태양광(4)

태양광(4)

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머털도사의 건축 단상(46) 


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다. ESS 배터리

에너지저장시스템, ESS(Energy Storage System)로 일반 가정에서 사용되는 건전지나 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장하기는 하지만, 일반적으로 우리가 부르는 ESS는 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 뜻한다.


ESS는 원하는 시간에 전력을 생산하기 어려운 태양광·풍력 등의 신재생에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 저장 장치를 말한다. 일반적으로 전기는 생산과 동시에 사용해야 하는 '휘발성' 성격이 강하다. 


때문에 전력계통의 안정적 운영과 수급이 무엇보다 중요하게 여겨져 왔으며, 이 때문에 만약 전력공급이 어떠한 일로 중단이 된다면 큰 사회적 혼란이 발생할 수도 있기에 병원, 학교, 군부대 등의 긴급상황이 발생될 때를 대비하여 갖추는 시스템이다.  


그러나 기술의 발전과 함께, 이제는 '어떻게 생산하고 공급하느냐'에서 → '어떻게 효율적으로 소비하느냐'에 조금 더 초점을 맞추게 되면서 ESS에 관한 관심이 몰리고 있는 상황이다.


ESS의 3가지 주요 구성요소

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출처 : 스트릭스(STRIX) 


위와 같이 ESS(에너지저장장치)는 크게 3가지 시스템, 장치로 구성되어 있다. 


① PMS(Power Management System) 

PMS는 풀네임 그대로 에너지(전력)를 관리하는 시스템을 말한다. ESS 장치 상태를 모니터링하고 필요에 따라 전력의 충전과 방전 등과 같은 명령을 내리는 제어와 감시기능을 가지고 있어, BATTERY와 PCS를 관리하는 역할을 하고 있다.


② PCS(Power Conditioning System) 

전력은 충전용, 방전용의 성질이 서로 다르다. 전기를 저장할 때는 '교류형태'로, 전기를 방출(방전)할 때는 '직류 형태'로 내보내게 된다. 때문에 전력의 형질을 변환시키는 장치가 필요한데, 바로 PCS가 그 역할을 수행한다. 이 외에도 주파수나 전압 등을 조정하는 기능을 갖고 있다.


③ BMS(Battery Management System) 

전력을 저장하기 위한 배터리가 매우 중요한 하드웨어로, 배터리를 제어하거나 관리하고, 통신하는 등의 관리 시스템을 BMS라고 한다. 결과적으로 ESS는 전력계통 내에서 전력 효율을 향상시키고, 공급 안정화와 함께 전력의 품질을 높여주는 긍정적 역할을 할 수 있다고도 볼 수 있다.


보통 필요 발전량은 냉난방 수요가 급증하는 최고 수요 시점을 기준으로 설정되어 있다. 그와 달리 ESS는 피크 수요 시점의 전력 부하를 조절해주기 때문에 발전 설비에 대한 과잉 투자를 막을 수 있다. 


예를 들어 전기자동차 충전소 등의 산업 시설에서 높은 출력으로 전기가 대량 소비될 때에 유용하다. 미리 생산된 전기가 있기 때문에 갑작스러운 정전 사태에도 안정적인 전력 공급이 가능한 것으로 불규칙한 전기의 수요·공급을 조절해주는 등 전력망에 대한 믿음을 심어줄 수 있다. 


 구분

 리튬이온 배터리

 레독스 흐름 배터리

 납축 배터리

 효율

 90% 수준

 80% 수준

 70% 수준

 수명

 3,500 사이클

 12,000사이클

 300사이클

 특징

 가장 효율이 높음.

 크기가 작음.

 화재의 위험이 있음.

 고가.

 다른 배터리에 비해 크기 큼.

 화재의 위험이 없고 친환경적임.

 리튬이온 배터리보다 저렴.

 배터리 중 가장 저렴.

 과충전 저항력 강함.

    

⑤발전기 charger 

비상발전기용 자동 충전기는 충전이 완료되면 미세 전류로 배터리 상태를 최적으로 유지시켜 준다. 시골 지역이나 근교 지역에서는 장마철 또는 비상시를 대비하여 발전기에 의해 축전기에 충전을 하는 시설을 첨부하는 게 비상용 대책으로 아주 중요하며, 태양광을 설치할 시에는 반드시 이러한 주변장치의 조건도 같이 겸비가 되어야만 한다. 


■ 입지조건 선정

일사량이 많은 맑은 날씨와 서늘한 기온이 태양광발전에 적합한 기후이다. 흐리거나 비가 오는 날이 많으면 일사량이 부족하여 태양광발전에 좋은 조건이 되지 않는다. 


반대로 여름철 뜨거운 햇볕으로 태양전지의 온도가 올라가면 발전 효율이 떨어지게 된다. 경사각은 한국에서는 수평면으로부터 경사각을 30도 내외로 맞추는 것이 가장 효율적이라고 알려져 있다. 뉴질랜드에서는 남향으로 설치하면 정북향에 비해 효율이 15%가량 떨어진다. 


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고도가 높거나 바람이 세게 부는 곳이라면, 강한 풍압을 견딜 구조물을 설계에 반영하여야 한다. 안정성 옥상이나 지붕에 설치할 경우, 태양광 전체 구조물의 무게를 견딜 수 있어야 한다. 빗물이 새는 옥상이라면, 태양광 설치가 상황을 오히려 악화시키지 않도록 방수 대책을 우선해야 하며, 태양광 전지판에 그림자가 생기지 않도록 해야 한다. 태양 궤적에 따라 그림자의 방향과 크기가 달라지니, 장애물이 없는지 주의 깊게 관찰해야 한다.


교민사회에는 요즈음 1.5세대들의 건축 시장 진입이 눈에 띈다. 그들을 바라볼 때 고무적이지만, 대부분 건축에 대한 매너리즘에 빠진 것으로 보여진다. 빌더나 설계라는 영역을 두고, 돈을 많이 벌 수 있다는 비현실적인 환상 속에 교조적인 교민사회의 건축 메카니즘에 빠져들고 있다는 느낌이다. 


이제 경량 목구조의 시대는 점점 기울어져 가고 있다. 높은 인건비와 급상승하는 목재의 가격으로 인하여 실질적인 이익이 없는 시공 단계에 이르고 있고, 치열한 경쟁으로 인한 건축단가가 꼬시래기 제 살 뜯어먹기의 아사리판으로 변해가고 있다.


빠른 시간내에 경량 철구조물의 건축 패턴으로 빠른 전환을 해야만 시장에서 살아남을 수가 있다. 교민사회의 페인트 업계도 들여다보면 현지인들은 스프레이 기법을 도입하고 있음에도, 아직도 깡통을 들고 소시지 슬리브를 들고 작업을 하는 모습에서, 시대의 뒤떨어진 모습을 간혹 본다. 


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이제는 ‘코페르니쿠스’적인 시각교정이 필요한 시점이다. 도전은 두려운 것이지만, 창조와 실험 정신은 젊은 세대의 전유물로 무엇을 두려워할 것인가?


거창 고등학교의 십계명으로 삶의 방향을 다시 한 번 생각해 보기를 권유해 본다.

1. 월급이 적은 쪽을 택하라.

2. 내가 원하는 곳이 아니라 나를 필요로 하는 곳을 택하라.

3. 승진의 기회가 거의 없는 쪽을 택하라.

4. 모든 것이 갖추어진 곳을 피하고, 처음부터 시작해야 하는 황무지를 택하라.

5. 앞을 다투어 모여드는 곳은 절대 가지 마라. 아무도 가지 않는 곳으로 가라.

6. 장래성이 전혀 없다고 생각되는 곳으로 가라.

7. 사회적 존경 같은 건 바라볼 수 없는 곳으로 가라.

8. 한가운데가 아니라 가장자리로 가라.

9. 부모나 아내나 약혼자가 결사반대를 하는 곳이면 틀림없다. 의심치 말고 가라.

10. 왕관이 아니라 단두대가 기다리고 있는 곳으로 가라.


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상대를 짓밟고 일어서는 것이 아니라, 같이 더불어 함께 삶을 공유하는 지혜가 절실히 필요하다. 모두가 집으로 돌아가면 귀한 자식이고, 사랑하는 배우자이며, 존경받는 부모로서 그 누구도 함부로 대해서는 안 된다. 인간은 누구나 고귀한 천부인권사상을 갖고 있기 때문이다. 


패배자의 어깨 위에도 사랑하는 가족들이 함께 있음을 느낄 때, 관용과 포용의 자세도 절실히 필요한 것이다. 그렇지 않으면 천민자본주의의 비애가 우리를 아프게 할 것이다. 

“소크라테스, 공자, 스티브 잡스도 죽었다, 고로 나도 죽는다”

  <다음에 계속>


Daniel Kim

esoltec.uptown@gmail.com


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