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[국내논문] 수상 회전식 태양광 발전시설 설치에 따른 농업용 저수지의 수질변화 평가
Evaluation of the Water Quality Changes in Agricultural Reservoir Covered with Floating Photovoltaic Solar-Tracking Systems 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.39 no.5, 2017년, pp.255 - 264  

이인주 (한밭대학교 환경공학과) ,  주진철 (한밭대학교 건설환경공학과) ,  이창신 (한밭대학교 건설환경공학과) ,  김가영 (한밭대학교 건설환경공학과) ,  우도영 ((주)솔키스) ,  김재학 ((주)솔키스)

초록
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본 연구는 수상 태양광 발전시설의 설치로 인한 농업용 저수지의 수질변화를 평가하기 위해 경기도 안성시 금광저수지에 위치한 수상 회전식 태양광 발전시설에서 발전시설 설치에 따른 차광구역 6지점과 비차광구역 4지점을 선정하여 1년 동안 총 16회에 걸쳐 차광으로 인한 수질변화를 시간과 수심 별로 분석하였다. 이를 위해 수온, pH, DO, Chl-a, BGA 항목을 0.3 m, 1 m, 3 m, 5 m의 수심별로 측정하고, 표층의 시료를 채수하여 COD, TN, TP 항목을 분석하였다. 연구결과, 금광저수지 내 10곳의 측정지점 간의 관측된 전 수질항목에서 차이는 유의확률(p - value) 0.05 이상으로 유의수준(${\alpha}=0.05$)에서 서로 다르지 않다고 통계학적으로 분석되었다. 이러한 결과를 토대로 측정지점을 차광구역(site 1~6)과 비차광구역(site 7~10)으로 그룹화 후 시간 및 수심에 따른 변화를 확인하였다. 차광구역과 비차광구역 간의 수온, pH, DO, COD, TN, TP, Chl-a, BGA의 계절 및 수심에 따른 차이는 유의한 수준에서 통계학적으로 다르지 않았다(p > 0.05). Chl-a와 BGA의 경우, 7월에 비차광구역보다 차광구역에서 일부 높은 농도가 관측되었으나 이는 기록적인 가뭄과 낮은 저수량, 발전시설 구조물에 부착된 부착조류의 과다성장으로 인한 일시적 현상으로 전체 수질은 통계학적으로 유의할 만한 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 수상 회전식 태양광 발전시설의 설치로 인한 저수지 수면의 차광이 전체 수면적 대비 0.5% 미만으로 일사량 유입 감소효과는 취송 및 방류를 통한 저수지 수체의 혼합 효과 대비 미미했기 때문인 것으로 판단된다. 향후, 수상 태양광 발전시설 설치로 인한 수질변화를 면밀히 연구하기 위해서는 보다 넓은 면적의 태양광 발전시설의 설치로 인한 차광과 함께 장기적인 수질 및 수생태계 관측이 필요할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To evaluate the water quality changes in agricultural reservoir covered with floating photovoltaic solar-tracking systems, the water quality variations with time and depth were monitored on both six sites for light blocking zones and four sites for light penetration zones after the installation of f...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 농업용 저수지 저면 암반층에 고정된 중심축을 중심으로 부유체 전체를 회전시키는 수상 회전식 태양광 발전시설(floating photovoltaic solar-tracking systems)의 설치로 인한 수체 내 유입 일사량의 저하와 구조물로 인한 수류변환 및 정체 등이 농업용 저수지의 수질에 미치는 영향을 현장에서 1년 동안 장기적으로 조사하였다. 이를 위해, 수상 태양광 발전시설로 인해 광이 차광되는 차광구역(light blocking zone)과 수상 태양광 발전시설의 영향이 없는 비차광구역(light penetration zone)의 수질 변화를 장기적으로 관측한 후 다양한 수질인자별 변화를 통계학적으로 분석하여 수상 태양광 발전시설의 설치에 따른 농업용 저수지의 수질변화를 평가하였다.
  • 수상 태양광 발전시설은 댐이나 호소, 저수지의 잉여공간인 수면역에 설치하여 수위 변동에 대응하도록 하는 발전시설로 육상 태양광 발전시설 대비 발전효율이 높은 발전시스템이지만 수상 태양광 발전시설의 설치로 인한 수체의 수질오염과 수생태계 교란을 야기할 수 있다는 우려가 지속적으로 제기되고 있다. 본 연구는 수상 태양광 발전시설의 설치로 인한 농업용 저수지의 수질변화를 알아보고자 경기도 안성시 금광저수지에 위치한 수상 회전식 태양광 발전시설에서 발전시설로 설치에 따른 차광구역 6지점과 비차광구역 4지점을 선정하여 1년 동안 총 16회에 걸쳐 차광으로 인한 수질변화를 시간과 수심 별로 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
육상 태양광 발전시설의 환경문제를 최소화하는 방안은 무엇인가? 그러나, 육상 태양광 발전시설은 그 의도가 친환경임에도 불구하고 탄소 흡수원인 산림자원의 감소와 생태계 훼손, 토사 유출, 경관 악화 등의 환경문제를 야기시키며 신·재생에너지의 취지인 친환경성을 퇴색시킨다는 문제점이 보고되고 있다.7) 이러한 육상 태양광 발전시설(overland photovoltaic systems)의 문제점을 최소화하고자, 육상 태양광 발전시설을 수상(floating photovoltaic systems)으로 옮기는 방안이 새로운 대안으로 떠오르고 있다.7,8) 즉, 수상 태양광 발전시설을 활용도가 낮은 호소 등의 수면에 설치하기 때문에 자연환경 훼손에 대한 우려 없이 대규모 부지확보가 용이하며, 수면의 냉각효과 및 난반사로 인하여 육상 태양광발전시설 대비 약 10% 이상 발전효율이 높은 것으로 보고되고 있다.
화석연료의 대안으로 떠오르고 있는 에너지는 무엇인가? 화석연료(fossil fuel)의 무분별한 사용으로 인한 자원의 고갈과 이에 따른 환경문제가 대두되면서 지속가능한 신·재생에너지가 화석연료의 대안으로 떠오르고 있다.1,2) 신재생에너지 중 원자력 에너지는 타 발전 대비 경제성이 좋아 각광을 받았으나, 일본 후쿠시마 원전사고 이후 안전성을 염려한 많은 국가에서 원자력 발전 사업을 회피하고 있어3) 원자력 대비 비교적 발전량과 위해성의 예측이 가능하며 빠른 설치 및 시공 등의 장점이 있는 태양광 발전 시설(photovoltaic systems)의 설치가 확대하고 있다.
태양광 발전 시설의 원자력 대비 장점은 무엇인가? 화석연료(fossil fuel)의 무분별한 사용으로 인한 자원의 고갈과 이에 따른 환경문제가 대두되면서 지속가능한 신·재생에너지가 화석연료의 대안으로 떠오르고 있다.1,2) 신재생에너지 중 원자력 에너지는 타 발전 대비 경제성이 좋아 각광을 받았으나, 일본 후쿠시마 원전사고 이후 안전성을 염려한 많은 국가에서 원자력 발전 사업을 회피하고 있어3) 원자력 대비 비교적 발전량과 위해성의 예측이 가능하며 빠른 설치 및 시공 등의 장점이 있는 태양광 발전 시설(photovoltaic systems)의 설치가 확대하고 있다.2) 우리나라의 경우, 2000년대 초 유가급등으로 인해 에너지자원 확보 경쟁에 돌입한 정부가 신·재생에너지 관련 사업을 위한 지원 법령을 마련하고 이를 지속적으로 추진해 오고 있으며,4) 2012년부터는 일정 규모 이상의 발전사업자에게 총 발전량 중 일정량 이상을 신·재생에너지로 공급하도록 의무화하는 신재생에너지 의무 할당제(renewable portfolio standards, RPS)를 도입하여 태양광 발전시장의 확대를 장려하였다.
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