[인더스트리뉴스 최용구 기자] PV 모듈 표면에 정전기 방지 및 소수성 기능의 코팅제를 적용할 경우 코팅하지 않은 모듈보다 평균 3% 더 많은 에너지를 만들 수 있다는 실험 결과가 나왔다.

모로코 벤게리르(Ben Guerir)에 있는 Green Energy Park 연구 플랫폼은 건조한 날씨 조건 속 PV 패널의 코팅 성능을 평가하기 위한 연구를 최근 진행했다. 

포르투갈의 오염 방지 전문기업 ChemiTek Solar와 공동으로 수행한 해당 연구는 동일한 기술과 전기적 구성을 가진 총 5개의 PV 시스템을 대상으로 했다. 

첫 번째 PV 시스템은 청소하지 않은 상태로 유지했으며 코팅이나 세척 용액을 쓰지 않았다. 두 번째 PV 시스템은 물로만 청소했다. 세 번째 PV 시스템에는 ChemiTek의 세척 및 정전기 방지 코팅 솔루션인 Solar Wash Protect(SWP)을 적용했다.

네 번째와 다섯 번째 PV 시스템의 경우 ChemiTek의 소수성 코팅 기법인 DSD(D-Solar Defender), IGP(Industrial Glass Protect)이 각각 사용됐다.    

소수성 코팅을 통한 태양광 패널의 효율성 향상은 학계의 이슈다. 작년말 이집트 알-아자르 대학교(Al-Azhar University)의 과학자들은 자가 세척의 효과가 있는 소수성 나노코팅으로 태양광 패널의 효율성을 최대 30.7%까지 높일 수 있다는 보고서를 발표했다. 

시간이 흐름에 따라 패널 표면에 축적되는 먼지를 줄임으로써 청소 과정의 비용 및 물 소비 등을 줄이는 원리다. 먼지부착을 최소화 해 빛이 투과되는 정도를 최대한 유지한다. 

Green Energy Park 연구에 활용된 모니터링 흐름도 [자료=Heliyon]

Green Energy Park의 이번 실험은 9개월간 진행됐다. 초기 3개월의 청소 기간 동안 코팅된 PV 패널들의 효율성 향상은 평균 10%로 관측됐다.

10% 수준을 보이던 효율성 향상률은 이어진 6개월 동안의 비청소 상태후 약 5%까지 떨어졌다. 다만 코팅된 시스템은 ‘누적 에너지 이득’ 면에서 물 세척만 했을 때 보다 평균 3%가 높았다.

PV 모듈이 코팅돼 있을 경우 청소에 필요한 물의 양은 크게 줄었다. SWP 솔루션이 적용된 모듈은 세척액 없이 세척한 모듈에 비해 물 사용량이 50% 적었다. SWP 솔루션은 강수량이 적은 건기(8-2월)에 먼지 제거 효과가 더 높았다. 

이번 연구내용은 국제학술지 Heliyon에 ‘Performance Analysis of Innovative Cleaning and Soiling Mitigation Solutions in the Semi-Arid Climate of Benguerir, Morocco(모로코 Benguerir의 반건조 기후에서 혁신적인 청소 및 오염 완화 솔루션의 성능 분석)’이란 주제로 실렸다. 

연구진은 “광전지 시스템의 성능을 향상시키기 위해 건조한 지역에서 바닥창 방지 코팅과 같은 새로운 세척 전략을 사용하는 것의 중요성을 보여준다”고 설명했다. 

IEA-PVPS(International Energy Agency's Photovoltaic Power Systems Program) 보고서에 따르면, 모듈 표면에 쌓인 입자 등 오염물로 인해 발생한 에너지 손실은 전 세계 PV 에너지 생산량의 최대 4%로 추정(2018년 기준)된다. 약 30억~50억 유로의 수익 손실을 낸 것으로 잠정 집계됐다. 

보고서를 집필한 과학자들은 “주어진 부지의 오염률을 예측할 수 있는 정확한 모델을 개발하기 위해선 추가 작업이 필요하다”며, “현재는 부지 조건을 정확하게 묘사하기엔 너무 일반화된 위성 데이터에만 의존하고 있다”고 평가했다.

아울러 “PV 오염은 계속해서 세계적인 문제가 될 것이고, 이는 지구 기온 상승과 그에 따른 가뭄으로 인해 악화될 것으로 예상된다"라며, “토양모델링, 기후변화 적응 및 완화를 고려한 대책이 매우 필요하다"고 당부했다. 

[최용구 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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