식물과 태양광 패널의 공존 영농형태양광

태양광 에너지의 현주소

사람들에게 가장 친숙하게 알려져 있는 신재생에너지라 함은 단연 태양광에너지일 것이다. 실제로 태양광에너지 생산량은 2012년부터 꾸준히 상승해왔으며, 2012년 243,000toe에서 2018년 2,194,000 toe로 빠르게 그 발전량이 늘고 있다.

국내 태양광 시장 또한 국산 모듈 점유율이 78.7%를 차지할 정도로 대한민국의 태양광 제조산업이 적극적으로 발전되고 있는 추세이다. 마음만 먹으면 쉽게 접할 수 있으며 국가적인 지원
혜택도 적극적으로 이행되고 있어 더 빠른 확산과 상용화가 필요하다고 생각되고 있으나 이러한 태양광도 치명적인 단점들을 가지고 있다.

그 중 하나가 바로 “식물의 일조권 침해“이다.BIPV 나 건물형 태양광과 같은 공간 활용형 기술이 발전되고 있긴 하지만 전체 발전사업용 태양광 시설 중 89%가 농촌에 설치되어 있는 실정이다. 농작물이 경작되고 있는 공간에 태양광 패널을 설치할 시 전체 햇빛 중 30%를 태양광 패널이 흡수하여 농작물에게 햇빛이 부족해질 수 있다.

또한 강수시에 태양광 모듈에 맞은 빗물이 모서리에 모여 흘러내림으로써 특정 부분에만 강수가 집중되는 등 농작물의 고른 성장에 부정적인 영향을 끼친다. 농사가 사라지고 태양광만 남은 농지는 식량자급률 하락과 탄소흡수원 파괴로 이어지며, 오히려 환경에 악영향을 불러올 수 있다는 전문가들의 의견이 잇따르며 농작과 태양광 발전의 공존이 가능한 “영농형태양광”의 발전 필요성에 대한 목소리가 커지고 있다.

[자료1. 태양광 패널과 작물의 솔라 쉐어링]

영농형 태양광이란?

패널의 각도와 크기를 적극적으로 조절하여 앞서 말한 일조권이나 강수량 밀집을 피함으로써 농작물과 태양광 발전을 동시에 이끌어내는 것이 영농형 태양광이다. 농작물은 광포화점에 도달하면 빛을 흡수하지 않는다. 남은 빛을 태양광 발전에 이용하는 방식으로, “솔라 쉐어링”을 진행하는 것이다.

영농형 태양광 발전 시스템은 2003년 처음 창안되었다. 초기의 영농형 태양광은 앞서 언급했던 태양광 패널의 악영향을 최소화하기 위해 다음과 같이 설계되었다.

① 협소형 영농형 전용 모듈을 사용하여 모듈 무게를 줄이고 빗물의 낙수 피해를 최소화하기 위해 20cell 모듈(2x10 cell)을 활용.
② 파이프 비계의 일체형 시스템으로 지지대 활용, 다소 이음매가 많은 값싼 구조 형성
③ 태풍 등 바람에 의한 모듈 보호를 위해 1축형 모듈의 각도 조정 시스템을 수동으로 작동할 수 있도록 설치

[자료2.] 품종 별 강수/일조량에 따른 성장률 측정

다음과 같은 태양광 패널을 활용하는 데에 이어, 실험을 통해 다음 표와 같이 작물 품종마다 필요로 하는 일조량과 강수량이 다른 점에 착안하여 이를 발전시킨다. 불가피하게 발생하는 그림자와 강수량 차이에 따라 각 품종이 잘 자랄 수 있는 위치를 결정하고 설계했다.

위와 같은 초기 영농형태양광은 이미 처음 개발된 일본 내에서는 법령이 제정되어 보급 및 확대되고 있고, 3000개소를 넘어섰다. 영농형 태양광의 보급을 통해 농업인 소득 증대뿐만 아니라 폐 농지 개선에도 좋은 영향을 주고 있으며 태양광 신규보급에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 전망하고 있다.

영농형 태양광의 현주소

현재 남동발전과 동서발전 등 발전공기업들이 영농형 태양광의 연구와 개발에 힘쓰고 있다.
우선 남동발전은 현재 영농형 태양광 사업을 진행중이며 데이터에 따르면 수확한 농작물의 양은 일반 농지에 비해 최소 80% 이상인 것으로 조사되었다.

또한 토양과 농작물에서 농약, 카드뮴 등 해로운 물질도 검출되지 않았다. 위의 사진은 한국남동발전과 한화큐셀이 함께 조성하고 있는 경남 남해군 고현면 관당마을의 영농형 태양광 발전소 시범단지이다. 관당마을 영농형 태양광 발전소에서는 연평균 128MWh 규모의 전기를 생산해 발전사로 송전한다. 이는 4인 가구 가정 전력 사용량 기준 150명이 1년 내내 사용할 수 있
는 규모이며, 전력 생산으로 한 달 동안 버는 수익만 200만원 안팎에 이른다. 벼는 햇볕 5시간이면 광합성을 더 이상 하지 않기 때문에 식물의 성장에는 영향이 미미하다. 태양이 뜨고 지는 동안 그늘도 이동하며 발전소 아래에 있는 작물도 충분히 광합성이 가능하다. 영농형 태양광은 발전소 설비도 일반 태양광 발전소와 다르다. 구조물에 주는 부담을 줄이며 농작물에 지는 그늘을 최소화하기 위한 설비가 갖추어져 있다.

동서발전도 ‘메가와트(MW)급 태양광 발전 실증단지’ 내에서 영농형 태양광 시스템을 운영해왔다. 실증단지 내에서 파종한 보리를 확인한 결과 노지 경작 대비 117%의 높은 생산량과 100.5%의 낱알견실도가 확인됬다. 영양성분 분석결과도 우수하게 나타났다. 또한 전력 수익금으로 에너지분야 미래인재 양성 장학금을 대학생들에게 전달하기도 하였다.

[자료3.영농형 태양광이 설치된 농지에서의 경작]

기대효과와 방향성

영농형 태양광은 농가의 안정적인 수익확보를 가능하게 한다. 농사에 필요한 물이 태양광의 과열을 막아 모듈의 이용률이 높아져 발전량이 더 증가한 경향이 있다. 이러한 경향으로 농가당 평균경작 면적인 5,100평을 기준으로 계산하면 7배의 순이익 증대가 예상된다. 이러한 방식으로 발전을 한다면 전체 농경지의 5%만 활용해도 석탄화력발전소 32기 용량 만큼의 잠재력이 있다.

영농형 태양광은 2030년 우리나라의 탄소중립에도 도움이 될 전망이다. 2019년 기준 국내 농경지는 160만ha였으며 5%만 영농형 태양광을 설치해도 32GW에 이르는 발전소를 건설할 수 있다. 이는 정부가 세운 2021~2025년 태양광·풍력 발전 신규 설치 목표인 25GW의 130%에 해당한다. 그러나 영농형 태양광은 농지법에 발목을 잡히고 있다. 농지법 시행령에 따르면 영농형 태양광의 일시사용허가기간을 최장 8년으로 두고 있다. 이는 20년 이상의 수명을 가진 태양광 모듈과는 동떨어진 허가기간이다. 8년 후에 철거한다는 가정 하에 태양광 발전소를 지어도 최소 8년 이상을 운영한 후에야 투자금을 회수할 수 있다. 현재 농지법으로는 영농형 태양광을 짓긴 어려운 셈이다.

현재 농지법 개정안만 3개가 발의 중이다. 영농형 태양광 설치 기한을 20년으로 늘리는 등의 영농형 태양광 설치를 이끄는 내용이 담겼다. 그러나 이 법안들은 국회 농립축산식품법안심사소위 문턱을 넘지 못하고 있으며 찬반논란이 여전하다. 법안은 아직 비용적 측면과 미관상의 측면, 그리고 농업 생산성 하락의 통계적 자료로 완전히 이루어지지 않고 있으며 이에 대한 인식 개선이 필요하다고 본다. 영농형 태양광은 농가와 에너지 두 가지 측면에서 이점이 있다. 무분별한 설치는 지양해야 하지만 영농형 태양광이 탄소중립에 가까워지는 쉬운 길이라고 볼 수 있을 만큼 접근성의 장벽은 점차 낮아져야한다고 생각한다.

R.E.F 19기 정 지 영
joyo1205@khu.ac.kr

R.E.F 20기 이 주 선
ref20joosun@gmail.com

R.E.F 19기 정 지 영  joyo1205@khu.ac.kr

<저작권자 © 에너지설비관리, 무단 전재 및 재배포 금지>