태양광 도로 근황

 태양광 도로 근황

16기 곽준우

 

태양광 도로 탄생배경

태양광 발전 시스템은 생산량에 비해 많은 면적을 차지하는 단점을 가지고 있다. 따라서 태양광 전지 패널은 옥상이나 지붕처럼 따로 사용하지 않아도 되는 일상공간을 이용한다. 하지만 옥상의 활용도가 최근 들어 증가하면서 패널이 들어설 자리가 줄어들고 있다. 이런 추세에 토지 외에 태양광을 많이 흡수하는 도로를 이용하게 되었다.

그런데 태양광 도로를 시행하기에는 초기 단가비용, 유지관리비, 효율성, 내구성 등 많은 문제가 있어 시작 전부터 태양광 도로에 대한 우려가 컸다. 그렇지만 태양광 도로에 전기자동차가 이용된다면 최대 온실가스의 약 75%를 감축할 수 있어 교통분담과 에너지를 창출을 동시에 수행 가능하다. 이러한 공공재 하이브리드 개념을 접목한 태양광 도로는 사유지가 아닌 국유지를 대상으로 하는 점에서 국가 주도의 개발사업이 가능하다는 큰 장점이 있다.

이런 장단점을 가지고 시행한 태양광 도로의 근황을 보고자 한다.

태양광 도로 위를 달리는 자동차

                                                                                  출처:Global Construction Review

기대 이하의 성적을 거둔 세계 최초의 태양광 발전 자동차 도로

2016년 12월 말, 프랑스는 노르망디 투루브르 지방에 세계 최초로 태양광 발전 자동차 도로 와트 웨이(watt way)를 개통한 나라다. 520만 달러를 들여 설치한 1km의 와트웨이는 매일 790kw/h 전력을 생산해 5천 명의 주민들에게 제공할 수 있을 거라 기대감을 드러냈다. 이에 프랑스는 5년 안에 1,000km의 도로에 태양광 패널을 깔겠다며 자신감을 드러냈었다. 하지만 노르망디는 일조량이 적은 곳임을 간과했고, popmech 매체에 따르면 노르망디의 투루브르 지방은 일 년 내 44일만 일조량이 많다고 한다. 따라서 한 해 15만kw/h 전력을 생산할 수 있을 거란 예상과 달리 프랑스 태양광 진흥협회(BDVP)에 따르면 2018년에 생산된 전력은 7만8천kw/h에 그쳤고 2019년 상반기까지도 3만8천kw/h 밖의 전력을 생산하지 못했다. 또한 Orne 협의회의 문서에 따르면 한 해 전기판매수익으로 1만 1천 달러를 기대했지만 2017년에 5천 달러, 2018년에 3천4백 달러의 수익밖에 거두지 못하면서 낮은 효율성과 경제성을 보였다. 그리고 건설업체는 교통량을 견뎌낼 수 있게 7mm의 다결정 실리콘 패널 위에 수지를 씌웠다고 밝혔지만 2018년 3월 90m의 도로가 누적 파손된 것을 확인하였다. 이는 지속적인 교통의 마모나 찢김을 견디지 못함을 보여주었고, Global Construction Report에 따르면 뇌우와 부엽토 그리고 시골 도로를 누비는 트랙터의 무게를 고려하지 못한 실책도 드러났다.

그 밖에 소음의 단점도 있었다. 태양광 패널에 자동차가 미끄러지지 않도록 요철을 붙이는 바람에 소음이 커져 이 때문에 속도를 70km/h이하로 제한해야 했다. 이런 이유로 와트웨이는 기대치 이하의 전력생산과 막대한 유지보수 비용 등으로 인해 효율성과 경제성을 둘 다 놓치면서 2019년 7월 태양광 도로를 철거하기로 했다. 태양광 도로 건설업체인 콜라(Colas) 관계자는 "우리 시스템은 아직 장거리 교통에 적합하지 못하다"며 앞으로는 폐쇄회로 카메라, 버스 정류장 조명 같은 소소한 용도의 태양광 발전에 집중하겠다고 밝혔다.

파손된 태양광 도로

                                                                                               출처: science alert

다른 국가의 태양광 도로는 어떨까?

프랑스에 앞서 네덜란드가 2014년 태양광 도로 솔라로드(solar road)를 선보였는데 이는 자전거 도로였다. 솔라로드는 암스테르담 북쪽에 위치한 크롬메니란 마을에 70m의 길이로 시범 운행되었다. 에너지를 효율적으로 흡수하지 못하는 모듈의 위치와 지면의 평평한 각도, 모듈을 보호하기 위해 덮고 있는 1cm 두께의 얇은 유리, 수많은 여행객이 지나가면서 햇빛을 막는 등 어려움이 있었지만 기대 이상의 성과를 보였다. 솔라로드를 개통한 지 6개월 만에 3천kw/h 전력을 생산했고 이는 한 가정이 일 년 동안 쓰는 전력량이다. 하지만 문제는 솔라로드를 만드는데 비용은 370만 달러인데 고작 한 가구밖에 지원하지 못하는 전력량을 생산했다는 점이다. 네덜란드에서 전력은 1kw/h 당 2달러로, 370만 달러는 185만kw/h 전력을 살 수 있는 금액이란 점에서 상용화하기에는 경제성이 없다는 비판적인 시각이 있다. 또한 악천후로 인해 상층부는 파손되고 일부 도로는 폐쇄되면서 시범 운행이었지만 자전거를 넘어 자동차까지 다루기에는 한계를 드러냈다.

네덜란드 태양광 자전거 도로

                                                                                                        출처: 세계일보

2018년 12월 말, 중국은 산둔성 지난시 고속도로에 1km의 태양광 고속도로를 개통했다. 이 도로를 통해 매년 100만kw/h 전력을 생산할 거라 예상하며 이는 800가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 하지만 개통 후 첫 14주간 9.6만kw/h를 생산하며 목표 치에 도달하기에는 무리인 모습을 보였으며 평당 태양광 도로의 비용은 485달러로 추정되며 평당 5달러인 일반도로보다 90배 비싼 모습을 보인다.

중국 태양광 도로

                                                                                                       출처: 세계일보

위의 글을 통해 네덜란드, 중국 태양광 도로 또한 프랑스의 와트웨이와 같은 문제점이 발생하였음을 보여주며 아직은 태양광 도로를 상용화시키기에는 다소 무리가 있어 보인다.

국내 태양광 도로 현황

국내에도 태양광 도로가 있을까?

태양광 도로는 한국에너지기술평가원으로부터 54억 원 규모의 국책과제로 선정돼 솔라플렉스 주관으로 동산콘크리트, 대연씨앤아이, DGIST, 생기원과 함께 도로 일체형 태양광 모듈을 개발해 2019년 3월 한국남동발전 영흥에너지파크에 10m 길이의 태양광 도로를 설치해 성능을 검증하고 있다.이후 서울시와 설치 길이를 100ｍ로 늘려 시범사업을 추진할 예정이며 세종시 스마트시티사업과 새만금 외곽도로에 설치하기 위한 협의도 진행하고 있다.

영흥에너지파크에 있는 태양광 도로를 지나는 전기 자동차

                                                                                                      출처: 전기 신문

최근에는 국내 아산시에도 태양광 자전거도로를 설치했다는 소식이 있지만, 도로에 태양광 패널을 깐 게 아닌 도로 위 지붕 평면 거치형 태양광 패널을 설치한 것으로 태양광 도로와 다소 거리가 멀다.

 

도로를 이용한 또 다른 에너지 생산 방식

 

그렇다면 태양광 이외에 도로를 이용한 친환경적인 에너지 생산 방식은 없을까?

대표적인 예로 영국 런던의 롬퍼드에 위치한 쇼핑몰 mercury에는 마루를 밟을 때마다 발자국의 무게가 마루 아래의 발전기를 돌려 전력을 생산하는 '에너지 마루'가 있다. 한 번 밟을 때마다 2~4J 소량의 전력을 생산하는데 쇼핑몰과 같은 유동인구가 많은 곳에 설치하여 효과를 극대화시킨다. 8만 5천 명이 밟을 경우 18만 7천J을 생산할 수 있는데 에너지 마루를 통해 나오는 전력은 쇼핑상가의 실내 외 그리고 건물 외의 조명을 밝히는 데 쓰인다고 한다. 비록 적은 양이지만 사람의 발걸음이 모이고 모여 조명을 밝힌다는 점이 태양광 못지않은 역할을 수행하는 것으로 보인다. 또한 태양광 패널은 수명이 25~30년이지만 에너지마루는 따로 수명이 없다는 것이 눈에 띈다.

에너지 마루

                                                                                          출처: 한국수력원자력 블로그

에너지마루는 차량이 아닌 사람이 다니는 도로지만, 도로를 이용해 친환경적인 에너지를 생산하는 또 다른 가능성을 볼 수 있는 좋은 예시가 된다.

태양광 도로는 도로에서 발전한 전력으로 전기자동차를 충전하고 주변 도시에 전원을 공급하는 등 스마트 도로, 스마트 시티에 적용할 수 있는 차세대 기술로 발전하고 있지만, 아직 해결해야 할 문제가 많아 보인다. 효율성은 물론이고 차량의 무게 및 자연으로 인한 패널 파손 등을 해결하기 위한 더 많은 연구시간이 필요하다.

서울에서 뉴욕까지 두 시간 안에 주파할 수 있는 초대형 진공튜브 자기부상열차 하이퍼루프를 구상하는 등 현재 과학기술의 발전은 변화에 가속도를 붙여 미래 인류의 삶을 함부로 예측하기 어려운 수준이다. 비록 지금은 시기상조일지라도 얼마 지나지 않아 태양광 도로가 가득 깔린 스마트 시티가 나올 것이라 확신한다.

 

 

출처:

1. https://www.cnet.com/roadshow/news/france-wattway-solar-road-failure/ / RoadShow / 2019.08.17

 

2. http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=001&oid=028&aid=0002464901 / 한겨례 / 2019.08.17

 

3. https://bigthink.com/technology-innovation/france-solar-road?rebelltitem=1#rebelltitem1 / Big Think / 2019.08.18

 

4. http://www.globalconstructionreview.com/news/frances-solar-road-dream-may-be-over-after-test-fa/ / Global Construction Review / 2019.07.23

 

5. https://auto.v.daum.net/v/NbKoC9u9La / auto herald / 2019.08.16

 

6. https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%84%B8%EA%B3%84-%EC%B5%9C%EC%B4%88-%ED%83%9C%EC%96%91%EA%B4%91-%EB%B0%9C%EC%A0%84-%EB%8F%84%EB%A1%9C-%EB%93%B1%EC%9E%A5#:none / The Science Times / 2014.11.25

 

7. https://cleantechnica.com/2017/03/12/dutch-solar-bike-path-solaroad-successful-expanding/ / Clean Technical / 2017.03.17

 

8. https://www.triplepundit.com/story/2016/looking-dutch-solar-bike-path-after-one-year/29346 / Triple Pudit / 2016.01.10

 

9. http://www.electimes.com/article.asp?aid=1553661044176085002 / 전기신문 / 2019.03.28

 

10. https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=17935578&memberNo=478066 / 한국수력원자력 블로그 / 2019.02.20