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태양은 인류가 1년간 사용할 수 있는 에너지를 매 시간마다 지표면에 쏟아 붓는 자원의 보고다. 원자력, 풍력, 지열 등 많은 대체에너지원 중에서 태양광 발전은 고갈의 우려가 없고, 환경문제도 발생시키지 않는다는 점에서 가장 현실적인 대체에너지원으로 각광받고 있다.
장애물로 인해 햇빛 가려지는 차광현상이 문제
태양광 발전의 핵심인 태양전지에서 가장 중요한 것은 광전 변환효율이다. 광전 변환효율이란 태양전지에 입사되는 태양광 에너지가 얼마나 많은 전기에너지로 변환되느냐를 나타내는 척도. 같은 면적과 조건에서 더 많은 전기에너지를 생산하는 것이 광전 변환효율이 높은 태양전지라고 할 수 있는 것이다.
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| ▲ 내셔널 세미컨덕터가 개발한 '솔라매직 파워 옵티마이저' | 일반적으로 태양전지 패널은 어레이 형태로 설치된다. 어레이란 패널이 직렬이나 병렬로 끼어진 상태를 말한다. 그런데 패널이 여러 가지 장애물로 인해 햇빛이 가려지는 차광현상이 발생하면 광전 변환효율이 떨어진다. 전문가들은 패널의 표면적 중에서 10%만 가려진다고 해도 전체 태양전지의 광전 변환효율은 절반까지 떨어질 수 있다고 지적한다.
이처럼 패널에 도달하는 햇빛을 막는 것은 주변의 나무, 굴뚝, 지붕 등 숱하게 많다. 떨어지는 낙엽, 새의 배설물, 그리고 먼지와 같은 간헐적 이물질 역시 패널로부터 햇빛을 차단해 태양광을 막는다.
현재 대다수의 태양전지 패널 설치 업체들은 차광을 피할 수 있는 작은 크기의 패널을 사용하거나 단위 면적당 발생하는 전력의 목표량을 낮추는 등 수동적인 방법만을 사용하고 있는 상황이다. 이는 결국 태양전지의 효율 저하와 비용 상승으로 직결된다.
손실되는 전기에너지의 57%까지 회복시키는 솔루션
하지만 내셔널 세미컨덕터가 개발한 솔루션 '솔라매직 파워 옵티마이저'는 차광현상, 이물질, 패널 노화 등으로 인해 효율이 저하되는 태양전지 패널의 발전 성능을 개선 및 향상시켜 준다. 이를 통해 손실되는 전기에너지의 최대 57%까지 회복시켜준다.
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| ▲ 미국 캘리포니아주 산타클라라에서 실시한 태양전지 패널 성능 테스트 | 이와 관련, 내셔널 세미컨덕터는 최근 미국 캘리포니아 주 산타클라라에 위치한 자사에서 일반 태양전지 패널과 솔라매직 파워 옵티마이저를 장착한 태양전지 패널의 성능 테스트를 수행했다. 이 성능 테스트는 일반적인 건물의 옥상에서 태양전지 패널이 부분적으로 차광되는 환경을 설정, 진행됐다.
실험결과 일반적인 태양전지 패널은 하루 동안 8~16%정도가 차광되면 광전 변환효율이 35~40% 떨어졌다. 반면 솔라매직 파워 옵티마이저를 장착한 태양전지 패널은 동일한 조건에서 광전 변환 효율이 30~37%이상 높았다. 손실되는 전기에너지의 최대 57%까지 회복시키는 것.
손실되는지도 몰랐던 전기에너지를 효과적으로 재사용한다
내셔널 세미컨덕터는 지난 3월 미국 오클랜드의 저소득층 공용 주택 단지에 적용된 태양전지 패널 개선 작업에 참여, 솔라매직 파워 옵티마이저를 적용했다. 약 200여 개의 태양전지 패널 중에서 3분의 1 가량을 개조했으며, 이로 인해 전체적인 발전 효율이 22.6% 이상 향상된 것으로 나타났다.
내셔널 세미컨덕터의 재생에너지 사업부 랄프 뮤엔스터 이사는 "솔라매직 파워 옵티마이저는 태양전지 패널의 차광, 이물질, 노화와 같은 문제를 해결해 광전 변환효율을 대폭 높여준다"며 "태양전지 패널 설치 업체들은 손실되고 있다는 사실조차 몰랐던 전기에너지까지도 효과적으로 재사용할 수 있을 것"이라고 말했다. | 
