수상 태양광 기술혁신으로 발전량 높아 녹조퇴치 가능.

[아이앤아이월드]

세계가 주목하는 수상 태양광 핵심기술 보유 기업 수원이 품다!

'다면체 무축 회전추적 기술' 40% 이상 발전 효율 대폭 증가!

수상 태양광 '추적시스템과 계류장치' 개발한 아이앤아이월드 세계가 주목!

1.서론

전세계는 에너지 수요가 전기로 집중하는 추세와 맞물려 자국 내수면중 댐과 저수지에 수상 태양광을 설치하려는 경향이 뚜렷해지고 있다. 작년초 MDPI 저널에 '무회전축 방식 회전 수상 태양광기술' 논문이 실리면서 수상 태양광 무축회전기술이 한국에서 최초로 개발되었다는 것에 놀라워 하고 있다. EU연합은 '수상 회전기술 연구'에 매우 적극적으로 대규모 지원을 아끼지 않고 있으며 다수의 유럽 에너지 컨퍼런스 주최기관은 아이앤아이월드를 초청하고 좌장으로 참석하여 '한국의 무축회전기술'을 발표하고 회의를 이끌어달라는 요청을 하고 있다. 아이앤아이월드는 호주를 비롯한 여러 외국과 보다 많은 기술 교류가 이루어질 것으로 내다보고 있다.

2.본론

그렇다면 회전식 수상 태양광은 얼마나 더많은 발전이 가능할까? 국내외 태양광학계는 고정식에 있어서 수상 태양광이 육상 보다 12% 정도 높다고 보고 있다. 이를 뒷밭침할 많은 논문이 발표되어 있다. 데이타는 '땀과 의지' 의 산물이다. 수년간 인내와 노력으로 수집한 결과물이기 때문이다. 이들중 2019년 수집분석한 일일 일사량 데이타를 비교분석한 결과를 공개한다. 회전식 수상 태양광 시스템 기술의 핵심인 'AC 융복합계류장치'는 위험요소를 제거하고 '안전과 효율'을 확보하기 위한 수상 태양광 핵심기술이다. 회전을 하든 정방향 고정식이든 계류가 확실해야 발전량을 최대로 끌어올릴 수 있다. 수상 태양광 발전시설이 방향이 틀어지고 위치가 동요하면 전기 생산량이 감소하고 발전시설은 '충돌 위험'이 증가한다!

즉 회전식 수상 태양광이 고정식 수상태양광에 비하여 일사량 비교 35% 이상 증가 가능하다. 일조시간이 길어지는 여름으로 갈수록 회전식과 고정식 수상 태양광 발전시설 간의 일사량 차이는 더욱 커진다. 전기생산량은 이에 비례하여 증가하게 마련이다. 고정식 대비 약 4시간 더 가동시간이 증가한다. 1년 평균 일사량은 무축 회전식이 고정식 수상 태양광에 비해서 30% 이상 늘어난다. 더욱이 수면 반사효과에 의한 발전량 증가효과를 볼 수 있을것이다. 결론적으로 발전량이 최소 22% 이상 수상 고정식 대비 무축 회전식이 전기를 더많이 생산할것으로 보고 있다. 증산한 전기는 다양한 경로로 사회에 환원할 기회가 열린다. 그중 하나는 지역사회 발전에 기여함이요 다른 하나는 사화환경을 개선하는데 일조하는 것이다. 기술혁신을 통하여 발전효율을 높이면 발전량이 증가하여 더 많은 잉여전기가 생산된다. 이는 수변환경을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 최근 사회문제가 된 녹조현상은 기후변화와 맞물려 그 심각성이 증폭되고 있는데 전기를 이용한 해법이 동원된다면 수질악화를 방지하는데 큰 영향을 줄 수 있을것이다. 

3.결론​

이제 전기는 글로벌 에너지 산업의 중심축으로 기후변화에 대응한 새로운 트랜드를 만들어나가고 있다. 이중 전기를 활용한 수질개선 방안은 녹조를 초음파로 제거하는 것이다. '녹조제거' 원리는 전기를 에너지원으로 한 초음파 발생장치가 주위 환경 고려한 특정 음역대의 초음파 사용하여 녹조제거하며, 일반적으로는 저역 초음파를 사용하여 녹조만 집중적으로 제거하는 주파수 대역을 설정하여 운영한다. 이때 초음파 방출로 인해 발생하는 음항 기포화 현상 이용하여서, 녹조류 유체에 초음파가 적용될 경우 기포의 생성/붕괴 현상이 반복되고 이에 따라 물리·화학적 분해 작용 발생으로 OH라디컬 현상에 의한 녹조제거가 이루어진다. 초음파를 활용하면 주변 생태계에 영향을 주지 않으며 녹조제거과정 시 화학적 처리(황산동 살포)와 비교 하였을 때 별도의 첨가제 필요없어 부산물 발생이 없기 때문에 2차 오염문제가 예방된다.  

그러나 기존 시설인 경우 사업성 확보에 제약이 있어서 발전한 전기를 수질정화에 투입할 조건을 충족하지 못하고 있으며 특히 수상부유시설 안전상 수질정화장치 추가·운영하는데 제한을 갖고 있다. 이에 대비하여 AC 계류장치로 설치운용되는 수상 태양광 시설은 동요현상을 사전에 차단하며 부대시설 주변에 초음파 녹조제거기를 도입하여서 기존 정화 장비가 접근하기 어려운 수변과 녹조가 가장 심한 구간, 중앙부에 전력과 장비 투입 시 충분한 여력을 갖는 특징이 있다. 아울러서 아이앤아이월드 회전추적시스템은 무축으로 운영함으로써 구조를 경량화한 특징이 있으며 생산한 잉여전력은 동급 고정식 대비 최대 40% 이상 전기를 추가 증산함으로써 수질정화장치 운영 시 이에 필요한 전력을 원활하게 공급할 수상 발전시설로써 능력을 갖추고 있다. 수상에서 가동할 수질정화장치는 이동식으로도 운영 가능하여 녹조발생 범위에 따라서 적극적으로 대응하여줌으로써 초기 진압에 유리한 위치에 있다. 동 기술은 2016년 세계 최초로 수원시 일월 저수지에서 개발되었다. 5년여 동안 신뢰성 내구성 검증을 마쳤다. 이제 대한민국 수원시는 글로벌 태양광 산업이 주목하는 '회전추적  시스템과 이를 응용한 수질정화장치 기술' 분야 세계적 입지를 공고히 해나가고 있다.

#참고자료:

1).수상태양광 연간발전량 영향 인자 연구

Study on the Influential Factors of Floating PV Annual Generatio

2019. 12. K-water

https://www.kwater.or.kr/waterbook/kor/donationBook/kwater/view/15864.do?searchCondition=&searchKeyword=&pageIndex=41&sortName=DATA&sortOrder=DESC

K-water 워터북 플레이스

www.kwater.or.kr

2).양면형 태양광 모듈과 시스템: 국제 연구와 파일럿 적용 경험과 결과

Bifacial Photovoltaic Modules and Systems: Experience and Results from International Research and Pilot Applications. 2021.

Report IEA-PVPS T13-14:2021, April 2021

ISBN 978-3-907281-03-1

https://iea-pvps.org/.../Final-Report-IEA-PVPS-T13-14...

3).수상태양광 양면형 모듈 적용을 통한 수면반사 효과 분석(Analysis the Effect of Water Reflection with Bifacial Module in Floating PV)

이지은1† ･ 조현식2 ･ 임지연3 ･ 김현준3

(1). K-water 연구원, 선임연구원

(2). K-water 연구원, 책임연구원

(3). K-water 연구원, 차장

https://www.ksesjournal.co.kr/articles/xml/4eO0/

4)스위스 저널MDPI: 무축 추적식과 고정식 수상 태양광 발전 시스템의 성능 비교

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

https://www.mdpi.com/2076-3417/12/24/12926