태양에 플러그를 꽂아라 태양은 인간이 필요로 하는 것보다 훨씬 많은 에너지를 지구에 쏟아붓고 있다. 하지만 인간은 이를 충분히 활용하지 못하고 있다.

미국 서부 모하비 사막의 11월 어느 청명한 이른 아침. 떠오르는 태양이 맥컬러프 산맥의 봉우리들을 분홍빛으로 조금씩 물들이고 있다. 그 뒤로는 보름달이 밤새 휘황찬란한 불빛에 휩싸였던 라스베이거스 너머로 지고 있다. 태양열발전소 ‘네바다솔라원’은 아직 잠에서 깨어나지 않았지만 이제 곧 기지개를 켜고 일어나 움직일 기세다.

발전소가 이렇게 아름다울 수 있다니. 부드럽게 곡선으로 휘어진 반사경들이 100ha에 이르는 공간에 줄줄이 늘어서 있는 모습이 마치 빛의 운하를 보는 것 같다. 밤새 땅을 향하며 쉬고 있던 18만 2000여 개의 반사경은 이제 막 잠에서 깨어나 태양을 향한다.

전력회사 서던캘리포니아에디슨의 하청업체 인부들이 로스앤젤레스 인근에 있는 5.6ha 면적의 창고 옥상에 3만 3000개의 가벼운 태양전지판을 얹고 있다. 이를 통해 서던캘리포니아에디슨은 미사용 부지에서 1300가구가 쓸 수 있는 전력을 생산할 수 있게 되었다. 캘리포니아 주 정부는2010년까지 전력회사들이 공급하는 전력의 20%를 재생에너지로 충당하도록 의무화했다.

캘리포니아 버나디노 카운티에 있는 광활한 평지 사막에는 몇 점의 구름과 지나가는 열차만이 그림자를 드리우고 있을 뿐이다. 스털링에너지시스템은 이 사막에 약3만 개의 선캐처(태양광 집광판)를 세울 계획이다. 뉴멕시코 주의 샌디어국립연구소에서 실시된 실험에서 이 집광판은 흡수하는 태양에너지의 31.25%를 교류전기로 전환시키는 기록적인 에너지 효율을 보여주었다. 초기 에너지 효율이 이 보다 더 높은 첨단 태양전지들이 있기는 하지만 태양전지가 만드는 직류전기를 배전망으로 보내는 교류전기로 전환할 때는 에너지 효율이 떨어진다.

과거에도 태양에너지를 활용하려는 시도가 있었다. 25년 된 미국 최초의 태양열발전소인 캘리포니아 소재 SEGS1의 새로 설치된 반사경들 밑으로 예전 반사경들의 파편이 흩어져 있다.

태양열발전

라스베이거스 근처에 있는 태양열발전소 네바다솔라원. 길게 늘어선 반사경을 따라 설치된 기름 파이프들이 반사경에 모은 햇빛을 흡수해 뜨거워지면 증기가 생성돼 64MW의 발전기를 돌리게 된다. 전력회사들은 값비싼 태양전지판으로 생산된 전력보다 이렇게 생산된 전력을 선호하고 있다.

달이 뜨자 미국 뉴멕시코 주 샌디아국립연구소에 설치된 선캐처(태양광 집광판)들이 작동을 멈추고 있다. 다음날 동이 트면 이 반사경들은 태양 쪽을 향할 것이고 모은 햇빛은 초점 부문에 연결된 스털링 엔진의 피스톤을 작동시켜 전력을 생산할 것이다. 선캐처는 광자를 송전 가능한 교류전기로 전환시키는 장치 중 가장 효율이 높다. 스털링에너지시스템 사는 로스앤젤레스와 샌디에이고 인근 사막에 약 6만 대의 선캐처를 설치할 계획이다.

스페인 세비야 외곽의 타는 듯 뜨거운 평원 상공으로 햇빛이 반사된 후 낮게 드리운 구름에 다시 반사되고 있다. 아벵고아솔라 사의 PS10 태양열발전소에서는 반사경들이 모은 햇빛을 전력탑 꼭대기로 보내면 그곳에 있는 보일러가 가열되면서 발전기 터빈을 돌릴 증기가 생성된다. 흐린 날에는 반사경들이 하늘을 향하게 한다. 갑자기 구름 사이로 태양이 나타날 경우 전력탑이 급속히 가열돼 파괴될 수 있기 때문이다.

스페인 남부의 한 태양열발전소. 집채만 한 반사경들이 태양광을 모으고 있다. 지구에 끊임없이 쏟아지는 태양광은 120경W 규모다. 비용이 많이 들지만 전망이 밝은 태양에너지 개발을 위해 정부가 보조금을 지원하면서 유럽은 태양에너지 산업의 중심지가 되고 있다.

태양전지판 활용

독일 바바리아의 한 농장 주택 지붕들에 설치된 태양전지판들. 햇빛이 주로 실리콘 소재로 만든 반도체에 닿으면 전자가 방출되면서 전력이 생산된다. 태양에너지로 전력을 생산하는 또 다른 방법인 태양열발전과 달리 태양전지판 시스템은 소규모 시설로도 효율적인 운영이 가능하다.

인부들이 과거 동독의 군사기지였던 270여 에이커 부지에 배열된 선반들에 태양전지판을 설치하고 있다. 2008년 말 완공돼 40MW의 전력을 만들어 내고 있는 이 발트폴렌츠 태양에너지공원은 세계에서 4번째로 큰 태양전지발전소이다. 독일에서는 태양에너지로 전력을 생산하는 업체들에게 장려금을 지급하라는 규정 덕분에 이들은 혜택을 받는다. 태양에너지 기반시설을 조성하기 위해 시행되고 있는 이러한 정부의 장려책은 놀라운 성과를 거두고 있다.

인부들이 독일 라이프치히 부근에 있는 발트폴렌츠 태양에너지공원에서 50여 만 개의 얇은 태양전지판을 설치하고 있다. 얇은 태양전지판은 설치하기가 훨씬 쉽고 공간만 넓으면 에너지 효율은 떨어지더라도 전통적인 실리콘 태양전지보다 값싸게 전기를 만들어 낼 수 있다.

독일 SMA 태양에너지기술회사가 니스테탈에 새로 지은 본사 건물. 지붕에 설치한 태양전지판(사진 가운데)에서 생산되는 전력을 부분적으로 이용하고 있다. 이 회사는 태양전지판이 만든 직류전기를 대부분 쓸 수 있는 교류전기로 전환하는 데 필요한 변환기를 제조하고 있다.

태양에너지의 가장 큰 특징 중 하나는 독일 뮌헨 부근의 92번 고속도로를 따라 설치된 이 방음벽을 포함해 거의 어느 장소에서나 이용할 수 있다는 것이다. 독일 같은 나라에서는 태양에너지를 이용해 전기를 만드는 시설이 널리 보급되고 있어 규모의 경제에 의해 태양전지판 가격도 낮아지고 있다. 태양에너지 사용 지지자들은 앞으로 고속도로의 이 방음벽처럼 쓰지 않는 공간에 점점 더 많은 태양전지판이 등장할 것으로 예상한다.

일주일 내내 사용하는 태양에너지

태양에너지를 사용하는 가정에서는 해가 진 뒤 어떻게 전력을 공급하느냐가 문제다. 그러나 매사추세츠공대의 대니얼 노세라 교수(오른쪽)가 전력을 자가 재생할 수 있는 저렴한 촉매를 개발해 문제를 해결할 수 있게 되었다. 이 촉매는 물을 전력저장 수단으로 삼아 야간에 불을 켜고 심지어 전기자동차나 수소자동차까지 충전할 수 있다. “가정이 발전소이자 주유소가 되는 셈이죠.” 노세라는 말한다.

미국 서던캘리포니아에디슨 전력회사는 2008년 캘리포니아 주 폰타나에 있는 이 거대한 창고건물의 지붕을 임대해 2.44MW짜리 태양전지판을 설치했다. 이 회사는 앞으로 5년에 걸쳐 현재 전력을 공급하고 있는 8만㎢ 지역에 이와 같은 태양전지판을 설치해 총250MW의 전력을 생산할 계획이다. 최대 발전 시 650가구에 전력을 공급할 것으로 이 회사는 예상하고 있다.

불야성을 이루는 로스앤젤레스에서 태양에너지 전도사인 래리 캐즈머스키가 최신형 태양전지판을 선보이고 있다. 이 전지판은 얇아서 잘 휘어지고 더 다양한 장소에 설치가 가능하기 때문에 언젠가 이를 사용해 도시 전체에 전력을 공급할 수 있을 것이라고 미 국립재생에너지연구소(NREL) 연구원인 그는 말한다. “모든 지붕과 빌딩을 뒤덮게 될 겁니다.”

스페인 안달루시아의 농촌에 네모 반듯한 모양으로 설치된 태양열발전소인 안다솔1과 안다솔2는 태양에너지를 마치 곡물처럼 수확하고 있다. 이 태양열발전소는 일종의 ‘광합성’ 작용을 통해 태양에너지를 저장한다. 즉 낮에 수집한 태양열 중 일부로 수천 톤의 융해염을 가열해 그 열을 저장해두었다가 해가 지고 난 후 이 열을 이용해 7시간 30분 더 전력을 생산한다.

에너지가 모자라니 어쩔~~