[팩트체크] 태양광 패널은 안전...'중금속 괴담' 주범은 핵발전 옹호진영 -(이헌석의 에너지 팩트체크)

작성자: desk - Dec 12

태양광 패널은 안전...'중금속 괴담' 주범은 핵발전 옹호진영

[이헌석의 에너지 팩트체크] "태양광패널 중금속" 야당ㆍ보수언론 주장 검증

기사원문 :  https://goo.gl/WK9qw1

 

태양광 패널이 중금속 덩어리라서 환경오염이 우려된다는 엉터리 정보가 사그라지지 않는다. 많은 언론들이 ‘팩트 체크’ 형식을 통해 이에 대해 지적했고, 본인도 칼럼과 방송을 통해 몇 차례 사실과 다른 점을 지적하고, 처음 이 문제를 제기한 보수 야당과 언론을 비판한 바 있다.

그럼에도 불구하고 태양광 중금속 문제는 여전히 사실처럼 인터넷을 떠돌고 있다. 이에 그간 지면 제한 등으로 하지 못한 이야기를 충분히 해보려고 한다. 이를 통해 엉터리 정보를 둘러싼 소모적 논쟁이 끝나고 에너지정책을 둘러싼 건설적인 논쟁이 이뤄지기를 바란다.

 

태양전지는 반도체 소재인 실리콘 이용이 대세

태양광 발전소는 태양전지 여러 개를 붙여 만든 태양광 패널을 통해 전기를 생산한다. 솔라 셀(Solar Cell)이라고도 불리는 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 태양광 발전의 기본 단위이다. 요즘 미니 태양광 드엥 많이 사용되는 태양광 패널에는 이런 태양광 전지가 보통 60개(6*10)나 72개(6*12개) 정도 들어가 있다.

태양전지는 금속 등 물질이 빛에 쪼이면 전자를 내놓는 현상(광전효과)을 이용한 것이다. 광전효과는 19세기말 실험적으로 존재를 알게 되었지만, 당시 이론으로는 이를 제대로 설명하지 못했다. 이후 1905년에 이르러서야 아인슈타인이 양자이론을 기초로 이를 설명함으로서 규명되었다. 광전효과를 이용한 태양전지 연구는 이후 계속 진행되었는데, 실용적인 목적으로 처음 사용된 것은 1958년 미국 인공위성 뱅가드(Vanguard) 1호에 사용된 것이다.

뱅가드 1호는 미국이 최초의 인공위성 발사를 소련에 빼앗긴 ‘스푸트니크 쇼코’ 직후 야심차게 발사한 인공위성으로 유명하다. 발사 이후 60년이 지난 지금도 지구 궤도를 돌고 있는 가장 오래된 인공물인 뱅가드 1호에는 6개의 태양전지가 사용되었다. 당시 사용된 태양전지의 효율은 4% 정도. 하지만 화학전지가 몇 주 밖에 버티지 못하던 것에 비해 뱅가드 1호의 태양전지는 무려 6년 동안이나 작동했다. 이후 태양전지는 인공위성의 주요 동력으로 사용되었다.

이렇게 시작한 태양전지의 역사는 광전효과에 적합한 값싸고 효율 좋은 물질을 찾는 것에 집중되었다. 처음부터 지금까지 가장 널리 사용되는 것은 실리콘(규소)였다. 가격이 싸고, 전자 산업에 널리 사용되기 때문에 다루는 방법이 널리 알려져 있기 때문이다. 실리콘 이외에도 많은 물질이 태양전지의 재료로 연구되고 있으나, 현재 널리 실용화된 물질은 실리콘과 CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 화합물), CdTe(카드뮴 텔루라이드) 등이다.

 

실용화된 태양전지의 종류와 특징. 출처 : 산업통상자원부, 『2016 신·재생에너지 백서』, 2016.10

 

 

국내에는 카드뮴 포함된 태양전지 생산ㆍ유통 안돼

이들 물질을 이용한 태양전지는 만드는 방법에 따라 결정계와 박막계로 나눠진다. 결정계는 고온으로 녹인 물질이 식으면서 만들어진 결정을 얇게 잘라내는 방식을 뜻한다. 흔히 반도체 공장을 다룬 뉴스 자료화면에서 둥그런 웨이퍼가 나오곤 하는데, 이는 고온으로 녹인 실리콘 기둥(이를 잉곳(ingot)이라고 한다.)을 얇게 잘라낸 조각이다. 우리가 웨하스라고 부르는 과자가 사실 서양과자 웨이퍼를 일본식으로 부른 말이다. 얇게 구은 과자처럼 실리콘 웨이퍼가 잘라져 나온다고 해서 붙인 이름인 것이다.

반면 박막계 태양전지는 가판 위에 실리콘, CIGIS, CdTe 같은 물질을 얇게 도포하는 방식을 말한다. 결정계 태양전지가 보통 180㎛(=0.18mm) 정도의 실리콘 웨이퍼를 사용하는 데, 박막계 태양전지의 박막은 두께가 1~2㎛ 정도이다. 그만큼 해당 물질을 적게 사용하는 장점이 있다. 도포하는 방식을 택하기 때문에 넓은 면적의 태양전지를 만들 수 있어 경제성도 좋다. 하지만 같은 물질끼리의 비교에서 박막계는 결정계에 비해 효율이 떨어지는 단점도 있다.

실리콘을 이용한 태양전지는 결정 구조에 따라 다시 단결정과 다결정으로 나뉜다. 단결정 실리콘 태양전지는 순도가 높고 결정결함밀도가 낮아 효율이 높다. 하지만 가격이 비싼 단점이 있다. 반면 다결정 실리콘 태양전지는 효율이 떨어지지만 제조가 쉽고 가격이 저렴해서 오히려 단결정보다 널리 사용된다.

독일 응용과학연구소인 프라운호퍼에 따르면, 2017년 전 세계에서 생산된 태양전지 중 95.4%(93GW)가 실리콘 결정을 이용한 태양전지이다. 반면 박막계 태양전지는 4.6%에 지나지 않는다. 실리콘 결정을 이용한 태양전지 중에서는 다결정계가 65.4%(60.8GW)를 차지하고 있고, 단결정계가 34.6%(32.3GW)를 차지하고 있다. 국내에서 쟁점이 되고 있는 카드뮴이 포함된 CdTe계 태양전지는 전체 태양전지 중 2.3%(2.3GW)에 불과하다.

CdTe계 태양전지는 대량생산이용이하고 가격이 낮은 특징에도 불구하고 널리 확산이 되지 못하고 있다. 일부 국가에서 사용이 금지된 카드뮴을 사용하고 있기 때문이다. CdTe계 태양전지를 사용하기 위해서는 생산과 설치, 폐태양전지 수거와 재활용 같은 전 과정에 걸친 관리가 필수적이다. 국내에서는 CdTe계 태양전지를 생산하지 않고 있으며, 보급 또한 되지 않고 있다.

기사원문 :  https://goo.gl/WK9qw1

 

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