편집자 주

흔히 태양광 패널 또는 솔라 패널이라 부르는 태양전지는 빛을 전기로 변환시킨다. 오랫동안 독일과 일본이 태양광 에너지 분야를 주도해왔지만, 이제 스페인이 태양광 에너지 산업의 주요 허브 역할을 하고 있다.

아베르투라 태양광발전소

스페인의 주요 태양광발전소 중 하나는 아베르투라(Abertura) 발전소이다. 까세레스 지방에 위치하고 있는 이 발전소는 연간 총 일조시간이 2,000시간에 이르며, 평탄한 지대이기 때문에 태양광 패널을 설치하는데 매우 적합하다. 최대 피크발전용량은 23.1MWp로서 첨단의 2축 태양추적장치를 사용하고 있는 시설 중에서는 세계 최대의 규모를 자랑한다. 태양추적장치는 태양의 이동에 따라서 태양광 패널의 방향을 자동으로 남-북, 동-서로 바꾸어 태양광을 최대한 이용할 수 있도록 해주는 장치이다.

2008년 7월 완공된 아베르투라 태양광발전소는 최대 피크발전용량이 115kW인 발전장치를 200여대 가동하고 있다. 발전소의 전체 면적은 20만 평방미터 이상다.

FLIR Systems SR-35 적외선 카메라, 경광등, 경보음 발신기.  현재 아베르투라 태양광발전소에 설치되어 있다. 열화상카메라, 네트워크 동영상 저장장치, 동영상 분석 등 토털 솔루션을 제공한다.

벡토르 쿠아트로

태양광발전소를 설치 및 운영하고 있는 벡토르 쿠아트로(Vector Cuatro)사는 스페인 최대의 태양광발전소 투자 전략 및 재정 컨설팅 전문업체이다. 이 회사는 현재 설비용량이 총 90MW에 이르는 태양광발전소를 운영 및 관리하고 있으며, 투자자들을 위해 태양광발전소의 기획, 개발, 건설, 자금조달 및 시운전까지 전체 과정에 참여하고 있는 유일한 기업이다.

현재 벡토르 쿠아트로사는 스페인 내에 13개의 태양광발전소를 운영하고 있다. 이 중 9개 발전소는 완공 후 관리를 위탁받았으며, 아베르투라 태양광발전소는 이 회사에서 개발 및 건설까지 전체 공정에 직접 참여해 감독했다.

아베르투라 태양광발전소 전경. 면적은 200ha 이상이며, 132,000개 이상의 태양광 패널과 2,112개의 태양추적장치가 구동해 최대 23.1MW의 전력을 생산한다.

이베르드롤라

아베르투라 태양광발전소에서 생산된 전력은 다른 일반 발전소에서 생산된 전력과 마찬가지로 수요지로 송전된다. 태양전지에서 발전된 전기는 DC에서 AC로 변환된다. 2,000여대의 태양추적장치는 각각 11.5kWp의 400 V DC 전기를 생산한다. 이 400 V DC 전기를 400 VAC로 변환한 후 변압기로 20kV까지 승압해 송전하고 있다. 최종적으로는 45kV로 승압되어 지역 전력회사의 송전망(Grid)에 투입된다.

아베르투라에서 생산된 전력을 최종 수요자들에게 송전하는 전력회사는 이베르드롤라 그룹(Grupo Iberdrola)이다. 이 회사는 적극적인 세계시장 진출전략을 통해 현재 시가총액 기준 세계 4위의 에너지 기업으로 입지를 굳히고 있다. 이베르드롤라 그룹은 청정기술 개발에 주력해 태양광 및 풍력발전 분야에서 세계적인 리더의 위치를 차지하고 있으며, 발전산업에서 가장 낮은 수준의 탄산가스 배출량을 자랑하고 있다.

아베르투라 발전소의 변전시설은 이베르드롤라 인제니에리아 변전소사업부(Iberdrola Ingenieria Substations Department)가 설계 및 건설한 것이다.

아베르투라 태양광발전소의 관계자들.  사진은 왼쪽부터 플리어시스템 스페인 판매 대리점인 소비떼르의 E. 세스 판매이사, 이베르드롤라 인제니에리아 Y 콘스트락찌온의 E. 무노즈 기술정비 담당, 벡트로 쿠아트로의 M. 발리엔 기술 담당, 플리어 네트워크 시스템의 A. 빌라롱가 부사장,  벡트로 쿠아트로의 B. 에스칼라다 메니징 파트너.

225백만유로의 시설을 보호한다

벡토르 쿠아트로 그룹의 매니징 파트너인 보르하 에스칼라다씨는 “아베르투라 태양광발전소의 개발과 건설은 거대한 프로젝트였다. 우리는 부지를 확보하고, 태양전지 모듈과 태양추적장치를 구매 설치하는 등 모든 관련 업무에 참여했다. 프로젝트 전체의 투자비는 225백만유로로서, 총 발전량은 일기에 따라 다소 차이는 있으나 금액으로 연간 25백만유로”라고 이번 프로젝트에 대해 설명했다.

그는 또한 “아베르투라 태양광발전소는 225백만유로라는 막대한 자금이 투자된 시설인 만큼 완벽하게 보호되어야 한다. 이처럼 거대한 시설은 다양한 유형의 위험에 노출될 수 있다. 태양광발전 패널은 매우 고가의 제품이며, 동 케이블 네트워크 역시 거대 규모이므로 도난으로부터 안전하게 보호되어야 한다”고 말했다.

발전소의 보호 시설이 필요한 이유는 비단 도난에 대한 것뿐만은 아니다. 보르하 에스칼라다씨는 “도둑이나 기타 침입자가 감전되지 않도록 고압의 전기설비로부터 보호할 필요도 있다. 무단 침입자는 감전사고로 중상, 또는 심한 경우 사망할 수도 있기 때문”이라고 설명하며 보호시설의 중요성을 강조했다.

이베르드롤라 인제니에리아 Y 콘스트락찌온사의 기술정비 담당인 에스테르 무노즈양 역시 “이베르드롤라 그룹을 위해서도 이 발전소의 안전 보호는 매우 중요한 문제”라고 말하며, “발전설비는 국가경제에 핵심적인 시설로서 테러공격의 목표가 되기 쉽다. 사보타지 또는 테러에 의해 발전소에 문제가 생기면 우리의 송전망에 문제가 발생하고 수요자들에게 전력을 제대로 공급하지 못하게 될 수도 있다. 이런 사고는 절대로 일어나서는 안 될 것”이라고 설명했다.

9km 길이의 경계선 보호

계속해서 에스칼라다씨는 “9km에 가까운 부지 경계선을 지키는 일은 결코 쉬운 일이 아니다. 주간에는 4~5명의 정비인력이 발전소를 계속 순회 점검하고 있으므로 크게 염려하지 않지만 야간의 보안은 주간과 전혀 다른 문제다. 벡토르 쿠아트로가 운영하고 있는 다른 태양광발전소에서도 마찬가지이지만, 아베르투라 발전소는 최상의 보안 시스템을 자사가 직접 결정한 최초의 발전소다. 다른 태양광발전소들은 보안 시스템이 결정되고 구매계약이 체결된 시점부터 벡토르 쿠아트로사가 운영하고 있다”고 말했다.

적외선 카메라, 경광등, 경보음 발신기가 설치되어 있는 감시 포스트. 전기 패널에는 FLIR Systems Mini Server(1), FLIR Systems I/O 박스(2), 이더넷-광섬유 변환기(3)가 설치되어 있다.

CCTV, 울타리, 순찰 및 열화상 감시시스템의 비교

에스칼라다씨는 이번 보안 시스템의 결정 과정에 대해 다음과 같이 설명했다.

“기존의 CCTV에 일반 또는 적외선 조명시설을 설치하는 방안, 도보 순찰, 수동식 적외선 감지장치, 그리고 적외선 카메라 등, 여러 대안을 비교 검토한 결과, 여러 측면에서 적외선 카메라가 가장 유리한 것으로 판단되었다.

부지 전체의 경계선에 조명시설을 설치할 수는 없다. 그런 시설은 이 지역에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 설치와 정비유지에 많은 비용이 소요되며 많은 에너지를 소비하게 된다. 적외선 조명장치 역시 고가의 시설이며 적외선 카메라에 비해 감시할 수 있는 범위도 훨씬 더 좁다. 그러므로 적외선 조명방식은 훨씬 더 많은 숫자의 카메라와 더 많은 토목공사가 필요하게 된다.

부지 둘레에는 울타리를 설치했지만 울타리 역시 최선의 해결책은 아니다. 울타리에는 야생동물들이 통과할 수 있도록 큰 구멍을 뚫어 놓았으므로 그리 강하지 않다. 그리고 울타리가 충분히 강하다 하더라도 감지기를 설치해야 한다. 또한 감지기의 경보가 오작동에 의한 것은 아닌지 확인할 수 있도록 CCTV와 조명, 또는 적외선 조명장치를 추가로 설치해야 하는 어려움이 있다.

최종적으로 순회 순찰을 고려했다. 그러나 경비원의 높은 인건비 외에도 다른 문제가 있다. 아베르투라는 사토질 지역으로서 먼지가 심하게 발생되는 곳이다. 발전소 부지를 순찰하려면 야간에 경비차량을 운전해 순회해야 하는데, 이때 대량의 먼지가 발생하게 될 것이다. 이것은 그리 큰 문제가 아닌 것처럼 보일 수도 있지만, 사실은 매우 중요한 일이다. 태양전지 패널의 효율을 유지하려면 그 표면을 깨끗하게 유지해야 한다. 패널 표면 청소는 매년 2회 실시하고 있으며, 1회 청소비용이 10만 유로다. 만일 자동차로 부지를 순찰한다면 청소 횟수를 매년 1회 더 늘려야 할 것이다.”

플리어시스템의 적외선 카메라 : 저렴한 총 소유비용

에스칼라다씨는 플리어시스템의 스페인 판매 대리점인 소비테르사의 에스떼반 세스씨에게 연락을 취했다. 에스칼라다씨는 “그는 우리에게 열화상 보호 펜스의 개념과 적외선 카메라를 사용하는 동영상 솔루션의 이점을 설명해주었다. 총 설치 투자비, 나아가서 총 소유비용을 세부적으로 계산한 후에 우리는 적외선 카메라를 최상의 대안으로 선택했다”며 이번 프로젝트의 최종 결정 과정을 설명했다.

에스떼반 세스씨는 이에 대해 “총 길이가 9km에 이르는 발전소 경계선에 27대의 적외선 카메라를 설치해 열화상 펜스를 구축했다. 그 내역은 VSR-6 2대, SR-19 6대, SR-35 5대, 그리고 SR-50 12대다. 좌우-상하 회전이 가능한 ‘FLIR Systems Series-100’ 적외선 카메라를 추가로 설치했다. 벡토르 쿠아트로사에서는 이들 카메라의 고장이나 정비 시에 대비해 예비용 2대를 추가로 주문했다. 그러나 아직 고장난 카메라는 한 대도 없다”고 말했다.

모든 카메라의 열화상을 보여주는 통제실의 플리어 센서매니저 소프트웨어를 실행하는 PC.  이 플리어 센서매니저 소프트웨어는 보안 네트워크 관리에 필요한 다양한 기능을 제공하며, 동영상 처리장치(Video Processing Unit)에서 실행되는 동영상 분석에 필요한 설정을 해줄 수 있다. 동영상 처리장치는 네트워크의 동영상 흐름을 분석하고 설정된 기준에 해당되면 경보를 발령한다.

광섬유를 이더넷에 연결해 주는 랙크.  동영상 처리장치와 ‘플리어시스템 네트워크 디지털비디오녹화장치’가 설치되어 있다.

플리어시스템의 하드웨어와 소프트웨어

벡토르 쿠아트로가 플리어시스템을 선택한 것은 단지 적외선 카메라 때문만이 아니다. 플리어시스템은 적외선 카메라 외에도 아베르투라 태양광발전소에서 필요로 하는 많은 것을 공급하고 있다. 플리어시스템의 독립 사업부인 플리어 네트워크시스템(FLIR Networked Systems)은 미니서버, 입출력박스, 동영상처리장치, 네트워크 디지털비디오녹화장치 등을 공급했다. 전체 시스템을 관리하는 소프트웨어는 플리어 센서매니저(FLIR Sensors Manager)다.

이 소프트웨어는 즉시 설치 사용할 수 있으며, 적외선 카메라 및 다양한 센서를 TCP/IP 네트워크 상에서 관리할 수 있다.

적외선 열화상 울타리

열화상 울타리의 원리는 매우 간단하다. 모든 카메라는 울타리를 따라 설치되며, 플리어 센서매니저 소프트웨어를 사용해 ‘인계철선(Trip Wire)’과 동영상 분석 알고리즘을 설정하고 침입자를 감시한다. 만약 외부인이 동영상 분석 소프트웨어에 지정된 경계선을 넘어오면 경보가 발령된다. 경보장치로는 경광등과 경보음 발신장치를 사용한다. 시스템 운전자는 경보가 울린 카메라의 화면에서 오동작 또는 동물에 의한 것인지 여부를 즉시 확인할 수 있다. 실제 침입일 경우 침입자가 경광등 및 경보음에도 불구하고 도망가지 않으면 운전자는 경찰을 불러서 수 분 이내에 현장에 도착하도록 조치할 수 있다.

아베르투라 태양광발전소(부분).  거대 규모의 태양광발전 패널은 고가의 제품으로 다양한 유형의 위험에 노출될 수 있기 때문에 안전하게 보호되어야 한다.

열화상 울타리 설치

부지 경계선에는 총 25개소의 감시 포스트가 설치되어 있다. 각 감시 포스트는 일정 구역을 커버하는 고정설치식 적외선 카메라 한 대, 경광등/경보음 발신장치, 그리고 일부 포스트에는 주간에 사용할 수 있는 CCTV가 설치되어 있다.

각 감시 포스트에는 전기 패널이 설치되어 있으며, 적외선 카메라와 CCTV 카메라의 동영상 및 데이터는 플리어 미니서버(FLIR Mini Server)로 전송된다. 경광등은 플리어 입출력박스를 통해 플리어 미니서버에 연결되며 모든 신호는 이 미니서버에서 변환되어 TCP/IP로 전달된다. 이더넷-광섬유 컨버터를 사용해 모든 신호는 원거리에 있는 통제실로 전송된다. 통제실에서는 광섬유-이더넷 변환기를 사용해 데이터를 다시 TCP/IP 네트워크에 올린다.

같은 LAN 상에 컴퓨터가 연결되어 있어서 플리어 센서매니저 소프트웨어를 실행하고 적외선 카메라의 열화상을 디스플레이 한다. 또한 경보 발령 기준을 설정할 수도 있다. 이 기준은 플리어시스템 비디오프로세싱유닛(FLIR Systems Video Processing Unit)으로 전달되며, 이 장치는 적외선 카메라에서 전송되는 열화상을 계속적으로 분석해 기준에 해당되는 이상이 감지되면 해당 카메라에 신호를 보내어 경보를 발령한다. 미니서버는 입출력 박스로 신호를 보내고, 여기서는 회로의 접점이 연결되어 경보를 울리게 된다. 이와 동시에 운전자는 경보가 울린 카메라의 화면을 보고 상황을 판단해 필요한 조치를 취할 수 있다.

통제실은 플리어시스템의 nDVR이 LAN에 연결되어 있다. nDVR은 모든 적외선 카메라의 모든 열화상을 계속 녹화하며 15일 간의 모든 적외선 열화상을 기록할 수 있다. 15일이 지난 데이터는 새 데이터에 의하여 대체된다.

에스칼라다씨는 “플리어 센서매니저에 의하여 운영되는 플리어시스템의 적외선 카메라와 동영상 분석 시스템은 완벽한 시스템”이라고 설명했다. 야간에는 침입자가 주변 환경에서 뚜렷하게 구분되므로 2~3픽셀만으로도 충분히 감지할 수 있기 때문에 침입의 가능성이 있는 사람을 아주 먼 거리에서도 발견할 수 있는 것. 실제로 적외선 카메라는 CCTV 카메라보다 훨씬 더 많은 정보를 동영상 분석 장치에 제공할 수 있다.

아베르투라 태양광발전소의 열화상 울타리 보안 시스템.  적외선 카메라에서 전송되는 열화상을 계속적으로 분석해 기준에 해당되는 이상이 감지되면 해당 카메라에 신호를 보내어 경보를 발령한다.

‘플리어 센서매니저’ 소프트웨어. Trip Wire와 같은 동영상 분석 알고리즘을 가지고 있으며, 운전자가 설정하는 경계선을 넘어오는 침입자가 있으면 경보를 울린다.

최선의 솔루션-적외선 열화상

에스칼라다씨는 “우리는 적외선 울타리에 매우 만족하고 있다. 설치가 간단하며 전력 소비량이 적으므로 매우 경제적일 뿐 아니라 상당히 효과적이다. 현재 우리 회사에서 운영하고 있는 다른 태양광발전소의 보안 시스템과 비교하면 최고의 선택이다. 사실상 오경보가 발령되는 일이 거의 없으며 전체 발전소 울타리를 한 사람이 모두 감시할 수 있다”고 말했다. 그는 이어 “앞으로 건설되는 태양광발전소에도 이 시스템을 설치하게 될 것이 확실하다. 기존의 발전소에서 보안 시스템을 교체할 필요가 있을 경우에도 당연히 적외선 카메라 시스템이 설치될 것”이라고 전했다.

본 기사는 플리어시스템 코리아에서 기고한 내용을 게재한 것입니다.

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