선로 아래의 비밀: 스위스가 지구를 구하기 위해 대대적인 조치를 취하다

(댄 트리) - 시계, 초콜릿, 기차로 유명한 스위스가 이제 철도를 태양광 발전소로 전환하는 과감한 계획으로 주목을 받고 있습니다. 이것이 토지를 차지하지 않는 청정 에너지의 해결책일까요?

아름다운 자연경관과 정밀 산업으로 유명한 스위스는 심각한 에너지 문제에 직면해 있습니다. 스위스의 에너지 전략 2050은 현재 전체 전력 생산량의 약 37%를 차지하는 원자력 발전을 단계적으로 폐지하고, 수입 화석 연료 의존도를 줄이며, 재생에너지 비중을 크게 늘리는 것을 목표로 합니다.

그러나 수력 발전(이미 잠재력을 거의 완전히 활용함)이나 대규모 태양광 및 풍력 발전과 같은 기존 재생 에너지원을 확대하려면 토지 제약, 재생 에너지 프로젝트에 20년 이상 걸릴 수 있는 긴 허가 절차, 특히 자연 그대로의 고지대에 미치는 영향에 대한 우려 등 많은 장벽에 직면하게 됩니다.

2023년 스위스 유권자들은 자연의 아름다움을 해칠 위험이 있는 프로젝트에 대한 대중의 민감성을 반영하여 산비탈에 태양광 패널을 설치하는 제안을 거부하기도 했습니다.

이러한 맥락에서 기존 인프라를 활용하는 혁신적인 솔루션이 유망한 방향으로 떠오르고 있습니다. 스위스에 약 5,317km에 달하는 광범위한 철도망을 갖춘 철도는 잠재적인 "금광"이 될 수 있습니다. 태양광 패널을 철도 선로에 통합하는 아이디어는 완전히 새로운 것은 아니며, 독일, 이탈리아, 프랑스, ​​일본, 인도 등에서 이미 유사한 프로젝트가 진행 중이거나 소규모로 시험되고 있습니다.

하지만 선웨이즈는 자사 기술이 " 세계 최초"라고 주장하며, 교통을 방해하지 않고 철도 선로에 설치할 수 있는 착탈식 태양광 패널 시스템을 갖추고 있다고 밝혔습니다. 선웨이즈의 CEO인 조셉 스쿠데리는 "배터리 시스템에 영향을 주지 않고 열차 통행권을 발급할 수 있는 것은 획기적인 발전입니다."라고 말했습니다.

선웨이즈와 "에너지 카펫" 기술: 차이점 해독

2020년 르낭에서 기차를 기다리던 중 창립자 조셉 스쿠데리가 아이디어를 내어 시작한 선웨이즈 프로젝트는 스위스 혁신 기관(Innosuisse)과 12개 협력사의 관심과 지원을 빠르게 확보했습니다. 이 기술의 독특하고 핵심적인 특징은 바로 "빠른 탈착" 기능입니다.

표준 태양광 패널(시범 단계에서는 48개, 각 385W)은 특수 장치에 부착되어 철도 유지보수 회사인 Scheuchzer SA에서 개발한 특수 열차를 통해 두 레일 사이의 공간에 "배치"됩니다. 이 열차는 하루에 최대 1,000제곱미터의 패널을 설치할 수 있으며, 이는 대규모 설치 가능성을 보여주는 인상적인 속도입니다.

선로 유지 관리가 필요한 경우, 즉 일상적이고 필수적인 작업인 경우, 배터리 시스템을 비교적 쉽게 분리하고 다시 설치할 수 있어 태양광을 교통 인프라에 통합하는 데 있어 가장 큰 과제 중 하나를 해결할 수 있습니다. 이는 유지 관리가 더 어려운 고정형 또는 침목 통합형 솔루션에 비해 상당한 장점입니다.

Sunways는 올해 초 스위스 서부 뇌샤텔주의 뷔트 인근에 있는 기존 철도 노선에서 새로운 기술의 테스트를 시작했습니다(사진: Sunways).

뇌샤텔주의 뷔트(Buttes) 역 인근 100m 구간에 설치된 시범 사업은 총 18kW의 설비 용량을 갖추고 있으며, 연간 16,000kWh의 전력을 생산할 것으로 예상됩니다. 이는 약 4~6가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다. 이 사업의 투자 비용은 585,000스위스 프랑(약 70만 달러)입니다.

초기 단계에서는 전용 견인 전력망에 통합하는 과정이 복잡하기 때문에 이 전기는 열차에 직접 공급되는 대신 지역 공공 전력망에 공급될 것입니다. 그러나 Sunways의 장기적인 목표는 열차에 직접 전력을 공급하여 거의 완전한 에너지 자립을 달성하는 것입니다.

경제적 문제와 재정적 어려움: 큰 꿈이 이루어질 수 있을까?

선웨이즈 기술의 이론적 잠재력은 엄청납니다.

스위스 철도망 전체(터널 제외)를 태양광 패널로 덮는다면 연간 1TWh의 전기를 생산할 수 있을 것으로 추산되는데, 이는 스위스 전체 전력 수요의 2%에 해당하며 약 30만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다. 이는 크게 보면 미미해 보일 수 있지만, 스위스가 에너지 공급 다각화와 수입 에너지 의존도 감소, 특히 겨울철 에너지 의존도 감소를 위해 노력하고 있다는 점을 고려하면 상당한 의미가 있습니다.

그러나 이 프로젝트의 경제적 효율성은 여전히 ​​논란의 여지가 있습니다. 초기 비용은 대규모 지상 태양광 발전소에 비해 상당히 높습니다. Sunways는 대규모 생산 및 설치에 투입될 경우 비용이 크게 절감될 것으로 기대합니다.

호주와 방글라데시의 독립 연구팀은 방글라데시 철도 인근 태양광 패널 설치를 조사한 결과, 현지 조건에서 균등화 발전 비용(LCOE)이 kWh당 0.052달러에 이를 수 있다고 추정했습니다. 한편, 선웨이즈는 자사의 "카펫" 모델에 대한 LCOE를 kWh당 약 0.12달러로 추산하고 있는데, 이는 업계에서 경쟁력 있는 수치로 평가됩니다.

제조 및 설치 비용만이 과제가 아닙니다. 유지 보수 비용, 특히 배터리 표면의 먼지, 기차 기름때, 그리고 이물질을 청소하는 데 드는 비용 또한 신중하게 계산해야 합니다. 선웨이즈는 기차에 장착된 자동 세척 브러시를 사용하는 솔루션을 개발했습니다.

또한, 최대 시속 150km(테스트 열차는 최대 시속 70km로만 운행)로 인한 지속적인 진동 및 기계적 충격 환경에서 패널의 내구성은 수명과 투자 효율성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. Sunways는 자사 패널이 표준 패널보다 내구성이 뛰어나 이러한 조건을 견딜 수 있다고 주장합니다.

대규모 프로젝트에 대한 자금 조달 또한 어려운 과제입니다. 현재 이 프로젝트는 이노스위스(Innosuisse)와 민간 파트너들의 지원을 받고 있습니다. 규모를 확장하기 위해 선웨이즈는 대규모 투자자를 유치해야 할 것입니다. 특히 스위스에서 점차 인기를 얻고 있는 에너지 서비스(EaaS) 모델을 통해 철도 회사의 초기 투자 비용 부담을 줄일 수 있을 것입니다.

철도 선로에 '솔라 카펫'을 깔는 프로젝트는 스위스가 에너지 공급원을 다각화하고 수입 에너지 의존도를 낮추려는 노력의 맥락에서 매우 의미가 있습니다(사진: Sunways).

기술적, 환경적 장벽 극복: 의심에서 현실로

선웨이즈가 시범 사업 허가를 받기까지의 과정은 순탄치 않았습니다. 스위스 연방 교통국(FOT)은 안전 및 철도 유지 보수에 미치는 영향에 대한 우려를 이유로 2023년 사업 허가를 거부했습니다. 선웨이즈는 시제차를 제작 및 시험하고, 독립 전문가의 추가 안전 평가를 통해 FOT를 설득하는 데 10개월이 걸렸습니다.

주요 우려 사항은 다음과 같습니다.

운영 안전: 패널 표면으로 인한 열차 운전자의 눈부심 위험. Sunways는 반사 방지 코팅이 된 "풀 블랙" 패널을 사용하고 각 프로젝트에 대한 눈부심 분석을 수행하여 이 문제를 해결합니다.

내구성 및 성능: 진동, 먼지, 기름때, 이물질이 배터리 표면에 미치는 영향. 자동 세척 시스템과 더욱 내구성 있는 배터리 설계가 이 문제를 해결할 것으로 예상됩니다.

날씨 영향: 눈과 얼음은 겨울철 성능을 크게 저하시킬 수 있습니다. Sunways는 자동 제빙 시스템을 개발하고 있습니다. 그러나 회사는 겨울철 성능이 일반적으로 옥상 시스템과 마찬가지로 낮을 것이라고 현실적으로 예상합니다.

철도 유지관리에 미치는 영향: 신속한 분해가 주요 해결책이지만, 대규모 운영 환경에서 이 과정의 효율성과 비용을 검증할 필요가 있습니다.

화재 및 미세 균열 위험: 국제철도연맹(UIC)은 이러한 위험에 대해 경고했습니다. 선웨이즈는 자사 자재가 높은 안전 기준을 충족한다고 주장합니다.

소음: 패널의 단단한 표면이 열차가 통과할 때 소음을 증가시킬 수 있다는 의견이 있습니다. 이 문제는 시험 중에 평가해야 합니다.

3년간의 시범 프로젝트는 Sunways가 실제 데이터를 수집하고, 기술을 개선하고, 시스템의 안전성, 효율성, 내구성을 입증할 수 있는 기회가 될 것입니다.

철도 선로에 설치되는 태양광 발전 프로젝트는 유지 관리가 매우 어려운 것으로 여겨진다(출처: 루이지 조리오, swissinfo).

에너지 레일이 새로운 표준이 될까요?

스위스에서의 선웨이즈의 성공은 글로벌 철도 노선에서 에너지 혁명을 가져올 길을 열 수 있습니다.

CleanTechnica의 한 에너지 전문가는 "철도를 이용해 전기를 생산하는 것은 현명하고 효율적인 방법입니다. 토지 개간이 필요 없고, 경관을 해치지 않으며, 빠르고 저렴한 비용으로 배치할 수 있습니다."라고 말했습니다.

이러한 국제적 관심은 기존 교통 인프라를 분산형 전력 생산원으로 전환하여 토지 이용 갈등을 줄이는 데 큰 잠재력이 있음을 보여줍니다. 토지 이용 갈등은 점점 더 해결하기 어려워지는 문제입니다.

영국의 한 연구에 따르면 철도에서 태양광 에너지를 활용하면 국가 전력 수요의 최대 8%를 충족할 수 있다고 합니다. 마찬가지로, TÜV 라인란트가 독일을 위해 실시한 연구에 따르면 철도 인프라 내 태양광 발전 설비는 연간 최대 2,940GWh의 태양광 전력을 생산할 수 있으며, 이는 국가 철도 부문의 연간 전력 수요의 4분의 1 이상을 충족하는 수준입니다.

그러나 글로벌 규모로 확장하려면 다양한 과제에 직면하게 됩니다.

기술 표준과 법적 규정의 차이: 각 국가마다 고유한 철도 시스템과 법적 틀이 있습니다.

다양한 기후 조건: 배터리 성능과 유지 관리 요구 사항은 기후에 따라 상당히 다릅니다.

선로 조건 및 유형: 해당 기술은 교통 밀도가 매우 높은 모든 선로 유형이나 노선에 적합하지 않을 수 있습니다.

비용 및 자본 접근성: 초기 투자는 많은 시장에서 여전히 장벽으로 남아 있습니다.

성공한다면 스위스 철도 태양광 프로젝트는 전 세계의 스마트 재생 에너지의 모델이 될 수 있을 것입니다(사진: Sunways).

뇌샤텔 시범 프로젝트는 향후 몇 년간 면밀히 모니터링 및 평가될 예정입니다. 특히 패널 분해 공정과 관련된 안전 시험 및 분석은 FOT의 엄격한 요건을 충족하기 위해 지속적으로 수행될 것입니다.

스위스 연방 공과대학 로잔(EPFL)과 협력하여 개발된 선웨이즈의 이니셔티브는 단순한 기술적 해결책 그 이상입니다. 이는 교통 인프라와 에너지 인프라가 조화롭게 통합되어 시너지 효과를 창출할 수 있는 전략적 비전을 제시합니다. 스쿠데리 씨는 "이는 탄소 발자국을 줄이고 에너지 효율을 높이는 세계적인 추세에 부합합니다."라고 강조했습니다.

스위스의 철도 태양광 발전 사업이 성공한다면, 이는 국가에 경제적, 환경적 혜택을 가져다줄 뿐만 아니라, 대규모의 지속가능하고 스마트한 재생에너지 솔루션을 추구하는 다른 국가들에게도 모범과 영감을 제공할 수 있을 것입니다. 이는 철도 산업과 세계 에너지 부문의 미래를 바꿀 수 있는 매우 흥미로운 진전입니다.

출처: https://dantri.com.vn/kinh-doanh/bi-mat-duoi-duong-ray-thuy-si-choi-lon-de-cuu-hanh-tinh-20250618175202520.htm