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기사요약
태양광 자동차는 햇빛이 연료다. 태양만 떠 있다면 지구 끝까지 달려도 연료비는 단 한 푼도 들어가지 않는다. 수소연료전지차, 하이브리드카.. |
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태양광 자동차의 구동 매커니즘은 매우 간단하다. 태양전지와 전기모터, 그리고 배터리만 있으면 된다. |
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태양광 자동차는 햇빛이 연료다. 태양만 떠 있다면 지구 끝까지 달려도 연료비는 단 한 푼도 들어가지 않는다.
수소연료전지차, 하이브리드카, 전기자동차 등 친환경 대체연료 자동차들도 전기나 수소의 충전이 필요해 많건 적건 연료비가 들어가는 것과는 차원이 다르다. 자료제공 : 중소기업진흥공단
무한 에너지 ‘태양광’
국제 유가의 급등으로 ‘제3차 오일쇼크’의 우려가 가중되고 있는 상태다. 이에 전 세계 자동차 제조업체들은 지금 휘발유의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있는 고연비, 고효율 차량의 개발에 사활을 걸고 있다.
이의 개발에 성공하지 못한다면 소비자들로부터 외면을 받아 결국 도태될 수밖에 없기 때문이다.
이들이 중장기적으로 하이브리드 카, 연료전지 차, 수소자동차, 전기자동차 등 휘발유를 사용하지 않는 친환경 대체연료 자동차의 개발을 위해 막대한 자금을 투입하고 있는 것도 같은 이유에서다.
만일 이 대체연료 차들이 상용화될 경우 우리는 연료비 걱정에서 완전히 해방될까. 당연히(?) 그렇지 않다.
이들 또한 전기, 수소, 에탄올, 메탄올 등을 연료로 구동되기 때문에 연료비가 들어간다. 현재의 휘발유 값보다는 저렴하겠지만 공짜는 아니다.
하지만 실망할 필요는 없다. 아직 상용화되지 않았지만 이 꿈을 이뤄줄 자동차가 이미 존재하고 있기 때문이다. 바로 태양광 자동차다.
햇빛을 동력원으로 활용하는 태양광 자동차는 태양이 사라지지 않는 한 영원히 공짜 연료를 공급받을 수 있다. 언젠가 태양도 사라지겠지만 그 날이 오려면 앞으로 50억년은 지나야 한다.
친환경 대체에너지의 으뜸
태양광은 적외선, 자외선, 엑스선, 감마선 등으로 이루어져 있다. 이처럼 빛을 이루는 물질을 우리는 광자(photon)라고 부른다.
태양광 자동차는 태양전지(solar cell)를 활용, 이 광자가 지닌 빛에너지를 전기에너지로 바꿔 연료로 쓴다. 광자가 태양전지 표면에 닿으면 자유전자가 되는데, 이 자유전자들이 각각 ‘+’와 ‘-’ 전극으로 이동, 전기를 발생시키는 것. 이렇게 생산된 전기는 곧바로 배터리에 저장되고 전기모터를 돌려 바퀴를 움직인다.
태양광 자동차는 햇빛을 원료로 사용하는 일종의 전기자동차다. 때문에 여타 친환경 차량과 마찬가지로 분진, 일산화탄소, 아황산가스 등 유해 배기가스의 배출이 전혀 없다.
또한 태양광은 전 세계인이 동시에 써도 될 만큼 풍부하고, 아무리 사용해도 떨어지지 않는 무한한 에너지다.
게다가 이 모든 것이 공짜다. 태양광 자동차의 보급이 이뤄지면 더 이상 에너지 자원 확보를 이유로 타국과 전쟁을 벌일 필요가 없어진다는 얘기다.
특히 자동차 연료로서 태양광은 휘발유는 물론 수소, 전기 등도 감히 쫓아올 수 없는 메리트가 하나 더 있다.
필요할 때마다 차량 위로 내리쬐는 햇빛을 받아 사용하면 되기 때문에 제조시설, 저장시설, 운반시설, 운용시설 등의 제반 인프라를 새로 구축하지 않아도 된다는 것이다. 이를 통해 인류는 천문학적 규모의 사회적 비용 절감이 가능하다.
지구인의 입장에서 볼 때 태양광만큼 뛰어난 대체에너지는 없으며, 이를 활용할 수만 있다면 그야말로 수지맞는 장사를 하는 셈이다.
태양전지, 효율 증진이 관건
사실 태양광 자동차의 구동 메커니즘은 매우 간단하다. 조금 과장하자면 자동차의 구조를 전혀 알지 못하는 사람도 태양전지와 전기모터, 배터리만 있으면 어렵지 않게(?) 만들어낼 수 있을 정도다.
그럼에도 불구하고 이제껏 태양광 자동차는 상용화의 벽을 넘지 못하고 있다. 태양전지와 배터리의 효율이 높지 못해서다.
실제로 경차라고 해도 중량이 600kg은 나간다. 여기에 65kg의 성인 4명이 탑승했다고 가정할 때 총 중량은 925kg에 이른다.
현재 판매되고 있는 경차가 약 50~60마력의 힘을 가지므로 이를 와트(W)로 환산하면 약 3만6,775~4만4,130W(1마력=735.5W)의 전력이 있어야 차량을 움직일 수 있다.
그런데 현재 가장 널리 쓰이는 태양전지는 효율이 15% 수준으로 1㎡당 출력이 100W에 불과하다. 경차 한대를 움직이기 위해 최소 360㎡(109평) 넓이의 태양전지 패널을 부착해야 한다는 뜻이다. 아무리 공짜가 좋아도 이런 차량을 판매할 수는 없다.
이보다 높은 효율의 제품도 있지만 아직은 우주선과 인공위성에나 쓰일 만큼 고가다.
문제는 또 있다. 태양전지가 만든 전기를 저장하는 배터리의 효율이다. 일반 납축전지는 무게가 너무 무겁고 효율이 좋은 은-아연전지는 가격이 너무 비싼 것.
지금껏 선보인 태양광자동차가 하나같이 UFO처럼 납작하고 탑승 인원이 1~2명에 불과했던 이유도 중량은 최소화하고 태양전지는 가능한 많이 부착해야 했던 탓이다.
즉 태양광 자동차의 상용화를 위해서는 태양전지 발전 효율과 배터리 저장 효율의 획기적 진전이 필요하다.
이는 단기간에 극복해 내기에 결코 쉽지 않은 과제임에 틀림없다. 하지만 언제나 희망은 있는 법. 에너지원으로서 태양광의 가치가 점점 부각되면서 기술개발 속도가 가속화되고 있으며, 눈에 띄는 성과물들도 속속 나타나고 있다.
이제 태양광이 전 세계 에너지난을 근본적으로 해소시켜 줄 날을 기다리는 일만 남았다.
글_박경민 테크타임즈 기자 jeno426@hanafos.com
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