[글 메타파스 허철균 대표] 전통적 에너지원인 화석연료를 신재생에너지로 전환하는 것은 지구의 기후위기에 대응하는 효과적인 수단이다. 이에 탄소 순배출량을 ZERO(‘0’)로 만들기 위해 우리나라는 태양광·풍력발전 설비규모를 늘리고 있으며, 특히 태양광발전소의 설비 규모가 급격히 증가하고 있다.

국내 태양광 시장에는 고도화되는 설비, 주택·소규모발전소에서 대규모 발전소 위주로 계획되는 프로젝트 등 발전소별 맞춤 솔루션 도입이 필요한 상황이다. [사진=utoimage]

양적 성장에만 집중했던 시기를 지나 최근의 국내 태양광 시장은 질적 성장도 함께 고려하고 있다. 모니터링 등 발전소 운영 관련 다양한 솔루션의 등장은 이러한 관심의 방증이다. 고도화되는 설비, 주택·소규모발전소에서 대규모 발전소 위주로 계획되는 프로젝트 등 발전소별 맞춤 솔루션 도입이 필요한 상황이다.

규모별 태양광발전소 유지보수

소규모발전소는 면적 및 전체 PV모듈의 숫자도 많지 않아서 검사 및 대응이 원활하지만, 대규모발전소의 경우 보다 효율적인 유지보수 및 관리 방법이 필요하다. 해외에서는 발전소를 빠르고 경제적으로 검사하기 위해 드론을 이용한 PV모듈 검사 및 관리가 보편화 되고 있다. 이러한 검사 서비스는 IEC TS 62446 ‘Photovoltaic (PV) systems – Requirements for testing, documentation and maintenance – Part 3: Photovoltaic modules and plants – Outdoor infrared thermography’ 표준을 준수하고, cloud 및 AI기술을 접목한 솔루션을 제공하고 있다.

재생에너지 신규 설비 계획 중 대규모 프로젝트 비중

항공 열화상 검사서비스의 장점은 기존 I-V검사, EL검사, 휴대용 열화상카메라 검사 등에 비해 훨씬 빠르고 저렴하면서도 플랫폼을 사용하기 때문에 누적된 데이터를 기반으로 고장 및 결함의 추세 분석 및 예측을 통한 고장의 예방, 발전량 예측 등도 가능하다.

이러한 항공 열화상서비스가 가져야 하는 기본적인 요구사항들을 IEC 62446 표준에서는 <표 1>과 같이 정의하고 있다.

표 1. IEC-62446 Part3 주요 항목

표준에서는 검사의 정확도 확보 및 결함을 분석하고 최종 보고서의 신뢰성을 확보하기 위한 요구사항과 절차를 규정하고 있으며, 열화상 분석 자격증을 가진 사람이 보고서를 리뷰하도록 하고 있다.

유형별 드론을 이용한 태양광발전소 검사

드론을 이용한 태양광발전소 검사 유형은 크게 3가지 정도로 나누어 볼 수 있는데 전반적인 발전소 상태를 빠르게 확인하고 싶은 경우 오버뷰(Overview)검사를 수행하고, 일반적인 검사를 통해서는 모듈 단위검사가 가능하다. 발전소 진단을 위해서는 IEC 표준에 따라 촬영하고 보고서를 발행하는 디테일(Detailed)검사 등을 수행한다.

비디오(열화상 동영상) 촬영을 통한 검사는 낮은 화질과 저장공간 문제, 라디오메트릭(Radiometric)분석이 불가능하다는 점, 결함분석이 잘못될 수도 있다. 또한, 결함 등 이벤트 발생에 대한 위치정보(Geotagging)확인이 불가능한 문제들로 최적의 결과를 얻지 못할 수 있다. 때문에 항공열화상 검사는 스틸 이미지를 사용해야 한다.

촬영고도 20m, focal 13mm(좌)와 촬영고도 45m, focal 13mm(우)의 열화상 촬영 비교

열화상 촬영시 정밀검사를 위해서는 분석 대상이 MFOV(Measurement Field Of View)에 포함되도록 촬영하는 것이 중요하다. 태양광 PV모듈 검사시 MFOV는 10x10px(pixels in feet)이다. 이를 위해 카메라의 해상도 및 촬영고도가 중요하다.

열화상카메라는 640x512 해상도의 카메라가 많이 사용되고 있으며, 초점거리(Focal length)는 9mm, 13mm, 19mm, 25mm 등이 있는데, 이중 13mm 초점거리를 가진 카메라가 적당하다. 초점거리가 길어지면, FOV가 줄어들기 때문에 보다 높은 고도로 비행을 해야 한다. 그러나 드론 비행경로 주변에 고압전선 등 장애물이 많은 경우에는 19mm, 혹은 25mm 렌즈를 사용해 보다 높은 고도로 안전하게 비행하며 촬영할 수 있다.

태양광발전에서 PV모듈은 매우 중요한 부분이며 자산이다. 이러한 중요 자산을 주기적으로 검사하고 유지하는 것이 필요한데, 광범위하게 펼쳐져 있는 태양광 모듈을 점검하기 위해 드론을 사용한다면, 비용과 효율성을 높여줄 수 있음이 이미 많은 사례로 입증됐다.

항공열화상 검사는 드론을 이용해 촬영하기 때문에 항공안전 법규를 준수해야 하며, 반드시 초경량비행장치 자격증을 보유하고 보험에 가입돼 있는 드론을 사용해야 한다. 또한, 결과물에 대한 정확한 해석 및 리포트를 위해 항공 열화상자격증을 보유해야 한다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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