[한국수력원자력 중앙연구원 서정수 선임연구원] 수상태양광발전은 제한된 국토면적 내에서 태양광발전 비율을 높이기 위해 활발히 연구되고 있는 기술이다. 최근에는 내륙의 호수나 저수지를 넘어 해상태양광 사업의 필요성이 많이 이야기되고 있지만, 이를 위한 적절한 연구방법론의 체계는 아직 성립되지 않은 상황이다.

수상태양광 단위 구조물 배치형상 예시 [자료=한국수력원자력 중앙연구원]

내륙의 호수 및 저수지 등 기존 수상태양광 환경에서 해양으로 설치지역을 변경하고 대규모로 설치하게 되면, 우선적으로 파랑 하중이나 염수 내식성 등에 대한 안전성 확보가 매우 중요해진다. 수면이 비교적 안정적인 호수나 저수지와는 달리 파도에 의해 수면 위에 설치된 수상태양광이 움직이고 힘을 받게 된다. 이에 파랑 하중의 정확한 예측과 이에 대비한 설계가 매우 중요하며, 해수의 염분에 의한 부식의 영향도 반드시 고려돼야 한다.

한국수력원자력(이하 한수원)에서는 해양 환경에서의 안정성이 확보된 수상태양광 개발을 위해 해양공학 구조물의 설계 및 개발 과정에서 사용되는 방법론을 응용해 이를 해결하는 기술개발을 수행하고 있다.

주요 내용으로는 대규모 수상태양광 전체 시스템을 고려한 파랑 해석과 해양공학 수조에서의 축소 모형시험을 통한 검증 등을 포함하고 있다. 기존 수상태양광에서 개발된 시스템의 건전성을 확인하기 위해 활용되는 실증연구는 실증 기간(통상 1년)의 기상환경 등에 따라 제한적으로 확보된 데이터를 통해 시스템의 수명을 예측할 수밖에 없다.

해양공학수조 축소모형시험 예시 [자료=한국수력원자력 중앙연구원]

부유식 전기실(계류시스템 포함) 예시 [자료=한국수력원자력 중앙연구원]

그러나 한수원이 현재 진행 중인 기술 개발은 사업기간 중 예상되는 극한 상황을 모의하고 검증할 수 있으며, 피로해석을 통해 시스템의 수명을 명확하게 예측할 수 있다. 이는 설계 안정성을 확인할 수 있는 보다 확실한 방법이며 향후 보편적으로 활용될 것이다.

한수원은 해양에서의 염수에 의한 부식에 따른 안전성 문제 해결을 위해 염수내식성 관련 연구도 포함하고 있다. 이 연구 또한 기존 기술에서 전진해 볼트·너크 등 체결부위의 이종 금속 결합에서 예상되는 부식 등에 중점을 둔 연구를 준비 중이다.

현재 진행되고 있는 기술 개발은 한수원이 참여하고 있는 ‘새만금솔라파워’의 대규모 새만금 수상태양광 사업에 직·간접적으로 활용될 예정이며, 연구진행 중 얻은 정보는 차기 사업부터는 좀 더 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

또한, 한수원은 ‘부유식 전기실’ 관련 기술 개발도 하고 있다. 현재 국내에서는 안정성 등을 이유로, 한국에너지공단의 재생에너지 시공기준에 따른 고정식 수상 전기실만 허용되고 있다. 하지만 중국에서는 이미 부유식 전기실이 설치된 수상태양광 단지 개발 사례가 있으며, 파력이나 해상풍력발전을 위한 부유식 전기실이 개발된 국내외 사례가 있다.

한수원이 진행 중인 기술 개발을 포함해 국내외에서 진행되는 연구를 통해 부유식 전기실의 안전성이 확인되면 향후의 해양 태양광 사업에서는 부유식 전기실의 설치를 통한 비용절감이 가능할 것으로 판단된다.

한수원은 해양 환경에 적용하는 수상태양광 기술 개발을 비롯해 건물의 벽면이나 지붕에서 태양광발전을 가능케 할 수 있는 경량태양광, 그리고 영농병행태양광, 부유식 풍력 및 수소연료전지분야 등 다양한 신재생에너지 기술 개발을 진행 중이며, 이를 통해 종합에너지기업으로의 재도약을 위해 꾸준히 노력하고 있다.

[이건오 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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