터 널 공 ❙ 337

터널공

68

터 널 공 태양광 발전을 활용한 단터널 전력공급체계 개선 시설처-3250

(2017.11.02)

1 추 진 배 경

정부의 탈원전, 친환경에너지 정책에 적극 호응

우리공사 온실가스 의무감축제도 적용 관련 기여

폐도 이외의 새로운 태양광 설치 부지 적극 발굴

2 현 실 태

□ 2018년 온실가스 의무감축제도 시행 (배출권 거래제)

o 최근 3개년 평균 온실가스 12.5만톤 이상 배출 기관 대상 적용

※ 우리공사는 총 20.4만톤으로 적용 대상 (도로조명 부분 포함) (국토부 사전통지 2017.7)

o 정부에서 감축률을 설정하여 온실가스 허용 배출권 할당

⇨ 초과 배출량에 대해 과징금 부과 (6만원/톤, 2017년 기준)

o (예시) 감축률 10% 할당 후 미 이행 시 과징금 연 12.3억원 부과

□ 우리공사 의무감축량

o 우리공사 의무감축량은 20.4만톤의 10%인 2만톤 (약 43GWh)

o 옥외 전기실에 태양광 패널을 설치 및 직접 사용하여 전력사용량 절감

3 설 치 방 안

단터널 옥외전기실 상부 덮개를 태양광 패널로 대체하여

발전된 에너지를 터널 내 전기부하에 직접 사용

※ 한전과 계통연계형으로 구성하여 축전지 생략 (유지보수 용이)

338 ❙ 터 널 공

□ 설치 개요

o 단터널 옥외전기실 상부 덮개 ⇨ 태양광 패널

구 분 변경 전 변경 후

재 질 폴리 카보네이트 태양광 발전용 패널

전기실면적 111㎡ (500m 미만 터널), 137㎡ (500m 이상 터널)

소요 비용

(500m이상)

약 25백만원 약 120백만원

설치 목적

․우천 시 유지관리 안전사고 예방

․수배전반 온도 상승 및 부식 방지

․전기에너지 자체 생산 및 활용

․우천 시 유지관리 안전사고 예방

․수배전반 온도 상승 및 부식 방지

사 진

□ 설치 방법

발전효율 향상을 위해 남향으로 기울인 경사지붕형 채택

동~서 방향 터널 (10°) 남~북 방향 터널 (2°)

6.4m

1.2m

17.4 ~ 21.4m

0.8m

터 널 공 ❙ 339

터널공

o 경사지붕형 구조

- 태양의 이동경로와 패널의 각도가

수직에 가까울수록 발전효율 향상

※ ② 패널 발전량 > ① 패널 발전량

경사각 0° 2° 5° 10° 15°

발전량상대비율 100% 102% 104% 107% 110%

- 경사각이 너무 큰 경우 미관을 저해하고 시공 및 유지관리가 어려우므로

[동~서 터널] : 10° (높이차 1.2m), [남~북 터널] : 2° (높이차 0.8m)로 선정

o 태양광 패널 배치

- 태양광 패널 표준 (1 × 1.6m)을 다음과 같이 배치

구 분 500m 미만 터널 500m 이상 터널

배치도

설치수량 18(가로) × 4(세로) = 72개 22(가로) × 4(세로) = 88개

설비용량 72개 × 300W = 21.6kW 88개 × 300W = 26.4kW

※ 전기실 부지 면적 및 형태가 특수한 경우 현장여건에 맞추어 재배치

※ 500m 이상 터널의 경우 비상발전기함 상부까지 연장하여 태양광 패널 설치

o 태양광 패널지지 구조물

- 상부 태양광 패널 총 하중(약 2.5ton)을 견딜 수 있는 철 구조물 설치

․하부 구조 : 125×125 각관 (2m 간격)

․상부 구조 : 125×125 각관 (1m 간격)

※ 속초, 대관령 등 적설량이 많거나

기상조건이 특수한 지역의 경우

별도 구조검토 후 설치

① ②

340 ❙ 터 널 공

□ 전기 계통 및 회로 구성

o 계통 구성

구 분 계통연계형 독립형

개요도

원 리

․한전계통과 직접 연결하여 발전전력을

직접사용하거나 잉여전력을 한전에 판매

․발전전력을 축전지에 저장한 후

필요 부하에 전력공급

특 징

․발전시스템 고장 시에도 안정적 운영

․축전지 미사용으로 유지보수 용이

․한전전원공급이 어려운 오지에 유용

․축전지 교체 및 유지보수 어려움

선 정 O

o 회로 구성

- 저압반 여유차단기에 접속시켜 인근부하에 전력 공급 (한전과 병렬운전)

- 인버터 용량에 맞는 적정 용량의 교류차단기 및 패널 관련 직류차단기를

설치하여 전기 사고에 대비

- 정전 시 태양광 발전시스템 8)단독운전을 방지할 수 있는 회로 구성

구 분 500m 미만 터널 500m 이상 터널

개요도

비 고

․전력안정성 향상을 위해 정전 시 비상

부하와 연계 지양

※ 인버터 등 기타 시설물은 현장여건에 맞추어 저압 T판넬 또는 비상발전기함 내부 설치

8) 한전전원이 차단된 상태에서 태양광 발전시스템이 단독으로 가동되어 전력을 공급하는 경우

(유지보수 인원의 감전, 전기기기 손실 등 사고 발생 우려)

터 널 공 ❙ 341

터널공

o 원격 구성

- 기존 옥외전기실 감시시스템에 관제접점 추가 및 원격관리시스템 항목 추가

구 분 내 용 비 고

패널

상태

확인

태양광 패널 일사량 (W/㎡) 수평, 경사

태양광 패널 온도 (°C) 태양광패널 이상 여부 판단

태양광 패널 전압, 전류 (V, A) 고장 패널 특정 용이성 확보 병렬 회로별

정상

작동

확인

인버터 2차 전압, 전류, 주파수

계통 정상 투입 여부 한전전원과 정상 동기화 판단

인버터 고장 여부 인버터 정상 작동 여부 판단

기타 이상 여부 경보 과전압․전류, 과열 등

발전량

확인

평균 발전량 (kWh) 평균 발전량 확인 일, 월, 연

누적 발전량 (kWh) 누적 발전량 확인 일, 월, 연, 총계

※ 현장여건에 따라 임의 추가 및 생략 가능

□ 운영 관리

o 정기 점검 : (주 1회) 원격시스템을 통한 정상작동 여부 확인

(분기 1회) 체크리스트 [붙임 참조]에 따라 육안점검 실시

o 전기안전관리 : 태양광 발전시스템 용량 9) 20kW 이상은 전기안전

관리자 선임 필요 (기존 터널 전기안전대행업체 겸임)

4 기 대 효 과

□ 정책적 측면

배출권거래제 적극 수용

․과징금 부과 대신 자체

시설물 투자를 통해 정부

에너지정책 적극 지지

피크전력 절감

․피크시간대 (11시~2시) 전력

피크치를 낮추어 국가적

에너지 정책 지원

정부정책 적극 호응

․정부의 탈원전, 친환경

에너지정책에 적극 호응

9) 전기사업법 제 73조 1항, 전기사업법 시행규칙 제40조

342 ❙ 터 널 공

□ 경제적 측면 (단터널 335개소 전체 설치 시)

o 전력료 절감 효과 : 연간 22억원 (우리공사 연간 전력료의 3.7%)

o 과징금 경감 효과 : 연간 4억원 (예상 과징금의 33%)

o 공사비 회수기간 : 12.3년

※ 기술발전으로 태양광 패널 가격 하락, 전력료 및 과징금 상승으로 회수기간 단축 가능

- 예상 발전량 (1개소 당) : 40MWh/년 (19tCO2)

- 예상 수익 (1개소 당) : 771만원/년

구 분 (단터널 1개소 기준) 금 액 (만원) 비 고

전력료 관련

사용전력료 378 사용전력 절감

기본료 279 피크전력 절감

의무감축제 관련 초과 과징금 114

5 향 후 계 획

□ 단터널 태양광발전 설치 관련

o 신규노선

- 부산외곽선 철마 1,4터널 실시 및 신규노선 설계 시 포함하여 시행

o 공용노선

- 지역본부 사업계획 (노후 터널 수배전반 교체)에 포함하여 시행

□ 온실가스 의무감축제도 관련

o 온실가스 의무감축제도 종합대책 수립 예정

- 터널 및 건물 온실가스 감축 등 대응대책 수립

[붙 임]

1. 점검관련 체크리스트

2. 절감액 산출근거

3. 관련 도면

터 널 공 ❙ 343

터널공

[붙 임 1]

육안점검 체크리스트

구 분 점검내용 결 과 비 고

패 널

외관 이상 여부

패널 열화 발생 여부

인근 수목에 의한 음영 발생 여부

관련 배선 탈락 및 늘어짐 여부

인버터

이상 소음 및 진동 발생 여부

정상동작 여부

배기팬 정상작동 여부

표시창 정상작동 여부

외함 내 습기 및 결로 발생 여부

관련 매뉴얼 비치 여부

접속반

이상 소음 및 진동 발생 여부

케이블 피복 등 손상 여부

외함 내 습기 및 결로 발생 여부

지지구조물

볼트, 너트, 와셔 등 적정 체결 여부

구조물 용접부위 등의 부식 여부

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터 널 공 ❙ 345

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