수위적응력 갖춘 수상 태양광 '시화호' 최적화 되어 있어

[아이앤아이월드]

개요: 시화호 처럼 해안을 접한 지역 수상 태양광 시설은 풍압에 지속적으로 노출되고 수위변화가 일어나면 방향틀어짐과 위치이탈로 인한 붕괴위험을 대비해야 한다. 이에 대한 대책없이 방치하면 안전문제로 '발전시설 파손과 침몰 현상'을 촉발하는 사업적으로 매우 위험한 요인이다! 이와 같은 상황에서 시화호 지역에 수위적응력 갖춘 수상 태양광을 실현하기 위한 대안은 무엇인가? 조력발전소가 가동중인 시화호는 하루 2번 수위차가 일어나며 평균낙차는 5.64m 이다. 계류장치가 수위변화 문제로 수상 구조물의 동요가 심하면 먼저 새들이 위험을 감지하고 기피한다. 신속한 대응책 마련만이 '붕괴'를 막는 유일한 길이다. 2015년 아타깝게 동일 사고는 시화호에서 발생했다.

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 발생한다. 현재 이를 대비한 확실한 해결책 없어서 송전선로의 길이 유격을 주는 방식으로 파손 부위를 최소화하는데 집중하고 있다. 수상 부유 구조물이 흔들리는 상황에서 송전선로 관리를 체계화 하는 난제는 수위적응식 계류장치가 필수적임에도 불구하고 동요를 방치 시 수변환경에 시설 안전이 좌우되므로 위험천만한 방법이고 그결과 또한 예측불가하다. 수심이 낮은 경우 아래 중국 피혜사례에서 보듯이 뚜렷한 대책없이 조성한 경우 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. 최근 충남 서산시 대호호 수상 태양광에서 발생한 대규모 시설 파손 및 침몰 현상이 이에 해당한다.

2.본론

수중 송전선로는 바닥에 배치하는데 댐과 저수지는 대개 바닥이 평탄하지 않다. 암석과 따게비로 뒤섞인 자연적인 장애가 있기에 그렇다. 하여 바닥에 깔아놓는 송전선로 흔들리고 떠도는 수상 부유 구조물로부터 물속으로 이어지는 악조건을 극복할 하고 설치되어야 하는데 케이블이 고무줄처럼 탄성을 갖고 있지않기 때문에 수평이동 현상과 '바닥걸림 문제'로 외력을 집중적으로 받는다. 장치와 장치를 이어주는 케이블이 감당할 수 없는 최악의 조건을 대비해야 하는것이 시화호 수상 태양광의 현실이다. 이는 한국전기설비규정(KEC)을 준수한다 해도 극복할 수 없는 조건으로 파단이 예견되는 상황에 수중 송전선로는 놓여있다. 그리고 이 수위적응에 대한 문제 제기는 '금기어'가 된채로 방치되고 있다.

수상 태양광 분야의 Game Changer인 독보적 수위적응식 계류 기술 '수위적응식 복원력 계류장치'

고박을 위한 계류기술은 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 수위적응식 계류 기술 도움없이 송전선로 망관리체계 수립은 불가능하고, 보령댐 사례에서 보듯이 사고 발생 시 고가의 케이블을 재설치하는것 외에 뚜렷한 방법이 없다. 고가의 교체비용을 담보로 한다 하여서 안전을 보장받는것도 아니기에 난감하다. 시화호 수상 태양광 발전은 기술적 한계로 인하여 사업성은 악화되고 지속성 또한 보장받지 못하는 매우 불투명한 사업으로 전락하게 된다. '수위적응식 복원력 계류장치' 처럼 독창적인고 독보적인 첨단 계류기술이 적용되어야 수상 태양광 발전시설은 안정을 확보된다. 수평이동에 대응하고 각종 외력으로부터 발생하는 동요를 제어 진정시켜주는 다양한 기능적 옵션을 계류장치로부터 제공받음으로써 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 구축비외 사업부지 면적 확대로 인한 추가비용 증가 문제가 일어날 가능성을 증가시킨다. 국내의 경우 공기업 자체사업이거나 유휴수면 활용이란 측면에서 용인되지만 결국 과도한 추가비용 발생은 초기 사업성 검토나 공사비 산출에 있어서 큰 영향을 줄 우려가 있다. 수평이동은 발전량을 감소시켜 발전수익에 직접적인 영향을 주기에 그렇다. 아울러 태양광 모듈 경사각을 12도로 낮추어 조성하는데 그만큼 발전량이 감소하여 사업성에 심각한 타격을 받는다. 즉 육상 대비 수상 고정식이 갖는 잇점이 사라지거나 마이너스로 역전되면서 투자금 회수가 불투명해진다. 이와 같은 분석은 오랫동안 태양광 발전 데이터를 근거로 산출된 값을 적용한 결과로 인위적인 조작을 하거나 혁신적 발전 기술 도입하지 않는 한 달라지지 않을것이다. 전자는 위험시설을 양산할 우려가 있고, 후자는 글로벌 경쟁력 갖춘 기술적 진보를 제공한다.

3.결론

수상 태양광 사업은 태생적 한계로 인하여 혁신 기술 융합 실패하고 일본식 기술개발모델을 추구하는 오류를 범하고 말았다. 이후 기술 후진국에서 벌어지는 일이 한국에서 일어나는 웃지못할 일이 전개되어 왔다. 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 '수위적응식 복원력 계류장치' 기술의 획득 없이는 실현불가능하다는 딜레마에 봉착할것을 몰랐다면 무능과 무책임의 극치라고 밖에 달리 표현할 방법은 없다. 책임회피가 유능을 의미하지는 않는다. 무능을 대변하기는 해도. 수상 태양광 산업이 강소국가 한국의 위상을 드높이는데 일조하길 바라며 나의 글을 맺는다.

#별첨

[아이앤아이월드 수상 태양광발전 보유기술 특징]

(1)무축 회전식은 축이 없기 때문에 축공사비 절감

(2)축과 구조물간의 충돌이 없기 때문에 유지관리 장점

(3)태풍이 오는 경우, 수위적응식 복원력 계류 시스템으로 고정하여 강한 바람에도 안전

(4)수위적응식 복원력 계류 기술을 이용하여 오탁방지막을 설치하면 홍수로 인한 부유물로부터 발전시설 보호 가능

(5)수위적응식 복원력 계류장치를 활용하여 소파제 설치하면 파도 필터링 기능 제공

(6)무축 회전식은 축공사가 불필요하여서 "파일공사"로 인한 담수의 '누수현상' ‘파이핑(Piping) 현상'을 방지

(7)수위적응식 복원력 계류장치는 저수지 바닥면 암반의 균열에 의한 "제방·사면 균열, 침하" 등 붕괴위험 문제 사전 차단 가능

1.[근거논문-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.[근거논문-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

2025년 7월 수상 태양광 태풍 다나스 중국 피해 사진1 https://udn.com/news/story/124545/8876871

2025년 7월 수상 태양광 태풍 다나스 중국 피해 사진2

2015년 발생한 시화호 수상 태양광 침몰 사진

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

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

관련기사1:

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

관련기사2:

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

수위적응형 계류장치로 고박한 수상 태양광 안정한 사진

아이앤아이월드 수위적응식 복원력 계류장치 적용한 수상 태양광

아이앤아이월드 제작 바지선: 녹조제거 능력 갖추면 수질정화에 다설 수 있다.

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