[커버스토리] 합천댐 500kW 수상 태양광발전소 설치 사례

“500kW 수상 태양광 상용화 모델 통해

세계 수상 태양광시장 선도”

기존 육상 태양광발전소의 환경 훼손 및 개발 적지 부족 문제를 해소하고, 수면을 활용한 새로운 녹색에너지를 창출할 수 있다는 이점 등으로 인해, 최근 수상 태양광발전에 대한 관심도가 더욱 높아지고 있으며, 실제로 댐 및 저수지 등을 활용한 수상 태양광발전 프로젝트도 늘어나고 있다. 그중에서도 K-water가 설치한 500kW 합천댐 수상 태양광발전소는 국내 수상 태양광시장 활성화의 가능성을 가시화했다는 의미에서 대표적인 수상 태양광발전소로 손꼽힌다.

K-water가 수상 태양광발전에 대해 연구개발하기 시작한 것은 2009년부터다. 당시 K-water는 주암댐에 2.4kW 용량의 Pilot Plant 설비를 설치해 수상 태양광의 효과 및 기술적 문제에 관한 연구를 시작했으며, 그 결과 댐 수면의 냉각효과로 모듈과 외기 온도가 육상에 비해 상대적으로 낮아 수상 태양광발전이 육상 태양광발전에 비해 10.24% 발전량이 증가함을 입증했다.

이러한 주암댐 연구 Pilot Plant 운영 결과를 바탕으로, 2011년 8월에는 합천댐에 세계 최초로 100kW 규모의 수상 태양광 실증 모델을 설치했으며, 이 같은 실증 모델 운영 경험을 통해 상용화를 위한 기술개발과 문제점을 해결한 K-water는 시공이 간편하고 가격 경쟁력을 높인 양산형 상용화 표준 모델 개발에 매달렸다. K-water의 이 같은 연구와 기술력으로 탄생한 500kW 수상 태양광 상용화 모델은 2012년 3월부터 시공에 들어가 그해 7월 준공 완료 후 상업발전을 시작했으며, 당시 세계 최대 수상 태양광 상용 모델로 많은 관심을 모았다.

총 사업비는 24억5,000만원으로, 연간 발전량은 718MWh 수준이다. 이는 연간 170가구의 사용 전력을 생산할 수 있는 수준으로 15만2,000그루의 소나무를 심는 것과 동일한 486톤의 이산화탄소 저감 효과가 있다.

한편, K-water는 이 상용화 모델을 기반으로 국내는 물론 국외 수상 태양광시장까지 비즈니스 영역을 확대할 수 있는 기술력을 축적할 수 있게 됐다. 실제로, 이전 100kW 실증 모델에 비해 500kW 상용화 모델은 시공 비용은 물론 시공 시간 및 시공 방법에서 한층 개발 및 개량된 모습이다.

K-water 관계자에 따르면, 이 상용화 모델 시공시 표준 및 규격화된 부품을 사용함으로써 기존 대비 시공비를 30%까지 절감할 수 있었을 뿐 아니라, 각 유닛 체결시 일반 볼트를 사용했던 기존 방식과 달리 알루미늄 프로파일 및 T 볼트를 적용한 Easy Install 공법을 통해 시공 기간도 절반 가까이 단축하는데 성공했다는 설명이다. 더욱이, 준공 이후 36m/sec에 달하는 태풍 볼라벤의 순간최대 풍속에서도 고장이나 문제 발생 없이 견뎌냄으로써 안정성을 입증받았으며, 고효율 기자재 사용으로 설비 이용율도 한층 향상시켰다는 평가다.

K-water 측은 “세계 최초의 500kW 수상 태양광을 상용화하고 관련 개발기술을 확보함에 따라, 경쟁 선진국에 비해 약 2년여 앞서 기술시장을 선도하고 있다”면서, “기존 육상 태양광 위주에서 개발 영역이 수상으로 확대됨으로써 약 7만5,000명의 국내 일자리 창출 효과는 물론 국외시장으로의 플랜트 수출을 통해 세계 수상 태양광시장 선점으로 국익을 창출할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

K-water 전력사업처 김 능 근 팀장

“초기 건설비 줄이고 발전 이용률 높이는 연구개발에 주력”

Q. 수상 태양광발전시스템을 설치하게 된 계기가 있다면?

기존 육상 태양광 개발은 제한적이며, 특히 대규모 개발은 협소한 국토 여건상 난개발 및 산림훼손 등이 불가피하다. 반면 수상 태양광은 환경 훼손 없이 좁은 국토의 효율적 이용이 가능하며, 국내 저수지의 5%만 이용해도 대규모 개발(잠재량 4,170MW)이 가능하다는 장점이 있어 수상 태양광발전시스템을 개발하고 도입하게 됐다.

Q. 수상 태양광발전시스템 도입 후 어떤 경제적 효과를 얻고 있나?

2013년 합천댐 500kW 수상 태양광을 운영한 결과, 약 16%대의 발전효율로 전력을 생산했다. 그 수익은 초기 투자비 회수 및 RPS 의무이행량으로 사용하고 있다.

Q. 발전 효율을 높이기 위해 어떤 노력을 하고 있으며, 현재 유지보수는 어떻게 진행하고 있나?

초기 건설비를 줄이고 발전 이용률을 높이는 방법으로 구분해서 접근하고 있다. 우선, 과거 3년간의 운영 사례를 피드백해 기존 개발 모델인 솔라투스(Solatus)의 설계를 최적화함으로써 건설 비용을 줄이는 방법을 찾고 있으며, 이와 함께 설계 외압을 감소시킬 수 있는 새로운 구조체 개발도 병행해 시험 중에 있다.

또한, 발전 이용률을 높이기 위해 연중 댐 수위가 낮은 시기에도 수상 구조체의 방향이 틀어져 발전 효율이 낮아지는 경우가 없도록 계류 안정성을 높이는 기술과 모듈의 열 발산을 극대화함으로써 모듈 온도 상승에 따른 발전량 감소를 최소화하는 방법도 연구 중이다.

Q. 현재 발전소 운영 및 유지보수시 문제점 및 해결 방안이 있다면?

수상 태양광 설치 장소 선정시 댐의 특성을 고려해 입지를 선정한다면 육상 태양광발전에 비해 특별히 운영하는데에는 어려움이 없다는 판단이다. 건설 초기부터 운영 관리의 용이성을 감안해 수상 구조물의 변위(이동 여부) 및 기상데이터(풍향, 풍속, 일사량), 접속함 및 모듈 상태 등 모든 상태 데이터를 감시할 수 있도록 설계했으며, 모듈 표면의 강화유리 오염도도 낮아 육상 대비 유지보수는 어렵지 않다고 본다.

Q. 수상 태양광발전시스템 도입을 검토하고 있는 이들에게 조언한다면?

만약 댐에 수상 태양광을 설치할 경우에는 댐의 특성을 고려해 수상 태양광 입지를 선정하는 것이 매우 중요하다 하겠다. 장마시 대형 부유물이 유입되지 않는 곳, 갈수기 때 최소 수심이 유지되는 곳, 계통연계가 가능한 곳, 그리고 개발 행위 허가가 가능한 곳 등 사전 입지선정에 많은 노력이 필요하다.

Q. 수상 태양광발전시스템 활성화를 위해 필요한 정부지원 정책이 있다면?

수상 태양광발전의 경우 그 특성상 육상 대비 시공 단가가 높은 것이 사실이다. 그러나 REC 가중치는 육상 지붕형 태양광발전과 똑같다. 정부는 수상 태양광 개발 수요 확대를 위한 다양한 제도를 마련하고, 시장이 유지될 수 있도록 수상 태양광에 대한 REC 가중치를 우대하거나 지속적으로 국가 R&D 기술연구를 지원하는 등 제도적인 배려가 필요하다고 본다.

SOLAR TODAY 김 미 선 기자 (st@infothe.com)

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