[솔라엣지 리오 핸델스만(Lior Handelsman) 제품전략 부사장] 상용 PV 시스템은 25년에 걸친 장기 투자가 고려되는 만큼 선택부터 설치와 운영 및 유지보수에 이르는 모든 단계가 시스템 수명과 ROI에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요하다. 의사결정 과정에서 중요한 몇 가지 고려사항으로 품질과 내구성 그리고 신뢰성이 포함된다. 이 세 가지 속성들을 PV 수명주기의 모든 단계에 통합함으로써 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 여러 가지 방법들이 존재한다.
시스템 구성요소 선택단계
선택단계에서는 시스템 구성요소를 선택할 때 두 가지 요인, 즉 벤더와 제품이 중요하다. 벤더 선택도 제품 선택만큼 중요하다. 벤더와의 관계는 20년 이상 오래 지속되기 때문에 평생의 파트너를 고르는 것과 다르지 않다. 이러한 이유로 현명한 선택을 위해서는 구체적인 벤더 선택 기준을 마련하는 것이 바람직하다.
좋은 벤더를 선택하기 위한 고려사항들을 들자면, 시장을 선도하는 위치, 믿을만하다는 평판, 안정적인 재정 모형, 금융지원 타당성, 강력하고 노련한 경영팀, 지속적인 지원을 비롯한 종합적인 사전 및 사후 서비스 등이 있다.
이중 몇 가지 특성을 좀 더 자세히 살펴보면, 금융지원 타당성이 뛰어난 기업은 많은 은행 및 금융 기관들과 입증된 실적을 갖춰야 한다. 제안의 일부로 빼놓을 수 없는 서비스로는 교육과 도구, 프로젝트 설계, LCOE와 ROI 분석, PV 시뮬레이션 및 비교 시스템 분석, 프로젝트 설계검증, 설치검증 체크리스트, 원격 및 현장설치 지원, 원격 시운전, 자동 시운전 보고 및 성능 감시 등으로 플릿 관리, 정확한 위치를 알려주는 자동경보, 현장비교, 고장탐지 및 임원보고 등을 제공한다. 또한 빠른 RMA 프로세스와 기술지원센터 등의 서비스와 지원도 고려해야 한다. 이러한 서비스는 성공적인 관계 유지는 물론 PV 시스템 운영에도 매우 중요하다.
벤더선별과 함께 제품 역시 신중하게 검토하고 평가하는 것이 중요하다. PV 시스템 선택 시 가장 중요한 구성요소 중 하나는 인버터로 시스템 비용의 30%에 영향을 주며 시스템 발전을 관리하고 O&M 비용을 좌우한다. 그러므로 인버터는 실제 시스템 비용의 10%밖에 차지하지 않지만 PV의 장기적인 재정성과에 매우 중요하다. 이 부분에서 제품품질, 내구성, 신뢰성이 특히 중요하다. 제품실적을 알려주는 주요 지표들로는 전 세계적인 설치량, 운전시간, 제품 고장률, 다양한 기후기록, RMA 비율 등이 있다.
제품품질은 설계와 구성부품, 제조공정에 의해 결정된다. 품질이 뛰어난 제조업체라면 구성부품 선별 및 품질 보증 절차를 갖춰야 한다. 생산 전 과정에서 이를 관리하기 위해 품질 보증에 대한 지속적인 검사 등 다수의 통제수단이 확립돼 있어야 한다. 가속 수명 검사와 모든 제품고장에 대한 근본원인분석 등 모든 생산라인에서 종합적인 품질관리가 이뤄져야 한다. 이러한 프로세스가 고품질의 수명이 긴 제품 보장에 도움을 준다. 제조 프로세스에 대한 조사와 함께 제품이 안전규정, 전자기적 적합성 표준 및 계통 연계기준 등 적용규제 요건을 준수하는지 확인하기 위해 제3자의 도움을 받을 수도 있다.
제품 신뢰성이란 제품이 수명 동안 얼마나 일관성 있게 작동하는가를 가리킨다. 믿을 수 있는 제품은 신뢰성 프로세스가 설계와 생산의 모든 단계에 내장된 제품이다. 제품 설계단계에서는 가속 수명검사를 통해 임무개요, 설계요건, 구성부품 선택 및 설계 검증에 대해 종합적으로 검토할 필요가 있다.
제조공정은 자동화를 통해 인간의 실수를 줄여야 하며 품질 관리 과정에 대한 검사가 포함돼야 한다. 제조 다음은 검사 단계로서 제품 파라미터와 기능에 대한 완전한 검사가 통합돼야 한다. 마지막으로 고장이 등록된 경우 종합적인 분석을 실시해 근본 원인을 밝혀야 한다. 근본 원인 분석을 통해 얻은 정보는 문제에 적응시켜 제품 설계와 신뢰성을 개선할 수 있도록 해야 한다.
종종 제품 신뢰성과 동일하게 여겨지기도 하지만 제품 내구성은 제품이 가혹한 환경조건을 견딜 수 있는 능력을 가리킨다. PV는 종종 거친 환경에 설치되기 때문에 모든 장비가 심한 기온 차이나 습도, 먼지, 비, 암모니아 등의 가혹한 조건에서도 제대로 기능할 만큼 충분히 견고해야 한다.
IP65와 IP68과 같이 제품 내구성을 알려주는 등급도 있고 긴 보증기간과 제품 검사 결과도 내구성을 반영한다. 마모될 때가지 실시하는 전문적인 장기 검사로 번-인(burn-in), 열 사이클, 고온고습시험이 있다. 이러한 시험은 제품수명을 가속화해 기대수명과 성능목표를 충족하는지 확인한다.
올바른 설치와 유지보수가 필요
다음은 설치단계로서 상용 PV의 수익 극대화에 있어 매우 중요한 과정이다. 올바른 설치를 위해 시스템 품질과 신뢰성 및 내구성에 영향을 미치는 다수의 중요한 파라미터들을 고려해야 한다. 부지선정 과정에서 방위, 경사, 차광 등 표준적인 사항들을 고려해야 하지만 혹시 모를 부식 역시 꼭 고려해야 할 또 다른 기준이라 할 수 있다.
여기서 부식이란 장비 기능성에 영향을 줄 수 있는 토양부식이나 화학부식 모두를 가리킨다. 일례로 농업용지에 상용 PV를 설치할 때 그러한 종류의 환경에 맞도록 제품을 설계하지 않을 경우 특히 암모니아 부식에 취약하다. 시스템 설계 및 계획단계에서 구조하중, 바람, 접지 등은 모두 중요한 고려사항이다.
그러나 무엇보다 중요한 측면은 구성부품들의 물리적 설치이다. 잘 계획된 구성을 시작으로 안정적인 배선, 올바른 수평잡기, 센서, 관로상과 모든 커넥터 닫기에 이르는 모든 활동이 포함된다. 이러한 측면에서 실수가 발생할 경우 시스템 발전 성능에 영향을 줄 뿐만 아니라 시스템에 심각한 손상을 가져올 수도 있다. 예를 들면, 커넥터가 적절하게 닫히지 않을 경우 아크가 발생하고 화재로 이어질 수도 있다. 적절한 설치를 보장하는 최선의 방법은 시스템 기초, 세부기술, 설계규칙, 안전 가이드라인, 모범규준 등을 포함해 철저한 교육을 실시하는 것이다.
설치 다음은 유지보수 단계로서 PV 시스템이 노화에도 불구하고 지속적으로 가능한 최대 수준으로 생산하는데 결정적인 역할을 한다. 시스템 수명은 예상할 수 없기 때문에 예상치 못한 상황에 대비하는 것이 중요하다. 수명이 25년인 시스템이 노화로 인한 불일치, 예상치 못한 환경변화와 장애물 변화(예: 안테나 설치) 및 모듈 결함 등의 영향을 받을 가능성이 크다.
이러한 상황에 대비하기 위한 몇 가지 방법은 제품선택 단계에서 취할 수 있다. 제품보증은 제품품질과 신뢰성 및 내구성에 대한 회사의 확신을 반영한다. 보증기간이 지난 제품에 대해 저가 하드웨어 교체품을 선택하고 값비싼 재고를 최소화하는 방법을 찾고 상위호환 장비를 이용하는 것도 설계상의 유연성을 제공할 수 있다.
예방적 유지보수는 중요하면서도 유지보수 활동 중에서 비용이 많이 드는 부분이다. 그러나 더 큰 손실을 막기 위해서는 꼭 필요한 활동이다. 예방적 유지보수 활동으로는 매년 실시하는 전반적인 현장조사, 육안에 의한 세부 조사, DC&AC 전기검사, 열화상, IV 곡선검사, 기계적검사 등을 들 수 있다.
그러나 전략적 PV 자산관리도구를 이용하면 예방적 유지보수 활동의 비용 효과성과 시간효율성이 개선된다. PV 시스템의 수명을 증가시키는 동시에 O&M 효율성을 높일 수 있는 도구는 온라인 플릿관리, 시스템 문제발생 시 자동모듈 수준경보, 원격고장해결 및 성능, 소비량 및 익스포트 모니터링 등의 기능을 포함해야 한다. 이러한 PV 자산관리 도구를 이용함으로써 PV 시스템의 품질, 내구성, 신뢰성을 상용 PV 시스템 수명주기 전반으로 확장할 수 있다.
직접적인 관련은 없지만 안전문제가 상용 PV 시스템에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 것이 중요하다. 때로는 안전 문제로 인해 상용 PV 시스템을 설치하지 못할 수도 있기 때문이다. 일부 안전 문제는 역청이나 확장 폴리스티렌 재료로 만든 인화성 지붕재료를 사용한 건물들로 인해 발생한다. 상업용 건물들은 고가치 자산이며 화재가 발생할 경우 재산손실과 영업중단으로 인해 많은 비용이 초래된다는 사실이 이러한 문제를 더욱 악화시킨다.
또 다른 장애물은 PV 시스템이 소방관과 자산을 위해 안전을 적절히 제공하지 못할 경우 일부 보험회사들이 보장범위를 확대해 주지 않을 수도 있다는 사실이다. 이러한 안전문제를 해결하기 위해 안전기능이 강화된 고품질 시스템을 설치해야 한다. 안전요건은 지역마다 편차가 크기 때문에 항상 현지 가이드라인을 따라야 한다.
가장 엄격한 안전 기준 중 한 가지는 인버터가 꺼졌을 때 또는 AC 차단기가 차단됐을 때 모듈과 DC 스트링 와이어의 DC 전압을 안전한 수준으로 줄이는 것이다. 아크와 관련해 극도로 높은 온도나 전기 아크에 노출됐을 때 인버터와 패널을 차단할 수 있다면 높은 안전 표준이 충족된다. 안전 기능을 강화하기 위해 상용 PV 시스템은 품질은 물론 수명까지 향상시키는 첨단 기술을 이용할 수 있다.
품질, 내구성, 신뢰성을 상용 PV 시스템 구현 초기단계에서 고려하는 것이 드문 일은 아니지만 이러한 특성들을 수명주기 전 단계에 적극적으로 통합시킬 필요가 있다. 각 단계가 상용 PV 시스템 수명에 미치는 영향을 고려함으로써 시스템의 수익성을 좀 더 향상시키고 에너지 시장에서의 입지도 개선되는 유익을 기대할 수 있다.
