태양광 발전은 미래 에너지의 대안인가?

태양광 발전에 대해 뜨거운 논란이 계속되고 있다.
현재의 인류 사회는 주로 화석 연료에 의해 지탱되고 있다. 채굴 기술과 경제성에 따라 견해 차이는 있지만, 화석 연료는 앞으로 수십 년 이내에 고갈된다고 한다. 설령 고갈까지는 아니라도 그때쯤은 매우 희소한 자원이 되고 당연히 가격도 대단히 비싸질 것이다. 그래서 주목되는 대상이 태양광 같은 재생할 수 있는 에너지이다.
지구로 쏟아지는 태양 에너지의 양은 실로 막대하다. 단 1시간의 일사량만으로도 전 인류가 사용하는 1년간의 에너지를 공급할 수 있다. 게다가 현실적으로 고갈될 우려가 없다. 이러한 태양 에너지를 이용하는 태양광 발전은 환경오염 문제에서 아주 유리하며, 지구 온난화에서 크게 문제가 되는 이산화탄소도 배출하지 않는다.
물론 태양광 발전이 만능은 아니다. 전력 생산이 많을수록 넓은 설치 장소를 필요로 하며, 그 과정에서 산, 들, 숲을 훼손할 수 있다. 또 태양광 발전은 날씨에 따라 크게 효율이 떨어지고, 밤에는 발전할 수 없다는 한계를 가졌다. 그러나 화석 원료의 고갈이나, 만의 하나 생길 수도 있는 원자력 발전의 ‘위험성’에 대비한 중요한 대안으로 태양광 발전만한 것이 없다는 점도 사실이다.

이 책에서는 태양광 발전의 시대적 배경, 과학 기술적 원리 및 다양한 태양 전지의 특성, 한국의 태양광 발전과 과제 등을 총정리한다. 이 책은 2010년에 초판이 발행된 《태양광 발전》의 개정판이다. 관련 제도와 상황이 많이 바뀐 한국의 태양광 발전 부분을 완전히 개정하고, 책의 다른 부분에서도 초판의 내용과 달라진 부분을 수정, 보완했다.
Part 1에서는 태양광 발전의 가장 기본적인 특징을 살펴보면서, 반드시 알아 두어야 할 키워드 14가지도 정리한다. Part 2에서는 태양광 발전의 메커니즘을 살펴본다. Part 3에서는 태양광 발전의 핵심인 다양한 종류의 태양 전지의 특징을 정리한다. 그리고 Part 4에서는 태양광 발전 시설을 실제로 설치하기 위한 정보를 정리한다.
Part 5, 6에서는 ‘한국의 태양광 발전’의 현황과 기술, 달라진 제도를 다룬다. Part 7에서는 태양광 발전의 과제를 알아보고, 이어서 미래를 내다보는 장대한 태양광 프로젝트도 알아본다.
자원의 고갈, 환경오염과 지구 온난화 등, 결코 만만치 않은 과제를 만난 인류에게 태양광 발전은 과연 일석삼조의 해결 수단이 될 것인지 함께 점검해 보자.

특장

● 태양광 발전의 특성과 14개의 주요 키워드, 태양광 발전 제원 제도 해설
태양광 발전은 그 자체로는 환경오염을 일으키지 않는다. 이산화탄소도 배출하지 않아 지구 온난화를 막는 데 도움이 된다. 또 태양 에너지는 언젠가는 고갈될 화석 에너지와 달리 사실상 무한하며, 그것을 확보하는 데 돈이 들지 않는다. 이러한 특성과 함께, 태양광 발전을 거론할 때 자주 나오는 키워드에 대해 별도로 설명함으로써 태양광 발전에 대한 기초 지식을 완전히 갖추도록 도와준다.
한편, 태양광 발전이 보급되는 데는 각종 지원 제도가 핵심적인 역할을 하고 있다. 전 세계적으로 태양광 발전의 지원 제도가 어떻게 변하고 있는지도 정리한다.

● 태양광 발전의 메커니즘, 여러 가지 태양 전지의 재료와 종류별 특성 분석
태양광 발전의 핵심 설비는 태양 전지이다. 태양 전지의 발전 효율과 가격에 따라 발전 비용이나 설치 비용 등이 결정되고, 이에 따라 태양광 발전의 보급 정도가 결정되기 때문이다. 또 태양 전지는 주로 반도체에 의해 좌우된다. 태양광 발전의 메커니즘, 그리고 태양광 발전 시장에서 많이 보급되었거나 개발되고 있는 다양한 태양 전지의 작동 원리 및 특성 등을 상세한 그림을 바탕으로 설명한다.

● 태양광 발전을 시작하기 위한 다양한 기본 정보 제공
태양광 발전은 크게, 가정에서 설치되는 것과 기업이나 공공용으로 설치되는 것으로 나눌 수 있다. 개인이 태양광 발전을 개별적으로 시작하기 위해서 필요한 일반적인 절차와 효율적인 설치 방법, 주의점 등, 실제 상황에 도움이 되는 정보를 정리한다. 태양광 발전 설치를 생각하는 사람에게 좋은 참고가 될 것이다.

● 한국 태양광 발전의 자립과 기술의 발전 상황 정리
한국은 에너지 수입 의존 국가이자 경제 규모에 비해 에너지 사용량이 높은 에너지 소비 대국이다. 그리하여 지역 곳곳에서 태양광 발전을 실시해 전력 문제를 자립적으로 해결하려는 작업이 이루어지고 있다.
또 국토가 좁다는 한계를 극복하기 위해 수상 태양광 발전이나 농업 병행 태양광 발전, 지붕형 태양광 발전 등 다양한 방식이 개발되고 있다. 아울러 신·재생 에너지의 보급을 확대하려는 정부의 정책과, 페로브스카이트 태양 전지의 개발에 대해서도 알아본다.

● 태양광 발전의 향후 과제
태양광 발전은 미래 에너지로서 유력한 대안이지만 완벽한 대안도 아니다. 초기 설치 비용이 비싸고, 대용량 발전을 위해서는 넓은 장소가 필요하다. 또 친환경 발전 방식이라고는 하지만, 장소를 마련하는 과정에서 산이나 들을 훼손시켜야 하고, 태양 전지 생산 과정에서 유해 물질이 나올 수도 있다. 이를 극복할 수 있는 방법은 없는가? 태양광 발전의 향후 과제와 미래의 주력 발전 수단으로 만들기 위한 노력을 소개한다.

협력
고나가이 마코토 小長井 誠 / 일본 도쿄 공업대학 대학원 이공학연구과 교수, 공학 박사
구와노 유키노리 桑野幸德 / 일본 태양광발전기술 연구자, 공학 박사
도지 가즈유키 田路和幸 / 일본 도호쿠(東北) 대학 대학원 환경과학연구과 교수, 이학 박사
사사키 스스무 佐佐木 進 / 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 우주과학연구본부 교수, 이학 박사
세가와 히로시 瀨川浩司 / 일본 도쿄 대학 첨단과학기술연구센터 교수, 공학 박사
아이케 베버 Eicke Weber / 독일 프라운호퍼 태양에너지 시스템 연구소 소장, 프라이부르크 대학 교수, Ph. D.
이치키 오사무 一木 修 / 주식회사 자원종합시스템 대표이사

프롤로그 : 특별 인터뷰 _ 끊임없이 변하는 태양광 발전의 시대 / 구와노 유키노리(桑野幸德) 1 태양광 발전이란 무엇인가? 2 태양광 발전의 구조 3 여러 가지 태양 전지 4 태양광 발전을 시작하는 방법 5 한국 태양광 발전의 자립 6 한국의 태양광 발전 기술 7 태양광 발전의 과제 에필로그 : 태양광 발전 프로젝트 _ 제네시스 계획