내구성을 높이기 위해 태양광 패널에 '바람과 함께 춤추도록' '가르치기'

새로운 체계는 마치 태양광 패널이 '바람에 맞춰 춤추도록' 가르치는 것과 유사하며, 강풍 속에서도 에너지 생산을 보장하면서 손상을 최소화할 것입니다.

프랑스 소피아 안티폴리스에 있는 PLS 대학교 재료과학센터의 연구원들이 악천후로부터 태양광 패널을 보호하는 새로운 방법을 제안했습니다.

"바람이 부는 날씨에 태양광 패널의 기울기 각도를 최적화하기 위해 기계 학습과 전산 유체 역학을 결합하는 방법"이라는 제목으로 학술지 'Physics of Fluids'에 발표된 논문 에 따르면, 현재 바람이 부는 환경에서 태양광 패널을 안전하게 배치하는 최적의 방법은 없는 것으로 나타났습니다.

기존 방식은 풍속이 일정 수준에 도달하면 태양광 패널을 지면과 평행하게 설치해야 하는 경우가 많습니다. 이러한 방식은 일부 경우에 효과적이지만, 패널의 에너지 생산을 방해할 뿐만 아니라 최대 풍속으로부터 패널을 보호하지 못하게 합니다.

W-dien mat troi.png — 베트남의 한 태양광 발전 프로젝트에 태양광 패널이 설치되고 있다. 사진: 쑤안 응옥.

연구팀이 개발한 새로운 프레임워크는 점점 보편화되고 있는 태양 추적 액추에이터를 사용하여 태양광 패널이 태양에 대한 최적의 각도를 조절하여 지속적으로 전기를 생산할 수 있도록 합니다.

이 방법은 고급 풍력 시뮬레이션과 머신 러닝을 결합하여 강풍 속에서 각 태양광 패널의 각도를 최적화합니다.

"첨단 유체 역학과 인공지능을 결합함으로써 풍력 관련 위험을 해결하고 재생 에너지 시스템의 지속 가능성을 높이는 혁신적인 방법을 발견했습니다."라고 보고서 저자인 엘리 하켐은 말했습니다.

기존 접근 방식과 달리, 이 새로운 프레임워크는 태양광 패널을 독립적인 "의사결정자"로 간주하고 데이터 기반 솔루션을 제공하여 바람의 영향을 완화합니다.

"마치 태양광 패널에게 '바람과 함께 춤추는 법'을 가르치는 것과 같습니다. 강풍 속에서도 손상을 최소화하고 전력 생산량을 보호하는 것이죠."라고 엘리 하켐이 덧붙였다.

연구팀은 이 방법론적 틀을 찢어짐, 진동, 재료 피로 등 다양한 손상 위험에 대해 검증했습니다. 그 결과, 새로운 방법은 풍속 50km/h 조건에서 지면에 설치된 6개의 태양광 패널로 구성된 2차원 및 3차원 모델 모두에서 공기역학적 응력을 최소화하는 것으로 나타났습니다. 이는 기존 보호 방법보다 수십 퍼센트 더 우수한 성능이었습니다.

연구팀은 인공지능과 시행착오 방식을 활용하여 이 시스템이 강풍 속에서 대규모 태양광 패널을 관리하는 혁신적인 해결책을 찾아내고, 기존의 엔지니어링 및 실무 경험을 효과적으로 보완할 수 있을 것으로 기대한다.

이러한 접근 방식은 기존 방식에 도전할 뿐만 아니라 실제 상황에서 회복력을 높이기 위한 유연하고 광범위하게 적용 가능한 솔루션을 제공합니다.

(PV 매거진에 따르면)