국제사회는 기후변화와 지구 온난화 등으로 야기되는 문제를 해결하기 위해 온실가스 배출량 감축에 대한 규제를 마련·시행 중에 있다. 국내에서도 '재생에너지 3020 이행 계획' 에너지 정책을 발표하는 등 재생에너지 보급 확대에 박차를 가하고 있다. 이와 함께, 산림훼손, 발전효율 저하 등 기존의 육상 태양광발전설비에서 발생한 문제점을 해소하고자 수상 태양광발전설비가 대안으로 부상하고 있는 실정이다. 수상태양광발전설비는 육상태양광발전설비에 비해 발전효율이 11% 이상 높아질 뿐만 아니라, 수면 차광을 통해 녹조 확산을 저감시키며, 저수지 수자원의 약 40%를 증발 억제하는 등 많은 장점을 가지고 있다. 이와 같은 이유로 세계적으로 수상 태양광발전설비 설치는 빠르게 증가하고 있다.
한편, 태양광발전설비의 보급 증가와 함께 최근 5년 동안(2014년~2018년) 연평균 약 62건의 화재가 발생하는 등 안전사고 또한 증가 추세에 있다. 최근에는 중·대규모급 발전설비 DC 접속함에서 이상 발열로 인한 화재가 발생하고 있어, 설비 확대에 따른 화재 발생의 위험성은 더욱 증가될 것으로 예상되나 이를 예방하기 위한 제도 개선 및 대책 마련은 부족한 실정이다.
본 논문에서는 수상태양광발전설비에 대한 사고사례를 고찰하여 DC 케이블 배선 시공방법 개선 등 안전관리 규정에 적용시키기 위한 사고사례 현장분석 및 실증 등을 실시하였다. 수상태양광발전설비 설치환경 여건상 수상에서 지상 부분까지 DC 케이블을 통해 전력계통과 연결하고 있어, 바람이나 수면의 변화에 따른 부유체의 유동 위치의 상하, 좌우 움직임이 사고 발생 중요 변수로 작용할 가능성이 높기 때문이다. 또한, 수상태양광발전설비 접속반에서 인버터로 연결되는 수상 구간의 DC 케이블이 소손 되고 수상 부유체의 부분 전소, 케이블지지 구조물 이탈·변형 사고가 자주 발생하여 사고에 대한 원인분석을 실시하고, 화재발생 지점에서 발견된 용융흔, 화재로 손상이 식별된 DC 케이블 및 수중에 있는 연소진행 추정방향의 전선을 수거하여 정밀분석도 함께 실시하였다.
이에, 수상태양광발전소의 DC 케이블 배선에서 발생한 화재사례 분석 및 원인 조사를 통해 수상 태양광발전의 설치·운영 시 사고예방을 위해 전기설비기술기준 및 전기설비 검사 및 점검의 방법·절차 등의 제도 개선안을 제시하였다.
첫째, 수상태양광의 전선로는 외부의 요인인 바람, 결빙, 온도, 태양방사 등을 견디도록 설계되어야 한다. 이를 위해 전선의 하중과 구조적 설계에 대한 전선하중 구조계산서 및 접속점의 장력에 대한 기술계산서를 공사계획신고 시 제출하여 확인하는 개선안이 요구된다. 이는 사고예방을 위한 전선의 하중 및 구조적 설계에 대한 규격인 KEC 522.1에 근거하여 수행되어야 한다.
둘째, DC 케이블 설치에 대한 요구사항은 태양광발전설비의 시설기준(KEC 520)에서 케이블 연결구간에서 U자형 굴곡 부분이 발생하는 부분에 대해서는 설치방법 등 기계적 및 물리적 특성을 고려한 구체적인 내용을 추가하고 향후 유지 보수 방안으로 전선을 수상 하부에서 대지 부분에 연결하는 설치방법을 고정하여 시공하는 방법으로 설치 기준을 마련하는 등 명시적인 세부 사항이 요구된다.
셋째, DC 케이블 트레이 배선 시 DC 케이블 하중 계산으로 분산 배치 기준을 마련하고 케이블 트레이 변형에 의한 전선 이탈 방지를 위한 전선 Off-set을 고려하는 등 배선 지지(전선고정) 방지대책 마련이 요구된다.
상기의 제안사항은 향후 수상태양광발전소 관련 규정 및 전기설비규정(KEC), 전기설비 검사 및 점검의 방법·절차 등에 반영되는 법규 제정 시 근거 자료로 활용될 것을 기대한다.