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KTL 신재생에너지기술센터, 대한민국 수상태양광의 방향 제시한다
수상태양광 종합평가센터 통해 다양한 백데이터 및 기준 근거 마련 계획

[인더스트리뉴스 정한교 기자] 수상태양광발전소가 국내에서 점차 영향력을 높여가면서 태양광 모듈에 포함된 중금속 등으로 인한 환경오염을 우려하는 부정적인 목소리도 높아졌다. 정부가 수상태양광이 수질 환경에 미치는 영향에 대한 안정성 연구를 진행해 영향이 거의 없다고 발표했음에도 아직까지 수상태양광의 환경영향성에 대해 부정적인 목소리는 남아있는 상황이다.

이에 정부는 지난 1월 수상태양광 모듈의 KS 인증 기준을 강화, 환경적으로 발생할 수 있는 예상치 못한 상황까지 철저한 대비에 돌입했다. 수상태양광 모듈의 납 함량 기준을 기존 0.1%(1000ppm)에서 0.005%(50ppm)로 무려 20배나 강화하며, 중금속 오염에 대한 우려를 불식시켰다.

이에 더해 아직까지 전 세계적으로 뚜렷한 구축 사례를 찾기 힘들 정도로 수상태양광에 대한 경험이 없는 만큼 실증단지 구축에도 나섰다. 2023년을 목표로 한국산업기술시험원이 전북 군산시 새만금에 구축 중인 ‘수상형 태양광 종합평가센터’가 바로 그것이다.

한국산업기술시험원(KTL) 김성원 신재생에너지기술센터장 [사진=인더스트리뉴스]

한국산업기술시험원(KTL) 김성원 신재생에너지기술센터장은 “새만금에 조성될 수상태양광만을 목적으로 하는 것이 아닌 수상태양광 전반에 대한 테스트베드가 될 것”이라며, “ 아직까지 세계적으로 시험평가 체계가 정립되지 않았고, 참고할 만한 자료(백데이터)도 없기에 이를 마련하기 위한 실증단지”라고 설명했다.

새만금을 필두로 국내 시장에 수상태양광 조성 계획이 점차 증가하고 있다. 전 세계적으로도 신재생에너지 산업을 확산시키는 상황에서 아직 이렇다 할 실적이 없는 수상태양광은 그야말로 발전가능성이 무궁무진한 블루오션이라고 할 수 있다. KTL 신재생에너지기술센터가 구축 중인 ‘수상형 태양광 종합평가센터’가 주목받는 이유이다. 업계는 국내 유일의 공공 종합시험 인증기관인 만큼, 실증단지 구축을 통해 수상태양광의 올바른 기준점을 세워줄 것이란 기대감을 드러냈다.

김성원 센터장은 “인류가 끊임없이 성장할 수 있었던 것은 여러 분야에 도전하며 개척해왔기 때문”이라며, “종합평가센터는 수상태양광 개척의 선도적인 역할을 수행하며, 이를 통해 국내 기업들이 글로벌 기업으로 도약하는 발판을 마련할 것”이라고 밝혔다.

현재 구축 중인 ‘수상형 태양광 종합평가센터’의 역할은?

‘수상형 태양광 종합평가센터’는 기본적으로 모듈, 부력체, 구조체 등과 같은 구성제품에서부터 시스템 단위의 실증 및 평가가 가능한 종합 솔루션 제공을 목표로 하는 실증단지이다. 특히, 국가적으로 추진하고 있는 새만금 수상태양광은 여타 수상태양광이 조성되는 호수, 저수지 등이 아닌 환경조건이 매우 가혹한 해상지역이기 때문에 요구되는 기술 수준도 매우 높다. 종합평가센터는 이러한 조건에서도 견딜 수 있는 품질 검증에 대응할 수 있도록 기술적 검증 및 평가에 대한 객관적인 데이터를 제공할 수 있는 기반을 구축할 계획이다.

이를 통해 수상태양광 중에서도 극한의 환경조건을 갖춘 새만금에서의 실증 평가 및 기술개발 지원을 통해 국내 기업들의 해외 수출계획에도 일조할 계획이다. 향후 수상태양광 분야 표준 개발을 주도하고, 이를 국제 표준과 연계함으로써 국내외 수상태양광 성능, 실증 및 표준 개발 분야에서 선도적인 센터로서의 역할을 수행할 것이다.

한국산업기술시험원이 전북 군산시 새만금 산업단지에 구축 중인 ‘수상형 태양광 종합평가센터’ 조감도 [사진=한국산업기술시험원]

올해부터 강화된 수상태양광 모듈 KS 인증 기준 및 주요 심사 항목은?

기존 태양광 모듈 인증시험과 고내구성 친환경태양광 모듈(수상태양광 모듈) 인증시험의 차이를 구분하자면, 크게 다섯 가지로 나눌 수 있다. 모듈의 유해성 분석을 위한 환경영향 평가시험 및 동적기계하중시험을 추가했으며, 기존 1000시간이었던 고온고습시험을 3000시간으로 확대·강화시켰다. 또한, 정적기계하중시험의 마지막 사이클을 5,400Pa로 인가하중을 증가시켰고, 습윤누설전류시험 조건도 변화했다.

현재 수상태양광 모듈 KS 인증은 주로 국내 중견 기업 규모 이상의 기업들에서 활발히 진행되고 있다. 수상태양광 모듈 개발에 대한 관심도는 매우 높은 편이지만, 높은 기술적 난이도로 인해 진입장벽 역시 높기 때문이다. 또한, 코로나19의 전 세계적인 확산으로 인해 해외 기업들이 국내 사업 진입에 어려움을 겪고 있다. 이러한 일련의 현상들로 인해 국내 제조기업들을 중심으로 수상태양광 모듈 산업의 기술력이 한 단계 도약하는 계기를 마련한 것이다. 일반 태양광 모듈과 동일한 가격 및 품질 경쟁력을 갖춘 기업이 향후 수상태양광 모듈 시장을 주도할 것으로 예상된다.

습기, 염분 등 수상태양광 모듈은 내구성이 중요하다. 최근 공급 중인 모듈의 기술개발 수준은?

수상태양광 모듈 KS 인증 개정 및 시행 이후, 세계 최고의 내구성을 가진 제품 개발 및 보급이 이뤄지고 있다. KS 인증 기준인 온도 85℃, 습도 85% 환경에서 3000시간을 견딘다는 것은 태양광 모듈 입장에서 보면, 매우 극한 환경이라고 할 수 있다. 여기에 기존보다 높은 5400Pa 압력으로 전후면 기계하중시험까지 견뎌야 한다는 것은 고내구성 제품이 아니고서야 통과하기 어려운 조건이다. 특히, 5400Pa를 후면에도 적용하는 것은 전면에 동일한 하중을 가하는 것보다 훨씬 가혹한 조건이다. 개정된 KS 인증 기준을 충족한 국내 수상태양광 모듈은 굉장히 높은 수준의 내구성을 보유한 제품이라는 방증이다.

한국산업기술시험원 신재생에너지기술센터는 모듈을 비롯한 인버터, 태양열 집열기 등의 설비와 PCS에 대한 성능평가 및 해외인증 시험을 수행하고 있다. 사진은 태양광시험실에서 시험평가를 진행하는 모습 [사진=한국산업기술시험원]

국내 수상태양광 시장에 적합한 모듈로 거듭나기 위해 예상되는 기술개선 방향은?

수상태양광뿐만 아니라 전체 태양광 모듈의 최근 기술개발 트렌드는 원가절감이다. 이를 위해 양면형, 슁글링(Shingling) 모듈, 컷 태양전지 적용 모듈 등 발전효율 향상과 CTM(Cell-To-Module) 손실을 줄이기 위한 기술개발이 활발히 진행 중이다.

수상 태양광 모듈에도 이러한 기술력이 그대로 적용될 것이며, 여기에 수상태양광시스템 설치환경에 따른 가격경쟁력 확보와 발전성능 및 구조 안전성 등을 확보하기 위한 노력도 더해질 것이다. 종합하면, 구조물 및 부유체 등 수상태양광에서 사용되는 설비와 조합해 최적의 성능을 이끌어낼 수 있는 모듈의 개발 및 개선이 이뤄질 것으로 전망된다.

최근 양면모듈이 태양광 시장에서 점유율을 높여가고 있다. 수상태양광에서 양면모듈 활용성은?

양면모듈은 후면의 수광기능을 활용해 발전효율을 상승시킬 수 있는 모듈이다. 이러한 양면모듈이 보여주는 구조적 특징에 의해 빛 반사율이 높은 수상에서 적용 시 발전효율을 높일 수도 있을 것이다. 그러나 현재의 수상태양광에서는 바람 및 파도에 의한 시스템 내구성을 높이기 위해 지상형 대비 수면과 모듈 사이 거리가 상대적으로 짧다. 이 때문에 후면에 빛이 적게 조사된다. 수상태양광의 경우 부유체 및 구조체 시스템 타입에 따라 반사효과 편차가 크다고 생각한다.

물과 부유체는 반사율 차이가 커 매질이 후면에 공유함으로써 모듈 내 출력 불균일 현상이 상대적으로 높다. 이는 모듈 내구성에 영향을 끼칠 것이다. 결국 대부분의 부유체 및 수상태양광 시스템은 양면모듈 사용을 고려하지 않았기에 수상태양광에서 양면모듈 사용으로 발전성능을 극대화하기 위해서는 전용 제품 및 전용 시스템 개발이 병행돼야 할 것이다.

수상태양광 활성화를 위해 필요한 개선사항이 있다면?

제도적인 부분, 기술적인 부분 등 여러 개선사항이 있을 수 있지만, 수상태양광에 대한 표준 기준안 확립이 선행돼야 할 것이다. 성능 및 장기 신뢰성 시험평가 방법 표준화, 시스템 유지 보수에 대한 표준화, 주변 생태계에 대한 환경 영향 분석에 대한 표준화 그리고 인허가 관련 표준화가 점차 확립·개선돼야 한다. 이를 통해 수상태양광 시장에 참여하는 이들이 수상태양광분야에 대해 예측 가능한 상품으로 투자하고, 리스크를 관리할 수 있는 시장이 조성돼야 한다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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