[특집] 수상태양광 부력체 기술혁신기업 '지피엘'
[특집] 수상태양광 부력체 기술혁신기업 '지피엘'
  • 최덕환 기자
  • 승인 2016.05.02 08:00
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회전성형공법으로 방수성 높은 제품 생산
경첩 타입으로 높은 유연성 및 공사기간 절감

▲ 지피엘의 'sol-ez block system’이 설치된 모습

[이투뉴스]햇빛에 반짝이는 물결은 무척 낭만적인 풍경 중 하나다. 하지만 수상태양광시설로서는 철거되기 직전까지 끊임없이 감내해야할 충격이란 의미이다. 주기적으로 꾸준히 타격을 주는 수면 파동이 태양광 모듈의 효율을 저하하는 마이크로크랙(microcrack )의 주요 원인이기 때문이다.

최근 대형화되는 수상태양광분야에서 항시 흔들리는 수면 위로 태양광 모듈 및 부속설비의 안정성을 담보하는 부력체의 중요성은 날로 높아지고 있다.

독립형 수상태양광 부력체 전문업체 지피엘(GPL)은 1998년 창립 이후 회전성형공법을 이용해 플라스틱제품을 생산하는 회전 성형공법 플라스틱 전문기업이다.

초기 2005년에는 놀이기구 제품에 한해 인증 받은 소재와 생산공장, 사용 후 검사까지 받아야 하는 법령이 만들어지면서 전국 6만5000곳에서 교체물량이 발생, 밀려오는 주문에 행복한 비명을 지르는 시기도 있었다. 하지만 지난해 1월 법령이 만료되는 시기를 앞두고 김창현 지피엘 사장은 트럭 루프박스사업과 더불어 수상태양광 부력체를 새로운 먹거리로 삼아 도약을 준비해왔다.

뛰어난 회전성형공법 보유
회전성형공법은 분말형태의 플라스틱 원료를 금형 안에 넣고 가열시켜 점액상태로 만든 후 회전시켜 금형 내벽에 고르게 바른 후 냉각시켜 제품을 생산하는 방식이다. 기존 사출성형이나 블로우 방식보다 경제적이고 복잡한 디자인도 충분히 소화할 수 있다는 장점이 있다.

특히 성형과정에서 압력을 증가시키지 않기 때문에 제품 내 하중을 가중시킬 수 있는 잔류응력이 남지 않아 외부충격에 강한 저항력을 갖는다. 또 아무리 복잡한 디자인이라도 이음새가 없는 일체성형이 가능해 높은 방수성과 내압성을 가질 수 있다.

주로 레저용품, 놀이기구, 공예품, 대형 액체 및 화학용품 저장탱크 등 주로 속이 빈 탱크 등을 생산할 때 쓰인다. 특히 미국에서는 수상레저용품이나 요트 계류장 등 높은 방수성이 필요한 제품을 제작할 때 주로 사용된다. 지피엘은 뛰어난 회전성형공법기술을 바탕으로 높은 방수성과 내구성이 필요한 수상태양광부력체시장에 과감하게 도전장을 내민 것이다.

▲ 플라스틱의 원료인 폴리에틸렌을 금형 안에 넣고 가열·성형·냉각하는 회전성형공법을 통해 제품을 생산하고 있다. <사진은 공장 내부 모습>

독립형 부력체 ‘SOL-EZ BLOCK SYSTEM’
지피엘이 생산 중인 수상태양광용 독립형 부력체(SOL-EZ BLOCK SYSTEM)는 모듈과 부력체가 일체형인 제품으로 5개 부품으로 모듈·통로·부교·트레이·접안시설 등을 조립할 수 있다.

단순 조립방식으로 사람이 손쉽게 조립할 수 있는 만큼 공사기간을 대폭 단축시켰다는 게 지피엘 관계자의 설명이다. 특히 제품의 내구성을 높이고 통풍, 산란광, 수면 냉각효과를 극대화했으며 유속, 충격강도, 풍하중, 빙압에 견딜 수 있는 디자인으로 개발됐다고 밝혔다.

제품은 태양광 모듈을 지지하는 모듈 블록과, 통로로 쓰이는 로드 및 트레이 블록, 전선블록 등 네 종류의 블록으로 구성된다. 모듈 블록의 경우 태양광 모듈각도를 15~30도 정도로 조절할 수 있도록 고안됐다.

로드 블록은 이용자의 안전을 위해 미끄럼을 방지할 수 있도록 제작됐다. 트레이 블록은 전선 통로로도 활용이 가능하다. 전선 블록은 수중생태계를 고려해 식물을 심을 수 있도록 만들어졌다.  

지피엘 관계자는 제품에 대해 뛰어난 안전성을 첫 번째 장점으로 꼽는다. 부력체의 안전성은 피로나 풍속, 빙압, 습윤, 염해 등 외부환경에 견디는 정도를 의미한다. 우선 ‘SOL-EZ BLOCK SYSTEM’은 회전성형공법으로 제작된만큼 이음새가 없어 높은 내구성을 지닌다.

또 부력체 간 조립은 수면의 흔들림에 따라 부품 간 응력을 분산하기 위해 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 경첩(Hinge)타입으로 설계됐다.

이 같은 설계를 통해 풍압에서 높은 저항력을 갖는다. 농어촌공사가 기준으로 제시한 초속 45m를 웃도는 초속 61m의 풍압에서도 견딜 수 있도록 제작됐다. 

특히 경첩 타입으로 너울이나 파도 등 수면의 움직임에 유연하게 대응할 수 있고, 외부충격으로 인한 손상이 발생할 경우 경첩을 분리해 파손된 제품만 교체할 수 있는 만큼 유지보수가 용이하다. 지피엘 관계자는 파손 부위도 수면의 움직임에 직접 대응하는 경첩 부위로 한정될 것으로 보고 있었다.

경제성 측면에서도 ‘SOL-EZ BLOCK SYSTEM’은 다른 제품과 차별화를 꾀하고 있다. 우선 기존 철 구조물은 무거운 무게로 설치를 위해 중장비를 동원해야 한다. 반면 지피엘의 제품은 모듈을 지지하는 블록 하나의 무게가 14kg에 불과한 만큼 사람이 운반할 수 있어 공사기간을 대폭 단축할 수 있다.

1MW급 설비를 15명의 인력이 15일이면 설치할 수 있다. 공사비용은 6 억원 수준으로 최근 낮아진 수상태양광 시공비용을 감안해도 높지 않다.

무엇보다 시설을 철거한 후 부력체를 다시 재활용할 수 있다는 점이 매력적이다. 가공하기 좋고 화학성이 뛰어난 폴리에틸렌을 주원료로 한 프라스틱인 만큼 모듈 수명이 다하는 20~30년이 지난 철거 시점에서 MW당 약 5000만원 가량 회수가 가능하다는 게 지피엘 관계자의 설명이다.

또 소비자의 입장을 고려해 운반비용을 대폭 낮출 수 있도록 부력체를 맞물려 적재할 수 있도록 제품을 설계했다. 해외수출을 염두해 제작한 만큼 컨테이너 적재를 고려해 제품크기를 설정했다. 실제 40피트 컨테이너에 300개의 부력체를 빼곡히 쌓을 수 있다.

특히 제품에 쓰이는 플라스틱은 주 원료가 폴리에틸렌으로 상수도관에 쓰이는 등 인체에 해를 끼치지 않고, 재활용도가 높은 소재인 만큼 친환경적이다. 제품에 쓰인 안료의 처리도 압축블랜딩 공법을 통해 용출우려를 미연에 방지했다. 시험소를 통해 공식적으로 중금속이 용출되지 않는다는 것도 검증을 받았다. 
      

▲ 김창현 지피엘 대표가 수상태양광부력체인 sol-ez block system에 대해 설명하고 있다.

김창현 지피엘 대표 인터뷰
김창현 지피엘 대표는 최근 대형화되는 국내수상태양광시장에서 ‘SOL-EZ BLOCK SYSTEM’이 괄목할만한 성장을 이룰 것으로 내다보고 있었다. 특히 추풍령수상태양광과 관련해 부력체의 중요성이 날로 커지고 있다고 보고 있다고 전망했다.

김 대표는 수상태양광과 관련해 부력체의 가장 중요한 점은 모듈의 안전성을 담보하는 것이라 강조했다. 특히 수면 위에서 부력체를 정확히 고정하지 못하는 만큼 물의 흐름에 따라 진동이 발생하기 때문에 이에 무조건 저항하는 게 아니라 수용할 수 있는 제품을 만드는 게 중요하다고 꼬집었다.  

김 대표는 수면의 움직임에 따라 모듈의 손상 없이 최소 20년간 전력을 생산할 수 있도록 부력체  품질을 제고했다고 자신했다. 또 폐기물을 양산하지 않고 전부 재활용할 수 있는 플라스틱을 사용한 점도 큰 장점이라고 손꼽았다.

유지보수 측면에서도 파손 부위를 얼마나 쉽고 빠른 교체가 가능한가에 초점을 맞췄다고 밝혔다. 계류나 인력 이동시 안전성을 담보하기 위해 미끄럼 방지를 위한 설계를 하는 등 제품 설계에 세심하게 신경을 썼다는 설명이 뒤따른다.

이외에도 제품을 가져가는 바이어들의 입장을 고려해 한 번에 가장 많이 싣고 갈 수 있도록 컨테이너 크기에 맞춰 설계를 했다는 점도 부각했다. 김 대표에 따르면 제품은 5톤 트럭에 100개를, 40피트 컨테이너에 300개를 실을 수 있다. 이처럼 유지보수나 모듈의 안전성, 물류 이동 등을 모두 고려한 제품이라고 답했다.

김 대표는 국내 수상태양광 시장이 대형화되는 추세라고 분석하고 있었다. 100MW급 영암호 수상태양광단지를 비롯해 최근 20MW에서 50MW규모의 대형사업들이 줄줄이 나오고 있다고 밝혔다. 다만 최근 단가부분에서 MW당 6억 이하로 낮아지고 있는만큼 제품의 성능보장을 위한 가이드라인이 필요하다는 입장을 보였다.

올해 제품과 관련해서는 실증데이터 확보에 주력할 방침이라고 전했다. 현재 성균관대학교, 수자원공사와 추적식 수상태양광발전소 연구 과제를 위해 일월저수지에 6kW급 실증사이트를 구축했다. 향후 파도나 너울이 높거나 염해 우려가 높은 난이도가 높은 환경에서 테스트베드를 통해 제품의 성능을 확실하게 입증 받고 싶다는 소신을 밝혔다.

최덕환 기자 hwan0324@e2news.com

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