[글 솔라엣지코리아 박정우 지사장] 정부는 석탄과 원자력의 비중을 줄이고 재생에너지 사용을 확대하는 저탄소 에너지 전환 정책을 발표했다. 이에 따라 태양광의 중요성은 갈수록 높아지고 있으며, 이러한 전환을 가속화하기 위해 친환경에너지를 공급하고 수요측 관리 혁신을 우선시하는 정책이 강화되고 있다.

태양광은 투자 자본 수익률(ROI)과 수익절감을 극대화하기 위해 면밀한 관리 및 모니터링이 필요한 장기투자 시스템이다. 안전문제로 인한 피해를 미리 예방하기 위해서는 향상된 안전 기능을 갖춘 고품질 태양광 시스템을 선제적을 도입하는 것이 중요하다. [사진=utoimage]

정부의 인센티브 외에도 경제적인 측면을 비롯해 그리드 전력에 대한 실행 가능한 대안으로서 태양에너지에 대한 인식변화는 많은 기업이 에너지를 태양광으로 전환하는 계기가 됐다. 중소 규모 비즈니스에 혜택을 줄 수 있는 스마트에너지 솔루션은 농업용 건물, 쇼핑센터, 제조공장, 공항, 학교, 병원의 사용되지 않는 옥상에도 적용되고 있다.

특히, 전기 소비비용이 증가하는 비즈니스 환경에서 스마트에너지 솔루션 사용은 경제적일 수밖에 없다. 태양광 시스템에 의한 전력 생산은 그리드에 대한 의존도를 감소시키고, 일반적으로 약 5~10년의 투자금 회수 기간이 예상되며, 이는 태양에너지 시스템에 대한 수익을 통해 더 낮은 전기 요금을 기대하게 한다.

태양광발전 시스템을 설치하는 강력한 동기 중 하나는 회사의 탄소배출량을 낮추고, 기후변화의 영향을 줄임으로써 환경에 도움이 된다는 것이다. 오늘날 기업의 미래 지향적인 환경 프로그램은 대차 대조표만큼 기업을 평가하는 필수사항이 됐으며, 대다수의 Fortune 500 기업이 야심찬 탄소제로 목표를 추진하고 있다. 이러한 움직임은 산업통상자원부가 한국형 RE100 시스템을 도입한 것에서도 알 수 있다.

태양광은 투자 자본 수익률(ROI)과 수익절감을 극대화하기 위해 면밀한 관리 및 모니터링이 필요한 장기투자 시스템이다. 일반적인 투자와 마찬가지로 비즈니스에 연관된 인적, 물적 자산이 물리적 손상으로부터 안전하다는 것을 확인하는 것이 중요하다. 특히, 상업용 건물은 고가의 자산으로, 화재발생 시 재산손실 및 사업 중단으로 인한 막대한 피해로 이어질 수 있다. 따라서 이러한 안전문제를 미리 예방하기 위해서는 향상된 안전 기능을 갖춘 고품질 태양광 시스템을 선제적으로 도입하는 것이 중요하다.

솔라엣지 SafeDC™ 안전 솔루션은 인버터가 종료될 때 모듈 전압을 1V로 낮춰 항시 모듈의 상태를 안전모드로 전환 및 유지시켜 준다. [사진=솔라엣지]

태양광 시스템 기본 원리

태양광 시스템은 본질적으로 사람이나 재산에 위험을 초래하지 않는 안전하고 신뢰할 수 있는 시스템이다. 그럼에도 불구하고, 잠재적인 안전 위험을 완화하는 방법을 알기 위해 태양광 시스템이 어떻게 작동하는지 먼저 이해하는 것이 중요하다.

태양광 시스템의 주요 구성요소는 PV모듈과 인버터로 이뤄진다. 태양광 모듈이라고도 하는 PV모듈은 태양 복사를 직류(DC)로 변환해 전력을 생성한다. 인버터는 DC 전력을 가정, 건물 및 기업에 전력을 공급하는 데 사용되는 교류(AC)로 변환한다. 태양광 시스템 자체로 인한 화재 위험은 매우 드물지만 지붕에 발전 시스템을 설치할 경우 추가적인 안전 사항을 고려하는 것은 매우 중요하다.

태양이 뜨는 동안에는 주회로 차단기가 셧다운된 경우에도 높은 DC 전압이 PV모듈과 전선에 전력을 공급한다. 이는 예기치 않은 화재 또는 비상상황이 발생했을 때 소방관이나 작업자가 시스템에 접근하기 위해서는 해가 질 때까지 기다려야 함을 의미한다. 일반적으로 소방관은 화재를 진압하기 전 예방 절차로 불타는 구조물에 대한 전력망 공급을 차단한다. 이는 그리드가 분리되면 감전의 위험이 없고, 물이 분무되면 지붕에 홀이 생겨 열과 연기가 발산될 수 있다고 가정하는 것이다. 그러나 이러한 가정은 일반적인 태양광 시스템의 경우 맞지 않을 수 있으며, 안전 시스템이 설계된 제품 선택을 통해 위험을 완화할 수 있다.

국내 주유소 지붕에 25kW 규모로 설치된 태양광발전소 전경. 솔라엣지 안전솔루션이 적용됐다. [사진=솔라엣지]

모듈 레벨 모니터링을 통한 안전관리

기존 스트링인버터는 스위치가 꺼졌을 때 대부분 DC 전압을 낮추지 않기 때문에 안전기능이 제한적이다. 현재 국내에서는 요구되지 않으나 미국이나 유럽에서 필수로 요구하는 Rapid Shut Down 등의 안전 요구사항을 충족하려면, 추가 하드웨어를 구입, 설치해야 하므로 더 많은 비용과 인력이 추가될 수 있다.

안전 문제를 해결하는 것은 어렵고 비용이 많이 들 수 있지만, 일부 솔루션은 고급 안전 기능을 제공하고 있다. 예를 들어, 솔라엣지(SolarEdge)는 파워 옵티마이저(전력 최적화 장치)를 기반으로 하는 모듈 수준 전력 전자 솔루션을 개발했다.

파워 옵티마이저는 출력을 최대화하기 위해 독립성을 제공하는 각 모듈에 부착된 전자 장치이다. 태양광 모듈을 스마트 모듈로 바꿔 시스템의 에너지 출력을 높이고, 모듈 수준 모니터링 및 제어를 가능하게 한다. 이를 통해 향상된 안전성을 제공한다.

솔루션의 일부로 SafeDC™라고 하는 솔라엣지의 안전 솔루션은 인버터가 종료될 때 모듈 전압을 1V(볼트)로 낮춘다. 이는 화재 진화 시 소방관이 태양광 시스템의 존재를 인지하지 못하더라도 항시 모듈의 상태를 안전모드로 전환 및 유지시켜 준다.

솔라엣지의 안전 솔루션은 추가 하드웨어 설치에 따른 비용을 낮추고 설치 시간과 오류 가능성을 감소시켜 준다. 또한, 파워 옵티마이저를 사용해 지속적인 각 모듈 모니터링으로 성능을 확인하고, 설치자 또는 시스템 소유자에게 오류 및 잠재적인 안전 위험을 경고할 수 있다. 이를 통해 유지보수 관리 담당자는 현장에서 진단을 수행하는 대신 원격으로 모니터링하고 문제를 해결할 수 있다.

이러한 기능을 갖춘 솔라엣지의 안전 솔루션은 실제 서울 도심의 여러 주유소 지붕에도 적용됐다. 화재 발생 시 위험이 큰 주유소와 같은 환경은 최고의 품질관리와 안전준수가 필수기 때문이다.

솔라엣지 안전 솔루션이 적용된 해외 사례. 대만 1.75MW 규모 지붕형태양광발전소 전경 [사진=솔라엣지]

글로벌 안전규정 강화

이러한 안전 문제와 태양광 시장의 확산으로 인해 전 세계적으로 보험사, 소방당국 및 유틸리티 회사에서 안전규정을 강화하고 있다. 태양광 시스템 안전 요구사항은 개별 국가, 지역에 따라 다를 수 있지만 점진적으로 강화되고 있으며, 이러한 규정은 시스템 안전 개선을 요구하는 태양광 산업을 이끄는데 영향을 미치고 있다.

독일의 VDE-Fire Safety 표준에 따르면, AC 전원 공급장치를 끈 후 응급 구조원은 고전압 DC 케이블과의 직접적인 접촉으로 인한 감전 위험에 노출되지 않아야 한다. 태양광 시스템 안전규정의 선두주자인 미국은 NEC 2017 조항에 모든 지붕 시스템에 대한 신속한 종료 기능 요구 사항을 포함시켰다. 해당 요구 사항은 1피트(30.5cm)를 초과하는 제어 도체를 30초 이내에 30V 이하로 줄여 설치자, 유지 보수 작업자 및 소방관이 시스템 종료 후 신속하게 시스템을 처리할 수 있어야 한다.

또 다른 중요한 사항은 아크 감지다. 앞선 안전 규정에서는 잠재적으로 화재 위험을 초래할 수 있는 아크 결함의 영향을 완화하도록 설계된 아크 감지 기능을 구현해야 했다. 미국의 아크 감지 표준인 UL 1699B는 발생하는 특정 아크의 감지를 요구한다. 한국은 아직 아크 감지 요구사항을 구현하지 않았지만 추후 이러한 규정이 강화될 수 있으며, 보험사에서 필수사항으로 포함시킬 수 있다. 실제로 위험 평가와 관련한 세계적 보험사들은 지붕 시스템에 대한 선호 사항으로 DC 최적화 태양광 솔루션을 권장했다.

전 세계적으로 많은 정부가 ‘2050년 탄소중립’이라는 새로운 환경 정책에 대한 약속을 발표하고 있다. 이는 저탄소 경제로의 전환과 재생에너지에 대한 투자와 혁신을 장려할 기회를 의미한다.

글로벌 안전 표준, 기술 혁신 및 태양광 시스템에 대한 소비자 인식이 빠르게 발전하는 동안 상업 비즈니스에 대한 재정적 보상과 환경적 이점도 함께 발전하고 있다. 솔라엣지는 계속해서 진화하는 기업의 요구, 정부 규정, 보험 요구사항 및 장기적인 지속 가능성 목표를 충족하는 보다 안전한 태양광 솔루션 개발을 주도하기 위해 최선을 다하고 있다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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