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도심내 건물 외벽까지…태양광 발전량 정확한 예측 기술 개발

[환경부-중기부 선정 ‘그린뉴딜 유망기업’] ③ ‘3차원 햇빛지도’ 해줌

2021.02.26 정책브리핑 최선영

정부가 기후변화와 환경 위기에 전략적으로 대응하고 신성장동력 창출에 기여할 그린뉴딜 유망기업 100곳을 2022년까지 선정해 육성한다. 환경부와 중소벤처기업부는 지난해 9월 41개사를 1차로 선정하고, 올해 30개사를 추가하기 위한 공모를 2월 9일부터 진행한다. 이에 정책브리핑이 1차 선정된 몇몇 기업들의 신기술 사례를 소개한다. (편집자 주)

공기가 없으면 숨을 쉴 수 없듯이, 전기는 일상 생활을 하는데 없으면 안 될 필수 에너지다. 전기에너지는 정보통신기술이 발달하고 스마트 산업이 발전할수록 우리에게  편리함을 제공하는 만큼 사용량도 증가했다. 하지만 이제 쉽고 편리하게 사용하고 있는 전기가 환경 문제를 야기한다는 사실을 간과해서는 안 된다. 화력발전소나 원자력발전소를 가동해 만드는 전기는 그 과정에서 유해 물질이 발생해 환경을 파괴하는 원인이 된다.

이를 위한 대책이 바로 신재생에너지다. 신재생에너지는 연료전지, 수소에너지와 같은 신에너지와 태양광, 태양열, 풍력, 수력과 같은 재생에너지를 합쳐부르는 말로서 에너지를 만들어내는 과정에서 유해물질이 발생하지 않는다. 그중 태양광은 햇빛이 잘 드는 부지만 있으면 발전 시설을 설치할 수 있어 가장 보급하기 쉽다. 

육지에서 실험 가능한 태양광에너지 테스트 베드 구축 모습.
육지에서 실험 가능한 태양광에너지 테스트 베드 구축 모습.

국내 태양광 발전설비는 대부분 토지, 건물 옥상, 지붕 등에 설치한다. 하지만 산지 및 토지 개발에 따른 환경적 이슈, 설치 가능한 건물 옥상 및 지붕의 감소 등에 따라 점차 태양광을 설치할 곳은 줄어들 것으로 예상된다.

그렇다면 건물 측면을 활용하면 어떨까? 기업들은 단순 태양광 모듈 자체에서 벗어나 건물 외벽에 설치할 수 있는 건물 일체형 태양광(BIPV) 시스템처럼 활용처에 기반을 두는 영역으로 사업을 확대하고 있다. BIPV는 도심의 태양광 설치 공간을 확보해 건물 내 필요한 전기를 재생에너지로 생산하고 미관 개선 효과까지 겸비해 주목받고 있다.

또한 태양광 프로젝트에서 발전량(전기에너지생상량) 예측과 경제성 분석에 근거한 타당성 검토는 필수적인 과정이다. 그러나 국내 태양광 시공사의 대부분을 차지하는 중소기업은 체계적인 프로젝트 분석 역량을 갖추지 못한 실정이다. 이에 ‘해줌’은 태양광 발전량 예측 기술을 고도화해 건물 옥상뿐만 아니라 측면의 발전량까지 예측하고, 경제성을 빠르고 쉽게 분석할 수 있는 기술 및 서비스를 개발 중이다.

◆ 건물 일체형 태양광(BIPV) 프로젝트

태양광 발전량 예측 기술에 기반한 소규모전력중개사업을 하고 있는 해줌은 일반인이 쉽고 정확한 정보를 토대로 태양광 발전설비를 설치할 수 있도록 플랫폼을 구축했다. 일반인 사용자를 위한 ‘해줌(HAEZOOM.COM)’과 기업 사용자를 위한 ‘비즈해줌(BIZ.HAEZOOM.COM)’ 플랫폼을 기반으로 중소규모 태양광 발전소 보급에 나서고 있다.

일반인 사용자 위한 ‘해줌(HAEZOOM.COM)’, 기업 사용자 위한 ‘비즈해줌(BIZ.HAEZOOM.COM)’ 플랫폼 캡처(왼쪽부터).
일반인 사용자 위한 ‘해줌(HAEZOOM.COM)’, 기업 사용자 위한 ‘비즈해줌(BIZ.HAEZOOM.COM)’ 플랫폼 캡처(왼쪽부터).

한국과 유럽 등 주요 선진국의 그린뉴딜 정책의 핵심 목표는 건물 옥상과 측면을 포함한 다양한 위치에 태양광을 설치하는 것이다. 이 정책 목표에 맞춰 해줌은 건물 측면까지 태양광을 설치하는 ‘건물 일체형 태양광(BIPV) 프로젝트’를 추진 중이다.

[그림] 서울의 공공기관(상), 상업건물(중), 공동주택(하)을 대상으로 한 선행연구 결과

김다슬 해줌 실장은 “건물 옥상 뿐만 아니라 외벽을 활용해 태양광 발전량과 경제성을 분석하게 되면 태양광 설치에 대한 더 신속한 결정과 설치를 통해 확산할 수 있을 것”이라고 설명했다.

◆ 건물 측면의 태양광 잠재력까지 계산하는 ‘3차원 햇빛지도’

우리 집에 태양광 패널을 설치하면 전기료가 얼마나 절감될까. 해줌은 지난 2013년 1월 국내 최초로 ‘대한민국 햇빛지도’를 출시했다. 햇빛지도에서 태양광 설비를 설치할 곳의 주소 또는 건물명을 입력하면 기상정보와 인접 발전소의 발전량 정보를 활용해 태양광 설치 효과를 확인할 수 있다. 해줌의 햇빛지도는 약 100만 건의 누적사용 수를 기록 중이다.

해줌 햇빛지도
해줌 ‘햇빛지도’ 예시.

햇빛지도는 그린 리모델링 사업과 건물일체형 태양광(BIPV) 확산에 기여한다. 김다슬 실장은 “햇빛지도를 통해 건물 옥상 뿐만 아니라 외벽을 활용해 태양광 발전량과 경제성을 분석하게 되면 태양광 설치에 대한 신속한 결정과 설치로 태양광 설치가 확산될 수 있다”고 말했다.

나아가 건물 측면의 태양광 잠재력까지 계산할 수 있는 ‘3차원 햇빛지도’를 개발 중이며, 3년 이내에 출시할 계획이다.

‘3차원 햇빛지도’는 재생에너지 공간 확보가 어려운 도심에서 태양광 설비를 확대하는데 기여할 것으로 예상된다. 2차원 햇빛지도가 옥상을 기준으로 위에서 바라봤다면, 3차원 햇빛지도는 3D 기술을 적용해 측면까지 바라보기 때문에 더 많은 태양광을 설치할 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 현재 도시 전체의 건물 옥상을 대상으로 음영 분석을 시행한 사례는 있으나, 건물 측면의 태양광 잠재력까지 계산한 사례는 없다.

김 실장은 “3차원 햇빛지도를 활용해 도심지 내 건물의 측면까지 활용한 태양광 발전설비를 설치할 기회가 늘어나면 태양광 보급 확대에도 큰 기여를 할 것”이라고 말했다.

◆ 도시 환경에서도 누구나 발전량 예측하고 이용할 수 있게

도시 환경에서 태양광 설치가 가능하도록 발전량을 예측하는 기술 개발에도 나선다. 태양광 발전량 예측에 특화된 경량 수치예보모델(WRF-SOLAR 등)을 기반으로 미세먼지, 열섬효과 등 도시 특이적인 기상상황을 고려한 발전량 예측기술을 독자적으로 개발할 예정이다.

[그림] 천리안1호를 활용한 예측 기술 개발 (좌상), 히마와리8호를 이용한 발전량 예측 결과 (우상)/ 발전량 예측성능 평가에 활용한 발전소의 지역적 분포 (좌하), 발전량 예측 성능 비교결과 (우하)

한국의 최신 기상위성을 활용한 세계적 수준의 응용 서비스도 개발할 방침이다. 천리안2호를 이용한 관측은 지난 2019년 7월부터 데이터 수신이 시작됐지만, 국내 시장에서는 이를 활용한 연구가 아직 초기 단계며 응용서비스 개발도 미진한 상황이다.

하지만 태양광 산업에서는 일반적인 기상·기후 데이터를 활용해 발전량을 예측하는 것은 수익 예측에 대한 경제력 분석과도 연결돼 중요하다. 김 실장은 “비가 오는 것보다 햇빛이 얼마나 비추는지 중요하기 때문에 구름의 이동량을 계산해 햇빛에 가려지는지 안 가려지는지 예측하는 것은 중요하다”며 “앞으로 연구 결과를 고도화하는 사업을 추진할 것”이라고 전했다.

이는 발전량 예측을 잘 하기 위함이다. 발전량이 얼마나 나오는지에 따라 수익이 달라지기 때문이다. 해줌은 ‘3차원 햇빛지도’를 통해 발전량을 정교하게 예측하고 일반인도 쉽게 이용할 수 있도록 확대 보급할 계획이다.

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<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>
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