수상 태양광 수위변화로 인한 '방향 틀어짐 및 위치이탈' 현상 극복!

[아이앤아이월드]

→수위변화 대응력 확보 및 방향 틀어짐 위치이탈 문제 극복한 계류장치!
→새만금 부유식 방파제 적용 가능한 '이식성 강한 엔지니어링 기술'!
→국내 유일 방향&동요제어 기능 갖춘 독창적 수상 태양광 솔루션!

1.서론

아래 사진은 현재 고박장치의 기술력 한계를 보여주며 새만금 방파제는 독창적 진동제어기술 가진 계류장치 기술 적용이 절실함을 표출한다. 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 있어야 가능하다. 제주신항만공사 때 부유식 방파제 연구를 한적이 있다. 그이후 부유식 풍력발전기 연구 때도 비슷한 연구 가 있었다. 수상 태양광 연구에서도 유사한 연구개발이 시도되고 있다. 모두 뚜렷한 성과는 없다. 막대한 국가연구비 지원을 받았음에도 성공했다는 소식은 들려오지 않고 있다. 그럼에도 새만금에 부유식 방파제를 설치한다는 계획이 발표된 후로 한국농어촌연구원도 동일한 내용이 담긴 연구를 진행중이다. 그만금 필요성은 있으나 성공을 보장 못받는 기술개발이다.

2.본론

작금에 설치하는 수상 태양광의 경우를 봐도 경사각을 12도 내외로 낮추는데 이는 적합한 수상계류장치기술이 없으니까 풍압으로 인한 부하를 줄여보기 위한 궁여지책이다. 풍압이 주는 악영향으로부터 오로지 부유구조물을 버티는 방법이란것이 바람을 피하는 것이라지만 이방법으로 부유 구조체의 피로도 저감과 내구력 유지에는 도움이 될지라도 사업수익은 급감하는 막막한 상황과 마주해야 한다. 이는 수상 태양광 발전에 부여하는 가중치로 적자를 보전하겠다는 의도가 내포하고 있다. 아래 표를 보면 경사각을 12도 내외로 낮추어 설치한 수상 태양광인 경우 대비 12% 발전량이 급감하는것을 확인할 수 있다. 본계절별 일사효율 분석표는 오랜동안 태양광 발전을 연구하면서 축적된 자료를 근거로 작성된 것이라 오차는 없는 것으로 봐야한다. 여기서 수익계산시 흔드림으로 인한 수익 감소분이 제외되곤하는데 보령댐 사례 참고하면 8~23%가 발전감산이 예상된다.

이런 불안정한 상황은 부유식 방파제도 다르지 않다. 부유식 방파제는 수상 태양광 시설 외곽에서 파도와 바람을 먼저 맞닥트리는 위치에 있고 이들 외력으로부터 수상의 발전시설을 보호하려는 목적성을 갖고 있다. 마찬가지로 수평이동 제어기술을 구비하지 않은 경우 선박이나 해상에서 사용하던 고박방식을 적용하면 파도를 막지못하고 그냥 투과시키게 되며 바람막기는 커녕 방파제 스스로를 주체하는데 한계에 봉착할 가능성이 있다. 이 경우 부유식 방파제와 수상 태양광이 추돌하는 위험한 상황이 벌어지면 이런 위기상황을 대응할 능력이 없으니 눈앞에서 전체 시설이 파손 침몰되는 순간 아무런 조치도 못취한채 수수방관하게 된다. 이와 유사한 상황은 올초 충남 대호호 98MW 수상 태양광 발전시설 설치중 파손 침몰 사건이 벌어졌을 때 발생했다. 당시 23m/sec의 바람이 불었다. 수평이동을 허용하게 되면 그다음은 공명현상이 뒤따른다. 이 상황에 이르게 되면 수상 부유체는 계류장치의 도움 없이는 위치를 지키고 방향을 유지하는것은 불가하다. 새만금 실증단지 내 수상태양광 역시 상황이 다르지 않다.

관련기사:

https://n.news.naver.com/mnews/article/001/0013288035

새만금 수상태양광 구조물 파손: 출처 연합뉴스

3.결론

수위변화와 외력은 기존 계류장치로는 구조물 방식인 부유식 방파제가 외력로부터 수상 태양광이 받는 충격을 완화 제거하는데 적합하지 않게 한다. 특히 새만금에 수상 태양광을 설치하면 고박이 느슨해지면서 풍압과 수변환경의 영향을 받아 연결부위에 크고 작은 충격을 지속적으로 받는다. 이는 부유 구조체의 와해와 부력체와 강제 구조간 비동기 진동을 증폭시겨서 충돌 파손 침수 침몰로 이어지는 붕괴 과정을 진행하게 된다. 기존 설치방식은 강한 장력을 받고 있어서 부분파손이 일어나도 수리가 곤란하거나 불가능한 경우가 있다. 이는 새만금에 부유식 방파제를 설치하려는 취지에 맞게 기능하기 위해서 극복해야 하는 까다로운 조건으로 지속적인 동요가 시설 파손 붕괴로 이어지는 직접적인 요인이다.

위 사진들은 방향을 잡지 못하고 위치를 고수하지 못하면서 부유식 방파제를 설치하려는 것은 목적에 관계없이 위험을 야기할 것으로 예측된다. 새만금 부유식 방파제는 독창적인 진동제어기술인 계류장치 개발에 충실해야 한다고 본다.

새만금 부유식 방파제 관련 문제들은 모두 독창적인 계류장치 적용을 전제로 하고 있다. 이는 수상에 떠있는 모든 구조체는 방향과 위치를 유지할 때 존재 의미가 있기 때문이다, 부유식 방파제가 특히 그렇다. 그렇기 위해선 적합한 계류장치가 구비되어야 한다. 독창적인 진동제어기술인 계류장치 개발은 알키미스트 프로젝트로 아이앤아이월드의 'AC융복합계류장치' 기술은 강한 이식성과 다양한 응용분야에 적용 가능한 기술 개발을 목표로 하고 있다. 

#별첨

1. 무축 회전추적기술 영상

a. https://www.youtube.com/watch?v=dfmUWfvLcfw

b. https://www.youtube.com/watch?v=9xn6J-BjA_g

2.계류장치 영상:

​https://www.youtube.com/watch?v=1LBvI1dG8G8

INIWORLD 독보적 'AC 융복합계류기술'로 고박한 수상 태양광 발전 시설

아이앤아이월드의 독창적인 'AC융복합계류장치'

[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

3.논문발표 자료

(1).국내 학술논문 발표: 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).외국 학술논문 발표: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

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

보수후에도 위치이탈과 방향 불일치한 보령댐 수상 태양광 : 보유 기술의 한계 노출(참고    https://blog.naver.com/sooapa/223268930086)

방향 틀어진채 준공한 소양강댐 수상 태양광: 수위변화로 인한 위치이탈현상 가속

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