태양광 발전기 교과서

2011년 9월 15일, 하동 발전소가 정지하면서 발생한 대규모 정전 사태에 많은 사람들이 깜짝 놀란 적이 있다. 그 당시 정전에 처한 많은 사람들은 이런 생각을 했다. ‘이렇게 대규모 정전이 일어날 수도 있구나.’ ‘집에서 전기를 만들 수 있었다면 정전에 대처할 수 있었을 텐데.’ ‘집에서 전기를 얻을 수 있는 방법은 없는 건가?’ 아무 때나 쓸 수 있다고 생각했던 전기도 한순간에 끊어져버릴 수 있는 시대에 우리는 살고 있는 것이다. 게다가 원자로 24기를 보유한 한국은 에너지 부족 문제와 더불어 후쿠시마 원자력 발전소 폭발 같은 잠재적인 위험에 그대로 노출되어 있다.
이 때문에 많은 사람들이 친환경적이면서도 안정적인 전기 에너지를 얻을 수 있는 태양광 발전에 관심을 보이고 있다. 정부에서는 여러 보조금을 지원해 태양광 발전 분야를 육성할 생각이고, 전국 곳곳에서는 태양광 발전 협동조합이 조직되어 지속적인 활동을 이어가고 있다. 하지만 여전히 태양광 발전이 무엇인지 알지 못하는 경우가 많고, 자신의 집에 태양광 발전기를 설치할 생각이 있는 사람이라도 어디서부터 무엇을 어떻게 시작해야 하는지 모르는 경우가 대부분이다.

전기도 내 손으로 직접 만들어 쓰자
누구라도 쉽게 태양광 발전기를 만들 수 있다

《태양광 발전기 교과서》는 이런 어려움을 단번에 해결해줄 태양광 발전 입문서다. 이 책은 스스로 태양광 발전기를 만들어보는 것을 최종 목표로 하며, 태양광 발전에 대해 차근차근 단계별로 배워본다. 먼저 태양광 발전이 무엇인지 기초부터 설명하며, 태양광 패널이나 인버터, 컨트롤러 같은 핵심 부품을 하나하나 알아본다. 독자는 자신의 목적에 맞게 부품을 고르고, 어디서 부품을 구매해야 하는지도 이 책에서 알 수 있다.
발전기의 기본 메커니즘을 알아본 뒤에는 부품을 실수 없이 제대로 연결하고 작동시키는 법을 배운다. 태양광 발전기는 다른 신재생에너지를 이용한 발전기보다 상대적으로 만들기가 쉽고 관리 또한 수월한 편이다. 이 탓에 너무도 많은 사람들이 발전기 제작에 쉽게 도전했다가 어처구니없는 실패를 맛보기도 한다. 세상에 쉬운 일은 없는 법이다. 일본의 자작 발전기 전문가로 명성이 자자한 저자의 10년 노하우를 참고한다면 예상 못한 실수로 애써 만든 발전기를 망치는 일은 없을 것이다.
적절한 운영의 묘가 없다면 아무리 훌륭한 발전기도 한낱 장난감으로 전락할 수 있다. 기껏 만든 발전기를 제대로 활용하지 못한다면 발전기를 만든 의미가 없다. 이 책에서는 효율적인 발전 방법을 찾아 저자가 이리저리 궁리한 노하우를 독자에게 소개한다. 발전기를 어디에 설치해야 좋을지, 어떤 요소를 고려해야 발전량을 최대로 끌어올릴 수 있는지를 저자의 실제 경험에 녹여내 설명하고 있다.
태양광 발전기는 상대적으로 관리가 쉽다고 말했지만, 전기 장치인 만큼 평소에 안전을 최우선으로 염두에 두고 신중하게 관리해야 한다. 이 책에서 저자는 평상시 발전기를 안전하게 관리하는 법과 요령을 친절하게 설명한다. 혹시 모를 감전 사고를 방지하기 위한 부품 접속법과 배터리 폭발을 예방하기 위한 축전지 관리법을 정리해둔 것이다.
이 책에서 소개하는 발전기는 5W(또는 15W) 태양광 패널을 이용한다. 이 때문에 입문용 발전기 제작 가이드라고 생각해도 큰 무리는 없다. 다만 일반적인 입문 도서와는 발전기의 제작 목표가 다르다. 대개 입문용 발전기는 말 그대로 일단 만들어보는 것에 초점을 맞춘 경우가 많다. 자신이 직접 발전기를 만들어본다는 사실에 의의를 둔 것이다. 하지만 이 책의 저자는 상당한 용량의 자동차 배터리를 이용해 발전기를 만든다. 이 배터리 덕분에 5W 패널이 만들어내는 작은 규모의 발전량이라도 충분히 가정에서 활용할 수가 있다. 저자는 자신이 직접 생산해 모은 전기로 어떤 일을 얼마만큼 할 수 있는지를 다양한 사례를 통해 설명한다. 9 ? 15 정전 사태 같은 대규모 정전에서 비축한 전기를 어디에 어떻게 쓸 수 있는지를 배울 수 있는 것이다. 저자는 자동차 배터리에 모은 전기로 어떤 일이 가능하고 어떤 일을 할 수 있는지를 자신의 노하우와 함께 보여준다.

전문가가 공개하는 최고의 DIY 매뉴얼
한국 환경에 최적화된 지식과 노하우 공개

이 책은 자작 발전기 전문가의 10년 노하우를 정리한 책으로 발전기 자작에 도전하는 사람에게는 알토란같은 정보와 제작 요령을 제공해준다. 이에 덧붙여 감수자(이재열, 마을기술센터 핸즈 연구소장)와 서울환경운동연합의 에너지기후팀의 도움을 받아 한국 상황에 맞는 지식을 추가했다. 예를 들어 한국의 일조량을 감안해 계산한 평균 발전 시간과 패널 설치에 적절한 위치와 각도, 자신이 살고 있는 지역의 태양광 발전량을 인터넷 사이트를 통해 알아내는 법, 배터리 규격 읽는 법, 인버터 구입 요령, 태양광 주택의 전기요금 계산법, 목적에 맞는 배터리 선택법 등 요긴한 정보와 노하우를 정리했다.
특히 책의 뒤편에 실린 부록은 ‘정부 보조금으로 시작할 수 있는 태양광 발전’에는 어떤 것이 있고 어떻게 시작할 수 있는지를 자세히 소개했다. 보다 쉽고 간편한 운영이 장점인 ‘베란다 태양광 발전기’에서부터 정부 보조금을 지원 받을 수 있는 ‘태양광 주택 지원 사업’과 태양광 대여 업체를 이용한 ‘태양광 대여 사업’까지 다양한 보조금 활용법을 정리해 설명하고 있다. 부록에서는 보조금 사업뿐만 아니라 전국 25곳 이상에 조직된 ‘태양광 협동조합’을 소개하고 있으며 인터넷에 산재한 신재생에너지 DIY에 특화된 커뮤니티도 알려준다. DIY 분야에 관심이 많은 독자라면 해당 분야의 노하우를 공유하고 교류하는 데 많은 도움을 받을 수 있을 것이다.
《태양광 발전기 교과서》는 핵심 부품에서 발전기 제작과 관리에 이르는 전반적인 내용을 일목요연하게 정리한 책이다. 따라서 누구라도 태양광 발전기의 원리와 구조를 이해하고 직접 만들 수 있게 도와준다. 이 책을 따라 내 손으로 직접 전기 에너지를 만들어보자. 태양광 발전기를 설치하면 지금 당장은 아닐지라도 전기 고지서에 영(0)이 찍히는 생활이 가능하고, 누진세 때문에 전기요금이 많이 나올까 신경 쓰지 않아도 된다. 게다가 내 손으로 에너지 문제를 해결한다는 뿌듯한 마음까지 생긴다. 이 책을 따라 한다면 어려운 설치법이나 기술, 이론은 필요 없다. 10여 년 동안 태양광 발전기를 만들어온 저자의 안내를 따라 안마당이나 베란다, 옥상에 태양광 발전기를 설치하면 이 모든 게 가능해진다.

저자 : 나카무라 마사히로
일본의 자작 발전기 전문가. 10년 넘게 풍력 발전기와 태양광 발전기를 만들면서 자신만의 제작 노하우를 쌓아왔다. 오랜 발전기 제작 경력은 직장인이었던 그를 누구 못지않은 자연 에너지 전문가로 탈바꿈시켰다.
2014년 NHK의 인기 방송 〈정오 핫〉이 방송한 ‘자가발전을 직접 만들자’라는 기획 프로그램에서 대대적으로 그를 소개했고, 그 후 자작 발전기 전문가로서 일본 전역에 알려졌다. 지금은 도쿄와 간토 북부 지방을 중심으로 에너지 관련 강연과 컨설팅 활동을 활발히 펼치고 있다. 풍력 발전기와 태양광 발전기 외에 이동형 허브 다이나모를 이용한 수력 발전기도 만들고 있으며, 이렇게 얻은 전기를 다방면에서 활용하는 방안도 연구 중이다. 저서로는 《풍력 발전기 교과서》 《직접 만드는 허브 다이나모 수력 발전》 《직접 만드는 자가발전》 《집에서 즐기는 발전》 등이 있다.

들어가는 말 - “1Wh의 발전량, 제작 비용은 10만 원!”

준비 단계 나만의 독립 전원을 만들자
오프 그리드란 무엇인가? 13
정전이 되지 않는 집 15

제1장 나만의 태양광 발전소를 만들자
작고 저렴하며 단순한 자가발전 시스템 23
저비용으로 만드는 독립 태양광 발전소 28
부품 접속 35
용량을 늘리기 위해 배터리를 증설한다 40
DC-AC 인버터의 접속 44

제2장 태양광 패널과 설치 장소를 선택한다
5W의 태양광 패널, 실제로는 몇 W인가? 49
자가발전에 알맞은 태양광 패널 51
태양광 패널을 설치할 최적의 장소 54
패널의 설치 각도는? 57
그림자가 지면 성능이 떨어진다 60
집광판을 사용하면 효율이 올라간다 65

제3장 충전 컨트롤러를 종류에 따라 구분해서 사용한다
충전 컨트롤러의 형태 71
충전 컨트롤러의 두 가지 제어 방식 76
충전 컨트롤러는 반드시 필요한가? 78

제4장 축전용 배터리를 제대로 사용한다
배터리의 종류 83
배터리의 접속 방법 88
배터리는 전압으로 관리한다 90

제5장 배터리에서 전기를 출력한다
인버터를 연결해 AC 100V를 출력한다 95
인버터의 정현파와 유사정현파 99
DC 12V를 직접 출력하는 방법 102

제6장 전기를 실제로 활용하는 법
일주일 동안 모은 전기로 텔레비전을 볼 수 있을까? 107
긴급 상황에서 얼마나 전기를 사용할 수 있을까? 110
커다란 가전제품을 가동할 수 있을까? 118
만능이 아니라는 점을 알아야 한다 121

제7장 안전하게 사용하기 위해
배터리에는 위험이 도사리고 있다? 129
1년에 한 번 실시하는 화재 방지 훈련 132
충전 컨트롤러가 망가지는 이유 134
위험이 적은 충전 방법 136
과충전인 동시에 과방전? 138
정기적으로 점검해야 위험을 줄인다 140
TIP 태양광 발전기 관리 요령 143

제8장 완전한 오프 그리드를 지향하는 당신에게!
전력 회사와 결별하기 위해 147
그냥 버리는 전기요금 150
소형 자가발전을 시도하면 달라지는 것들 152

제9장 정전되지 않는 마을
대피소의 불은 절대 꺼지지 않는다 159
정전을 모르는 마을 만들기 161
완전 독립형 가로등의 제작 165
한 단계 진보한 독립형 가로등 170
CDS 야간 자동 점화 회로 만드는 법 172

부록
정부 보조금으로 시작하는 태양광 발전 177
태양광 발전 관련 커뮤니티 180