수상 태양광에 양면형 모듈 적용하여 얻는 이익:

[아이앤아이월드]

1.서론

흔히들 수상 잇점을 생각하는 이유중 발전량 증가 측면에서 본다면 냉각효과 및 수면 반사작용을 언급한다. 이중 수상 태양광 시설의 경우 수면 반사광을 집중한다면 고무적인 발전량 증가를 가져올것이 예견되는데 최근 한국수자원공사의 연구 자료를 참고하면 대략 3~4% 정도 발전량 증가를 예상하고 있다. 보수적인 결과로 보이며 원인은 낮은경사도와 흔들림현상에 따른 방위각 이탈이 주원인으로 판단된다. 무축 회전추적식 수상 태양광 기술은 근본적으로 전혀 새로운 방향으로 접근한다. 첫째, 내부반사 효과를 높이기 위해선 경사도를 올려야 하며 구조물 재설계가 동반되야 만족스런 증가 효과를 기대할 수 있다고 본다. 현재와 같은 낮은 경사각도로 태양전지를 설치한다면 양면형 모듈 설치로 인한 잇점은 미미하거나 증가하는 풍압과 무게중심 상승으로 인한 구조적 불안요소가 추가 발생하므로 기존 수상 태양광 구조물 방식은 양면형 모듈 이식조건이 육상보다 불리하다고 분석된다. 즉 수면반사 효과를 얻기 위해선 산란광을 집중해야하는데 이또한 구조 재설계를 전제로 전개되어야만 하기 때문이다. 상기 조치가 선생된다고 해도 현실은 녹녹치않다. 보령댐 연간발전자료를 보면 기존 수상 태양광이 갖고 있는 다양한 문제점을 들려다 볼 수 있다. 현 보령댐 수상태양광은 시설규모 2MW로 2015년 12월 준공했다. K-water가 제공한 22년 1월 기준 수상태양광 설비 현황 자료에 따르면 K-water가 보유한 동급 수상태양광 대비 전기생산량이 8.2%에서 최근 23.5% 으로 감소폭이 벌어진다.( 2021년 한해 동안 K-water가 보유한 동급 수상태양광 대비 8.2% 연간발전량 2394.6MWh로 감소했고 감소폭은 23.5%로 증가함. 2022년 연간발전량 2090.6MWh으로 집계됨.) 이와같은 상황에서 양면형 모듈 적용해서 극적인 발전량 증대를 도모하는 움직임이 K-water로부터 감지되고 있다. 성공을 보장받기 위해선 먼저 원론적인 문제를 확고하게 해결한 후 양면형 모듈 도입 가능성을 검토해야 한다. 

2.본론

보령댐 수상 태양광의 발전량 감소의 가장 큰 원인은 이전 글의 사진에서 보듯이 정남향을 유지하지 못한 일수가 다른 시설에 비해서 많음이라고 본다. 사실 이쯤되면 탈선이라는 표현이 어울릴듯하다. 보수한듯한 다음 사진에서도 방향은 틀어져 있다. 저수지 지역은 수심이 낮다해서 예외는 전혀 아니다. 도입 기술에 따른 다소의 차이는 있을 수 있다. 수심이 낮은 경우에 물을 두려워하지 않음으로써 큰 화근을 불러오는 경우가 있는데 뚜렷한 대책없이 발전시설 간 이격거리를 좁힌 수상 태양광 시설이 외력을 받으면 수심과 수위변화 폭에 관계없이 북풍에 의한 풍압과 공명현상으로 이어지면서 처음에는 고박이 느슨해지거나 와해되다가 결국 부유 구조물이 충돌하여 파손, 파단, 침몰로 이어지는 종말적인 상황을 맞게 된다. 올해초 충남 서산시 대호호 수상 태양광에서 발생한 대규모 시설 파손 및 침몰 현상이 이에 해당한다.

위와 같은 상황에서 양면형 모듈을 적용하는 경우 자중의 증가로 무게중심이 올라가서 동요가 심화될것으로 추정된다. 따라서 계류장치와 구조물 변경없이 발전량 증가를 목적으로 양면형 모듈 적용하게 되면 동요는 확산 심화하고 수변의 악조건과 자중의 증가로 작은 외력에도 자칫 구조물 와해로 치달을 가능성이 매우 높다. 하여 세심한 접근과 대비책 마련을 강구해야 한다.

3.결론

수상 태양광 시설에 양면형 모듈을 도입하려면 강력한 계류장치로 정남향을 유지하고 동요제어가 가능해야만 의미있는 결과 도출을 기대할 수 있다. 본 사고의 근간은 양면형 태양광 모듈이 후면광효과로 전기생산량 증대를 기대하고 만들어진 제품이기에 그렇다. 한가지 더주의해야할 것은 수상 발전시설은 물 위에 설치하는지라 초기에 잘해놔야 한다는 점이다. 태양전지, 부유체, 송전선로가 조화롭게 고정되도록 계류기술을 접목해야만 안정화된다. 흔들림 현상은 발전량을 지속적으로 감소시키고 방치하면 시설파손으로 이어지며 결국 발전시설이 침수 침몰하는 파국으로 이르게 하는 원인을 제공한다. 향후 태양광 재생에너지가 일상화되기 위해서 송전선로의 경우 선제적으로 직류 특성을 활용하여 진일보한 송전망관리체계를 구현하는 것이 중요하다고 강조한다. 

#별첨

[아이앤아이월드 수상 태양광 발전기술 특징]

(1)무축 회전식은 축이 없기 때문에 축공사비 절감

(2)축과 구조물간의 충돌이 없기 때문에 유지관리 장점

(3)태풍이 오는 경우, AC 융복합계류 시스템으로 고정하여 강한 바람에도 안전

(4)AC 융복합계류시설을 이용하여 오탁방지막을 설치하면 홍수로 인한 부유물로부터 발전시설 보호 가능

(5)AC 융복합계류장치를 활용하여 소파제 설치하면 파도 필터링 기능 제공

(6)무축 회전식은 축공사가 불필요하여서 "파일공사"로 인한 담수의 '누수현상' ‘파이핑(Piping) 현상'을 방지

(7)AC 융복합계류장치는 저수지 바닥면 암반의 균열에 의한 "제방·사면 균열, 침하" 등 붕괴위험 문제 사전 차단 가능

1.[근거논문-국내 학술논문 발표 자료]: The Pivotless Tracking Type Floating Photovoltaic System and the Collected Data Analysis

Hongsub Jee1) ․ Minwoo Kim2) ․ Jaesung Bae1) ․ Jeongho Jeong1) ․ Jaehyeong Lee1)* 1)Department of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon, 16419, Korea

2)INIworld Co., Ltd. Suwon, 16417, Korea

Received November 23, 2021; Revised December 16, 2021; Accepted December 16, 2021

3).URLhttps://journal.kpvs.or.kr/articles/pdf/d28a/cpr-2021-009-04-4.pdf

2.[근거논문-외국 학술논문 발표 자료]:Comparing the Performance of Pivotless Tracking and Fixed-Type Floating Solar Power Systems

by Hongsub Jee 1,Yohan Noh 1,Minwoo Kim 2 andJaehyeong Lee 1,*ORCID

1). Department of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon 16419, Republic of

Korea

2). INIworld Co., Ltd., Suwon 16417, Republic of Korea*

Author to whom correspondence should be addressed.

Appl. Sci. 2022, 12(24), 12926; https://doi.org/10.3390/app122412926

Received: 13 November 2022 / Revised: 8 December 2022 / Accepted: 15 December 2022 / Published: 16 December 2022

3).URLhttps://www.mdpi.com/2076-3417/12/24/12926