보수 비용과 부품 재고량 줄여, 정비 최적화 실현
이 민 선 기자
생산성 저해 요인
MWp를 생산하는 태양광 발전소는 최대 1만개의 태양광 패널, 수 킬로미터에 달하는 다양한 규격의 케이블, 그리고 다수의 연결점 및 전환점으로 구성된다. 발전소 설계를 최적화하려면, 먼저 적절한 지점에 병렬로 결합해 집전장치 라인을 통해 인버터에 전달되는 스트링에 태양광 패널을 직렬로 연결해야 한다. 이런 구조는 Grenergy Renovables가 무르시아 지역에서 진행한 프로젝트에도 사용되고 있다.
무르시아 발전소는 기술적 측면과 경제적 측면에서 최적의 상태로 구현됐다. 그런데도 태양광 패널, 케이블, 연결점과 같은 개별 구성 요소들은 잠재적 문제점을 안고 있다. 노후한 패널, 손상된 케이블, 기타 다양한 문제는 생산성 감소와 직결된다. 이런 이유로 태양광발전소는 간편한 운영 방식에도 불구하고 무방비 상태로 방치해서는 안 된다. 특히, Grenergy Renovables처럼 발전소를 운영하는 회사가 생산량을 보증한 경우라면, 태양광발전소가 최적의 상태로 기능할 수 있는 여건을 조성해야 한다.
웹 페이지에 전류 데이터 표시
태양광 패널을 모니터링할 때, 각각의 스트링 전류를 개별적으로 측정하는 것이 발전소를 모니터링하는데 이상적인 방법이다. 스트링 전류의 반응은 다양한 요인들이 에너지 산출에 미치는 영향력을 파악하기 좋은 지표가 된다. Grenergy Renovables는 피닉스컨택트의 Solarcheck 시스템을 이용해 이 작업을 수행하고 있다.
Solarcheck 시스템의 측정 모듈에는 각각 8개의 전류 측정 채널이 존재하는데, 전류 측정 패널은 홀(Hall) 센서를 통해 무접점 스트링 전류를 탐지한다. 스트링 박스에는 각각 두 개의 측정 모듈이 설치돼 스트링 박스당 16개의 스트링을 측정한다. 또한 Solarcheck 모듈은 16개의 스트링으로 구성된 스트링 그룹의 전압을 탐지한다. 측정 모듈의 디지털 입력 장치는 스트링 박스가 열렸을 때 이를 감지할 수 있도록 각 스트링 박스의 문 개방 감지기(Door Contact)에 연결된다(그림 1).
Solarcheck 모듈에서 수집한 데이터는 2선 케이블을 통해 관련 통신 모듈에 곧바로 전달된다. 각 통신 모듈은 8개의 측정 모듈에서 데이터를 수집해 RS485 인터페이스를 통해 피닉스컨택트 상위 계층의 ILC 170 ETH 2TX 인라인 컨트롤러에 전송한다(그림 2). 따라서 8개의 통신 모듈을 측정 모듈과 연결하면 전체 설치 기반을 감당할 수 있다. 통신 모듈은 네 번째 스트링 박스에 하나씩 설치되며 피닉스컨택트의 Step-PS-1AC-24DC-0.75 전원 공급기를 통해 전력을 공급받는다. 인라인 컨트롤러는 Solarcheck 시스템을 통해 무르시아의 태양광발전소에서 측정된 모든 신호를 수집한다. 그러면, ILC 170 ETH 2TX가 사용자가 지정한 시각화 방식에 맞게 데이터를 변환해 웹페이지에 표시하므로 발전소 작업 인력은 언제든지 발전소의 상태에 관한 정보를 확인할 수 있다(그림 3).
문제 파악 및 효율적인 정비 실현
무르시아의 태양광발전소에는 문제 발생으로 인한 손실과 자연스러운 복사 에너지 변동 간의 차이를 구분할 수 있는 믿을 만한 방법을 확보하기 위해 복사열 센서가 참조용으로 설치돼 있다. 현재 전기 생산량에 대한 정보 중 가장 중요한 두 가지 정보는 현 운영 성과와 총 생산량 측정 정보이다.
또한 스트링 전류 및 전압을 모니터링해서 얻은 정보는 유입 에너지를 측정해 인버터의 효과를 확인할 신빙성 있는 기준이 된다. 스트링 전류는 태양광 패널에서 출발해 인버터까지 도달하는 과정에서 발생하는 다양한 문제를 감지할 수 있다. 스트링은 병렬로 연결돼 있기 때문에 인버터에서 개별 스트링 전류의 변동을 감지하는 건 불가능하다. 그러므로, 개별 스트링 전류를 측정하는 것이 각 스트링이 적절하게 작동하는지 모니터링하기에 적합한 방법인 셈이다(그림 4).
여러 가지 요인이 태양광발전소의 가동 상태에 영향을 미치므로 문제의 내용을 이벤트 및 외부 요인과 비교 분석하는 것이 무엇보다 중요하다. 피닉스컨택트의 스트링 모니터링 시스템 덕분에 Grenergy Renovables는 이 분야에 많은 노하우를 얻어 자사의 정비 전략을 최적화할 수 있었다. Grenergy Renovables은 이 같은 지식을 바탕으로 다양한 사고를 처리할 때 더욱 빠르게 문제에 대처하고 문제 해결에 필요한 노력을 최소화함으로써 유지 보수비용과 예비 부품 재고량을 줄이고 있다.
피닉스컨택트(Phoenix Contact)는?
산업자동화 분야의 세계 선두 기업으로, 전기 커넥션과 전자 인터페이스, 산업 자동화 기술을 제공하고 있다. 1923년 독일에서 설립된 이후, 현재 전 세계 50개국의 지사에서 1만여명이 넘는 인원이 ‘Inspiring Innovations’를 모토로 새롭고 혁신적인 제품을 공급하고 있다. 회사에 대한 더 자세한 사항은 홈페이지 www.phoenixcontact.co.kr를 통해 확인할 수 있다.
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