태양따라 움직이는 발전소

경기도 안성 금광저수지에 설치된 '수상회전식 태양광발전소'의 모습. [사진=유튜브 화면캡처]

태양광발전이 진화를 거듭하고 있습니다. 기존 태양광발전은 산지나 농지에 태양광발전 패널을 설치하는 바람에 친환경에너지라는 말이 무색하게 자연훼손이 심하다는 지적을 받아왔습니다.

여기서 한 단계 진화한 것이 수상 태양광발전입니다. 태양광 패널을 물 위에 설치해 발전하는 방식이지요. 수상 태양광 발전은 패널을 주로 댐이나 저수지 등의 유휴 수면에 설치해 육상 태양광의 입지부족과 산림훼손 등에 대한 비판을 잠재웠습니다. 게다가 물에 반사된 빛까지도 패널에 흡수되기 때문에 육상 태양광보다 훨씬 효율이 높습니다.

이런 수상 태양광 발전이 태양광 설비가 태양을 따라 회전하는 '수상회전식 태양광발전'으로 한 단계 더 진화했습니다. 물 위에 설치된 수상회전식 태양광발전소는 중심축을 중심으로 설치된 발전부유체 전체가 2개의 모터를 이용해 시간당 4도씩 태양을 따라 회전합니다.

육지의 일반 고정형 태양광발전소보다 발전효율이 36% 높고, 수상 고정형보다는 효율이 16% 높아 경제성과 안정성을 모두 갖췄습니다. 부유체를 회전시킬 때도 물의 부력을 이용하기 때문에 회전을 위한 소비전력은 거의 없지만 생산하는 전기량은 크게 늘어납니다. 태양을 따라 이동해 일사량이 증가하기 때문에 전기생산량도 늘어나는 것이지요.

경기도 안성 금광저수지에 설치된 수상회전식 태양광발전소의 경우 하루 평균 2300㎾의 전기가 생산되는데 인근의 270여 가구가 사용할 수 있습니다.

회전식 수상태양광 발전기술은 일본, 이탈리아, 프랑스, 미국, 이스라엘, 호주 등 일부 기술선진국에서 개발됐는데 2016년 국내 중소기업이 세계 최초로 '무회전축 회전식 수상태양광 발전기술'을 개발, 상용화가 진행되고 있다고 합니다.

무회전축 회전식 수상태양광발전은 수위변동이 잦은 지역과 유속이 빠른 하천 등에도 설치가 가능해 국토를 효율적으로 이용할 수 있습니다. 중심축은 수위변화에 따라 자동으로 부상합니다. 홍수나 갈수기, 결빙 등에 수위에 맞춰 탄력적으로 발전부유체가 수위에 맞춰 떠 있도록 조절되는 것이지요.

회전축이 있는 회전식 수상태양광발전은 저수지나 바다의 암반 등을 굴착해 초속 50m의 태풍에도 견딜 수 있습니다. 중심축과 구조물간 충돌 방지시스템과 복원력 강화 계류시스템이 설치돼 있고, 홍수로 인한 부유물로부터도 발전시설을 보호할 수 있습니다.

여기서 한발 더 나아간 무회전축 회전식 수상태양광발전은 계류장치로 바다에 뜨는 방파제인 소파제를 설치해 파도 필터링이 가능하고, 새똥오염방지장치를 설치해 조류 접근 방지와 새똥으로 인한 발전시설 오염을 막을 수 있으며, 저수지 등의 차가운 냉기를 활용해 모듈의 온도상승을 억제할 수도 있습니다.

특히 수질환경 개선에도 효율적입니다. 저수지의 경우 수면 5m 아래 수면과 10℃ 정도 차이가 있는 수온약층의 차가운 물을 수면에 분수처럼 분사해 수온을 낮춰줍니다. 이를 통해 녹조예방 등 수질개선과 수중 생태계 개선도 도와준다고 합니다.

한국수력원자력은 원자력발전소와 양수발전소 내 수면 등에 총 21㎿ 규모의 태양광설비를 운영하고 있는데 2020년까지 총 70㎿ 규모의 자체 태양광설비를 운영할 예정이라고 합니다. 다른 기관과 협력해 350㎿ 규모의 태양광 사업을 추진하는 등 태양광발전소 건설을 확대할 예정이라고 합니다.

국내 대규모 댐과 저수지가 태양광 발전패널로 덮이고 있습니다. 모두가 회전식은 아니지만 국내 태양광발전이 본궤도에 오르기 시작한 것 같습니다. 환경훼손 등으로 재생에너지의 '계륵'으로 전락할 위기에 처했던 태양광발전소가 수상회전식 태양광발전소로 진화하면서 다시 주목받고 있습니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr