- 후쿠시마(Fukushima, 福島) 현의 12 MW 태양광 / 기초로부터 모듈 시공까지 연구개발 / 태양전지의 성능도 높이면서 관리・운영 -

미쓰비시(Mitsubishi, 三菱) 상사가 후쿠시마 현 이와키(Iwaki. 平)시에서 진행하는 `오나하마(Onahama, 小名浜) 태양광 프로젝트`의 제1기 공사(12.2 MW)가 2014년 8월 완성되었다. 설계・조달・건설(EPC, Engineering, Procurement and Construction)과 관리・운영(O&M, Operation and Maintenance)을 담당한 미쓰비시 전기는 현장에서의 시공 시간을 단축하면서 장기적인 신뢰성을 높이는 다양한 연구를 거듭하고 있다.

미쓰비시 전기는 2014년 8월 현장에서의 시공 시간을 단축하면서 장기적인 신뢰성을 높인 태양광 발전소가 완성했다고 발표하였고 그 내용은 미쓰비시 상사가 후쿠시마 현 이와키시에 계획하는 `오나하마 태양광 프로젝트`의 제1기에 상당하는 출력 12.2MW의 `오나하마 솔러 발전소`라고 한다(<그림 1>, <그림 2>).

미쓰비시 상사의 계획은 니혼(Nihhon, 일본) 화성의 오나하마(Onahama, 小名浜) 공장부지(약 15만 m2)에 발전소를 건설한 후 인접하는 오나하마 석유의 부지 내(약 9만 m2)에 6.18 MW의 `오나하마・태양광 발전소`를 2015년 3월까지 완성시킬 예정으로(주 1) 어느 쪽이나 고정가격 매입 제도(FIT)를 이용하여 20년간 도호쿠(Tohoku, 東北) 전력에 전량을 매전할 계획이라고 한다.

`이번에 발전소(제2기에 상당)와 6.2 MW의 발전소는 미쓰비시 상사가 수주하여 설계・조달・건설(EPC)부터 관리・운영(O&M)까지 미쓰비시 그룹이 진행하는 형태`라고 미쓰비시 전기가 밝히고 있다. 미쓰비시 전기가 담당한 이번 EPC에서는 기초와 가대, 태양전지 모듈 세 가지 특징이 있다. 기초에서는 시공 품질을 균일화하여 기후 불량에 의한 공사의 지연 리스크를 피하는 것을 고려하였다. 공장에서 성형한 콘크리트 기초를 그대로 채용하는 것으로 실현되었다고 한다.

가대에서는 태양전지 모듈을 장착하는 `볼트`를 개발하였다. 알루미늄 합금제 락 볼트를 채용한 것으로 두 가지 목적을 달성할 수 있었다고 한다. 현지는 태평양에 접한 공업지대이기 때문에 염해의 가능성이 높다. 강도에서는 철이나 스테인리스에 뒤떨어지지 않고, 내식성・내구성이 높은 알루미늄 합금제의 볼트를 채용하는 것으로 발전 사업 기간 중 기기의 신뢰성을 높일 수 있었다.

마지막으로 시공 기간을 단축하는 것으로 가대 위에 태양전지 모듈을 탑재할 때 접지선의 설비 공사에 시간이 걸리는 경우가 있지만 알루미늄 합금제의 락 볼트를 이용했기 때문에 접지선을 접속하지 않아도 발판과 모듈 간을 접지할 수 있다고 한다.

태양전지 모듈에서는 공사기간을 단축할 수 있는 연구를 거듭하여 발전량이 많은 제품을 도입하였다. 12.2MW라고 하는 출력을 얻기 위해서 이용한 태양전지 모듈의 매수는 4만 6,690매(주 2)로 곤포재(梱包材)로 덮은 모듈을 취출하여 설치하는 것만으로도 작업량은 많다. 따라서 미쓰비시 전기의 기존 제품과 비교하여 곤포재의 사용량을 3분의 1로 억제한 제품을 이용하였다. 개봉 작업시간을 단축할 수 있었던 것과 더불어 곤포 폐재가 줄어들어 환경 부하 저감으로 연결되었다고 한다.

새롭게 채용한 미쓰비시 전기의 태양전지 모듈의 출력은 261W(변환 효율 15.8%)로 기존 출력 250W보다 4% 출력이 높다. 그리고 출력 보증 기간이 기존 20년에서 25년으로 늘어났다고 한다. “태양전지 모듈의 열화(출력 저하)는 공장 출하 직후부터 시작되어 기존 20년 보증에서는 설치까지 필요로 하는 시간을 생각하면 실제 보증 기간이 20년 이하가 된다. 이번 제품은 납입하고 나서 25년간을 보증한다”고 미쓰비시 전기 측은 밝히고 있다. 그리고 20년간에 걸쳐 발전량이 증가하는 연구도 포함되어 있다고 한다(주 3).

완성한 발전소가 20년간에 얼마나 전력을 생산할 수 있을지 이것은 관리・운영에 걸려 있다. 이번 사례에서는 미쓰비시 전기 플랜트 엔지니어링에 설치한 서비스 센터가 20년간 24시간 체제로 발전소 전체의 운전 상황을 감시한다. 태양전지 모듈이나 파워 컨디셔너뿐만 아니라 특별 고압 설비도 감시 대상으로 하였다.

또한 발전소의 기상 조건의 취득하여 예측 발전량을 계산, 실제의 발전량과 비교하고 설비의 이상 개소를 특정하는 구조도 포함시켰다고 한다.

(주 1) 어느 쪽 설비도 미쓰비시 상사가 보유한다. 오나하마 태양광 발전소의 사업주는 특정 목적회사(SPC)의 오나하마 솔러, 오나하마・태양광 발전소의 사업주는 SPC의 오나하마・태양광 발전소이다.
(주 2) 단결정 실리콘 태양전지 셀을 조립하는 태양전지 모듈을 이용했다. 오나하마・태양광 발전소에서는 같은 태양전지 모듈을 2만 3.660매 설치한다.
(주 3) 기존 제품의 최대 출력은 설치 후 계단상으로 내려 최종적으로는 초기치보다 20~ 30% 내린다. 이번 채용한 제품은 직선적으로 출력이 내려가기 때문에 기존 제품보다 20년간 출력량이 많아진다고 한다.

<그림 1> 후쿠시마 현 이와키시와 발전소 위치
<그림 2> 오나하마 솔러 발전소의 외관(오나하마항을 바라보는 입지)

 

[출처 = KISTI 미리안 『녹색기술정보포털』/ 2014년 8월 19일]