미니태양광 사업, 주택용 태양광 사업 관련

태양광 패널은 제조사와 관련 규격에서 제시하는 환경에서는 가장 낮은 동작온도기준, 가장 좋은 빛을 받는 조건에서, 발전용량(설비용량)을 계산해 제품에 표시하는 것 같다.
또, 미니태양광은 베란다나 발코니 바깥 난간에 고정하는 설치 방식상 당연히, 문이 안 열리는 통유리건물에는 할 수 없다.

아래 글은 일반인이 이것저것 찾아 알아가며 적어간 것입니다. 전문가의 글이 아니므로 틀린 곳이 많습니다, 읽을 때 주의해주세요. 그리고  연작입니다. 편집하며 갱신하면서 글 순서가 조금 바뀌었을 수 있습니다.

전제

그래서, 설비용량 300와트짜리면 24시간동안 발전량은
300와트 x 24시간 = 7.2kWh 일 것 같지만, 당연히 실제론 그렇게 돌아갈 수 없다.

1. 일단 해가 떴다가 진다. 즉 해뜬 시간동안만 발전할 수 있다.
2. 내리쬐는 햇볕의 입사각. 아파트와 주택용 소용량 태영광발전시설과 지붕에 까는 식을 포함, 대단지까지도 태양광발전시설 다수가 편의상 사계절 평균으로 해를 잘 받는 각도로 고정해 둔다. 수직, 수직-수평각을 조정해 해를 추적하는 시설도 있지만, 아무래도 가동부품이 있으면 관리가 체계적일 필요가 있다. (기술이 발전하면서, 자동일광추적방식으로 얻은 발전량 증가분이 거기에 든 추가 시설비와 관리비를 상회하는 경우가 나오고 있다. 수동조정은 관리인이 계절마다 고정설치된 패널면의 경사를 조정하는 것이다. 북스탠드를 생각하면 된다.)
3. 정남향 아파트(완전 정남향 건물은 많지 않다)의 남쪽 발코니에 설치했을 때가 좋다. 정남향이 아니거나, 설치된 면이 남향이 아니면 햇볕을 더 적게 더 짧게 받으므로 효과는 기대보다 떨어진다.
4. 광량도 발전패널의 최대용량만큼 되는 날이 적다.
5. 기온 등 이유로 한여름 땡볕아래서 태양광발전량이 최대일 것 같지만 그렇지는 않다고.
6. 인버터 효율. 평균잡아 95%정도 잡으면 될까? 일단 아래 계산에서는 인버터 효율은 고려하지 않고 편의상 100%로 잡고 산수했다. 읽을 때 주의. (실은 글을 다 적고나서 여기에 생각이 갔다)

그럼 발전량은 얼마인가?
2018년 서울시 문답정리를 보면, 미니태양광 발전량은 설비용량에 하루 3.2시간을 곱해 하고 있다. (하루 24시간의 13.3%. 서울시것이다) 이것은 1년 연평균 기준이다. 일단 사계절 발전량이 기복이 있다. 하루에 해뜬 시간은 우리 나라에선 동지때만 아니면 12시간이 넘지만, 출력이 패널 발전용량에 근접할 만큼 햇볕이 강하고 기온이 적당히 낮은 날은 흔치 않다. 해가 안 나오는 날이면 발전량은 1/3~1/4로 떨어지기도 하고.
300와트 x 3.2시간/일 = 0.96 kWh/일

우리 나라 신문에서 태양광 발전 사업을 논한 기사를 보면 하루 3.6시간(하루 24시간의 15%)을 잡고 계산한 것이 여럿 있다. 아래 링크는, 생활하기에 밝은 시간이 긴데 "태양광발전 일평균 3.6시간"으로 계산하는 이유를 설명한 글.
https://blog.naver.com/hdelab/221235658046
https://band.us/band/56461795/post/4503

아파트 미니태양광은 서울기준, 저것에 30일을 곱해 발전량 기준을 정하는 모양이다. 그럼 300와트짜리 패널 기준 월평균 28.8kWh를 생산한다는 계산이 나온다(계산은 저런 식인데.. 좀 더 찾아 보니 사업 초기에는 200와트대 초중반 패널을 사용했기 때문에 월 20~25kWh라고 한 것 같다).

우리 나라 기후상 봄여름이 제일 많고 그 다음이 여름이고 겨울이 적겠지. 사계절 평균이라는 점을 감안해도 하루 평균 1kWh도 못 만드는 셈이다. (주택도 그렇지만 아파트의 경우는 단지 자체적으로 옥상에 패널을 배열하는 경우라면 좀 낫지만, 각 가정 미니태양광 패널은 베란다 바깥 난간에 붙이기 때문에 패널 각도도 최적보다는 외관을 고려한 각도인 것 같다. 그리고 판상형아파트는 건물간격이 충분하지 못할 때, 기둥형 배치에서는 시간에 따라 그늘질 때 그것도 페널티다)

전기요금

조금 검색해 보니,
300와트짜리 미니태양광의 설치비용은 65~80만원 정도 범위 안에 있는 것 같다. 시중에는 용량이 같지만 다양한 제품이 나와 있고 각 회사들의 사정이 있으므로, 가격차가 있는 것은 자연스럽다. 정부는 공표한 기준 이상이거나 인증을 요구하고 있지만 이 쪽 벤치마크는 아직 따로 없는 것 같다.
보조금은 중앙정부(국비) + 광역자치단체 + 기초자치단체의 지원금 합계다(그리고 보조금을 주는 가장 작은 자치단체의 행정구역 안에서 5년 사용할 조건이 붙는다). 보조금 수준은 매년 다르다.

앞서의 설치비에서
보조금이 설치비의 50%라면 가정에서는 33~40만원 부담하게 되고
보조금이 설치비의 80%라면 가정에서는 13~16만원 부담하게 된다. 최근 1-2년 기사를 보면 80%내외가 많은 모양이다(지역과 업체에 따라 자비부담금이 10만원 내외인 데도 있고 20만원에 근접하는 데도 있다. 많은 업체가 경쟁하고 자치단체가 여유가 있어서인지 모르겠지만, 총설치비용이든 자비부담금이든 지방보다는 서울이 싼 것 같다).
그럼 이것을 기준삼아 자비부담금 15만원 정도로 가정해 본다.

그런데 앞서 계산한 월 28.8kWh는 월간 전기요금으로 얼마쯤일까?
월간 430~600kWh를 사용하는 가정 기준으로 계산해 본다.
한전의 주택용 저압, 고압 전기요금이다.
주택용 저압은 단독주택과 변압시설을 갖추지 않은 아파트, 주택용 고압은 주로 아파트 단지의 경우라고 알고 있다. (그리고 아파트마다 요금계산방식이 다를 수 있으니 주의. 모르는 사람이 많지만, 여러 가지 이유로 이거 관련해 분쟁도 종종 있다)

주택용 전기요금은 원래, 강력한 누진요금제를 적용해 월소비전력 501kWh이상인 구간에서는 태양광이 정답이었다(한 기사를 보니 서울시 미니태양광사업은 2014년부터 시작했다고 한다). 하지만 2016년 12월의 법개정(정부는 싫어했지만 여야 국회의원들이 내리라고 압박)으로 누진단계와 요금이 대폭 줄어들었다. 그래서 요즘은 예전보다는 '태양광발전을 달고 나서 전기요금이 확 줄었다'는 이야기는 적은 듯.  대신 시설보조금은 늘어난 모양이지만.

주택용 저압요금

주택용 고압요금

• 주택용 저압요금일 때, 태양광발전으로 상쇄할 만한 구간 단가는 kWh당 280.6원인 부분이다(401kWh~).
  => 만약 월 430kWh를 쓰던 집에서 미니태양광을 달아 태양광발전한다면,  줄어드는 월요금은 28.8kWh x 280.6원/kWh x 1.137 (부가가치세+전력산업기반기금) = 약 9188원이다. 자비부담금이 15만원이면 16개월(1년 4개월)이 지나면 본전이고 이후 이익이다.
• 주택용 고압요금일 때, 태양광발전으로 상쇄할 만한 구간 단가는 kWh당 215.6원인 부분이다(401kWh~).
  => 만약 월 430kWh를 쓰던 집에서 미니태양광을 달아 태양광발전한다면,  줄어드는 월요금은 28.8kWh x 215.6원/kWh x 1.137 (부가가치세+전력산업기반기금) = 7060원이다. 자비부담금이 15만원이면 21개월(1년 9개월)이 지나면 본전이고 이후 이익이다.
• 월간 230~400kWh 사용 가구는 월가 430kWh이상 사용 가구와 비교해 대략 1.5배 정도는 더 오래(각각 2년 넘게, 2년 7개월 넘게) 써야 계약자 관점에서 본전이고 이후 이익. 다만, 이 사업은 어쨌든 계약기간(5년)내내 사용할 경우, 신청하는 것이 이익이기 떄문에, 여러 지자체에서 초기에는 전기를 많이 쓰는 가구는 신청할 수 없었다.

이는 이자나 A/S(계약자 귀책이 아닌 조건으로 지자체에서 몇년 무상계약하기도 한다)비용 등을 고려하지 않은 것이다. 5~10년 정도 지나면 패널 성능은 10~20%정도 떨어진다고 알려져 있고, 패널 뒤에 달린 인버터 교체기간이 A/S기간이 끝날 때쯤 도래한다고 한다. (회사에 따라 다르지만 패널 보증기간은 10년, 인버터 보증기간은 5년. 미니태양광용량 인버터 가격은 20만원대로 검색된다. 물론, 무슨 소니타이머도 아닌데 보증기간이 지난다고 바로 고장나지는 않고, 패널 수명은 신형은 구형보다 더 길다고 한다. 인버터는 교체기가 조금 검색된다) 설치 후, 철마다 한 번 정도는 스펀지달린 창문청소용 밀대로 물청소를 해주면 효율이 유지하는 데 좋다는 이야기가 검색된다. 요즘은 먼지도 많으니.

여기에, 이제 아파트에선 찾아보기 힘든 구형 아날로그 계량기가 달린 집은 소비전력보다 발전전력이 많은 시간대에 계량기가 거꾸로 돌지만, 전자식 계량기를 사용하는 집은 소비전력보다 발전전력이 많아도 계량기는 거꾸로 돌지 않는다고 하는데, 베란다에 설치하는 미니태양광사업은 기본적으로 이런 것은 고려하지 않는다. 그래서 이 사업은 초기부터 '집안 냉장고 소비 전력을 커버해준다'고 홍보했다. (이것은 7할은 맞고 3할은 틀렸다고 할 수 있을 텐데, 발전총량=소비총량이라도 태양광발전은 낮시간에만 유효하기 때문이다. 비유해서 하루 중 1/3은 태양광발전이 냉장고 소비전력을 커버하고 남는 전기는 노카운트되고, 나머지 2/3동안은 햇볕이 부족해서 발전이 안 되거나 냉장고 소비전력보다 적다.)
즉, 태양광발전 패널이 동작하는 낮시간대 집에서 냉장고, 에어컨, 전기난방, 전기조리기구, 조명, 컴퓨터 등으로 전력을 소비한다면 발전량의 이익을 그대로 보지만, 부재중이라 냉장고말고 다 꺼놨다면 어떨까. 요즘 양문형 냉장고는 월간 30~40kWh대를 소비하는데, 24시간 동작한다. 300와트짜리 태양광이면 일반 냉장고 + 김치냉장고가 낮시간동안 먹는 전기를 충당하는 수준은 될 듯.
베란다형 미니태양광이 아닌 주택, 건물형 태양광사업에 신청하면서 계량기도 교체하는 경우에는 남는 전기를 한전에 팔 수 있다.

이것이, 정부가 설치비 80%를 부담한 사업이 계약가정에 주는 이익이다. 가정 관점에서는, 건물 방향이 적당하고, 설치공간이 있고 신청할 수 있고 2년 이상 사용하고 5년 계약기간동안 책임질 수 있으면, 그리고 위의 계산이 다 맞아떨어지면 이익이 맞다. 참가하자.


이렇게, 미니태양광사업은 국민 일반에게 재생에너지를 홍보하는 역할은 잘 하고 있다. 한편, 국가 전력수급면에서는 계산이 조금 복잡해지고 다른 발전방식, 그리고 같은 태양광발전이라도 규모가 큰 방식과 비교할 필요가 있다(위의 설치비 회수 계산도, 전력생산가격을 기준으로 한 것이 아니라, 2~3배 비싼 가정용 누진요금제를 기준한 것이다. 보통 국가가 재생에너지를 사주면서 보조금을 발전사업자에게 지급하고 그 보조금을 충당하기 위해 전기요금을 올린다. 우리 나라 가정은 이미 누진요금제가 적용돼 전기요금이 비싸므로, 여기에 적당한 설치 보조금을 올려 주면 미니태양광을 설치할 동기유발이 된다. 관리비면에서는 분산된 발전인프라를 시민 개인이 직접 관리해 비용도 분산한다는 말은 뒤집어 말하면 '그림자 노동'이라는 얘기기도 하다. 그래서 얼마나 손이 덜 가게 만드냐가 중요하다).

국가경제적인 관점에서는 5년 보증기간이 다 지나도 전체 설치비를 뽑지 못하니, 유지보수비용없이 통계적인 기대수명을 다 사용해야 본전을 찾을 것이다. 개인관리인 만큼 의무사용기간이 끝나는 6년차(6년차 이후에도 고장없이 꾸준하게 사용해야 국가관점에서 국비투자한 것이 회수된다. 다른 지방에 들고 가는 거야 나라 안에만 있으면 국가관점에선 아무래도 좋은 일)부터의 활용과 관리는 체계적이지 못할 것도 과제다. 규모의 경제란 말이 괜히 있는 것이 아니다.


다만, 자가발전시설을 갖춘 건축 모델(소위 제로에너지하우스)은 앞으로 확산될 것이다.

LG 블로그
패시브 하우스? 액티브 하우스? 제로에너지 하우스? 이게 다 무슨 뜻이지? 2017.8
에너지를 사고 팔고 기부할 수 있는 에너지 프로슈머의 시대 2017.1

테슬라, 기왓장형 태양광 타일 발표 - 2016.12
테슬라, 호주에 주택 5만 채로 가상발전소 계획 발표 - 2018.2

그리고 송전시설을 까는 비용이 드는 도로와 원격지 가로등, IoT시설, 격오지의 주택 등에는 미니/마이크로 규모의 재생에너지 자급장치가 경제적으로도 이득인 이유를 찾을 수 있을 테니, 이 쪽 기술 발전과 행정지원이 어떻게 되느냐는 흥미로운 주제다.

미니태양광, 주택용 태양광

설비용량 300와트(0.3kW) 내외인 주택 미니태양광 사업은, 가구주가 계약하지만 보조금 지급 주체가 지방자치단체다. 그리고 사용 계약서에는 "계약자가 설비를 임의 폐기하면 안 되고 5년 동안 그 자치단체의 행정구역 안에서 가동할 것"을 명시하고 있다. 그 말은 서울특별시 강북구에서 미니태양광사업에 참가 계약해 아파트에 달아 쓰다가, 서초구나 인천시로 이사하게 되면 경우에 따라서는 계약위반이 될 수 있다는 이야기다. 세입자가 계약했다가 다른 행정구역으로 이사가야 하는 상황이 발생할 것 같으면 구청에 문의하라는 내용이 있다. 놔두고 간다면 계약승계가 될 것 같지만 확실한 건 물어봐야 할 듯. (그리고 세입자 가구주가 이 사업에 참가할 때는, 베란다형이라도 건물주 동의가 필요하다)

서울시 기준, 보조금은 신재생발전 홍보효과를 높이도록 설계했는지, 미니태양광 설비를 2단위 신청할 수도 있지만 보조금은 별도 기준을 따른다. 모 자치단체 웹사이트를 보면, 500와트까지는 지원금이 와트당 1400원, 500와트를 넘는 용량에 대해서는 와트당 600원이라고. 그러면 시공하기 편하게 패널을 250와트짜리 2개 조합으로 해서 인버터 하나에 묶어 500와트짜리로 만들어내면 보조금받기 가장 좋겠네하는 생각이 들지만, 그런 것은 별로 없고 있어도 다른 업체의 260와트 2개나 300와트 2개보다 별로 안 싸고 더 비싼 것도 있다. 양산단가나 다른 이유가 있는 듯. 경쟁이 치열한 것 치고는 업체마다 제시한 출고가와 자부담비용이 제각각인 것이 눈에 띄었다. 제품 자체가 다양해서겠지만, 브랜드마다 얼마나 다른지 소비자가 알고 업체를 선정할 것 같지는 않은데..

햇볕 잘 받는 공간을 쓸 수 있는 주택용은 미니태양광의 10배 정도 용량인 3kW짜리까지 보조금이 지원되는 사업이 있다고 한다. 아래 링크는 작년 서울시. 전체 보조금의 합계가 시설비용의 3할에서 5할 정도 지원인 듯. 어머니 친구분 집이 이걸 했는지 요금 적게 나온다고 부러워하시던데.. 단, 기준 이상 전기 많이 쓰는 집은 신청자격이 없다.

보조금 더 늘린다…태양광 미니발전소 신청하세요 -내 손안에 서울 2017.02.15

요즘 미니태양광에 쓰이는 패널 효율.. 다는 모르겠지만 16%인 것을 보았다. 뉴스에는 20%니 더 높은 것도 나왔니 하는데, 실제 사용되는 것은 아직 10%대 중반인 모양이다. 이것이 현실.

이 글은 미니태양광에 관해 알아보며 적은 첫 번째 글이다. 검색해 보니 이 사업과 거기서 얻어진 자료를 다룬 기사와 자료가 많다. 그걸 다 이 글에 덧달며 고치고 보충하다간 끝없이 길어질 것 같아 다음 글로 넘긴다. 첫 글인 만큼 틀린 부분이 있을 테니 읽을 때 주의.