초록 ▼

핵심기술
국가 하천부지를 활용한 태양광 발전설비의 경제성을 분석하고, 수반되는 환경/수리/기술/운영 등에 대한 방안을 연구
최종목표
○ 국가 하천부지 태양광 발전시설 설치 및 운영에 관한 연구
○ 안전성, 경제성, 환경성, 기술성 등 사업 타당성 조사 및 분석
○ 원활한 사업 추진 방안 제시
2. 기술개발 개요
○ 석유자원 고갈의 위기감, 교토 의정서의 기후변화 협약 발효, 신흥 BRICs 개도국들의 경제성장에 따른 폭발적인 에너지 수요 등 기존 에너지와 차원이 다른 청정 무제한의 에너지가 요구

핵심기술
국가 하천부지를 활용한 태양광 발전설비의 경제성을 분석하고, 수반되는 환경/수리/기술/운영 등에 대한 방안을 연구
최종목표
○ 국가 하천부지 태양광 발전시설 설치 및 운영에 관한 연구
○ 안전성, 경제성, 환경성, 기술성 등 사업 타당성 조사 및 분석
○ 원활한 사업 추진 방안 제시
2. 기술개발 개요
○ 석유자원 고갈의 위기감, 교토 의정서의 기후변화 협약 발효, 신흥 BRICs 개도국들의 경제성장에 따른 폭발적인 에너지 수요 등 기존 에너지와 차원이 다른 청정 무제한의 에너지가 요구되고 있으므로, 국가적인 차원에서 신재생에너지 개발이 요구되고 있음
○ 특히, 태양광 에너지는 전력 송배전에 필요한 인프라 불필요, 무한한 에너지자원, 저렴한 유지비용, 무소음 및 무공해 등 친환경적이며 반영구적 사용으로 태양이 비추는 곳이면 어디든지 간단히 설치하여 생산할 수 있기 때문에 미래에너지원으로 각광을 받고 있음. 이에 태양광발전 설비는 세계적으로 증가추세에 있으며 특히, 미국, 일본, 유럽 등에서 많은 사업이 이루어지고 있음
○ 태양광 발전소는 태양전지를 이용하여 태양광을 전기로 변환시키는 것으로 동일한 효율의 태양전지를 사용한다는 가정 하에서 생산 전력의 량은 설치면적에 비례함. 결국 대량의 전력을 생산하기 위해서는 대규모의 태양전지를 설치할 수 있는 넓은 공간이 확보되어야함
○ 우리나라 지형을 보면 대부분이 산악지형이고 나머지 평지 부분은 대부분 도심 혹은 농경지로 활용되고 있음. 산악지형은 급격한 경사로 인해 태양전지 설치에 애로가 있으며 태양광을 충분히 받기위해 주변 나무를 모두 베어야해 자칫 호우 시 산사태 등을 유발할 가능성이 있음. 도심지역은 수많은 건물과 도로들로 인하여 대규모 태양광 발전시설 설치에는 다소 무리가 따름
○ 하천부지는 편편하고 넓으며 주변에 높은 시설물이 없어 일조량이 우수하고 전체적인 설치비용을 줄일 수 있어 태양광 발전설비를 도입하기에는 더할 나위 없이 좋은 입지적 장점을 가짐. 하지만 연약한 지반조건, 습기로 인한 구조물 부식, 홍수 등 하천범람 시에 발생할 수 있는 여러 위험요소는 대규모 태양광 발전시설 설치에 장애가 될 수도 있어 여러 분야에 걸친 면밀한 검토를 통해 향후 이용가능성에 대한 가치 평가 및 제약요소 대응방안을 준비할 필요가 있어 본 과제에서는 하천부지를 활용한 태양광 발전소 설치에 필요한 여러 사항들에 대한 연구를 통해 향후 사업 추진에 필요한 제반 정보를 분석/제안하고자 함
3. 개발결과 요약
○ 사업 추진방법, 향후 운영방안 등 연구
○ 주체별 역할 정립(부처별, 중앙정부-지자체 역할 정립)
○ 유속에 지장이 없는 신공법 검토
○ 기타 원활한 사업추진을 위하여 필요한 사항 연구
개발내용 및 결과
○ 사업의 필요성
- 전력수급 불안정 및 원전문제 등을 고려할 때 신재생에너지의 보급은 국가차원에서 절대적으로 필요한 조치
- 신재생에너지를 보급하기 위한 정부의 규제개혁 검토 의지(신재생에너지 기본계획 수립-4차)
- 태양광발전소 발전량은 설치면적에 비례하며, 국토 중 하천부지는 대규모 태양광 발전설비를 구축할 수 있는 아주 좋은 지형임
○ 경제성 측면
- 일반 용지 및 건물 옥상 시공에 비하여 구조물 공사비용이 다소 상승할 수 있으나 부지매입비 등의 비용을 줄일 수 있으며, 다른 지형에 비해 태양광 발전 효율이 높아 경제성 확보 가능
- 단, 하천부지의 경우 충적토양인 관계로 진흙층이 너무 두터운 곳은 시공비의 과다 상승이 있을 수 있으므로 사전 지질 검사를 기준으로 경제성 분석 필요(하빈공원의 경우 진흙층 두께가 얕아 시공비 상승이 1.5억원/MW 정도로 발전성능 등을 고려할 때 경제성 확보 가능)
- 하천 태양광 발전설비에 대한 REC 가중치 상승(0.7→1.0)으로 경제성 향상
○ 환경적 측면
- 태양광 발전설비가 설치되더라도 양지식물이 자랄 수 있는 정도의 일조량 확보가 가능하여 환경적인 영향은 거의 없음
- 오히려 일부지역은 적당한 일조량과 그늘막이 식물 생장에 도움을 주어 과도한 성장으로부터 태양전지를 안전하게 보호위해 제초제를 뿌리기도 할 정도로 식물 생육에는 큰 영향은 없을 것
- 다만 태양전지의 반사광에 의해 축산농가 등에 영향이 있을 수 있으므로 설계시 반영할 필요 있음
- 태양광 발전시설 설치로 인하여 해당 하천부지에 대한 관리가 강화됨으로서 강물에 의한 쓰레기 유입이나 쓰레기 불법 투기 등으로부터 자연경관 및 생태 보호 기능이 강화될 수 있음
○ 수리적 측면
- 태양광 발전설비 설치로 인한 홍수수위변화 점검 필수
- 다만 태양전지판은 넓은 면적으로 인하여 하천수의 흐름에 영향을 줄 수 있으므로 최고 홍수위 이상으로 설치하여야함
- 홍수 시 하천수의 흐름을 방해하거나 유송잡물에 의해 야기될 수 있는 문제점은 구조설계에 반영하여 해결해야함(구조물의 간격, 강도 등)
○ 안전성 측면
- 하천부지 태양광 발전설비 설치 시 습기로 인한 안전성 문제는 발생 가능성이 거의 없음 : 수상태양광, 배수펌프장 사례 참고
- 침수 안정성에 대해서는 수리적인 문제 해결을 위해 태양전지의 높이를 최대 홍수위 혹은 제방 높이보다 높게 설치할 것을 기준으로 한다면 발생 가능성이 낮을 것임
- 중요한 것은 구조물의 강도 안전성 문제로 부식에 강한 소재 사용은 필수사항이며, 충적토양 아래 자갈 혹은 암반층에 구조물을 견고히 시공한다면 안전성은 확보 가능할 것임
○ 제도적 측면
- 현행 하천법 상으로는 적극적 추진에 어려움이 있음
- 국가적 차원에서 시범사업 추진에 따라 하천법의 개정이나 하천부지 조정 등의 과정이 필요함(설치 가능 시설물의 범위 포함)
- 4대강 정비사업으로 인해 조정된 하천부지를 기준으로 보전권역, 복원권역, 체험․이용권역으로 나누고 체험․이용권역 등을 중심으로 다양한 용도로 활용
○ 사후관리 측면
- 계속 퇴적이 일어나는 구간을 선정하여 장기적으로 훼손 등의 문제에 대비해야함
- 하천 흐름을 방해하지 않기 위해 철조망 등의 울타리 시설 설치가 사실상 불가하므로 자연재해 및 민간인 접근에 따른 인사사고 등을 방지할 수 있는 감시방안이 강구되어야 하며, 이에 따른 유지관리 비용이 발생할 수 있음
- 국가 하천을 이용하는 만큼 사회적 기업을 활용하여 관리케함으로서 선순환적인 사업으로 운영
○ 역할 측면
- 중앙정부는 사업추진 계획수립과 이에 따른 제도적 방안 수립이 필요함
- 지방자치단체는 해당 권역 내 최적 부지 검토 및 사업 세부실시계획 수립, 민원 해소 등의 역할이 요구되며, 실제 사업은 발전사업자가 수행하는 것이 타당할 것
- 하천부지 이용관리에 이해관계가 있는 국토부-수자원공사
-지자체 간의 역할이 우선 정립되어야 함
○ 유사사례
- 수상 태양광발전소 : 태양전지의 내구성 및 발전 효율 검증
- 배수펌프장 태양광 발전소 : 연약 지반 구조물 검증
- 춘천 붕어섬 태양광 발전소 : 하천부지(섬) 활용 태양광 발전소 설치 및 운영(지자체 소유)
○ 시범모델
- 낙동강 하빈공원
- 환경/수리/안전성 문제를 모두 극복할 수 있는 모델이 될 수 있어 시범사업을 최적지로 제안
기술개발 배경
○ 2012년에 대구시에서 낙동강 유역 하빈공원을 대상으로 태양광 발전 사업을 추진하고자하였으나 국가하천유역을 대상으로 한 사업인 관계로 제반사항에 대한 충분한 검토가 필요하여 산업통상자원부에서 이러한 제반 사항들에 대한 검토를 위하여 본 연구 과제를 도출함
○ 여러 제반 사항에 대한 연구와 함께 대구광역시가 제안한 낙동강 유역(하빈공원 등) 하천부지 태양광 발전시설 설치 사업의 가능성 여부를 시범모델로 검토
핵심개발 기술의 의의
○ 국가 하천부지를 태양광 발전시설 지역으로 활용하기 위한 장단점 및 제반 사항들에 대해 검토함으로서 올바른 사업계획 수립에 일조할 수 있음
○ 본 연구과제 추진 중 도출된 여러 사항들을 기준으로 대구광역시의 낙동강 하빈공원 태양광 발전시설 설치사업 계획 수립에 일조하였으며, 그 결과 최근 시범사업으로 추진될 가능성이 높아짐
적용 분야
○ 국내 신재생에너지 공급
○ 태양광 발전사업 확대
○ 태양전지 제조 및 설치 기술 개발

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 22
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 25
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 26
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 26
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 27
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 27
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 55
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 56
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 57
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 58
• 끝페이지 ... 59