최근 국내 태양광 업계에서 비상 시 태양광 발전의 전원을 긴급 차단하는 시스템인 래피드 셧다운(Rapid ShutDown;RSD)에 대한 관심이 높아지고 있다.
태양광 발전의 특성상 화재가 발생한 경우 소방관들이 전원을 차단해도 전력 생산이 이뤄져 감전의 위험이 있을 수 있다. 이에 따라 기계적으로 전력을 차단하는 RSD가 소방관들의 생명과 발전사업자의 재산을 지킬 수 있는 기술로 주목받고 있는 것이다.
국내에서는 최근 지붕, 주차장 등의 유휴부지가 태양광 업계의 새로운 먹거리로 떠오르면서 점차 도심 속으로 태양광 패널이 들어오는 만큼 RSD의 역할은 더욱 강조될 것으로 예상하고 있다. 이러한 흐름을 읽고 발 빠르게 RSD를 도입하는 기업들도 늘고 있다.
◆세계는 RSD 의무화의 길로
RSD는 2014년 미국 국가 전기코드(National Electrical Code;NEC)에 의해 처음 소개된 기술이다.
발전소 화재 시 기계적으로 태양광 시스템의 DC 컨덕터(Conductor)를 신속하게 차단해 큰 화재를 막고 태양광 구조물을 진압하는 소방관의 안전을 담보하기 위해 도입됐다.
NEC는 미국국립소 협회(National Fire Protection Association;NFPA)가 발행하는 전기설비 설치에 대한 지침과 안전 기준을 제공하고 있는데 NEC의 Article 690.12에서 급속 차단 장치를 포함한 태양광 발전 시스템의 설치 요구사항을 다루고 있다.
이후 NEC 2017, NEC 2020으로 점차 업데이트됐다.
가장 최신인 NEC 2020에서는 ▲목적에 맞는 PV 위험 제어 시스템의 설치 ▲긴급 차단 시작 후 30초 이내에 80V 이하로 제한 ▲노출된 배선 방법이나 전도성 부분이 없도록 PV 어레이를 설치하고 노출된 접지 전도성 부분 또는 접지에서 8피트 이상 떨어진 곳에 설치하도록 하고 있다.
국내에서는 아직이지만 RSD는 세계적으로 의무화되는 추세다.
태양광 업계에 따르면 미국의 경우 대부분의 주에서 NEC 2017 이상의 버전을 의무화했으며, 유럽은 IEC 62446, VDC-AR-N 4105:2018, EN 50549-1 등 여러 관련 규격이 있다.
독일은 미국의 NEC 690.12와 유사한 VDC-AR-N 4105:2018이 의무사항이며 태국은 2022년 Thai Electrical Code : 2022에서 RSD를 의무로 규정했다.
호주 및 뉴질랜드의 경우 AS/NZS 5033:2014에서 RSD와 유사한 DC isolator를 다루고 있으며 캐나다는 주별로 차이가 있지만 CEC(Cadata Elecrical Code)2018 Roule 64-218에서 RSD를 언급하고 있다.
◆규정 없어도 시장이 먼저 찾은 RSD
이처럼 RSD의 의무화가 세계적으로 확산되는 가운데 국내 태양광 업계에서도 발 빠르게 RSD를 도입하는 곳들이 늘고 있다.
미국시장 점유율 50%를 자랑하는 글로벌 태양광 인버터 제조기업 솔라엣지는 태양광발전 성능저하를 분석하고 개선하는 MLPE(Module level power electronics) 솔루션에 ‘파워 옵티마이저’를 더했다.
솔라엣지의 Power-Optimizer-P300-505-combined.
이를 통해 모듈 단위로 상태를 감지하고 관리하는 게 가능해 모듈 간 불일치로 인한 전력 손실, 음영 및 장애물 등으로 인한 손실을 줄일 수 있다.
또한 옵티마이저에는 인버터, 계통 전원이 차단될 때마다 모듈의 DC 전압을 안전한 수준으로 낮추도록 설계된 SafeDC™ 기능이 장착됐다.
차세대 태양광 기술을 지향하는 국내 태양광 기업 스마트파워도 RSD를 도입했다.
스마트파워는 스트링 옵티마에서 NEC 2017을 적용해 자체적으로 전원을 차단하는 기술을 개발해 이를 적용했다.
스마트파워의 스트링 옵티마 프로세스.
아울러 스마트파워는 스트링별로 MPPT 제어장치인 스트링 옵티마를 부착하고 멀티인버터 구조로 제작된 ‘TCS(Team Control Safety) 인터버’를 연계해 일출·일몰, 날씨 변동에 따른 모듈 운영효율을 향상시키는 기술을 보유하고 있다.
신재생에너지 토털솔루션 기업인 알피오(RP5)는 글로벌 기업 타이고(Tigo)의 MLPE솔루션 옵티마이저(optimizer)를 국내에 공급하고 있다. 알피오는 지난 2015년부터 RSD 기술이 포함된 옵티마이저의 필요성을 인지하고 국내 총판권을 따냈다.
알피오가 공급하고 있는 타이고의 옵티마이저 ‘TS4-A-F’.
옵티마이저는 태양광 패널에 쌓이는 먼지, 조류 배설물 오염, 음영, 패널의 열화 등으로 발전 효율이 떨어지는 현상이 발생할 때 전압과 전류를 조절해서 패널 간 발전 불균형을 해소하고 회복시키는 역할을 한다.
이를 통해 발전 효율을 5~20% 높여주는 제품으로 신규 발전소뿐만 아니라 기존 태양광 발전소의 유지·보수와 모니터링에 적용할 수 있다.
◆RSD 의무화와 국산화 앞당겨야
태양광 업계는 발전시스템의 시장이 성숙해짐에 따라 RSD와 같은 안전과 관련된 기기에 대한 필요성과 공감대가 확대되고 있다고 말한다.
태양광 발전이 비교적 안전하고 안정한 시스템으로 알려졌지만 비중이 점차 확대됨에 따라 화재사고도 조금씩 늘고 있는 것이 현실이다.
이에 따라 사람의 접근이 비교적 쉬운 부분에 대해서는 의무화 규정을 두고 안전성을 높여야 한다는 게 업계의 의견이다.
특히 최근 국내에서 BIPV, 지붕형 태양광 등 건축물에 설치되는 태양광이 각광 받는 만큼 RSD의 중요성도 강조된다.
지붕 위에 설치된 태양광 발전.
태양광 업계 관계자는 “이미 RSD 의무화를 시행하고 있는 국가들이 RSD를 전체 시스템에 대한 의무화가 아닌 지붕 또는 건축물에 우선적으로 적용하는 상황”이라며 “RSD의 목적이 시스템 자체에서 발생하는 위험(아크화재)을 방지하는 것도 있지만 건물 화재와 같은 특별한 위급 상황에서 소방관을 보호하며 안전하게 대응하도록 하는 부분과 관련돼 있기 때문”이라고 설명했다.
이어 “의무화를 한 국가뿐만 아니라 필요성에 의해 많은 국가에서 해당 규격에 대한 기준을 가지고 있는 상태”라며 “국내에서도 의무화는 아니지만 표준 및 국가 R&D 과제(MLPE;Module Level Power Electronics)가 진행 중”이라고 덧붙였다.
태양광 업계는 국내 기술로 개발된 RSD의 도입이 시급하다고 주장하고 있다.
A기업의 태양광 엔지니어는 “국산 제품이 전무한 가운데 현 상황에서 의무화를 한다면 몇몇 외산 제품들이 해당 시장을 차지하는 달갑지 않은 상황으로 이어질 수밖에 없다”며 “현재 진행 중인 R&D 과제가 잘 진행돼 해외 기술과 선의의 경쟁을 펼치기를 바란다”고 말했다.
또 국산 RSD 기술이 없다고 의무화를 늦추는 것은 안 된다고 말한다.
또 다른 업계 관계자는 “RSD는 국산 제품이 없다는 사실 때문에 마냥 미룰 수 있는 성격은 아니다”라며 “국내도 KEC 개정에 따른 저압 범위 확대(DC 1500V)와 태양전지 모듈의 용량 증가로 인한 사용전류 증가와 같은 상황은 DC시스템이 AC시스템과 비교했을 때 안전과 관련된 중요도가 점차 증가하고 있다”고 주장했다.
김인호 알피오 부사장은 “생명과 연관된 문제인 만큼 국내에 RSD 관련 기술을 도입한 곳이 해외 기업밖에 없다면 하루빨리 중소기업 등에서 RSD를 개발하고 경쟁을 통해 단가를 떨어뜨려야 할 필요가 있다”며 “여러 태양광 기업들이 RSD를 개발해서 안전을 확보하는 데 힘쓰고 선진국처럼 법적인 근거를 마련해야 한다”고 말했다.
출처 : 전기신문(https://www.electimes.com)
|
