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[이슈] 세계 400GW 시장 잠재력 갖춘 '수상태양광' 환경안전성 만족시켰다
발전효율 및 수상 생태환경 개선에 도움… 수상태양광, 육상·건물 3대 태양광발전 등극

[인더스트리뉴스 이주야 기자] 지난해 12월부터 임야태양광 제도 변경 및 이격거리 기준 강화 등 육상태양광 사업이 막히자 이에 대한 대항마로 수상태양광이 뜨고 있다.

이에 기름을 붓는 정부의 여의도 10배 면적의 새만금호를 활용한 새만금 수상태양광 프로젝트가 지난 7월 발표됐다. 내년 하반기 본격 착공될 예정인 2.1GW 규모의 세계최대 수상태양광 프로젝트가 공개되면서 수상태양광에 대한 관심이 뜨겁다.

충북 제천시 한수면 북노리에 위치한 3MW급 한국수자원공사 청풍호 수상태양광 발전소 전경 [사진=한화큐셀]

제한된 국토면적 부족문제의 해법으로 주목받고 있는 수상태양광은 육상태양광 기술에 플로팅 기술을 융합한 발전 방식이다. 육상이 아닌 저수지의 유휴수면에 설치하기 때문에 태양광모듈과 인버터 외에 부유체, 계류장치, 수중케이블 등의 장비 및 시설이 추가된다. 부유체는 태양광모듈을 수면에 떠 있을 수 있게 하는 장치이고, 계류장치는 수위, 바람의 영향에도 위치이탈 없이 정남향을 유지할 수 있도록 지지하는 역할을 한다.

수상태양광은 근본적으로 육상태양광에 비해 산림 및 생태계에 대한 훼손이 없다는 점이 강점이다. 이외에 불투수층이 없고, 육상식물 제초제 사용 역시 전혀 없다. 수상태양광 설비 설치로 인해 광합성 저하로 녹조발생이 저감되고, 침수식물 생육으로 어류 산란장을 제공할 수 있다는 점도 수상태양광 설치로 인한 긍정적인 효과다.

특히 육지에서 발생할 수 있는 각종 열이 원천적으로 차단돼 육상대비 발전효율이 10% 가량 높다. 또 과열 등을 통한 발전 효율 저하를 막을 수 있다는 점은 수상태양광발전이 지닌 강점이자 최대의 무기라고 할 수 있다. 반면 설치비가 육상태양광에 비해 3억원 이상의 설치비가 더 발생한다.

그럼에도 불구하고 전문가들은 “전 세계 1%의 저수지 수면만 활용해도 석탄화력발전소 404기 설비용량과 500조원 이상의 세계 시장이 열려 국내 태양광 기업들의 신시장이 될 것이다”는 낙관적인 전망을 내놓고 있다.

태양광은 발전원으로서의 자체 비용 경쟁력 확보 및 그리드 패리티가 달성되고 있으며, 2020년 이후 이 현상을 더 가속화 될 것으로 전망되기 때문이다. 발전소 건설·운영·폐기에 소요되는 각종 비용을 비롯해 발전과정에 배출되는 대기오염물질 등 사회적 비용까지 포함한 해당 발전소 총 비용을 전체 발전량으로 균등화한 값을 일컫는 LOCE(균등화 발전비용)에서 태양광 LOCE는 2011년 대비 약 1/3 수준으로 낮아졌으며, 향후 꾸준히 감소될 것으로 전망된다.

청풍호 발전소는 앵커와 계류선 직접 연결의 계류선 계류 방식의 수상태양광 발전 구조물로 설치돼 있다. [사진=인더스트리뉴스]

전 세계 1%의 저수지 수면만 활용해도 석탄화력발전소 404기 설비용량 충족

세계은행(World Bank Group)이 올해 초 발간한 수상태양광 리포트에 따르면, 전 세계 저수지 수면 기준으로 1%의 면적에 수상태양광 발전소를 설치할 수 있는 설비 용량이 404GW에 달한다. 설비 용량 기준으로 석탄화력발전소 404기(1GW급 발전소 기준)를 대체할 수 있는 셈이다.

연간 발전량 기준으로는 약 521TWh의 전기를 생산할 수 있다. 이는 2018년 유럽 전체 전기 사용량인 3,441TWh의 15%에 해당하는 막대한 양이며, 세계 6위 전기 사용국인 우리나라의 2018년 연간 전기사용량인 565TWh에도 육박한다. 세계은행은 수상태양광이 육상태양광, 건물태양광에 이어 태양광 발전의 3대 축이 될 것으로 예상하고 있다.

실제로 미국, 유럽, 일본, 중국, 인도, 동남아 국가에서 수상태양광에 대한 관심이 늘고 있으며 그에 대한 지원 정책도 증가하고 있다. 미국 매사추세츠주는 수상태양광으로 생산한 전기에 대해 인센티브 보상 프로그램을 운영하고 있으며, 대만에서도 수상태양광에 육상태양광보다 높은 보조금을 지급하고 있다. 또 인도의 경우 수상태양광 시범단지 설립을 진행하고 있다.

세계 1위 태양광 셀 생산 기업인 한화큐셀도 이런 시장 흐름에 맞춰 활발한 활동을 펼치고 있다. 한화큐셀은 국내에서 약 30MW의 수상태양광발전소에 제품을 납품했거나 건설에 참여했다. 작년 4월 네덜란드 최대 수상태양광 발전소인 린지워드발전소(1.87MW)의 태양광 모듈 전량을 납품하며 유럽시장에 실적을 쌓았다.

또 2018년말 납(Pb)이 포함되지 않은 자재만을 사용한 수상태양광 전용 모듈인 큐피크 듀오 포세이돈(Q.PEAK DUO POSEIDON)을 출시하기도 했다. 포세이돈은 최대 20.1%에 이르는 퀀텀기술 기반의 큐피크 듀오를 기반으로 수상환경에 적합하도록 내습성, 친환경성을 더한 수상태양광 전용 모듈이다.

한화큐셀 관계자는 "친환경 수상태양광 모듈인 포세이돈은 일반 모듈의 리본 대신 납(Pb)이 없는 와이어 사용으로 소재 안정성을 확보했으며, 수상 환경으로의 중금속 오염 가능성을 근본적으로 해소시켰다"면서, "기존 EVA 대신 POE를 사용해 모듈로의 수분 및 증기 투과율을 혁신적으로 낮춰 25년 태양광발전 사업의 장기 품질 신뢰성을 제공한다"고 설명했다.

수상태양광 밑에 있는 치어 떼. 수상태양광 발전소의 그늘은 어류의 산란에 도움을 준다. [사진=한화큐셀]

수상태양광 환경 안전성 적정, 수질오염중금속 등 '사실무근'

세계 TOP10 셀&모듈 제조기업중 대부분을 중국계 기업이 차지하고 있는 가운데, 한국 기업으로는 유일하게 2018년 셀 생산량 1위, 모듈 출하량 4위를 달리고 있는 한화큐셀의 한국/동남아 사업부를 총괄하고 있는 유재열 상무는 “전 세계 저수지 수면의 1%에 수상태양광 발전소가 단계적으로 건설된다면 현재 건설 단가 기준으로 향후 500조원 이상의 세계 시장이 열리게 된다”며, “국내에서 우리 기업들이 충분히 경험을 쌓는다면 수상태양광은 한국 기업들의 신성장 동력이 될 것”이라고 말했다.

이에 한발 앞선 기술력으로 글로벌 수상태양광 시장을 리드하고 있는 한국 기업들의 경쟁력 제고와 수상태양광에 대한 잘못된 인식을 바로 잡기 위한 행보가 주목받고 있다. 

한화큐셀과 한국수자원공사는 8월 22일 충북 제천시 한수면 북노리에 위치한 ‘한국수자원공사 청풍호 수상태양광 발전소’(이하 청풍호 발전소)에서 국내외 태양광 산업의 흐름과 수상태양광 현황을 소개하는 미디어 설명회를 진행했다. 또 국책연구기관인 한국환경정책평가연구원과 전자부품연구원 전문가들도 이 자리에 참석해 국내에 설치된 수상태양광 운영 모니터링 결과와 수상태양광 기자재 환경 안전성을 공유해 수상태양광의 친환경성도 강조했다.

이날 방문한 청풍호발전소는 지난 2017년 12월 준공한 국내 최대 내륙 수상태양광 발전소로 설비용량은 3MW이며 약 4,000명이 연간 사용할 수 있는 가정용 전기량을 생산한다.

청풍호 발전소는 지역민 생활여건을 개선한 모범사례로도 알려져 있다. 발전소 건설 시 인근 어업민의 숙원 사업인 수산물 집하장(판매장)을 건립했고 접근이 어려운 마을 진입로(상노리~황강리 3.2km)를 포장했다.

이날 청풍호발전소 현장 브리핑에 나선 수자원공사 주인호 수상태양광사업부장은 “실제로 에너지 공급이 어려운 인근 에너지 소외지역인 황강, 한천리 7가구에 전기를 공급할 수 있는 공사를 진행해줬다”고 밝혔다.

이외에도 국내 최대, 세계 15위 규모를 자랑하는 청풍호발전소는 수상태양광에 관심이 높은 해외 연수생과 유네스코, 아시아개발은행 등 관계기관 투어도 진행하는 등 국내 우수기술의 해외 홍보의 장으로도 활용되고 있다.

한화큐셀의 태양광 모듈이 설치된 네덜란드 최대 규모의 린지워드 수상태양광 발전소 전경 [사진=한화큐셀]

한화큐셀, 수상태양광 인식개선 등 인프라 확산에 앞장서

수상태양광은 국토를 효율적으로 활용하고 육상 태양광보다 높은 발전량을 얻을 수 있어 우리나라에도 적합한 발전 방식이다. 한국에너지공단에 따르면 농업기반시설인 저수지(만수면적 10%), 담수호(만수면적 20%), 용배수로(5m 이상 배수로의 2%)만 활용해도 약 6GW의 잠재력이 있다고 한다.

이날 발표에 나선 한국에너지공단 이연상 팀장은 “정부의 재생에너지 3020 정책에서 태양광과 풍력의 비중이 큰 가운데, 환경 및 주민수용성이 사업진행의 관건이 되고 있다”면서, “앞으로 정책적인 측면에서 수상태양광 등 대규모 프로젝트 중심으로 보급이 확장될 것이다”고 밝혔다.

또한 주민참여형사업 확대를 위해 수상태양광 인근 주민들의 직접수행, 지분참여, 펀드(채권) 등 금융투자 허용 등 사업참여로 주민수용성 제고 방안을 모색하고 있다. 현재 주민참여형사업의 경우 REC 가중치도 부여하고 있다.

현재 우리나라의 약 90여개 지자체는 태양광발전소 설립을 위해서 도로(농로 포함)나 주거지역으로부터 100~1000m 이격거리 제한을 두고 있다. 또 작년 12월 4일부터 산림자원 훼손 문제로 인해 임야 태양광의 설치기준을 대폭 강화했고 사용기간이 끝나면 복구 의무와 대체 산림자원조성비도 신규 부과하고 있다. 육상태양광 설치 기준이 강화되고 있는 상황에서 수상태양광은 가장 적절한 대안이 될 수 있다.

한편, 수상태양광은 수질을 오염시킨다는 잘못된 인식 탓에 일부 수상태양광 프로젝트가 취소되는 사례까지 발생하고 있다. 하지만 한국환경정책평가연구원이 태양광 설비가 설치된 합천호에서 2014년부터 4차례에 걸쳐 환경 모니터링을 한 결과 태양광발전 시설이 환경적으로 부정적인 영향을 미쳤다고 보기 어렵다는 결론을 내렸다.

한국환경정책평가연구원의 노태호 박사는 “수질, 수생태에 대한 조사를 했는데, 발전 설비의 영향을 받는 수역과 그렇지 않은 수역 간 큰 차이가 없었고 대부분 항목이 기준치 이하”라고 밝혔다.

한화큐셀의 수상태양광 전용 모듈 ‘큐피크 듀오 포세이돈’ 제품 [사진=인더스트리뉴스]

태양광 모듈이 중금속인 납과 카드뮴 등을 함유하고 있다는 주장도 지속적으로 제기되고 있지만 사실과는 거리가 멀다. 국내에 보급된 태양광 모듈은 결정질 실리콘(C-SI) 태양전지를 사용한 모듈로, 여기에는 카드뮴이 들어가지 않는다. 셀과 전선 연결을 위해 소량의 납(0.1% 미만)이 사용될 뿐이며 수상태양광 전용 모듈에는 납 자재가 사용되지 않는다. 또 설치 전 유해물질 용출검사를 통해 충분히 검증된 태양광 모듈과 자재들만 설치 허가가 난다.

다른 오해는 바로 반사광에 대한 것이다. 태양빛이 반사되어 지역 주민들의 생활에 불편을 끼치고 농작물의 생육에 지장을 준다는 것이다. 태양광발전은 태양빛을 흡수해 전기를 생산해 내는 것으로 최대한 많은 빛을 흡수하는 것이 관건이다. 태양광 연구개발은 빛을 더 흡수하는데 초점이 맞춰져 있어 반사광에 대한 오해는 태양광 발전의 기본 원리와는 전혀 맞지 않다. 한국화학융합시험연구원에서 측정한 반사율에 따르면 태양광모듈의 반사율은 5% 수준으로 플라스틱 10%, 흰색페인트 70%에 비해 현저히 낮은 수준이다.

태양광 모듈의 세척에 맹독성 세제를 사용한다는 사실도 잘못 알려져 있다. 미국과 EU에서는 태양광 모듈을 세제가 아닌 물로 세척할 것을 권고하고 있다. 세제 사용시 태양광 모듈 표면에 영향을 줘 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문이다. 실제 태양광 모듈은 빗물로도 충분히 세척이 가능하고 우리나라도 물로 세척하고 있으며 미세먼지가 최악 수준인 방글라데시도 한 달에 한번 정도 물로 태양광 모듈을 세척한다.

전자부품연구원 정재성 박사는 “태양광 모듈을 구성하는 재료는 산업계에서 평범하게 검증된 자료를 사용한다”며, “수상태양광 발전소 건설 자재와 유지보수 과정의 환경 안전성은 적정한 수준”이라고 말했다.

[이주야 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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