기술 선도국의 태양광 표준 규격-시험-인증을 엿보다!

최근 많은 기업이 태양광 분야에 새로이 진출하면서 시험, 인증에 대한 이해와 그 절대적인 필요성에 대한 인식이 높아져 가고 있고, 기업의 참여가 활발해지고 있다. 이번 호에는 지난 IEC 태양광 표준 규격-시험-인증 현황에 이어서 미국, 일본, 유럽 등 기술 선도국의 태양광 표준 규격-시험-인증에 대해 기술하고자 한다.

윤 경 훈 한국에너지기술연구원 책임연구원

서울대 재료공학과와 서울대 대학원 요업공학과 및 프랑스 리모쥬(Limoges) 대학 재료공학과 박사학위 취득 후 한국에너지기술연구원에서 책임연구원으로 활동하면서 IEC TC 82 (태양광발전) ‘태양광 모듈 시험 규격’ 제정 한국 대표로 참여하고 있다.

IECEE CB (IEC System for Conformity Testing and Certification of Electrotechnical Equipment and Components : 국제전기기기 인증제도) 태양광 인증

IECQ-CECC(전자부품 품질인증) 제도에서 처음으로 태양광 부품에 대해 인증 시스템 구축을 추진해 왔으나, 2004년부터 CAB(적합성평가위원회)에서의 결정에 따라 IECEE 인증으로 이관해 운영되고 있다. 한편 IEC/TC 82에서 태양광발전 시스템에 대한 인증제도 IECPV (IEC Photovoltaics)를 2001년 2월부터 추진했으나, CAB 산하에 IECEE가 있고, IECPV 규정이 IECEE와 유사하므로 기존 IECEE 인증제도(대상 : 16개 품목)에 태양광 품목을 추가해 운영하기로 한 위의 CAB 결정을 따라 2003년 11월 독일에서 가진 IEC/TC 82 총회에서 IECPV, IECQ의 태양광 인증제도는 IECEE CB 제도로 이관을 결정했다.

IECEE에 의하면 회원국의 시험 검사기관(CBTL)에서 시험된 전기제품은 더 이상의 시험 없이 시험결과를 상호 인정해 국가 간 상호 중복되는 시험을 생략함으로써 경비 및 적시 시장진출을 위한 시간 절약, 그리고 국제간 무역장벽 해소를 통한 국제무역을 촉진하는 것을 기대하고 있다. 태양광 인증은 IECEE 인증제도에 속하며 관리관 및 CMC가 IECEE 01에 의거한 인증정책을 결정하고, IECEE CB-FCS(Full Certification Scheme)에 통합 운영하도록 되어 있다.

IECEE의 태양광 인증의 목적은 IEC 규격에 따르는 가정용, 상업용, 농업용, 계통연계형 및 이와 유사한 태양광설비의 부품 및 시스템에 대한 품질 신뢰성 제고 및 국제무역 촉진에 두고 있다. 표 7에 나타낸 바와 같이 9개국이 회원국으로 참가하고 있고, 각 회원국별로 NCB, CBTL을 단수 또는 복수로 두고 있다. 우리나라에서는 신재생에너지센터가 NCB로, 산업기술시험원(KTL)과 애너지기술연구원(KIER)이 CBTL로 지정되어 있다. 인증 가능 IEC 규격은 아래 표 8과 같다. 그 중 핵심은 IEC 61215(결정질 실리콘 태양광 모듈), IEC 61646(박막형 태양광 모듈), IEC 61730-1(안전요건), IEC 61730-2(안전요건)의 4가지 태양광 모듈의 성능 요건 및 안전에 관한 것이다.

CMC(Certification Management Committee)는 IECEE 내에서의 인증 관리를 맡은 위원회로 FIC(Factory Inspection Committee), AAG (Assess ment Advisory Group), CTL (Com mittee of Testing Laboratories)의 지원을 받는다.

NCB(National Certification Body)는 국가에서 승인된 적합성 인증서를 발급하는 인증기관(Certification Organi zation)으로 CB Scheme의 멤버가 되기 위해서는 내부 품질관리 시스템, 기술적인 전문성, ISO/IEC Guide 65와 IECEE Rules of Procedure에 따른 평가 등의 요건을 갖춰야 한다. NCB는 Recognizing NCB(발행된 인증서만 인정)나 또는 Issuing and Recognizing NCB(인증서 발행하고 인정)이 자격을 신청할 수 있다. NCB의 책임은 제품 시험과 시험 요구양식(TRF) 리뷰, 국가 간의 규격 차이에 다른 시험과 리뷰, 공장 감시감독(Factory Surveillance) 수행, CB 시험 인증서 발급, 타 기관 발급 인증서 인정, 자체 인증서 발급과 마크 사용 인가 등이 있다. CTL(Committee of Testing Laboratories)는 IECEE의 기술적인 부분을 담당하는 기술 전문가들의 포럼 협의체로, 65개의 NCB와 264개의 CBTL을 대변한다. 주요 목적은 시험 결과의 재현성을 확보하고 시험기간 간의 긴밀한 협력을 도모하는 것이다. CTL의 과제는 시험기간들의 시험숙련도 프로그램(PTP : Proficiency Testing Program), 시험 규격과 관련된 시험 장비의 설계와 사용 일치, IEC/TC에 관련 규격의 개선에 관한 권고이다.

IECEE ETF(Expert Task Force)는 CTL 산하에서 전문가 그룹으로 구성된 Task Force로 아래의 역할을 수행하는데, 현재 11개의 ETF가 있다. IEC 규격의 해석과 적용 통일화, 시험 절차의 일치, IECEE ETF-9 : 태양광(Photo voltaics) 담당 ETF 등이다.

CMC WG 17은 CMC 산하의 WG으로 IECEE-PV Scheme 하에서 태양광 기기를 생산하는 제조업체의 첫 평가, 지속 감시감독, 감사 등에 필요한 세부 요건 등을 수립하는 기관이다. 멤버는 다음과 같이 Convenor : Liang Ji(UL Inc.), Alberto Pederneschi(IMQ S.p.A), Arnd Roth(VDE), Kazuo Shirai(JET), Philippe Guillon(LCIE), Soo-HyunPaik(KTL), Werner Herr mann (TUV Rheinland)이다.

IECEE CB-FCS(IECEE CB-Full Certification Scheme)

CB-FCS는 각 국가별 차원에서 제품의 시험 결과와 적합성 평가 인증서(CAC : Conformity Assessment Certificates)를 상호 인정함으로써 인증과 승인 절차를 간편화하고 이를 통해 국제 무역을 증진키 위한 시스템이다. CAC에는 적합성 평가 보고서(CAR : Conformity Assessment Report)에 따르는데, 이를 CB-FCS 회원국의 NCB가 상호 인정하게 된다. 위에서 언급한 바와 같이 CMC가 CB-FCS를 관장하는데, CMC의 책임은 IECEE 01의 기본 원칙에 따른다.

CB-FCS의 NCB 및 CBTL이 되기 위해서는 최소 3년 동안 IECEE CB를 운영한 실적 등 IECEE 03에 명시한 제반 요건을 갖춰야 하고 다른 나라의 NCB가 발행하는 CAC 및 공장검사 결과(Factory Inspection)를 반드시 인정해야 한다. 이 제도는 채택하고자 하는 국가 간에 협약을 통해 이뤄진다(CB Scheme은 국가 간 협약 불필요). 

A국가에 있는 제조업체가 A국가 내에서 NCB를 통해 제품 성능 및 안전에 관한 CAC, CAR, 공장검사서, 국가 간 차이에 따른 추가 검사 등 종합적인 인증을 받으면 그 인증서를 제품을 수출하고자 하는 특정 B국가(상호 협약이 체결된 국가)에 제출하면 이를 그대로 인정받게 된다. 인증서에는 그림 10의 우측 상단에 있는 IECEE CB-FCS 로고를 부착한다. 표 9와 같이 현재 17개국에 약 20여개의 CB-FCS NCB가 있는데, 아직 우리나라는 비회원국이다.

PVGAP 인증

PVGAP(Photovoltaic Global Appro val Program)은 1997년 태양광발전 시스템의 인증을 목적으로, 비영리단체로 설립된 스위스 법인이다. 세계은행(World Bank), UNDP 등의 지원으로 개발도상국에 보급된 태양광발전 시스템에 고장에 따른 문제가 발생해 태양광발전에 대한 이미지 손상 및 기술의 대량보급에 큰 장애로 대두된 바 있다. 원인 분석결과 문제는 관련 규격이 없음에 있는 것으로 밝혀졌는데, PVGAP은 이런 문제의 해결방안으로 태양광 관련 업체, 정부, 국제 재정지원기관 등이 설립을 보게 됐다. 핵심 참여기관은 미국의 PowerMark Corporation, 유럽의 EPIA(European Photovoltaic Industry Association), 일본의 JEMA (Japan Electronic Manufacturers Association)이다.

주 임무는 IECEE를 이용해 태양광 모듈 제품에 대한 인증과 함께 독립형 시스템에 대한 국제적 인증제도의 확립에 있다. 인증제도에 필요한 규격은 IEC 규격을 이용하고, 국제적인 표준이 아직 마련되어 있지 않은 경우에 대해서는 독자적으로 운영하는 기술위원회(Technical Committee on Standardization)에서 잠정적인 기술사양(PVGAP Recom mended Specifications : PVRS)을 작성해 운영한다.

현재 9건의 잠정 사양이 작성되어 있는데 태양광 모듈, 인버터, 충방전기, 시스템을 망라하고 있다. 표 8에서와 같이 일부는 IEC 인증 가능 규격으로 지정되어 있다. 모듈 시험은 규격 IEC 61215, 61646을 사용하고 있는데, 제조업체는 잠정사양 2, 3에서와 같이 BDS(Blank Detail Specification)을 작성토록 되어 있다. BDS에는 사양 시험에 필요한 제반 상세 내용이 포함되는데, 제품 명세, 설계 정보, 승인절차, 제품 표식, 관련 서류, 품질 적합성 및 재시험, 설계변경 시 재시험 요구사항 등이다. 50V 이하 독립형 시스템용 충방전기는 잠정사양 6번, 독립형 시스템의 인버터는 잠정사양 8번이 적용된다. 잠정사양 4번은 독립형 시스템 성능시험에 관한 것으로, 이 중 4번은 TC 82 규격 IEC 62124로 상정되어 있다. 그리고 태양광시스템 설치에 관해서는 10번, 랜턴과 같은 휴대용 시스템은 11번이 적용된다. 2008년 말에 PVGAP의 업무는 IECEE에 인계됐다. 현재 사용 중인 라벨은 그림 11과 같다.

각국의 태양광 표준

미국

미국의 표준화 제정기관으로는 ANSI가 대표적인 기관이다. 국외의 경우 ANSI의 기술관리 위원회가 IEC의 국가 위원회를 맡고 있고 전문가 그룹 활동을 통해 국제 표준을 담당하고 있으며 IEEE, ASTM, UL을 통해 표준 및 시험 방법 등을 개발하고 있다. 2007년에 구성한 Solar ABCs(The Solar America Board of Codes and Standards : www.solarabcs.com)를 통해 태양광의 개발자에서 설치 업체에 이르는 다양한 산학연 기관들의 의견 수렴과 토론을 통해 국내외의 표준과 규정을 조율하고 있다.

Solar America Board of Codes and Standards

Solar ABCs는 표준과 규정 개발을 지원하고 활성화 시키는 목적으로 탄생한 기구이다. 이를 통해서 태양광 종사자들에게 태양광 표준과 규정을 알리고 이해도 증진 및 효율성을 개선하며 표준과 규정에 관련된 문제를 파악해 관련 종사자들에게 알리고 제안을 받아서 표준 및 규정을 제정을 장려하고자 한다. 규정과 표준의 개발에서의 촉매 역할을 해 태양광발전 시스템의 설치 시에 안전성과 품질의 향상을 도모하는데 목적을 두고 있다.

Solar ABCs는 에너지 개발기구의 Solar America Initiative(SAI)의 주요 과제 중에 하나이다. SAI의 목적은 태양광 기술의 비용을 줄여서 기술 경쟁력을 2015년까지 5~10GW 설치 시에 가격 경쟁력을 갖추도록 하는데 있다. 태양광 R&D의 상용화를 가속화해 비용과 설치 목표량을 달성할 수 있도록 한다. 또한 시장 진입의 장벽을 제거하고 태양광 기술 시장의 확대를 꾀한다. Solar ABCs는 국내의 표준 개발 활동(IEEE, UL, ASTM)과 IEC의 표준 개발 활동, National Electrical Code(NEC) 등과 조율하면서 표준 개발을 지원하고 있다.

ANSI와 US TAG

ANSI(American National Standards Institute)는 미국에서의 임의(Voluntary) 표준 활동을 관리 조정하고, 표준의 적합성 여부에 따라 미국국가표준(American National Standards, 이하 ‘ANS’라 한다)으로서 승인여부를 결정하는 미국에서의 임의 표준화와 적합성 평가 시스템을 관리하고 조정하는 비영리 민간기관이다. 미국은 전통적으로 중앙정부 감독하의 국가표준화 기관이 국가표준을 제정 하는 체제보다 각 분야별 전문단체에서 제정 운영하는 단체표준을 국가표준과 동일하게 적용해 왔다.

그러나 WTO/TBT 협정 체결 이후 국제표준의 중요성이 인식됨에 따라 국제표준화 기관의 미국 국가표준화 기관 대표로서 그 중요성이 부각되어 ANSI 활동에 대해 국내·외적으로 많은 관심을 가지게 됐다.

TC 82 미국 국가 위원회의 기술 전문가 그룹(TC 82/U S. Technical Advisory Groups : TAGs)을 근간으로 움직이고 있으면 IEC에서 P 멤버로서 IEC Technical Committee 또는 Subcom mittee에 활동하고 있다.

USTAG는 IEC TC 82에 WG에 참가하는 전문가를 지정, 투표, 문서 및 제안 검토를 하는 조직체이다. TAG는 IEC TC/SC에 직접적이나 물질적으로 영향을 줄 수 있고 국제 표준화에 참여하고자 하는 미국 내의 모든 태양광 관련 단체(회사, 조직, 정부관련 단체, 등)의 전문가들로 구성되어 있다. TAG의 운영자(Administrator), TAG의 의장 및 기술적 연락 창구 역할을 하는 TA (Technical Advisor) 그리고 멤버들로 구성되어 있다.

Underwriters Laboratories Inc. (UL) Standards Technical Panels 

UL은 1894년 설립 이후 제품안전에 관한 표준 개발 및 인증 서비스를 제공해 온 국제적인 기관으로서 미국 최초의 제품 안전 시험 및 인증기관으로 수많은 종류의 제품을 대상으로 안전 인증업무와 이에 따른 사후관리 업무, 국제 규격에 따른 경영 시스템 인증 업무 등을 종합적으로 수행하고 있다. 미국 표준 협회(ANSI)로부터 UL의 안전 규격을 국가 규격으로 개발 할 수 있는 권한을 부여 받았다. 지금까지 UL이 제정한 태양광 분야의 표준 규격은 UL 1703 : Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels, UL 1741 : Inverters, Converters, Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources과 같다.

전기 전자 협회(IEEE : Institute of Electrical & Electronics Engineers)

인류의 이익을 위한 전자기술 및 과학의 개발과 활용을 촉진하고, 동업자들의 발전과 회원들의 행복을 도모하는 세계에서 가장 큰 기술 전문가 모임이라고 그 자신들이 스스로를 정의하고 있다. 약 150개국의 35만 명의 전기 전자 전문가들이 회원으로서 활동하고 있다.

IEEE는 표준의 개발을 추진하는데, 이는 종종 국가표준 및 세계표준이 되곤 한다. 이 조직은 여러 종류의 저널을 발행하고, 많은 지역에 지부를 두고 있다.

IEEE는 SCC 21(Standards Coordi nating Committee 21 on Fuel Cells, Photovoltaics, Dispersed Generation, and Energy Storage)을 통해 연료전지, 태양광, 분산전원, 에너지 저장에 관련된 표준을 개발을 관리하고 IEEE 산하의 여러 연구회의 연구 결과들을 참고해 모든 표준들을 검토하고 일관성 있게 조율해 IEEE-SA 표준 위원회에 제출, 승인을 얻는다. 태양광 시스템 관련 규격은 현재 7종이다. 이 밖에 분산전원(IEEE 1547 Series)과 관련한 규격이 발간 또는 작업 중에 있다.

ASTM(American Society for Testing and Materials)

ASTM은 1898년에 설립된 비영리기관으로 가장 큰 규격 개발 기관의 하나이다. 태양광 관련 규격은 E44.09(Photo voltaic Electric Power Conversion)로 분류되어 있다. 현재 발행된 규격(Active Standard)은 용어 1종을 포함 모두 22종이다. 대부분이 태양전지와 모듈에 관한 것으로 이 밖에 인공태양, 기준 태양전지, 어레이, 집광형 태양전지 모듈 등이 포함된다. 그리고 현재 지붕 설치 어레이와 관련한 규격이 현재 작업 중에 있고, 그 밖에 현재 발간된 규격 중 상당수에 대한 수정 작업이 진행 중이다.

유럽

유럽의 태양광발전 관련 표준화는 CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization)가 중심이 되어 규격을 만들고 있다. CENELEC은 벨기에 법상의 비영리기관으로 1973년에 설립됐다. 제반 활동에서 IEC와 밀접한 협력관계를 유지하고 있는데, 국제규격의 발간과 채택을 진작시키고, 상호 가용한 자원을 최대한 활용하고, 또한 시장 요구에 따른 규격 제정 과정을 촉진시키는 것 등이 그 내용이다. 1995년에 CENELEC은 유럽연합으로부터 유럽의 태양광발전 규격작성 추진 권한을 부여받고, 그 첫 번째 Taskforce 모임이 1996년 Brussel에서 개최하고 여기에서 네덜란드의 규격단체인 Dansk Standard가 CENELEC을 대행해 유럽의 태양광발전 표준화를 추진하는 것으로 결정했다. CENELEC의 표준화 활동은 WG 1 : Wafers, cells, modules, WG 2 : BOS components and systems 등 2개의 WG으로 구성돼 있다. 

WG 1은 IEC TC 82의 WG 2와 WG 7을 합한 것이고, WG 2는 TC 82의 WG 3과 6을 합한 것이다. 현재 WG 1에는 22종의 규격이, WG 2에는 9종의 규격이 제정되어 있다. 대부분의 규격은 IEC 규격과 대응이 되지만, Labelling of PV modules(EN 50380), Data sheet for solar cells(EN 50461), Data sheet for solar wafers(EN 50513), Connectors for PV systems(EN 50521) 네 개의 규격은 CENELEC에만 있다.

그리고 다음과 같은 Data sheet information for PV inverters, Overall efficiency of photovoltaic inverters, PV junction boxes, PV in buildings(여타 CEN TC와 상호연계), 전력변환 기기와 관련한 IEC 프로젝트에 유럽 공통의 수정(여타 TC와 상호연계) 규격은 현재 준비 중인 규격으로 이들 역시 IEC 규격에는 없는 것들이다. 

규격 심의는 EPIA(European PV Industry Association), CENELEC과 각국의 National Committee의 합의에 의해 추진된다. CENELEC에서의 규격 심의 절차는 IEC와 유사하다. 처음 심의 문서가 회부되면 2회의 투표를 거쳐 규격화된다. 또, 다수의 IEC 규격이 CENELEC 규격으로 받아들여지고 있다. 유럽의 표준화 활동은 CENELEC에서의 활동을 토대로 적극적으로 IEC에서의 제안이나 규격심의에 참가하는 방식으로 추진되고 있다. IEC로서는 CENELEC 독자적인 입장을 배경으로 Fast Track방식으로 규격 제안이 이뤄져 미국 등 여타 참가국의 불만을 사는 경우도 있다. 유럽연합 차원의 CENELEC과는 별도로 독일은 독자적인 표준화 작업을 추진한다.

독일 표준화 기구

표준화 추진 중심기관은 DIN(독일표준연구소)이다. 그리고 전기기기 관련 표준화 작업을 담당하는 기관은 DKE(The German Electrotechnical Committee of DIN and VDE)이다. DKE는 DIN과 VDE의 연합조직으로 태양광발전을 포함한 전기기기의 표준화를 CENELEC, IEC와 보조를 맞춰가면서 추진하고 있다. DKE/K 373이 IEC/TC 82에 대응하는 위원회로 현재 45종의 규격이 있다. 규격 번호는 IEC 60904-7의 경우이면 DIN EN 60904-7로 칭한다. 그리고 위에 언급한 PV in Building과 같이 작업 중에 있고, IEC에 없는 경우는 DIN VDE 0126-21 : VDE 0126-21로 칭한다.

영국 표준화 기구

British Standard Institute(BSI)가 표준화를 담당하고 있는데, 태양광발전과 관련한 것은 PV-UK(The British Photovoltaic Association)가 중심이 되어 BSI의 지원 하에 태양광발전에 관한 위원회(GEL/82)를 두고 있다. 그러나 규격 작성은 거의 하지 않고 관련되는 IEC 규격을 영국규격으로 발행한다.

일본

JIS 규격에 대해서는 경제산업성·재단법인 일본규격협회로부터의 위탁사업으로 신발전시스템 표준화 조사연구가 추진되고 있다. JEMA(Japan Electrical Manufacturers’ Association : 일본 전기공업회))가 사무국으로 신발전시스템 표준화위원회에 태양광발전 시스템 표준화위원회를 설치해 태양광발전 시스템의 JIS 규격의 조사검토 및 원안 작성을 추진한다. IEC 규격 활동에 대응키 위한 국내 위원회는 1983년부터 JEMA 내에 설립했다. IEC WG 별로 위원회를 구성해 공동 대응하는 시스템을 갖추고 있다. IEC TC 82의 WG 2는 광산업협회(OITDA)가 맡고 있고, WG 3, 6 등 기타는 JEMA가 대응하고 있다.

태양광 관련 JIS 규격은 현재 용어 1종, 태양전지와 모듈 관련이 32종, 시스템 및 주변장치 관련이 14종으로 합계 47종이다. 국내 기술개발에 따른 새로운 규격 수요와 IEC 규격에 선제 대응 차원에서 독자적인 규격 개발을 지속적으로 추진 중에 있는데, 최근 신형 태양전지로 많은 기관에서 기술개발 중인 염료감응 태양전지의 성능평가방법에 관한 규격(OITDA-PV01-2009)을 JIS 표준 규격 제정에 앞서 일본 광산업진흥협회 규격으로 제정한 것이 그 예이다.

중국

중국은 SAC(Standardization  Admini stration of China) 산하 TC 90에서 태양광발전 표준 규격을 담당한다. TC 90은 1987년에 설립되었고, TIPS(Tianjin Institute of Power Sources)가 간사l관의 역할을 맡아 IEC에 대응한다. 현재 발간된 규격은 29종으로 용어를 포함 태양전지 및 모듈이 22종, 시스템 및 주변장치가 7종이다.

본 기사는 9월호에 계속 연재됩니다.

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