역전지붕상에 경계석을 이용한 태양광발전 설치 과정을 써봅니다.

보조금사업을 통해 태양광발전기를 설치하려는 많은 분들이 계시지만 경계석상에 설치하는 것이 사실상 어려운 현실입니다.

구조물 및 패널 셀프 설치 + 전기공사업체의 결선 및 상계거래 진행이 가능하다면 보조금을 받는 것과 공사비는 크게 차이나지 않습니다. 또한, 보조금사업의 한도인 3kWp보다 큰 규모로 설치도 가능하기 때문에 보조금사업에 참여하는 것은 따져야 할 득실이 있습니다.

보조금사업 없이 태양광발전설비를 설치하려는 분들께 도움이 되었으면 좋겠습니다.

진작에 썼어야 했지만..... 회장님의 喝을 맞고 지금에서야 써올립니다...ㅠㅎ

1. 도면 수령

건축설계도면에 포함된 태양광 도면입니다. 높이 5M 이하의 태양광시설물은 공작물축조신고 대상이 아니기 때문에 건축허가 절차에 들어있을 필요 없지만, 이 도면은 두가지 의미를 갖고 있습니다. 

a. 태양광 설치 물량, 방위와 각도를 제시

   태양광 설치의 방위와 각도는 중요합니다. 건축사는 300Wp 모듈 20장을 남동향으로 10도를 세워 패널을 설치하도록 했습니다.

   저는 여러 가지 검토 끝에 500Wp 모듈 14장을 남서향으로 10도를 세워 패널을 설치했습니다.

   검토 과정에서 참고한 문서를 소개해 드립니다.

 [ 건물적용 태양광발전시스템의 국내 지역에 따른 설치각도별 연간 전력생산량 예측에 관한 연구 - https://kieae.kr/xml/01804/01804.pdf ]

b. 건축사(구조기술사)에 의한 구조적 검토를 문서화

   태양광패널 및 구조물이 바람에 날아갈 경우 건축사를 복구현장에 데려와 등짐을 지울수 있습니다.

2. 계획 수립

계획 수립 절차에서 이뤄져야 할 일은 건축사가 제시한 물량에 대한 재검토입니다. 

a. 패널 선정

계획 수립 당시(2023년 1분기) 태양광 모듈 시장의 동향은 이렇습니다.

   - 모듈의 고출력화. 건축사가 제시한 300W 출력의 패널은 이미 옛날 물건이어서 구할 수 없었습니다. 대체로 국산 단결정 모듈 500-600W, 신형인 n타입 반도체를 사용한 중국산 모듈은 700W를 상회하고 있었습니다.

   - 모듈의 대형화. 2000*1000[mm]가 국룰이었는데, 당시 최신형인 n타입 중국산은 2400*1200[mm]까지 대형화되는 추세였습니다.

   - 단면 발전 모듈은 퇴물, 양면 발전 모듈이 대세.

 저는 패널을 선정하며 다섯가지 기준을 세웠습니다.

  ㄱ. 2000*1000[mm] 모듈 한장 당 경계석 3개로 지지할 수 있게끔 설계되었으므로 모듈 사이즈가 과도하게 크지 않을 것. 

  ㄴ. n타입 반도체를 사용한 신형 모듈은 피할 것 (이건 믿음직한 사골을 좋아하는 제 취향입니다) 

  ㄷ. 현재 생산중인 주력 제품일 것

  ㄹ. 공급총판이 가까이 있어 물류비를 아낄 수 있을 것 (현대엔솔 공식홈페이지를 통해 가까운 총판을 소개받음)

  ㅁ. 탄소인증 등급이 없을 것. 탄소 등급이 매겨진 제품은 비싸지만, 발전사업 목적이라면 발전단가계약에 유리하다는 장점이 있습니다. 그러나 자가소비 목적으로는 제품값만 비싸고 하등 쓸데없는 인증입니다. 

  ㅂ. 소량 개인구입임에도 구입처로부터 필요한 서류를 제공받기에 충분히 친절할 것.

그렇게 선정한 패널은 현대 HiS-S500YJ라는 제품입니다.

b. 인버터 선정

 인버터 선정에는 몇가지 검토가 더 필요합니다. 태양광패널의 물량이 인버터 용량에 들어맞게끔 하여, 목표출력(제 마음속의 7kWp)을 달성해야 합니다. 그러려면, 태양광패널과 인버터의 데이터시트를 검토하며 간단한 산수를 해야 합니다.

 이 태양광 패널의 정격출력은 500W입니다만, 후면발전량을 감안한 최대출력은 525Wp가 됩니다.

굳이 이를 거론하는 이유는, 전기사용전점검시 후면발전 태양광설비의 최대출력을 후면발전량까지 가산해서 진행하기 때문입니다. 인버터 한대당 모듈 연결 대수를 산정할 때 이에 유의해야 합니다.

이제부터 중학교 수준의 전기 지식이 필요합니다. 태양광 모듈은 직류이므로 어려운 계산이 필요하지 않습니다. 여기서 세 가지를 읽어야 합니다.

  ㄱ. 최대출력 525[W] 

  ㄴ. 최대동작전압 45.8[V]

  ㄷ. 최대동작전류 11.46[A]

여기서 네가지를 읽어야 합니다.

  ㄹ. 최대입력전력 3900[W] 

  ㅁ. 입력전압범위 70[V]-540[V]

  ㅂ. 최대입력전류 16.6[A]

  ㅅ. MPPT전압범위 185[V]-430[V] 

모듈 7대를 1스트링(직렬 연결 한조)으로 연결하는 것을 상정하여 인버터의 최대입력에 적합한지 계산해 보겠습니다.

( ㄱ. 최대출력 525[W] * 7 = 3675[W] ) < ( ㄹ. 최대입력전력 3900[W] )

( ㄴ. 최대동작전압 45.8[V] * 7 = 320.6[V] ) = ( ㅁ. 입력전압범위 70[V]-540[V] ) 

( ㄴ. 최대동작전압 45.8[V] * 7 = 320.6[V] ) = ( ㅅ. MPPT전압범위 185[V]-430[V] )

( ㄷ. 최대동작전류 11.46[A] ) < ( ㅂ. 최대입력전류 16.6[A] )

이로써 모듈 7대를 1스트링으로 이 인버터에 연결하는 것이 적합하다는 점을 알 수 있습니다.

참고사항

* MPPT 전압 범위의 하한선을 벗어나는 경우, 즉 위 모듈 기준 4대 이하를 1스트링으로 하는 경우 발전효율이 크게 떨어지게 됩니다.

* 최근 모듈이 고출력화되어 적은 대수가 필요하므로 전압을 낮추기 위한 2스트링 결선 기능은 크게 의미 없습니다. 현재 판매되는 대부분의 모듈에는 1스트링 결선을 하시면 됩니다.

이렇게 선정한 인버터는 금비전자의 S3R7K-E 입니다. (단종이라니 왠지 기분이...)

* 이 제품은 현대엔솔 총판을 통해서 모듈과 함께 구입했습니다.

 c. 결선 및 배치계획 수립

▲내선설계도

▲발전설비위치도 

상기 두 가지 도면은 전기사용전검사시 제출해야 하므로, 미리 그려둡니다.

그리고, 모듈의 설치 매뉴얼을 정독합니다. 

- 고정용 볼트는 M8 스테인리스 볼트로 선정, 스프링와셔 필요

- 프레임은 통풍이 원활한 구조로 제작

- 모듈을 15도 이상의 각도로 설치할 것을 권장 (권장사항이어서 회장님을 믿고 10도로 진행시켰습니다)  

- SPD 설치(위의 내선설계도 참고)

- 네 개의 지점 이상 볼트 체결

- 볼트 체결 토크는 14-18[Nm] 

- UV 내성을 가진 PV전용 전선을 선정 

- 모듈외함, 프레임, 접지계통 전선을 서로 연결

- 직렬연결시 극성을 반드시 지켜야 합니다. (커넥터 암수가 있어 혼동하기 어렵긴 합니다)

이것을 토대로 에*수 산업의 알루미늄 태양광 구조물 견적을 받았습니다. 비용은 300만원대.

가격 확인 즉시 직접 만들겠다는 마음을 먹고 모듈 상세도면을 바탕으로 프레임을 설계합니다.

스케치업으로 끄적끄적

전체적으로 요런 그림이 됩니다 

한대분을 살펴보면 요런 그림 

30*30[mm] 아연도각관의 타공 위치와 치수를 지정

 연결 부품을 구상, 설계

자재 물량산출과 함께 비용이 계산됐네요.

태양광 7kWp 모듈, 인버터, 구조물, 고정용 철물까지 총 5,865,660원이 들었습니다. 전선과 전선관 값 10여만원 정도 추가.

3. 시공

건축에서 방수시트 작업을 진행합니다.

건축에서 방수시트 작업을 진행합니다.

    건축에서 방수시트 작업을 진행합니다.

단열재를 깔고

투습방수지를 깝니다

그리고 배수판을 깔아줍니다

이 시점에서 태양광 모듈과 함께 경계석 입고. 

방근 부직포를 깔아줍니다.

놓인 부직포 위에 줄자를 이용해 경계석을 배치합니다.

부직포가 바람에 날리지 않게 하는 역할도 함.

입고된 모듈

입고된 인버터

자, 아연각관이 입고됐습니다

30*30*2T 아연각관을 여유있게 28본 주문했습니다.

스케치업 도면을 보며 절단 시작.

직각자를 이용해 철필로 표시하여 절단

타공점 펀칭하여 보루방(탁상드릴)으로 타공

저속으로, 태핑유를 공급하면 아주 쉽게 구멍을 낼 수 있습니다.

*절단면, 타공면은 솔벤트로 탈지한 후 아연도료를 뿌려 방청해줘야 부식을 방지할 수 있습니다.

철필 표시 및 펀칭된 모습

이걸 짊어메고 올라가야 합니다.

ㄱㄱ

쇄석을 올리기 전에 하부의 뼈대 두가닥을 경계석에 설치해 줍니다.

미리 주 뼈대만 먼저 설치하는 이유는, 쇄석을 나라시(뭉친 쇄석을 펴나르기)하는 과정에서 경계석의 위치가 틀어지는 것을 막기 위함입니다.

경계석은 해머드릴로 타공하여 3/8" SUS304 세트앵커로 고정.

쇄석 등장

톤백에 담긴 쇄석을 카고크레인을 이용해 납품받아서 올립니다. 

이거 언제 다 나라시 할 수 있을까 ? ? ? 하는 생각에 휩싸입니다 ? 

犬노가다

ㅡㅏㅏㅏㅏㅏ

매사에 부정적인 저와는 다르게 씩씩하신 바깥양반

등짐도 잘 지심.

얼추 정리가 되어가는 모습

프레임 조립을 본격적으로 시작해 봅니다

설계했던 대로 착착 조립중

패널을 장착합니다.

규정토크 준수

이제 결선작업을 해야하니 인버터를 달아봅니다.

해머드릴로 타공후

푸슉푸슉

수평확인

장착.

배선 및 결선작업에 들어갑니다.

전선관은 GW, 전선은 PV 사용.

이 작업은 전기 사장님께 맡기시길 바랍니다.

외함접지를 연결해야 합니다.

태양광의 알루미늄 테두리 - 프레임 - 접지극이 연결되어야 합니다. 

이는 전기안전공사의 사용전검사시 확인하는 사항이기도 합니다.

스트링1, 스트링2의 전기기기들을 레일에 설치.

MCCB는 전기사용전검사에 지적을 받고 ELB로 교체하였습니다.

하루이틀 쓸 물건이 아니니, 단말처리된 선은 SUS 타이로 결속.

배선 및 결선작업이 완료되었고

전선관은 모종삽을 이용해 쇄석 속으로 파묻어 줍니다.

전기 사장님이 마무리 작업 중.

인버터와 기기함이 장착된 모습

완료된 옥상의 사진입니다

뿌-듯

10도 각도입니다

추후 정비를 위해 배선 작업시 케이블마다 넘버링을 해주는 것이 좋습니다.

깔-끔

4. 계통연계 및 상계거래계약

결선작업과 한전과의 계약절차는 전기공사업자가 진행해야 하므로, 전기 사장님께 다음의 서류를 전달해야 합니다.

- 한전 전기시설부담금 납부영수증 

- 모듈 사양서

- 모듈 시험성적서

- 모듈 거래명세서(납품확인증)

- 인버터 사양서

- 인버터 시험성적서

- 인버터 거래명세서(납품확인증)

- 태양광발전설비 내선설계도면

- 태양광발전설비 위치도

이후 전기안전공사에서 사용전검사를 하러 옵니다.

저는 지적사항-AC측 MCCB(배선용차단기)를 ELB(누전차단기)로 교체할 것-이 있어 2차 검사까지 받았습니다.

며칠 지나면 한전에서 계량기를 역송전계량이 가능하게끔 세팅하러 방문합니다.

여기까지 완료되면 상계거래가 시작됩니다.

* 원격검침 모뎀 장착을 사전에 요청하시면 더욱 편리하실 것 같습니다.

** 중고 태양광 모듈 및 인버터를 개인거래로 구매하는 경우 납품확인증 발급이 불가해 상계거래계약 과정에 어려움이 꽃핍니다. 완전한 자가소비용이 아니면 신품으로 구매하시는 것을 추천 드립니다.

4. 사용후기 및 주절주절

- 좀 힘들긴 한데 절약한 비용으로 따지면 작지 않은 금액입니다.

- 역전지붕 자갈 아래로 경계석이 잠길 수 있게 시공할 수 있어서 좋았습니다.

- 작년 5월부터 지금까지 1년간 발전량은 9,502kWh 입니다.

- 지난 1년간의 월평균 전기요금은 24,600원 정도입니다. 기본료, 발전불가시간대 수전전력량의 부가세 등을 포함. (냉방+난방+제습+온수+의류건조+조리를 전기로 합니다.)

- 매일, 매주, 매월, 매년의 발전량을 알기 위해 CT타입 에너지미터를 따로 하나 다시는걸 추천드립니다.

- 워낙에 전기를 써제껴서 7kW도 충분한 양은 아닙니다. 그렇다고 크게 모자란 양도 아닙니다. 단지 약간의 절약신경을 뇌 한구석에 장착해야 합니다.

- 태양광과 TV는 거거익선이라는 생각이 자꾸 맴돌며, 가정용 상계발전계약 규모인 10kW를 최대한 채워서 달껄 하는 아쉬움이 남습니다.

- 2년 가동 이후 패널 경사 아랫쪽에 먼지구정물이 고여 약간의 자국이 남습니다. 패널 발전부의 최하단부를 약간 가리는 정도라, 10도 올리는 각도는 패널 청정성 면에서 약간 아쉽습니다. 앞으로는 패널 제조사의 권장대로 15도를 지켜 시공하는 것이 어떨까 생각이 듭니다.

다음번에는 코스트코 창고를 셀프로 건축허가를 받아 지은 후기를 올려보려고 합니다.

여러분 패시브하우스+복사냉방은 너무 쾌적합니다. 태양광발전까지 하시면 이 모든걸 월 24,600원에 누릴수 있다는 사실 알고 계신가요?

패시브하우스 지으세요. 두 번 지으세요.