원광전력, 영농형태양광‧폐모듈‧사용후배터리 사업으로 에너지 신산업 주도한다
  • 권선형 기자
  • 승인 2022.07.15 08:30
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국내 최초 과수 작물 영농형태양광시스템 개발…마이크로그리드 전문기업 도약 목표

[인더스트리뉴스 권선형 기자] 에너지 신산업은 앞으로 어느 분야가 중심이 될까. 이 같은 질문에 ‘고품질 국가전력망’, ‘신재생에너지와 재활용’, ‘마이크로그리드(Microgrid)’가 핵심이 될 것이라고 전망하는 기업이 있다. ‘에너지 신산업을 주도하는 종합전력회사’를 비전으로 에너지기술평가원, 한국전력공사, 한국에너지공단 등과 협업해 영농형태양광, 폐모듈 재활용, 태양광 융복합, 전기차 사용 후 배터리 기술개발에 집중하고 있는 원광전력이다.

원광전력 전연수 대표는 “에너지 신산업을 주도하는 종합전력회사를 비전으로 영농형태양광과 태양광 폐패널 재활용, 사용 후 배터리 재사용 분야에 집중하고 있다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]
원광전력 전연수 대표는 “에너지 신산업을 주도하는 종합전력회사를 비전으로 영농형태양광과 태양광 폐패널 재활용, 사용 후 배터리 재사용 분야에 집중하고 있다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

국가기간산업인 전력화 사업에 기여하고자 1988년 10월 창립한 원광전력은 부설연구소를 통한 기술개발을 기반으로 그동안 전기, 소방, 통신 공사업과 태양광발전, 에너지저장장치 제조업 분야 산업을 이끌어온 기업이다. 특히 신재생에너지 분야에서는 ‘국내 최초’를 역사에 기록한 신재생에너지 리딩기업이기도하다.

2004년 국내 최초 상업용(저압 계통연계) 태양광발전소 ‘월드컬쳐태양광발전단지’를 준공했고, 2014년에는 국내 최초로 신재생에너지 자립섬인 해남군 삼마도를 구축했다. 2015년에는 신안군 상태도 녹색에너지자립섬을 만든데 이어 2016년에는 순천만 국가정원에 ESS를 적용하기도 했다.

원광전력은 2014년 국내 최초로 신재생에너지 자립섬 해남군 삼마도를 구축했다. [사진=원광전력]
원광전력은 2014년 국내 최초로 신재생에너지 자립섬 해남군 삼마도를 구축했다. [사진=원광전력]

원광전력 전연수 대표는 “원광전력은 에너지 신산업을 주도하기 위해 전기에너지의 안정적 공급과 마이크로그리드 구축을 통한 도서지역 에너지 자립 사업에 집중하고 있다”며, “나아가 영농형태양광과 태양광 폐패널 재활용, 사용 후 배터리 재사용 분야에서도 한전, 에너지기술연구원, 녹색에너지연구원, 한국에너지기술평가원 등과 함께 공동연구와 실증사업을 진행하고 있다”고 말했다.

국내 최초 과수 작물 영농형태양광

원광전력은 최근 국내 최초란 기록을 하나 더 추가했다. 과수 작물에 대한 영농형태양광시스템을 국내에서 처음으로 구축한 것이다. 원광전력은 인천(영흥)에 과수작물 포도를 대상으로 한 100kW급 영농형태양광발전소를 만들고 실증 중이다. 나주와 청주(오창)에도 밭작물을 대상으로 각각 100kW급 영농형태양발전소를 운영 중이다.

전 대표는 “영흥의 비가림 포도 대상 영농형태양광시스템의 구조물은 작물 보호용 하우스 일체형으로 개발해 구조물이 비가림 하우스로 활용될 수 있도록 설계했다”며, “구조물 상부에는 투명 아크릴 패널로 비가림막을 구성함으로써 반영구적 사용이 가능하다”고 설명했다.

영흥에 구축한 농업병행 태양광발전시스템 [사진=원광전력]
영흥에 구축한 농업병행 태양광발전시스템 [사진=원광전력]

영흥 영농형태양광시스템은 모듈 방위 가변형 구조물을 적용한 것이 특징이다. 영농형태양광은 보통 경작지 방향에 따라 모듈 방향이 결정돼, 정남향으로 모듈 설치가 힘들어 발전 수익을 100% 확보하지 못하는 경우가 많다. 반면 원광전력의 방위 가변형 구조물은 구조물 상부에 모듈이 고정돼 있지 않고 360도 방위 변경이 가능해, 경작지의 방향과 관계없이 태양광 모듈을 정남향으로 설치함으로써 발전 수익을 극대화할 수 있다는 게 전 대표의 설명이다. 

나아가 원광전력은 ICT 기술을 적용해 고령층 농업인의 운용 편리성을 갖추고, 농작물, 농지에 최적화된 영농형태양광 표준시스템도 개발했다. 모듈, 구조물, 설치 방법, 배치안, 구조물 설치 등을 영농형태양광에 최적화시켰다. 2017년 12월 한국에너지기술평가원에서 진행하는 에너지기술개발 사업에 녹색에너지연구원, LG전자, 한국남동발전과 컨소시엄을 구성해 연구개발에 착수한지 약 4년 만에 이룬 성과다.

전 대표는 “영농형태양광 모듈은 작물의 상부에 설치돼 태양광을 차단하기 때문에 작물의 생육에 미치는 영향을 최소화하고 태양광 발전은 최대화하는 적절한 접점을 확보하는 것이 중요하다”며, “작물에 공급되는 태양빛의 산포를 증가시켜 작물 품질 균등화를 위한 투광형 모듈, 무게 부담 감소를 통해 안전성을 높이는 경량형 모듈을 개발해 영농형태양광시스템에 최적화시킨 형태의 모듈을 도출했다”고 설명했다.

현재 이 시스템에는 외부 기상, 작황 계측 센서를 설치해 ICT 기술을 통해 외부에서 계측 데이터를 실시간 수집하고 분석함으로써 영농형태양광시스템이 작물 생육에 미치는 영향을 장기적으로 분석하고 있다.

나주에 구축한 농업병행 태양광 발전시스템 [사진=원광전력]
나주에 구축한 농업병행 태양광 발전시스템 [사진=원광전력]

태양전지 폐모듈 재자원화 기술 개발

원광전력은 태양전지 폐모듈 재자원화 기술도 개발, 순환경제 사업에도 적극 나서고 있다. 태양광 모듈에 대한 생산자책임재활용제도(Extended Producer Responsibility, EPR)가 2023년 본격 시행되는 데 따른 포석이다.

태양전지 폐모듈 재자원화 기술에는 단체 분리, 유가금속 회수, 고도화 기술을 적용했다. 먼저 폐모듈에서 정션박스와 알루미늄 프레임, 태양전지를 분리하고, 이후 분리된 태양전지의 전면부에 라미네이팅 돼 있는 강화유리를 분리함으로써 알루미늄과 강화유리를 회수하는 단체 분리 기술을 적용한다. 이어 태양전지 셀 내 금속 물질을 화학적으로 분리, 회수하는 유가금속 회수 기술을 적용해 실리콘, 알루미늄, 구리, 은 등 유기금속을 회수한다. 회수한 금속물질에 불순물이 남아있을 경우에는 재활용 시 제품의 성능 저하, 불량 발생률이 높을 수 있어 이를 최소화하고자 순도를 높이는 유가금속 고도화 기술도 적용한다.

전 대표는 “모듈의 70% 이상을 차지하는 알루미늄 프레임과 강화유리를 회수하는 단체 분리 기술에 화학물질과 큰 에너지원을 투입하지 않아 친환경과 경제성 확보가 가능하다”며, “유가금속 회수 기술에 사용되는 화학 물질을 폐액 재활용 공정을 통해 재사용 가능한 상태로 회수해 다른 공정에 재투입한다”고 말했다.

폐모듈 자원화 설비-강화유리 분리 설비 [사진=원광전력]
폐모듈 자원화 설비-강화유리 분리 설비 [사진=원광전력]

사용 후 배터리 사업 진출

원광전력이 최근 역점을 두고 있는 분야는 사용 후 배터리 사업이다. 원광전력은 사용 후 배터리의 자원생산성 효과, 경제적 효과, 사용 안전성을 고려한 전기차 사용 후 배터리 선별과 재제조 기술을 개발했다. 수거된 전기차의 사용된 전지팩을 모듈 단위로 분해해 외관검사, 전압측정, 절연검사, 용량시험, 내부저항시험, 자가방전시험을 거쳐 장시간의 수명시험 없이도 사용 가능한 용도별로 배터리 선별 가능한 기술이다.

전 대표는 “배터리 팩의 재제조 활용 가능 여부, 재제조 활용 시 용도 결정과 안전성, 신뢰성을 확보한 배터리 팩의 선별 기술을 제공함으로써, 이력이 확보되지 못한 배터리도 객관적인 노후화 정도 파악 가능한 기술”이라고 설명했다.

원광전력은 이 기술을 적용해 선별한 배터리는 용도에 따라 모듈단위 재설계를 통해 제품화하고 있다. 재사용 배터리의 가장 큰 애로사항은 안전성. 이에 원광전력은 재사용 배터리 안전 관리를 위해 배터리 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 무선 통신 기반 스마트 IoT 디바이스 하드웨어와 소프트웨어를 개발했다.

전 대표는 “현재 재제조 배터리를 활용해 독립형 가로등 제품을 1차 사업화 했고, 전동 운반차와 소형 ESS 등 차기 사업화를 준비하고 있다”고 말했다.

사용 후 배터리로 재제조한 태양광 가로등 [사진=원광전력]
사용 후 배터리로 재제조한 태양광 가로등 [사진=원광전력]

해외 마이크로그리드 전문기업 실현

원광전력의 중장기 계획은 총 3단계로 진행된다. 1단계는 사용 후 배터리, PV 재사용‧재활용 기술개발이다. 지역의 사용 후 배터리 센터연계 ESS, NEV용 제품, 폐 모듈을 활용한 재활용, 재사용, 개도국 대상 PV+ESS 기술개발과 사업화를 진행하고 태양광 가로등, 소형 모빌리티 등 적용상품과 수요처를 개발한다는 구상이다.

2단계는 사용 후 배터리, PV 활용 마이크로그리드(Micro Grid) 구축‧운영이다. 이를 위해 사용 후 배터리, PV를 활용한 마이크로그리드, PV+ESS+EMS 연계 통합 시스템, PV+ESS 최적화 시스템 기술개발을 진행하고 사업 확장을 위해 해외실증사업도 추진한다는 구상이다.

전 대표는 “최종 목표는 해외 마이크로그리드 설치운영 전문기업으로 거듭나는 것으로 재사용 배터리, PV 활용한 소규모 마이크로그리드 구축, 마이크로그리드 실증 트랙 레코드를 활용한 수출사업화를 추진할 계획”이라며, “최적화 시스템 구축을 위한 표준화 모델 개발‧실증을 진행해 해외 마이크로그리드 설치운영 전문기업으로 거듭날 것”이라고 말했다.

 


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