영농형 태양광의 미래... ‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’ 실증 현장에 가다
  • 이건오 기자
  • 승인 2022.08.02 08:30
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그랜드썬기술단, 논·밭·과수원·염전에 수직 펜스형 양면 모듈 태양광 시스템 적용

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 태양광발전을 위해 가장 중요한 요건 중 하나는 ‘입지’다. 온실가스 배출이 없는 친환경 에너지로 전 세계적인 확대 추세에 있으나 산지 비율이 높은 국내에서는 입지가 태양광발전 확대에 중요한 키워드가 됐다. 산지 훼손을 방지하기 위해 경사도 제한이 이뤄졌고, 건물과 산단 지붕, 주차장 등 유휴부지 등을 활용한 개발이 이뤄지고 있다.

영농형 태양광발전도 이러한 ‘입지’ 부지 문제를 해소하기 위한 방안으로 주목됐다. 영농형 태양광은 작물 농사와 태양광발전을 병행해 농가 소득 향상을 기대할 수 있고, 기존 태양광발전 시설과 달리 농지를 지목변경 없이 그대로 사용하기 때문에 토지를 지속적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.

기존 영농형 태양광은 농지 상부 공간을 활용해 태양광발전을 동시에 영위하는 시스템이 주가 됐다. 그러나 최근 다양한 형식의 영농형 태양광 시스템이 등장하고 있으며, 과수·작물의 수확량과 상품성을 보존하면서 발전량도 향상시키는 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.

‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’ 적용 논(사진 왼쪽)과 대조군이 될 일반 논 현장 [사진=인더스트리뉴스]

본지는 경북 군위군에서 정부 실증 과제로 진행되고 있는 ‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’ 현장을 찾았다. 이 과제는 2021년 5월부터 2024년 1월까지 30개월의 기간으로 추진되고 있으며, 경북대, 부산대, 성균관대, 한국조명ICT연구원, 에스케이솔라에너지, 썬웨이, 에스와트, 이쓰리엑스퍼트가 참여하고 있다.

주관기관인 그랜드썬기술단의 이형로 이사는 “당사는 수직 펜스형 태양광 구조물 설계와 개발을 하고, 썬웨이는 구조 안정성 검토로 논, 밭, 과수원, 염전에 대해 공동으로 펜스형 태양광 시공 및 유지관리를 하고 있다”며. “수직형 시스템에 적용되는 고효율 양면 태양광 모듈은 에스케이솔라에너지에서 개발했고, 에스와트는 배광 최적화된 조광장치를 적용했다. 이를 통한 영농형 태양광의 작물 재배 검증은 경북대학교에서 진행하고 있다”고 설명했다.

이어 “한국조명ICT연구원의 수직 펜스형 태양광 시스템 고장 분석과 이쓰리엑스퍼트, 성균관대학교, 부산대학교는 주민수용성을 바탕으로 환경영향 및 LCOE 분석으로 구조물 설계부터 실증, 환경과 사업성 분석까지 각 전문기관별 역할이 구분돼 있다”고 전했다.

태양광발전사업 EPC 전문기업 그랜드썬기술단은 한국에너지공단 신재생에너지설비 참여기업에 8년 연속, A/S 전담기업 7년 연속 선정되며 신재생에너지 특성화 기업으로 자리매김하고 있다.

이 이사는 “신재생에너지 보급 활성화에 앞장서고 있는 당사는 태양광발전과 정부지원사업, K-RE100, 태양광자재 B2B, 신재생에너지설비 O&M, IT플랫폼, ESCO 사업에 집중하고 있다”며, “특히 태양광발전소 EPC 사업은 사업지 발굴부터 수익분석, 책임설계, 직영시공 등 원스톱 솔루션 시스템을 운영하고 있다”고 말했다.

이어 “내풍압성 40m/s 구조설계, 풀림방지 더블너트, 내진설계, 3중 방수 등 독자적인 시공 기술력과 사업 노하우를 바탕으로 국내 지형과 기상 환경에 최적화된 내구성과 안정성을 제공하고 있다”며, “급변하는 시장에 맞춰 고객 지향적 신규 사업 발굴과 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해 지속적인 연구개발을 진행하고 있다”고 소개했다.

그랜드썬기술단 이형로 이사는 “수직 펜스형 태양광 구조물과 양면 태양광 모듈을 결합한 형태의 영농형 시스템을 구축해 실증 과제를 추진하고 있다”며, “수직 펜스형 구조물은 협소한 면적에도 설치가 가능하고 토지오염을 최소화할 수 있다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

본지는 수직 펜스형 태양광 모듈이 적용된 영농형 태양광 실증 사업 내용과 국내 영농형 태양광 사업 확대를 위한 그랜드썬기술단 이형로 이사와 좀 더 자세한 이야기를 나눴다.

수직 펜스형 양면형 모듈을 활용한 영농형 태양광 실증 사업을 소개한다면?

기존 농가·농촌 태양광은 낮은 주민수용성, 농지 발전시설 설치 등의 문제로 재생에너지 보급에 한계가 있었다. 경제성을 고려한 재생에너지 시설의 안정적 운영과 보급 확대를 위한 다양한 실증 연구가 필요한 상황이다.

농어촌형 펜스 태양광발전 시스템 실증 사업은 2021년 한국에너지기술평가원 신재생에너지 핵심기술개발 사업의 일환으로 산업부의 재생에너지 비중 확대를 위한 대규모 발전시설 추가설치 상황에서 농어촌 태양광의 병행이 절실하다고 판단하고 농가 태양광 공급을 위한 표준화된 농어촌형 태양광발전 표준모델 개발을 위해 시작됐다.

컨소시엄은 수직 펜스형 태양광 구조물과 양면 태양광 모듈을 결합한 형태의 영농형 시스템을 구축해 실증 과제를 추진하고 있다. 수직 펜스형 구조물은 협소한 면적에도 설치가 가능하고 토지오염을 최소화할 수 있다. 더불어 이 과제에서는 발전 설비로 효율성을 만족시킴과 동시에 구조물에 의해 발생되는 음영의 영향을 방지하는 조광장치를 결합해 작물 재배 환경의 개선 과정을 실증한다.

실증 현장은 경북 군위군과 전남 무안군에 각각 위치해 있으며 논, 밭, 과수원, 염전에 총 200kW 규모의 발전 설비 구축을 완료했다. 이 사이트에서는 모니터링 시스템을 통한 발전량 확인, 고장분석 데이터 수집 및 영향 분석 등 성능을 평가할 계획이다.

‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’이 적용된 논에 모내기(사진 위쪽) 이후 생육 중인 벼 [사진=그랜드썬기술단, 인더스트리뉴스]

수직 펜스형 영농형 태양광 실증을 통해 연구되고 있는 바와 기대효과는?

수직 펜스형 영농형 태양광은 펜스의 방위별 발전량 실증과 작물 수확량 감수율에 대한 확인을 주요 실증 항목으로 관리하고 있다.

개발 초기부터 농작물 재배 시 예상되는 문제점을 사전에 방지할 수 있도록 시스템을 개발해 실증하고 있다. 태양광의 저압 설비 구성, 토양과 작물의 오염, 음영으로 인한 작물의 생육 저하 등에 대한 대책을 마련했고 현재 벼, 감자, 사과 등 총 7종의 작물에 대해 실증하고 있다.

태양광발전 설비는 1차 년도에 완성해 가동되고 있으며, 지난 3월부터 각 실증지에서 벼, 감자, 콩, 사과를 시작으로 작물 검정이 시작됐다. 더불어 발전설비 구조물에 의한 음영을 구조물 간 거리, 계절별 현황을 파악해 해당 구역에 조광기술을 적용했다. 이를 통해 작물 성장에 미치는 영향과 작물 수확 감수율을 최소화하기 위한 연구가 이뤄지고 있다.

연약지반에 설치 가능한 친환경 구조물 자재를 사용함으로써 토양 오염 방지에 집중하고 있으며, 수직 설치로 나타나는 모듈 프레임과 지지대의 음영을 최소화하고 모듈의 이용률을 향상시킬 수 있는 설계 개선을 진행 중에 있다.

영농형 태양광은 농산물로 얻는 수익과 더불어 재생에너지 발전 수익을 통한 안정적인 농가 소득을 기대할 수 있다. 이번 실증에서는 작물 수확 감수율 최소화, 양면형 모듈의 이용률 향상, 구조물의 경량화, 균등화 발전원가(LCOE) 획기적 감소 등을 통해 경쟁력 있는 영농형 태양광을 실현할 수 있도록 하고 있다.

농어촌 펜스 태양광 표준모델 개발을 통해 농어촌 지역 신재생에너지 보급 활성화에 기여할 수 있으며, 도시·농촌 간의 소득 불균형 완화로 주민수용성 문제도 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

전남 무안 염전에 적용된 ‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’ 전경 [사진=그랜드썬기술단]
‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’이 적용된 과수 현장 [사진=인더스트리뉴스]

영농형 태양광 외에 활용 가능한 응용 분야는?

펜스형 태양광은 영농형 이외에도 다양한 분야에 적용이 가능하다. 예를 들어 목장, 저수지, 공원에 다목적 안전 펜스형으로 적용이 가능할 뿐만 아니라 도심에서는 안전 및 보안 펜스형 시스템으로 주택이나 건물 옥상, 공공시설 등 별도의 추가 부지 없이 수직 펜스형 태양광을 설치할 수 있다.

국내 영농형 태양광과 수직 펜스형 태양광의 보급 확대에 필요한 제도 개선사항이 있다면?

현재 국내 영농형 태양광은 관련 법규(농지법) 및 주민수용성으로 제한적인 부분이 많은 상태다. 수직 펜스형 태양광 시스템은 작물 재배와 발전을 동시에 진행할 수 있기 때문에 농가 소득 증대를 통한 국가 기반산업인 농업의 경쟁력을 더욱 강화시켜줄 수 있다.

더불어 한국에너지공단에서 규정하는 태양광발전 설비에 수직 펜스형 태양광 같은 새로운 시스템 유형이 빠르게 도입된다면 다양한 재생에너지 설비가 보급 확대되는 기회가 될 수 있을 것이라고 본다.

국제적으로 이뤄지고 있는 관련 실증과 국내 환경에서의 차이점이 있다면?

토지 확보가 용이한 해외의 경우 초지, 밀, 포도 재배지에서 대규모의 수직형 태양광 실증이 진행 중이다. 그러나 국내의 경우, 산지가 많고 사계절에 의한 비, 눈 등의 기상 영향이 많은 국내 요건을 만족하기 위해서는 협소 면적 농지에 맞춘 설치공법과 국내 최대풍속 지역을 기준으로 한 견고한 구조물 적용이 요구된다. 이에 국내 실증에 맞춘 한국형 수직 태양광발전 설비 실증에 나서고 있는 상황이다.

소금가격 하락, 간척사업으로 인한 바닷물 공급 중단 등 다양한 이유로 늘어가고 있는 국내 폐염전과 염해로 작물재배가 불가한 염해지는 높은 일조량을 가진 지역 특성에 맞춰 태양광발전 사업이 지속적으로 추진되고 있다. 이에 수직형 태양광 시스템의 실증을 통해 버려진 토지의 활용과 수익성 확보를 위한 새로운 방안을 제시할 수 있을 것으로 보인다.

‘농어촌형 펜스 태양광발전시스템’이 적용된 밭에 작물 파종(사진 왼쪽) 이후 생육 중인 작물 [사진=그랜드썬기술단, 인더스트리뉴스]

실증되고 있는 내용이 보급된다면 농민·농가에서 기대할 수 있는 바는?

실증을 통한 농어촌형 펜스태양광 표준보급모델이 완성된다면 농민참여 확대, 주민복지 향상, 고령화 농가 추가 소득 확보 등 긍정적인 인식 변화를 기대할 수 있다. 이를 통해 농어촌 태양광의 가장 큰 문제로 대두되고 있는 주민수용성 문제를 해결할 수 있다고 판단한다.

국내 영농형 태양광 동향과 관련해 개선점이 있다면?

주민들의 민원 제기로 인한 인허가 문제는 태양광 보급에 있어 큰 걸림돌로 작용돼 왔다. 민원 해결 비용 역시 시스템 설치 단가 상승으로 이어져 경제성을 떨어트리는 결과를 초래하고 있다. 재생에너지 보급에 제한적인 현 상황의 개선을 위해 경제성을 고려한 재생에너지 시설의 안정적 운영과 보급 확대에 다양한 실증 연구가 필요한 상황이다.

그랜드썬기술단의 향후 사업 계획과 비전은?

그랜드썬기술단은 영농형 태양광의 선구자 역할을 목표로 지속적인 홍보와 해외 기술 연수 및 기술 개발을 진행 중이다. 또한, 우량농지의 토질 훼손 없는 태양광발전 설비와 협소 면적 설치로 자연 경관을 보전할 수 있는 영농형 펜스 태양광 개발로 농어촌 태양광 보급 활성화에 앞장서겠다.

더불어 태양광발전 사업과 IT 기술을 접목한 당사 보유 모니터링, 원격감시제어 시스템 등을 공급하고, 빅데이터 플랫폼을 통한 양질의 데이터를 수집해 스마트그리드와 가상발전소(VPP) 서비스를 제공하는 등 미래지향적 IT에너지 기업으로 거듭날 수 있도록 노력할 계획이다.



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