[르포] 무려 20MW 태양광발전소에서 ‘연평균 발전시간 4.5시간’ 달성! 비결은?
  • 정한교 기자
  • 승인 2024.06.10 08:30
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‘솔랩파크 4.5’ 프로젝트… 철저한 설계‧시공 및 특수개발한 반사시스템으로 실현

[인더스트리뉴스 정한교 기자] ‘태양광 연평균 발전시간 4.5시간’, 일반적으로 사시사철 쾌적한 기후를 자랑하며 햇볕이 좋은 캘리포니아의 발전시간이 연평균 4.5시간 정도 나오는 것으로 알려졌다.

(사진 왼쪽부터) 솔랩 이다능 연구원과 김정식 대표가 ‘솔랩파크 4.5’ 태양광발전소를 둘러보고 있다. ‘솔랩파크 4.5’ 발전소는 92%에 달하는 반사율로 인해 선글라스를 쓰지 않는다면, 자칫 눈 건강을 해칠 수 있다. [사진=인더스트리뉴스]

이에 반해 사계절이 뚜렷하고, 계절별로 날씨가 변화하는 우리나라 태양광발전소에서 연평균 4.5시간은 매우 달성하기 어려운 기록으로 알려져 있다. 평균적으로 햇볕과 날씨가 좋은 봄, 가을에는 일평균 4.5시간 이상의 발전시간을 기록하기도 하지만, 장마철이 있는 여름이나 눈 내리는 겨울에 발전시간이 저조해 1년간 평균치는 4.5시간에 못 미치는 발전소가 대부분이다.

‘연평균 발전시간 4.5시간’은 아무리 출력과 효율 높은 설비를 사용한다고 하더라도 달성하기 어려운 기록이다. 앞서 말했듯, 우리나라의 ‘환경조건’이 기록 달성을 방해하기 때문이다.

하지만 최근 기술개발을 통해 ‘연평균 발전시간 4.5시간’을 달성한 태양광발전소가 나타나 태양광 업계의 이목을 집중시키고 있다. 양면 수광형 태양광 모듈 특화기업이라는 목표 아래, 지난 2016년부터 양면모듈을 활용할 최적의 시스템을 구성하기 위해 노력해 온 기업 ‘솔랩(SOLLAB)’이 그 주인공이다.

‘솔랩파크 4.5’를 구성하는 태양광발전소들. 개발부터 설계, 자재 선정, 토목, 구조물 설치, 전기공사 등 솔랩의 기술력이 집대성됐다. [사진=인더스트리뉴스]

BEP 절반 앞당긴 ‘연평균 발전시간 4.5시간’

솔랩은 2년여 전부터 충북 지역에 ’연평균 발전시간 4.5시간‘을 달성하는 태양광발전 프로젝트 ‘솔랩파크 4.5’를 추진해 왔다. 총 20MW 규모 태양광발전소 건설을 목표로 현재 약 20개소에 발전소를 건설 중이며, 90% 정도 준공을 완료해 가동 중이다.

이에 대해 솔랩 김정식 대표는 “중요한 것은 1년간의 평균 발전시간”이라며, “단순히 양지 바른 곳에 최신식 설비로 태양광발전소를 건설한다고 해서 절대 나올 수 있는 숫자가 아니다. 설계부터 토목, 구조물시공, 전기시공, 유지관리(O&M)까지 모든 과정을 철저히 계산한 시공과 이를 뒷받침할 재료가 있어야 달성 가능한 수치”라고 말했다.

솔랩이 충남 부여에 구축한 실증단지의 연평균 발전량 및 발전시간

물론 날씨가 좋은 날에는 일평균 4.5시간 이상을 기록하는 태양광발전소도 있다. 하지만 중요한 것은 1년간의 평균 발전시간이다. 일반적으로 알려진 현재 국내 태양광발전소의 연평균 발전시간은 3.5~4시간이다.

김 대표는 오랜 시간 꿈꿔왔던 ‘발전시간 4.5시간’ 태양광발전소 조성을 위해 충청남도 부여군에 7개의 실증 테스트단지를 통해 사전 실증을 거쳤고, 이번 ‘솔랩파크 4.5’ 조성을 통해 최적화에 성공했다.

이에 대해 김 대표는 “현재 태양광발전소를 구축함에 있어 대부분의 발전사업자들이 손익분기점(BEP)을 약 10년으로 생각하고 있다”며, “연평균 발전시간 4.5시간 발전소에서는 BEP까지 5년이면 가능하다”고 설명했다.

‘솔랩파크 4.5’ 태양광발전소를 방문하면, 가장 먼저 눈에 들어오는 부분이 발전소 바닥 면이다. 순백의 새하얀 바닥 면은 여타 발전소에서는 볼 수 없었던 ‘솔랩파크 4.5’만의 경쟁력이다.

조성 중인 ‘솔랩파크 4.5’의 버섯재배사 태양광발전소. ‘솔타이거’가 적용된 모듈(오른쪽)과 적용 전의 모듈(왼쪽)은 후면 색상에서 상당한 차이를 보였다. [사진=인더스트리뉴스]

이는 지난 2016년부터 이어져 온 솔랩 기술력의 집대성, 양면태양광 발전소용 필름형 반사시스템 ‘솔타이거’다. 솔랩은 설립 초기부터 당시 시장 점유율을 넓혀가던 양면모듈의 최적 활용 방안에 대한 고민을 이어왔다.

당시 양면모듈 후면 발전량을 극대화하기 위한 많은 기업들의 도전이 있었지만, 대부분이 기존의 재료에 기반한 도전이었다. 하지만 김 대표는 기존의 소재로는 양면모듈 후면 발전량을 극대화하기 어렵다고 판단, 오직 양면모듈을 위한 제품 개발에 나섰다.

김 대표는 “솔타이거는 일반적인 실리콘 태양전지의 380-1100nm라는 태양광 흡수 파장대를 92% 이상 반사시키며, 발전에 방해가 되는 1100nm 이상의 IR구간을 50% 이하로 줄이는 최적의 반사 시스템”이라며, “솔랩파크에 조성된 모든 발전소의 연평균 발전시간 4.5시간을 달성하는데 큰 역할을 수행하고 있다”고 말했다.

물론, 김 대표 역시 여러 번의 시행착오 과정을 거쳤다. ‘솔랩파크 4.5’에 적용된 ‘솔타이거’는 두 번의 버전업을 거친 제품이다. 반사율의 문제가 아닌, 제품의 수명이 원인이었다. 실증단지에 적용한지 1년여 만에 필름이 바스러지고 깨지는 등의 문제가 발생했다.

이에 장기 신뢰성인 UVA와 UVB에 대한 취약점을 개선하고자 재료의 조성비를 바꿔가며, 3년간의 필드 테스트를 거쳤다. 이를 통해 KS C-8561의 인증 항목 중 하나인 ‘UVA, UVB 테스트’를 통과해 장기 신뢰성을 확보했다. 20년 이상 사용 가능한 반사율 92%의 반사시스템을 개발한 것이다.

양면태양광 발전소용 필름형 반사시스템 ‘솔타이거’가 적용된 바닥 면. 순백의 새하얀 발전소 모습이 인상적이다. [사진=인더스트리뉴스]

20년 이상 사용 가능한 반사율 92%의 반사시스템

앞서 말했듯, ‘솔랩파크 4.5’ 태양광발전소는 순백의 새하얀 바닥 면이 특징이다. 마치 인간의 손길이 닿지 않은 히말라야 산맥 고지대의 설원과 같은 모습이다. 일반적인 태양광발전소에서 볼 수 있는 풀 한 포기 찾을 수 없다.

이것이 ‘솔타이거’가 제공하는 또 하나의 장점이다. 예초작업 등 태양광발전소의 발전량 향상을 위해 주기적으로 시행되는 관리가 필요 없다. ‘솔타이거’의 또 다른 장점, 바로 방수기능이다. 때문에 비가 오면, 빗물이 ‘솔타이거’ 표면에 쌓인 토사물 등 각종 오염물을 쓸어내린다.

김 대표는 “20여개 솔랩파크 발전소 중 이 현장은 약간 경사져 자정 능력이 더욱 강하기 때문에 별다른 관리가 필요 없었다. 해당 발전소에 방문한 것도 3개월여만”이라며, “솔타이거의 표면이 Hydro-Phobic(발수 상태)이므로, 요즘 그라운드 발전소의 가장 큰 문제점인 토사유출, 잡초제거 등의 문제를 완벽히 해결할 수 있다”고 설명했다.

현재 솔랩이 개발한 반사시스템은 육상 등 노지에 사용되는 반사 필름 ‘솔타이거’와 건물의 지붕에 사용되는 반사 페인트 ‘SoL-R 2’이다. 두 제품 모두 20년 이상 사용 가능한 반사율 92%의 반사시스템이다. 더군다나 지붕에 사용되는 반사 페인트 ‘SoL-R 2’는 발전량 향상뿐만 아니라 지붕의 방수재 역할과, 건물 내의 열을 내려주는 차열 기능까지 제공한다.

김 대표는 “당사의 반사시스템은 건물의 열을 올리는 역할을 하는 적외선 영역을 최적화로 커팅하고, 온도계수에 의한 모듈 출력을 저감시켜 태양광 발전량의 효율을 상승시키는 것뿐만 아니라 건물의 차열효과도 가지고 있다”며, “SoL-R 2의 주재료인 ‘아크릴레이트(Acrylate)’는 고가의 방수 재료이기 때문에 건물 지붕의 방수제 역할도 충분히 수행한다”고 덧붙였다.

‘꿈의 발전시간 4.5시간’ 위한 멈추지 않는 행보

총 20MW 규모에 이르는 태양광발전소들이 해마다 연평균 4.5시간의 발전시간을 기록한다. 발전사업자들에게는 상상만으로도 행복한 내용이다. 김 대표는 ‘솔랩파크 4.5’를 통해 이를 실현했다. 더군다나 자체 개발한 ‘솔타이거’와 ‘SoL-R 2’를 다른 시공사에 공급한다면, 장밋빛 미래만이 펼쳐진 듯하다.

하지만 김 대표의 생각은 달랐다. 더욱 많은 발전소가 연평균 4.5시간을 달성할 수 있도록 힘을 쏟는다는 점에는 동의했지만, 제품 판매에 대해서는 회의적인 입장이었다.

이에 대해 김 대표는 “다이어트에 비유하자면, 솔타이거와 SoL-R 2는 다이어트 보조제”라며, “보조제만 먹는다고 다이어트에 성공하는 것은 아니다. 꾸준한 운동과 식단이 병행돼야 비로소 다이어트에 성공할 수 있다. ‘솔랩파크 4.5’의 성공도 마찬가지다. 개발부터 설계, 자재 선정, 토목, 구조물 설치, 전기공사 등 모든 부분에서의 최적화가 이뤄져야 4.5시간의 발전량을 달성할 수 있다”고 설명했다.


      <솔랩 김정식 대표 Mini Interview>

양면모듈용 반사 필름‧페인트를 개발한 이유는?

오랜 시간 국내 대기업의 태양전지 엔지니어로 근무하면서 대부분의 기업들이 설비에 대한 연구개발에만 집중하는 모습이었다. 이를 통해 태양광발전소의 주요 설비인 모듈이나 인버터의 품질이나 성능은 상향평준화됐지만, 여전히 국내에서 연평균 발전시간 4.5시간을 달성하는 태양광발전소의 모습을 쉽게 찾아볼 수 없었다.

태양광 비지니스는 크게 셀과 모듈, 시공, O&M 분야로 나눌 수 있다. 그렇다면 남은 것은 시공과 O&M 분야였다. 태양광발전소는 설계의 한 부분인 모듈 배치 하나만 최적화되면, 5~10%씩 발전량 차이를 보인다.

하지만 여전히 많은 기업이 설비 연구에만 집중하는 상황이었고, 이에 개발행위, 자재선정, 특화설계, 토목공정, 전기시공, O&M 등에 대한 연구에 매진해 왔다. 해당 분야가 개선된다면, 반드시 '꿈의 발전 시간 4.5시간'을 이뤄낼 수 있을 것이라고 확신했다. ‘솔타이거’와 ‘SoL-R 2’는 이러한 노력이 맺은 결실이다.

솔랩의 반사시스템을 사용한다면, 어느 발전소나 연평균 4.5시간 달성이 가능한가?

대답은 NO! 불가능하다. 제품 판매에 회의적인 것도 그러한 이유다. 제품만으로 연평균 발전시간 4.5시간이 가능했다면, 누구든 이와 비슷한 제품을 개발해 적용할 수 있을 것이다. 당사가 ‘연평균 발전시간 4.5시간’을 꿈이라고 하는 이유는 개발부터 설계, 자재 선정, 토목, 구조물 설치, 전기공사 등 모든 부분에서의 최적화가 이뤄져야 가능한 수치이기 때문이다.

새로운 재료가 추가되면, 발전소 건설에서의 초기 비용도 증가하지 않나?

물론이다. 하지만 태양광발전소는 최소 20년 이상 운영되는 장기사업이다. BEP(손익분기점) 관점에서 사업을 바라봐야 한다. 기존의 발전사업자들은 낮은 SMP, REC와 3.5시간 전후의 기대발전시간을 갖고 투자를 진행했다. 결과적으로 10년의 원금회수기간을 얻게 됐다. 그러나 당사의 기술력을 통한 4.5시간 달성시 원금회수기간을 10년의 절반인 5년으로 단축시킬 수 있다. 또한, 안전관리자 비용만으로도 O&M 비용을 대체할 수 있다.

솔랩의 향후 목표는?

솔랩은 ‘국내 모든 태양광발전소가 연평균 4.5시간의 발전시간을 확보하는, 꿈의 발전소가 되는 것’을 목표로 하고 있다. 이러한 목표의 1차 관문인 연평균 발전시간 4.5시간을 확보한 20MW 규모 태양광발전소 ‘솔랩파크 4.5’는 완성을 목전에 두고 있다. 다음 관문은 100MW 규모인 ‘솔랩파크 100’이다. 지금 이 순간도 당사의 수많은 연구원들과 함께 아이디어를 통한 연구개발을 진행하고, 실증을 통해 점검하고 있다.

또한, ‘태양광 어벤져스’라는 애칭으로 부르는, 솔랩과 3년간 동거동락하며 프로젝트를 협업하고 있는 ‘청운’의 임희창 대표님과 ‘선진’의 김설아 대표님에게 감사를 전하고 싶다. 이들의 노력이 더해져 ‘솔랩파크 4.5’를 이룰 수 있었다. 이들과 함께 ‘솔랩파크 100’도 성공하도록 하겠다.



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