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문제 정의
- 그러나 보급된 설비의 유지관리에 대한 관심과 지원, 연구개발은 활발하지 못한 것이 현실이다. 본 연구는 보급량이 증가하고 있는 주택용 태양광발전설비 유지관리의 필요성을 확인하기 위하여 유지관리의 경제적 편익을 분석하는 것을 목적으로 하였다.
- 본 연구는 주택용 태양광발전설비를 중심으로 유지관리의 효과를 분석하는 것을 목적으로 하였다. 주택용 태양광발전설비의 유지관리는 거의 이루어지지 않는 것으로 조사되었다.
- 그러나 아직은 이에 관련된 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 주택용 태양광발전설비의 유지관리에 따른 효과를 분석하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통하여 주택용 태양광발전설비 유지관리에 대한연구 및 기술개발의 필요성을 확인하고, 유지관리에 대한 정부지원을 위한 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구는 최근 활발하게 보급되고 있는 태양광발전설비의 유지관리 효과를 분석하는 것을 목적으로 하였다. 유지 관리 효과는 경제적 편익을 연구범위로 하였다.
- 본 연구에서는 주택용 소규모 태양광발전설비의 유지관리 실태를 파악하기 위해, 직접방문에 의한 실태조사와 설비사용자에 대한 일대일 대면 설문조사를 실시하였다. 실태조사의 내용은 설비 개요, 설비의 제품 구성, 유지관리 실태 등으로 하였으며, 설문조사는 사용자 기본사항, 설비의 설치 및 유지관리 실태 등을 내용으로 하였다.
- 태양광발전설비에 대한 최소한의 점검이 이루어지고 있는 지 확인하기 위해서 발전량 검토 여부를 확인해 보았다.‘전혀 모른다’는 응답이 121가구(61%), ‘가끔 확인하는’가구는 60가구(30.
가설 설정
- 전기요금 산출은 ‘한국전력공사의 주택용 전기요금표’를 기준으로 하였다. 유지관리를 하지 않을 때, 주택용 태양광발전설비의 월간 발전량은 335kWh로 가정하였다[2]. 유지관리를 실시했을 때의 발전량 증가율은 Table10과 같이 6.
제안 방법
- 1) 주택용 태양광발전설비를 중심으로 유지관리 실태를 조사하였다. 유지관리의 필요성에 대한 인식도가 매우 낮고, 설비의 동작 여부와 최소한의 청소와 같은 소극적인 유지관리도 대부분 이루어지지 않고 있는 것으로 나타났다.
- 2) 유지관리에 따라 발전량이 증가하는 정도를 분석하였다. 분석방법은 기존 연구를 통한 분석, 국내 유지관리 전문회사들의 공시자료, 전문가 설문 등의 세 가지 방법으로 하였다.
- 주택용 태양광발전설비는 주택지원사업 등으로 2015년 말까지 203,463호가 보급되었다[1]. 203,463호에 대해서 유지관리를 실시하였을 때 발생하는 경제적 편익을 분석하였다. 203,463호에 해당하는 태양광발전설비가 한 달간 생산할 수 있는 발전량은 68GWh이다[2].
- 3) 유지관리 효과는 앞서 분석된 발전량 증가율을 2015 년말까지 우리나라에 보급된 설비를 기준으로 분석하였다. 주택용은 전기사용량이 많은 가구일수록 유지 관리의 효과가 큰 것으로 나타났다.
- 따라서 본 연구에서는 현실적으로 가능한 분석 방법으로 다음과 같은 방법을 사용하였다. 기존 연구를 통한 분석, 국내 유지관리 전문회사들의 공시자료, 전문가 설문 등의 세 가지 방법으로 하였다.
- 기존연구와 유지관리회사의 공시자료, 전문가 설문을 통해 태양광발전설비의 유지관리에 따른 발전량 증가율을 분석하였다. 각각의 자료를 분석한 결과, 유지관리를 실시하였을 때 발전량은 최소 4.
- 단위세대가 주택용 태양광발전설비(3kW)를 유지관리할때 절감되는 전기요금을 분석하였다. 주택용 태양광발전설 비를 설치한 세대들은 일반적으로 전기사용량이 평균이상인 가구들이 많기 때문에, 분석 대상은 월간 전기사용량이 411, 500, 600kWh인 가구로 하였다.
- 발전량 증가율 분석은 ‘기존연구들의 발전량 증가율 관련 연구내용’, ‘유지관리 전문회사들의 공사자료에 나타난 발전량 증가율’, ‘유지관리 전문가들에 대한 설문조사’와 같은 세 가지의 방법으로 하였다.
- 본 연구는 전문가를 대상으로 일대일 직접대면에 의한 설문조사를 실시하였다. 설문지의 항목으로는 응답자 기본사항, 유지관리의 필요성, 유지관리 주체 및 발전량 증가율, 유지관리의 적정 대가 및 작업조 편성, 주택용 PV설비의 유지관리로 설정하였다.
- 2) 유지관리에 따라 발전량이 증가하는 정도를 분석하였다. 분석방법은 기존 연구를 통한 분석, 국내 유지관리 전문회사들의 공시자료, 전문가 설문 등의 세 가지 방법으로 하였다. 발전량 증가율 분석은 고려할 변수가 많고, 환경과 조건이 매우 다양하기 때문에 정확한 분석에는 한계점이 있으나 최소 6.
- 설문조사 개요는 다음 Table 9와 같다. 설문에 응답한 응답자는 총 32명이였으며, 실시된 설문조사를 토대로 유지관리의 비용과 유지관리에 의한 발전량 증가율, 유지관리의 경제적 편익을 분석하였다.
- 설문조사는 태양광발전설비와 관련된 회사와 대학 및 연구소를 선정한 후 직접 방문하여 전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문조사 개요는 다음 Table 9와 같다.
- 본 연구는 전문가를 대상으로 일대일 직접대면에 의한 설문조사를 실시하였다. 설문지의 항목으로는 응답자 기본사항, 유지관리의 필요성, 유지관리 주체 및 발전량 증가율, 유지관리의 적정 대가 및 작업조 편성, 주택용 PV설비의 유지관리로 설정하였다.
- 본 연구에서는 주택용 소규모 태양광발전설비의 유지관리 실태를 파악하기 위해, 직접방문에 의한 실태조사와 설비사용자에 대한 일대일 대면 설문조사를 실시하였다. 실태조사의 내용은 설비 개요, 설비의 제품 구성, 유지관리 실태 등으로 하였으며, 설문조사는 사용자 기본사항, 설비의 설치 및 유지관리 실태 등을 내용으로 하였다.
- 연구방법은 우선, 기존 문헌과 연구 자료를 분석하여 유지관리 체계와 유지관리 업무를 분석하였다. 유지관리의 실태를 분석하기 위해 주택용 태양광발전설비의 유지관리 실태를 조사하였다.
- 유지관리 업무별 발전량 증가율은 Table 10과 같이 나타났다. 유지관리 업무는 세척, 점검, 냉각, 제설 등의 네 가지이며, 전문가 32인의 응답을 평균하여 발전량 증가율을 분석하였다. 분석결과, 세척은 6.
- 발전량 증가율 분석은 ‘기존연구들의 발전량 증가율 관련 연구내용’, ‘유지관리 전문회사들의 공사자료에 나타난 발전량 증가율’, ‘유지관리 전문가들에 대한 설문조사’와 같은 세 가지의 방법으로 하였다. 유지관리 효과 분석은 기존의 태양광발전설비 보급량과 발전량 증가율을 고려하여 경제적 편익을 분석하는 것으로 하였다.
- 조사방법은 202가구를 대상으로 직접 방문에 의한 실태조사와 설비사용자에 대한 설문조사를 통해 이루어졌다. 유지관리 효과를 분석하기 위해 유지관리에 따른 발전량 증가율을 분석하였다. 발전량 증가율 분석은 ‘기존연구들의 발전량 증가율 관련 연구내용’, ‘유지관리 전문회사들의 공사자료에 나타난 발전량 증가율’, ‘유지관리 전문가들에 대한 설문조사’와 같은 세 가지의 방법으로 하였다.
- 유지관리에 따라 발전량이 증가하는 정도를 분석하였다. 태양광발전설비의 발전량은 일사량, 일조시간, 운량과 같은 기상요소와 지리 및 지형요소 등 여러 요인에 의해서 발전효율의 차이가 발생한다[7].
- 연구방법은 우선, 기존 문헌과 연구 자료를 분석하여 유지관리 체계와 유지관리 업무를 분석하였다. 유지관리의 실태를 분석하기 위해 주택용 태양광발전설비의 유지관리 실태를 조사하였다. 조사방법은 202가구를 대상으로 직접 방문에 의한 실태조사와 설비사용자에 대한 설문조사를 통해 이루어졌다.
- 주택용 태양광발전설비 유지관리 실태를 파악하기 위해 지리적으로 중심부에 있는 충청권의 202가구를 대상으로 조사하여 분석하였다. 조사내용은 설비의 고장, 모듈 청소, 발전량 검토, 모듈의 오염상태 등의 항목이었다.
- 발전에 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 모듈표면의 오염정도를 조사한 결과 Table 6과 같이 나타났다. 직접 방문한 가구 중에서 실측이 가능했던 134가구에 대한 모듈 청결 상태를 모듈의 오염 정도에 따라서 상, 중, 하로 구분하여 조사하였다. 모듈의 표면에 먼지 및 새의 배설물, 낙엽 등이 없는 상태를 ‘상’이라 하였고, 먼지나 비에 의한 얼룩만 있는 상태를 ‘중’, 표면얼룩이 심하고 낙엽 및 새의 배설물이 있는 상태를 ‘하’로 정의하였다.
-
3.2 태양광발전설비의 고장 실태
태양광발전설비의 고장 횟수와 고장내용을 조사하였다
.
대상 데이터
- 유지관리의 실태를 분석하기 위해 주택용 태양광발전설비의 유지관리 실태를 조사하였다. 조사방법은 202가구를 대상으로 직접 방문에 의한 실태조사와 설비사용자에 대한 설문조사를 통해 이루어졌다. 유지관리 효과를 분석하기 위해 유지관리에 따른 발전량 증가율을 분석하였다.
- 단위세대가 주택용 태양광발전설비(3kW)를 유지관리할때 절감되는 전기요금을 분석하였다. 주택용 태양광발전설 비를 설치한 세대들은 일반적으로 전기사용량이 평균이상인 가구들이 많기 때문에, 분석 대상은 월간 전기사용량이 411, 500, 600kWh인 가구로 하였다. 분석에 사용된 기준과 가정은 다음과 같다.
- 주택용 태양광발전설비 유지관리 실태를 파악하기 위해 지리적으로 중심부에 있는 충청권의 202가구를 대상으로 조사하여 분석하였다. 조사내용은 설비의 고장, 모듈 청소, 발전량 검토, 모듈의 오염상태 등의 항목이었다.
-
3.3 모듈 청소 및 발전량 검토 실태
태양광 모듈의 청소와 발전량 검토 여부는 총 198가구가 설문조사에 응답하였다
. 설문조사 결과는 아래 Table 4, Table 5와 같이 타나났다. - 태양광발전설비 관련 전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 유지관리 업무별 발전량 증가율은 Table 10과 같이 나타났다.
- 유지 관리 효과는 경제적 편익을 연구범위로 하였다. 태양광발전설비 중에서는 주택지원사업과 같은 정부의 재정지원으로 보급되고 있는 주택용 소형 태양광발전설비를 연구대상으로 하였다.
- 태양광발전설비의 유지관리 전문회사의 홈페이지 등에 공시되어 있는 자료를 분석하였다. Table 8은 회사별로 실시하고 있는 유지관리 업무범위와 발전량 증가율을 나타낸 것이다.
성능/효과
- ‘전혀 모른다’는 응답이 121가구(61%), ‘가끔 확인하는’가구는 60가구(30.5%)였고, 17가구(8.5%)만이 ‘정기적으로 발전량을 검토’하는 것으로 나타났다.
- 134가구 중 98가구 (73.1%)가 ‘상’이였고, ‘중’과 ‘하’는 각각 32가구 (23.9%), 4가구(3%)로 분석되었다.
- Kim[6]은 모듈의 전면과 후면의 온도감소에 따른 발전량 변화를 분석하였고, Kim[16]은 물을 뿌리는 방식이 아닌 물이 기화할때 열을 흡수하는 원리를 이용하여 발전량 변화를 분석하였다. 각 연구의 발전량 증가율을 단순히 산술평균한 결과, 세척은 9.1%, 냉각은 6.7%로 산출되었다.
- 기존연구와 유지관리회사의 공시자료, 전문가 설문을 통해 태양광발전설비의 유지관리에 따른 발전량 증가율을 분석하였다. 각각의 자료를 분석한 결과, 유지관리를 실시하였을 때 발전량은 최소 4.0%에서 최대 14.9%의 발전량을 증가 시킬 수 있는 것으로 분석되었다. 하지만 회사의 공시 자료의 경우 광고적 성향이 강하여 신뢰도가 많이 떨어지며, 기존 연구는 가정 조건들의 차이로 일률적인 판단이 어렵다.
- 결과적으로 설비가 설치된 후의 경과 시간이 길지 않기 때문에 설비의 고장으로 인한 유지보수 수요는 많지 않은 것으로 나타났다. 고장이 발생한 부분은 인버터와 모듈과 같은 발전에 직접적인 영향을 미치는 부재인 것으로 조사되었다.
- 결과적으로 주택용 태양광발전설비에 대한 유지관리는 적극적으로 이루어지지 않고 있는 것으로 조사되었다. 대부분의 사용자들이 설비의 원리나 작동법 등에 대해 익숙하지 않고, 설비의 청소를 비롯한 적극적인 유지관리의 필요성을 못 느끼고 있는 것으로 분석된다.
- 모듈의 오염상태는 양호한 경우가 많았지만, 약 27%의 가구는 발전에 방해될 수 있는 정도로 오염이 된 경우도 발견되었다. 따라서 발전량을 일정하게 유지하고, 설비의 성능을 최대화하기 위해서는 적극적인 유지관리가 필요한 것으로 분석되었다.
- 이것은 주택용 태양광발전설비를 약 9,700세대에 추가로 보급한 것과 같은 효과와 같다. 따라서 태양광발전설비에 대한 유지관리를 통하여 정부예산 투자의 효과를 극대화할 필요성이 있는 것으로 분석되었다.
- 따라서 현실적으로 추정할 수 있는 가장 근접한 발전량 증가율은 ‘세척’을 주된 업무범위로 하여 31명의 전문가들이 추정한 6.5% 정도로 판단된다.
- 분석방법은 기존 연구를 통한 분석, 국내 유지관리 전문회사들의 공시자료, 전문가 설문 등의 세 가지 방법으로 하였다. 발전량 증가율 분석은 고려할 변수가 많고, 환경과 조건이 매우 다양하기 때문에 정확한 분석에는 한계점이 있으나 최소 6.5% 정도 증가하는 것으로 추정되었다.
- 분석결과, Table12와 같이 월간 전력사용량이 411kWh인 세대는 연간 18,960원, 500kWh 세대는 39,480원, 600kWh 세대는 59,040원의 연간 전기요금을 절약할 수 있는 것으로 나타났다. 우리나라의 전기요금 체계는 누진제를 적용하고 있기 때문에 전력을 많이 사용하는 가구일수록 발전량 증가에 따른 효과가 크게 나타나는 것으로 분석 되었다.
- 유지관리 업무는 세척, 점검, 냉각, 제설 등의 네 가지이며, 전문가 32인의 응답을 평균하여 발전량 증가율을 분석하였다. 분석결과, 세척은 6.5%, 점검은 4.0%, 냉각은 5.6%, 제설은 4.1%로 나타났다.
- 유지관리 업무별 매출비중은 세척 41%, 점검 41%, 기타(냉각, 제설) 18%로 나타났다. 세척과 점검의 매출비중이 80%이상으로 나타나 유지관리 전문회사들의 대부분이 세척과 점검을 주된 업무로 하고 있는 것으로 나타났다.
- 분석결과, Table12와 같이 월간 전력사용량이 411kWh인 세대는 연간 18,960원, 500kWh 세대는 39,480원, 600kWh 세대는 59,040원의 연간 전기요금을 절약할 수 있는 것으로 나타났다. 우리나라의 전기요금 체계는 누진제를 적용하고 있기 때문에 전력을 많이 사용하는 가구일수록 발전량 증가에 따른 효과가 크게 나타나는 것으로 분석 되었다.
- 주택용은 전기사용량이 많은 가구일수록 유지 관리의 효과가 큰 것으로 나타났다. 유지관리에 따른 발전량의 증가는 설비 보급에 지원된 정부예산 투자 효과를 극대화할 수 있는 것으로 분석되었다.
- 1) 주택용 태양광발전설비를 중심으로 유지관리 실태를 조사하였다. 유지관리의 필요성에 대한 인식도가 매우 낮고, 설비의 동작 여부와 최소한의 청소와 같은 소극적인 유지관리도 대부분 이루어지지 않고 있는 것으로 나타났다.
- 유지관리의 효과 중에서 가장 중요한 것은 발전량의 증가이다. 주택용 태양광발전설비의 유지관리가 이루어진다면, 발전량이 최소 6.5% 정도 증가할 것으로 예측되었다. 이것은 주택용 태양광발전설비를 약 9,700세대에 추가로 보급한 것과 같은 효과와 같다.
- 3) 유지관리 효과는 앞서 분석된 발전량 증가율을 2015 년말까지 우리나라에 보급된 설비를 기준으로 분석하였다. 주택용은 전기사용량이 많은 가구일수록 유지 관리의 효과가 큰 것으로 나타났다. 유지관리에 따른 발전량의 증가는 설비 보급에 지원된 정부예산 투자 효과를 극대화할 수 있는 것으로 분석되었다.
- 5개 회사의 유지관리 업무는 세척과 냉각이었으며, 세척이 주된 업무로 나타났다. 증가율을 종합한 결과, 세척은 연간 7.4%, 냉각은 연간 14.9%로 산출되었다.
- 태양광발전설비의 유지관리는 발전량을 증가시키고, 설비 보급의 효과를 최대화할 수 있는 것으로 확인되었다. 따라서 설비의 보급도 중요하지만, 설치되어 있는 설비의 유지 관리에 대한 관심과 지원도 확대되어야 할 것으로 사료된다.
후속연구
- 그러나 에너지관리공단의 유지관리시스템은 이용실적은 거의 없는 것으로 알려져 있고, 주택용과 같은 소규모 설비에 대해서도 적극적인 유지관리는 이루어지지 않고 있다. 결과적으로 태양광발전설비에 대한 종합적인 유지관리 체계 구축과 시행이 필요한 것으로 판단된다.
- 또한 태양광발전설비에 대한 적극적인 유지관리가 이루어질 수 있도록 ‘기술 개발’과 ‘주택용 소형설비 사용자 교육 및 홍보’ 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구는 주택용 태양광발전설비의 유지관리에 따른 효과를 분석하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통하여 주택용 태양광발전설비 유지관리에 대한연구 및 기술개발의 필요성을 확인하고, 유지관리에 대한 정부지원을 위한 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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