수상 태양광 발전 PPA 시장 진입을 위한 아이앤아이월드의 노력: 독보적 '무축회전기술' 확보!

[아이앤아이월드]

무추회전식 대비 고정식 수상 태양광 발전 비교 그래프

아이앤아이월드 수상 태양광 설치 단면도

AC융복합계류장치 설치 공사

수상 부력체 예인 공정

AC융복합계류장치로 고박한 500KW급 수상 태양광 설비

1.서론

전기자동차가 일상으로 들어온 작금에 있어서 RE-100을 언급하지 않터라도 세계 재생에너지학회에선 국가별 재생에너지원 개발과 에너지 자립을 위한 현실적 대안으로 수상 태양광 프로젝트가 화두로 언급되고 있다. 미국은 댐 수면을 활용한 수상 태양광 발전을 대안으로 보고 있으며 이는 세계적 추세로 핵심기술 확보를 위해 다양한 솔루션이 적용되고 있다.

(참고문헌:ENABLING FLOATING SOLAR PHOTOVOLTAIC (FPV) DEPLOYMENT.

Exploring the Operational Benefits of Floating SolarHydropower Hybrids: https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/83149.pdf)

수상 태양광 산업은 태동기간의 한계로 인하여 기술적으로 미해결 과제가 남아 있으나 핵심분야 국내 솔루션에 대한 검증과정을 통해서 능히 극복 가능할 것으로 보고 있다. 한국은 그간 국내 연구진이 개발한 기술을 해창만 댐 저수지 등 여러 상용화 프로젝트에 적용중이나 규모에 매몰되어 정작 핵심역량과 기술 확보는 답보 상태에 있다. 이상황은 '정부의 재생에너지 지원 부재'와 맞물려서 급기야 촌각을 다투는 현안으로 부상하고 있다.

주변국가의 동향을 분석해 보면, 특히 중국은 재생에너지 분야의 대규모 시장과 생산자원의 양적 우위를 기반으로 수상 태양광 산업을 선점하고 세계적인 규모로 시장을 넓혀나가려 하고 있다. 여기에 글로벌 프로젝트를 독점하고 있는 프랑스 기업이 중국기업과 손잡고 대형 프로젝트를 개발하고 있다. 이에 비하여 국내 관련기관들의 수상태양광 수출은 그리 순조롭지 못하다. 반면 인도시장 또한 대규모 프로젝트를 지속적으로 추진하고 있어 향후 수상 태양광 글로벌 시장 규모는 기존 예측을 뛰어넘는 수준의 재생에너지 마켓셰어를 당성할것으로 예측되고 있다. (참고문헌: a.수상태양광의 해외보급동향과 시사점, 에너지경제연구원,http://www.keei.re.kr/keei/download/focus/ef2106/ef2106_60.pdf

b.Floating Solar Panels Market Size & Share to Surpass USD 6.5 billion by 2031, Recording a 15.9% CAGR: TMR Report,https://www.globenewswire.com/news-release/2023/10/05/2755494/0/en/Floating-Solar-Panels-Market-Size-Share-to-Surpass-USD-6-5-billion-by-2031-Recording-a-15-9-CAGR-TMR-Report.html)

2.본론

부제1- 세계무역전쟁과 RE-100

국내 재생에너지 시장 현황을 보자. 지난 5일 삼성전자는 한국수자원공사와 시화호조력발전소에서 ‘녹색무역장벽 해소 및 탄소중립 실현을 위한 협약’을 체결하고 시화호 조력발전소에서 생산한 재생에너지를 PPA(직접전력거래)를 통해 공급받기로 했다. 또한 시화호 주변의 재생에너지 개발사업 공동참여 등 다양한 협력사업을 함께한다는 계획이나 현실은 녹록치만은 않다. 시화호 조력발전소는 새로운 에너지원은 아니다. 따라서 현재 재생에너지원으로써 규모의 경제를 이루기 위한 대안은 수상 태양광이 가장 독보적 지위를 갖고 있으나 사회적 합의 도출없는 복잡한 국내여건으로 인한 혼선으로 시장규모는 초기단계를 벗어나지 못하고 있다. 국산 수상 태양광 핵심기술 확보는 미완의 상태로 독식의 늪에 빠져들고 있으며 시행업체들은 중국산 부력체와 태양전지를 앞세워 국내 프로젝트 70% 가까이 잠식하고 있다.

현재 세계 에너지시장의 트랜드는 'Eletric & RE-100'으로 대변할 수있다. 전기자동차가 대표적인 사례이나 국내 실상을 들여다 보면 대중의 발인 전기버스는 중국산으로 국내시장은 잠식당한지 오래다. 태양전지 또한 값싼 중국제품으로 인하여 산업자체가 생존위협을 받고 있다. 여기에 반도체산업 또한 대만과 중국등 추격에서 자유롭지 못한 위태로운 상황을 맞이하고 있다. 한국의 수출 여건을 결코 우호적이지 않다는 시그널을 글로벌 시장에서 감지되고 있다. 외국기업의 재생에너지 사용 요구와 탄소국경조정제도, 유럽 녹색보호주의 등에 따른 수출 무역장벽은 더욱 심화되고 있으며 이에 반하여 국내 재생에너지의 수요 역시 점차 확대되고 있다. 이현상은 원전을 지향하는 정부 정책의 방향과 상관없이 일어나고 있어서 수출기업은 이중고에 빠져들고 있다.

부제2- 한국 수상 태양광 그리고 시화호

시화호는 산업단지에 둘러쌓여 한국 제조업의 핵심적인 역활을 수행하여온 지역적 특징을 갖고 있다. 이곳에 수상 태양광 발전시설 구축은 RE-100을 이행할 수출기업의 요구를 해결하는데 좋은 대안이 될수있다. 국내연구진들도 이전부터 기술개발을 위한 시도를 계속하고 있긴 하지만 시화호의 특수한 수상환경으로 2018년경 심각한 실증단지 파손 및 침수이 발생하여 수자원공사는 연구개발을 접어야 하는 상황을 맞이하기도 했다.

우리나라는 서해와 남해에 매우 낮은 수심의 넓은 바다와 많은 섬들이 있어서 수상 태양광과 해상풍력 등 재생에너지 발전에 있어서 천혜의 조건을 갖고 있다. 시화호는 인접 산단의 에너지 자립도 향상과 재생에너지 생산 및 충전 인프라 구축에 핵심적 역할을 하는 모델이 될 시공간적 위치를 점하고 있다.

3.소결론

한국경제는 우크라이나 전쟁이 일어나기 전까지 싼 에너지를 기반으로 한 수익구조에 매몰되어 있었다. 이후 에너지 수급상황 재인식과 에너지 자립을 위한 에너지원 다변화, 그리고 세계적 재생에너지 수급에 주목하고 핵심기술 개발과 관련하여 정부적 역량 지원을 재고하고 있다. 최근 한국은 혼란 기간을 통하여 방향을 잡고 움직이고 있는듯하다. 제조업 기반으로 한 경제구조와 값싼 에너지정책 추구로 인하여 에너지 자립을 위한 재생에너지원 개발의 중요성을 인식하지 못한 탓이다.

세계는 지금 글로벌 에너지 위기 탈출을 위해서 에너지 전환에 사활을 걸고 재생에너지 생산 공급 대폭 확대에 나섰다. 그중 태양광 발전이 앞도적 우위를 점하고 있다. 그중심 기술이 수상 태양광 발전인 것이다. 한국도 이에 발맞춰 나가야 한다. 정치 사회적 측면에서, 태양광 에너지 정쟁화를 중단하고 수상 태양광 사업에 있어서 정부와 지자체간 상이한 규제 또한 정비해야 한다. 아울러서 불필요한 민원을 적극적으로 개입해서 해결해야 한다. 기술적 측면에 있어서, 최우선 과제는 현상황 재고와 보유기술의 경쟁력에 대한 재인식이다. 시화호에 수상 태양광 발전시설이 들어서기 위해선 '일 2회 발생하는 조류를 극복할 계류핵심기술 확보'가 급선무이다. 이후 경량화 구조체 설계·제작기술을 기반으로 태풍과 같은 자연재해에 대응하면서 해상 환경에 적합한 발전시스템을 유지·관리할 수 있는 능력 획득에 대한 새로운 접근법을 도입해야 한다.

성균관대 아이앤아이월드는 '무축 회전식 수상태양광 발전기술개발'를 성공하고 수원 일월저수지에서 실증시설 구축운영했다. 5년 이상 데이타를 수집 분석함으로써 성능검증을 완료 하였다.

무축 회전식 수상 태양광은 구조물 전체를 동시에 회전하므로 크 폭으로 발전효율이 증가함은 자명하다.

물의 부력을 이용하기 때문에 회전 위한 소비전력은 적고 태양을 추적하여 생산하여서 발전량은 증가한다.

수상 태양광 무축회전기술의 특징은 회전시스템 슬림화를 구현해서 구동전력소모를 최소화하면서 태양을 추적하여 발전량을 최대로 끌어올린다. (Title: 수상태양광 발전 시스템의 환경에 따른 모듈의 전기적 특성, 전기전자재료학회논문지 2018, 31권, 5호, 283p ~ 289p)

#별첨: 기술적 당위성

급변하는 수변환경 극복 위한 방안으로, 수상 태양광 계류기술은 위치이탈을 막고 수위가 급변하는 악조건 속에서 수면 위 발전시설을 안정적으로 고박하고 있어야 한다. ​배들이야 선수가 어디를 향하든 별상관 없을지라도 수상 발전시설은 입장이 다르다. 방향이 발전량을 좌우하기에 매우 민감한 조건으로써 사업성에 큰 영향을 주는 요소이기에 그렇다. 원래 위치에 있지 않고 흔들리다보면 통제력을 상실하고 주변 노지 혹은 제방 기반시설과 충돌하는 것를 목도하는 일이 벌어진다. 때론 수중 케이블이 끌려가 피복이 벗겨지거나 단선으로 시설파손이란 상황을 맞이하기도 한다. 바람은 수상이 갖는 매우 심각하게 다루어야 하는 악조건으로써 수상 태양광을 구축하려면 반드시 극복해야 한다. 위치를 벗어나서 좌우로 움직이는 것을 그대로 놔두고서 수상 발전시설 안전을 보장할 수 없다. 최대한 신속하게 대응해서 만일의 사태를 대비해야 한다. 아이앤아이월드 'AC 융복합계류장치'는 이런 수변의 악조건을 극복하고 수상 태양광 발전량을 안정적으로 유지시켜주는 '안전 지킴이' 이다. 아이앤아이월드는 특허기술 'AC 융복합계류장치'를 모든 수상 태양광 발전소에 적용 가능하도록 기술개발했다. 초속 23.1m의 태풍급 강풍이 불어와도 수위변화를 예측하고 대비할 수 있어야 수상 태양광 발전시설은 안전을 보장 받을 수있다.

참고1: Comparing the Performance of Pivotless Tracking and Fixed-Type Floating Solar Power Systems.

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

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

참고2: 무회전축 회전식 수상태양광 시스템 및 실증 데이터 분석

https://www.kci.go.kr/kciportal/ci/sereArticleSearch/ciSereArtiView.kci?sereArticleSearchBean.artiId=ART002793893

무회전축 회전식 수상태양광 시스템 및 실증 데이터 분석

Current Photovoltaic Research 약어 : CPR 2021, vol.9, no.4, 통권 34호 pp. 133-136 (4 pages) DOI : 10.21218/CPR.2021.9.4.133 발행기관 : 한국태양광발전학회 연구분야 : 공학 > 기타공학 지홍섭 /...

www.kci.go.kr

참고3: 성균관대·아이앤아이월드, 무회전축 회전식 수상태양광 개발

https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=136314

성균관대·아이앤아이월드, 무회전축 회전식 수상태양광 개발 - 전기신문

성균관대학교와 아이앤아이월드는 세계 최초의 무회전축 회전식 수상 태양광 상용화 기술개발에 성공했다고 9일 밝혔다. 회전식 수상 태양광은 수면 위에 있는 발전시설 전체가 태양을 따라 회전해 발전량을 극대...

www.electimes.com

아이앤아이월드 연락처