태양광 전기 자동차가 도로에서 사라진 이유는 무엇일까?

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현장에서 전기를 생산하는 데에는 여러 가지 장애물이 있고, 설치 비용도 많이 들기 때문에 현재로서는 태양광 전기 자동차를 대중화하기가 매우 어렵습니다.

월드 솔라 챌린지에 참가한 태양광 전기 자동차. 사진: 컴포지트 월드 — 월드 솔라 챌린지에 참가한 태양광 전기 자동차. 사진: *컴포지트 월드*

태양광 전기 자동차는 실제로 존재하며, 이를 볼 수 있는 가장 좋은 곳은 호주에서 2년마다 열리는 월드 솔라 챌린지입니다. 참가자들은 호주 북부 해안의 다윈에서 남부 해안의 애들레이드까지 약 3,000km(1,800마일)를 오로지 태양 에너지로만 주행합니다. 경주에 참가하는 많은 자동차들은 도로에서 흔히 볼 수 있는 차라기보다는 테마파크나 SF 영화에 나오는 모습에 더 가깝습니다. 인기 과학(Popular Science) 에 따르면, 태양광 전기 자동차가 아직은 일상적인 선택이 아닌 이유를 바로 이 때문일 수 있습니다.

낮 동안 많은 양의 햇빛이 지구에 닿지만, 대기를 통과하면서 산란되기 때문에 상대적으로 낮은 고도에 도달합니다. 계절의 영향을 제거한 후 평균적으로 햇빛 에너지는 약 342와트/m²로, 일반 냉장고를 작동시키기에 충분한 양입니다. 자동차는 크기가 다양하지만, 미국산 일반 승용차는 길이 약 5.5m, 너비 약 1.8m로, 표면적이 약 9~10제곱미터에 달합니다. 이는 약 3,420와트의 에너지를 수집할 수 있으며, 이는 냉장고, 식기세척기, 전자레인지를 작동시키기에 충분한 양입니다.

도시와 마을에 전력을 공급하는 태양광 발전소는 수천 에이커에 걸쳐 수백만 개의 태양광 패널을 사용합니다. 사막 지역의 일부 발전소는 태양 에너지를 모으기 위해 거울 배열을 사용합니다. 하지만 일반 자동차는 많은 양의 태양 에너지를 모을 만큼 충분한 표면적이 없습니다.

또 다른 문제는 오늘날의 태양광 패널이 햇빛을 전기로 변환하는 효율이 그다지 높지 않다는 것입니다. 일반적으로 효율이 약 20%에 불과하여 유입되는 태양 에너지의 약 5분의 1만 전류로 변환합니다. 즉, 태양광 패널로 덮인 일반 자동차에 3,420와트의 태양 에너지가 공급되더라도 실제 사용 가능한 전력은 약 684와트에 불과합니다. 반면, 전기차는 시속 100km로 주행하려면 20,000와트의 전력이 필요합니다.

월드 솔라 챌린지 차량은 일반적으로 크고 표면적을 극대화하도록 설계되었습니다. 이를 통해 최대한 많은 햇빛을 모을 수 있습니다. 컨셉트카에는 적합하지만, 대부분의 프로토타입에는 운전석 외에 창문이나 다른 공간이 없습니다.

또 다른 문제는 지리, 일광 시간, 그리고 기상 조건이 모두 태양 에너지 생산량에 영향을 미친다는 것입니다. 지구는 자전축이 기울어져 있기 때문에 모든 지역이 특정 시점에 같은 양의 햇빛을 받는 것은 아닙니다. 북반구가 태양 쪽으로 기울어지면 지구의 상반부는 더 많은 햇빛에 노출되는 반면, 남반구는 더 차갑고 어둡습니다. 남반구가 태양 쪽으로 기울어지면, 남반구가 상반부보다 더 많은 햇빛을 받게 됩니다.

적도 지역은 일 년 내내 풍부한 햇빛을 받기 때문에 남부 캘리포니아나 사하라 사막과 같은 인근 지역은 알래스카와 같은 극지방보다 태양광 발전량이 더 많습니다. 태양광 자동차는 흐리거나 비 오는 날에는 충분한 햇빛을 모으는 데 어려움을 겪습니다. 대규모 태양광 발전소조차도 해가 지지 않는 시간을 대비해야 합니다. 운전자는 야간에도 운전해야 합니다. 태양광 자동차를 어두워진 후에도 계속 운행하려면 낮 동안 모은 잉여 에너지를 배터리에 저장해야 합니다. 태양광 패널과 배터리는 차량 무게를 증가시키고, 차량이 무거울수록 더 많은 전력이 필요합니다.

연구원들은 일상생활에 더욱 적합한 태양광 전기 자동차를 설계하기 위해 노력하고 있습니다. 태양광을 에너지로 더욱 효율적으로 변환하고 자동차에 장착 가능한 태양 전지를 개발해야 합니다. 일반 자동차 구매자가 이러한 시스템을 저렴하게 구입할 수 있도록 하는 것 또한 중요합니다.

현재 태양광 전기 자동차에 가장 가까운 것은 집이나 충전소에서 충전하는 전기차입니다. 전기 생산 방식에 따라 이러한 자동차에 필요한 에너지의 일부는 태양광 패널, 풍력 터빈, 수력 발전 또는 다른 재생 에너지원에서 얻을 수 있습니다.

안캉 ( 팝시지 에 따르면)

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