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News/태양광-태양열

[Remake] 대신기 단원들의 영농형 태양광 견학기

by R.E.F. 20기 서범석 2022. 7. 25.

[Remake] 대신기 단원들의 영농형 태양광 견학기

대학생신재생에너지기자단 20기 서범석, 윤진수, 21기 김수현, 김채윤, 김하진

 

서론: 영농형 태양광 발전소 견학하기

태양광 발전소는 크게 가장 많이 접한 농촌형(육상) 태양광 발전과 우리가 체험하고 온 영농형 태양광 발전으로 나눌 수 있다. 가장 중요한 점은 바로 농지에서 농산물과 전기를 병행하여 생산할 수 있다는 것이다. 영농형 태양광은 농업과 태양광 발전을 병행하여 작물과 전기를 동시에 생산하는 방식으로 육상 태양광과는 달리 상부에서 태양광 발전을 하면서 하부에서 농기계 등을 활용해 농사가 가능한 발전 방식이다. 영농 수익과 함께 부가적으로 전력 판매 수익도 얻을 수 있다. 

농사와 태양광 발전이 병행할 수 있는 이유는 작물의 생육에 필요한 광합성량을 보전해 줄 수 있어서다. 작물의 생육의 최대 필요 광합성량의 임계치인 광포화점을 초과하는 빛은 작물의 광합성에 영향을 미치지 않아 이를 태양광 발전에 이용한다. 가령, 벼는 광합성을 위해 조도 50킬로럭스(klux)에서 하루 5시간 정도의 빛을 필요로 하는데, 이를 초과하면 빛은 더이상 광합성 하는 데 쓰이지 않는다. 

[자료1. 영농형 태양광 발전의 개념과 설비구조]

출처 : ZDNet Korea

영농형 태양광은 이앙기·콤바인 등 경작 기계를 사용할 수 있는 공간도 확보 가능하다. 또한, 통상적으로 토지에서 3.5미터(m) 위에 설치하는데, 이를 통해 농기계가 태양광 하부를 자유롭게 지나다닐 수 있다. 아래의 실제 설치 사진을 보면 파악이 가능하다. 경작 기계를 통해 벌써 감자를 수확한 모습이다. 

[자료2. 충북 청주시 오창 영농형 태양광 실제 모습 ©20기 윤진수]

출처 : 자체 촬영

2021년 말을 기준으로 한국 영농형태양광 설치 현황을 살펴보면 다음과 같다. 

[자료3. 국내 영농형 태양광 설치 현황]

출처 : 한국영농형태양광협회

국내 설치용량이 3.4MW로 기존의 태양광 시설보다는 용량이 작다. 이는 아직 영농형 태양광이 국내에 보급이 덜 된 상태라는 것이다. 이번 기자단원들이 청주에 위치한 영농형 태양광 하부 농업을 체험했는데 기자단원들의 소감과 영농형 태양광의 장점을 바탕으로 개선해야 할 과제,  영농형 태양광의 미래에 대해 살펴보자. 

 

영농형 태양광만의 특별한 시설

태양광 모듈에서 생산되는 전기는 전력거래소(한국전력)에 계통한계가격으로 판매하고, 신재생에너지 공급 의무화 제도에 따라 한국에너지공단에서 신재생에너지 공급 인증서(REC)를 발급받아 RPS 대상자에게 판매할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 농가에서는 벼농사 수익과 생산된 전기를 판매하여 연 1000만 원 정도의 추가 소득을 창출할 수 있다. 

 영농형 태양광은 날씨, 계절에 따라 태양전지의 각도를 바꾸어 농작물을 효과적으로 기른다. 예를 들어 비가 오는 날에는 태양전지 각도를 90도로 접어서 태양전지에서 떨어진 비가 농작물에 피해를 주는 낙수효과를 없애고 태풍이 불 때는 각도를 수평하게 하여 많이 부는 바람으로부터 태양전지 시설을 보호한다. 태양전지의 각도를 조절할 때는 자동이 아닌 수동으로 조절해야 영농형 태양광을 오래 사용할 수 있다고 한다. 태양전지로 인해 작물이 골고루 햇빛을 받지 못한다는 우려가 나올수도 있지만, 태양이 이동하면서 그림자가 생기는 위치가 바뀌기 때문에 모든 작물들이 골고루 빛을 받을 수 있다. 

[자료4. .영농형 태양광 각도]

사진출처: AVING

한국태양광에너지가 개발한 영농형 태양광 구조물은 계절과 경작할 농작물에 따라 모듈의 각도와 간격을 다양하게 설정할 수 있어 발전량을 극대화하는데 적극 기여할 수 있다. 작물에 따라 필요한 일사량이 다르기 때문에 다양한 농작물을 재배하기 위해선 태양광 패널의 수평 이동이 용이하게 설계되어야 하고, 태양전지 판의 각도 조절 범위가 커 일사량을 쉽게 조절할 수 있어야 한다. 또한 사업 부지의 방향이 남향이 아닌 경우 태양광 발전 효율이 저하되므로, 구조물 자체를 사선 형태로 남향으로 설계하고 수평 이동이 가능하게 해야 한다. 

청주 영농형 태양광 발전소 견학에서, 영농형 태양광협회 사무총장인 김창한 솔라팜 대표는 영농형 태양광의 중요한 요소로 태양광 구조물의 간격을 꼽았다. 농기계가 들어오면서도 태양광 발전이 충분히 이뤄질 수 있는 태양광 구조물의 높이, 너비가 필요하다. 농기계가 구조물 기둥에 충돌하지 않도록 신중한 배치가 필요하다. 구조물의 기둥이 작물에 미치는 영향도 고려해야 한다. 청주 영농형 태양광 발전소는 기둥의 면적을 최소화하기 위해 기둥 하부를 고정시키는데 원판을 사용하는 대신 직접 지표면에 나사로 고정했다. 원판의 넓이만큼 작물을 재배할 공간을 확보하기 위함이다. 

영농형 태양광 하부 농업체험 활동 후기

[자료5. 영농형 태양광 하부 농업체험 활동 with 감자]

출처 ©20기 윤진수

20기 서범석: 영농형 태양광이라고 해야 농업과 병행하는 태양광 발전이라고 생각했는데, 효율을 극대화하기 위한 여러 가지 장치가 숨어있는 것이 신기했다. 특히, 날씨, 계절에 따라 태양전지의 각도를 바꾸는 것이 신기했다. 비가 올 때면 태양전지 각도를 90도 접어 낙수효과를 없애고 태풍이 불 때면 각도를 수평으로 해 바람으로부터 피해를 받지 않게 하는 것을 보고 놀라웠다. 그 밑에서 감자랑 양파 캐는 것은 덥고 습한 날씨 속에서 정말 힘든 여정이었지만 단원들과 재밌는 시간을 보낼 수 있어서 뿌듯했다.

20기 윤진수: 영농형 태양광의 실효성에 대해 의구심이 많은 사람들에게 필요한 체험이다. 일반 태양광에 비해 농지를 훼손할 일도, 환경을 파괴할 일도 확률이 적다. 그만큼 영농형 태양광이 일반 태양광에 비해 성장 가능성이 높은 이유이다. 대게 태양광발전이 비판받는 이유는 환경파괴이기 때문이다. 계절마다 태양광판의 각도를 바꾸고 기후가 변할 때 수동으로 바꾸어 최소 2년간 영농형 태양광을 갖고 갈 수 있게 하는 점도 농민에게 있어서 필요해 보였다. 농업과 태양광발전을 함께 병행할 수 있다는 점이 가장 흥미로웠다.

21기 김수현: 일반 태양광과 영농형 태양광이 겉으로 보기엔 비슷해도 훼손의 정도와 환경파괴의 정도가 다르다는 것을 새롭게 알게 되었다. 저 또한 태양광발전이 환경의 파괴 정도가 심각하다는 인식이 있었지만 영농형 태양광을 농업을 하시는 많은 분들에게 지원하여 넓혀 나갔으면 하는 마음이 생겼다. 또한 날씨와 기후의 영향을 받으면 영농형 태양광판의 각도를 바꾸어서 효과를 극대화한다는 설명에 놀라웠고 감자와 양파를 캐고 뽑으면서 농산물의 소중함과 감사함을 알았고 힘들었지만 의미 있는 시간을 보낼 수 있었다.

21기 김채윤:  2022 국제그린에너지엑스포에서 영농형 태양광을 처음 접했는데, 당시에는 지나가듯 전시를 바라보며 다른 태양광 산업과 비교해 필요성을 느끼지 못한 것이 사실이다. 하지만 이번 체험을 통해 관련 직종에 종사하시는 분들의 말씀을 직접 듣고, 농촌 사회 부흥과 우리나라의 신재생에너지 확대를 위해 해당 시스템이 더욱 활성화되어야 한다는 생각이 들었다. 아직은 영농형 태양광에 대한 교육이나 인식이 부족하다는 것을 많이 느꼈고, 기사 작성을 통해 조금이나마 인식 개선에 도움이 되었으면 하는 바람이다.

21기 김하진: 직접 영농형 태양광 시설을 방문하고 체험하면서 농업인에게 좋은 기술이라는 생각이 들었다. 일반적인 태양광 시설과 달리, 농업과 효과적으로 병행하기 위해 더해진 요소들이 인상 깊었다. 

 

영농형 태양광을 위해선 무엇이 필요할까?

우리나라에서 영농형 태양광이 더욱 활성화되기 위해서는 세 가지 요인이 필요하다. 바로 농업인 교육, 영농 맞춤형 태양광 시설, 그리고 제도 개선이다.

첫째, 농업인을 대상으로 영농형 태양광 교육이 필요하다. 2021년 말 기준, 한국의 영농형 태양광 설치 현황은 65개소이다. 아직 대부분의 농업인에게 영농형 태양광은 낯선 시설이다. 따라서, 농업인 교육을 통해 영농형 태양광 시설을 소개하고, 농업과 병행할 수 있다는 장점을 설명하는 것이 중요할 것이다. 또한, 설치 이후의 관리 교육을 통해 농업인들이 장기적으로 영농형 태양광 시설을 유지하고, 지속적으로 재생에너지를 발전하도록 할 수 있다.

둘째, 영농 맞춤형 태양광 시설이 보급되어야 한다. 영농형 태양광 시설의 핵심은 농업과의 병행이 가능하다는 것이다. 따라서, 태양광 시설이 하부의 작물 성장을 방해하거나 농기계의 진입을 막아서는 안된다. 시설 설치에 사용되는 철강 등의 재료에 토양에 스며들 수 있는 중금속이 포함되지 않고, 날씨와 계절에 따라 태양광 패널의 각도 조절이 가능하고, 지지 기둥의 간격이 농작물의 수확과 파종을 위한 트랙터가 지나갈 수 있도록 설계되어야 한다. 이러한 요소들을 고려해야만 영농형 태양광이 농업을 보존한다는 본래의 취지를 잘 살릴 수 있다. 한국에서는 시공 가이드라인을 마련하기 위해 2018년 한국에너지공단이 영농형 태양광 시범사업 시공 가이드라인을 발간했으며, 2022년 농식품부에서 영농형 태양광 발전 시설 설치 시 유의사항을 발표했다. 더 나아가, 작물의 생산성과 태양광 발전의 효율성을 증가시키기 위해 더욱 경제적인 시설의 연구 개발이 지속적으로 필요하다.

셋째, 영농형 태양광에 대한 제도 개선이 필요하다. 지난해 3월 영농형 태양광 발전 사업 지원에 대한 법률안을 발의했지만 계류되었다. 이 법안은 100kW 이하 소규모 발전소의 전기 우선 구매, 100kW 전기 생산 시 농가에 월 소득 80~100만 원의 기본 소득 제공뿐만 아니라 농업보호구역 내 농지에서 8년으로 제한된 영농형 태양광 운영 기간을 20년으로 늘리는 것도 포함한다. 높은 초기 투자비를 장기간의 운영 수익으로 상쇄하는 사업 특성상, 수명이 20년인 태양광 시설을 강제로 철거하지 않도록 하고 상업성을 보장하기 위함이다. 현재는 염분이 많은 염해 농지에서만 20년간 발전 설비를 운영할 수 있다. 

[자료6. 영농형 태양광 설치 가능 농지]

출처: 전기신문

하지만 농림축산식품부는 영농형 태양광 법 개정에 신중한 입장을 보였다. 일부 농민단체들이 영농형 태양광의 빠른 설치가 가능해질 경우 유발되는 농지 훼손을 우려했기 때문이다. 영농형 태양광이 농작업의 효율성과 생산량을 저하시킬 수 있다는 것도 영향을 끼쳤다. 

이에 영농형 태양광의 순기능을 드러내기 위해 태양광 업계가 실질적인 근거를 들어 농민들을 설득하는 것이 필요해 보인다. 실제로, 딸기, 상추, 부드러운 과일 등 그늘에 잘 버티는 음지성 식물의 경우 영농형 태양광 시설이 작물 생산에 긍정적인 효과를 줄 수 있다. 녹차의 경우 생산량이 90% 이상 증가했다. 대표적인 식량 작물인 벼, 감자 등은 생산량이 10~20% 감소했지만, 7년 간의 실증 시험에서 품질 상의 문제는 없었고 태양광 발전으로 인한 소득을 고려하면 노후자금 마련 안이 될 수 있다.

영농형 태양광을 위한 별도의 공급 인증서(REC) 제도도 필요하다. REC 제도는 신재생에너지로 전력을 공급했음을 인증받고 이를 통해 수익을 얻도록 하는 제도이다. REC에는 가중치가 있다. 태양광 설비를 설치하기 어렵고 환경에 대한 영향이 적은 곳에는 REC 가중치를 높여 평지, 농지, 대규모보다는 건물 발전, 소규모 발전 등을 유도한다. 그런데 영농형 태양광은 아직 별도의 REC 가중치가 없어 일반 부지의 REC 가중치가 적용된다.

영농형 태양광은 소형화된 패널을 사용하기 때문에 일반 태양광보다 1.5배의 면적이 필요하고 초기 투자비도 30% 더 높다. 이러한 영농형 태양광의 높은 초기 투자비가 보급 확산에 큰 걸림돌이 되고 있기 때문에 경쟁력을 확보하기 위해서 별도의 REC 가중치가 필요하다. 한국영농형태양광협회 관계자는 “영농형 태양광은 3배 이상 높게 설치하기 때문에 기존 가중치보다 0.3을 더 줘야 하고 이 중 100kW 미만 소규모 발전소는 1.5의 가중치가 필요하다”고 설명했다. 또한, 주민들이 참여하여 영농형 태양광을 설치할 경우 REC 가중치를 10~20% 우대해주고 있지만, 시설 규모, 발전소로부터 거주지의 거리, 참여 인원수, 각 인원의 투자금 비율 등 조건이 매우 까다롭다.  이러한 많은 제약 조건을 완화하는 것이 필요하다. 

[자료7. 주민참여 유형에 따른 영농형 태양광 REC 가중치 예시]

출처: 한국정보시스템학회

 

영농형 태양광의 해외 사례와 미래 전망

그렇다면 영농형 태양광을 도입한 다른 국가들의 실정은 어떨까. 일본에서 영농형 태양광 발전 시스템이 처음 창안되어 특허로 출원된 것은 국가 등의 단체가 아닌 개인에 의해 이루어졌다. 특허를 출원한 ‘나가시마 아키라’는 더 많은 농가 보급을 위해 특허를 개방하였으며 직접 농토를 구입해 실증 사업(시제품을 현실로 구체화하는 작업)을 진행하였다. 이를 통해 일본 내에서는 관련 법령이 제정되어 땅콩, 양파, 보리 등의 재배 시설에 보급, 확대되었고 2019년 기준 3000개 소의 발전 시설물이 전기를 발전해 계통으로 공급 중이다. 하지만 일본처럼 발전사업 허가를 통한 사업자 등록은 드문 편이며 대부분 실증 사업을 운용한다. 독일의 경우 태양광 부지 수요 충족과 농촌 경쟁력을 위해 2015년부터 영농형 태양광의 시범사업을 추진하였다. 프라운호퍼(Fraunhofer) 등의 국립 연구소를 중심으로, 영농형 태양광 발전으로 인해 수확량이 줄어들 수 있는 양지식물, 늘어날 수 있는 음지식물, 그리고 중립적인 군으로 나누어 연구를 수행하여 농민이 경작할 농산물을 적절하게 선택할 수 있도록 돕고 있다. 농촌 회생을 위해 영농형 태양광을 연구하기 시작한 우리나라와 달리, 독일의 연구진은 ‘토지 효율성’과 ‘재생에너지 확대’를 목표로 하였다. 단순히 국가의 범위에서 진행하는 사업이 아닌, 전세계 식량 문제와 기후변화 대응, 에너지 문제와 지구온난화 등의 과제들을 해결하는데 기여하겠다는 포부를 밝힌 것이다. 

[자료8. 일본의 영농형 태양광 발전 실증 사례]

출처: 영농형 태양광 발전 시스템의 현황과 전망

한국환경연구원에서는 「영농형 태양광 발전 추진을 위한 현안과 정책방향」을 제시하여, 지역 농가 소득의 증대뿐 아니라 탄소중립을 위한 에너지 전환에 일조한다는 점에서 그 필요성이 크다고 밝혔다. 태양광 시설의 보급 및 확대를 통해 신재생에너지 신규 전력 수요에 대한 대응이 가능하다는 것이다. 또한 영농형 태양광을 스마트 팜 시스템과 접목한 융합 시설도 기대할 수 있다. 기존 스마트 팜은 대부분 비닐하우스, 온실 등의 실내를 대상으로 진행하고 있으며 급수, 자동 개폐 장치 등의 구조물을 이용해 시설을 운영한다. 이러한 시설에 영농형 태양광 구조물을 활용하게 되면 추가 비용 없이 스마트 팜을 구현하는 방안이 될 수 있다.

앞서 언급한 내용과 같이, 영농형 태양광 시스템이 농업 부지의 효율성 및 수용성 등에서 일반 지상 태양광과 비교하여 유리함에 따라 세계 각국에서는 다양한 실증 사업이 이루어지고 있으며, 한국 또한 음지식물의 재배를 넘어 벼와 같은 양지 작물과 접목한 영농형 태양광이 확산 중에 있다. 해외의 우수사례를 한국에 반영하고 농업과 태양광의 공존 방안을 마련하기 위한 적극적인 노력이 필요한 시점인 것이다.

 


영농형 태양광에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "식물과 태양광 패널의 공존, 영농형 태양광", 19기 정지영, 20기 이주선, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3576


참고문헌

[서론]

박영민, ZDNetKorea, “'농사+발전 결합' 영농형 태양광 뜬다”, 2020.10.13, https://zdnet.co.kr/view/?no=20201013102227

[영농형 태양광만의 특별한 시설]

나드리이, 한국남동발전정보공개포털, “영농형 태양광 발전 개요 및 설비 이해”, 2021.12.14. https://www.koenergy.kr/kosep/gv/nf/dt/nfdt20/main.do?gubun=KS5105&menuCd=GV05020305

양진영, "(르포) 솔라팜 영농형 태양광 실증단지를 가다", 전기신문, 2022.05.17, https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=304501 

이은실, “한국태양광에너지, 영농형태양광 구조물”, AVING.global news.network/KOREA, 2020.01.21, http://kr.aving.net/news/view.php?articleId=1540685

[영농형 태양광을 위해선 무엇이 필요할까?]

송명규, “영농형 태양광 별도 가중치 필요”, 투데이에너지, 2021.06.29, http://www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno=237776

양진영, “법에 막힌 대한민국 에너지(2) 태양광”, 전기신문, 2022.03.14, https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=301902

여기봉, “부상하는 영농형태양광(4.끝) 농지법, REC 등 제도 개선 병행해야”, 전기신문, 2021.08.12, https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=221365

유형동, “[태양광, 지구 살리는 기술] ⑬독일식 영농형 태양광, 기술력공감대↑…제도 미비로 확산 더뎌”, Ai 타임스, 2021.03.24, http://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=137516

조영혁, 조석진, 권혁수, 유동희, “영농형 태양광 발전 시스템 구축 및 활성화 방안 연구”, 정보시스템연구, 한국정보시스템학회, 제28권, 제1호, pp. 115~132, 2019  

[영농형 태양광의 해외 사례와 미래 전망]

유형동, “[태양광, 지구 살리는 기술] ⑬독일식 영농형 태양광, 기술력‧공감대↑…제도 미비로 확산 더뎌”, AI타임스, 2021.03.24, http://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=137516

정재학, “영농형 태양광 발전 시스템의 현황과 전망”, 태양광발전학회, 25~33쪽, 2020년.

한국환경연구원, 영농형 태양광 발전 추친을 위한 현안과 정책방향, 2021.10.08, https://eiec.kdi.re.kr/policy/domesticView.do?ac=0000159030&issus=O&pp=20&datecount=&pg=

댓글3

  • 영농형 태양광 기술에 대해 자세하게 알 수 있어서 좋았습니다.
    국그에에서도 느꼈지만 태양광 사업 종사자 분들의 고민은 모두 같은 것 같습니다.
    "정부의 규제" & "정부의 지원" 두 키워드에 대해서 많은 종사자 분들의 우려가 있는 것 같습니다.
    환경적인 측면에서는 분명히 단점도 있겠지만, 장점도 뚜렷한 산업이라 생각이 듭니다.
    말씀해주신 해외 우수 공존 사례를 모델링하여, 국내에서도 새로운 변화가 나타나길 기원합니다.

    + 해당 체험행사에 참가하신 단원 분들 모두 정말 고생 많으셨습니다! 감사합니다.
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  • 영농형 태양광 기술에 대해 긍정적으로만 생각했는데 단점과 한계점을 읽으니 아직 많은 노력이 더 필요하겠구나 생각이 듭니다. 그렇지만 작은 면적의 우리나라에서 농업과 전기를 '2층 건물'같이 수직으로도 활용하고 있다는 장점은 여전하다고 생각합니다. 더 농업과 농민과 함께 공존할 수 있을 기술적, 제도적 방안이 발전했으면 좋겠습니다. 좋은기사 감사합니다!
    답글

  • 영농형 태양광에 대한 내용 중 날씨, 계절에 따라 태양전지의 각도를 바꾸어 농작물을 효과적으로 기를 수 있다는 부분이 가장 인상 깊었습니다. 비나 태풍 등 날씨에 따라 각도를 바꾼다고 하셨는데, 하루에 몇 번 정도, 또는 일주일에 몇 번 정도 각도를 바꾸는 것인지 궁금합니다. 또한 수동으로 각도를 조절한다고 하셨는데 구체적으로 어떤 방법으로 각도를 조절하는 것인지도 궁금합니다. 좋은 기사 감사합니다!
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