태태[코스리(KOSRI) 박경호 기자] 일석이조는 대개 횡재를 의미하는데, 신재생에너지의 효율성은 특히 그렇다.

이런 효과는 솔라디시(Solar Dish 역자 註: 태양열 집광판과는 달리 태양광 발전과 태양열발전을 동시에 활용가능) 에서 일어난다. 태양광 발전설비를 활용해 태양광을 전기로 변환하는 것은 물론, 재미있는 역할을 하나 더 한다. 바로 청정수를 만들어 내는 기능이다.

일반적인 태양광 설비의 발전효율은 10~20%이며 이는 폐열을 수반한다. 스위스의 IBM 연구진들은 버려지는 태양열로 맑은 물을 만들어낼수 있는 고집적 태양광-열 발전 시스템(High Concentration Photovoltaic Thermal System, HCPVT)을 개발해냈다. 이는 고대에 장인들이 납을 금으로 만든 것처럼 정말 대단한 일이 아닐 수 없다.

IBM은 솔라디시를 제작하는데 원자재 가격이 저렴하기에 비교가능한 타 태양광 시스템 대비 부지당 가격이 굉장히 저렴하다고 밝혔다.

솔라디시는 안쪽에 작은 태양전지로 구성된 모듈을 통해 태양광을 모으는 작은 거울로 덮여있다. 이런 디자인은 장비의 효율을 높이는 역할을 한다. 장비를 통해 들어온 태양광 일사량의 30%가 전력으로 변환되고 약 25kW의 발전이 가능하다. 그러나 이는 태양광 모듈이 대단히 높은 열 집중에 노출돼있음을 의미한다. 가중된 열로 인한 용해를 방지하기 위해 HCPVT는 IBM이 최초로 고성능 컴퓨터를 통해 캐발한 액화냉각시스템을 차용했다. 이는 과거의 패시브 공냉방식보다 10배나 더 효율적이다.

그 결과, HCPVT는 절반의 폐열을 활용해 식수를 생산할 수 있다. IBM과 이집트 나노기술연구센터의 사전 협업하에 멀티칩 리시버의 최초 시제품이 개발됐다. IBM 연구센터 신형열포장부문의 Bruno Manage는 “우리는 보통 가교나 그다지 비싸지 않은 공압 거울소재로 구성된 광학제품에 활용되는 경량 고강도의 콘트리트를 사용해 매우 실용적인 디자인을 만들어냈다고 믿는다”고 말했다.

Airlight Energy의 CTO(최고기술책임자)인 Andrea Pedretti는 “시스템 디자인은 우아하고 심플하다. 우리는 비싼 철강과 유리소재를 저렴한 콘크리트와 단조압축을 거친 금속 호일로 대체했다. 태양광 설치지역의 건설과 조립에 필요한 마이크로채널 냉각기와 몰드 자재들은 특히 스위스에서 생산가능한 것들이다. 이는 원가경쟁력과 일자리 창출 두가지 측면에서 일거양득의 효과를 가져온다”고 언급했다.

과학자들은 HCPVT가 유효부지 사용료를 평방미터당 250달러 이하로 줄일 수 있으며 이는 유사한 시스템대비 3배나 낮은 가격이라고 설명한다. 이렇게 조정된 에너지 가격은 KWh당 10센트가 되지 않는다. 독일의 FIT(Feed in Tariff 역자 註: 신재생에너지 발전의 경우 보조금을 제공하는 제도)를 적용한 가격이 여전히 KWh당 25센트 이상이고 화력발전을 통한 비용이 KWh당 5~10센트라는 점과 비교해 보면 훨씬 저렴함을 알 수 있다.

1평방미터을 차지하는 HCPVT 수신기를 통해 매일 30~40리터가량의 식수를 공급할 수 있다. UN에 따르면 이는 사람이 하루 필요한 식수량의 절반에 해당한다. 연구진들은 솔라디시들을 더 많이 설치하면 한 마을 사람들이 모두 사용할 수 있는 규모의 식수를 충분히 공급할 수 있다고 믿는다.

HCPVT의 초기모형은 현재 취리히의 IBM 연구센터에서 검증하고있다. 추가적인 모델들이 스위스의 협업단지인 Biasca와 Rueschlikon에서 검증과정을 거칠 예정이다. 공상과학소설처럼 들리지만 만약 이것이 대용량 시스템에서 기술적으로 증명되고 상업적으로 활용된다면 대단한 일이 될 것이다.

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