[기고] 태양광 발전시스템의 적, 먼지와 이물질 오염

박명석 한국폴리텍대학 광명융합기술교육원 전기에너지시스템과 교수

PV(Photo Voltaic·광발전) 모듈 표면에 정전기 방지 및 소수성 기술이 적용된 코팅제를 결합 할 경우, 이 코팅제를 사용하지 않는 모듈보다 평균 3% 더 많은 에너지를 만들 수 있다는 타 국가의 실험 결과가 나왔다고 한다.

또한 소수성 코팅을 통한 태양광 패널의 효율성 향상은 현재 학계의 이슈이다. 이집트 한 대학교의 과학자들은 자가 세척의 효과가 있는 소수성 나노코팅으로 태양광 패널의 효율성을 최대 30.7%까지 높일 수 있다고 보고서를 발표하기도 했다.

▲박명석 한국폴리텍대학 교수

이런 관심을 받고 있는 상황에서 Green Energy Park. 연구플랫폼과 포르투갈의 오염 방지 전문기업 ChemiTek Solar가 공동으로 수행한 해당 연구는 총 5개의 PV시스템을 대상으로 했다.

첫 번째는 PV시스템은 청소하지 않은 상태로 유지했으며, 코팅이나 세척용액을 쓰지 않았다. 두 번째 PV시스템은 물로만 청소했고, 세 번째 PV시스템은 ChemiTek의 세척 및 정전기 방지 코팅 솔루션인 Solar Wash Protect을 적용했다.

네 번째와 다섯 번째 PV 시스템의 경우 ChemiTek의 소수성 코팅 기법인 DSD(D-Solar Defender)와 IGP(Industrial Glass Protect)이 각각 적용돼 실험이 진행됐다고 한다.

9개월간 진행된 실험에서 초기 3개월의 청소기간 동안 코딩된 PV패널들의 효율성 향상은 평균 10%로 관측됐다. 10% 수준을 보이던 효율성 향상률은 이어진 6개월 동안의 비청소 상태후 약 5%까지 떨어졌지만, 코팅된 시스템은 ‘누적에너지 이득’면에서 물 세척만 했을 때 보다 평균 3%가 높게 확인됐다. PV모듈이 코팅돼 있을 경우 청소에 필요한 물의 양이 크게 줄어든 것이다. 세 번째 조건의 Solar Wash Protect 솔루션이 적용된 모듈은 세척액 없이 세척한 모듈에 비해 물 사용량이 50%나 적었다고 한다.

IEA-PVPS(International Energy Agency’s Photovoltaic Power Systems Program) 보고서에 따르면, 모듈 표면에 쌓인 입자 등 오염물로 인해 발생한 에너지 손실은 전 세계PV에너지 생산량의 최대 4%로 추정된다. 약 30억~50억 유로의 수익 손실을 낸 것으로 잠정 집계된 것이다.

해당 보고서를 집필한 과학자들은 "주어진 부지의 오염률을 예측 할 수 있는 정확한 모델을 개발하기 위해선 추가 작업이 필요하다"며 "현재는 부지 조건을 정확하게 묘사하기엔 너무 일반화된 위성 데이터에만 의존하고 있다"고 평가했다.

또 "PV오염은 계속해서 세계적인 문제가 될 것이고, 이는 지구 기온 상승과 그에 따른 가뭄으로 인해 악화될 것으로 예상된다"며 "토양모델링, 기후변화 적응 및 완화를 고려한 대책이 매우 필요하다"고 당부와 경고를 하고 있다.