흔들리는 새만금 수상 태양광이 부유식 방파제를 지킬 수 있나?

[아이앤아이월드]

태풍으로 전파된 일본 수상 태양광

흔들리는 수상 태양광 기술로 새만금 설치 예정인 부유식 방파제가 온전할까?

새만금 수상 태양광 관련 문제들은 모두 한 방향을 향하고 있다.

독창적 독보적인 진동제어 계류장치의 출현이다!

1.서론

수상 태양광의 예를 들어보자. 수상 태양광의 3대요소는 태양전지, 부유구조체, 계류장치 이다. 이중 태양전지와 부유구조체는 기존 제품 적용 또는 파생 기술로 해결 가능하다. 외국의 수상 태양광 시장 진입 현황을 보면 이와같은 움직임일 뚜렷하다. 하지먄 계류장치는 한국외에 적합한 기술을 보유한 국가는 나타나지 않고 있으며 아이앤아이월드는 계류장치'와 '고정식 회전식 수상 태양광'의 독창적이고 독보적인 기술력을 갖고 있다. 

이번에는 부유식 방파제를 들여다보자. 수상에 떠있는 모든 구조체는 방향과 위치를 유지해야 존재의미가 있는 경우가 있다, 부유식 방파제가 그렇다. 그렇기 위해선 진동제어가 되어야 가능하다. 아이앤아이월드의 'AC융복합계류장치' 기술은 강한 이식성을 갖고 있으며 기존 기술들이 구현하지 못한 기능을 갖고 있어서 다양한 응용분야에 적용 가능하다.

2.본론

새만금 내 수상태양광 설치 예정위치에서 바람에 의해 생성되는 풍파는 최대 26.6m/s와 29.3m/s가 일어난다. 동지역 내 수상 태양광 실증단지를 보면 태양전지가 모두 누어져서 설치된 모습을 볼수 있다. 새만금 수상 태양광 설치계획을 보면 외측에 부유식 방파제를 조성한다. 과연 지금 이대로 가능할까? 독창적 계류 메커니즘을 기반으로 한 진동제어기술이 접목되어야 가능하겠다.

작금에 설치하는 수상 태양광의 경우를 봐도 경사각을 12도 내외로 낮추는데 이는 풍압으로 인한 부하를 줄이기 위함이다. 풍압이 주는 악영향으로부터 수상 부유 구조체의 피로도 저감과 내구력 유지가 목적이나 반대로 사업수익은 감소한다. 아래 표를 보면 최적 대비 12% 발전량이 급감하는것으로 분석된다. 계절별 일사효율 분석자료는 오랜동안 태양광 발전을 연구하면서 축적된 자료를 근거로 작성된 것이라 오차는 없다.

최근 보령댐 수상 태양광 발전량은 동급 대비 '21년 8% 감소했고, '22년 23% 급감했다. 여기에 모듈 경사각을 비교한다면 새로운 결과가 도출될것이다. 보령댐의 경우 K-water의 수상 태양광 사업 초기에 설치한 Case라 경사각이 다른 지역보다 높게 설치되었을 가능성이 있다. 이와 관련한 자료는 가지고 있지 않기에 발전량 비교에서 제외하였다. 태양광 발전의 특성상 남향 유지와 경사각이 동급 태양전지를 적용했을 때 전기 생산량을 결정하는 요인이다.

수상 태양광 건설시 수평이동 제어기술을 구비하지 않은 경우 선박이나 해상에서 사용하던 고박방식을 적용하는데 이는 태양광 발전의 요구조건을 충족하지 못하고 있다. 수위변화와 구조물 방식인 수상 태양광이 받는 충격을 완화 제거하는데 기존 계류장치는 적합하지 않기에 그렇다. 특히 댐이나 수위편차가 있는 농업용 저수지, 시화호, 새만금, 탄도호 등에 수상 태양광을 설치하게 되면 고박이 느슨해지면서 풍압과 수변환경의 영향을 받아 연결부위에 크고 작은 충격을 지속적으로 받는다. 이는 구조물 와해와 부력체와 강제 구조간 비동기 진동을 증폭시겨서 충돌 파손 침수 침몰로 이어지는 붕괴 과정을 진행하게 된다. 대부분 수상 태양광의 경우 강한 장력을 받고 있어서 부분파손이 일어나도 수리가 곤란하거나 불가능한 경우가 있다. 내수면 지역은 계곡과 골자기에 위치하고 있어서 바람이 몰아치는 횟수가 타지역보다 높다. 이는 수상 태양광이 극복해야 하는 까다로운 조건으로 지속적인 동요가 발전량 감소와 시설 파손 붕괴로 이어지는 직접적인 요인이기에 그렇다.

여기에서 잠시 물속 지형을 살펴보면 댐지역은 마을이나 도로가 수몰되면서 기존 시설이 그대로 잠기게 된다. 수목을 비롯하여 다양한 형태의 인공 구조물로 이루어진 장애물이 존재하는데 송전선로를 댐 바닥에 배치하면서 수상 태양광 동요로 장애물과 송전선로를 휘감게 해서 피복파손과 단선 문제를 종종 발생한다. 수상의 수리작업은 육상 대비 난공사이기 때문에 평상시 송선선로 망관리가 매우 중요한 이유이다. 그럼에도 불구하고 수상 태양광은 설치시 내적요인(계류기술 미확보로 인한 기능 저하 및 상실)와 외적요인(바람, 너울, 부유물 충돌, 홍수, 수위변동 등)에 대한 세밀한 대비 미흡 또는 누락으로 인하여 근본적 시설물 파손 위험에 노출되어 있는 경우가 있다. 준공후 상기 문제가 발생하여 추가 보수를 하게 되면 작업의 난이도가 더욱 높아지는 경향이 있다. 문제 발생 이후 대응이 늦어지면 걷잡을 수 없는 피해를 보는 매우 안타까운 상황에 직면하기도 한다.(추풍령 수상 태양광 사례)

3.결론

독창적인 진동제어기술인 계류장치 개발은 알키미스트 프로젝트로 그출현은 인고의 시간을 거쳐서 한국에서 일어났다. 수상의 모든 시설에 적용가능한 기술 개발은 가능성 제로에 가까운 사건이다. 새만금 수상 태양광 관련 문제들은 모두 계류기술의 불합리로 인한 기초 부실에 기인하고 있다. 수상 태양광에 적합하고 지역적 특성을 극복할 수 있는 독창적인 진동제어기술을 가진 계류장치가 사업성패를 가름한다는것을 새만금에서 자연은 온몸으로 보여주고 있다!

방위각과 경사도에 따른 일사량(전기생산량) 비교표, 출처: 서울특별시 에너지정보-햇빛지도

시화호 수상 태양광 부력체가 무게를 견디지 못하고 파손되어 가라앉은 모습    

시화호 수상 태양광 태양전지가 프레임으로부터 이탈되고 침수된 모습 

시화호 수상 태양광 침몰한 모습으로 강제 구조물이 휘어지고 물 아래로 가라앉음       

시화호 수상 태양광 전면부 모습으로 태양전지가 침수되고 파손됨               

시화호 수상 태양전지 셀 파손과 부식이 일어난 모습

시화호 수상 태양광 파손 침몰 사진: 전기 누전 단선     

방향과 위치가 틀어진 보령 수상 태양광: 최근 사진(참고 https://blog.naver.com/cpa54/223236089573)

정남향과 일치하지 않고 시설물 간 방향 틀어진채 준공한 소양강댐 수상 태양광(참고 한국동서발전 공식블로그 https://blog.naver.com/iamewp/223261107487 )

방향이 틀어진채로 가동중인 합천 수상 태양광: 준공 당시 사진

수상 태양광이 외력에 의하 수평이동으로 송전선로가 단선되고 일부 부유 시설 붕괴 발생

수상 태양광이 외력으로 인한 위치이탈로 전기시설물이 해체되어서 침수 사고 발생하여 송전 불능 상태

충남 서산시 대호호 수상 태양광: 2023년 초 초속 23.1m/sec 강풍에 파손된 당시 사진

충남 서산시 대호호 수상 태양광: 2023년 초 초속 23.1m/sec 강풍에 파손된 모습

영국 새똥으로 오염된 수상 태양광 사진

아이앤아이월드 로고

회전식 수상 태양광 전기함

고정식에서 본 회전식 수상 태양광: 깨끗한 태양전지 사진

고정식과 회전식 수상 태양광 새똥오염 없이 깨끗하게 유지되고 있는 사진

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