반도체 기술의 발전이 새로운 재생 에너지의 시대를 지원하는 데 도움이 되고 있지만 이러한 에너지원에는 장점과 단점이 공존합니다.
최근 글로벌 사건과 거의 유례가 없는 에너지 비용 상승에 따라 소비자와 기업 모두 가정 및 비즈니스 전력 공급 수단으로 재생 에너지원으로 눈을 돌리고 있습니다. 기후 변화가 가속화되면서 청정 에너지원 사용을 확장하고자 하는 추진력이 그 어느 때보다 주목받고 있습니다.
최근 몇 년간 재생 에너지 및 재생 에너지원이 크게 발전한 것은 사실이지만 다양한 재생 에너지원을 사용하는 데는 여전히 장점과 단점이 모두 따릅니다. 이 문서에서는 재생 에너지와 일반적인 재생 에너지원(및 그 장점과 단점)에 대해 논의하고 반도체 제조업체가 성장 중인 이 산업을 지원하고 있는 방법을 집중적으로 살펴봅니다.
재생 에너지란 무엇일까요?
재생 에너지의 장점과 단점에 대해 논의를 시작하기 전에 재생 에너지의 정의가 무엇인지 기준부터 알아보겠습니다. 간단히 말하자면 재생 에너지는 사용하더라도 고갈되지 않는 에너지원에서 수집한 에너지를 가리킵니다. 예를 들어 풍력 또는 태양광 에너지의 경우 에너지를 수집해도 에너지원이 고갈되지 않습니다. 이 스펙트럼의 반대쪽 끝에는 화석 연료와 같은 유한한 에너지원이 있습니다. 재생 속도가 고갈 속도보다 빠르다면 해당 에너지원을 재생 에너지원으로 간주할 수 있습니다. 근본적으로 재생 에너지원은 영원히 고갈되지 않습니다.
재생 에너지는 그 어느 때보다 빠르게 확장되고 있습니다. 실제로 IEA의 보고서에 따르면 2026년까지 글로벌 재생 에너지 용량이 2020년 수준 대비 60% 이상 증가할 예정입니다. 나아가 재생 에너지원이 같은 기간 동안 글로벌 전력 용량 증가 요인의 거의 95%를 차지할 전망입니다. 이러한 변화는 기하급수적으로, 2021년~2026년 추가되는 재생 에너지 용량이 이전 5년 대비 50% 이상 높을 것이라는 데서 극명하게 드러납니다.
재생 에너지원과 그 장점 및 단점
재생 에너지의 인기와 주목도가 높아지면서 관련된 수많은 재생 에너지원이 크게 각광받고 있습니다. 일부 에너지원은 민간 및 공공 부문 모두에서 실현 가능한 재생 에너지원으로 막대한 잠재력을 품고 있지만, 이와 별개로 각 에너지원에는 장점과 단점이 따릅니다.
우선 바이오매스를 생각해 보아야 합니다. 바이오매스는 식물, 나무 또는 기타 유기 물질에서 얻는 소재로, 이를 연소시켜 에너지를 생산할 수 있습니다. 장점은 명확합니다. 바로 재배할 수 있다면 사용할 수 있다는 것입니다. 이러한 소재는 매우 빠르게 생산 가능하며 양이 풍부하기 때문에 토지 전략을 통해 중단 없이 사용할 수 있습니다. 하지만 바이오매스를 연소시킬 때마다 공해가 발생해 공기가 오염됩니다. 고급 여과 및 배기 시스템이 있다 하더라도 바이오매스 사용으로 공기 오염이 발생하며, 이 방식이 대규모로 도입되어 있는 상황으로 인해 오염 규모가 매우 큽니다.
태양광 발전은 에너지 비용 상승에 직면한 가정 소비자들 사이에서 특히 인기가 급상승하고 있습니다. 태양광 발전은 단순히 전지를 사용해 태양 에너지를 수집하여 AC 전류로 전환한 후 사용하는 방식입니다. 배터리 및 전력 기술의 발전으로 태양광 비용이 크게 하락했습니다. 이 재생 에너지원의 장점과 단점은 분명합니다. 이른바 밝은 면을 보자면, 태양광은 무한하며 이 재생 에너지원에서는 공해가 발생하지 않습니다. 하지만 에너지 생산량이 밤에는 0, 매우 흐리거나 햇빛이 많지 않은 때는 거의 0으로 떨어집니다. 또한 태양광 에너지의 경우 전력을 대량으로 생산하려면 대형 설비를 설치해야 하기 때문에 경비 증가로 이어질 수 있습니다.
수력 발전은 저수지의 수력 발전 댐, 흐르는 강 또는 조수간만 등을 통해 흐르는 물에서 발생하는 에너지를 수집하는 방식입니다. 수력 발전의 장점은 매우 강력한 에너지원이자 매우 청정한 재생 에너지원이라는 것입니다. 반면 수력 발전의 단점은 물이 있는 지역에서만 가능하며 댐 또는 수력 발전 설비의 건설이 환경에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 나아가 미국 남서부와 같은 곳에서 볼 수 있듯이 가뭄과 저수지 및 강 수위 하강이 수력 발전에 막대한 문제를 불러올 수 있습니다.
마지막으로 재생 에너지원으로서의 풍력을 생각해 보겠습니다. 풍력은 공해가 발생하지 않고 비용이 상대적으로 저렴하며 유지 관리 수준이 낮다는 점에서 훌륭한 에너지원입니다. 하지만 풍력 터빈에도 단점이 있습니다. 풍력 터빈이 눈에 거슬리고 자연 경관을 해친다고 느끼는 사람이 많으며, 이는 야생 동식물에도 해가 될 수 있습니다. 더 중요한 것은 바람이 없으면 전력을 생산할 수 없다는 점입니다.
재생 에너지원과 반도체 산업
재생 에너지원의 인기와 투자 규모가 높아지면서 성장 중인 이 산업의 수요에 대응하여 반도체 산업이 나서고 있습니다. 차세대 전력 기술을 실현하는 주요 변화 동력 중 하나는 탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 같은 광역 밴드갭 소재, 그리고 재생 에너지원 전력 제품에 대한 이러한 소재 사용의 확산입니다. 효율 수준이 매우 높다는 점에서 이들 반도체 소재는 손실이 적기 때문에 재생 에너지 시스템의 효율을 증대하는 데도 도움이 됩니다.
Omron 등의 제조업체는 차세대 재생 에너지 시스템을 실현할 특수 제품을 제작하고 있습니다. 예를 들어 Omron의 G9KB는 양방향 DC 전환이 가능하며 가정용 재생 에너지 시스템을 염두에 두고 설계된 PCB 전력 릴레이입니다. 다양한 전력 부품의 기타 발전 영역으로는 저항기, 커패시터, 트랜지스터, 변압기 등이 있으며, 모두 전력 엔지니어가 재생 에너지원을 지원하는 시스템을 개발할 수 있는 방법 면에서 혁신을 불러오고 있습니다.
