태양광 패널을 설치할 때 연간 복사량은 남향이 많지만, 효율은 북향이 더 높은 것으로 나타났다.
남아프리카공화국 더반기술대학 연구진은 태양광 발전 패널을 저비용 주택 지붕에 설치할 때, 남향보다 북향을 향하도록 하는 것이 효율이 더 높다고 11일(현지시간) 밝혔다. 실제 기온과 그늘 등의 조건을 반영해 시뮬레이션한 결과, 북향 지붕이 더 낮은 작동 온도로 인해 성능지수가 높았다는 것이다.
연구진은 나이지리아 시골 지역(위도 6.52도)을 대상으로 3차원 PV*SOL 모델링을 적용해 지붕 방향과 경사각, 전력 생산량 및 효율을 분석했다.
시뮬레이션 결과, 동일한 조건에서 남향 지붕은 연간 1845.93kWh/㎡의 복사에너지를 받았고, 북향은 1710.12kWh/㎡를 받았다. 복사량은 남향이 8% 높았지만, 시스템 효율을 나타내는 성능지수(PR)는 북향이 87.04%, 남향이 86.09%로, 북향이 더 높은 수치를 기록했다.
연구진은 "남향 지붕이 더 많은 햇빛을 받지만, 상대적으로 온도가 높아져 전력 변환 효율이 떨어지는 반면, 북향은 시원한 조건에서 작동해 효율이 높게 나타났다"고 분석했다. 태양광 모듈은 온도 1도당 발전 효율이 0.4~0.5%씩 감소하는 특성이 있다.
또한 연구는 주택 1채에 300W급 패널 80장을 설치했을 때, 연간 전력 생산량은 약 3만4959kWh로 추산된다고 밝혔다. 그러나 실제 가구 소비 전력은 전체의 7~10%에 불과했고, 나머지 약 90%는 외부로 공급 가능한 전력이었다.
연구진은 "소득이 낮은 지역일수록 지붕 방향, 온도, 그늘 같은 미세한 변수들이 시스템 효율에 큰 영향을 줄 수 있다"며 "태양광 시스템 설계 시 발전량뿐 아니라 효율과 실제 사용량까지 함께 고려해야 한다"고 밝혔다.
이번 연구결과는 국제학술지 'Energy & Buildings'에 6월 11일자에 게재됐다.
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