발전효율 상승을 이끌어주는 태양광 모듈 청소로봇 등장

[토브 임상채 대표] 2030년까지 전력생산의 20%를 신재생에너지로 전환하는 정부의 정책적 목표에 의해 태양광발전소 보급이 활성화되고 있다. 30년 가까이 장기간 운영하게 되는 태양광발전소의 LC(Life Cycle) 특성상 지속 가능한 일정 발전효율 유지는 발전사업자의 수익구조뿐만 아니라 발전사업개발자 및 투자자에게 있어서도 매우 중요하다. 

태양광발전소의 발전효율 저하요인에서 가장 큰 요소는 패널(모듈)의 청결유지이고, 다음으로 눈, 핫스팟, 음영 등의 순이다. 우리나라의 경우 태양광발전소 패널은 거의 97%가 방치되고 있으며, 이로 인해 발전효율은 15% 이상 저하하게 되며, 수명도 단축된다. 아직 우리나라는 태양광발전소의 패널 청소를 위한 상용화된 장착형 청소로봇이 없어 그 필요성이 요구되고 있는 시점이다.

국내 태양광발전소 패널 청소 전문업체에서 제시한 청소 전후 발전효율 향상 계측자료에 의하면 인천지역 태양광발전소(475kWp)의 경우 발전효율이 27% 향상됐으며 일사량 대비 효율향상은 33%라고 제시하고 있다. 해외 컨퍼런스(International Conference on Advances in Energy Research 2013)에서 발표된 태양광패널 세척 전후 전류변화 특성분석 자료에서도 적게는 34%에서 최대 42%까지 개선된 결과를 발표하기도 했다.

신재생에너지 보급에서 가장 앞서있는 유럽의 요하네스 메종(Johannes Maison) 보고서에서는 발전소 청소 5월 24일 기준으로 그 해 말 약 7개월 동안 효율개선으로 수익금액이 15%이상 향상되었다고 적시하고 있으며, 100kWp 발전소 기준 약 2개월 주기로 청소를 권하고 있다. 또한 국내 학위 논문자료에서도 모듈세척 관련 연구별 발전량 증가율에 대한 자료에서도 태양광 패널 청소를 했을 경우 평균 9.1% 효율 향상이 되는 것으로 정리되고 있다. 이와 같이 국내외적으로 제시된 실증자료와 학술 컨퍼런스 발표 및 논문에서도 태양광발전소 패널 청소를 했을 경우 최소 9% 이상의 발전효율 향상이 되고 있다는 것을 알 수 있다.

또한 토브에서는 자체적으로 3kWp 주택용 태양광발전과 테스트베드 태양광패널을 구축해 4.5개월 동안 건식청소를 한 모듈과 그렇지 않은 모듈간 일사량(W/㎡), 발전출력(kW), 전력량(kWh)을 모니터링 했다. 그 결과에 의하면 2개월 경과 시점 미세먼지와 기타 이물질 등으로 발생된 효율저하는 약 6%였으며, 4개월 시점에는 약 16% 효율저하가 되었다. 우리나라보다 10배 이상 태양광발전 신재생에너지가 보급되어 운영되고 있는 일본의 경우 이젠 태양광발전소 보급보다는 운영관리(O&M) 비즈니스인 세컨더리 비즈니스(Secondary Business) 시장에 대한 관심과 시장이 주목받고 있는 상황이다. 

토브에서 개발한 청소용 로봇은 태양광발전소의 패널에 장착해 매일 정해진 시간에 청소할 수 있는 청소용 로봇이다. 이번에 개발한 장착형 건식 청소로봇을 적용할 경우 청소를 하지 못했을 때 보다 7~10% 효율 개선이 되어 발전사업자에게나 개발자 및 투자자에게 수익구조 개선을 제공할 수단이 될 수 있을 것으로 보인다. 1차로 올해 12월 말에 광주시 광산구 수완동에 있는 3kWp 주택용과 내년 1월에는 전남 담양에 있는 우사 지붕 300kWp 상업용에 시범적용하기 위한 협의가 완료됐으며, 이를 토대로 양산 체계와 판매 네트워크를 구축해 내년 7월부터 출시된다.

토브에서 개발한 모델은 2가지로 폭이 4~10m까지 대면적 태양광발전소에 적용 가능한 좌우 주행 상하청소 시스템인 T-4000 모델과 폭 4m 미만의 태양광발전소에 적용 가능한 T-1000S 모델이 있다. 이미 자체 테스트베드에서 주행 및 성능시험을 마친 상태다. 폭 4m 미만의 어레이가 반복 배치된 태양광발전소에 적용 가능한 이동장치 조합형인 T-1000M과 조합형인 T-1000C도 1차 프로토타입을 제작해 시험 중이다. 그리고 50kWp 미만 상업용 발전소에도 적용 가능한 경제형 모델과 자율주행청소로봇 개발도 진행 중에 있다.

한편, 태양광 청소로봇 스타트업 기업인 토브는 지난 5월에 창업한 기업으로, 가성비와 유지보수가 편리한 청소로봇을 개발하고 있다. 현재 제품의 성능 및 동작의 안정성을 확보하기 위해 다양한 주행 및 동작 시험을 진행하고 있다.

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