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고전력·대형화 추세…태양광 인버터, 발전효율 높이고 불량률 줄여라!
고전력화·대형화로 전력반도체, 제어 기술 급성장 중… 공급망 정체, KS 인증은 과제

[인더스트리뉴스 권선형 기자] 태양광 인버터와 모듈은 실과 바늘 관계다. 인버터만 발전하거나 모듈만 발전하면 태양광 발전소의 최대 발전효율을 담보할 수 없기에, 함께 발전하는 관계이기 때문이다.

최근 태양광 모듈이 고출력, 대형화되며 인버터도 고전력화, 대형화가 진행 중이다. 기업들은 모듈 기술개발 트렌드에 인버터가 얼마나 최적의 효율을 제공하는지를 주요 전략으로 삼고 있다.

인버터는 더 고도화된 기술력으로 고장률과 O&M 비용을 줄이는 방향으로 진화하고 있다. [사진=utoimage]

고전력화·대형화 트렌드

화웨이는 높아지는 모듈의 전류를 효율적으로 받아들일 수 있도록 MPPT당 최대입력 전류 30A를 적용했다. MPPT 범위를 DC 500V~1500V로 폭넓게 구성해, 발전소 운영 시 일어날 수 있는 다양한 상황에 대응이 가능하도록 했다.

한국화웨이 태양광 인버터사업 친원 부서장은 “MPPT당 2채널로 구성하고, 9개 MPPT로 모듈과의 미스매칭을 최소화해 발전량을 극대화했다”고 말했다.

다쓰테크는 고전력화, 대형화에 맞춰 소형발전소와 양면모듈에 최적화한 제품을 내놓았다. 양면모듈용 인버터는 20채널 10MPPT 입력사양으로 유연한 직병렬 구성이 가능하고, 100kW부터 MW급 발전소에 적용할 수 있다.

다쓰테크 정광영 사장은 “LCOE(Levelized Cost Of Energy)개선을 위한 1500Vdc 시스템에 이어서 태양전지 모듈의 대형화가 지속되고 있다”며, “이에 따른 인버터 입력 전류의 상승은 계속되고, 인버터의 고전력화 및 대형화는 전력반도체 기술과 제어 기술이 급성장 할 것”이라고 말했다.

선그로우는 고출력, 고효율 모듈에 맞춰 스트링 전류 20A를 적용하고, MPPT수는 12, 14, 16개를 탑재한 350kW 인버터를 선보였다. PID 기능, 아크 기능 등이 기본사양으로 모듈 출력의 손실을 줄일 수 있고, PID를 미리 예측해 예방할 수 있도록 했다.

그로와트는 고전력화, 대형화에 맞춰 125kW 인버터를 선보였다. 최대입력전류는 MPPT당 32A, 스트링당 16A로 고출력 및 양면 태양광 모듈에 최적화했다.

그로와트 한국지사 이상언 책임은 “최대 10개 MPPT, 20개 스트링 연결을 지원하기 때문에 음영과 모듈 불일치로 인한 에너지 손실을 효과적으로 줄일 수 있다”고 말했다.

O&M 비용 줄이는 기술력

최근 인버터는 고장률과 O&M 비용을 줄이는 방향으로 기술을 더 고도화 중이다.

화웨이는 인버터 생산부터 조립, 검수, 출하까지 전 과정을 엄격하게 심사해 고장률을 1% 미만으로 유지하고 있다. 출하 전 여러 단계를 거치며 장비와 시스템이 한계 상황을 견딜 수 있는지 검증하는 ‘에이징 테스트’가 통과돼야 출하되는 시스템이다.

한국화웨이 태양광 인버터사업 친원 부서장은 “이러한 엄격한 품질관리 덕분에 염해지역, 사막 등 가혹한 환경에서도 최고의 성능을 자랑한다”며, “나아가 화웨이 모니터링 장비에 탑재된 스마트 I-V 커브의 진단 기능을 통해 유지보수를 효율적으로 진행할 수 있어 O&M 비용을 획기적으로 줄이고 있다”고 말했다.

그로와트는 인버터 관리를 더 스마트하고 쉽게 하기 위해 C&I PV 프로젝트에 대한 모니터링 및 스마트 에너지 관리의 다양한 시스템 솔루션을 도입했다. 사업자가 시스템 운영을 상시 모니터링하는 ShinePhone과 ShineServer, 온라인 스마트 IV스캔·진단, 원격구성, 펌웨어 업그레이드 등 쉽고 신속한 온라인 서비스를 할 수 있는 설치·유통업체용 OSS(Online Smart Service) 시스템 등이다. 이를 통해 인버터 문제가 발생해도 현장 출장 없이 60%의 문제를 해결하고 있다.

다쓰테크는 O&M 전담부서를 통해 100MW 이상의 발전소를 운영하며 축적한 다양한 현장 경험에 기반한 AI 적용 모니터링 시스템을 활용하고 있다. 모니터링 관제시스템을 통해 사전 사후 관리 서비스를 제공하고 최근에는 전국적으로 서비스 망을 대폭 확대했다. 또한 모니터링 제품을 함께 구입한 고객들에게는 48시간 A/S보장뿐만 아니라 선제 관리 서비스와 옵션으로 O&M 서비스를 제공하고 있다.

전 세계적으로 수상, 영농형, BIPV 태양광 시장이 확대되고 있는 추세에 발맞춰 인버터 기업들도 각 분야에 최적화된 기술을 개발하고 있다. [사진=utoimage]

수상, 영농형, BIPV용 기술 고도화

인버터 기업들은 전 세계적으로 수상, 영농형, BIPV 태양광 시장이 확대되고 있는 추세에 발맞춰 나가고 있다.

화웨이는 수상태양광 인버터를 완전 밀폐형이자 염무, 부식에 강하도록 설계했다. 다습한 지역의 PID를 효과적으로 줄이는 PID 방지 특허를 보유했다. 영농형 태양광 인버터에는 스마트 트래커를 적용해 유지보수 비용을 절감하고 있다. 나아가 염해지역, 극저온, 극고온 환경 등 다양한 시나리오에 맞는 솔루션을 개발했다.

선그로우는 플로팅, 영농형, BIPV 등의 복합형 신재생에너지 사업에 P2G(PV+ESS), HESS, BESS, DC 커플링을 포함한 AC 커플링 등의 토털 솔루션을 도입했다. 플로팅 사업은 지난 2년간 시장점유율 1위를 유지하고 있다. 영농형 태양광의 경우 가장 큰 이슈는 면적 내 작물 재배라는 판단 하에 효율적인 작물이 무엇인지 연구하고 있다.

그로와트는 수상태양광용 인버터에 방부식 등급 C5, IP보호등급 IP66을 실현했다. BIPV의 경우 안정성이 가장 중요하다는 판단 하에 AFCI 옵션을 통해 아크를 방지할 수 있게 설계했다.

다쓰테크는 C-5M 염해대응 인증을 취득한 대용량 인버터를 상반기에 출시한다. 영농형 인버터는 35kW, 50kW 및 110kW 라인업으로, 영농형 태양광 발전소의 다양한 설치 환경에 적용이 가능하도록 접속함 일체형 인버터와 분리형 인버터로 구성했다.

공급망 정체에 어려움 증폭

반면 공급망 정체는 태양광 인버터 산업에 풀어야 할 숙제로 남아 있다. 이에 기업들은 각자의 솔루션으로 공급망 정체에 따른 어려움을 타개해 나가고 있다.

화웨이는 글로벌 공급망 정체를 극복하기 위해 3년간 사용할 원부자재를 미리 비축하는 것을 목표로 하고 있다.

한국화웨이 태양광 인버터사업 친원 부서장은 “원부자재 공급 체계와 관련해서는, 신뢰 관계 구축이 가장 중요하다고 생각한다”며, “우수한 공급처라면 국가를 불문하고 전 세계적으로 포용하고 함께 협력할 계획으로, 이러한 전략을 통해 장기적으로 글로벌 공급망 신뢰 회복을 이끌고 공급망 안정에 기여할 것”이라고 말했다.

다쓰테크는 가격 인상시기를 연기하며 고객들에게 피해가 가지 않도록 노력하고 있다. 아울러 국내 원자재 공급사들과 협의 및 글로벌 소싱 등을 통해 원가요소관리에 나서고 있다.

다쓰테크 정광영 사장은 “1년간의 사업계획을 정밀 분석해 분기, 반기 단위의 생산 계획을 수립하고, 이 정보를 협력 업체들과 공유해 자재의 선수요가 가능하도록 노력하고 있다”고 밝혔다.

그로와트도 가격인상보다는 먼저 안정적으로 시장에 제품 공급을 하고 품질을 유지하는 데 힘쓰고 있다.

그로와트 한국지사 이상언 책임은 “기존 제품 가격 인상보다 신제품 및 차별화된 솔루션으로 시장 가격을 유지해 나갈 것”이라고 밝혔다.

태양광 인버터 기업들이 풀어야 할 과제는 KS 인증이다. 관계자들은 KS 인증과 사용전검사 시 인버터 요구사항이 계속 변하고 있어 따라가기에 버겁다고 입을 모으고 있다. [사진=utoimage]

KS 인증은 여전한 과제

태양광 인버터 기업들이 풀어야 할 또 다른 과제는 KS 인증이다. 관계자들은 KS 인증과 사용전 검사 시 인버터 요구사항이 계속 변해 따라가기에 버겁다고 입을 모은다.

현재 퓨즈와 같은 소모품을 주요자재로 지정하게 돼 있어 다른 용량의 퓨즈를 사용하려면 추가로 인증 받아야 한다. 인버터 기업들은 모든 모듈을 지원하기 위해 한 개 모델 당 3개의 퓨즈인증을 받아야 하는 상황이다.

한 인버터 기업 관계자는 “인버터 기업들이 현 상황에 맞게 일부 부품에 대해서는 복수부품을 인정해 달라고 요청했지만 바뀌는 부분이 없어 인증 규정에 맞게 모든 현장에 적용할 수 있는 여러 용량의 퓨즈인증을 받아야 한다”고 말했다.

또한 태양광 인버터 관련 정책이 변경되면, 변경된 내용이 반영된 공인시험성적서를 발급받아야 하는데 발급기관이 극히 제한적인 문제점도 있다. KIER, KTL, KTC, KTR 등 단 4곳으로 제한된 시험성적서 발급기관은 제품의 원활한 시장 공급을 어렵게 하고 있다.

한 인버터 기업 관계자는 “현재 인증시험을 받을 수 있는 시험소도 제한적이기 때문에 새로 인증을 신청할 경우 대기기간이 너무 길어 짧게는 3개월에서 6개월까지 소요시간이 발생한다”며, “에너지공단 혹은 전기안전공사, 한국전력공사에서 새로운 규정을 내놓을 경우 인버터 기업은 이를 대응하기 위해 상당한 비용 및 시간을 투자해야 하고, 이는 비용적인 측면에서 다시 소비자에게 돌아갈 수 있다”고 말했다.

규정이 세계 트렌드와 동떨어져 있다는 문제제기도 이어지고 있다.

한 인버터 기업 관계자는 “국제전기표준회의(IEC. International Electrotechnical Commission)에 50명의 한국인이 소속돼 있는데, 막상 에너지공단에는 이들이 한명도 소속돼 있지 않다는 게 전문성이 결여돼 있다는 방증”이라며, “국내정책 수립에 진짜 전문가의 자문은 받지 않는지 의문이고, 그런 탓에 국내 정책은 IEC 규정을 따르지 않는 독자적인 생태계가 만들어졌다”고 지적했다. 이에 국내 규정만 맞춘 인버터는 정작 수출을 하지 못하게 되는 이중규제가 되고 있다는 지적이다.

관련 규정들이 빠르게 변하고 있는 글로벌 트렌드를 따라가지 못하고 있다는 문제제기도 이어지고 있다. 한 인버터 기업 관계자는 “예를 들어 계통 연계 기준도 해외와 비교해 10년 이상 늦고, 1500Vdc 솔루션 역시 국내는 이제 막 도입하기 시작했지만, 해외에서는 이미 5년 전 적용하던 시스템으로, 국내 규정 검토가 늦어져 기술의 진보를 따라갈 수 없다는 점이 많이 아쉽다”고 말했다.

 

 

 

 

[권선형 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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