“ 세계 최초! 물 위에 둥둥~ 태양 따라 전기를 생산한다”
추적식 육상태양광은 고정식 육상태양광에 비해 약 10% 효율이 높으며 고정식 수상태양광은 고정식 육상태양광에 비해 수상환경의 냉각효과로 인하여 약 15% 효율이 높다. 따라서 추적식 수상태양광은 기존의 고정식 육상태양광보다 약 25% 향상된 효율을 기대할 수 있다. 또한 수상태양광에 구조체 회전방식의 추적식 시스템을 적용한 세계 최초의 사례이기 때문에 관련 산업에 있어서 타 국가보다 한 단계 우위에 설 수 있는 기술력을 확보하여 추후 수상태양광 시장을 선점할 수 있을 것이다.
물에 태양광 설비를 띄우는 기술은 2007년 7월에 SPG solar社가 포도 농장으로 유명한 미국 캘리포니아 나파밸리 Far Niente 농장 저수지에 설치한 것이 최초로 알려져 있으며, 이탈리아, 일본 등에서도 수상태양광설비를 구축하여 활발하게 연구하고 있다. 수상태양광의 가장 중요한 기술은 수위변동에 따라 수상부유체가 자유로이 움직일 수 있어야 하며, 수상부유체의 움직임에 따라 발전효율이 감소하지 않도록 정남향 을 유지할 수 있도록 고정(계류)하는 것이다. 앞서 언급한 국외의 사례들은 수위변동이 크지 않은 연못 및 저수지에 설치한 것이 대부분이다. 우리나라에서 대규모의 수상태양광을 개발하기 위해선 다목적 댐과 같이 규모가 큰 수면이 필요하기 때문에 외국의 사례들과는 차별화된 계류방법을 도입해야 했다. 발전량을 증대시켜 수상태양광의 경제성을 향상시킬 필요도 있었고, 신재생 에너지 분야의 새로운 비즈니스모델 개발에 대한 요구도 작용했다.
이에 본 연구팀은 고수위에 응동함과 동시에 태양을 추적하는 추적식 수상태양광 발전설비를 개발하였다. 수상태양광의 가장 큰 걸림돌은 육상태양광 대비 1.5배에 달하는 원가문제를 해결하는 것이다. 이를 위해 원가 비중이 가장 큰 수상부유 구조체의 제작비를 획기적으로 절감하는 기술과 태양광발전의 효율을 높이기 위한 기술 개발이 필요하다. 이러한 문제를 극복하기 위해 부력재와 구조체 소재를 다양한 시도를 통해 개선하고 태양 추적식 개념을 도입한 고효율 발전으로 발전량을 획기적으로 늘려 수상태양광의 경제성을 향상시키고자 하였다. 이번에 개발한 추적식 수상태양광발전시스템은 방위 및 고도 추적식 수상태양광 구조물과 이를 운영하는 알고리즘으로 구성되어 있다. 태양광발전 구조물은 태양의 움직임에 따라 회전하고, 어레이의 경사각도 그에 맞춰 움직임으로써 조광량을 최대화하였다. 그리고 물위에서 더 적은 전력으로 태양광 구조물을 회전시키기 위한 구조체 개발 및 현장 적용, 태양광 패널의 효율 향상을 위한 연구, 무선센서 네트워크 기술의 개발과 모바일 운영 시스템 구축에도 중점을 두었다.
본 성과물은 수상태양광 설비에 구조물 회전방식의 추적식 시스템을 적용한 세계 최초의 사례이기 때문에 관련 산업에 있어서 타 국가보다 한 단계 우위에 설 수 있는 기술력을 확보하여 추후 수상태양광시장을 선점할 수 있게 되었다. 수상태양광은 저수지뿐 아니라 해상에도 설치하여 운영할 수 있으며, 이와 함께 풍력 발전이나 조류 또는 수력 발전소와 연계하여 다양한 형태의 발전소와 관광단지로 활용할 수 있어 파급효과는 상당히 클 것으로 전망된다. 국내의 댐 저수지를 대상으로 설치잠재량(약 3030MW)을 고려할 경우 수상태양광 모듈, 부력재 그리고 구조체 관련 국내 신규시장이 지속적으로 창출될 것으로 예상되며, 이에 따른 관련 제조업체의 신규 일자리 창출 또한 기대된다.
수상태양광산업은 친환경 녹색성장에 부합하는 고부가가치 산업이다. 이런 수상태양광산업의 발전을 위해서는 제조원가를 낮추는 지속적인 노력이 필요하며, 친환경 소재의 개발과 수상태양광과 결합된 환경보호 방안 마련 등 다양한 연구를 통해 환경에 대한 우려를 불식시켜야 할 것이다.
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