자외선 및 자연광 등 태양광에 대한 질문

Question

자연광에는

자외선 적외선 가시광선 등 파장별로 여러 광선이 존재한다는 사실을 알 고있습니다.

여기서 궁금한거는

1. 자외선 적외선 가시광선이 자연광에서 각각 차지하는 비율이 알 고 싶습니다.

예를 들자면 '자외선은 총 7%를 차지 하고 있다.' 라고 이러식으로 설명해주셨으면 좋겠네요.

2. 태양광 발전에서 자외선이 왜 중요한지를 알 고 싶습니다.

3. 자외선은 A B C 이렇게 존재하는 걸로 알 고있습니다. 각각의 특징은 파장이 다르다고만 알 고 있는데요

혹시 태양광 발전에서 각각의 자외선이 중요한 영향을 끼치는 궁금합니다.

Answer 1

태양 복사에너지 중 자외선은 7%입니다.

가시광선이 44%, 적외선은 49%입니다.

태양광 발전에 있어서 자외선이 핵심으로 중요하다기 보다는

자외선 조차도 전기로 바꿀 수 있는 태양전지가 개발되었습니다.

자외선 A,B,C는 자외선의 강도라고 생각하시면 됩니다.

자외선 A의 경우 살균력은 약하지만 피부노화나 주름에 영향을 끼치며,

자외선 C까지 가는 경우는 매우 강한 살균력에 DNA 손상을 일으킬 정도로 인체에 위험할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

1. 태양 빛의 약 49% 적외선 영역, 약 43% 가시광선 영역, 약 7%는 자외선 영역입니다.

2. 태양광 발전은 광전효과에 의해 전류를 얻는 발전기입니다. 광전효과란 금속에 빛(광자; 전자기파;)을 쪼으면 금속 표면에 있던 자유전자가 튀어나와 전류를 만드는 현상입니다. 그리고 자유전자가 금속을 탈출하기 위한 에너지가 필요한데, 이 최소 에너지의 크기를 일함수라고합니다. 즉, 자유전자는 일함수의 크기만큼이나 더 큰 운동에너지를 가져야 탈출이 가능합니다. 그리고 자유전자가 운동에너지를 가질 수 있는 방법은 외부 빛(광자)과 충돌하는것이죠. 이 때 충돌하여 에너지를 얻는 정도는 빛의 에너지에 의존됩니다. 빛 에너지가 강할수록 다시말해 빛의 진동수가 높을수록(파장이 짧을 수록) 자유전자가 받는 에너지가 크게됩니다. 그리고 금속의 종류에 따라 일함수가 다른데, 대부분의 경우에는 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나와 전류를 만듭니다. 그래서 자외선이 중요합니다.

3. 파장의 길이가 100~280nm 범위는 자외선 C

파장의 길이가 280~315nm 자외선 B

파장의 길이가 315~400nm 자외선 A 입니다. 에너지는 자외선 C가 가장 높은 빛이며 A가 가장 낮습니다.

태양광 발전의 금속은 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나옵니다. 하지만 앞서 설명드린것처럼 빛 에너지가 세면 셀수록 자유전자의 에너지가 높아져 더 높은 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 그래서 자외선 C의 자외선에 의한 태양광 발전과 자외선 A에 의한 태양광 발전을 비교하면 자외선 C에 의한 태양광 발전의 전기 에너지가 더 높게 측정되죠.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.