[문동진의 솔라이야기] 솔라시스템의 원리: 태양열이 아닌 태양광시스템

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뉴스브리핑 캄보디아 애독자 여러분 안녕하세요. 친환경 전문가로 다시 찾아온 문동진입니다.

저를 아시는 분들은 캄보디아 농촌 지역 정수 관련 활동가로 많이 알고 계십니다. 맞는 말씀이십니다. 정확히는 농촌 지역내 식수 개선을 위하여 수원(Water Source)별 맞춤 정수 공정 설계를 통해 식수를 생산하고 이를 지역 주민 위원회, 혹은 교회 등과 협력하여, 생수로 보급, 판매하여 지속가능한 식수 개선 체계를 구축해왔습니다.

그런데 가정 단위가 아닌 면 단위 사업을 주로 하다보니 식수 정수장의 인입 전기 안정성이 설비 안정성을 크게 좌우하였기에 대안으로 솔라 시스템을 접붙인 솔라/수처리 융합 시스템을 개발, 보급하며 솔라에 대해 많은 현장 경험을 쌓을 수 있었습니다.

저희 회사는 농촌 지역 대상 정수 시스템 뿐만 아니라 솔라 시스템까지 취급하기 때문에, 이를 소개해드리고자 글을 쓰게 되었습니다.

솔라시스템의 원리: ‘태양열’이 아닌 ‘태양광’을 알아야 하는 이유
캄보디아에서 사업을 운영하거나 거주하시는 분들에게 ‘전기’는 단순한 유틸리티를 넘어 일종의 ‘생존 전략’과도 같습니다. 불안정한 국가 전력망(EDC)과 매달 날아오는 높은 전기료 고지서를 보며 태양광 발전을 한 번쯤 고민해보지 않은 분은 없을 것입니다. 하지만 막상 시작하려니 용어부터 낯설고 복잡하게 느껴지곤 하죠.
이번 연재의 첫 단추로, 가장 기본적이면서도 많은 분이 혼용해서 사용하시는 ‘태양열’과 ‘태양광’의 차이를 확실히 짚고 넘어가고자 합니다.

‘열’을 쓰시겠습니까, ‘빛’을 쓰시겠습니까?
우리가 흔히 “옥상에 태양열 좀 깔아볼까?”라고 말할 때, 사실 우리가 원하는 것은 뜨거운 물이 아니라 전자기기를 돌릴 수 있는 ‘전기’인 경우가 많습니다. 여기서부터 개념의 정리가 필요합니다.

• 태양열 발전: 태양의 ‘열’을 이용합니다. 돋보기로 빛을 모아 종이를 태우듯, 열을 모아 물을 데우고 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 만듭니다. 혹은 단순히 온수를 만드는 데 사용됩니다.
• 태양광 발전(Photovoltaic): 태양의 ‘빛’을 이용합니다. 반도체로 만들어진 태양 전지(Cell)가 빛을 받는 순간, 물리적 반응을 통해 빛 에너지를 직접 전기에너지로 변환합니다. 결론적으로 우리가 캄보디아의 가정이나 공장에서 에어컨을 켜고 기계를 돌리기 위해 설치하는 시스템은 바로 ‘태양광 발전’입니다.

패널이 전부가 아니다: 시스템의 두뇌 ‘인버터’
태양광 발전은 복잡한 가동 부위가 없어 유지보수가 간편하고 대규모 산업용까지 유연하게 설계할 수 있어 캄보디아처럼 일조량이 풍부한 국가에서는 태양빛이 곧 돈이 됩니다.
하지만 태양광 패널이 빛을 받아 전기를 만든다고 해서 바로 쓸 수 있는 것은 아닙니다. 여기서 아주 중요한 기술적 팩트 하나를 알아야 합니다.

“솔라 패널을 통해 생산하는 전기는 DC(직류) 전기입니다.”

▲ 솔라패널 3.54kWp (왼쪽) 인버터 3kWp(오른쪽) 포삿주 끄라꺼군 후송병원내에 설치한 솔라 시스템(On-grid, 3kW)

우리가 가정이나 공장에서 사용하는 에어컨, 컴퓨터, 기계들은 대부분 AC(교류) 전기를 사용합니다. 따라서 패널에서 만든 DC 전기를 AC 전기로 바꿔주는 ‘마법의 변환기’가 필요한데 이것이 바로 ‘인버터(Inverter)’입니다.
많은 분이 패널의 개수에만 집중하지만, 실제 솔라시스템의 규모와 성능, 용량은 이 인버터에 의해 결정됩니다. 즉, ‘솔라 패널’과 ‘인버터’ 이 최소 두 개의 핵심 장치가 있어야만 비로소 우리는 이것을 ‘솔라시스템’이라고 부를 수 있습니다.

더 나아가 에너지 저장까지
이 기본 구조(패널+인버터)에 더해, 낮에 남는 전기를 저장해 두었다가 밤이나 정전 시에 쓰기 위해 ‘배터리’를 추가할 수도 있습니다.
패널이 DC 전기를 만들고, 인버터가 이를 AC로 바꾸어 연결하는 이 기본 원리는 다음 화부터 다룰 계통 연계형(On-Grid)이나 하이브리드(Hybrid) 시스템을 이해하는 가장 핵심적인 기초 지식이 됩니다.
태양광이 빛을 전기로 바꾼다는 것을 알았다면, 이제 이 전기를 어떻게 우리 집 전선으로 연결할 지가 관건입니다. 다음 회에서는 에너지 자립 특화 솔루션, ‘독립형 시스템(Off-Grid/Hybrid)’의 특징과 그 한계에 대해 자세히 알아보겠습니다.

글 문동진
개도국 정수/재생에너지솔루션 특화 한국 기업, 글로리엔텍 캄보디아 (전)지사장
캄보디아 프놈펜 왕립대 개발학 석사 졸업
캄보디아 대상 한국 정부 공적개발원조(ODA) 사업 다수 수행
제22기 민주평통 캄보디아 지회 자문위원
재캄보디아한인회 제 13,14대 청년단장