태양은 지구크기의 109배이며, 1억5000만㎞ 거리에 위치한다.
구성은 수소 73%, 헬륨 24%로 이루어져 있으며, 초당 3.8×10의 23승㎾의 에너지를 우주에 방출한다. 지구는 태양으로부터 지표면에 1㎡당 700m의 에너지를 받게 된다.
지구 전체에 도달하는 태양에너지양은 태양자신이 방사하는 에너지양의 22억분의 1 정도다. 그 에너지양은 전 인류의 소비에너지양의 약 1만배에 달하는 것이다.
태양에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농·수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이룬다.
태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온재료 개발 등의 과제를 안고 있다.
태양열 발전은 중앙 집중형 시스템, 분산형 시스템 과 독립형 시스템 등으로 구분한다.
중앙 집중형 시스템은 태양 추적 장치라고 불리는 거대한 태양 추적 반사경에서 반사된 태양광을 중앙에 위치한 탑의 한 점에 모아 고열을 얻는다. 이 고열로 열교환기 등을 이용하여 고압 수증기를 발생시켜 전기를 얻는 방식이다.
분산형 시스템은 선초점형, 접시형 등 집광 집열기를 이용한 단위 집광 집열 시스템을 다수 분산 배치하여 배관 내를 흐르는 열매체를 가열시킨다. 이를 이용하여 Stirling 엔진과 같은 열기관을 구동시켜 발전하는 방식이다.
독립형 시스템은 집광 집열기를 이용하는 5~25 ㎾p급의 시스템으로서 전력 계통으로부터 독립된 소규모 전원으로 이용되는 것을 말한다.
주거생활의 에너지 소모는 난방 및 급탕분야가 가장 많다.
태양열 온수 급탕기는 태양에너지를 이용하여 저렴한 가격, 간편한 작동, 용이한 설치가 가능하다.
그리고 온도가 50℃전후로 집열 장치의 가격이 저렴하고, 단순하여 생산 및 설치에 경제성이 높으므로 다른 태양열 이용 분야보다 앞서 있다.
설비형 태양열 시스템은 기계적인 동력을 이용하여 강제적으로 태양열을 저장하는 방식이다.
지붕에 있는 집열판에서 뜨거워진 물을 펌프를 이용하여 지하실에 있는 축열 탱크로 보내어 열을 저장하는 방식이다. 이 축열 탱크에 있는 물을 이용하여 난방 및 온수로 사용한다.
태양열시스템 설비는 집열기, 축열조, 제어장치, 순환펌프, Sensor 및 Control 부품, 보일러 및 버너, 배관재 및 보온재 등으로 구성된다.
열을 이용하는 것이 또 하나의 에너지 테크 !
김귀열 (주)네오엔 연구소장 공학박사