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태양광 패널 도로
태양광 패널 도로는 태양광 패널을 설치한 도로이다. 2016년 12월 말, 프랑스 노르망디 투루브르 지방에 세계 최초로 태양광 발전 자동차 도로 와트 웨이(watt way)를 개통했다. 태양광 도로, 태양광 발전 도로, 솔라로드라고도 한다.
현재 태양광 도로는 두 가지로 구분되어 개발되고 있다. 일반 아스팔트나, 콘크리트 도로에 설치되는 태양광 발전 전용 모듈과 스마트 도로에 적용할 수 있는 사이니즈 기능을 갖춘 태양광•LED 일체형 태양광 도로 모듈 등이다.
목차
배경[편집]
태양광 발전 시스템은 생산량에 비해 많은 면적을 차지하는 단점을 가지고 있다. 따라서 태양광 전지 패널은 옥상이나 지붕처럼 따로 사용하지 않아도 되는 일상공간을 이용한다. 하지만 옥상의 활용도가 최근 들어 증가하면서 패널이 들어설 자리가 줄어들고 있다. 이런 추세에 토지 외에 태양광을 많이 흡수하는 도로를 이용하게 되었다.
그런데 태양광 도로를 시행하기에는 초기 단가비용, 유지관 리비, 효율성, 내구성 등 많은 문제가 있어 시작 전부터 태양광 도로에 대한 우려가 컸다. 그렇지만 전기자동차까지 이용된다면 최대 온실가스의 약 75%를 감축할 수 있다는 장점과 태양광 도로는 교통을 분담하는 도로가 에너지를 창출하는 일도 함께하도록 도모하는 공공재의 하이브리드 개념을 접목한 것으로 사유지가 아닌 국유지를 대상으로 하는 점에서 국가 주도의 개발사업이 가능하다는 큰 장점이 있다.
태양열 도로(Solar Road) 패널[편집]
태양열 도로(Solar Road) 패널의 기본 개념은 도로에 의해 점유된 공간을 이용하여 기존의 콘크리트 또는 아스팔트 도로 표면 대신에 설치된 광전압 패널을 통해 전기를 발생시키는 것이다.
- 패널에는 차선 표시와 같은 동적 도로 표시 또는 "속도 감소"와 같은 경고 메시지를 생성하기 위한 LED 조명이 포함될 수 있다.
- 패널에는 도로로부터 얼음과 눈을 치우기에 충분한 에너지를 생산하는 난방 요소가 포함될 수 있다.
- 이 패널에는 패널 위를 주행하는 전기 차량의 배터리를 충전하는 무선 충전 기술이 포함될 수 있다.[1]
현황[편집]
프랑스[편집]
2016년 프랑스 태양에너지국립연구소(INES)는 콜라스 그룹(Colas Group)과 함께 노르망디의 마을 투루브르에 세계 최초의 태양광 자동차 도로 '와트 웨이'를 개통했다. 이 도로에서 만들어지는 전기는 인구 5000명인 이 마을의 가로등과 신호등 등 공공 조명을 켜는데 사용되는 전력을 모두 대체할 수 있을 정도라고 한다. 프랑스 정부는 이 마을 도로 1㎞ 구간 총 2800㎡에 태양광 전지판을 설치했는데 기존 도로와 동일한 기능을 유지할 수 있도록 기존 지붕에 설치하는 제품에 여러 겹의 특수 플라스틱을 입혀 투명하면서도 내구성을 높인 태양전지판을 썼다.
하지만 프랑스가 야심차게 시작한 태양광 발전 도로 실험이 2년 반만에 실패로 끝났다. 무엇보다 도로에 균열이 생겼다. 건설업체는 교통량을 견뎌낼 수 있게 7mm의 다결정 실리콘 패널 위에 수지를 씌웠다고 밝혔지만 개통 후 패널이 늘어지고 깨지는 현상이 목격됐다. 2018년엔 마모가 누적되면서 도로 일부(90미터)가 파손돼 철거해야 했다. 시골 도시의 도로를 누비는 트랙터의 압력과 무게를 고려하지 못한 실책도 있었다. 태양광 패널에 자동차가 미끄러지지 않도록 도로에 작은 요철을 붙이는 바람에 소음이 커진 것도 단점이었다. 이 때문에 자동차 운행 속도를 시속 70km 이하로 낮춰야 했다.
게다가 태양광 도로의 발전량이 기껏해야 기대치의 절반에 불과했다. 가로수에서 떨어지는 낙엽이 도로 표면을 덮는 것을 고려하지 못한 것이 주된 원인이었다. 애초 주민 5천명이 쓸 수 있는 전기(한 해 15만킬로와트시)를 생산할 수 있을 것으로 예상했으나 2018년 이 도로가 생산한 전기는 8만킬로와트시였다. 2019년에 들어서도 7월까지 4만킬로와트시 생산에 그쳤다.[2][3]
2019년 7월 태양광 도로를 철거하기로 했다.
네델란드[편집]
세계 최초로 태양광 도로가 깔린 곳은 네덜란드 수도 암스테르담 북쪽에 위치한 크롬메니(Krommenie)라는 마을이다. 자동차 도로가 아닌 자전거 도로이다. 네덜란드에서 자전거는 인기 교통수단 중 하나로, 전역에 2만5000㎞에 달하는 전용 도로가 조성돼 있을 정도이다. '솔라 로드'(Sola Road·사진)라 불리는 이 도로는 약 70m 정도 길이로, ‘2.5X3.5m’ 크기의 콘크리트 모듈과 강화유리로 덮인 조립식 패널로 이뤄져 있다.
솔라 로드는 내리쬐는 햇빛을 태양전지판이 흡수해 전기로 전환하는데요, 도로 표면이 거대한 태양전지판 역할을 수행하는 셈이다. 콘크리트 모듈 안쪽에는 결정 실리콘 태양전지가 숨어 있는데, 빛이 통해야 하기 때문에 그 위로 1㎝ 두께의 강화유리가 덮여 있다.[3]
독일[편집]
독일에서는 모든 고속도로에 태양광 패널을 설치하는 것을 목표로 하는 실험이 3년후에는 시작된다고 프랑스의 텔레비전국 TF1가 보도했다.
태양광 패널은 기존의 불투명한 패널이 아니라 빛을 통해 운전자의 시야를 방해하지 않는 투명한 것을 사용한다.
독일에 부설된 1만3000km의 고속도로에 만약 전부 이런 태양광 패널이 설치되어 있다면, 독일 인구 8300만 명이 1년간 소비하는 전기의 3분의 1을 공급할 수 있다
게다가 주유소에 들르지 않고, 주행중에 충전을 할 수 있는 시스템도 고려하고 있다고 한다. 전기차가 도로의 전자장에 대응할 수 있으면 가능하다고 한다. 레인에 필요한 에너지를 모두 축적하고 있으면, 근접 접촉에 의해 전기유도에 의해 차량이 순식간에 충전되는 시스템이다.
또 도로변에 미니 풍차를 설치해 차량 통과 시 발생하는 바람을 포착해 전력으로 변환하는 구상도 검토되고 있다.[4]
중국[편집]
2017년 중국은 산둥성 지난시 순환고속도로 남단에 시범용 1120m 구간의 태양광 도로를 건설했다. 이 도로는 달리는 전기차에 무선 충전을 해주고, 쌓이는 눈도 녹일 수 있다. 태양광 패널 위 노면 최상층부에 깔린 반투명의 신형 재료는 마찰계수가 일반 아스팔트 도로보다 높아 자동차 타이어가 미끄러지지 않으며, 높은 투광률로 태양광을 충분히 흡수해 전력으로 전환할 수 있다.
연간 발전용량 100만㎾의 이 태양광 도로에서 비롯된 전기는 곧바로 전력망으로 수송돼 배전 되며, 열 에너지로 바뀌어 겨울철 눈을 자동 녹여준다. 또한 노면 하부에 설치된 전자 감응장치는 앞으로 전기차 충전기술과 결합돼 주행 중 무선 충전할 수 있게 해준다고 한다. 비록 개통 5일 만에 임시 폐쇄라는 오명을 얻었지만, 이 고속도로의 등장은 태양광 발전의 새로운 변환점이 되었다.[3]
미국[편집]
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미국에서는 2014년 전기 엔지니어인 스콧 브루소(Scott Brusaw)가 전기를 만드는 태양광 도로를 개발했다고 발표했다.
태양광 도로의 패널 윗부분은 강화유리로 충격과 하중, 정지 마찰력에 견딜 수 있고, 내구성 시험도 거쳤다. 패널 아랫부분은 솔라셀 패널과 마이크로프로세서로 구성돼 있으며, 모든 정보를 양방향으로 통신해 처리할 수 있다고 하는데 이를 통해 이른바 지능형 도로를 만들 수 있는 것이다. 태양광 도로의 패널 1장에는 128개의 LED가 들어있으며, 5가지의 다른 색깔을 낼 수 있다.
덕분에 별도의 도로선이나 발광 표시판이 필요 없다. 또한 쌓인 눈과 얼음을 녹일 수도 있고, 가정에 전력과 데이터 케이블을 제공할 수 있다고 한다.[3]
일본[편집]
일본은 와트웨이(Wattway) 제품을 도쿄 세븐일레븐 1호점에 설치했으며, 2018년 가나가와현 사가미하라시의 세븐일레븐 매장 주차장에 도로형 태양광 모듈을 설치해 에너지 자립형 모델에 대한 테스트 중이다. 성능이 인정되면, 향후 전국의 세븐일레븐에 설치할 예정이다. 또한 일본은 2020년 도쿄올림픽을 기점으로 도쿄 태양광 도로 프로젝트를 진행 중이다. 신재생에너지를 이용해 도쿄를 친환경 도시로 홍보할 계획이며, 2030년까지 도쿄 전체 전력 소비량의 30%까지 재생에너지로 전환할 예정이다.[5]
한국[편집]
우리나라도 태양광 도로 개발에 적극적이다. 2019년 4월 충남 아산시에는 구 장항선 폐철도를 활용해 국내 최대의 태양광 자전거 도로를 개통했다. 이 도로는 10.2km 중 태양광 설치 구간이 7.5㎞로, 지붕 평면 거치형 태양광 패널 1만8540개를 설치했다.
연간 생산 발전량은 866mw이며, 2만2774가구가 이용할 수 있는 전력량이다. 이는 이산화탄소 2769t 절감 및 소나무 7만8081그루를 심는 효과와 맞먹는다고 한다.[3]
현재 국내 도로형 태양광 실증 및 설치는 별도의 구조물을 이용한 지붕형 태양광 모듈뿐이다. 하지만 여러 기업들에서 태양광 도로 기술 개발을 진행 중이며, 실증 및 상용화에 힘쓰고 있다.
한국전력은 자체 연구과제를 통해 2018년 한전 본사에 태양광 도로를 설치하고 테스트를 진행하고 있다. 또한 제주국제자유도시개발센터(JDC)는 제주첨단과학기술 단지 내 '태양광 패널도로 실증사업'을 추진 중이다. 제주도 스마트 에너지 시티 프로젝트 일환으로 첨단과기단지가 프랑스 꼴라스 사와 업무협약을 맺고 태양광 도로 실증연구 중인 것. 이를 기반으로 JDC는 현재 건설 중인 제2첨단과기단지에 시범 사업지를 구축할 계획이다.
솔라플렉스는 2019년 3월 26일 국내 최초 도로 일체형 태양광 Solar Read 실증단지 준공식을 개최했다. 솔라플렉스에서 개발한 태양광 도로는 아스팔트 및 콘크리트에 일체화 설치가 가능하도록 개발됐으며, 현재 3×10m로 설치됐다. 이번에 실증된 태양광 도로 모듈은 결정질 실리콘과 플렉시블 CIGS 박막 태양전지를 적용한 두 가지 타입으로 개발됐으며 결정질 실리콘 태양전지는 2.1kW를 제작해 설치했고 플렉시블 CIGS 박막 태양전지는 1.78kW를 설치해 성능 검증을 실시했다고 한다.[5]
한국남동발전은 영흥에너지파크 진입도로와 야외 관람로에 일반도로형과 보도블록형 등 두 가지 타입 솔라로드를 설치했다. 일반도로형은 3.88㎾p(전력 최고점), 보도블록형은 2.47㎾p 규모로 아직은 소형발전설비로 실험 단계다.[1]
문제점[편집]
- 지나치게 비싼 비용
솔라로드웨이에 사용될 패널은 일반 패널과 비교하여 훨씬 비싼 패널이 될 것이다. 왜냐하면 트럭이 지나가도 이를 견뎌야 하기 때문이다. 이런 무거운 하중을 버팀과 동시에 심지어 LED까지 설비되어 안에서 비추어야 한다. 고릴라글래스보다 훨씬 강력한 유리에, 태양광 패널이 빛을 받아야 하고, 거기에 LED까지 설치된다 고 하면 그 가격이 얼마가 될지는 사실 굳이 계산해보지 않아도 알 수 있다.
생산비용에 대한 문제만 있는 것이 아니다. 육각형의 태양광 패널을 설치하는 것은 단순한 생산비용의 문제가 아니다. 정말 큰 문제는 노동비용이다. 일례로 대략 9미터 정도의 태양광 도로를 건설하는데 들어가는 나사의 숫자만 해도 150,000개 정도가 될 것으로 예상된다. 한 나사를 설치하기 위해 위치를 확인하고, 드릴로 구멍을 내고, 나사를 조이는데에 들어가는 시간만 해도 이미 개당 몇 분의 시간이 소요된다. 더불어 당연한 사실이지만 패널들이 서로 전선으로 이어지는데 들어가는 작업, 이 전선을 밖으로 꺼내는 작업도 추가 비용이 된다. 이 모든 것이 다 노동력이 들어가는 과정이다. 이렇게 많은 비용이 들어가도 한 번 설치하고 20년동안 문제가 없으면 비용대비효율이 높은 것이 아니냐는 의견도 있을 수 있다. 하지만 이 역시 쉬운 문제가 아니다.
- 유지보수에 대한 이슈
솔라로드웨이 창업자는 패널 자체를 20년동안 망가지지 않도록 제작 할 수 있다고 한다. 그러나 20년 동안 패널이 안정적이라는 가정을 하여도, 그 외 풀어야 할 문제가 많다. 일단 솔라로드웨이의 효율성 저하에 대한 문제가 나오지 않을 수 없다. 수많은 차량이 위로 지나다니면서 지속적으로 더러워질 테니 태양광을 받는 양이 줄어들 것이다. 솔라로드웨이는 자체적으로 유리를 깨끗이 하는 화학물질을 사용하여 스스로 패널을 청소하는 기능을 넣는다고 했다. 하지만 안타깝게도 이 물질은 엄청나게 미끄럽다. 충분히 사고를 일으킬 수 있는 부분이다. 그러므로 이 화학물질을 자동으로 분사하여 패널을 스스로 청소한다는 아이디어는 사실 구현되기 상당히 어려울 것으로 보인다.
세세한 고장 이슈 역시 빼놓을 수 없다. 일반 태양광 패널의 경우는 고정되어 움직이는 파트 없이 작동하기 때문에 한 번 지붕 위에 설치하면 약 25년은 충분히 고장없이 작동할 수 있다. 하지만 LED의 경우는 다르다. 자체수명이 존재할 뿐 아니라 이는 명령을 받아서 상황에 따라 다르게 빛을 내야 하는 일종의 "컴퓨터 부품"이기 때문에 고장날 확률이 훨씬 높다. 또한 만약 자동청소기능이 추가된다면 (아마도 분사식 기기가 될) 자동 청소기능을 가진 부품이 20년간 얼마나 많은 고장이슈를 겪을지 역시 상당히 자명한다. 그리고 이 모든 부품 중 하나라도 고장이 나는 경우 이를 수리하기 위해 모든 차량을 멈춰세워야 하는 문제도 빼놓을 수 없다.
마지막으로, 만약 도로 위 화학물질이 쏟아진다 던지, 불이 나는 문제는 어떨까? 그 부분에 대해서도 이 특수처리된 유리는 버티는 것이 가능할까? 이러한 모든 상황을 고려해봤을 때, 유지보수비용에 대한 문제에 엄청난 자금이 들어갈 것이라는 것은 피해가기 힘든 사실이다.
- 쉴새없이 생겨나는 그림자
태양광 도로의 또 다른 문제는 그림자이다. 자동차가 쉴새 없이 지나다니는 도로 위에 그림자가 생길텐데, 그 경우 패널은 작동을 하지 않게 된다. 차가 지나다니지 않을 때에 전기를 만들어내야 하는데, 가장 차가 지나다니지 않는 시간은 안타깝게도 야간이다. 하지만 야간에는 태양이 없어서 발전이 불가능하다.
- 애초에 왜 도로 위에?
솔라로드웨이의 가장 큰 문제점은, "왜 도로 위에 태양광 패널을 깔아야 하는거지?"라는 질문에 제대로 답을 주지 못한다는 점이다. 도로 위에 패널을 깔아야 한다는 것을 만족시키기 위해서는 일단 패널이 더러워짐으로써 효율이 떨어지고, 상상 이상의 보수비용이 들어간다는 점과, 2톤 트럭 이상의 하중을 버텨야 하는 설계, 기존에 존재하는 도로를 철거하는 과정에서 들어가는 비용, 그로 인해 상당히 비싸질 패널가격을 전부 커버할 수 있는 이점이 있어야 한다. 그러나 현재까지 솔라로드웨이가 보여줄 수 있었던 이점이라고는 화려한 바닥 LED와 자동으로 눈을 녹여주는 기능 정도이다.
차라리 공공시설 관련 모든 건물 위에 태양광을 설치하고, 자동차 도로 옆의 빈 공간 (자전거도로 혹은 도보)를 전부 태양광 패널로 대체한 뒤, 그 외 상상할 수 없을 정도로 수많은 유휴지를 전부 태양광으로 대체한 뒤, 그래도 태양광 패널 설치량이 모자라다는 판단이 드는 경우 솔라로드웨이를 설치하는 것이 옳다는 의견이 많다.[6]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 심성필 기자, 〈친환경 태양광 모듈 도로(Solar Road), 국내에서도 만들어지나〉, 《케미컬뉴스》, 2019-07-16
- ↑ 곽노필 기자, 〈실패로 끝난 세계 첫 태양광 발전 도로〉, 《한겨레》, 2019-08-17
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 한화케미칼 블로거 & 세계일보, 〈발전소’ 세계의 태양광 도로 [우리가 몰랐던 과학 이야기 (101)]〉, 《세계일보》, 2019-08-11
- ↑ 메신저, 〈독일에서 고속도로를 전부 투명 태양광 패널로 덮어 충전하면서 전기차 주행〉, 《네이버블로그》, 2021-05-31
- ↑ 5.0 5.1 정형우 기자, 〈전 세계적인 태양광 도로 열풍, 국내 기술력도 높아진다〉, 《인더스트리뉴스》, 2019-05-07
- ↑ 해줌, 〈태양광 자동차 도로: 아직 갈 길이 먼 4가지 이유〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-06
참고자료[편집]
- 한화케미칼 블로거 & 세계일보, 〈발전소’ 세계의 태양광 도로 [우리가 몰랐던 과학 이야기 (101)]〉, 《세계일보》, 2019-08-11
- 정형우 기자, 〈전 세계적인 태양광 도로 열풍, 국내 기술력도 높아진다〉, 《인더스트리뉴스》, 2019-05-07
- 심성필 기자, 〈친환경 태양광 모듈 도로(Solar Road), 국내에서도 만들어지나〉, 《케미컬뉴스》, 2019-07-16
- 김준래 객원기자, 〈세계 최초 태양광 발전 도로 등장 〉, 《사이언스타임즈》, 2014-11-25
- 정형우 기자, 〈도로 위의 발전소, 태양광 도로 시대가 열린다 〉, 《솔라투데이》, 2019-04-29
같이 보기[편집]
