[경북도민일보 = 뉴스1] 전세계 육지 표면의 약 0.2~0.5%가 도로다. 이 비율은 2050년까지 약 60% 증가할 것이다. 만약 도로가 운송의 용도뿐 아니라 ‘발전(發電)’에 사용된다면 어떻게 될까?
중국에서 세계 최초로 태양광 고속도로를 건설되고 있다. 투명 아스팔트와 단열층 사이에 2km 길이의 태양광 패널을 설치하고 있다.
화석연료를 사용하는 발전소는 100% 에너지 효율을 가지지 못하며 전력으로 변환되는 과정에서 약 70% 이상의 에너지가 소실된다. 환경도 오염시킨다.
이를 극복하기 위해 인간은 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해 에너지인 ‘재생에너지’를 끊임없이 개발하고 있다. 문제는 에너지 소비량이 증가하는만큼 재생에너지 개발을 위한 물리적 공간이 부족하다는 것이다.
인류가 사용하는 모든 에너지를 옥수수 바이오에탄올에서 얻는다고 가정해보자. 이때 1제곱미터당 얻을 수 있는 전력생산밀도는 0.2W(와트)다. 즉 지구 표면적의 4배 이상을 옥수수를 재배해야 에너지를 얻을 수 있다.
이 물리적 공간의 부족을 극복하고자 인간은 ‘도로’를 고려하게 됐다. 에너지 개발에 ‘도로’를 이용하면 이미 사용되는 토지에 작업하게 되는 것이라 환경 파괴를 줄일 수 있고 유지보수도 쉽다. 이런 아이디어는 아직 설득력이 없는 것처럼 보이지만 많은 정부와 기업이 적극적으로 지원하고 있다.
스콧 부르소(Scott Brusaw)라는 미국 엔지니어가 개발한 솔라 프리킨(Solar Freakin’ Roadways) 태양광도로는 전지 패널에 LED 디스플레이까지 결합한 지능형 도로 시스템을 목표로 한다. 개발자인 브루소는 ‘미국 전역에 이 시스템을 설치하면 미국의 에너지 수요량보다 많은 에너지를 친환경적으로 만들어낼 수 있다’고 주장한다.
그의 주장에 의문을 제기하는 사람들도 있었지만 미국 정부는 그의 프로젝트에 자금을 지원했다. 그의 구상은 미국 전기기술자공학회(IEEE)로부터 상을 받기도 했다.
그는 크라우드펀딩 사이트 인디고고(indiegogo)를 통해 시범용 태양광주차장을 만들기 위해 100만달러 프로젝트를 벌였고 두달만에 목표 금액의 2배가 넘는 220만달러의 투자 약속을 받기도 했다.
네덜란드 암스테르담 북쪽에 위치한 크롬메니(Krommenie)에서 최초의 태양광 활용한 자전거 도로가 만들어졌다.
이 시범도로는 2.5×3.5m 크기의 콘크리트 모듈과 강화유리로 덮인 조립식 태양광 패널로 이뤄져 있으며 유리 덮개 표면은 사고방지를 위해 미끄럼 방지 처리가 돼 있다.
솔라로드의 원리는 자전거 도로의 표면에 비치는 태양광을 태양 전지판이 흡수해서 전기로 전환하는 방식이다. 도로 표면이 거대한 태양 전지판의 임무를 수행하게 되는 것이다. 이를 위해 콘크리트 모듈의 안쪽에는 실리콘 태양 전지가 숨어있다. 물론 빛이 통과해야 하므로 태양전지 위로는 1cm 두께의 강화유리가 덮여있다.
이 도로는 친환경 도시전력생산 프로젝트 암스테르담 스마트시티(Amsterdam Smartcity) 계획 중 하나로 도로 자체를 태양광발전소로 바꿔 도로 기능과 전력생산 기능을 융합시킨다는 발상에서 출발했으며 해당 도로에서 생산된 전기는 가로등, 교통신호등, 표지판 등에 활용될 예정이다. 그러나 시공 가격이 너무 비싸 가격경쟁력이 없으며 내구성, 습기와 설치 각도 등 태양광 발전 효율저하의 문제가 남아있다.
중국에서는 유리 대신 새로 개발된 투명 아스팔트를 사용해 소재의 문제를 극복하고자 한다. 투명 아스팔트 소재 개발회사에서는 일반 아스팔트보다 10배 더 오래 견딜 수 있다고 주장하고 있다.
그러나 건설비용을 무시할 수 없다. 스캇 브루소의 솔라 로드웨이를 예를 들자면 미국의 도로들을 태양광 도로로 대체하려면 56조달러가 소요된다.
중국의 태양광 도로는 스캇 브루소의 솔라 로드웨이의 1제곱미터당 746달러의 건설비용보다는 훨씬 적은 458달러가 소요되지만 이것도 상황을 개선하기에는 충분하지 않다.
비용뿐만 아니라 도로 상태도 영향을 받는다. 모든 도로가 태양광 패널을 설치하기에 최적인 것은 아니다. 태양광 패널 설치에 적합한 각도를 유지하기 어렵다. 날씨 등에도 영향을 받는다.
에너지 밀도도 문제다. 네덜란드 솔라로드 프로토타입을 확장한다고 하면 제곱미터당 8W의 에너지 밀도를 가진다. 만약 556조달러를 투자해 태양광 도로를 만든다면 7.5x10¹제곱미터에 제곱미터에 달하는 패널을 설치할 수 있으며 600GW의 전력을 생산할 수 있다. 이는 오늘날 미국에서 소비하는 전력량과 비슷하다. 하지만 초기 설치비용을 생각했을 때 합리적인 결과는 아니다. 굳이 높은 비용을 들여 설치할 이유가 없는 것이다.
비록 갈 길이 멀지만 태양광 도로는 현재의 제한적인 에너지원을 극복할 획기적인 도전이자 도로의 미래다.뉴스1
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