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고속도로를 태양전지판 지붕으로 덮으면?
고속도로 태양전지판 지붕의 이점에는 교통 사고 감소, 청정 에너지 생성, 화석 연료 에너지원을 대체하여 탄소 배출량 감소 가능성이 포함된다고 연구는 말합니다. 크레딧: 지구의 미래(2024). DOI: 10.1029/2023EF003975
전 세계 고속도로에 태양전지 지붕을 설치하는 데 드는 비용과 편익을 계산한 이 야심 찬 추정치는 화석 연료의 필요성을 줄임으로써 전 세계 탄소 배출량을 약 28% 줄일 수 있습니다.
이 연구는 고속도로 및 기타 주요 도로 위로 높이 솟은 태양 전지판 네트워크를 구상하여 전기를 생산하고 악천후로부터 자동차를 보호합니다. 이 연구는 '지구의 미래(Earth's Future)'에 게재되었습니다.
"일부 고속도로 태양광 지붕 파일럿 프로그램이 있지만 우리가 상상한 규모는 아닙니다"라고 중국 과학원의 원격 감지 과학자이자 연구의 수석 저자인 Ling Yao는 말했습니다. "지구의 고속도로를 태양전지 지붕으로 덮으면 연간 17.58페타와트시의 전기를 생산할 수 있으며, 이는 2023년 전 세계 총 전력 소비량의 60% 이상에 해당합니다."
저자들은 국제 기후 변화 패널(International Panel on Climate Change)이 설정한 섭씨 1.5도(화씨 2.7도) 온난화 목표를 달성하기 위해 탄소 배출량을 줄이기 위한 혁신적인 솔루션이 필요하다고 제안합니다. 태양광 발전 또는 태양 전지판은 2012년에서 2021년 사이에 설치된 새로운 재생 에너지의 40%를 차지했습니다. 태양 전지판의 비용이 하락함에 따라 Yao와 같은 창의적인 태양광 프로젝트는 전 세계가 지속 가능한 에너지로 전환하는 데 도움이 될 수 있습니다.
재생 가능하고 안전한 미래를 그리는 것
이 상상력이 풍부한 연구에 대한 영감은 Yao가 저녁 출퇴근길에 고가도로를 건너면서 떠올랐습니다.
"문득 도로를 내려다보며 '길은 서로 연결되어 있구나. 마치 네트워크와 같아서 자동차가 한 장소에서 다른 장소로 자유롭게 이동할 수 있습니다.'라고 그는 말했습니다. "저는 '도로를 태양광 발전망으로 바꾸면 어떨까?' 하고 생각했습니다."
고속도로 위에 태양광 전지 지붕을 건설하면 이미 개발된 토지를 전기를 생산하여 사용할 수 있게 되어 온실 가스 생성 에너지에 대한 수요를 줄이고 궁극적으로 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 지구는 320만 킬로미터(190만 마일) 이상의 고속도로로 덮여 있으며, 이는 적도를 251바퀴 돌 수 있는 아스팔트입니다.
최근 몇 년 동안 태양광 전지 지붕 주차장이 급증했지만 태양광 포장 및 지붕 도로는 아직 초기 단계에 있습니다. 일부 국가에서는 기술의 가능성을 보여주기 위해 소규모 파일럿 규모의 고속도로 태양광 프로젝트를 시작했지만, 태양 전지판으로 덮인 길게 뻗은 고속도로는 아직 갈 길이 멉니다.
연구진은 전 세계의 고속도로와 주요 간선 도로를 조사하고 각 국가 또는 지역에서 태양 전지판 네트워크를 구축하고 유지하는 데 드는 비용을 계산했습니다. 그들은 최대 250와트의 전력을 생산하는 폴리실리콘 태양광 패널을 기반으로 분석했으며, 고속도로의 바깥쪽 차선을 향해 10도 기울어져 배치되었습니다.
전 세계 고속도로와 주요 간선 도로에 태양광 지붕을 설치하는 데 523억 개의 태양 전지판이 사용될 것이라고 야오는 말했습니다. 고속도로를 덮고 있는 태양 전지판은 전 세계에서 연간 최대 17,578테라와트시를 생산할 것이며, 이는 미국의 연간 에너지 생산량의 4배가 넘습니다. 주요 간선 도로에 태양열 지붕을 설치하면 연간 13,570테라와트시를 추가로 생산할 수 있습니다.
메가와트시당 비용과 에너지 생성 잠재력은 지리적으로 다르며, 대부분의 설비는 중국 동부, 서유럽 및 미국 동부 해안과 같은 많은 고속도로가 있는 인구 밀집 지역 근처에 건설될 것입니다.
전 세계에 고속도로 태양광 지붕을 설치하면 전 세계는 연간 화석 연료에서 생성되는 이산화탄소 9.66기가톤에 해당하는 양이나 2022년 미국 온실가스 배출량의 3분의 2에 해당하는 에너지를 생산할 수 있습니다.
"정말 깜짝 놀랐어요. 고속도로만으로도 전 세계 전력 수요의 절반 이상을 생산하고 전 세계 탄소 배출량을 줄여야 한다는 압박을 크게 완화할 수 있는 대규모 태양광 설비의 배치를 지원할 수 있다는 것을 깨닫지 못했습니다."
태양열 고속도로 지붕은 또한 운전자와 도로를 비와 눈으로부터 보호함으로써 전 세계 교통 사망자를 10.8% 줄일 수 있으며, 특히 강수량이 많은 지역에서 감소할 수 있다고 연구는 추정했습니다. 고속도로 안전이 개선되면 교통 사고로 인한 경제적 비용도 줄일 수 있습니다.
다양한 도전 과제
미래형 고속도로 설비는 고가의 설비(동급의 지상 기반 어레이 비용의 최대 4배에 달할 수 있음)와 유지 관리 비용 등 차질에 직면할 수 있습니다. 그리고 이러한 도전 과제 너머에는 수십억 개의 태양 전지판을 청소하는 방법과 같은 더 일상적인 문제가 있습니다.
그러나 야오는 이러한 소규모 파일럿 프로그램이 인기를 끌 것으로 기대하고 있으며, 일부 국가에서는 고속도로 태양광 지붕을 대규모로 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그는 태양광 지붕이 미국 남서부처럼 길고 평평하게 뻗어 있는 고속도로에 가장 쉽게 설치될 것으로 예상합니다.
"실제로 이것을 실천하는 것은 누군가가 이 아이디어가 실용적이라고 믿게 만드는 가장 좋은 증거입니다"라고 그는 말했습니다.
이상의 기사는 2024년 8월 6일 TechXplore에 게재된 “Roofing highways with solar panels could cut carbon emissions and improve road safety”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Roofing highways with solar panels could cut carbon emissions and improve road safety (techxplore.com)
* 추가정보 출처 : Roofing Highways With Solar Panels Substantially Reduces Carbon Emissions and Traffic Losses - Jiang - 2024 - Earth's Future - Wiley Online Library