[Industry News 박관희 기자] 태양광발전 사업의 개발부터, 설계, 시공, 유지보수까지 토털서비스를 제공하는 태양광발전 시공 전문 엔지니어링 기업인 신화이앤이는 수상 구조물 업계 최초 정부 공인기술인 국토교통부 건설신기술 IFS 공법을 보유하고 있고, 신재생에너지 산업 중 성장가능성이 높은 수상태양광 사업부문의 선두그룹에 진입한 유망 벤처기업이다.

부력체의 안정성 확보, IFS 공법
신화이앤이의 건설신기술 공법(NET. No. 758, IFS 공법)은 태양광모듈을 수상에 설치하기 위한 부유식 구조물 공법이다. 구조재는 습윤 및 염해환경에서 내구성이 우수한 FRP 프레임을 활용하고, FRP 프레임 구조재를 연속 배치한 단위구조물로 구성해 구조물을 일체로 진수하는 공법이다. 수상에 진수한 단위구조물은 서로 힌지 형태로 연결돼 수면의 움직임에 의해 구조재에 발생하는 응력(Stress)이 최소화 되도록 설계됐고, 볼트 조립 연결재를 활용함으로써 내구성을 향상시켰다.

신화이앤이 주형중 연구소장은 "수상환경에서 장기적인 구조물의 유지를 위해서는 무엇보다도 부력체의 부력 안전성이 확보되어야 한다"면서  "IFS 공법에 사용되는 부력체 역시 이런 기준을 최대한 반영, 내부를 경량채움재로 밀실하게 충전시킨 부력체를 사용해 부력체의 파손에도 부력이 유지되고, 부력에 대한 장기적 내구성을 확보하고 있다"고 말했다. 한편, 구조물을 수상에 고정시키는 계류시스템(Mooring System)은 보조부력체를 활용한 수평계류방식을 적용해 계류력에 의한 중력방향 하중을 최소화시켜 안전성을 증대시켰다. 이를 통해 발전소의 외력에 의한 변위를 최소화 시킬 수 있다.

부유식 구조물, 내구성과 부력, 계류 안정성이 관건이 된다.[사진=신화이앤이]

세계 최초 MW급 수상태양광 '당진 취수로 발전소'
신화이앤이는 현재 수상태양광발전분야에 한정해 가장 많은 실적을 보유하고 있다. 특히, 해수면, 댐, 저수지 등 다양한 사업 경험으로 수면의 종류에 관계없이 수상태양광발전소를 구축할 수 있는 기술력을 확보하고 있다. 특히 지난 2013년에 준공한 당진화력 취수로 수상태양광은 당시 세계 최초의 MW급 발전소로 현재까지도 주목을 받고 있다. 주형중 소장은 "해수면에 설치한 사례인 탓에 신화이앤이 기술이 시장에서 충분한 신뢰를 얻는 계기가 되었고, 관련 기관들과 기술교류회를 통해 국내 수상태양광 기술발전에도 역할을 했던 프로젝트다. 이에 더해 수상태양광발전에 대한 인식을 긍정적으로 변화시키고, 수상태양광발전 산업 역량을 제고시키는 발판 역시 마련돼 자부심을 가지고 있다"고 말했다.

부유식 구조물, '안정성 담보해야'
수상태양광발전은 기존 태양광발전과 부유식 구조물이 융합한 기술이다. 이 부유식 구조물은 수상환경에 위치하므로 내구성, 부력에 대한 안전성, 계류에 대한 안전성이 가장 중요하다. 습윤 및 염해환경에서 구조물을 구성하는 구조재에 부식 등이 발생할 경우 하중저항 성능이 급격히 감소돼 발전소가 붕괴될 우려가 있기 때문이다. 주  소장은 "부력체는 부력이 상실될 경우 발전소가 수중으로 잠기게 돼 안정적 부력의 유지가 무엇보다 중요하고, 계류시스템이 효과적으로 작동하지 못할 경우 수위변화 등으로 계류력이 과도하게 구조물로 전달돼 구조물이 파괴되거나 구조물을 수중으로 잠기게 할 수 있다. 설계단계에서부터 면밀한 검토가 이루어져야 하는 이유이다"고 강조했다.

종합하면 수상이라는 특수한 환경을 고려해 습윤 및 염해조건에서 내구성이 확보된 구조재를 적용해야 하고, 부력체는 국부적인 파손에도 부력이 상실되지 않는 내부 속채움 부력체의 사용이 이뤄져야 한다. 끝으로 계류는 수위변화에 민감하게 대처할 수 있는 시스템의 적용이 관건이 된다.

수상태양광발전은 기존 태양광발전과 부유식 구조물이 융합한 기술이다.[사진=신화이앤이]

중국 대형 수상태양광 발전 사업 계획
최근 수상태양광발전 시장이 급속하게 성장하면서, 수면 임대기관인 K-water나 농어촌공사에서 빠른 움직임을 보이고 있다. 특히, 대규모의 발전소 구축이 손쉬운 수상태양광발전의 특성으로 이미 수면을 임대하기 위한 경쟁이 치열하다. 지난해 상당한 수면이 임대되었고, 올해는 임대면에 수상태양광발전소가 대규모로 지어질 전망이다. 특히, 수상태양광발전 가중치가 댐이나 저수지에서 공유수면으로 확대되면서 10MW급 이상 발전소도 건립될 예정이다. 이외 발전소 회처리장과 같은 공유수면에도 수상태양광 설치를 위해 발전사와 함께 타당성을 검토 중에 있다.

주 소장은 "최근 중국의 태양광모듈 회사로부터 당사의 신기술과 특허를 활용, 중국내 수상태양광발전 시장을 공동으로 개발하자는 요청이 있었다"면서 "현재 중국의 지역적 특성을 고려한 구조물을 개발하고, 설계도 진행하고 있다. 빠른 시일 안에 중국내 대형 수상태양광발전 사업 진행을 계획하고 있어, 국내뿐만 아니라 해외시장에서도 성과가 기대되고 있다"고 말했다.

수상태양광 위한 설계기준 마련되야

수상태양광발전은 수상환경에 발전소를 구축하는 공법으로 무엇보다도 구조물에 대한 안전성이 확보돼야 한다. 그러나 태양광발전소가 민간자본에 의해 건립되는 경우가 대부분이라 경제적 논리로 접근되고 이로 인해 구조적 안전성 측면에서 다양한 우려를 낳고 있다. 한편, 수상태양광발전을 기존 육상 태양광발전소와 유사하게 인식해, 구조물에 대한 중요성을 인식하지 못하는 경우도 많아 이에 대한 대책이 절실한 실정이다.

주형중 소장은 제도적 보완 필요하다는 입장을 밝혔다. 주 소장은 "수상태양광발전에 대한 설계기준이 마련되어 있지 않고, 관련 전문가 또한 찾아보기 어려워 시장의 성장이 탄력받지 못하고 있다"면서 "최근, 수면 임대기관 및 금융권에서 구조물에 대한 안전성에 대해 인식하기 시작하면서 구조기술사가 검토한 구조계산서를 요구하고 있지만, 담당자들이 대부분 전기분야 전문가로 구성되어 제시된 구조계산서의 면밀한 검토가 이루어지기 어렵고, 구조기술사 또한 법적 책임이 없기 때문에 실질적인 검토가 이뤄지고 있는지에 대한 의구심이 든다"고 성토했다. 

빠른 시일 내에 구조적 안전성 확보를 위한 학계 및 업계 차원의 검토가 이루어져야 하며, 관련 전문가를 편성해, 구조시스템에 대한 인증제도 도입 등 구조적 신뢰성을 확보하기 위한 노력이 전개되어야 할 것이다.

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