고출력 태양광발전소는 1일 평균발전시간에 비해 5% 출력이 높은 발전소

[솔라투데이 이상열 편집인] 고수익 태양광발전에 있어서 가장 큰 오해로는 고효율 태양광 모듈이 고수익을 창출한다는 것으로 알려져 있다는 점을 들 수 있다. 실제로 고효율 태양광 모듈이란, 같은 출력이 나오는 모듈이라도 그 모듈의 면적이 작다는 것이지 출력이 그 만큼 더 많이 나온다는 말은 결코 아니다.
구체적으로 효율이 각각 16%인 모듈과 17%의 모듈을 사용하여 1MW의 태양광발전소를 건설할 경우, 효율이 16%인 모듈을 사용한 경우에는 필요한 발전소의 부지면적이 4,500평 정도 필요한 반면에 효율이 17%인 모듈을 사용한 경우에는 부지면적이 4,235평만 필요하기 때문에 부지면적이 약 6%인 265평이 줄어든다는 것을 의미한다.

태양광발전소의 부지는 일반적으로 평당 10만원이 소요되는데 265평을 절약하게 되면 이는 2,650만원을 절감할 수 있다는 것이다. 반면, 1MW의 모듈 가격을 6억원으로 추산하면 효율이 1% 정도 높은 모듈은 가격이 더 높으므로 모듈 구입에는 더 많은 비용이 소요될 수도 있다. 이와 같이 계산하게 되면 고효율 모듈 구입에 의한 효과는 상쇄될 수 있고, 두 모듈 모두 출력이 동일하므로 고효율 모듈을 채용하는 의미는 사라지게 된다. 게다가 태양광발전소의 부지는 개발행위가 끝나고 나면 지목이 잡종지로 바뀌게 되므로 지가가 2배 이상 오른다는 점을 감안하면 고효율 모듈을 무리하게 채택해서 발전소 부지를 줄이겠다는 생각은 더욱 의미가 없어지게 된다. 그렇다고 효율이 너무 낮은 모듈은 단종의 우려와 기술력의 차이 등과 같은 염려가 뒤따르기 때문에 가능한 한 지양해야 한다. 결국 모듈의 선택은 보편적인 효율의 모듈을 선택하되, 경우에 따라서는 최고 효율의 모듈을 선택하는 것이 주효할 때가 있다.

고출력 태양광발전소에 대한 이해
흔히 고출력 태양광발전소라고 하면, 일반적인 태양광발전소에 비해 1일 평균 발전시간보다 약 5% 정도 출력이 더 높게 나오는 발전소를 지칭한다. 일반적으로 고정식 태양광발전소(경사각 30도)의 1일 평균 발전시간은 3.4시간이고, 가변고정식의 1일 평균 발전시간은 3.7시간이기 때문에 고출력 태양광발전소는 각각 3.57시간과 3.885시간에 해당한다. 사실 출력이 5% 늘어나게 되면 태양광발전소의 매출은 약 5% 늘어나게 되고, 수익금은 약 2배 이상 증가하는 획기적인 일이다.

최근 태양광발전사업은 SMP의 급격한 하락을 REC 단가 상승이 보정해주고 있지만 과거 낮은 REC 장기계약 사업주들이 금융기관의 상환금에도 미치지 못하는 발전소의 매출로 인해 고통을 받을 수 있고 또 이 같은 사실이 파급되면서 지난해 태양광발전소의 건설실적은 전년 대비 약 70% 수준에 달하는 하향세를 보였다가 지난해 연말부터 상황은 개선되고 있다. 비록 정기예금 금리가 1% 시대이기 때문에 많은 유동자금이 있지만, 2015년의 태양광발전사업의 부흥기가 재현되려면 아직 시간이 필요하다. 요즘과 같은 상황에서 5% 출력이 향상된 태양광발전소를 건설하게 되면 상황은 더욱 반전될 것으로 보인다.

뿐만 아니라 태양광발전소의 부지 가격은 태양광발전소 시공비의 약 1/3에 해당되고, 이 부지 가격이 약 2배 증가한다고 계산하게 되면 설령, 태양광발전소의 매출에 의한 이익이 제로가 된다고 하더라도 부지의 가격 상승으로 인한 이익으로 연간 2% 이상의 이익을 보장할 수가 있게 된다. 이것은 시중은행 이율의 약 2배에 해당되는 금액이다. 그러므로 아직까지 태양광발전소는 매력적인 투자처로 인식할 수 있다.

고출력 태양광발전소 구축을 위한 방안
고출력 태양광발전소를 구축하기 위한 방안은 모듈의 선택과 인버터의 선택, 전선의 선택 등과 같이 3가지로 나눌 수 있다. 모듈과 인버터, 전선의 선택에 의한 출력 향상의 가능치는 각각 2%, 2%, 3%로 모두 합하면 약 7%에 이르게 된다. 다만, 이들 조합에 의한 향상 효과는 개별적으로는 그 이하가 나올 수도 있기 때문에 최소 5%대로 적용할 수 있다.

(1) 모듈의 선택
모듈은 공칭전력이 정해져 있다. 공칭전력이란, 예를 들어 300W 모듈이라면 300W를 말한다. 이 모듈은 사업자나 시공사가 모듈 제조사에 발주하고 검수시험을 할 때에 합격이라고 판정할 수 있는 모듈은 공칭전력의 ±3%의 출력치를 나타내면 된다. 즉, 여러 장의 모듈을 발주하게 되면 어떤 모듈은 300W를 기준으로 291W~309W의 모듈이 입고되는 경우가 있기 때문에 설령, 291W의 모듈이 전량 입고되더라도 사업자는 모듈이 불량이라고 공급업체에 이의를 제기할 수가 없다. 이렇게 되면 사업자는 출력이 3% 적은 발전소를 짓게 되는 것이다.

하지만 통상적으로 공급되는 대부분의 모듈 평균치는 약 300W에 가까운 제품들이 입고되는 경우가 대부분이다. 사업자나 시공사가 모듈 공급업체와 구매계약을 할 경우, 구입하는 모듈들의 시험성적서의 출력을 평균해서 306W가 되도록 하게 되면 결국 공칭전력보다 2% 효율이 높은 발전소를 사업자는 갖게 되는 것이다. 이러한 조건을 모듈 공급업체에 제시하기 위해서는 모듈 공급업체와 모듈의 종류를 잘 선택해야 한다. 구매계약을 할 경우, 사업자나 시공사가 우위를 선점하기 위해서는 대량구매와 공동구매를 하는 것이 현명한 방법이다. 또 모듈 구매량이 약 10MW에 이르게 되면 경쟁입찰방식을 적용하는 것도 하나의 방식이고, 대금 지불조건도 사업자나 시공사에게 유리하게 적용할 수 있다.

(2) 인버터의 선택
인버터의 효율은 모듈의 효율과는 개념이 다르다. 즉, 출력에 바로 연결되는 것이다. 그러므로 효율이 높은 인버터를 채택하는 것이 고출력 태양광발전소를 구축하는 지름길이다. 그런데 여기에 함정이 있다. 인버터의 효율로는 공칭효율과 유로효율을 들 수 있다. 먼저, 공칭효율은 인버터를 운전하는 조건에서 최대의 효율이 나오는 조건에서 최대 효율이고, 유로효율은 인버터를 실제 운전조건과 같게 해서 전 부하에서 부분 부하로 운전해서 효율의 가중평균을 낸 효율이다. 실제로 인버터의 공칭효율이 98%인 경우에도 유로효율은 94%대가 나오는 경우가 있다.

그러므로 태양광발전소의 출력은 이 유로효율에 비례하기 때문에 공칭효율에 현혹되지 말고 유로효율을 구해야 한다. 유로효율의 평상치는 94% 수준인데, 메이커에 따라 유로효율이 97%인 인버터도 출시되고 있다. 따라서 인버터를 잘 선택하면 태양광발전소 출력을 추가로 2% 이상 높일 수가 있다. 그러므로 사업자가 인버터를 선별할 때에는 필히 유로효율을 비교하는 것이 유리하다.

(3) 전선의 선택
전선의 특성 중에는 전압 강하율과 전력 손실률이 있다. 이 두 값은 같은 값으로 어느 것이든지 사용전 검사의 합격치는 약 7% 정도이다. 이 값을 좌우하는 것은 전선의 굵기인데, 이를 위해서는 3% 이하로 줄이고 결국에는 2% 이하로 줄이려는 노력이 필요하다. 이러한 노력으로 인해 태양광발전소의 출력을 추가로 3% 이상 올릴 수 있는 효과를 누릴 수 있다. 따라서 최종 말단인 모듈의 스트링 전선을 6mm2 이상인 전선을 채택한 다음, 접속함과 인버터간의 전선 굵기도 통상적인 설계치보다 200%에 달하는 전선을 채용하는 것이 현명하다.

이상과 같이 고출력 태양광발전건설 방안에 대해 소개했다. 비록 태양광발전사업이 다소 침체되어 있는 요즘이지만, 부지가격 상승분을 고려하고, 고출력 태양광발전소를 보다 많이 건설하게 됨으로써 올해 태양광발전사업도 더욱 활기를 찾을 것이라고 확신해본다.

솔라투데이 이상열 편집인(alex@infothe.com)

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