▲ 독립형 태양광 가로등

정부는 올해 초 2050년까지 탄소 순 배출량을 0으로 만들겠다는 ‘2050 탄소중립 추진 전략’을 발표하고, 과학기술정보통신부는 이 전략 실현을 뒷받침하기 위해 에너지효율향상 및 재생에너지 개발 등을 위한 내년 R&D 예산을 확대했다. 세부 내용을 보면 더 적은 탄소 소비로 기존의 전력을 낼 수 있도록 정보통신기술(ICT), 건물 에너지 효율화 시스템, 에너지 자원 통합관리망(스마트그리드) 등 에너지 효율 향상 기술 개발에 72억 원을 지원한다는 항목이 가장 눈에 띈다. 친환경 에너지, 친환경 도시, 친환경 자동차, 3가지가 한국형 그린뉴딜의 핵심으로 그 중심에는 탄소배출이 없는 친환경 에너지 발전이 있다.
대표적인 친환경 에너지는 태양광 정부의 태양광 설비 투자가 대폭 늘 것으로 전망된다. 2025년까지 태양광 목표 설치량을 감안하면 연 평균 6GW가량의 태양광 발전량 증가가 예상된다. 정부는 이에 그치지 않고 그린뉴딜 사업을 통해 도시/생활 인프라를 녹색으로 전환하고, 4차산업과 뉴딜 사업을 적용한 스마트 그린 도시를 구축한다는 큰 그림을 그리고 있다. 이런 가운데 국내의 태양광 발전 기업인 ㈜한얼누리(대표 권택조)에서 최근 선보인 ‘독립형 태양광 가로등’이 미래형 친환경 스마트 도시 구축에 가장 적합한 제품이라는 평가를 받으며, 관계자들의 많은 주목을 받고 있다.

국내 태양광 가로등 배터리의 문제점, 국내 실정에 맞게 보완하고 성능 향상 시켜야
기존 태양광 가로등은 충전 및 배터리 보호 기술의 부족으로 및 합리적인 배터리 용량 설정의 미달로 태양광 가로등의 미점등 및 배터리 성능저하, 조기 배터리 방전의 문제가 발생하고 있었다. 또한 PB(납산)배터리를 사용함에 따른 충전용량의 저하 및 낮은 메모리 성능으로 인해서, 시간이 지남에 따라서 배터리 용량이 급격히 저하되는 치명적인 문제가 발생했다. 특히 4계절이 뚜렷한 대한민국의 기후는 배터리의 성능이 매우 중요하다. 실제로 부조일수 3일이라는 조달청 기준이 있지만 제품가격의 상승으로 인해서 턱없이 부족한 용량을 가진 배터리를 사용하고 있다. 태양광 전문기업인 ㈜한얼누리 권택조 대표는 “태양광 가로등의 경우 범용 충전 제어기를 사용함에 따라 태양광 가로등의 태양광 전지판, 배터리의 종류, lamp의 용량에 최적화가 되어 있지 못하며, 가격의 저가 정책에 따른 제품의 품질이 저하 및 조기 방전에 따른 가로등의 미점등 문제가 지속적으로 발생한다. 아쉽지만 국내 태양광 가로등의 현실이다”고 언급했다. 태양광 가로등은 배터리에 저장된 에너지를 제한적으로 사용해야만 하는 환경이기에 매우 효율적으로 사용해야 자지만, 위에 내용처럼 설치된 대부분의 태양광 가로등에서 비효율적 사용에 따른 가로등 수명 저하 문제가 심각한 상황이다.

㈜한얼누리의 태양광 가로등, 전력제어기 탑재에 따른 실시간 가로등 전력 제어
미점등의 발생을 사전에 예방하고, 잦은 방전 막아 배터리의 수명 최대한 연장시킬 수 있어
㈜한얼누리의 태양광 가로등은 모델별로 상태가 입력되어 있어, 모든 가로등 유닛에 대한 제어가 진행된다. 이에 배터리의 용량, lamp 용량, 태양광 전지판의 성능에 최적화된 프로그램 제어 기술과 AI(인공지능) 기술을 접목하여, 현재의 기상상태에 따른 태양광 전지판 최대 효율전력을 추적한다. 이를 통해 배터리에 최대의 전력을 충전한다.
태양광 전지판에 발전된 전력은 태양의 각도와 구름의 정도에 따라서 시시각각 변화되며, 그 변화에 따른 최대 전략량이 달라진다. 따라서 최대 전력의 추적은 태양광 발전의 필수라고 할 수 있다. 당사의 제어기는 0.5sec 주기로 최대 전력량을 추적하여 빠른 응답성에 따른 시시각각 변화하는 최대 전력량을 배터리에 전달한다. 또한 led램프를 50kHz PWM 제어하기 때문에 lamp별로 전력을 정확히 전달하며, 상황에 따라서는 조도를 조절하여 불필요한 시점에서의 전력을 절약하여 배터리 소모량을 최소화한다. 이와 같은 기능은 배터리의 방전을 막음과 동시에 미점등의 발생을 사전에 예방하고, 배터리의 수명을 최대한 연장시킬 수 있다.

‘리튬인산철 배터리(LifePO4)’ 사용으로 안전성을 확보하다
㈜한얼누리의 가로등에는 일반적으로 잘 사용되지 않는 ‘리튬인산철 배터리(LifePO4)’를 사용한다는 것도 큰 장점이다. 태양광 가로등에 사용되는 배터리에는 일반적으로 PB(납) 배터리가 약 70% 사용되고 있으며, 리튬이온 배터리가 29% 사용된다. KiFePO4 인산철 배터리를 사용하는 경우는 극히 드물다. 이는 인산철 가격이 고가이며, 리튬이온에 비해 인산철의 가격이 훨씬 고가이며, 리튬이온에 비해 부피대비 용량이 약간 낮다는 단점이 있다. 하지만 인산철 배터리는 안정성이 매우 우수하여, 화재 방생률이 낮아, 가로등이 있는 공원이나 주택가에도 설치하기에도 매우 적합하다. 또한 방전에 대한 특성이 기존 배터리보다 월등하게 우수하며, 충전과 방전에 따른 배터리 용량 저하에 대한 방어가 매우 뛰어나다. 이와 같은 인산철 배터리의 장점은 배터리가 태양광 가로등의 수명을 절대적으로 결정하는 만큼 태양광 가로등에 사용되기에 가장 적합하다.

‘DC direct 제어 LED lamp’ 전력 변환 과정에서 생기는 전력 손실을 최소화하다
태양광 전지판은 DC(direct current, 교류) 전력을 생산한다. 생산된 DC는 배터리의 종류에 따라서 전력을 변경하여 저장한다. 그리고 배터리에 저장된 전력을 AC(직류,alternating current)로 변환하고 LED lamp에서 다시 DC로 변경하여 불을 밝히게 된다. 쉽게 말해서 DC -> AC -> DC로 전력이 변환되는 것이다. 전력의 변환에는 손실이 발생하게 된다. 이와 같은 불필요한 전력의 변환은 소중한 전력을 낭비하는 결과를 낳게 된다.
하지만 ㈜한얼누리는 DC direct 제어 LED lamp를 사용하여, 배터리에 저장된 전력을 그대로 LED에 전달하여 불을 밝히기 때문에, 불필요한 전력 변환에 따른 전력 손실이 발생하지 않는다. 권택조 대표는 “제한된 전력인 배터리만의 전력을 최대한 잘 활용하고, 미점등과 같은 이상 발생을 막으며, 배터리를 보호하여 수명을 최대한 연장시키기 위해서 독자적으로 개발한 많은 기술을 적용했다”고 언급했다.

‘원격 실시간 모니터링 및 조작 시스템’ 구축으로 관리자의 편의성과 효율성을 극대화하다
㈜한얼누리의 태양광 가로등은 하드웨어적인 안정성과 내구성을 확보함과 동시에, 관리자가 보다 효율적이고 편리하게 관리할 수 있는 다양하고 독창적인 기능도 탑재되어 있다. 권 대표는 “태양광 가로등 설치를 진행하면서, 주 사용처인 지자체 담당자와 협의를 할 때, 그들의 가장 큰 애로사항은 태양광 가로등이 제대로 동작하고 있는지를 확인하기 위한 방법이 매우 불편하다는 것이다. 태양광 가로등이 설치되어 있는 위치가 담당자가 쉽게 갈 수 없는 원거리가 대부분이다. 따라서 자주 현장을 찾아서 확인할 수 없기 때문에, 주변 주민의 민원 또는 담당자가 주기적으로 방문하여 육안으로 확인하는 방법뿐이었다”고 태양광 가로등의 관리적인 측면의 근본적인 문제점을 지적했다.
권 대표는 이와 같은 문제점을 보완하기 위해 태양광 가로등의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 모니터링 시스템을 구축했다. 중앙관제센터에서 언제든지 실시간으로 가로등의 상태를 확인할 수 있으며, 발전량, 방전량 등 절전효과에 따른 전기세 감소금액과 이산화탄소 감소량까지도 실시간으로 확인할 수 있다. 여기에 양방향 제어가 가능하기 때문에, 리셋과 같은 간단한 조작으로 태양광 가로등의 상태를 비정상에서 정상으로 쉽게 변경할 수 있다. 결국 담당자의 불필요한 현장 방문을 확 줄일 수 있다. 여기에 LED lamp의 수동 ON/OFF가 가능하기 때문에, 큰 문제가 발생하지 않는 한 담당자가 현장에 직접 방문을 할 필요가 없다.

태양광 가로등의 주변의 상태를 파악, 적재 적소에 필요한 전력을 사용하는 기술 개발할 것
지난 몇 년간 태양광 발전 사업은 대형발전소와 공장, 주택 등을 위주로 진행되었고, 최근 정부는 최근 도로 위, 터널, 휴게소 등의 작은 자투리땅까지 찾아 나서며, 가능한 모든 곳에 발전시설을 확대, 보급하고 있다. 고속도로의 자투리땅 곳곳을 찾아서 태양광 발전소를 설치하고 있다. 면적이 적고, 산이 많은 우리나라의 특성상 당연한 선택일 수 있다. 하지만 미관상 좋지 않고, 환경파괴 등의 이유로 지역 주민들과 환경단체들의 민원과 반대의 목소리가 끊이지 않고 있다. 하지만 마땅한 차선책이 없어 정부에서도 심한 골머리를 앓고 있는 가운데, 관련업계 전문가들은 ㈜한얼누리의 태양광 가로등이 이러한 문제를 한 번에 해결할 수 있는 혁신적인 시스템이라는 평가를 받고 있다.
㈜한얼누리는 앞으로도 지속적인 연구개발을 통해 더욱 편리하고 안정성 있는 제품을 만들어 낼 계획이다. 태양광 가로등의 주변의 상태(주변조도, 사물유무, 인체감지 등)를 스스로 파악하여, 불요시에는 사용전력을 줄이고, 필요시에는 사용전력을 늘려 적재적소에 적당한 필요전력을 사용하는 기술을 개발하고 있다.

열대아 기후로 변해가는 우리나라, 태양광 기술도 이에 발맞추어 개발해 나갈 것
세계에 모든 곳에 밝을 빛을 비추는 회사가 되는 것이 우리의 목표
최근 온난화로 인해 우리나라의 기후가 열대아 기후로 변화되면서, 열대아 기후의 가장 큰 특징인 우기가 발생하고 있다. 이에 2020년에는 약 2주간의 긴 장마가 찾아오기도 했다. 이에 ㈜한얼누리는 태양광 가로등에 소형 풍력 발전기를 접목한 하이브리드 태양광 가로등을 구상하고 있다. 이를 통해 부조일수가 길어지고 있는 우리나라의 기후에 맞는 가로등을 보급할 계획이다. 이와 함께 자사의 태양광 가로등을 아니라 동남아 지역의 개발 도상국에도 보급한다는 계획이다. 이를 위해 코트라 온라인 전시관 참여, 다양한 국가와 비대면 비즈니스 매칭 등을 진행하며 다각도로 해외 진출을 모색하고 있다. 현재 해외 각국에서 많은 문의가 들어오고 있다. ㈜한얼누리의 보다 자세한 사업 내용은 홈페이지를 통해 확인할 수 있다.
마지막으로 권택조 대표는 “전기 공사로 시작해서 신재생 에너지 사업에 뛰어들었다. 미래 에너지기업의 선두주자가 되는 것이 목표다. 태양광 가로등은 태양만 뜨는 곳이면, 마무리 험한 오지라도 빛을 밝힐 수가 있다. 세계에 모든 곳에 밝을 빛을 비추는 회사가 되고 싶다”고 언급했다. 본지에서도 밝고 힘찬 미래를 만들어가는 ㈜한얼누리의 미래에 응원의 메시지를 보낸다.