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태양광으로부터 에너지를 얻는 '솔라루프 카'

 

최근 많은 자동차 기업들의 화두는 '신재생 에너지'입니다. 신재생 에너지를 사용한 자동차는 이산화탄소 저감 효과가 있으며 판매 차종의 CO2 총량을 규제하는 국제 환경 법규에 유리하게 작용해 수출 증대를 기대할 수 있습니다. 특히 태양광으로 전력을 충전하는 '솔라루프 차'는 전기차, 하이브리드 같은 친환경차뿐만 아니라 내연기관 자동차 배터리까지 충전 가능하도록 메인 동력을 보조하는 형태로 발전하며 미래형 자동차로 각광받고 있습니다.

 

 

솔라 시스템이란

 

 

솔라 시스템(Solar System)은 태양 에너지를 화학, 전력, 열 등의 에너지로 변환한 뒤 저장, 반송 수단을 거쳐 생활이나 산업용으로 이용하기 위한 각종 방식을 말합니다. 솔라 시스템은 몸에 나쁜 공해를 만들지 않고, 연료도 필요 없으며 소음이 발생하지도 않습니다. 한번 설치하면 수명이 길고(20년 이상) 유지보수가 용이하며 무인화가 가능하다는 장점이 있어요. 또한 필요한 장소에서 필요량 발전이 가능하며 에너지원이 청정하며 무제한으로 공급할 수 있습니다. 솔라 시스템은 지금까지는 주로 건물에 설치됐었어요. 가정용 온수 및 난방을 위한 시스템으로 많이 사용되고 있죠.

 

하지만 최근에는 자동차에도 솔라 시스템이 접목되고 있습니다. 주로 메인 동력을 보조하는 형태로 개발되고 있죠. 자동차 솔라 시스템은 솔라 패널, 제어기, 배터리로 구성돼요. 태양광이 태양전지셀 표면에 닿으면 전자와 정공으로 분리되면서 솔라패널에서 에너지가 발생합니다. 100W급 솔라 패널을 장착하면 여름철 정오 1Sun 기준으로 시간당 100W를 생산할 수 있는 겁니다.

 

제어기에서는 MPPT(Maximum Power Point Tracking, 솔라셀에 모인 전력의 효율을 높이기 위해 전압과 전류를 제어하는 것)와 변압이 이뤄집니다. 발전된 전력은 제어기를 통해 차량의 기준 전압으로 변압돼 배터리에 저장되거나 엔진에 연결된 차량 교류 발전기 부하를 낮추는데 이용됩니다.

 

 

1~3세대 솔라루프

 

우리나라 자동차 기업 중 솔라 시스템을 적용한 대표적인 사례는 현대·기아차를 들 수 있습니다. 현대·기아차는 1세대 실리콘형 솔라루프, 2세대 반투명 솔라루프, 3세대 차체형 경량 솔라리드 이렇게 세 가지 형태의 솔라 시스템을 개발하고 있어요.

 

1세대 실리콘형 솔라루프는 친환경차 일반 루프에 양산형 실리콘 태양전지를 장착한 형태입니다. 2세대 반투명 솔라루프는 내연기관 모델에 적용되며 개방감을 원하는 소비자를 위해 투과 및 계패형 옵션으로 개발 중입니다. 3세대 차체형 경량 솔라리드는 친환경 모델에 적용하기 위해 선행연구 중이에요. 출력 극대화를 위해 차량 리드와 루프 강판에 태양전지를 일체형으로 구성하는 방식이죠.

 

 

세계의 태양광 자동차

최근 호주에서는 '세계 태양광자동차경주대회'가 열렸습니다. 이 대회는 호주 대륙 북쪽 끝 다윈에서 남쪽 끝 애들레이드까지 무려 3000km를 달리는 코스예요. 경기는 태양광전기차의 실용성을 겨루는 크루즈급과 속도 경쟁을 벌이는 1인승 챌린저급으로 나눠 실시됩니다. 챌린저급 경기에서는 네덜란드 누온팀의 '누나 9'(Nuna 9)가 평균 시속 81.2km로 결승선에 선착하며 3연속 우승했어요.

 

크루즈급 경기에서 우승한 차는 네덜란드 아인트호벤(Eindhoven)팀의 태양광 패밀리카 '스텔라 비'(Stella Vie)입니다. 이 차는 시속 70km의 경제 속도를 내면서도 쓰고 남은 에너지를 전력망에 공급할 수 있는 성능을 과시하며 미래형 태양광 전기차의 가능성을 보여줬습니다.

 

아인트호벤팀 출신들은 라이트이어(Lightyear)라는 기업을 세우고, 가정용 콘센트와 태양전지로 모두 충전할 수 있는 태양광 전기차 '라이트이어 원'을 2019년에 출시하겠다고 밝혔습니다. 이 밖에도 독일의 신생기업 소노 모터스(Sono Motors)가 공개한 전기차 '시온(SION)'은 태양광만으로 30km까지 주행이 가능하며 중국의 태양광 패널 전문업체 '하너지(Hanergy)'도 태양광 전기차 모델 발표회를 갖고 2019년까지 4개 모델을 내놓겠다는 로드맵을 제시한 바 있습니다.

 

 

오늘날까지 자동차는 수동적으로 에너지를 소비하기만 하는 존재였습니다. 하지만 태양광으로 전력을 충전하는 솔라 시스템이 적용되면, 자동차는 능동적으로 에너지를 생산해내는 발전소가 될 것입니다. 앞으로 변화할 차량 에너지 공급 패러다임에 귀추가 주목되네요.