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제목 글로벌) 다양한 기후를 위한 태양광 시스템 최적화
국가 [글로벌]  출처 IEA-PVPS
산업구분 [태양에너지]  등록일 2025.07.15

제목 : 글로벌) 다양한 기후를 위한 태양광 시스템 최적화


(Optimisation of Photovoltaic Systems for Different Climates)


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다양한 태양광 모듈의 예측값과 실측된 에너지 수율 비교

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* 출처: IEA-PVPS

* 설명:

- 점선: SSER_REAL(실제 측정된 에너지 수율)

- 적색 실선: CSER(IEC 61853 기준으로 현장 기후에 해당하는 참조값)

- 녹색 실선: SSER_MODEL(이론상 에너지 수율), 해당 지역(Freiburg)의 기후 데이터를 반영하여 IEC 61853 기준으로 계산된 예상값

 

1. 태양광(PV) 기술 확산과 기후 대응 필요성

최근 태양광(PV) 기술은 가격 하락과 효율 향상 덕분에 전 세계적으로 급속히 확산되고 있다. 특히 사막, 열대, 고산, 혹한 등의 극한 기후에서도 설치가 가능해졌으며 경제성도 확보되고 있다. 그러나 이러한 다양한 환경에서는 시스템의 성능 저하와 고장 가능성이 커져 기후별 맞춤 설계 전략이 필요하다.

 

2. 기후별 고장 원인 및 대응 전략

기후 마다 발생하는 고장 원인이 다르기 때문에 각 조건에 적합한 모듈 기술과 시스템 설계가 요구된다.

환경 요인

고장 증상

환경 조건에 따른 위험성

대응 전략

낮은 기온 / 다설

높은 기온 / 건조

높은 기온 / 다습

낮은 기온

재료의 취성화, 캡슐화재의 균열 및 납땜 접합부의 갈라짐

높음

-

-

유연한 캡슐화재 및 백시트의 사용

극심한 온도 변화

균열

(납땜 접합부, 전기 연결부)

중하

중하

중하

열적으로 안정된 소재 및 보강된 부품 사용

물리적 요인

(, 얼음, 바람, 모래 폭풍)

유리 파손, 프레임 변형, 셀 균열, (심각한) 전력 손실

높음

(눈 하중)

높음

(모래 폭풍)

-

강화된 모듈 프레임, 두꺼운 유리, 특수 코팅, 스마트 추적 시스템

자외선 노출

백시트 균열, 캡슐화재의 황변, 접착력 손실

중하

(고지대)

높음

중하

UV 저항성 셀, 백시트 및 캡슐화재 소재 사용

습기 침투 및 다습

부식, 박리 현상

중하

(서리)

-

높음

내습성이 높은 소재 사용

높은 기온

핫스팟, 미세 균열, 열화

-

높음

중간

최적화된 환기 설계 및 고온 저항성 소재 사용

오염

전력 손실, 표면 열화, 핫스팟

높음

(눈 하중)

높음

(먼지, 모래)

높음

(생물막)

자가세정과 경사 설치

염분 입자

부식, 전기 절연 파괴, PID

-

높음

(해안 지역)

높음

(해안 지역)

부식 방지 코팅, PID 저항성 소재, 밀폐형 접속함 사용

 

3. 기후별 태양광 시스템 적용 사례

국가/지역

기후 특성

대응 전략

스웨덴, 스위스, 오스트리아, 미국 북부

낮은 기온 / 다설

양면 모듈로 눈 반사광 활용

높은 경사각 설치

고강도 자재 사용

스페인 남부, 이스라엘 사막, 칠레, 인도 북부

높은 기온 / 건조

방열, 고내열, 자외선 저항 소재 사용

PID 저항성 모듈 사용

셀프 클리닝 및 자동 세척 시스템 도입

싱가포르, 태국, 말레이시아, 하와이

높은 기온 / 다습

부식 방지 코팅 및 내습성 강한 소재 사용

밀폐형 구조 설계

세척 주기 단축

 

4. 표준화의 한계

(IEC 61853) IEC 61853 기반의 에너지 등급 (CSER, EEIM) 체계는 비교적 신뢰성 높은 기술 간 성능 비교 지표가 될 수 있지만, 장기적 열화율이나 해당 지역의 환경 요소 반영은 아직 미흡한 상태이다.

 

5. 결론

태양광(PV) 시스템을 세계적으로 확대하고, 효율성을 높이기 위해서는 소재 기술 혁신과 표준 시스템의 발전이 동반되어야 하며, 기후 리스크를 반영한 정교한 설계와 유지관리 전략이 반드시 필요하다.

다시 말해, 지속가능한 태양광 보급 확대의 핵심은 설치량이 아니라, 기후에 적합한 태양광 시스템을 설계하는 데 있다.