태양열업계 대표기업 이맥스시스템(대표 이종욱)이 제로에너지건물 구현을 위한 PVT(태양광·열) 복합모듈을 이용한 건물에너지공급시스템을 개발했다.
이맥스시스템은 지난 26일 수원에 위치한 노보텔엠버서더호텔에서 ‘제로에너지건물 구현을 위한 0.8kW/m²급 모듈화형 태양광·태양열 융합시스템 및 운영기술 개발’ 세미나를 개최했다. 이번 개발에는 이맥스시스템이 총괄하고 한국에너지기술연구원, 대전대학교, 한밭대학교가 참여했으며 총개발기간 3년(2017년 5월~2020년 6월), 개발비용 64억원이 투자됐다.
PVT 복합모듈은 PV(태양광)발전에 영향을 안주면서 일사광선의 최대 68%를 추가로 열로 변환할 수 있는 상호보완적인 태양에너지시스템이다. 전기와 열을 동시에 생산해 지붕이나 파사드의 단위면적당 에너지생산량이 증대되고 PV시스템의 발전효율을 증대시킬 수 있는 효율적인 시스템이다.
또한 제로에너지건물 의무화에 최적인 열·전기 융합시스템으로 건물의 전력 및 냉난방부하를 자립할 수 있는 경제적인 시스템이다. PV시스템대비 동일 지붕면적에서 약 3배 이상의 에너지생산이 가능해 정체된 신재생에너지 보급시장에서 활로가 될 수 있는 매적적인 시스템으로 평가받고 있다.
특히 전세계적으로 개발 및 보급 붐이 일어나고 있는 새로운 아이템으로 건물에너지부문의 Final Solution으로 자리매김할 수 있는 시스템으로 각광받고 있다.
이맥스시스템의 관계자는 “태양전지는 1,100nm 이상의 장파장 영역의 태양광선(약 30%)은 발전에 사용이 안되며 high density영역의 태양광선(약30%)은 열로 변환돼 손실된다”라며 “PV발전에 전혀 영향을 안주면서 얻을 수 있는 최대 68%의 태양광선을 열로 변환이 가능하며 이러한 물리적 특성으로부터 PVT의 개발동기를 얻게 됐다”고 밝혔다.
이맥스시스템이 개발한 PVT는 발전과 집열을 통해 열과 전기를 동시에 얻을 수 있는 시스템으로 발전은 일반 PV모듈과 같이 작동하며 태양전지의 온도상승에 따른 효율저하를 과열방지기능으로 커버해 줄 수 있는 시스템이다.
또한 태양전지와 태양열 집열기(Thermal Absorber plate)와의 열전도에 의한 집열이 이뤄지며 태양전지와 집열기는 기계적으로 라미네이트돼 있어 전도효율이 매우 뛰어나다.
발전, 집열은 물론 태양전지와 한전계통 사이의 양방향 충·방전, 집열된 열에너지를 축열조에 축열해 급탕 및 기타용도로 사용할 수 있으며 축열조와 히트펌프에 의한 냉난방 공급, 작동상황 및 고장진단을 실시간으로 휴대폰으로 모니터링 및 통하는 ‘스마트폰 이용 모니터링 및 고장진단·통보’기능이 적용됐다.
PVT 열공급 패키지는 옥내 설치 축열조패키지와 옥외설치 공기열원 히트펌프로 구성된다. 축열조패키지는 △집열온수 및 히트펌프 온수저장 △급탕 및 난방용수 공급이 주목적이며 축열조용량은 △350L △420L △640L △1,000L로 구성됐다. 히트펌프는 △급탕 및 난방용수 가열 △냉방용수 냉각 등이 주역할이며 히트펌프용량은 △9kW △12kW △16kW로 구성됐다. 9kW용량은 단열이 잘된 주택의 50평(180m²) 정도를 담당할 수 있다.
IoT기반 발전 및 냉난방 모니터링 및 고장진단제어시스템은 어렵고 복잡해 보이는 태양에너지시스템을 스마트폰 앱으로 언제 어디서나 쉽게 관리할 수 있다. 간단한 앱을 통해 발전 및 냉난방, 급탕시스템을 모니터링할 수 있으며 고장진단 및 알림기능으로 신속하게 고장에 대처할 수 있다.
이맥스시스템의 관계자는 “양산형 PVT모듈과 단일축열패키지로 가격경쟁력을 확보했으며 PVT모듈은 지붕에, 축열조패키지는 옥내에 설치돼 공간을 효율적으로 활용할 수 있다”라며 “스마트폰으로 고장진단 및 모니터링이 가능해 유지관리도 용이하다”고 강조했다.
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