건물 일체형 태양광 발전(BIPV): 구성 요소 자체의 가치와 과제를 넘어

건물 일체형 태양광(BIPV)은 경쟁력이 부족한 태양광 제품들이 시장 진입을 시도하는 분야로 여겨지는 경우가 많습니다. 그러나 헬름홀츠-젠트룸 베를린 PVcomB의 기술 관리자 겸 부소장인 비욘 라우는 이러한 견해가 공정하지 않을 수 있다고 생각합니다. 그는 BIPV 도입의 미싱 링크는 건설 산업, 건설 부문, 그리고 태양광 제조업체의 교차점에 있다고 지적했습니다.

PV 매거진에서

지난 10년간 태양광 산업의 급속한 발전으로 전 세계 태양광 시장 규모는 연간 신규 설치 용량이 약 100기가와트(GWp)에 달했습니다. 이는 매년 약 3억 5천만 개에서 4억 개의 태양광 모듈이 생산 및 판매된다는 것을 의미합니다. 그러나 건물에 태양광 패널을 통합하는 것은 여전히 ​​틈새 시장입니다. EU의 "Horizon 2020" 연구 프로젝트인 PVSITES의 최근 보고서에 따르면, 2016년 건물 외벽에 통합된 태양광 패널 용량은 전체 설치 용량의 약 2%에 불과했습니다. 전 세계 에너지 소비량의 70% 이상과 온실가스 배출량의 약 40%에서 50%가 도시 지역에서 발생한다는 점을 고려하면, 이러한 미미한 수치는 특히 주목할 만합니다.

온실가스 문제를 해결하고 현장 전력 생산을 장려하기 위해 유럽 의회와 이사회는 2010년 "제로 에너지 건물(NZEB)"이라는 핵심 개념을 담은 건물 에너지 효율 지침 2010/31/EU를 도입했습니다. 이 지침은 2021년 이후 건설되는 모든 신축 건물에 적용됩니다. 이 지침은 올해 초 공공기관을 수용하는 신축 건물에 대해 발효되었습니다.

이 지침은 NZEB 등급 달성을 위한 구체적인 조치를 규정하고 있지 않습니다. 건물 소유주는 단열, 열 회수, 에너지 절약 솔루션과 같은 에너지 효율 개선 조치를 고려할 수 있습니다. 그러나 건물의 전반적인 에너지 균형이 규제 목표이므로, 건물 내부 또는 주변의 능동적인 발전은 NZEB 기준을 충족하는 데 필수적입니다.

잠재력과 과제

태양광 발전이 미래 건축 설계나 기존 건물 인프라 개선에 중요한 역할을 할 것이라는 점에는 의심의 여지가 없습니다. NZEB 표준은 이러한 목표 달성의 원동력이 될 것이지만, 유일한 요소는 아닙니다. 건물 일체형 태양광 발전(BIPV)은 기존 공간이나 표면을 발전용으로 활성화하는 데 사용될 수 있으므로, 추가 공간 없이도 도시 지역에 태양광 발전 시스템을 추가할 수 있습니다. 통합 태양광 시스템을 통해 생산되는 청정 전기의 잠재력은 엄청납니다. 베크렐 연구소가 2016년에 발견했듯이, 독일에서는 BIPV 발전이 전체 전력 수요에서 차지하는 비중이 30%를 넘는 반면, 이탈리아와 같은 남부 국가에서는 40%에 육박합니다.

하지만 BIPV 솔루션이 태양광 사업에서 여전히 미미한 역할을 하는 이유는 무엇일까요? 지금까지 건설 프로젝트에서 BIPV 솔루션이 거의 고려되지 않는 이유는 무엇일까요?

이러한 질문에 답하기 위해 독일 베를린에 있는 헬름홀츠 재료에너지센터(HZB)는 작년에 세미나를 개최하고 BIPV 분야의 다양한 이해관계자들과 소통하며 요구사항 분석을 실시했습니다. 그 결과, 문제가 기술 자체의 부족에서 비롯된 것이 아니라는 것을 알 수 있었습니다.

HZB 세미나에서 신축 또는 리모델링 프로젝트에 참여한 많은 건설 업계 전문가들은 BIPV의 잠재력과 지원 기술에 대한 지식 격차가 있음을 인정했습니다. 대부분의 건축가, 기획자, 그리고 건물 소유주는 태양광 기술을 프로젝트에 통합할 충분한 정보를 갖추고 있지 않습니다. 따라서 사람들은 BIPV에 대해 부족한 디자인 매력, 높은 비용, 과도한 복잡성 등 많은 우려를 가지고 있습니다. 이러한 명백한 오해를 해소하기 위해서는 건축가와 건물 소유주의 요구를 최우선으로 고려해야 하며, 이러한 이해관계자들이 BIPV를 어떻게 바라보는지 이해하는 것이 우선되어야 합니다.

사고방식의 변화

BIPV는 다기능성이나 미적인 고려 사항이 필요 없는 기존 옥상형 태양광 시스템과 여러 측면에서 다릅니다. 제조업체가 건물 구성 요소에 통합되는 제품을 개발하려면 재고해야 합니다. 건축가, 시공사, 그리고 건물 사용자들은 처음에는 건물 외피가 기존의 기능을 모두 갖추고 있을 것으로 기대했습니다. 그들의 관점에서 발전은 단지 추가적인 기능일 뿐입니다. 또한, 다기능 BIPV 구성 요소 개발자는 다음과 같은 측면도 고려해야 합니다.

• 다양한 크기, 모양, 색상 및 투명도를 갖춘 태양열 활성 건물 구성 요소에 대한 비용 효율적인 맞춤형 솔루션을 개발합니다.

• 표준을 설정하고 매력적인 가격을 제공합니다(BIM(건물 정보 모델링)과 같은 성숙한 계획 도구에 적용 가능).

• 건축자재와 발전부품을 통합하여 태양광 부품을 새로운 유형의 외벽부품에 통합합니다.

• 일시적(국부적) 그림자에 대한 높은 내성을 가지고 있습니다.

• 장기 안정성을 확보하고, 출력의 장기적 감쇠 및 외관(색상 안정성 등)의 장기적 안정성 및 저하에 주의합니다.

• 특정 현장 조건(설치 높이, 결함 있는 구성 요소 또는 외관 구성 요소 교체 고려)에 맞춰 모니터링 및 유지 관리 계획을 개발합니다.

• 안전(화재 예방 포함), 건축법규, 에너지 규정 등 법률 및 규제 요건을 준수합니다.