Ⅰ. 탐구동기
우리가 선풍기나 에어컨 또는 전등 등을 사용하기 위해서는 에너지가 필요한데 이에 사용되는 석탄, 석유 등의 에너지들은 유한하고 환경에 큰 피해를 입히기 때문에 오래 사용할 수 없어 점점 발전하고 있는 친환경에너지와 친환경에너지에 종류가 궁금하였고 그러던 중 태양열 발전소가 연구주제에 있어 태양열 에너지가 어떻게 발전되어져 우리의 일상생활에 이용되는 지와 일상생활에서 가장 많이 볼 수 있는 태양열 발전에 대해서 궁금하여 탐구하게 되었다.
Ⅱ. 탐구내용
태양열 발전
태양열 발전은 태양에너지를 전력으로 전환하는 발전양식이다. 집중형 또는 평판평의 집열장치를 이용하여 태양 에너지를 흡수해 열기관과 발전기를 움직이는 방식으로 집중형은 여러 개의 렌즈로 태양광선을 보일러에 집중시켜 고온·고압의 증기를 만들어서 터빈을 회전시키는 방식으로 솔라타워가 이 방식을 사용한다.
평판형은 금속 파이프에 흑체를 도포하여 태양열을 흡수하여 내부의 액체, 기체를 유통시킨다. 태양 에너지를 쓰기 위해 태양열발전기를 만들려면 많은 비용이 드는데 그만큼 많은 에너지를 못 만들기때문에, 널리 보급이 되지 못하였으나 계속 개발중이라 머지않아 널리 유용히 쓰일것이다.
태양열 발전소
열매체를 통해 태양열을 수집하여, 수집한 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 시스템을 이용한다.
반사경을 이용하여 집광시킨 태양광의 열을 이용하여 증기를 발생시키는데, 이때 발생한 고온의 증기를 터빈에 이송시킨 후 화력발전과 같이 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 이때 증기 발생에 필요한 열을 무공해 청정 자원인 태양열을 사용하므로 환경 친화적인 발전 방식에 속한다.
터빈을 돌릴 때 생기는 저온열과 집열 장치에 모이는 고온열을 축열장치에 저장해 두었다가 일몰 직후에 다시 한 번 더 터빈을 돌린다. 대량의 물을 끓여 증기를 발생시켜야 하기 때문에 소형 규모의 발전소는 효율이 떨어져 발전소의 위치를 정할 때 장소와 면적의 제약이 크고, 대다수는 사막과 같은 지역에 건설된다. 태양의 열에너지를 모으는 방식에 따라 포물면 거울 초점 위에 배치된 집열관으로 모으는 방식인 파라볼릭 트로프(Parabolic trough) 또는 파라볼릭 디시(Parabolic dish) 방식과, 넓게 분포된 반사경 중앙부에 열 흡수기가 포함된 집광 타워를 설치하는 솔라 타워(Solar tower) 방식 등이 있다. 스페인의 산루카르 지역에 건설된 태양열 발전소가 솔라타워(Solar tower)방식을 사용한다.
- 태양광 발전과 태양열 발전
태양광발전은 태양전지와 축전지, 전력변환장치로 구성되어 있다. 태양빛이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 쪼이면 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공과 전자가 발생해 정공은 P형 반도체에 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하면 전류가 흐르게 되는 것이다. 태양광 발전은 태양광에 반응하는 전지모듈, 즉 태양전지를 사용하고 태양열 발전은 주로 터빈을 매개한다는 것이 두 발전방법의 차이이다.
태양광 발전은 모듈이라는 비교적 간단한 설비로 소규모 설치가 가능한 반면, 태양열 발전은 증기를 이용하는 설비라 대규모 시설이 되고, 사업비가 많이 투입되기 때문에 가격대비 효율 면에서는 태양열은 효과적이지 못하다는 단점이 있다.
태양광 발전은 공해를 발생시키지 않고 피크시간대에 전력을 해소시킬 수 있다는 장점이 있지만, 햇빛이 있는 낮에만 발전이 가능하고 흐리거나 비가 오면 발전량이 떨어진다는 문제와 초기설치비용이 비싸고 큰 설치면적이 필요한 공간적 제약이 있다. 태양광 발전의 장점과 단점은 태양열 발전에도 비슷한 장단점이 있기 때문에 에너지 저장기능을 좀 더 발전시킨다면 두 발전방법 모두 환경을 보호하고 우리 생활에 큰 도움이 될 수 있다.
Ⅲ. 느낀 점
우리는 밤이 되면 어두워져서 불을 켜야 하므로 전기를 쓰고 핸드폰을 충전하기위해서 전기를 쓰고 컴퓨터를 쓰기위해서 전기를 쓰는 등등 우리가 일상생활에서 전기를 쓰는 일이 정말 많은데 우리가 쓰는 이렇게 많은 전기는 풍력과 조력 등의 친환경 에너지가 발전되면서 환경을 덜 파괴하고 유한한 에너지들을 더 오래 쓸 수 있도록 하고 있다.
태양으로 우리가 에너지를 얻을 수 있다는 것은 알고 있었지만 태양으로 발전시킬 수 있는 방법이 태양열 발전과 태양광 발전 두 가지가 있다는 것은 몰랐다. 내가 어릴 때 과학전시회 같은 곳을 갔을 때 만들었던 자동차는 위에 태양전지를 붙인 태양광 발전이었고 내가 다니던 초등학교 옥상에 있던 큰 태양열 전지도 태양광 발전이라고 태양광 발전과 태양열 발전을 구분하게 되었다.
내가 검색했을 때 태양열 발전소는 정말 많은 집열판이 넓은 곳에서 태양 빛을 타워에 비추고 있어서 저런 거는 땅이 넓은 나라에서나 될 것 같았는데 우리나라에도 태양열 발전소가 있다니 한번 견학하러 가보고 싶다. 태양열 발전이 초기비용도 크고 아직 여러 불편한 점이 있어 많이 발전되지 않았지만 우리가 계속 살아갈 지구의 환경을 지키기 위해서 이런 친환경에너지가 단점이 개선되어 일상생활에 쓰이면 좋겠다.
댓글