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건물형 태양광 확산, 안전성과 외관 디자인이 핵심

글 | 조병영 KCL ICT융합본부 본부장

국내 태양광은 세계적 탄소중립 기조와 정부의 보급정 책에 힘입어 지속적으로 보급을 확대했으나, 3㎿ 이상 신규발전 허가는 2019년 4GW를 정점으로 감소 추세에 있다. 그 이유로는 원·부자재 가격 부담, 설치 공사비 상승, 발전소 용지 부족, 인·허가의 어려움 등이 꼽힌다. 사실 태양광은 부지만 있다고 지을 수 있는 게 아니다. 해당 토지가 발전소 설치가 가능한 곳이어야 하고, 일조량이 적절해야 한다. 경관 훼손, 환경오염 방지 등에 대한 검토와 인근 주민의 동의도 있어야 한다. 전력 사용량이 많은 도심지로 갈수록 발전소 설치는 더욱 어렵다.
반면 건물형 태양광은 건축물의 외벽 및 지붕 등에 태양광 모듈을 설치하여 전기를 생산하는 시스템이다. 별도의 부지가 필요 없고 도심지 설치가 가능하여 태양광 보급을 위한 대안이 될 수 있다. 건물형 태양광은 건물일체형(BIPV, Building Integrated PV) 방식과 건물 부착형 (BAPV, Building Attached PV) 방식으로 구분된다. 이중 BIPV는 건축 외장재와 일체화하여 외장재 기능과 전기생산 기능을 동시에 수행하는 시스템으로, 제로에너지 건축물 의무화 등의 정책에도 맞아 떨어진다. BIPV가 도심의 전력 공급원으로 보급되기 위해서는 안전성과 심미성이라는 두 가지 요소를 만족해야 한다. 화재안전·방수·기밀·내풍압 등 건자재로서의 포괄적인 요구사항을 확보해야 하고, 건물의 아름다움을 표현할 수 있어야 한다.
국토교통부는 지난해 12월 ‘건축자재에 대한 품질인정제도’를 확대 시행하면서 화재안전 성능시험 관리에 대해 ‘건축자재 등 품질인정 및 관리기준’ 및 한국산업표준 등에 따라 관리 감독을 강화했다. 또한, 올해 1월 전기안전 공사에서는 전기설비 검사·점검기준을 개정해 고시했는데, 사용 전 검사 시 지붕형 BIPV인 경우에는 외부환경및 기후로부터 보호하기 위한 안전성능을 갖추어야 하며 내풍압·방수·분포압 강도 등을 검토하도록 유도하고 있다.
이에 따라 관련기업은 내화성능과 건축물 안전 측면에 대해 적극 대응해야 한다. 건물형 태양광 모듈에 대해서는 KS C 8577 건물일체형 태양광 모듈-성능평가 요구사항을 통해 성능 및 내구성을 검증하고, 건축 외장재의 화재성능 시험방법인 KS F 8414 건축물 외부 마감시스템의 화재성능 시험방법, 건축 구조물의 안전성능 등 적정한 시험표준을 적용하여 화재안전과 구조안전성이 검증되어야 한다. 심미성 부분도 진화하고 있다. 기존의 태양광 모듈은 결정형 실리콘을 사용하여 색상이 검푸른 계열로 단순하고 바둑판 무늬를 띄고 있어 건축물 디자인 측면에서 한계가 존재했다. 하지만 최근 다양한 색을 구현할 수 있는 태양광 모듈이 속속 개발되면서 BIPV 적용에 대한 거부감이 줄어들고 있다. 또한, 투광형 태양광 제품들이 개발되면서 다양한 디자인이 가능해졌다.
한국건설생활환경시험연구원(KCL)은 다양한 BIPV 제품의 신뢰성 관련 R&D를 바탕으로 BIPV 국가표준 제정을 주도해 왔다. 태양광 분야에서는 국내 최초로 IEC에 국제표준을 제안하여 현재 IEC 63092-1, 63092-2로 등재되어 있다. KCL은 BIPV 발전효율시험을 비롯해 전기안전시험과 건축외장재 관련 화재시험, 단열성시험, 내풍압시험 등 시험·인증 서비스를 기업에 지속적으로 제공할 예정이다.

기계적하중시험기. 태양광모듈의 기계적 강도를 시험하는 장비. 태양광모듈은 일반하중에서 2,400Pa, 설하중에서 5,400Pa 이상의 강도에서 깨짐 등의 이상이 없어야 한다.

최대출력결정장비(솔라 시뮬레이터). STC 조건에서 1Sun의 태양광원에 대한 발전량을 평가하는 장비