



Q1. 이 직업을 선택한 계기는 무엇입니까? 혹시 중․고등학교 시절에도 이 직업을 선택하셨나요?

A1. 현재 신재생 에너지가 세계적으로 각광받고 있는 것이 사실입니다. 하지만 제가 중, 고등학교 시절엔 그렇지 않았죠. 물론 지금보다는 이공계가 지금보단 인기 있던 시절이기도 하였습니다. 하지만 그 시절엔 앞서 언급했던 바와 같이 신재생 에너지에 사회적 관심이 높지 않았을 때이며 태양광 발전이란 단어 자체가 생소했던 때입니다. 심지어 태양열을 이용한 온수 생산조차도 신기할 때였으니까요. 사실 이 직업을 선택하고 일하고 싶게 된 건 최근입니다.
실제로 1839년 프랑스의 한 과학자에 의해 태양광발전의 기본개념이라고 할 수 있는 광전효과를 발견한 이래 상용화가 가능한 10%대의 변화효율을 갖는 태양 전지판의 생산이 이루어지게 된 건 100여년이 넘는 1959년이니까요. 이렇게 상용화가 되기까지는 많은 시간이 걸렸지만 앞으로는 보다 짧은 시간 내에 기술적인 측면과 더불어 학문적인 측면에서 비약적인 발전이 이루어질 거라 생각합니다. 만약에 여러분들이 신재생 에너지 분야와 관련된 직업을 선택하신다면 지금의 저희보다 더 좋은 환경에서 이 분야에 대해 배우시고 일하실 수 있지 않을까 생각합니다.

Q2. 이 직업에서 하는 일 중에서 좋은 이유와 싫은 이유는 무엇입니까?

A2. 아주 간단하게 말씀드리겠습니다. 좋은 이유는 새로운 분야를 접하고 이 분야에서 일한다는 것이며, 싫은 이유도 새로운 분야라는 점입니다. 새로운 분야를 종사하다보니 새로운 기술을 배울 수 있고 새로운 학문을 접할 수 있지만, 싫은 이유 또한 새롭기 때문에 그 만큼 가야할 길이 어렵기 때문입니다.

Q3. 선생님께서 발표하신 연구결과는 어떤 것이 있는지, 혹시 실생활에 적용되는 연구가 있습니까?

A3. 현재 당사 순천태양광 발전소 1호기의 경우, 중앙집중식이 아닌 분산형 시스템 구조로 5kW 인버터 29기와 2.5kW 인버터 2기가 한전 계통(22.9kV)한 지점(접속점)에 연계되어 병렬 운전되고 있습니다. 이는 다수의 분산형 전원이 하나의 계통에 집중적으로 연계되어 운전시 계통에 미치는 영향을 분석하고 있습니다.
또한 발전을 하는 동안, 일사량 데이터와 주위온도 및 모듈온도, 풍속 등을 모니터링하여 주변 환경이 태양광 발전에 미치는 영향을 분석하였습니다.
특히 2기의 트랙커 시스템을 구축하여 경사 고정식 시스템과의 발전량을 비교 분석함으로서, 국내환경에서, 보다 경제성 있는 시스템 구조를 연구 하고 있습니다.
현재까지 획득한 데이터를 정리하여 한국신재생에너지학회에 발표를 하였으며, 현재 저희회사에서 시행중인 1MW 실용화 평가 사업을 통해 얻어질 많은 연구 결과들은 여러 관련기관에 유익한 자료로 제공될 예정입니다.

Q4. 양축 트랙커가 구동되는 원리는 무엇입니까?

A4. 광센서를 이용해서 하는 방식 입니다. 양축 트랙커의 상부에 광센서가 위치하고 있습니다. 광센서가 여러 방향에서 광량을 입력 받게 됩니다. 입력 받은 광량을 이용하여 콘트롤러에서 여러 방향의 일사량을 비교 하게 되고 이때 일사량의 강도가 가장 강한 쪽을 찾게 됩니다. 즉 다시 말해 센서에서 광량 입력을 받아 콘트롤러에서 일사량을 비교, 분석하여 최적의 방향으로 동과 서로 남과 북으로 각각의 모터를 구동시켜 발전량의 증대를 가져오는 방식이 양축트랙커의 구동 원리입니다.

Q5. 양축식이나 단축식에 선생님이 연구하셨던 모터를 적용할 수 있지 않습니까?

A5. 제가 대학원 시절 연구했던 내용은 전동기의 고장 진단입니다. 전동기는 단축이나 양축 트랙커의 일부분으로써 전체라고 볼 수는 없겠죠. 물론 제가 연구했던 고장진단의 개념을 단축 트랙커나 양축 트랙커에 적용할 수는 있겠죠. 예를 들면 단축 및 양축 트랙커의 구동주체인 전동기 고장을 초기에 인지하여 사고를 미리 대비할 수 있다는 측면에서 말입니다.

Q6. 선생님의 작업분야는 어떤 것입니까?

A6. 시스템 엔지니어링 분야입니다. 시스템 엔지니어링은 최적의 시스템 조합을 만들어내는 직업입니다. 쉽게 설명 드리면 구조물을 어떤 식으로 배열할 것인지, 태양전지판과 인버터의 조합을 어떻게 할 것인지 등과 같은 여러 가지 변수에 따라 발전량의 차이가 있을 수 있으며 이와 같은 변수를 적절히 고려하여 최적의 시스템 조합을 하게 되면 발전량 극대화를 가져올 수 있다는 것이죠. 아울러 미적인 측면까지 고려한다면 더욱 좋겠죠.

Q7. 직업의 위험성과 그에 대한 대책은 무엇이 있습니까?

A7. 직업의 위험성이라고 하면 아직까지는 우리에게 생소한 새로운 분야라는 것입니다. 국가적인 지원이 이루어지고 있다고는 하나 제도적인 장치라던가 인식이 단단하게 다져지지 않아서 일을 하는데 있어서 어려움이 있을 뿐이지 위험한 요소가 있다거나 그러진 않습니다. 작업을 하는 데 있어서도 안전사고의 위험성도 다른 직업에 비해 적은 편입니다. 여러분이 태양광발전소에서 보셨듯이 위험의 요소는 매우 적습니다.

Q8. 초봉은 얼마이고 승진함에 따라서 연봉이 어떻게 변하는지요?

A8. 연봉은 다 회사마다 틀립니다. 따른 중소기업에 비해서 조금 나은 수준이라고 보시면 됩니다. 하지만 현재 우리나라의 신재생 에너지 시장은 초기시장이며, 초기시장을 벗어나 안정적이게 되면 지금보다 근무환경이 더 나아질 거라고 생각합니다.

Q9. 작업환경 중에서 개선되어야 할 점은 무엇이 있습니까?

A9. 작업환경이라고 해야 될지 어떨지 모르겠는데 국가적인 여러 가지 지원을 많이 해주고 있음에도 불구하고 태양광 발전소 하나가 들어오는 데 적용받는 법률은 원자력 발전소내지는 화력 발전소가 들어오는 법률에 준한 적용을 받습니다.
국가로부터 허가를 획득하는 등과 같은 일련의 업무를 대관 업무라고 합니다. 강원도 대관령에 위치한 풍력발전소가 들어오는데 몇 년이 걸렸다는 신문 기사를 읽은 적이 있는데요. 이와 같은 사례처럼 오히려 시스템 설계와 같은 기술적인 측면이 가장 중요함에도 불구하고 이런 대관업무에 소진되는 시간이 너무나 많습니다. 앞으로 신, 재생에너지 분야에 관련된 법률이나 제도의 개선이 많이 이루어졌으면 좋겠습니다.
아울러 태양전지판은 일본, 전력조절장치는 유럽에 위치한 국가들이 품질이 우수한 제품을 많이 생산하고 있는데 우리나라도 대기업이 앞장서서 보다 많은 투자와 연구개발이 이루어져서 세계의 어느 나라의 제품과 견주어서도 뒤지지 않을 제품들이 많이 생산되어졌으면 좋겠습니다.

Q10. 이 분야에서 일하는 것에 대하여 어떤 부정적인 견해가 있는지요?

A10. 부정적인 견해요? 부정적인 견해보다는 새로운 분야에 일한다는 자부심과 후세에게 깨끗한 환경을 물려줄 수 있는 일을 한다는 점이 오히려 큰 보람입니다. 그런 부분은 없습니다.

Q11. 최근에 기술향상이나 시장의 변화 등으로 인해서 일이 달라진 점이 있습니까?

A11. 기술향상이 급속하게 이루어지고 있는 것은 최근의 일입니다. 기술향상으로 인해 태양광발전을 통해 전기를 생산해 낼 수 있을 만큼에 경제성을 갖추게 된 것 또한 최근에 일입니다. 물론 국가의 발전차액보전이라는 제도적 장치로 인해 가능했지만 말입니다. 시장 변화 같은 경우는 화석연료의 사용으로 인해 온실가스가 배출되게 되고 이로 인해 지구 온난화 등의 환경문제가 대두되기 시작하여 도쿄의정서와 같은 기후변화 협약을 체결하게 되기에 이르렀습니다. 이와 같은 협약은 앞으로 국가간 무역에 있어서 새로운 무역장벽이 될 것입니다. 이에 따라 세계 각국은 의무적으로 온실가스의 배출량을 저감해야 합니다. 기술이 향상되면 보다 나은 제품이 생산됨과 더불어 가격하락이 이루어져야 당연함에도 불구하고 품귀현상으로 인해 태양전지판의 가격이 올라가고 있는 이유도 이 때문입니다.

Q12. 태양 전지 중에서, 기존의 발전 방식을 대체할 수준으로 효율과 가격 면에서 뛰어난 제품이 있습니까? 아니면, 버금가는 제품이라도 알려주시겠어요?

A12. 일본이 태양전지판 제조 기술에 있어서는 세계 최고라 할 수 있습니다. 시장 점유율 부문에 있어서 1위를 차지하고 있는 샤프가 있으며, 세계 최대의 효율을 자랑하는 모듈을 생산하는 산요사가 있습니다. 아직은 기존의 발전방식을 대체할 만한 제품이나 가격 면에서 뛰어난 제품은 생산되고 있지 않습니다. 하지만 간략하게 효율이 가장 좋은 산요사의 HIT태양전지판에 대해 말씀드리겠습니다. HIT는 Heterojunction With Intrinsic Thin-layer의 약자로 반도체의 재료인 단결정 실리콘 위에 얇은 박막형태의 아몰퍼스의 이질접합구조를 말합니다. 즉 이와 같이 2중층 구조를 가지는 태양전지의 직, 병렬 조합을 HIT태양전지판이라고 합니다. 태양광을 받아서 전기를 발생하는 층을 2중충의 구조로 만들어 보다 많은 전력량을 얻어내는 것으로 원리는 단결정 실리콘과 아몰퍼스 실리콘이 각각 빛에 대한 반응 영역이 다르다는 점을 이용한 것입니다. 태양 광선은 크게 자외선, 가시광선, 적외선 영역으로 나뉘며 각각의 고유영역에서 태양전지 소재가 다르게 반응합니다. 다시 말해 태양 광선의 여러 영역을 이용하여 보다 많은 전력을 생산해내는 것입니다.

Q13. 그러면은 다양한 파장에 반응하는 태양 전지를 많이 사용하면 전력생산량이 더 오를 수 있지 않나요?

A13. 물론 각각의 반응 대역이 다른 소재들을 이용하게 되면 발전량의 증대를 가져올 수 있겠지만 현재의 기술 수준으로써는 어렵습니다. 하지만 앞으로 꾸준한 기술 개발이 이루어진다면 말씀하신 형태와 같은 제품들도 양산될 것입니다. 태양전지의 제품개발을 위한 연구도 세계 각국에서 꾸준히 이루어지고 있으며 굳이 여러 종류의 태양전지를 이용하지 않더라도 앞으로는 효율이나 가격 면에서 우수한 제품들이 많이 생산되어 질것입니다,

Q14. 태양광으로 발전을 할 때 공해 같은 것은 발생하지 않나요?

A14. 순수하게 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 청정에너지입니다. 물론 발전소 구축시 태양전지판을 지지하는 지지대 밑 부분에 콘크리트 기초 부분들에 유해 물질들이 나올 수도 있고 가장 원론적인 태양전지 생산을 위한 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시 나오는 유해물질이 있을 수도 있겠지만 발전 시 환경오염 물질의 배출은 없습니다.

Q15. 기존의 발전 방식에 대해서 대체 에너지 발전 방식이 효율적으로 되기 위해서는 어떻게 되어야 하는지요?

A15. 종래의 발전 방식에 비해 전기의 생산량의 미미합니다. 다시 말해 기존의 발전방식에 비해 신, 재생에너지를 이용하여 생산할 수 있는 전기의 양은 아주 적다는 것입니다. 즉 효율적인 면이나 비용 면에서 기존의 발전방식에 비해 우수하지 못하다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 신, 재생에너지로 눈을 돌려야 하는 이유는 화석연료는 원료가 제한적으로 양의 한계가 있어 고갈되게 될 것이며, 또한 기존의 방식들이 많은 공해물질을 배출했다면 신재생 에너지는 공해 물질의 배출이 없으며 후세에 물려줄 수 있는 지속가능한 에너지원이기 때문입니다, 앞으로 보다 많은 투자와 연구가 이루어진다면 기존의 발전방식과 같은 효율을 얻어낼 수 혹은 더욱 높은 효율을 기대할 수 있는 날이 올 거라 생각합니다.

Q16. 다양한 대체 에너지 발전 방식을 복합적으로 한 단지에서나 한 기계로 운용하는 경우가 있다고 들었는데 그 예와 선생님의 연구가 이런 일의 어떻게 적용하는지 알고 싶습니다.

A16. 신, 재생에너지에는 여러분야가 있습니다. 태양광과 풍력을 이용한 복합 단지를 조성할 수도 있을 것이며, 태양광과 태양열 혹은 매립지 가스와 태양광, 또는 풍력 등 여러 가지 조합의 복합단지 조성은 가능하겠죠. 하나의 시스템으로 복합적인 구조는 연구되어지고 있는 것으로 알고 있습니다.
질문 내용 중 한 예로 실제 정부가 지원하고 있는 지역에너지 사업 중, 태양광과 태양열의 이용한 그린빌리지 조성사업이 있습니다. 태양광을 이용한 직접적인 전기의 생산과 태양열을 이용하여 냉난방 시스템을 구축하는 방식이죠. 또한 연료전지의 경우 물을 전기분해하여 수소에너지를 활용하는 방식이 있는데, 이 때 전기분해에 사용되는 에너지는 태양광을 이용하는 방법도 좋은 예입니다.