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에너지기술연구원, 태양광으로 전기·열 만드는 방음벽 개발

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한국에너지기술연구원(열변환시스템연구실 강은철 박사 연구진)이 새롭게 건설하는 도로·철로의 방음벽과 기존에 설치된 노후한 방음벽에 대체 적용이 가능한 다기능(흡음·차음, 전기·열 생산) PVT 방음벽 기술을 개발했다.

 

PVT(Photovoltaic-Thermal)은 태양광 패널·태양열 집열기가 융합되어 전력과 온열을 복합 생산하는 기술이다.

 

다기능성 PVT 방음 모듈은 단순한 요소기술의 조합이 아닌 여러 요소기술들이 융합됐다. 태양광 패널의 온도 상승에 따른 발전량 저하를 막기 위해 PVT 내부에 공기유동을 발생시켜 패널의 온도를 낮춤과 동시에 열을 회수하도록 설계했으며 PVT의 외부 열손실을 최소화하기 위해 흡음재를 단열재로 활용해 흡음과 단열 역할을 한다.


또한 PVT 방음벽 기술의 완성도를 높이기 위해 최적의 방음 기능을 위한 PVT 방음벽 구조체의 형상과 온열을 효율적으로 생산할 수 있는 최적의 전열구조를 적용했으며 시스템이 안정적으로 운전될 수 있도록 자동화된 운전 제어 기술을 개발했다.


연구진은 시스템 설계 및 현장 설치가 용이한 직렬 연계 방식의 시공 기법을 바탕으로 현재 충청남도 계룡시에 3kWe급의 다기능성 PVT 방음벽 시스템을 실증 적용해 2021년 12월부터 운영 중에 있다.


연구진이 개발한 방음벽은 도로 방음시설의 음향성능 기준에서 차음성능은 1000Hz에서 37.1dB(기준 30dB 이상), 흡음성능은 0.83(기준 0.7 이상)으로 기준 대비 높은 성능을 나타냈다.


PVT 방음 모듈의 발전효율은 동일한 외기환경 설치조건에서 기존 태양광 패널 발전효율보다 6% 이상 높았다. 일반 태양광 패널은 온도가 증가할수록 발전량이 감소하는데 PVT 방음 모듈은 공기유동으로 인해 기존 태양광 패널 온도보다 약 15℃ 이상 낮아 발전량이 향상되는 것을 확인했다.


아울러 PVT 방음 모듈에서 생산되는 온열은 단위면적(m²) 당 400Wt 이상 확보하는 것을 확인했으며, 생산된 온열은 대합실, 공중화장실, 휴게실, 흡연실 등 공공장소에 난방 및 환기, 온수 예열로 활용이 가능하다.

 

헬로티 조상록 기자 |



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