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1P(One-in-Portrait) 수평 단축 추적 시스템은 평탄한 지형에서 완만하게 경사진 지형까지의 대규모 태양광 발전소에 적용되는 업계 표준 추적기 구조다. 이 시스템은 하루 종일 각 모듈 행을 동서 방향으로 회전시켜 태양의 방위각을 따라 움직이므로, 동일한 고정 각도 설치 대비 연간 에너지 생산량을 20–28% 더 확보한다. 이 에너지 증가는 프로젝트 내부수익률(IRR) 향상, 평준화된 발전단가(LCOE) 감소 및 장기 전력구매계약(PPA) 경쟁력 강화로 직접 이어진다.
이 시스템은 대규모 적용을 위해 설계되었다. 각 추적기 행은 1P 구성(단일 토크 튜브 위에 세로 방향으로 배치된 모듈)으로 60–120개의 모듈을 수용하며, 행 중앙에 위치한 집중식 슬류드라이브 모터로 구동된다. 시스템의 2P 변형 모델은 초고밀도 배치를 위해 행당 모듈 수를 120개 이상으로 두 배로 늘린다.
주요 공학적 특징:
슬루 드라이브 액추에이터(선형 액추에이터/푸시로드 아님): 슬루 드라이브는 높은 토크 밀도와 제로 백래시를 제공하며, 일일 태양 추적(25년간 9,000회 이상 사이클)이라는 고사이클 피로 환경에 적합한 연속 360° 회전 기능을 갖춤
±0.5° 추적 정확도: 경사계 피드백을 통한 폐루프 제어 방식으로, 보정 없이 편차가 생기는 개방 루프 시간 기반 위치 결정 방식과 다름
천문학적 알고리즘 + 백트래킹: 컨트롤러는 GPS 좌표 및 날짜/시간 정보를 기반으로 태양 위치를 계산하며, 저일사각 시 행렬을 평탄화해 인접 행 간 음영을 방지하는 백트래킹 로직을 적용함
Q355B 아연 도금 강재 토크 튜브(C4 부식 방지 등급): 행 길이 및 현지 풍하중에 따라 크기 조정되어 비틀림 강성을 확보함으로써 행의 비틀림 및 모듈 미정렬을 방지함
메트릭 |
고정 각도 설치(10°) |
1P 단축 축 트래커 |
연간 수율 증가량 |
— |
+20% ~ +28% |
설비용량 계수 개선 |
— |
+3 ~ +5%p |
LCOE 감소율 |
— |
8–15% (고정 각도 대비) |
토지 이용 효율성(GCR) |
0.35–0.45 |
0.35–0.50 |
고정형 대비 추가 CAPEX |
— |
0.04–0.07달러/Wdc |
사양 |
1축 수평 추적식 |
2축 변형식 |
추적 축 |
수평(동서 회전) |
수평(동서 회전) |
모듈 방향 |
세로형(1축) |
세로형, 토크 튜브당 2열(2축) |
행당 모듈 수 |
60–90 |
90–120 |
추적 범위 |
수평 대비 ±55° |
수평 대비 ±55° |
추적 정확성 |
±0.5° |
±0.5° |
구동 방식 |
슬루 드라이브(중앙식) |
슬루 드라이브(중앙식) |
제어 방법 |
천문학적 알고리즘 + GPS + 경사계 피드백 |
같은 |
백트래킹 |
예(행 간 음영 제거) |
예 |
풍속 자동 수납 |
25m/s 이상 시 자동 수납(운전 중) |
25m/s 이상 시 자동 수납 |
생존풍속 |
42m/s(수납 상태) |
42미터/초 |
토크 튜브 |
Q355B HDG 강재, Ø168–219mm |
Q355B HDG 강재, Ø219–273mm |
재단 |
드라이븐 파일 / 그라운드 스크류 |
드라이븐 파일 / 그라운드 스크류 |
설계 수명 |
구조물 25년 / 드라이브 5년 |
같은 |
구조물 보증 |
20년 |
20년 |
구동장치 보증 |
5년 |
5년 |
평탄한 지형의 유틸리티 규모 태양광 발전소(10MW)
고 DNI 지역(중동·북아프리카, 남아프리카공화국, 칠레, 호주, 미국 남서부, 인도)
대규모 IPP 및 정부 입찰 프로젝트
토지 비용이 높아 고 GCR을 정당화할 수 있는 부지
현장 지형 분석: 남북 방향 최대 경사도 확인 완료 (<5%는 표준 설계 기준; >5%일 경우 계단식 배열 조정 필요)
풍동 하중 계수: 풍동 시험 또는 CFD 해석을 통해 산출된 특정 모듈 형상에 대한 Cp 값(모든 트래커 각도별)
토크 튜브 규격 선정: 설계 풍하중 하에서 행의 비틀림을 <1° 이내로 제한하기 위한 비틀림 강성 산정(모듈 미정렬 및 유리 응력 방지 목적)
기초 설계: EN 1997-1 기준에 따른 횡방향 하중 및 전복 모멘트 검증(트래커 운동으로 인한 동적 하중 증폭 반영)
행 간격 최적화: 1년 전체 기간에 걸친 백트래킹 알고리즘 시뮬레이션을 통한 음영 손실 없이 가능한 최소 행 피치 산정
단계 |
활동 |
지속 시간 기준 |
1 |
기초(타입 말뚝) |
말뚝당 3–5분 |
2 |
베어링 어셈블리 설치 |
말뚝 위에 설치된 사전 조립 베어링-서들 유닛 |
3 |
토크 튜브 조립 |
현장에서 볼트로 조립한 세그먼트를 베어링 위로 들어 올림 |
4 |
구동 모터 설치 |
행 중앙에 장착된 슬루 드라이브 |
5 |
모듈 레일 설치 |
레일을 토크 튜브 퍼린 브래킷에 부착 |
6 |
모듈 장착 |
표준 모듈을 레일에 클램프 방식으로 고정 |
7 |
전기 및 제어 |
모터 배선, 컨트롤러 시운전, 추적 테스트 사이클 |
과제: 고 DNI(연간 2,200kWh/m² 이상)를 갖춘 평탄한 반사막 지형. PPA 재무 모델 달성을 위해 고정 각도 설치 대비 연간 발전량 25% 증가가 요구됨. 여름 천둥번개 계절에는 풍속 돌발 강풍이 초속 35m에 이르며 발생함.
해결책: 1P 수평 단축 추적 장치, 직경 219mm 토크 튜브, 슬루 드라이브, GPS 동기화 기능을 갖춘 천문학적 알고리즘 및 백트래킹 기능 탑재. Q355B 용융아연도금 강재, C4 코팅 적용. 말뚝 기반 기초 공법. 행당 90개 패널, 2×45 세로 배치. 풍속 25m/s 도달 시 자동 스토우 바람 보호 기능 작동.
성과: 동일 부지 내 고정-10° 기준 설치 대비 측정된 연간 발전량 증가율 26.4%. 현장 피라노미터 측정 결과, 행 간 음영 손실은 전혀 없음이 확인됨. 바람 스토우 작동 빈도는 연평균 12회이며, 3년 운영 기간 동안 구조적 손상이나 구동부 고장은 발생하지 않음.
질문: 추적 장치 도입 시 고정 각도 설치 대비 투자 회수 기간은 얼마인가요?
고DNI 지역(연간 2,000kWh/m² 이상)에서는 트래커 프리미엄($0.04–0.07/Wdc)이 증가된 에너지 수익을 통해 일반적으로 3–5년 내에 투자 회수된다. 이는 현장 조건에 크게 좌우되며, DNI가 낮은 지역(연간 1,500kWh/m² 미만)에서는 투자 회수 기간이 6–8년으로 늘어나고, 고정 각도 설치 방식이 더 적합할 수 있다.
질문: 백트래킹은 어떻게 작동하며, 왜 필요한가?
해가 낮게 뜨는 이른 아침과 늦은 오후에는 앞줄 패널이 뒷줄 패널에 그림자를 드리울 수 있다. 백트래킹은 이러한 시기에 모든 줄을 거의 수평에 가까운 각도로 평탄화함으로써 일부 추적 이득을 희생하되 음영을 제거한다. 결과적으로 일출 및 일몰 시 소량의 에너지 손실은 발생하지만, 그렇지 않으면 발생할 수 있는 5–8%의 음영 관련 손실은 방지된다.
질문: 구동 시스템은 어떤 유지보수가 필요한가?
슬루 드라이브는 밀봉된 그리스 윤활 방식 장치로, 2년마다 점검을 실시하고 필요 시 그리스를 보충해야 한다. 구동 모터는 IP65 등급의 브러시리스 DC 설계로, 긴 수명을 제공한다. 5년 드라이브 보증은 모터, 기어박스 및 컨트롤러 전자장치를 모두 포함한다.
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섹션 |
추천 |
형식 |
1 |
히어로 |
정오 이전 시간대의 추적기 배열을 공중 드론으로 촬영한 영상 |
1920×750픽셀 |
2 |
메커니즘 |
토크 튜브에 장착된 슬루 드라이브와 말뚝 기초를 근접 촬영한 이미지 |
800×600픽셀 |
3 |
발전량 비교 |
막대그래프: 고정형 대비 추적기의 월별 발전량 |
800×500픽셀 |
4 |
백트래킹 |
도면: 오전 7시 / 오전 10시 / 오후 1시 / 오후 4시 / 오후 6시의 배열 각도 |
1000×400픽셀 |
5 |
설치 |
추적기 배열 조립 과정을 타임랩스로 촬영한 영상 |
800×500픽셀 |
6 |
사례: 남아프리카공화국 |
80MW 트래커 필드 완공 |
1000×600픽셀 |
주요: 싱글 액시스 태양광 트래커, 1P 수평 트래커, 태양광 추적 시스템(유틸리티 규모), PV 트래커 제조사
보조: 수평 싱글 액시스 트래커(발전량 25% 향상), 태양광 트래커 슬루 드라이브, 백트래킹 태양광 트래커, 유틸리티용 PV 트래킹 시스템
EN
