한달새 발전효율 30% 떨어뜨리는 먼지 물 없이 자동 청소

태양광 발전은 2030년께 세계 발전량의 10%를 차지할 중요한 신재생에너지로 주목받고 있다. 하지만 태양광 패널에 쌓이는 먼지가 발전 효율을 한달 만에 30%까지 떨어뜨려 주기적으로 물청소를 해줘야 하는 골칫거리를 안고 있다.

특히 태양광 발전소가 주로 사막과 같은 곳에 설치되는데, 물이 귀한 곳이라 더 큰 문제를 야기하고 있다. 태양광 패널 청소에 투입되는 물의 양이 약 100억 갤런(378억ℓ)으로, 200만명이 사용할 식수에 맞먹는 것으로 집계돼 있다.

그렇다고 물 없이 단단한 솔로 문질러 털어내다가는 패널이 긁히며 손상돼 발전 효율 저하로 이어질 수도 있다.

미국 매사추세츠공과대학(MIT)에 따르면 기계공학 교수 크리파 바라나시가 이끄는 연구팀은 정전기적 반발력을 이용해 물이나 솔 없이 먼지 입자를 제거하는 방안을 마련해 이런 문제를 해결한 연구 결과를 과학 저널 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 발표했다.

태양광 패널 위로 금속 막대로 된 전극이 지나가며 전기장을 만들어 패널 위에 쌓인 먼지 입자에 전하를 부여하면 태양광 패널을 나노미터 두께로 덮은 투명 도체막에 적용된 반대 전하가 이를 밀어내는 방식이 적용됐다.

복잡한 장치 없이 단순한 전기모터와 태양광 패널 앞 옆에 설치되는 가이드 레일만 있으면 원격 조정을 통해 자동으로 먼지를 제거할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀이 실험실에서 확인한 결과, 태양광 패널에 먼지가 앉는 순간부터 발전 효율이 떨어지기 시작해 한 달 만에 최대 30%까지 떨어지는 것으로 나타났다.

연구팀은 150 ㎿(메가와트)급 태양광 시설에서 발전효율이 1%만 떨어져도 연간 20만 달러에 달하는 손실이 발생하며, 세계 태양광 시설을 모두 합하면 3∼4%만 줄어도 손실액이 33억∼55억 달러에 달하는 것으로 추산했다.

태양광 패널 청소 비용은 전체 운영비의 10% 정도를 차지하는 것으로 제시됐다.

연구팀은 먼지 입자를 물 분자가 얇게 덮고 있을 때 먼지 제거 효과가 높아지는 점을 고려해 공기 중 습도를 5%에서 95%까지 높여가며 실험한 결과, 주변 습도가 30% 이상이면 먼지를 제거하는데 문제가 없는 것으로 나타났다고 밝혔다.

연구팀은 태양광 발전시설이 설치된 대부분의 사막에서 습도가 30%는 넘으며 이보다 더 건조하다고 해도 아침에는 습도가 높아 먼지를 제거할 수 있다고 덧붙였다.

바라나시 교수는 물 청소 없이 태양광 발전 시설을 유지할 수 있는 이런 방식이 운영 비용을 줄이는 것은 물론 전체적인 효율과 신뢰성을 대폭 개선할 수 있는 잠재력을 갖고있다고 했다.

이 하     ⇒ 원문 가기