태양광 자동차
가. 태양광자동차
태양광 발전시스템은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며, 발전 부위가 반도체 素子(소자)이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며, 태양 전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 발전 시스템을 半(반)자동화 또는 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다. 그러나, 태양 전지는 가격이 비싸 많은 태양광 발전 시스템의 건설에는 초기 투자가 요구되므로 상용 전력에 비하여 발전 단가가 높고, 일사량에 따른 발전량 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 건설비 보완이 필요한 단점이 있다.
나. 태양광자동차 제작 원리
태양광발전 시스템의 기본 원리는 반도체 PN접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양 전지는 필요한 단위 용량으로 직렬 혹은 병렬 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조로 만들어진 태양전지 모듈(solar cell module)로 상품화 된다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 직류가 발생한다. 따라서 일반적인 태양광 발전 시스템은 수요자에게 항상 필요한 전지를 공급하기 위하여 모듈을 직, 병렬로 연결한 태양전지 어레이(array)와 전력 저장용 축전지(storage battery), 전력 조정기(power controller) 및 직․교류 변환장치(inverter)등의 주변장치로 구성된다.
태양광 자동차의 동작은 태양 빛을 전기로 변형시키고 이것을 충전시켜 움직인다고 본다. 태양광 전지는 차량 위에 올려지며 태양광 전지에서 변형된 전기에너지는 자동차의 모터나 축전지로 이동한다. 일반적으로 태양광 자동차를 가동시키는데는 700-1500 watts의 전기에너지가 필요하다. 에너지 사용을 최대한 소량으로 하기 위해서는 에너지 사용의 효율성은 필수다. 에너지의 효율성을 극대화하기 위해서는 공기역학적 항력, 무게, 회전력 저항등을 자동차의 디자인 설계시 적절한 조화를 이루어야 한다.
태양광 에너지는 광전지 배열에 의해 전기로 직접 변형된다. 전기에너지는 충전지에 저장된다. 태양에너지에서 변형된 전기는 자동차가 달릴 때는 모터로 직접 전달된다. 현재 개발된 전기모터에 있어 모터의 조절은 상당히 효율적인 조정을 하고 있다. 속도조절은 일반적으로 가속 페달로 이루어진다. 에너지를 효율적으로 이용하기 위해서는 차량의 무게 그중 가장 무거운 모터의 경량화가 중요시된다. 최근 개발된 A 5 hp모터는 5 kg이하의 무게인 것으로 알려져 있다. 최근 개량된 차량에는 속도변환장치(기어)가 없다. 기어 변환은 모터내에서 전기적 힘없이 이루어진다.
자동차는 전기의 힘으로도 충분히 움직일 수 있다. 그리고 전기에너지는 태양에너지로도 얻을 수 있습니다. 태양에너지를 이용한 여러 연구들은 아직 여러 면에 있어 실용화 단계까지 이르른 것은 거의 없다고 말할 수 있다. 하지만 태양광을 이용한 방법은 에너지의 무한 대성과 환경친화성에 있어 그 어떤 대체 에너지원에 비해 뛰어나다. 다가올 21세기에는 그 어떤 대체 에너지원보다 그 효용성이 크다고 할 수 있으며 태양광으로 달리는 자동차들은 태양광으로부 에너지를 얻어 자동차를 움직이기 때문에 환경오염이 전혀 없다고 말해도 무관할 것이다.
그러나 이러한 태양광 자동차의 최대 걸림돌은 태양전지판의 크기와 성능이 아직은 떨어져 자동차를 움직이는 데는 많은 양의 전지판이 필요하다는 것이다. 태양전지는 보통 차량 지붕 위에 부착하여 사용하는데 이 전지판을 최대한 부착시키기 의해 결국 만화나 영화에서 보는 약간은 생소한 모형의 자동차가 생겨나게 되었다
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