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[Design close up] 태양광 에너지 산업의 현주소
2016.09.19ditto102 조회(2396) 추천(추천) 스크랩(스크랩)
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2015년 3월 9일 이륙한 태양광 비행기 솔라 임펄스 2호(Solar Impulse 2)가 2016년 7월 26일 새벽 아랍에미리트 아부다비(Abu Dhabi)에 무사히 돌아오면서 화석연료가 아닌 태양광 에너지를 이용한 세계 일주에 성공했다. 스위스(Switzerland)의 공학자이자 솔라임펄스(Solar Impulse)의 CEO인 안드레 보쉬버그(André Borschberg)와 솔라 임펄스의 설립자인 베르트랑 피카드(Bertrand Piccard)가 교대하며 솔라 임펄스 2호를 조종했으며 총 이동거리는 43,042km에 달했다. 이는 세계 최초로 태양 에너지만을 이용해 세계일주에 성공한 항공기로 친환경 재생 에너지에 대해 시사하는 바가 크다. 솔라 임펄스 2호는 날개를 덮고 있는 1만 7248개의 태양 전지가 태양 에너지를 전기 에너지로 전환해 4개의 전기모터에 공급하며 추진 장치에는 4개의 프로펠러가 각 17.5 마력의 전기모터와 리튬 고분자 전지와 연결되어 있다. 1인승 비행기인 솔라 임펄스 2호의 기체는 종이보다 3배 가벼운 탄소섬유로 제작되어 중형차 한 대와 비슷한 2300kg로, 이는 일반 비행기의 1/130의 무게다. 태양 에너지로 운행하는 특성상 시간대에 따라 고도와 속도를 달리하여 비행했다. 낮에는 태양 에너지를 저장하기 위해 8500m까지 고도를 높여 최고 시속 140km로, 밤에는 전기를 절약하고 운행하는 조종사의 스트레스를 줄이기 위해 1500m 고도에서 운행했다. 초반에는 5개월 동안의 비행을 목표로 했으나 중간에 악천후와 배터리 시스템에 문제가 발생하면서 16개월로 늘어났다.
하지만 솔라 임펄스 2호의 세계 일주 성공은 화석연료를 대량으로 소비하는 비행기도 재생 에너지를 원료로 할 수 있는 가능성을 보여주었다. 프로젝트 책임자인 베르트랑 피카드는 10년 내로 태양광 비행기가 상용화 될 것이라고 전망한 바 있다. 이번 Design close up에서는 이러한 신재생 에너지로서 주목받고 있는 태양광 에너지를 사용한 다양한 제품들에 대해 알아보고자 한다.
※ 이미지 출처 : https://www.solarimpulse.com/our-story/milestone-rtw-round-the-world




※ 이미지 출처 :
http://www.usatoday.com/story/tech/news/2016/07/21/facebooks-aquila-completes-first-test-flight/87368910/ 

페이스북(Facebook)의 태양광 드론인 아퀼라(Aquila)가 2016년 6월 28일 시범 비행에 성공했다. 2014년 페이스북이 인수한 무인 항공기 제작업체인 어센타(Ascenta)의 인력과 미항공우주국(National Aeronautics and Space Administration, NASA)의 인력이 합류한 연구소인 커넥티비티 랩(Connectivity Lab)에서 개발한 아퀼라는 목표로 했던 시간보다 3배 긴 96분 동안 비행하는데 성공했다. 라틴어로 독수리를 의미하는 아퀼라는 미국의 항공기 제작업체인 보잉(Boeing)의 단거리용 제트 항공기인 보잉 737(Boeing 737)보다 긴 날개에 설치된 태양광 패널로 전력을 공급한다.


※ 이미지 출처 :
https://www.theguardian.com/business/2016/jul/21/facebook-solar-powered-internet-plane-test-flight-aquila

아퀼라는 드론 및 위성 등을 이용하여 케이블망을 구축해 인터넷이 보급되지 않은 개발도상국 및 오지에서도 인터넷을 이용할 수 있도록 하는 비영리 프로젝트 Internet.Org의 일환으로 제작되었다. 마크 저커버그(Mark Zuckerberg) 페이스북 CEO는 "전세계 인구의 약 10%가 인터넷 인프라가 구축되지 않은 지역에 살고 있다"며 "드론이 전 세계를 연결하는데 도움을 줄 것"이라고 말한 바 있다. 페이스북은 다음 시범 비행에서는 아퀼라가 2주 동안 비행할 수 있도록 개발을 계속하고 있다.  





※ 이미지 출처 : http://www.activeonshop.nl/action-cam/activeon-4k-solar-x.html

액티브 온(ACTIVE ON)의 솔라 X(Solar X)는 좌우측에 있는 태양광 패널로 배터리를 충전할 수 있는 액션캠이다. 신체 또는 장비에 부착하여 촬영하는 초소형 캠코더인데, 액션캠의 특성상 야외 및 스포츠 활동시에서 다수 사용되고 있다. 소형이라는 특성상 배터리가 빨리 소모되는데, 솔라 X는 내장된 배터리만으로는 2시간 촬영할 수 있으며, 태양광 충전으로 최대 4시간 추가 촬영을 할 수 있다. 30분 만에 70%까지 충전할 수 있어 충전 효율도 뛰어나다.


※ 이미지 출처 : http://www.cnet.com/products/activeon-solar-x/ (좌),
http://www.activeon.com/products/action-cam-4k-solar/ (우) 
 
그 외에도 4K 2160p 해상도의 고화질 영상을 촬영할 수 있으며 2인치의 터치 스크린이 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공한다. 인터넷에 연결하면 액티브 온 클라우드로 촬영한 사진 및 동영상이 자동 업로드되고 iOS 기기와 안드로이드와 와이파이 연결로 저장할 수 있는 등 편의성을 높여 액션캠으로써의 기능에도 충실하다.





※ 이미지 출처 : http://yolkstation.com/

국내 스타트업 요크(YOLK)의 태양광 충전기는 미국의 대표적인 소셜 펀딩 사이트인 킥스타터(Kick Starter)에서 목표금액을 2000% 초과한 9억 원을 모금하며 크게 성공했다. 두께가 1.1cm, 무게는 120g(두장 기준)으로 세상에서 제일 얇고 가벼운 태양광 충전기이다. 맑은 날에 5W 제품을 기준으로 아이폰 6를 두시간 반 만에, 패널이 4개인 10W 제품은 네시간 반 동안 아이패드 에어2를 100% 충전할 수 있다. 이는 일반 가정에서의 충전 효율과 동일한 것으로써 충전 효율이 매우 뛰어나다.



방수 기능으로 야외에서도 사용하기 편리하며 패널의 연결부가 자석으로 되어 있어 모듈을 간편하게 추가 및 부착하기 편하게 설계됐다. 또한 내장된 LCD 스크린을 통해 현재까지 발전량을 실시간으로 확인할 수 있다.





※ 이미지 출처 : http://feltmark.com/collections/ellum-solar-light-different

미국 로스앤젤레스(Los Angeles)를 기반으로 하고 있는 스튜디오인 펠트마크(Feltmark)의 엘륨 솔라(Ellum Solar)는 태양광 패널이 부착되어 있어 태양광으로 충전할 수 있는 소형 LED 조명이다. 24시간 충전하면 6개월 동안 사용할 수 있고 휴대하기 간편한 손바닥 정도의 크기에 무선으로 충전할 수 있어 장소의 제약 없이 사용할 수 있다.


※ 이미지 출처 : http://feltmark.com/collections/ellum-solar-light-different

전용 마그네틱 마운트를 이용하면 집안 어디에나 설치할 수 있고 실내에서의 간접조명이나 탁상용 램프로도 활용할 수 있다. 색상은 블랙 월넛과 화이트 메이플, 두 가지 타입으로 구성돼있다. 2016년 3월 킥스타터(Kick Starter)에서 23만 달러가 넘는 자금을 모금하여 지금 예약주문을 받고 있다.





※ 이미지 출처 : https://infinitypv.com/portable

2014년 설립된 덴마크(Denmark)의 스타트업인 인피티니PV(InfinityPV)의 헬리온(HeLi-on)은 두루마리라는 독특한 형상을 하고 있다. 태양 전지 부분이 필름 형태로 이루어져 있고 두께도 2 미크론(1mm의 1/1000)으로 매우 얇고 본체 크기는 113×36×28mm이며 105g으로 매우 컴팩트하다. 사용하지 않을 때는 두루마리에 감아 넣을 수 있어 휴대하기 간편하다.


 
두루마리를 펼쳐서 충전하여 전력을 미리 저장할 수 있고 내장된 2,600mAh의 리튬 이온 배터리로 2~3시간이면 완충할 수 있다. USB 단자를 통해 스마트폰 배터리 충전도 할 수 있다. 킥스타터(Kick Starter)를 통해 2016년 1월 75만 덴마크 화를 모금했고 예약주문을 받고 있다.





※ 이미지 출처 : https://www.transportation.gov/fastlane/new-pavement-system-supported-solar-panels (좌),
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Roadways (우)

2011년 미국의 전기 엔지니어인 스콧 브루소(Scott Brusaw)는 도로 및 거리를 태양광 발전소로 하는 태양광 도로 개념을 처음으로 제안해 도로용 시제품을 선보였다. 솔라 로드웨이(Solar Roadways) 개념은 도로에 미끄럼 방지 기술과 트럭의 무게도 견딜 수 있는 강화유리를 사용한 육각형의 태양광 모듈로써 내재된 LED 발열체로 각종 도로정보를 보여주며 도로 자체가 태양광 발전을 한다. 눈과 얼음이 쌓이는 것을 방지하기 위한 발열체도 포함하고 있어 폭설로 인한 제설 비용 등 부가적인 비용을 절감시킬 수 있을 것으로 전망되고 있다. 



솔라 로드웨이의 솔라 모듈은 아직 개발 단계임에도 불구하고 단순히 태양광 발전을 한다는 것 외의 기능으로 인해 미국 교통국(U.S. Department of Transportation)과 함께 세 번의 테스트를 성공적으로 진행했고 주 정부 지원 등의 이슈로 인해 크라우드 펀딩 플랫폼 인디고고(Indiegogo) 캠페인에서 220만 달러를 모금했다. 미래의 운송수단이 될 전기차의 충전 수단으로의 개발 가능성도 부상하며 주목받고 있는 솔라 패널은 미국 미주리주(Missouri)와 협력 하에 콘웨이 루트 66 웰컴 센터(The Route 66 Welcome Center) 앞에 시범 설치가 예정되어 있다. 올해 연말 완성되는 것을 목표로 하고 있는 솔라 패널은 먼저 웰컴 센터의 전력을 보조하는 역할을 하고 추후에 설치를 늘려갈 계획을 밝혔다.





※ 이미지 출처 : http://www.theverge.com/2015/3/26/8287509/ikea-refugee-shelter-flatpack-photos-iraq-syria

스웨덴(Sweden)의 가구 브랜드인 이케아(Ikea)가 발표한 배터 쉘터(Better Shelter)는 지붕에 태양광 패널을 설치해 램프와 USB 커넥터를 통해 전원을 공급하는 임시 주택이다. 17.5㎡의 크기로 5명이 거주할 수 있는 임시 주택은 4시간 만에 빠르게 조립할 수 있도록 설계됐다.


※ 이미지 출처 :
https://www.ikeafoundation.org/pressrelease/refugees-lives-get-brighter-thanks-to-ikea-foundation-and-unhcr/

배터 쉘터는 시리아의 내전으로 400만 명이 난민이 되어 인근 국가와 유럽으로 이민하려고 하는 난민 문제로 인해 이케아와 유엔난민고등판무관사무소(United Nations High Commissioner for Refugees, UNHCR)가 공동으로 개발했다. 디자이너, 엔지니어 등과 함께 테스트를 거쳐 이디오피아와 이라크 난민의 사례를 기반으로 프로토 타입을 제작했다. 경량 폴리머 패널과 파이프, 전선 등을 이용한 배터 쉘터는 3년 동안 사용할 수 있는 내구성이 있고 네팔(Nepal), 이라크(Iraq), 그리스(Greece), 에디오피아(Ethiopia), 남수단(South Sudan) 등에 설치되어 있다. 





※ 이미지 출처 : https://www.youtube.com/watch?v=1F6PFRxvu_0

청정 에너지가 주목받고 관련 시장이 성장함에 따라 많은 테크 기업들도 에너지 사업에 뛰어들고 있다. 애플(Apple)은 2016년 8월 4일 미국 연방에너지규제위원회(Federal Energy Regulatory Commission, FERC)로부터 태양광 발전 사업을 승인받으면서 캘리포니아주 몬터레이(Monterey), 애리조나주 메사(Mesa), 네바다주 리노(Reno)에 설립한 태양광 발전소에서 생산한 전기를 판매할 수 있게 되었다. 애플의 태양광 사업과 관련해서 빼놓을 수 없는 부분이 애플의 신사옥이다. 애플 캠퍼스 2(Apple Campus 2)는 외관 모습에서 우주선을 연상시키기 때문에 우주선 신사옥으로도 불리는데, 지붕에 태양광 패널을 설치하였으며 여기에서만 16MW의 전력을 생산한다.


※ 이미지 출처 : https://www.youtube.com/watch?v=1F6PFRxvu_0

드론 파일럿인 매튜 로버츠(Matthew Roberts)가 유튜브에 애플 캠퍼스 2의 건설 현장을 촬영한 영상을 업로드 했다. 8월에 업로드된 영상에서 지붕에 태양광 패널이 설치되어 있는 것을 볼 수 있다. 애플은 신사옥에 연료 전지 발전도 적극 활용할 예정이라고 했는데 다른 태양 에너지 관련 사업도 기대감을 증폭시키고 있다





※ 이미지 출처 : http://inhabitat.com/tesla-opens-the-gigafactorys-doors-for-a-first-look/

태양광 산업에서 최근 주목할 만한 사건이 있었다. 바로 전기차 개발로 업계 선두를 달리고 있는 테슬라 모터스(Tesla Motors)가 태양광 패널 제조업체인 솔라시티(SolarCity) 인수를 발표한 사실이다. 테슬라 모터스의 최고경영자(CEO)인 엘론 머스크(Elon Musk)는 솔라시티 이사회 의장이자 최대주주이기도 한데 2016년 6월 21일 처음 솔라시티 인수 계획을 밝혔으며 8월 1일에는 솔라시티를 주당 26억 달러에 인수하기로 발표했다. 두 회사의 인수합병은 주주총회 승인 과정을 남겨두고 있으며 고숍(Go-shop) 조항으로 솔라시티는 인수합병안 체결 이후 45일 내에 다른 바이어의 제안을 수락할 수 있어 마무리되지 않은 상태다.
테슬라 모터스가 솔라시티를 인수합병하고자 하는 움직임은 태양광 에너지가 추후 어떤 가능성을 가지고 있는지에 대해 시사점을 던져준다. 테슬라 모터스는 단순히 모듈 생산과 에너지의 자급자족에 그치는 것이 아니라 부가적으로 어느 분야에 사용할지와 생산까지 감안하여 수익을 창출할 수 있는 구조를 고민하고 있다. 인수합병될 경우 테슬라는 태양광 패널부터 가정용 배터리, 전기차에 이르기까지 수직적으로 통합된 세계 최초의 에너지 회사가 된다.


※ 이미지 출처 : http://www.kyocerasolar.com/assets/001/5673.pdf

지금까지 태양광 에너지를 활용한 다양한 제품들에 대해 살펴보았다. 페이스북, 애플, 테슬라 모터스 등 다수의 글로벌 기업들이 신재생 에너지로 사업을 확장해가고 있다. 처리해야 할 데이터의 양이 늘어남에 따라 데이터 센터의 전력 수요가 폭증하면서 전기료가 늘어나고 많은 테크 기업들은 자체 수급을 위해 신재생 에너지 생산으로 눈을 돌리고 있다. 애플은 최근 애플 에너지(Apple Energy)를 설립했으며 아마존 또한 태양광, 풍력 발전 등 신재생 에너지 사업을 본격화하고 있다. 구글은 이미 2009년 구글 에너지(Google Energy)를 설립한 바 있다. 이와 같이 테크 기업 사이에서 청정 에너지원으로써 각광받고 있는 태양광 산업은 2020년에는 태양광 에너지의 발전단가가 석탄을 사용한 발전단가와 동일한 수준일 것으로 예상되면서 보급될 가능성이 보다 높아졌다. 에너지 효율도 좋고 지속가능한 발전도 가능케 하는 태양광 발전과 결합된 다양한 제품을 기대해본다.
  

글 / 디자인맵 편집부

 

원문 주소: http://www.designmap.or.kr/ipf/IpTrFrD.jsp?p=555&x=1

 

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