태양광 발전

3. 특징

태양광 발전은 태양전지를 사용하여 태양 에너지를 광전 효과를 통해 전기로 변환하는 방식이다.^[14][15] 태양전지는 태양빛으로 직류 전기를 생산하며, 이는 장비에 전력을 공급하거나 배터리를 충전하는 데 사용된다.^[14][15]

3. 1. 장점

• 발전기는 가동 부분이 없고 고체 상태이므로 원리적으로 기계적 고장이 발생하기 어렵다(태양전지#원리 참조).^[158]
• 규모에 관계없이 발전 효율이 일정하여 소규모·분산 운용에 적합하다.
• 발전 시 폐기물, 폐수·배기가스, 소음·진동이 발생하지 않는다.
• 출력 피크가 낮 시간대 전력 수요 피크와 겹쳐 수요 피크 전력 감소에 효과가 있다.^[158]
• 옥상에 설치할 수 있어 전용 부지를 필요로 하지 않는다.
• 수요지에 근접 설치가 가능하여 송전 비용 및 손실을 최소화할 수 있다.
• 축전지를 이용하면 비상용 전원으로 사용할 수 있다.
• 운반·이동에 적합한 소형 제품이 있다.
• 다른 발전 방식과 비교하여 설치 제한이 적다. 건축물의 지붕이나 벽면에 설치할 수 있어 토지를 점유하지 않고 설치 가능하다.
• 에너지 자립률을 향상시킨다.
• 가동에 화석 연료가 필요 없어 에너지 안보 상 유리하다(#에너지 수지 참조).
• 발전 시 온실가스를 배출하지 않으며, 설비 제조 등의 과정에서 발생하는 배출도 비교적 적다(#온실가스 (GHG) 배출량 참조).

3. 2. 단점

• 발전 전력량 당 비용이 다른 발전 방식보다 비싸다.
• 설치 면적당 발전 전력량이 집중형 발전 방식에 비해 낮다.
• 발전 전력량에 대해 규모의 경제 효과가 없어 규모를 확대해도 발전 효율이 변하지 않는다(비용에는 규모의 경제 효과가 있다).
• 야간에는 발전이 되지 않고, 주간에도 날씨 등에 따라 발전 전력량이 크게 변동한다.^[159]
• 고온 시 출력이 저하된다.^[160] (태양열 발전과 반대의 특성. 온도의 영향 참조).
• 그림자나 패널의 오염, 화산재, 강설 등으로 태양광이 차단되면 발전 출력이 저하된다.^{[160][161][162]} 또한, 그림자가 패널 전체에 걸리지 않더라도 부분적으로 그림자가 지는 것만으로도 발전 효율이 크게 저하된다.^[163]

• 충분한 발전량을 얻으려면 넓은 면적이 필요하며,^[164] 경관·자연 환경에 대한 영향과 재해 위험 증가가 우려된다. 구체적으로는 발전 시설 건설을 위해 산림이 벌채되는 것 등에 의한 동식물의 서식 환경 악화와 산사태 위험이 지적되고 있다.^[165]
• 주택 근처에 설치된 경우, 패널에 반사된 태양광에 의한 광해나 열사병이 발생한다.^[166]
• 화재 등으로 설비가 파손된 경우, 주간은 물론 야간에도 불꽃의 빛으로 발전이 계속되어 설비가 새로운 발화의 원인이 되거나, 방수에 의한 누전으로 소방대원이 감전될 위험이 있다. 소방대원이 잔불 확인 중 감전된 사례도 보고되고 있다.^[167][168] 이 때문에 소화 작업·진화 선언이 늦어지는 경우가 있다.
• 태양광 패널의 파손 부분에서 납이나 셀레늄 등의 유해 물질이 유출되어 토양 오염을 초래할 위험이 있다.^[169] 파손된 패널을 처리하는 경우, 배출 사업자가 처리 책임을 진다.^[170]
• 설치자는 감전 위험과 유해 물질 유출에 대한 주의 환기와 재해 발생 시 안전을 위해 출입 금지 또는 파손 부분을 시트로 덮는 등의 위험 방지책이 필요하다.^[171]
• 경년 열화는 피할 수 없고, 환경성의 「태양광 발전 설비의 재활용 등 추진을 위한 가이드라인」에 따르면 태양광 패널의 제품 수명은 약 25~30년으로 여겨진다. 일본 국내만 해도 2030년대 이후 연간 수십만 톤의 산업 폐기물이 발생할 것으로 추정된다.^[172]

• 

  도시 지역에서는 히트 아일랜드 현상의 원인이 될 가능성이 있다. 태양광 패널 설치에 의해 패널의 양면에서 대기로 현열 수송이 발생하므로, 패널이 없는 경우에 비해 주변 기온이 높아질 가능성이 있다. 태양광 패널에 의한 그림자의 차양 효과를 기대하는 의견도 있지만, 실제로는 옥상과 패널은 떨어져 있고, 옥상 면적이 2배가 되는 것과 마찬가지로 방열 면적도 패널의 앞뒤에서 2배가 되어 패널 설치 전보다 온도가 상승한다. 따라서 대규모로 설치된 경우 기온을 상승시킬 가능성이 있다.^[173][174]
• 화재 시 소화가 어렵다. 태양광 발전은 빛이 닿으면 자연적으로 발전하기 때문에, 통전을 멈출 수 없어 소화 시 물을 통해 소방대원이 감전될 우려가 있다. 패널 표면은 미끄럽고 대원이 지붕에서 소화 활동을 할 때 추락의 위험성이 있다. 따라서 감전되지 않도록 분무 살수 또는 원거리에서의 막대 모양 살수를 실시하거나, 높은 절연 성능을 가진 장갑과 신발을 착용하는 등의 노력이 필요하지만, 불가능한 정도는 아니며 일본에서 소화의 방해가 된 적은 없다^[175]고 여겨졌지만, 2024년 3월에 발생한 가고시마현 이사시 메가솔라 화재에서는, 방수하면 감전이나 폭발의 우려가 있다고 하여 소화 활동은 하지 않고 자연 진화하는 것을 기다리는 것밖에 할 수 없어 진화까지 20시간 이상 걸렸다.^[176] 또한 같은 해 4월 미야기의 화재에서도 직접 방수가 불가능하여 진화에 22시간이 걸리는 등, 모두 직접 방수가 어려워 진화에 시간이 걸리고 있다.^[177] 또한, 배선의 손상으로 아크 방전이 발생하여 연소를 확대할 가능성이 있다.^[178]
• 감전 위험 저감 대책으로, 차광하여 발전량을 줄이는 것이 필요하다. 방법으로는 차광이 있는 시트 등으로 덮는 방법이나^[179][180], 검은색 수성 폴리머 등 차광성 도료를 분사하는 방사기 등이 개발되고 있다. 그러나 도료는 표면이 젖어 있으면 정착하기 어려운 점이나^[181], 차광 시트는 작업에 시간이 걸리는 등 과제도 있다.^[182]
• 파워 컨디셔너(GCPC) 및 파워 컨버터(DDPC)에서 발생한 전파가 무선 기기에 간섭하여 전파 장애를 일으킬 가능성이 있다. 국가 대응으로 IEC(국제전기표준회의)에 방해파 허용치 설정 모델을 제안하고 있다.^[183][184]

4. 설치 장소

5. 장치 구성

태양광 발전 시스템은 광전 효과를 이용하여 태양광 에너지를 전기로 바꾸는 시스템이야. 주요 구성 요소는 다음과 같아.

• 태양광 모듈(패널): 여러 개의 태양전지로 구성되어 태양광을 흡수하여 직접 전기로 변환해.^[16] 구리 태양광 케이블은 모듈, 어레이 및 하위 필드를 연결하지.^[17]
• 모듈: 셀을 직렬로 연결하고, 수지나 강화유리, 금속틀로 보호한 것을 "모듈"(module) 또는 "패널"(panel)이라고 해. 모듈화로 취급 및 설치를 용이하게 하고, 습기, 오염, 자외선, 물리적 응력으로부터 셀을 보호하지. 모듈의 무게는 일반적으로 기와의 1/4~1/5 정도.^[239]
• 스트링: 모듈을 여러 장 나란히 직렬 연결한 것을 "스트링"(string)이라고 해.^[240]
• 어레이: 스트링을 병렬 연결한 것을 "어레이"(array)라고 해.^[191]
• 인버터: DC를 AC로 변환하는데 필요해.
• 최대전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking, MPPT): 인버터가 태양전지에서 나오는 전력이 최대가 되는 출력 전압으로 전류를 끌어내기 위한 제어 기능이야.

6. 발전 비용

태양광 발전은 초기 설치 비용이 많이 들지만, 연료비가 없고 유지보수 비용이 적게 드는 장점이 있다. 기술 발전과 대량 생산으로 발전 단가가 지속적으로 낮아지고 있다.

한국의 경우 2020년 아부다비 알 다프라 태양광발전 프로젝트에서 kWh당 16.5원이라는 매우 낮은 발전 단가를 기록했다.^[4] 이는 원자력 발전 단가보다 4배나 저렴한 가격이다. 독일에서도 태양광 발전 단가가 계속 하락하여 기존의 가스나 석탄 발전보다 저렴하게 전기를 공급하고 있다.^[4]

태양광 발전 시스템은 복잡한 제조 공정이나 움직이는 부품이 많지 않아 비교적 간단하며, 고체 상태이기 때문에 수명이 10년에서 30년으로 긴 편이다. 생산량이 증가함에 따라 규모의 경제 효과로 비용이 감소하는 경향을 보인다.^[38]

각국 정부는 보조금, 세제 혜택 등 다양한 정책을 통해 태양광 발전을 지원하고 있으며, 직접가격매입제도(피드인타리프 제도)를 통해 법적으로 전력 매입 가격을 보장하는 국가도 늘고 있다.^[292] 이는 태양광 발전 보급을 촉진하는 효과를 가져왔다.^[293][294] 유럽연합 집행위원회는 2020년까지 EU에서 전력의 약 34%가 풍력 및 태양광 등 재생에너지로 충당될 가능성이 있다고 예측하기도 했다.^[299]

6. 1. 균등화 발전 원가 (LCOE)

한국의 경우, 발전단가는 원전 60.7KRW/kWh, 석탄 91.2KRW/kWh, LNG 114.6KRW/kWh, 태양광 120KRW/kWh이고, 한전의 평균 구입 단가는 110KRW/kWh이다.^[4]

6. 2. 보조금 및 금융

7. 출력 변동

• β: T에 대한 V_OC 변화 계수 (∂V_OC/∂T)
• α: T에 대한 I_SC 변화 계수 (∂I_SC/∂T)
• δ: T에 대한 P_max 변화 계수 (∂P_max/∂T)

8. 발전부 구성

태양광 발전 설비의 발전부는 다수의 태양전지 소자로 구성되며, 규모와 형태에 따라 다음과 같이 분류된다.

; 셀

: 태양전지의 단일 소자를 "셀"(cell)이라고 한다. 셀 내부의 전자가 빛 에너지를 흡수하여 광전효과에 의해 직접 전기에너지로 변환한다. (태양전지#원리 참조) 1개의 셀 출력 전압은 일반적으로 0.5~1.0V이다. 다수의 태양전지를 적층한 하이브리드형이나 태양전지#형태의 관점에 의한 분류에서는 1셀의 출력 전압이 높아진다. 필요한 전압을 얻기 위해 일반적으로 여러 개의 셀을 납땜 등으로 직렬 연결한다. 박막형 태양전지에서는 태양전지를 구성하는 박막의 형성과 병행하여 셀의 직렬 연결 구조도 만들어낸다(집적화).^[239]

; 모듈

: 셀을 직렬로 연결하고, 수지나 강화유리, 금속틀로 보호한 것을 "모듈"(module) 또는 "패널"(panel)이라고 한다. 모듈화를 통해 취급 및 설치가 용이해지며, 습기, 오염, 자외선, 물리적 응력으로부터 셀을 보호한다. 모듈의 무게는 일반적으로 기와의 1/4~1/5 정도이다. 태양광 발전 모듈은 "솔라 패널"(solar panel)이라고도 불린다.

; 스트링

: 모듈을 여러 장 나란히 직렬 연결한 것을 "스트링"(string)이라고 한다.^[240]

; 어레이

: 스트링을 병렬 연결한 것을 "어레이"(array)라고 한다.^[191]

8. 1. 모듈 제품의 예

• 빛 투과 모듈: 셀과 셀 사이에 틈을 만들어 빛을 투과시키는 기능을 갖춘 모듈이다.^[240]
• 고효율 모듈: 좁은 면적에서도 충분한 발전을 할 수 있도록 효율을 높인 모듈이다.
• 고온 환경 대응 모듈: 고온 환경에서 출력이 저하되는 현상을 방지하는 기술이 적용된 제품이다.^[160]
• 강풍 대책 모듈: 강풍에 견딜 수 있게 설계된 모듈이다.
• 염해 대책 모듈: 염분에 강한 재료를 사용해 해안가 등 염분 피해가 우려되는 지역에서도 사용할 수 있는 모듈이다.
• 저각도 설치 대응 모듈: 낮은 각도로 설치해도 오염물이 쉽게 떨어지도록 설계된 모듈이다.
• 반사광 저감 모듈: 반사광을 줄여 주변 환경에 미치는 영향을 최소화한 모듈이다.
• 반투과형 모듈: 그물 모양 셀을 사용, 창이나 건물 벽면에 설치해 빛을 투과시키면서 발전하는 모듈이다.
• 컬러 모듈: 색을 입혀 디자인 요소를 가미한 모듈이다.
• 경량 모듈: 무게가 가벼워 지붕에 가해지는 부담을 줄인 모듈이다.
• 양면 수광 모듈: 양면에서 빛을 받아들여 주변의 반사광 및 산란광도 활용하는 모듈이다.
• 플렉시블 모듈: 구부릴 수 있어 휴대가 용이한 모듈이다.^[239]
• 접착형 모듈: 평면이나 곡면에 접착제로 붙여 설치할 수 있는 모듈이다.

9. 경년 열화와 수명

태양광 모듈은 시간이 지남에 따라 성능이 저하된다. 일반적인 경년 열화에 의한 출력 저하는 20년에 10% 미만으로 알려져 있다.^[244] 모듈의 기대 수명은 과거 제품의 결과를 바탕으로 일반적으로 20~30년 이상으로 여겨진다.^[243][244]

제조사들은 10~25년의 출력 보증을 제공하지만, 정격 출력에 대해 보증되는 경년 열화에 의한 출력은 25년에 80% 등, 실제 실험 결과에 비해 낮은 기준으로 설정되어 있다.^[246]

세계 각국의 2000건에 가까운 태양전지 모듈 경년 열화 조사 데이터에 따르면, 성능 저하 속도의 중앙값은 0.5%/년, 평균값은 0.8%/년으로 보고되고 있다.^[244]

실증 실험^[245] 결과에 따르면, 25년간 사용했을 때 예상되는 출력 저하는 다음과 같다.

과거에는 모듈 내 EVA 수지가 자외선에 의해 황변하여 성능이 저하되는 경우가 있었지만, 현재는 수지 개량 및 유리에 세륨 첨가 등의 대책으로 해결되었다.^{[247][248][249]}

경년 열화의 대표적인 예로는 EVA 수지 박리, 습기 침투로 인한 전극 부식 등이 있다.^[250][251] 비정질 실리콘 모듈은 과거 옥외 광에서 열화되기 쉬웠지만, 현재는 장수명화되어 20년 이상 성능을 보증하는 제품도 있다.^[253]

태양전지는 형식에 따라 사용 개시 시 수% 정도 성능이 저하된 후 안정되는 초기 열화 현상을 보인다. 정격값으로는 초기 열화 후의 안정화 효율이 사용된다.^[254][255]

파워 컨디셔너 등 주변 기기는 수명이 짧아(10년) 부품 교체 등 유지보수가 필요하다.

10. 발전 가능량

지구에 도달하는 태양광 에너지는 매우 풍부하여 인류의 에너지 수요를 충족하고도 남는다. 예를 들어 고비 사막에 태양전지를 설치하면 전 인류의 에너지 수요량에 필적하는 발전량을 얻을 수 있다.

한국의 연평균 일조량은 세계적으로 높은 수준은 아니지만, 독일 등보다는 많은 편이다.

11. 온실가스 (GHG) 배출량과 에너지 수지

태양광 발전은 발전 과정에서 온실가스를 전혀 배출하지 않는다.^[271] 다만 제조, 설치, 유지보수, 폐기 과정에서는 온실가스를 배출한다. 그럼에도 불구하고, 태양광 발전의 전체 수명 주기 동안 발생하는 온실가스 배출량은 화석연료 발전소보다 훨씬 적다.^[271]

태양광 발전의 온실가스 배출원단위(발전량 당 배출량)는 수십 g-CO₂/kWh 수준이다. 이는 일본의 화석연료 발전 평균 배출량(690g-CO₂/kWh)보다 현저히 낮은 수치이다.^[274] 일본 가정용 태양광 발전 시스템의 경우, 배출원단위는 29-78g-CO₂/kWh (가동 기간 20년 기준)로 추산된다.^[271][275] 유럽 남부 지역에서는 결정질 실리콘 태양전지의 배출원단위가 현재 25-32g-CO₂/kWh이며, 미래에는 약 15g-CO₂/kWh까지 감소할 것으로 예상된다.^[276]

태양광 발전의 에너지 상환 시간(EPT)은 1~3년, 에너지 수지 비율(EPR)은 10~30배 정도로 평가된다.^[272][278] 이는 태양광 발전이 에너지원으로서 실용적임을 보여준다.

12. 세계 각국의 현황

2023년 자료 기준 세계 태양광 발전 용량 상위 10개국은 다음과 같다.^[281]

세계 태양전지 생산량은 2010년에 23.9GWp로, 2009년 대비 111% 증가했다.^[282] 지역별 점유율은 중국·대만 59%, 유럽 13%, 일본 9%, 북미 5% 등이다.^[282]

12. 1. 주요 국가

국제에너지기구(IEA)는 태양광 발전이 향후 10년간 재생에너지 공급 확대를 주도할 것으로 예상하며, 태양광이 세계 전력 시장의 '''새로운 왕'''이 될 것이라고 전망했다.^[157]

일본의 경우, 2020년 태양광 발전 누적 도입 설비량은 64.8GW이며,^[269] 연간 총 발전량의 약 7.9%를 차지했다.^[270] 일본 내에서는 태평양 쪽이 일본해 쪽보다 일조량이 많아 태양광 발전에 유리하다.^[266]

13. 한국의 현황

일본은 1970년대 석유 파동 이후 태양광 발전 개발과 보급에 힘써^[307], 생산량과 도입량에서 오랫동안 세계 1위였다.^[308] 2000년대까지 태양광 발전량은 유럽 전체보다 일본 한 국가가 더 많았다.

2004년경에는 세계 태양전지의 약 절반을 생산했지만, 2010년 생산 세계 시장 점유율은 9%였다.^[282] 생산량 자체는 2GWp를 넘어섰다.^[309]

2005년 신에너지재단(NEF)의 보조금이 종료되면서 국내 시장은 축소되고 가격이 하락하지 않았다. 2008년 이후 보조금 강화로 국내 시장은 확대되고 가격이 하락하기 시작했다.

2011년 3월 동일본 대지진 이후 일본 정부는 자급 에너지 확보와 저탄소 사회 실현이라는 정책으로 화석 연료와 원자력에 지나치게 의존하지 않는 에너지 믹스를 추진했다. 2012년 7월에는 재생에너지 고정 가격 매입 제도가 도입되어 신규 사업자의 진출이 잇따랐지만, 이후 매입 가격의 단계적 인하로 시장 확대 속도가 둔화되고, 사업자 난립의 영향으로 경쟁이 치열해지면서 도태 시대에 접어들었다. 도산 업체 수는 2015년에는 전년 대비 2배 증가한 54건, 2016년에는 1월~9월까지 42건이었다.^[314]

2015년 4월 30일, 도쿄증권거래소가 인프라 펀드 시장을 신설하고 태양광 발전을 투자 대상으로 하는 투자 법인이 상장했다.

일본 국내에서는 메가솔라와 같은 대규모 발전에 적합한 토지가 부족해지고 있다.

태양광 발전의 일본 평균 설비 이용률은 연간 13%이다. 1kW 태양광 패널은 일본에서 연간 1100kWh 발전한다.

맑은 날 낮에는 냉방 때문에 전력 수요가 12시 이후에 증가하지만, 태양광 발전의 발전량도 10시부터 14시까지가 최대이며, 여름 냉방 등 전력 수요와 공급의 시간 균형은 대략 일치하고 있다.^[325][326]

태양광 발전은 지붕에 설치되는 경우가 많아, 제대로 된 시공을 하지 않으면 누수로 이어질 수 있다. 누수의 경우, 건축업자의 허가 없이 설치하면 건축 회사의 보증도 적용되지 않고, 방문 판매업자의 대응도 부실하여 주택에 치명적인 피해를 입힐 수 있다.

2019년 1월 28일, 소비자청 소비자안전조사위원회가 발표한 보고서에 따르면, 2017년 11월까지 약 10년 동안 주택용 태양광 발전 시스템에서 화재, 발화, 발연, 과열이 발생한 건수는 127건이다. 이 중 적어도 7건은 지붕으로까지 번졌다.^[337]

개인 주택 지붕이나 건물 등 대규모 시설 지붕 및 벽면·평지에 태양광 패널을 설치하는 것과 달리, 산지·구릉에서 산림 벌채 등 산림을 훼손하여 태양광 패널을 설치(공사)하는 경우, 건설 후에는 수질 오염이나 호우 재해 시 토석류, 산사태 등 산사태의 위험과 토양 유출에 따른 사막화 등 자연 환경 파괴를 초래할 수 있다.^{[339][340][341]}

13. 1. 한국의 태양광 발전 정책

13. 2. 한국의 태양광 발전 관련 문제점

• 산림 훼손: 태양광 발전소 건설을 위해 산림을 벌목하는 과정에서 발생하는 문제이다.
• 무분별한 벌목은 발전소 부지 확보를 위한 과도한 벌목으로, 산림 생태계를 파괴하고 동식물의 서식지를 감소시킨다.^{[339][340][341]}
• 산림 훼손은 집중호우 시 산사태나 토사 유출의 위험을 높여, 인명 및 재산 피해를 유발할 수 있다.^{[339][340][341]}
• 대규모 태양광 발전소는 자연 경관을 해치고, 지역 주민들의 반발을 일으킬 수 있다.^[342][343]
• 부동산 투기: 태양광 발전 사업을 이용한 부동산 투기가 성행하면서 발생하는 문제이다.
• 난개발: 발전소 건설을 위한 무분별한 개발은 주변 환경을 파괴하고, 부동산 가격 상승을 부추길 수 있다.
• 위장 사업: 실제 발전 목적이 아닌, 부동산 투기를 위한 위장 사업이 의심되는 사례도 발생하고 있다.
• 효율성 문제: 태양광 발전의 낮은 효율성과 높은 설치 비용, 날씨에 따른 발전량 변동 등이 문제로 지적된다.
• 낮은 발전 효율: 태양광 발전은 다른 발전원에 비해 효율이 낮아, 넓은 면적의 부지가 필요하다.
• 높은 설치 비용: 초기 설치 비용이 높아 투자 회수에 오랜 시간이 걸릴 수 있다.
• 날씨 의존성: 흐린 날이나 비가 오는 날에는 발전량이 급감하여 전력 공급의 안정성을 저해할 수 있다.
• 환경 문제: 폐패널 처리 문제, 전자파 유해성 논란, 빛 공해 등 환경 관련 문제도 제기된다.
• 폐패널 처리: 수명이 다한 태양광 패널의 처리 문제가 환경 오염을 유발할 수 있다.
• 전자파 유해성: 발전소에서 발생하는 전자파가 인체에 유해하다는 주장이 제기되기도 한다.
• 빛 공해: 태양광 패널에서 반사되는 빛이 주변 지역에 피해를 줄 수 있다.
• 안전 문제: 태양광 발전소는 화재, 감전, 자연재해 등에 취약하여 안전 문제가 발생할 수 있다.
• 화재 위험: 전기 설비의 과열이나 합선 등으로 인해 화재가 발생할 수 있다.
• 감전 사고: 발전 설비에 접근하는 과정에서 감전 사고가 발생할 위험이 있다.
• 자연재해 취약: 태풍, 폭우 등 자연재해에 의해 발전 설비가 파손될 수 있다.
• 주민 갈등: 발전소 건설을 둘러싸고 지역 주민들과의 갈등이 발생하는 경우가 많다.
• 경관 훼손: 발전소 건설로 인한 경관 훼손은 주민들의 삶의 질을 저하시킬 수 있다.
• 소음 및 전자파: 발전소 운영 과정에서 발생하는 소음과 전자파는 주민들의 건강에 대한 우려를 야기한다.
• 계통 연계 문제: 태양광 발전의 증가로 인해 전력 계통의 안정성이 저해될 수 있다.
• 전력 계통 불안정: 태양광 발전은 날씨에 따라 발전량이 변동하므로, 전력 계통의 안정적인 운영을 어렵게 만들 수 있다.
• 송전망 확충 필요: 태양광 발전 증가에 따라 송전망 확충이 필요하지만, 이에 대한 투자와 사회적 합의가 부족한 상황이다.
• 정치적 논란: 태양광 발전 정책을 둘러싼 정치권의 갈등도 문제 해결을 어렵게 만드는 요인 중 하나이다.
• 여야 갈등: 태양광 발전 정책을 두고 여야 간의 입장 차이가 커, 정책 추진에 어려움을 겪고 있다.
• 진보-보수 갈등: 진보 진영은 태양광 발전을 적극 지지하는 반면, 보수 진영은 경제성과 환경 문제를 들어 비판적인 입장을 취하는 경우가 많다.

14. 태양광 발전의 응용

태양 전지판(광전지)은 농업 분야 관개용 전원 공급, 원격 의료 시설의 의료 용품 냉장 등 다양한 기술 영역에서 활용된다.^[102] 주택, 공공 인프라 등 다양한 규모의 발전과 통합하려는 시도가 이루어지고 있다. PV 모듈은 광전지 시스템에 사용되며 다양한 전기 장치를 포함한다.

태양광 발전은 다음과 같이 다양하게 응용된다.

• 건축물: 주택, 건물, 공장 등의 옥상에 설치하여 전력을 공급한다.
• 영농형 태양광: 농지에 설치하여 농작물 재배와 발전을 병행한다.^[345][346]
• 수상 태양광: 저수지, 댐 등 수면에 설치한다.
• 유휴 공간 활용: 도로, 방음벽, 주차장 등 유휴 공간에 설치한다.
• 소규모 전력 공급: 휴대용 전자기기, 가로등, 교통 신호등 등 소규모 전력 공급원으로 사용된다.
• 우주 공간: 인공위성, 우주선 등 우주 공간에서의 전력 공급원으로 사용된다.

15. 미래 기술

페로브스카이트 태양전지는 저렴하고 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 박막 광전지는 진공 상태에서 기판에 페로브스카이트 반도체 층을 증착하여 제조된다. 기판은 주로 유리나 스테인리스강을 사용하며, 반도체 층은 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 디셀레나이드(CIS), 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드(CIGS), 비정질 실리콘(a-Si) 등 다양한 재료로 만들어진다. 2019년 옥스퍼드, 스탠포드 등의 대학 연구실에서 20~25%의 효율을 가진 페로브스카이트 태양전지를 보고했다.^[108]

염료 감응 태양전지(DSSC)는 유연하고 투명하며, 다양한 색상 구현이 가능하다. 이 태양전지는 다른 광전 기술보다 주변광에서 더 잘 작동하며, 두 개의 전하 수송 물질 사이에 있는 감광 염료에서 빛이 흡수되는 방식으로 작동한다. 200룩스에서 2,000룩스 범위에서 최대 29.7%의 효율 조건에서 작동한다.^[113] 그러나 액체 전해질은 유해하고 온도 변화에 불안정하며, 낮은 효율로 인해 대규모 응용에 적합하지 않다는 단점이 있다.^[114]

유기 태양전지(OPV)는 가볍고 유연하며, 저렴하게 생산할 수 있다. OPV는 전극 재료로 은 대신 탄소를 사용하여 제조 비용을 낮추고 환경 친화적으로 만든다.^[116] 현재 효율은 1~6.5%이지만,^[45][119] 이론적 분석은 10% 이상의 효율을 보여준다.^[118]

양자점 태양전지는 다양한 파장의 빛을 흡수하여 효율을 높일 수 있다. 용액 공정을 사용하므로 확장 가능성이 있지만, 현재는 최대 12%의 효율을 보인다.^[106]

열광전(Thermophotovoltaics)은 열을 이용하여 전기를 생산하는 기술이다.

우주 태양광 발전은 우주 공간에서 태양광 발전을 하여 지구로 전송하는 기술이다. 태양광 발전용 인공위성을 발사하여 발전한 전력을 마이크로파 또는 레이저광으로 변환하여 지상의 수신국에 송신하고, 지상에서 다시 전력으로 변환한다. 우주 공간의 태양광은 대기에서 감쇠되는 지상보다 강력하며, 대기권 밖에서는 지구상의 날씨(구름)나 계절에 좌우되지 않는다.

16. 관련 단체

• 미국: 미국 태양에너지산업협회 (SEIA)(https://www.seia.org/ 공식 웹사이트)
• 유럽: https://www.solarpowereurope.org/ 유럽 태양광 산업 협회 (EPIA), https://etip-pv.eu/ ETIP PV (유럽 태양광 기술 및 혁신 플랫폼)
• 독일: https://www.solarwirtschaft.de/ 독일 태양광 산업 협회 (BSW)
• 스페인: https://www.asif.org/ 스페인 태양광 산업 협회 / Asociacion de la Industria Fotovoltaica (ASIF)
• 일본
• * 태양광발전협회 (JPEA) (http://www.jpea.gr.jp/ 공식 웹사이트) - 일본 최대의 태양광 발전 전문 업계 단체. 도입·보급 촉진·홍보 사업 등을 담당한다.
• * 태양광발전기술연구조합(PVTEC) (http://www.pvtec.or.jp/ 공식 웹사이트) - 일본의 업계 단체로, 연구·기술 개발에 중점을 둔다.
• * 광산업기술진흥협회(OITDA) (http://www.oitda.or.jp/ 공식 웹사이트)
• * 솔라시스템진흥협회(SSDA) (http://www.ssda.or.jp/ 공식 웹사이트)
• * 일본전기공업회(JEMA) (https://www.jema-net.or.jp/ 공식 웹사이트)

17. 기타

태양광 발전은 여러 장점에도 불구하고, 안전 문제와 설치 시 주의사항, 그리고 관련 정책 변화에 대한 지속적인 관심이 필요하다.

태양광 발전소에서는 송전 케이블 도난 사건이 발생하기도 한다. 2017년 兵庫현(효고현)에서는 여러 태양광 발전소에서 송전 케이블을 훔친 전기 공사업자가 체포되었는데, 피해 규모가 50건, 약 9100만엔에 달했다.^[335] 2023~2024년경에는 구리 가격 급등으로 인해 태양광 발전소와 철도 시설 등에서 구리 케이블 절도 사건이 급증하고 있다. 이러한 사건은 특히 이바라키현(茨城県)과 토치기현(栃木県) 등 북관동 지역에서 많이 발생하고 있다.^[336]

주택용 태양광 패널 설치 시에는 다음과 같은 문제점에 주의해야 한다.

• 누수 문제: 태양광 패널은 주로 지붕에 설치되는데, 시공 불량은 누수로 이어질 수 있다. 부실 시공은 주택에 치명적인 피해를 줄 수 있으며, 구조체 부식 및 흰개미 발생의 원인이 되기도 한다.^[338]
• 화재 위험: 2019년 1월 28일 소비자청 보고서에 따르면, 2017년 11월까지 약 10년간 주택용 태양광 발전 시스템에서 발생한 화재, 발화, 발연, 과열 사고는 127건이며, 이 중 최소 7건은 지붕으로 번졌다.^[337]
• 부실 업체 문제: "판매 수익으로 자기 부담이 없다"는 허위 광고나 끈질긴 권유 등 무리한 영업을 하는 업체로 인한 피해 사례도 다수 보고되고 있다.^[338]

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_[343] 뉴스 太陽光発電の建設に「待った」 規制条例が全国で急増 https://www.asahi.co[...] 2021-06-04
_[344] 뉴스 【紛糾】防災拠点が“メガソーラー”に変更　住民からは強い反対も　奈良県知事を直撃「前知事案は非現実的、90年かかる」 https://www.fnn.jp/a[...] 2024-04-11
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