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안정적인 발전소 운영! 모니터링에서 답을 찾다
발전량, 설비 현황, 이상유무 실시간 파악… 온·오프라인 결합한 예방정비로의 서비스 확대 필요

[인더스트리뉴스 정한교 기자] 2017년 기준 약 7% 수준이었던 국내 신재생에너지 비중은 정부의 ‘재생에너지 3020 이행계획’ 발표 이후 급속도로 비중을 높여갔다. 2018∼2019년 신규로 설치된 재생에너지 설비용량은 2017년까지 국내에 설치된 재생에너지 누적설비 15.1GW의 절반에 달하는 7.1GW가 신규 설치됐다. 2018년은 보급목표였던 1.7GW를 두 배나 초과한 3.4GW를 달성했고, 2019년은 보급목표였던 2.4GW의 약 1.5배에 이르는 3.47GW가 신규로 설치됐다.

재생에너지 3020 이행계획에 따라 국내 재생에너지 보급비중이 증가하면서 효율적인 발전소 운영에 대한 고민의 목소리도 높아지고 있다. 발전소 건립 이후 운영경험을 쌓은 발전사업주들은 단순히 발전소 규모 증가를 통한 발전량 증대만으로는 안정적인 수익성 보장과 효율적인 운영이 불가능하다는 것을 깨달은 것이다. 더군다나 지속적인 REC 하락으로 수익성이 악화된 발전사업주들은 조금이라도 발전효율을 높이는 방안으로 발전소 유지관리를 위한 다양한 방법을 선택하고 있다.

모니터링 시스템은 다양하게 발생 가능한 발전량 저해 원인을 누적된 데이터를 분석해 상세하게 파악함으로써 발전사업주의 효율적인 운영을 돕는다. [사진=dreamstime]

국내 태양광발전소에 모니터링 시스템을 공급하는 업계 관계자는 “정부의 재생에너지 3020 정책은 누적 설치량을 목표로 하는 것이 아닌 국내 전기 공급원의 30%를 신재생발전설비를 통해 공급하는 것을 목표로 하는 정책”이라며, “신재생에너지의 확산에만 집중해선 목표 실현은 불가능하다. 최적화된 발전성능을 낼 수 있도록 이용률을 향상시키는 기술의 병행이 필요하다”고 밝혔다.

양적 확산과 함께 질적 향상을 위한 노력 자행돼야

세계 정보기술(IT) 기업들이 4차 산업혁명 기술을 활용한 ‘미래에너지 산업’에 박차를 가하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 ‘세계 에너지수요 전망보고서’를 통해 전 세계 에너지 수요가 2040년까지 25% 이상 증가, 에너지효율 개선이 시도되지 않을 경우 동기간 에너지수요 증가율은 이의 2배인 50%에 달할 것으로 전망한 바 있다. 이러한 상황에 힘입어 IEA는 에너지 효율을 높이기 위한 각국 투자액은 2017년 2,360억 달러(278조원)이며, 2040년에는 7,700억 달러에 이를 것이라고 전망했다.

이미 해외 에너지 선진국들은 효율적인 에너지 관리를 위한 적극적인 행보에 나섰다. 이들은 에너지 통합 관리 시장을 열어 발전량과 추정 수익, 평균 수익 대비 얻은 수익을 확인하고 발전소를 지속적으로 유지, 관리할 수 있는 모델을 구축했다.

국내 역시 에너지의 질적 향상을 위한 움직임에 나섰다. 지난해 6월 한국에너지공단 신재생에너지센터가 신재생에너지 통합모니터링 시스템(Renewable Energy Monitoring Service, REMS) 관리센터를 개설하며, 사업주들뿐만 아니라 지방자치단체 담당자까지 설치된 신재생에너지 설비의 현황 파악과 실시간 관리가 가능하도록 한 것이다.

‘REMS’는 신재생에너지 보급사업으로 설치된 설비의 발전현황, 고장 여부 등을 실시간으로 파악할 수 있는 관리센터이다. 축적된 빅데이터 분석을 활용한 예측 기반의 운영관리 및 예방점검을 통해 안정적인 자산 운영이 가능해진다. 이에 발맞춰 산업부는 올해부터 소규모 주택지원사업을 제외한 모든 보급 사업에 신재생에너지 모니터링 서비스(REMS) 설비를 설치하도록 의무화하며, 국내 전체 에너지시장 관리에 박차를 가하고 있다.

웹모니터링 시스템을 통해 발전사업주는 자사 발전소의 실시간 발전량을 손쉽게 확인할 수 있다. [사진=에스테코]

ICT, 드론 등 4차 산업혁명 활용한 태양광 모니터링 시스템

‘REMS’를 통해 알 수 있듯 최근 태양광발전소 유지관리에 있어 가장 많이 활용되는 방법은 모니터링 시스템이다. 모니터링 시스템이란 IoT 기술을 활용한 통신 장치(모뎀)을 장착해 실시간으로 인버터 현재 발전량, 누적 발전량, 설비 이상 징후 등을 파악하는 관리 시스템이다.

태양광발전의 발전량을 저해하는 요소는 설비 이외에도 기상조건, 음영 등 다양하기 때문에 단순히 발전설비의 문제라고만 보기엔 어려움이 있다. 이처럼 다양하게 발생 가능한 발전소 이상 원인을 모니터링 시스템은 누적된 데이터를 분석해 상세하게 파악함으로써 발전사업주의 효율적인 운영을 돕는다.

이와 함께 전문인력의 주기적인 방문한 통한 오프라인 관리도 진행하고 있다. 모니터링 시스템 공급 전문기업들은 기존의 방식에 더해 4차 산업혁명의 다양한 첨단기술을 도입함으로써 빠른 검사 및 신속한 대응으로 검사효율을 향상시키고 있다.

열화상카메라를 활용하면 태양광 패널 표면의 오염이나 특정 부위의 과열, 그 밖의 다양한 결함 내용과 결함의 위치를 신속히 파악할 수 있다. [사진=한국남동발전]

대표적인 사례로는 열화상카메라를 장착한 드론 검사가 있다. 열화상카메라 드론 검사는 태양광발전소의 온도 분포를 한 눈에 파악, 결함 발생의 정확한 위치를 신속히 파악한다. 과거에는 발전소 모니터링 시 접속반의 전압과 전류 신호를 모니터링하는 방식을 사용했다. 이는 접속반의 전기 신호 이상 유무를 관제 모니터링을 통해 상시 확인할 수 있다는 장점이 있었던 반면 정확한 결함 부위를 포착하고 시각적으로 확인하는데 어려움이 있었고, 이에 드론 등 첨단기술 활용을 통해 검사효율성을 한껏 끌어올린 것이다.

업계 관계자는 “우리나라는 아직까지 유지보수(O&M)에 대한 기술적 접근의 초기단계”라며, “소규모 EPC 회사 중심의 행정 기반 O&M에서 현장 중심의 예방정비(Preventive maintenance)와 고장정비(Corrective maintenance)를 포함하고 AI, 빅데이터, IoT, 5G 기술 등을 접목한 온라인 플랫폼 등 온/오프라인이 혼합된 서비스로의 확대가 필요하다”고 말했다.

이어 “과거에 비해 상당수 발전소에 필수적으로 모니터링이 설치된 상황”이라며, “전력중개사업 ‘VPP’를 위한 필수요소인 유지관리 서비스, 주변의 지리·기상 빅데이터를 활용해 발전량을 예측하고 원격관리가 가능한 관리시스템 도입 등 인공지능(AI) 기반의 4차 산업혁명을 선도하는 핵심 분야로 성장하고 있다”고 말했다.

‘REMS’ 개설 당시 산업통상자원부 관계자는 “정부의 3차 에너지기본계획에 따라 수요관리 강화를 위해 가정에서는 스마트 미터(실시간 계량기), 신축 건물은 클라우드 기반으로 실시간 에너지관리를 최적화하는 빌딩에너지관리시스템(BEMS) 설치 확대 등을 추진할 계획”이라며, 향후 적극적인 에너지 관리서비스 육성에 나서겠다는 입장을 밝혔다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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