<사진. 니가타 설국형 메가솔라와 니가타 제2 메가솔라
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

눈을 극복하여 계속 증가하는 메가솔라

일본 국내 유수의 폭설지대인 니가타현(新潟?) 내에 메가솔라의 건설계획이 이어지고 있다. 눈이 내려도 표준 이상의 발전량을 얻을 수 있는 설치방법이 명확하게 확립됨으로써 지자체와 민간기업이 적극적으로 개발을 진행하고 있다. 일본해(대한민국의 동해)의 혹독한 자연이 가져오는 풍력 및 파력도 장래 에너지원으로서 기대가 높아지고 있다.

일본해에 인접한 쇼와쉘석유의 수입기지 중에는 두 개의 메가솔라가 있다. 2010년부터 운전을 계속하고 있는 “니가타 설국형 메가솔라” 근처에 “니가타 제2 메가솔라”가 2014년 3월에 가동을 개시하였다. 최초의 “설국형”에서 실증한 태양광 패널 설치방법을 기초로 제2 메가솔라의 발전효율을 더욱 높일 수 있도록 설계하였다.

두 개의 메가솔라가 입지한 니가타시는 겨울에 적설이 1미터 가까이에 이르는 경우도 있다. 설국형 메가솔라의 건설은 태양광 패널을 설치하는 받침대를 1미터 높이로 하고 패널의 각도는 20도와 30도의 2종류를 병용하였다. 그 결과 1MW의 발전능력에 대하여 첫해 발전량은 11만kWh였다. 설비이용률(발전능력에 대한 실제 발전량)을 계산하면 13.0%로 일본 국내 표준치인 12%를 넘는다. 당초 예상으로는 눈의 영향을 고려하여 95만kWh를 예상하였으나, 그것을 20% 상회하는 좋은 결과였다. 겨울에는 태양광 패널 위에 눈이 쌓여도 경사에 의해 미끄러지기 쉬운 경우도 많았다. 예를 들어 부분적으로 눈이 남아있는 경우에도 패널이 발전하여 온도가 상승함으로써 녹아내리는 것을 알 수 있다. 그리고 설치각도를 20도로 설정한 패널의 경우 발전량은 많았다.

그래서 제2 메가솔라에서는 태양광 패널의 설치각도를 20도로 통일하여 발전규모를 6배인 6MW로 확대하였다. 받침대의 높이는 1미터로 기존과 변함이 없다. 설국형 메가솔라의 실적으로 볼 때 1미터 있으면 패널 위까지 눈이 도달하는 일은 없다. 연간 발전량은 749만kWh, 설비 이용율은 기존보다도 높은 14.2%를 예상하고 있다.

설국형 메가솔라의 개발에는 니가타현의 기업국이 공동으로 대처한다. 이 경험을 기본으로 기업국은 니가타시에 근접한 아가노시(阿賀野市)의 산업단지에서 메가솔라를 확대 중이다. 2011년부터 운전을 개시한 “니가타 동부 태양광발전소”는 현재까지 1호 계열을 합쳐 2MW의 발전능력을 가진다. 그리고 현재의 발전설비 주변에 남는 넓은 구획에는 새롭게 3호 계열을 건설 중이다. 발전능력을 한 번에 15MW로 확대하여 2015년도 중에 운전을 개시한다. 연간 발전량은 1호, 2호 계열을 합하여 약 2,300만kWh에 이를 예정으로 일반가정 6,400세대분의 전력사용량에 해당하는 규모가 된다.

태양광 패널의 종류는 설국형 메가솔라가 화합물계의 박막 타입인 것에 대하여 동부 태양광발전소는 표준적인 결정 실리콘계를 채용한다. 이 패널의 차이를 고려하여, 설치각도로는 30도를 선택하였다. 아가노시는 니가타시보다도 내륙에 있어 가열량이 많기 때문에 받침대의 높이도 1.8미터로 높였다. 이 계획과 병행하여 니가타시에서도 경마조합의 마구간 터를 이용하여 메가솔라를 건설하고 있다. 4MW의 발전능력으로 2014년 12월에 운전을 개시할 것이다. 태양광 패널은 결정 실리콘계를 채용하였으며 설치각도도 30도로 통일하였다. 받침대의 높이는 조금 낮은 1.5미터이다.

니가타시에서는 농업용수로를 활용한 태양광발전의 대응도 시작되었다. 시내를 흐르는 배수로의 경사면에 약 1킬로미터에 걸쳐 2,200매의 태양광 패널이 설치된다. 설치각도는 경계면과 병행하여 30도가 된다. 추가로 용수로로부터 물을 유입한 밭에도 휴작상태의 구획을 이용하여 태양광발전을 동시에 개시하였다. 태양광 패널 아래는 물을 채운 상태로 논의 기능을 유지한다. 배수로의 경사면에서 실시하는 것과 합쳐 연간 발전량은 82만kWh가 된다. 전력판매 수입은 연간 3,000만 엔 정도가 될 예정이며, 농업용수로의 유지관리비의 부담경감으로 활용한다.

설국에서도 태양광 패널의 설치장소와 설치방법을 선택하면 투자에 알맞는 충분한 발전량을 얻을 수 있다는 것이 명확해졌다. 니가타현에서 고정가격매입제도의 인정을 받는 태양광발전설비의 규모는 전국에서 41위에 머물렀으나, 이것으로 확실히 증가할 것이다.

한편, 태양광에 이어 풍력과 해양에너지를 이용한 발전설비의 도입 프로젝트가 진행되고 있다. 니가타현 내에 있는 풍력발전소 중에는 현재 북부의 타이나이시(胎?市)에서 2014년 3월에 가동한 풍력발전소가 2MW로 가장 크다. 같은 타이나이시의 일본해 연안에는 10기의 대형풍차가 있는 풍력발전소의 건설이 시작되었다. 이토츄 에넥스그룹의 “타이나이 풍력발전소”가 20MW의 발전규모로 2014년 8월 중에 운전을 개시할 예정이다. 풍력발전의 표준적 설비 이용률 20%를 적용하면 연간 발전량은 3,500만kWh가 되고, 일반가정 약 1만세대가 사용하는 전력을 공급할 수 있다.

일본해에서 불어오는 강한 바람은 귀중한 에너지원이 된다. 해상에서 파도를 일으켜 파력에너지로서도 이용할 수 있다. 타이나이시에서 북으로 약 40킬로미터의 일본해에 있는 아와섬(粟島)에서는 파력, 조류, 해양풍력의 3종류의 해양에너지를 이용한 발전설비의 실증사업이 시작된다. 세 종류 중에서는 조류발전에 대한 대응이 선행하고 2014년 내에 실증시험을 개시할 예정이다. 4장의 날개를 수직으로 조합한 다리우스식으로 불리는 수차발전기를 해중에 설치하여, 조류의 흐름으로 수차가 회전하는 구조이다. 설치장소로는 아와섬의 북측 근해를 고려하고 있다.

지방의 아와섬 갯마을과 어업협동조합, 그리고 니가타현과 일본대학 이공학부를 포함하는 5자간에 협정을 체결하고 실증시험에 노력한다. 국가의 해양에너지 실증필드의 하나로 선택받음으로써 조성금을 받아 프로젝트를 추진하는 것이 가능하게 되었다. 조류발전에서는 아와섬이 일본의 선진모델이 되었다.

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