태양광의 변신, 수상 태양광·건물 일체형 설비로 신재생 사업 이끈다

태양광 산업이 바다 위, 건물 벽 등으로 영역을 넓혀가고 있다.

태양광 산업은 신재생에너지에 대한 필요성 증대와 정부의 지원 등으로 꾸준히 규모를 키워왔다. 에너지관리공단에 따르면, 국내 태양광 사업업체 수는 2017년 2만1천200개에서 지난해 12월까지 6만개 업체 규모로 증가했다.

급격한 산업 규모 확대에 따른 문제도 생겼다. 무분별한 태양광 시설 확대로 인해 산지가 훼손되면서 환경 문제를 야기했으며, 발전소를 지을 장소를 선정하는 것도 마땅치 않아 어려움을 겪기도 했다.

최근 이러한 환경 훼손, 그리고 국토 부족 문제를 해결할 대안으로 수상 태양광 발전과 건물 이레형 설비(BIPV)가 주목받고 있다.



수상 태양광, 지지대 부식과 부유물 문제 해결이 관건

수상 태양광 발전은 수중 공간에 부유식 구조물을 설치하고 그 위에 태양전지를 올려 에너지를 모으는 방식으로, 육상 발전소에 비해 저비용으로 넓은 공간을 활용할 수 있다.

또한 수면 위 냉각 효과로 태양광 발전의 최적온도인 25℃를 유지하기 쉬워 발전 효율을 보다 높일 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이는 시간이 지나면서 부유 지지대와 모듈의 부식으로 파손 잔해물이 생겨 수질 오염이 발생할 우려가 있다. 게다가 철과 알루미늄이 주로 사용되는 지지대의 경우 수면과 직접 맞닿아 부식 속도가 빨라질 수 있다.

이를 개선할 수 있는 방안으로 카본헥사(주)는 지난 16일 개최한 ‘세계 태양에너지 엑스포 2021(이하 태양에너지 엑스포)’에서 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 지지대를 선보였다.

탄소섬유는 철보다 가벼운 무게와 높은 강도 및 탄성을 지닌 고성능 소재이지만, 고가의 생산단가와 긴 생산시간 등으로 양산이 어렵다는 문제점이 있었다.

카본헥사 김준석 대표는 “기존의 CFRP는 넓은 공간을 사용하는 태양광 발전의 소재로는 부적합했으나, 자사의 TLP공법 개발로 양산이 가능해졌다”며 “강한 내부식성과 물성 등으로 다방면에서 활용할 수 있다”고 설명했다.

TLP(Thermo Liquid Pool)은 탄소섬유 복합재를 적층한 뒤, 풀에 침수시켜 소재를 성형하는 공법으로, 단시간에 대량으로 생산 가능한 장점이 있다.

김 대표는 뒤이어 새만금 태양광 산업이 지연되는 것은 친환경 소재가 없기 때문이라며 “반영구적 소재인 탄소섬유가 활용된다면 진정으로 친환경적인 수상 태양광 설비의 설치가 가능해질 것”이라고 말했다.



공간 효율·디자인 심미성 갖춘 BIPV, 머지않은 상용화의 길

BIPV는 태양전지를 부착한 건물 외벽의 태양광 시스템으로 에너지를 자체 생산하도록 설계한 설비다.

자체 에너지 생산으로 건물의 전력 손실이 적고 외장재로 활용하는 만큼 설치 부지를 따로 만들 필요가 없어 공간적 효율이 높다. 일반 태양광처럼 단면 패널이 아닌 양면형 패널이기에 투과율이 높아 채광이 좋다는 장점도 있다.

최근에는 BIPV 모듈에 색을 입혀 건물 미관을 꾸밀 수 있는 컬러 모듈이 시장의 주목을 받고 있다. 태양에너지 엑스포에 참가한 ㈜에스지에너지는 자체 개발한 컬러 BIPV 모듈 12가지를 소개했다.

이 회사 이진섭 대표는 기존의 컬러 모듈은 색상별 출력 편차가 있었다며 “색상의 출력 편차를 없애고 투과율을 높여 기준 모듈 대비 88%까지 효율을 올렸다”고 강조했다.

현재 컬러 모듈을 포함한 BIPV 산업은 정부가 추진하는 제로에너지 의무화 규정에 힘입어 성장하고 있지만 상용화 단계에 접어들지는 못했다. 창출하는 에너지에 비해 설치단가가 높은 탓이다.

이 대표는 “현재 BIPV 개선 및 개발이 활발해지고 정부가 주도하는 신재생에너지 설비에 대한 지원 정책도 늘고 있는 상황”이라며 점진적으로 BIPV 설치는 늘어날 것이라고 전망했다.