[인더스트리뉴스 권선형 기자] “태양광 패널은 청소하지 않아도 오염물이 빗물에 쓸려 내려간다.”

“빗물에 씻기지 않은 오염물이 있다 해도 발전효율에서 큰 차이가 나지 않는다.”

태양광 패널을 굳이 청소하지 않아도 된다고 말하는 사람들의 생각은 이처럼 크게 두 가지로 나뉜다. 청소가 패널의 수명과 발전효율에 많은 도움이 되지 않을 것이라고 바라보는 시각이다. 그런데 이 같은 주장을 단호하게 편견이라고 말하며, 패널 청소만으로도 발전효율과 수명을 늘려줄 자신이 있다는 기업가가 있다. 태양광 패널 청소로봇·O&M 전문기업인 토브의 임상채 대표다. 토브는 2018년 5월에 창업한 스타트업(start-up) 기업으로 자율주행 청소로봇 기술을 보유하고 있다.

토브 임상채 대표는 “토브연구소가 일반 태양광발전소를 자체 분석한 결과, 패널을 청소한 발전소와 하지 않은 발전소 간 평균 13%의 효율 차이가 났다”며, “청소를 한 패널은 30년 이상 사용하면서 80%의 효율을 유지하는 것으로 분석됐다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

임 대표가 태양광 패널을 청소해야 하는 근거로 드는 것은 국내외에서 연구·발표한 객관적인 데이터를 기반으로 한다. 2018년 1월 MIT연구실은 대기 오염이 태양광 패널에 미치는 악영향에 대한 연구 결과를 발표했다. 연구는 가장 대기오염이 심한 도시 중 하나인 인도의 델리(Delhi)에서 진행됐다. 연구 결과 태양광 패널은 연간 생산량이 평균 12% 줄어들고, 셀을 구성하는 물질에 따라 출력이 최대 17%까지 감소할 수 있다는 결론을 냈다.

2019년 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 김삼화 의원실은 국내 태양광 발전소 7곳을 대상으로 발전량을 분석한 결과, 미세먼지가 많은 날이 그렇지 않은 날보다 평균 19% 정도 발전량이 적다고 발표했다. 서부발전이 운영 중인 전남 영암 F1 발전소(25.4%)를 비롯해 남부발전 신인천 전망대 발전소(20.8%), 동서발전 당진 후문주차장 발전소(17.6%)등 모든 발전소의 발전량이 감소한 것으로 나타났다.

미세먼지, 조류 배설물, 공단 등의 악조건이 아닌 일반 발전소에서도 청소하지 않은 패널의 발전효율은 확연히 줄어드는 것으로 나타났다. 임상채 대표는 “토브연구소가 일반 태양광발전소를 자체 분석한 결과, 패널을 청소한 발전소와 하지 않은 발전소 간 평균 13%의 효율 차이가 났다”며, “청소를 한 패널은 30년 이상 사용하면서 80%의 효율을 유지하는 것으로 분석됐다”고 말했다.

현장에서 패널을 청소하고 있는 태양광 패널 청소로봇 T-1000A. 자동화(무인화) 모델로 패널 폭이 4m 이하의 태양광 패널 어레이(Array)에 적용하기 적합하게 개발된 좌우주행 청소로봇. [사진=토브]

청소한 패널, 수명↑ 발전효율도↑

임 대표가 청소로봇을 개발한 것은 방치되고 있는 태양광발전소가 너무 많아서였다. 이제 막 꽃피기 시작한 태양광시장이 그동안 EPC 중심으로 운영되다 보니, 상대적으로 유지보수는 등한시돼 에너지가 낭비되고 있다고 판단했다. 서울 과기대에서 전기공학 에너지시스템공학 박사를 수료한 임 대표의 눈에는 30년 넘게 쓸 수 있는 패널의 수명과 효율이 급격히 떨어져가고 있었다.

이후 임 대표가 개발하기 시작한 것이 태양광 패널 청소로봇이다. 임 대표는 3년 동안 기술개발과 5번의 업그레이드를 통해 올해 T-1000A, T-1000SA, T-4000 태양광 패널 청소로봇을 선보였다.

T-1000A는 좌우주행이 가능한 청소로봇으로 무인화용으로 원격제어 및 모니터링(LTE통신)이 가능하며, 어레이 폭 4M까지 적용할 수 있다. T-1000SA는 좌우주행 반자동 청소로봇으로 어레이 폭 6M까지 적용 가능하도록 모듈화 했다. 2~3명 1조로 운영이 가능하다. 어레이 폭 6M 이상 대면적에 적용 가능한 T-4000은 좌우주행 상하청소 로봇으로 어레이 폭 20M까지 적용 가능하다. 모두 주행을 위한 가이드가 필요하지 않은 청소로봇이다.

임 대표가 태양광 패널 청소로봇을 개발하며 가장 중점을 둔 부분은 실용성이다. 가급적 비용이 많이 들어가고 실제 많이 쓰이지 않는 기능은 과감하게 제거했다. 임 대표는 “최고의 스펙으로 청소로봇을 개발해 우수발명품 우선구매 및 벤처창업혁신조달상품으로 선정되기도 했지만 막상 현장에서는 많은 기능을 쓸 수 없었다”며, “실용적으로 만들기 위해 단순하고 쉽게 또 현장에서 고장 나도 바로 고칠 수 있게 만들었다”고 말했다.

현장에서 패널을 청소하고 있는 태양광 패널 청소로봇 T-1000SA. 반자동화(작업자와 협업) 모델로 패널 폭이 6m이하의 태양광 패널 어레이(Array)에 적용하기 적합하게 개발된 좌우주행 청소로봇. [사진=토브]

청소로봇 성능 현장에서 증명 

모의 길이, 두께, 밀도, 브러쉬 속도, 주행속도 등을 최적화해 실용성을 추구한 토브의 청소로봇은 현장에서 결과로 성능을 증명하고 있다.

1.6년 된 장성의 100kW 공장지붕 패널을 청소로봇으로 세척한 결과, 12.82% 발전효율이 개선됐다. 4.6년 된 담양의 100kW 우사지붕도 12.68% 개선된 성과를 냈다. 논산 노지의 100kW 태양광발전소는 방치 시 예상수익 1,724만8,090원에서 청소로봇으로 세척 후 1,813만8,604원의 수익이 발생하기도 했다. 임 대표는 “태양광 패널 또한 기계로, 방치하면 수명이 짧아지고 발전효율이 떨어지는 것은 당연한 결과”라며, “다만 발전소가 오염물질로부터 얼마나 많이 노출돼 있느냐에 따라 발전효율과 수명은 차이가 있다”고 말했다.

임 대표는 적어도 1년에 한번은 패널을 세척할 필요가 있다고 강조한다. 새 패널도 2년 뒤에는 1년에 한번은 세척해 찌든 오염물을 제거해야 발전효율과 수명이 늘어날 수 있다고 했다. 임 대표는 “노지의 100kW 태양광발전소 패널 기준으로 청소로봇은 약 35만원의 비용이 드는 데 반해 사람이 청소하는 경우 약 70만원이 비용이 발생한다”며, “더욱이 사람은 로봇처럼 일정시간 같은 힘으로 패널을 청소하기란 불가능하다”고 말했다.

현장에서 패널을 청소하고 있는 태양광 패널 청소로봇 T-4000. 자동화 및 반자동(작업자와 협업) 모델로, 패널 폭이 6m부터 20m 이상의 태양광 패널 어레이(Array)에 적용하기 적합하게 개발된 좌우 주행-상하 청소로봇. [사진=토브]

토브는 소규모(50kW이하) 태양광발전소에 적용할 수 있도록 휴대용 청소장치도 개발해 편의성을 높였다. 10월에는 제초로봇도 출시한다. 태양광발전소 전용 제초로봇이다. 불규칙한 노면을 스스로 인식하고 충격흡수 시스템을 적용해 로봇의 안정성과 내구성을 확보했다. 서버모터, 센서 기술로 위치를 제어하고 자동주행 모드를 활성화할 수 있다. 태양광 패널을 탑재해 자체 충전이 가능하고 원격제어도 가능한 모델이다.

발전량 예측기반 O&M 플랫폼 서비스 제공 목표

임 대표는 앞으로의 태양광시장은 EPC+O&M 중심으로 나아가야 한다고 전망한다. 25~30년 동안 효율적인 유지보수도 함께하는 운영중심으로 전환돼야 태양광시장이 지속가능한 모델로 발전할 수 있다는 것이다.

이에 토브는 발전소 개발, 설계, 시공 단계에서부터 로봇기술+IoT기술+빅데이터/AI기술이 융합된 O&M 솔루션 제공을 최종 목표로 하고 있다. 토브는 이미 태양광발전소 정기점검 앱을 개발해 O&M 플랫폼의 기반은 구축하고 있다. 태양광발전소 현장의 문제해결 하드웨어와 모니터링, 정보서비스를 융합한 쌍방향 사업모델이다. LTE 통신과 원격제어, 클라우드 관리, 배터리 상태, 동작시간 변경 등이 가능하다. 특히 원격모니터링, 점검앱 기반의 공동구매와 매매 BM은 특허를 등록했다. 태양광발전소 발전량예측기술을 기반으로 한 O&M 플랫폼 서비스도 도입하기 위해 한전으로부터 기술 이전 중이다.

육상 태양광발전소 시공에서 패널을 자동으로 날라주는 Feeding-Shuttle 로봇과 수상·간척지 패널 시공에서 패널을 날라주는 Shuttle 로봇도 개발 중에 있다.

토브의 태양광 패널 청소로봇으로 청소한 부분과 청소하지 않은 부분의 차이가 눈에 띄게 확인된다. [사진=토브]

임 대표는 “이제 태양광 시장은 EPC 사업에서 O&M 기술 중심으로 변화할 때”라며, “정보를 가공해 한 방향으로 제공하는 비즈니스에서 양방향 서비스 비즈니스로의 변화가 필요하다”고말했다. 이어 임 대표는 “진단과 분석 수익평가가 가능한 현장 대응형으로 시장은 변화될 것”이라며, “특히 패널의 오염물은 방치하면 비와 햇빚으로 없어진다는 EPC 중심의 사고의 변화부터 필요하다”고 말했다.

영어로 (에너지를) ‘미래로~’란 뜻을 담은 TOBE. 토브가 O&M 기술 중심 시대에서의 활약을 준비하고 있다.

[권선형 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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