[칼럼] 발전량 30% 급감한 태양광발전소, 항공열화상기법만으로도 결함 확인해 빠르게 정상화

PV모듈 및 결함 가시화… 기존 검사 기법에 비교해 빠르고 경제적

[글 메타파스 허철균 대표] 많은 태양광발전소가 발전에 문제점이 없고 발전량이 4시간 이상 나와 준다면 태양광 발전시장은 정말 좋은 투자처임이 분명하다. 하지만 현실에서는 많은 발전소들이 다양한 문제점을 갖고 있고 이로 인해 심각한 발전량 저하를 겪고 있는 곳이 많다. 심지어 발전소를 운영중단해야 하는 곳도 심심찮게 있다.

발전소에서 가장 문제점이 빈번하게 발생하는 곳은 인버터, 접속반 등에 집중되고 있다. 때문에 PV모듈에 대한 불량에 대해서는 상대적으로 관대한 경향이 있다.

전기를 발생시키고 이것을 처리하는데 열이 발생하는 소자들은 물리적으로 열화가 발생할 수밖에 없다. 이중 전기에너지를 모으고 발전하는 접속반이나 인버터가 열화로 인한 고장이 가장 빈번한 곳이다.

항공열화상검사기술을 통한 PV모듈 및 결함을 가시화하는 플랫폼은 기존 검사 기법에 비교해 매우 빠르고 경제적이다. [사진=utoimage]

PV모듈은 제조 및 생산단계의 품질 확보를 위해 사전에 다양한 환경시험을 통해 열화정도를 시험하고 그 평균 열화정도가 1년에 약 0.7% 정도이다. 하지만 이것은 시험실에서 각각 온도, 습도에 대한 가속화 시험을 통한 결과이며, 실제 환경과 동일한 시험은 아니다. 실제 환경에서는 고온, 다습한 상태에서 발전을 수행하며 다양한 환경변화에 노출되면서 열화를 가속화해 발전에 큰 영향을 주는 경우가 많다.

태양광발전량에 큰 영향을 미치는 PV모듈의 불량은 bypass diode 불량과 shadowing, 그리고 연속된 여러 모듈의 단락 등이다. 메타파스의 SOLVIT(솔빛) 플랫폼과 같은 드론을 이용한 항공열화상기법은 발전소의 문제점들을 정밀하게 촬영하고 가시화할 수 있도록 해줌으로써 이러한 문제점과 결함을 매우 정확하게 발견할 수 있도록 도와줄 수 있다.

관련된 2개의 발전소 사례를 통해 어떤 효과가 있는지 더 알아보자.

첫 번째 사례는 전남에 위치한 1MW급 발전소인데 불량모듈들이 발전소 전체 모듈 개수 3,300개 중 약 2%정도 있는 곳이었다. 이 발전소의 불량모듈 중 대부분이 bypass diode 불량이었는데 촬영된 불량모듈을 모듈 제조업체에 통보하고 AS를 요청했다. 모듈업체와 발전소 현장에서 해당 모듈들을 I-V 트레이스 계측기로 확인한 결과 95% 이상의 모듈이 실제 모듈의 결함으로 밝혀져 모듈 교체공사를 진행했다. 이후 해당 발전소의 평균 발전량이 약 5%정도 증가해 고객이 매우 만족한 사례이다.

많은 bypass diode 불량 모듈이 존재하는 발전소 검사 결과 [자료-메타파스]

두 번째 사례는 강원도에 위치한 1MW급의 발전소다. 이 발전소의 유지보수 업체로부터 갑자기 발전량이 30% 급감해 무슨 문제인지 확인이 필요하다는 연락을 받고 항공열화상검사를 수행했다. 발전사업자는 갑작스런 발전량의 급격한 하락에 신속하게 문제를 해결해 달라고 유지보수 업체에 요청했고, 유지보수 업체도 빠르게 문제의 원인 파악을 위해 항공열화상검사를 요청한 경우다.

발전소는 준공 후 10년 정도 지난 곳이었는데 이런 일은 처음이라고 했다. SOLVIT 솔루션으로 드론을 이용해 해당 발전소를 촬영해보니 너무나 많은 불량을 확인하게 됐다. 많은 모듈에서 hot spot 및 bypass diode 문제 등이 발생하고 있었는데 그 중에서도 가장 큰 문제는 15개 이상의 string에서 string단위의 short 및 multi-cell 문제로 발전량에 심각한 영향을 주고 있었다. SOLVIT 플랫폼을 사용해 결함을 가시화하자 발전소의 어느 영역에서 문제가 발생하고 있는지 한눈에 확인할 수 있었다. 만약 항공열화상검사기법을 사용하지 않았다면 대부분은 인버터 불량을 먼저 의심하고 교체를 시도 후에 해당 문제가 지속되는 경우가 많았을 것이다. 다행히 항공열화상검사를 통해 PV모듈에 심각한 문제가 발생했음을 바로 확인할 수 있었다.

발전사업자와 유지보수업체는 가시화된 PV모듈의 결함을 확인 후 1차적으로 유지보수 할 대상과 수량 등을 합리적으로 판단하고 합의할 수 있었고, 결과적으로 빠른 대처 및 유지보수가 가능하게 됐다.

이렇듯 항공열화상검사기술을 통한 PV모듈 및 결함을 가시화하는 플랫폼은 기존 검사 기법에 비교해 매우 빠르고 경제적이다. 또 결함의 가시화를 통해 정보를 공유함으로써 발전소의 이해관계자들이 문제점을 직시하고 최적화된 의사결정을 하도록 돕는다. 갈수록 대형화되는 태양광발전소에 반드시 필요한 필수적인 솔루션으로 자리잡아가고 있다.

권선형 기자 다른기사 보기