수상 태양광 부실 원인은 계류장치 문제가 발단!

[아이앤아이월드]

수상계류장치는 건물의 기초와 같은 기능을 해야한다.

배처럼 묶어놓은 수상 태양광이 바람파도를 어찌 견디겠는가?

[긴급점검]지금 내가 알고 있는 수상 태양광에 철새가 접근하지 않거나 수중 송전선로 단선이 발생하고 있다면 긴급점검 하길 권고 한다. 외력에 의한 동요가 심하면 새들이 위험을 감지하고 기피하는 것이며 송전선로 단선은 수평이동이 빈번하고 심하면 일어나는 심각한 문제이다. 신속하게 계류장치를 점검하고 대응하는 것만이 '붕괴'를 막는 길이다.

수상 태양광에서 지속적으로 발생하고 있는 '수평이동 문제'는 방향틀어짐과 위치이탈로 인하여 발생하며 발전량 감소로 이어져 수익성을 악화시키고 발전시설을 '파손과 침몰'로 몰아간다! 이와 같은 상황에서 언감생심 수중 송전선로 관리는 과연 실현 가능한가?

1.서론

국내 대부분 수상 태양광은 규모와 수위변화 폭에 관계없이 바람 등 외력에 의하여 수평이동이 발생하고 있다. 수상 태양광의 수평이동으로 일어나는 시설물 피해는 수상 구조물의 추돌과 이탈로 발생하는 부분파손과 이로 인한 침수 또는 침몰이다. 이에 앞서서 수중에 설치한 송전선로가 끌려가면서 피복 파손과 침수, 단선 피해가 순차적으로 발생하는데, 현재 이를 대비한 명확한 해결책 없이 경험에 의하여 송전선로의 길이 유격을 주는 방식으로 파손 부위를 최소화하는 자구책이 전부인 실정이다. 이는 전문가라면 수상 구조물 거동을 봐도 짐작할 수 있다. 수상 본체가 흔들리고 있는데 어찌 송전선로가 온전히 있을수 있겠나? 하여 상기 방식의 효과는 수변 환경에 좌우되고 때론 수면 아래 바닥에 상존하는 장애물로 인한 파손이 발생하는 위험천만한 방법이며 그결과 또한 예측불가하다. 수심이 낮은 경우에 물을 두려워하지 않음으로써 큰 화근을 불러오는 경우가 있는데 뚜렷한 대책없이 발전시설 간 이격거리를 좁힌 수상 태양광 시설이 이에 해당한다. 외력은 수심과 수위변화 폭에 관계없이 북풍에 의한 풍압과 공명현상으로 이어지면서 처음에는 고박이 느슨해지거나 와해되다가 결국 부유체와 구조물 간 충돌이 빈번하게 일어나서 파손, 파단, 침몰로 이어지는 종말적인 상황을 맞게 된다. 올해초 충남 서산시 대호호 수상 태양광에서 발생한 대규모 시설 파손 및 침몰 현상이 이에 해당한다.

2.본론

수중 송전선로 이야기를 시작해보자. 댐과 저수지는 대게바닥이 평탄하지 않다. 계곡을 막아서 건설하여 민가 교량 전신주 등 인위적인 장애가 있기에 그렇다. 하여 낙동강 오리알신세란 것이 이를 두고 하는 말일것이다. 바닥에 깔아놓는 송전선로는 대책이 전무한것이다. 흔들리고 떠도는 수상 부유 구조물로부터 물속으로 이어지는 송전선로는 이런 악조건을 극복하고 설치되어야 하는데 케이블이 고무줄처럼 탄성을 갖고 있지않기 때문에 수평이동 현상과 '바닥걸림 문제'로 외력을 집중적으로 받는다. 해서 장치와 장치를 이어주는 케이블이 감당할 수 없은 최악의 조건을 대비해야 하는것이 수상의 현실이다. 이는 한국전기설비규정(KEC)을 준수한다 해도 극복할 수 없는 조건으로 파단이 예견되는 상황에 수중 송전선로는 놓여있다. ​​

수상 태양광 분야의 독보적 계계류기인 'AC 융복합계류장치'가 Game Changer인 이유

고박을 위한 계류기술은 수상 태양광 뿐만 아니라 송전케이블을 수변에 고정하거나 수상에 안전하게 위치시킬 때도 유용한 핵심기술이다. 기존 외국의 수상 태양광에서 보듯이 바람 등 외력에 의하여 수면을 떠도는 방식으로는 물속 송전 케이블을 온전하게 유지하기 매우 어렵고 대응방법 또한 엉성해진다. 최근 기사에 노출되고 있는 수십 수백메가 용량의 수상 태양광 발전시설 계획인 경우 특화한 계류기술 도움없이 송전선로 망관리체계 수립은 불가능에 가까우며, 관리는 고사하고 사고시 고가의 케이블을 재설치하는것 외에 뚜렷한 방법이 없다. 고가의 교체비용을 담보로 한다 하여서 안전을 보장받는것도 아니기에 난감하다. 기술적 한계로 인하여 사업성은 악화되고 지속성 또한 보장받지 못하는 매우 불투명한 사업으로 전락하게 된다. 'AC 융복합계류장치' 처럼 독창적인고 독보적인 첨단 계류기술이 적용되어야 수상 태양광 발전시설은 안정을 찾는다. 수평이동에 대응하고 각종 외력으로부터 발생하는 동요를 제어 진정시켜주는 다양한 기능적 옵션을 제공할 수 있어야만 발전시설로써 신뢰를 얻게 된다.

기존 수상 태양광 건설시 간과한 문제는 발전용량이 커질수록 ‘집적도’가 떨어지는 구조로 건설되고 있다는 것이다. 이는 합천댐과 소양강 댐에 조성된 수상 태양광을 보면 이해가 되리라고 본다. 이로 인하여 수중 케이블 매설 비용이 과도하게 증가하며 설치조건도 제한될수 밖에 없다. 육상 태양광과 비교하면 동일 사업장 내 설치 가능한 발전시설 규모 축소로 인한 수익성 감소와 송전시설 구축의 어려움, 사업부지 면적 확대로 인한 추가비용 증가 문제가 일어날 가능성이 높다. 국내의 경우 공기업 자체사업이거나 유휴수면 활용이란 측면에서 용인되는 측면이 있으나 이문제는 수출시 과도한 추가비용 발생으로 이어져서 사업검토에 심각한 영향을 줄 우려가 있다. 결국 먹튀사업만 양산하여서 국가적 손실로 막을 내릴 가능성이 있다.

또한 수평이동은 발전량을 감소시켜 발전수익에 직접적인 영향을 주고 있다. 경사각을 12도로 낮추면 그만큼 발전량이 감소하여 사업성에 심각한 타격을 받는다. 즉 육상 대비 수상 고정식이 갖는 잇점이 사라지거나 마이너스로 역전되면서 투자금 회수가 불투명해진다. 이와 같은 분석은 오랫동안 축적된 태양광 발전 데이터를 적용한 결과로 인위적인 조작을 하거나 새로운 발전방식을 도입하지 않는 한 달라지지 않는다. 전자는 허구요, 후자는 기술적 진보를 의미한다.

3.결론

한국은 제조업 위주의 경제성장을 하면서 선진국의 기술을 맹목적으로 따르는 습성을 몸에 갖고 있다. 수상은 다른 시도를 해려는 노력을 하였으나 태생적 한계로 인하여 기술적 융합을 실패하고 일본식 기술개발모델을 추구하는 오류를 범하고 말았다. 이는 개발 주체의 잘못된 판단으로 인한것이다. 이후 기술 후진국에서 벌어지는 일이 한국에서 일어나는 웃지못할 일이 전개되고 있다. 이 대표적인 예가 수상 변전실의 개발로 이는 기술선진국으로의 진입기회를 스스로 막는 어처구니 없는 행위이다. 직류의 특성을 활용하여 진일보한 송전망관리체계를 구현하는 것이 신시장을 개척하는 길임에도 잘못된 판단이 상황을 그르치고 있다. 하물며 수상태양광 특고압 교류전력송전을 위한 수상 변전실 또한 'AC 융복합계류장치' 기술의 획득 없이는 실현불가능하다는 딜레마에 봉착할것을 몰랐다면 무능과 무책임의 극치라고 밖에 달리 표현할 방법은 없다. 오만과 방만한 계획의 말로는 뻔한 결과로 이어질것이다. 책임회피가 유능을 의미하지는 않는다. 무능을 대변하기는 해도.

내가 여기에 다시 고구려 을지문덕 장군이 수나라 우중문에게 주는 시를 여기에 적는다.

神策究天文(신책구천문)

妙算窮地理(묘산궁지리)

戰勝功旣高(전승공기고)

知足願云止(지족원운지)

아이앤아이월드가 지향하고 있는 '수상 태양광 프로젝트 비젼' 이다.

1.안전한 시설

2.효율의 극대화

3.자연과 어우러진 공간

4.에너지를 나누는 세상

5.그리고 가장 '한국다운 기술 구현' 이다.

수상 태양광산업이 강소국가 한국의 위상을 드높이는데 일조하길 바라며 나의 글을 맺는다.

계류장치 문제로 전복한 일본 수상 태양광 (참고 https://www.pv-magazine.com/2020/02/22/the-weekend-read-dont-throw-caution-to-the-wind/)

가까이 다가가서 본 시화호 수상 태양광 침몰 현장

시화호 수상 태양광 태양전지가 프레임으로부터 이탈되어 침수한 모습

수상 태양광 침몰하여서 강제 구조물이 휘어져서 수면 아래로 침몰한 상황

시화호 수상 태양광 부력체가 무게를 견디지 못하고 파손되어 가라앉은 모습

시화호 수상 태양광 파손 침몰로 태양전지가 탈선하고 구조물이 수면 아래 잠겨 있음

시화호 수상 태양전지 셀 파손과 부식이 일어난 모습

대호호 수상 태양광, 가동전 강풍에 붕괴된 부유 구조물

충남 서산시 대호호 수상 태양광: 2023년 초 초속 23.1m/sec 강풍에 파손된 당시 사진

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

정남향과 일치하지 않고 시설물 간 방향 틀어진채 준공한 소양강댐 수상 태양광(참고 한국동서발전 공식블로그 https://blog.naver.com/iamewp/223261107487 )

방향이 틀어진채로 가동중인 합천 수상 태양광: 준공 당시에도 방향이 틀어져 있는 모습

관련기사1:

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

가동도 못 해보고…수상태양광 구조물 강풍에 ‘와장창’

[앵커] 서산의 한 호수에서 설치작업 중이던 수상 태양광발전 구조물과 패널들이 바람에 무너지고 깨져, 가...

news.kbs.co.kr

관련기사2:

https://news.kbs.co.kr/news/pc/view/view.do?ncd=6929188

새만금 수상태양광 구조물 파손

새만금 수상태양광 실증시설 구조물 중 일부가 파도와 바람에 파손된 채 방치돼 있다. 지난달 말 사진을 촬영한 주민은 4일 취재진과 통화에서 "기상 상황이 그렇게 열악하지 않았는데도 구조물이 쉽게 파손된 것은 문제가

n.news.naver.com

#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.[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