국내 최초로 건설신기술로 지정된 수상 태양광 공법 아시나요?

신화이앤이의 IFS 공법, 수상 태양광시장서 경쟁력 확보

김 미 선 기자

최근 수상 태양광 전문기업인 신화이앤이의 ‘수상 부유식 태양광발전 구조물 공법’이 국토교통비 건설신기술로 지정됐다.

이 회사의 수상 태양광 공법은 ‘ERP 단위 프레임 구조물을 이용한 내수면 수상 부유식 태양광발전 모듈 지지 구조물 공법(IFS 공법)’이라는 이름으로 제758호 건설신기술에 등록됐으며, 이번 신기술 지정으로 인해 신화이앤이는 공기업 입찰시 제한경쟁입찰 및 수의계약 등이 가능해짐으로써 영업적으로 많은 기회를 얻을 것으로 기대하고 있다.

신화이앤이 황성태 대표로부터 이번 건설신기술 지정과 관련한 소감 및 의의를 들었다.

최근 신화이앤이의 수상 태양광 시공기술이 국토부 제758호 건설신기술로 지정됐다. 이번 건설신기술 지정의 의미는 무엇인가? 그리고 이번 건설신기술 지정의 기대효과는?

당사의 수상 태양광 시공법이 국토부 건설신기술로 지정됨으로써 신화이앤이의 독보적인 기술력과 제품 안정성을 공식적으로 인정받았다는 데 큰 의미가 있다고 본다.

건설신기술이란 국내에서 최초로 개발한 건설기술에 대해 국토교통과학기술진흥원이 엄정한 심사를 통해 발급하는 국가공인 기술인증제도다.

2014년 통계를 보면 건설 분야에 56개의 신기술 신청이 있었으나, 단 15개만이 인증을 받는 등 상당히 엄격하게 관리되는 제도라 할 수 있다. 현재 수상 태양광발전 분야에서는 당사의 시공기술이 건설신기술로 지정된 유일한 수상 태양광 시공법이다.

이번 건설신기술 지정으로 당사의 신기술은 공기업 입찰에 있어서 제한경쟁입찰 및 수의계약이 가능할 뿐 아니라, 우수조달제품으로 지정됨으로써 조달시장에서 우위에 서는 등 파급 효과가 예상되며, 영업적으로도 고객들에게 기술력을 어필할 수 있는 큰 강점이 될 것으로 기대한다.

이번 건설신기술로 지정된 수상 태양광 공법의 특징은 무엇인가?

이번 신기술은 연속된 FRP 평면 프레임 단위구조물을 구성하고, 그 평면 프레임 상하부에 각각 수직재와 부력체를 설치해 태양광 모듈을 고정시키는 단순화된 시스템을 적용한 것이 특징이다.

이러한 시스템을 통해 수상 환경에서 내구성 및 구조적 안전성을 확보할 수 있으며, 시공성이 향상될 뿐만 아니라 경제적으로도 효율적이다. 특히, 기존 건설재료는 접근하기 어려운 해양 등 유해환경에 적합한 고내구성, 고강도 자재를 사용함으로써 내수면뿐만 아니라 폐기물 매립지, 방조제, 회처리장 등 다양한 수상 환경에 적용이 가능한 공법이라 하겠다.

이번 신기술로 적용된 적용 사례가 있다면?

당사의 수상 태양광 신기술로 적용한 대표적이 사례를 꼽자면, 지난 2013년 7월에 준공 완료한 당진화력 수상 태양광발전소를 들 수 있다.

이는 당진화력발전소 내 취수로 유휴수면을 활용해 건설된 수상 태양광발전소로, 당시 세계 최초이자 최대 규모로 건설된 수상 태양광발전소였으며, 설비용량은 1MW 규모에 달한다.

특히, 이 수상 태양광발전소는 수면 위에 안정적으로 떠 있는 부유식으로 설계하고 현장에서 직접 조립 및 제작, 설치한 것이 특징으로, 약 48일 만에 대규모 수상 태양광발전소를 완공해 화제가 됐다.

최근에는 지난해 전라남도 진도군 가사도에 50kW 규모의 수상 태양광발전소를 이 신기술로 준공한 바 있으며, 올해 하반기에는 2013년에 이어 두 번째로 당진화력발전소 내 취수로에 5MW 규모의 수상 태양광발전소를 완공한다는 목표를 가지고 있다.

향후 수상 태양광 프로젝트 계획이 있다면? 또한 이 기술과 관련한 신화이앤이의 목표 및 비전도 알려 달라.

현재까지 확보한 프로젝트도 충분하기 때문에 당분간 이에 집중할 예정이지만, 장기적으로는 기존 프로젝트보다 한층 규모가 큰 대규모 수상 태양광발전 프로젝트를 준비하고 있다.

막대한 자본이 투자되는 대규모 프로젝트가 될수록 수상 구조물 시스템의 안전성은 더욱 중요해지기 마련이다. 이번 신기술을 활용해 대규모 수상 태양광시장에서 타사보다 경쟁력 있는 기술력을 제공하는 것이 신화이앤이의 목표다.

또한 장기적으로는 국내뿐 아니라, 국외시장에서도 두각을 나타내는 글로벌 수상 태양광기업으로 자리매김할 수 있도록 비전을 설정하고 있다.

올해부터는 예전보다 수상 태양광발전시장이 활성화될 것이라는 기대감이 있다. 수상 태양광과 관련한 신화이앤이의 전망은?

현장에서 지켜보면 최근 국내 수상 태양광시장이 실제로 활성화되고 커지는 것을 체감할 수 있다.

지자체나 기업체들이 자신이 보유한 저수지나 유수지에 수상 태양광발전소를 설치하겠다고 문의하는 사례가 늘고 있는 점을 통해서 이를 확인할 수 있다. 이처럼 이제는 본격적으로 수상 태양광시장이 열리고 있는 시점이라고 판단하며, 이에 따라 관련 업체들 간 경쟁도 한층 치열해질 것으로 예상한다.

제758호 건설신기술로 지정된 신화이앤이의 ‘IFS 공법’

신기술 내용

이 신기술은 태양광 모듈을 수상에 설치하기 위한 부유식 구조물 공법으로, 구조재로는 습윤 및 염해환경에서 내구성이 우수한 FRP를 활용하고, 평면 프레임 구조재를 연속 배치한 단위구조물로 구성해 단위 구조물을 통째로 인양 시공하는 시공법이다.

또, 이 단위 구조물을 수상에서 힌지로 연결함으로써 수면의 움직임에 의해 발생하는 응력을 최소화시킴과 동시에 볼트로 조립되는 연결재를 활용함으로써 피로 내구성을 향상시켰다.

단위 구조물은 태양광 모듈의 설치각도를 위해 평면 프레임에 설치되는 일체형 수직재를 적용함으로써 구조재의 구성을 간소화시켰고, 수직재 상단부에 걸림턱을 구비해 횡방향보의 시공을 단순 거치방식으로 용이하도록 했다.

태양광 모듈이 단순 거치될 수 있도록 태양광 모듈 하단부에 받침턱이 구비된 태양광 모듈 받침부재를 적용함으로써 시공성을 향상시켰고, 구조물 하부 국부응력을 완화시키기 위한 철물과 부력체를 볼트로 조립함으로써 시공성이 우수하고 유지관리가 편리하도록 구성한 기술이다.

신기술의 시공절차 및 방법

IFS 공법은 육상 태양광발전소와 달리 수상에 시공되기 때문에 발전소 건립을 위한 토목 및 지반 관련 기반공사가 필요 없어 공정을 간소화할 수 있는 공법이다. 또, 이 공법은 경량자재를 활용하고 단순 거치방식을 도입한 단위 구조물 확장방식으로, 시공 품질 확보도 용이하다.

건설시장에 미칠 파급효과

수상 태양광발전소의 개발 초기 단계에는 구조 안전성에 대한 검증이 이뤄지지 않은 기술을 적용한 시공 사례가 일부 존재한 게 사실이다.

그러나 최근 구조적 안전성뿐만 아니라, 발전의 극대화를 동시에 구현하기 위한 관련 설계지침 및 법규를 제정하기 위한 노력이 이뤄지고 있으며, IFS 공법은 이러한 노력을 뒷받침하기 위한 이론적, 경험적 기술력을 축적하고 있다. 따라서 IFS 공법의 기술적 노하우를 통해 신재생에너지 분야의 발전에 기여하고, 건설시장의 새로운 분야로 정착할 수 있을 것으로 판단된다.

국내외 기술 대비 경쟁력

IFS 공법은 상용화된 MW급 수상 태양광발전 단지 중 최초의 해수 및 MW급 시공 실적을 확보하고 있는 공법이라 하겠다.

더욱이 섬유강화복합재를 주요 구조재로 사용한 단위구조물 공법으로, 구조적 안전성의 검증뿐만 아니라 장기적인 내구성이 검증된 기술이다.

저수지, 댐, 해수면에서 모든 현장 적용 검증을 마친 기술은 IFS 공법이 유일하며, 체계적인 연구를 통해 개발된 표준화된 상용화 제품이다.

■ 설계단가

건설 신소재인 FRP를 활용한 구조물로 관련한 설계법이 정립돼 있지 않으며, 국외 설계기준 및 기술 검증을 통한 기술개발자의 설계 방법으로 설계되므로 기타 기술과의 정량 평가는 어렵다.

이 기술은 하중전달구조에 최소한의 구조재를 배치한 프레임 구조물 형태로, 자재의 사용이 최적화되며, FRP 경량 구조재를 사용하고, 단위 구조물화해 시공성을 증대시켜 경제적으로 효율적인 시스템이다.

■ 공사비

IFS 공법은 수상환경을 고려해 습윤 및 염해환경에 내구성이 우수한 FRP 구조재를 활용했다.

이 FRP 구조재는 경량재로서 취급이 용이해 시공성이 증대되며, 구조재의 중량을 상대적으로 감소시켜 필요로 하는 부력을 감소시킬 수 있기 때문에 부력체의 사용을 최소화시킬 수 있다.

따라서 초기 비용이 절감되고, 시공성이 향상돼 결과적으로 공사비를 절감시킬 수 있다. 습윤 환경에서 사용할 수 있는 알루미늄 재질의 구조물과 비교해 보면, IFS 공법은 약 30% 이상 공사비가 절감할 수 있음을 확인할 수 있다.

■ 공사기간

IFS 공법은 육상 태양광발전시설과 달리 지반 관련 토목공사가 필요없기 때문에 공사기간이 단축되고, 단순 반복 조립공정과 모듈화된 구조물 공법으로 시공성이 증대되며, 경량자재 사용으로 장비의 사용이 최소화되기 때문에 시공 품질이 확보됨으로써 공사기간을 단축시킬 수 있다. 또한, IFS 공법은 단위 구조물의 조립 작업에 따라 공사기간을 자유로이 조절할 수 있기 때문에 수요자의 요구조건에 유연하게 대처할 수 있다.

■ 유지관리비

IFS 공법은 설치환경을 고려해 수상 및 염해환경에서 내구성이 우수한 FRP 구조재를 사용함으로써 구조재에 대한 유지관리비가 최소화되도록 했다. 또한, 볼트 및 단위 구조물 연결 등에 사용된 금속재질을 모두 STS 재질을 사용함으로써 유지관리에 대한 우려를 잠식시켰고, 국부적인 손상에 대해서는 대부분 교체가 용이하도록 구성하고 있다.

즉, 모든 자재를 볼트로 연결시켜 국부적인 손상에 대해서는 즉시 교체하도록 구성했기 때문에 IFS 공법은 자재의 선정에서부터 구성까지 유지관리가 최소화되도록 개발된 기술이라 하겠다.

■ 환경부하 저감, 시장 확대, 고용창출, 타 산업 활성화 등 간접효과

IFS 공법은 신재생에너지인 태양광발전산업의 활성화를 위해 개발된 수상 부유식 태양광발전 구조물로, 국내외 에너지관련 정책과 부합하는 기술이라 할 수 있다.

또한 댐, 저수지 등의 유휴수면을 사용하기 때문에 새로운 시장의 개척한다는 측면에서 부가가치가 크다고 할 수 있으며, 친환경소재인 FRP를 건설시장에서 활용함으로써 관련 산업에도 크게 기여할 것으로 판단된다.