폭설 강풍 기후위기 극복 못한 수상 태양광 위기에 내몰려

[아이앤아이월드]

폭설 강풍은 회피해서 극복되지 않아

기록적 폭설과 강력한 바람은 언제든지 밀어닥쳐

철저한 준비로 대응력 키워야 생존할 수 있어

1.서론

서남해안 지역 수상태양광 설치 장소에는 최대 26.6m/s와 29.3m/s의 풍압이 발생한다. 이런 이유로 새만금 내 수상 태양광 실증단지를 보면 태양전지가 모두 누어져서 설치되어 있다. 아울러 새만금 수상 태양광은 강력한 해풍으로부터 시설을 지키고자 외측에 부유식 방파제를 조성하려고 한다. 모두 부유식 구조물들 이다. 과연 현재까지 적용한 기술로 설치운영이 가능할까? 결론부터 말하자면 수상 태양광에 적합한 독창적 계류장치로 구현한 동요제어 기술이 확보되어야 한다. 국내 유사사례를 들어보자. 몇 년 전 제주신항만공사 때 국내에서 부유식 방파제 개발시 유사 연구를 한적이 있다. 그이후 부유식 풍력발전기 연구 때도 비슷한 연구가 있었다. 수상 태양광 연구에서도 비슷한 연구개발이 시도된 적이 있다. 현시점에서 판단해보면 아직 뚜렷한 성과가 보고된 적이 없다. 즉 막대한 국가연구비 지원을 했음에도 성공했다는 소식은 들려오지 않고 있는 것이다. 그럼에도 새만금에 부유식 방파제를 설치한다는 계획이 발표된 후로 한국농어촌연구원도 동일한 내용이 담긴 연구를 진행중이다. 그만금 필요성은 산학역 모두가 동의하고 있으나 성공을 보장 못받는 '극강의 기술'이 수상 태양광이 필요로하는 '복원력 계류장치' 기술 이다.

2.본론

작금에 설치하는 수상 태양광을 봐도 복원력 계류장치가 없으니 궁여지책으로 풍압으로 인한 부하를 줄여보기 위해서 태양전지 경사각을 12도 내외로 낮추어 건설하고 있다. 현보유기술로는 풍압이 주는 악영향으로부터 부유 구조물을 버티는 최선의 방법이 바람을 피하는 것으로 해석된다. 하지만 이방법으로 부유 구조체의 피로도 저감과 내구력 유지에는 도움이 될지라도 발전량과 사업수익이 급감하는 막막한 상황이 추정되며 현실화되고 있으리라고 본다. 즉 수상 태양광 발전에 부여하는 가중치 또는 공공기관의 특혜를 적용해 적자구조를 모면하고 있다는 뜻이다. 이리하면 낮은 수익구조 개선을 위해 사업비를 삭감하는 경우 시설 안전성이 취약해져서 외력에 위험 노출횟수가 증가할 우려가 있다. 관련 사건은 서산 대호호에 조성중인 한국농어촌공사와 동서발전 간 다툼과 얼마전 대호호 수상 태양광 파손 침수 침몰 사례에서 찾아볼 수 있다. 참고로 아래 표를 보면 경사각을 12도 내외로 낮추어 설치한 수상 태양광인 경우 대비 12% 발전량이 급감하는것을 확인할 수 있다. '계절별 일사효율 분석표'는 오랜동안 태양광 발전을 연구하면서 축적된 자료를 근거로 작성된 것이라 오차는 없는 것으로 봐야한다.

이와같은 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 2023년 초 충남 대호호 100MW 수상 태양광 발전시설 설치중 파손 침몰 사건이 벌어졌을 때 발생했다. 당시 23m/sec의 바람이 불었다. 관련 동영상을 보면 수상 태양광 계류장치가 수평이동을 허용하게 되면 그다음은 공명현상이 뒤따른다. 이 상황에 이르게 되면 수상 부유체는 복원력 계류장치 기술의 도움 없이는 위치를 지키고 방향을 유지하는것은 불가한 상황에 처해있으나 사고 당시 계류장치에는 동일 기능을 갖고 있지 않음으로 인해서 대형 사고가 일어난것으로 보인다. 새만금 실증단지 내 수상태양광에서 발생한 사고 역시 유사한 상황을 보이고 있다.

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 받게 된다. 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.

인터넷에 올라온 다수의 사진은 방향을 잡지 못하고 위치조차 고수 못한채 부유식 방파제를 설치하려는 행위는 목적에 관계없이 허구적 행위 그이상도 그이하도 아님을 보여준다. 더욱이 수위변화에 재대로 대응하지 못하여 방향 못잡는 수상 태양광과 계류장치기술로 부유식 방파제를 안전하게 설치 가능한가? 따라서 기존 기술로는 대규모 수상 태양광을 실현한다는것은 무모하기 그지없는 행위이며 근본적 대책 없이 대규모 시설을 조성함으로써 기상이변으로 인하여 폭성 강풍이 들이달치면 통제불가한 상황이 일어날것으로 예견된다. 현서남해안에 조선한 수상 태양광은 철저한 준비로 폭설 강풍 대응태세를 유지해야할 시기적 위험에 노출되어 있다.

#별첨:

1.[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.[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 

Comparing the Performance of Pivotless Tracking and Fixed-Type Floating Solar Power Systems

Comparing the Performance of Pivotless Tracking and Fixed-Type Floating Solar Power Systems

Floating solar power has a higher power generation efficiency than existing solar power generation methods. It is easier to secure in an installation area as well as to connect to other renewable energy sources. Floating solar power is considered an essential component for achieving carbon neutralit...

www.mdpi.com

2.동영상

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

https://www.youtube.com/watch?v=WKyspOSC2pI