배란다 태양전지에 ESS 연결.. 전기 53% 절약했다

건설기술연구원 공동주택 세대용 ESS 개발
일반가구 테스트 결과 평균 40% 전기 절약

한국건설기술연구원이 개발한 ESS를 서울시 행당동의 한 아파트에 설치했다. 건설기술연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국건설기술연구원 김용기 박사팀이 국내 최초로 공동주택 발코니나 옥상에 설치 가능한 공동주택 세대용 에너지저장장치(ESS)를 개발했다. 연구진은 이 공동주택 세대용 ESS를 이용해 한달간 최대 53%의 전기를 절약했다고 20일 밝혔다.

연구진은 서울시와 용인시 고층형 아파트 3가구에 태양전지와 ESS를 설치해 테스트했다. 이 ESS는 발코니형 4㎾h급이며, 태양전지는 300W 모듈 4장을 연결한 1.2㎾급이다. 한달간 사용한 결과, 3가구 평균 40%의 전기에너지를 절감했다.

연구진은 이 공동주택 세대용 ESS에 국내 주거용 전력 사용 패턴에 적합한 제어 알고리즘을 적용했다. 또, 화재 안전성능이 우수한 리튬인산철 배터리와 자동 소화장치 등의 삼중 안전장치를 장착해 안전성을 높였다. 공동주택 세대용 ESS는 태양광 발전과 연계해 낮에 만든 남는 전력을 저장하고, 늦은 오후나 야간에 쓸 수 있게 했다.

이와함께 연구진은 공동주택 세대용 ESS와 연계할 수 있는 건물 일체형 태양광발전(BIPV) 설비를 개발했다. 태양광 발전 설비는 부피와 규모가 커 각 가정에서 설치를 기피하는 경우가 많다. 연구진은 이를 개선하기 위해 창호형이나 난간 일체형 태양광 발전 시스템을 개발했다.

한국건설기술연구원이 개발한 ESS를 서울시와 용인시 아파트 3세대에 설치한 뒤 설치 전후 전기소비량을 비교환 결과 최대 47.7%의 전기를 절감했다. 건설기술연구원 제공

연구진은 "이 BIPV는 신축 건물뿐만 아니라 기존 건물을 그린 리모델링하는 경우에도 적용할 수 있다"고 말했다. 창호 일체형 BIPV의 경우, 외부 창호에 태양전지 셀을 설치하고, 삼중 유리창으로 구성함으로써 단열 강화도 기대할 수 있다. 난간형 BIPV의 경우 컬러유리를 활용해 발코니의 블라인드처럼 활용할 수도 있다.

이번 연구 성과는 '서스테이너빌리티(Sustainability)'와 한국태양에너지학회 논문집에 발표됐다.

한편, 최근 서울시 등 많은 지자체에서 공동주택에 미니 태양광 설비를 설치하고 있다. 하지만 태양광 설비 보급 확대에는 여러 장애물이 있다.

가구당 300W 전후의 작은 발전 용량으로 인해 전기요금 절감효과가 미미해 태양광 발전 설비의 용량을 늘려야 한다. 태양광 발전 설비 용량이 늘어났을 때, 단독주택의 경우 전력회사로부터 남는 전력을 차감해 전기요금을 감면 받을 수 있다.

그러나 아파트 등과 같은 공동주택에서 변압기를 공동으로 사용할 경우, 남는 전력을 차감하는 것이 불가능하다. 태양광 설비에서 생산된 남는 전력은 저장되지 못하고 이웃집으로 흘러가 전기 요금 절감 효과를 체감하기 어렵다.

따라서 공동주택의 태양광 설비 보급 확대를 위해서는 공동주택 세대용 ESS의 상용화가 필수적이다.
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