태양광 패널의 출력은 설치 방향에 따라 얼마나 달라지나요?

Question

같은 종류의 태양광 패널이라도 설치 장소와 기울기, 방향에 따라 발전량이 달라질 수 있는데, 태양의 이동 경로와 계절별 일사량을 고려해 패널의 설치 조건을 결정하는 방법은 무엇일지 의견 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

우리나라에서는 해가 동쪽에서 떠 남쪽 하늘을 지나 서쪽으로 지니, 정남향이 1년 발전량이 가장 많아요. 남동향이나 남서향으로 45도 틀어지면 5~8% 정도, 정동향이나 정서향이면 15~20% 정도 줄어들고, 북향은 30% 넘게 손해를 봐요.

기울기는 계절마다 이상적인 값이 달라요. 서울 기준으로 한낮의 해 높이가 여름에는 76도쯤, 겨울에는 29도쯤이라, 여름에는 패널을 눕히고 겨울에는 세울수록 햇빛을 정면으로 받아요. 고정식으로 1년 전체를 따지면 30도 안팎이 가장 유리해요. 겨울 발전이 중요하면 조금 더 세우고, 여름 냉방 전기를 충당하려면 조금 더 눕혀요.

그림자는 방향보다 더 크게 영향을 줘요. 패널은 셀 여러 장이 직렬로 이어져 있어서 일부만 가려져도 전체 출력이 크게 떨어져요. 해가 가장 낮은 동짓날 오전 9시부터 오후 3시 사이에 주변 건물이나 나무 그림자가 닿지 않는 자리를 고르세요. 패널 뒤로 바람이 통하게 띄우면 온도가 덜 올라 효율도 조금 나아져요 :)

Answer 2

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

태양광 패널은 햇빛이 패널 면에 최대한 수직에 가깝게 들어올수록 같은 면적에서 더 많은 빛을 받아 발전량이 높아집니다.

우리나라처럼 북반구에서는 일반적으로 남향이 연간 발전량 확보에 유리하고, 설치 각도는 지역의 위도와 계절에 따라 달라집니다. 여름에는 태양이 높이 떠서 완만한 각도가 유리하고, 겨울에는 태양이 낮아 패널을 조금 더 세우는 편이 좋습니다.

실제 설치에서는 발전량뿐 아니라 주변 건물이나 나무의 그림자, 지붕 방향과 구조도 함께 확인해야 합니다. 방향과 기울기는 한순간의 최대 출력보다 1년 동안 얼마나 많은 햇빛을 받을 수 있는지를 기준으로 결정하는 것이 좋습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

태양광 패널의 출력은 방위각과 기울기에 따라 극적으로 달라지며 북반구 기준 정남향 배치와 지역 위도에 부합하는 최적 경사각이 연간 발전량을 결정하는 핵심 요소입니다. 태양의 고도는 여름철에 높고 겨울철에 낮아지므로 연중 최대 일사량을 확보하기 위해서는 통상 해당 지역의 위도와 유사한 각도로 패널을 기울여 설치하는 것이 원칙입니다 정남향에서 동서 방향으로 각도가 틀어지면 총 발전량은 점진적으로 감소하지만 남동향이나 남서향 배치를 통해 특정 시간대의 전력 수요 피크에 대응하는 분산 효과를 얻을 수도 있습니다. 실제 현장에서는 주변 지형이나 고층 건물에 의한 음영 장애물 국지적 기상 조건 그리고 패널 표면의 반사 손실까지 입체적으로 시뮬레이션하여 방위각과 경사각을 정밀 보정해야 합니다. 특히 자가소비용인지 발전사업용인지에 따라 전력 소비 패턴이 다르므로 단순 연간 총량 극대화 외에 계절별 시간대별 부하 특성까지 함께 고려하는 설계가 요구됩니다. 궁극적으로 태양광 패널의 설치 조건 결정은 일조 기하학이라는 천문·물리학적 원리와 경제성 분석이 결합된 종합적인 엔지니어링 최적화 과정입니다

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

태양광의 패널은 어느 방향으로 향하고 어느 각도에 누워 있느냐에 따라서 발전량이 달라집니다. 사실 우리나라는 태양이 남쪽에 있을때가 제일 밝습니다. 그래서 정남향으로 틀어 놓고 각도를 30도 안팎으로 맞추는 게 정석이죠. 거기다가 방향이 동서쪽으로 살짝만 틀어 줘도 하루 종일 받는 햇빛의 양이 훅 줄어들죠. 그래서 남향에서 벗어날수록 전체적인 발전 효율이 눈에 띄게 떨어지는 겁니다. 그러니까 방향 잡는 게 정말 중요한 겁니다.

그리고 계절마다 태양 고도가 계속 바뀝니다. 그래서 1년 내내 효율을 뽑으려면 주변의 환경까지 꼼꼼히 따져봐야 되죠. 여름에는 태양이 높고 겨울에는 낮게 뜹니다. 그래서 계절별로 최적의 각도가 조금씩 달라지는 거죠. 그리고 주변에 그늘을 만드는 나무나 건물이 있는지도 확인해야 됩니다. 그러니까 설치할 지역에 위도와 계절별 일사량까지 계산해서 알맞은 방위랑 기울기를 정해야 최대의 전기를 만들어 낼 수가 있는 겁니다.