북극권 태양광, 수직형으로 설치하면 발전비용 최대 14% 낮아져

북극권의 태양광 발전, 수직형 설치로 경제성 극대화

최근 연구에 따르면, 겨울철이 길고 일조 시간이 짧은 북극권 지역에서도 태양광 발전의 효율성을 높일 수 있는 방법이 제시됐다. 북위 75도 이상의 극한 환경에서 동서향 수직형 양면 태양광 패널을 설치할 경우, 발전 비용을 최대 14%까지 낮출 수 있다는 것이다. 이 연구는 핀란드 라펜란타-라티 공과대학교(LUT) 연구진에 의해 진행되었으며, 결과는 국제학술지 ‘스마트 에너지(Smart Energy)’에 발표됐다.

태양광 설치 방식의 변화

연구진은 북극과 아북극 지역에서 다양한 태양광 설치 방식을 비교 분석했다. 고정경사형, 수평 단축추적식, 그리고 동서향 수직형 양면 태양광 패널이 대상이었다. 이들 방식은 각각의 발전량과 경제성을 평가하기 위해 북위 66도 이상의 지역을 0.45도 간격으로 나누어 연구했다. 특히 수평 단축추적식 태양광 패널은 태양의 움직임에 맞춰 패널 방향을 조절하는 방식으로, 연간 767~2171시간의 전부하시간을 기록했지만, 동서향 수직형 양면 태양광도 괄목할 만한 성과를 보였다.

수직형 양면 태양광 패널은 동쪽과 서쪽 두 방향에서 햇빛을 받아들여, 긴 여름 일조 시간을 최대한 활용할 수 있는 장점이 있다. 연구 결과에 따르면, 북위 75도 이상 지역에서 수직형 패널의 연간 발전량은 단축추적식과 비교해 0~13% 낮았지만, 하루 발전 패턴이 유사하다는 점에서 실용성이 높았다.

경제성 확보의 가능성

경제성 측면에서도 수직형 양면 태양광 패널은 두드러진 장점을 보였다. 고정경사형 40%, 단축추적식 50%, 그리고 동서향 수직형 10%의 조합으로 구성된 기준 설비의 균등화발전비용(LCOE)은 메가와트시(MWh)당 18.2~51.7유로에 달했다. 하지만 동서향 수직형으로 설치할 경우 이 비용이 1.4~14% 낮아지는 것으로 분석됐다. 이는 비용 효율성을 높이기 위해 추적장치가 필요 없는 단순한 구조의 이점이 작용한 결과로 볼 수 있다.

겨울철 극단적으로 짧은 일조 시간과 여름의 백야 현상이 뚜렷한 북극권에서, 태양광 발전의 가능성을 더욱 부각시키는 신호탄이 될 전망이다. 눈이 쌓일 가능성이 적은 수직형 설치 방식은 겨울철에도 안정적인 발전을 기대할 수 있도록 해준다.

향후 전망

이번 연구는 기상 및 일사 데이터를 기반으로 한 모델링과 비용 분석에 기반하여 이루어졌기 때문에 실제 적용 시에는 지역별 건설비용, 물류비, 계통 연결비용 등 다양한 요소를 고려해야 한다. 그러나 태양광 발전 방식의 혁신을 통해 북극권에서도 경제적인 방식으로 에너지를 생산할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미를 지닌다. 앞으로의 연구와 실증 결과가 기대되는 만큼, 북극권 태양광 발전의 새로운 전환점을 맞이할 수 있을 것으로 보인다.