신재생에너지발전설비기능사(태양광) 필기시험 6회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 신재생에너지발전설비기능사(태양광)

필기시험 6회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

1. 법규 및 안전기준

발전설비 검사 및 운영 기준

정기 검사 기간: 최초 사용 전 검사 후 4년마다 정기적으로 실시해야 합니다.
신재생에너지 공급의무 대상 건축물: 신축, 증축 또는 개축하는 건축물 중 최소 연면적 1,000 m² 이상인 경우에 해당합니다.
사업 인허가권자 (전기사업 허가):
- 3,000kW 이하: 특별시장, 광역시장, 도지사, 특별자치시장, 특별자치도지사
- 3,000kW 초과: 산업통상자원부 장관 (전기위원회)
안전관리 대행 기준: 태양광 발전설비 용량이 1,000kW 미만 (원격감시제어 기능을 갖춘 경우 3,000kW 미만)일 때 안전공사 및 대행사업자에게 업무를 위탁할 수 있습니다.
설치계획서 제출: 건축물 건축허가 신청 전에 산업통상자원부 장관에게 신재생에너지 설비의 설치계획서를 제출해야 합니다.
국가 탄소중립 녹색성장 기본계획: 정부는 5년마다 수립 및 시행해야 합니다.

전기 설비 설치 기준 및 안전율

지지물 기초 안전율: 가공전선로의 지지물에 하중이 가해지는 경우, 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 2.0 이상이어야 합니다.
울타리 설치 기준 (옥외 고압/특고압 기계기구):
- 울타리/담의 높이는 2m 이상.
- 지표면과 울타리/담 하단 사이의 간격은 0.15m 이하.
옥내 전로 대지전압 (직류): 지락 발생 시 자동 차단 장치를 시설할 경우, 주택의 옥내 전로 대지전압은 직류 600V 이하이어야 합니다.
과전류차단기 설치 이동 거리: 저압 옥내배선에서 단락 위험과 인체 위험성이 최소화되도록 시설된 경우, 분기회로의 과전류차단기는 분기점으로부터 3m까지 이동하여 설치할 수 있습니다.
지중전선로 매설 깊이 (직접 매설식):
- 차량/중량물 압력 우려 없음: 0.6m 이상.
- 차량/중량물 압력 우려 있음: 1.0m 이상.
전압강하 허용치 (계통연계): 태양전지 모듈에서 인버터 입력단 간 및 인버터 출력단과 계통연계점 간의 전압강하는 **5%**를 초과하지 않아야 합니다. (단, 상호거리 100m 기준, 허용치는 전선 길이에 따라 다름)

2. 태양광 발전 원리 및 모듈 특성

태양전지 기본 이론

광전효과 (Photoelectric Effect): 금속 표면에 파장이 짧은 빛을 비추면 전자가 튀어나오는 현상. 태양전지의 기본 원리입니다.
태양전지 최소 단위: 셀 (Cell) -> 모듈 (Module) -> 어레이 (Array) 순으로 구성됩니다.
단결정 모듈의 특징:
- 발전 효율이 더 높습니다.
- 제조 공정이 복잡하고 제조 온도가 높습니다.
- 가격이 다결정 모듈보다 더 비쌉니다.

모듈 및 어레이 설계

직렬/병렬 접속 효과:
- 직렬 접속: 전압 증가
- 병렬 접속: 전류 증가
- (예: 셀 5개 직렬, 10개 병렬 접속 시, 전압 5배 증가, 전류 10배 증가)
MPPT (Maximum Power Point Tracking): 일사량 및 온도 변화에 따라 최대 전력을 얻을 수 있도록 인버터가 동작점을 추종하는 기능입니다.

다이오드 및 보호 소자

바이패스 다이오드 (Bypass Diode):
- 역할: 태양전지 모듈의 일부 셀에 음영 발생 시, 발전량 저하와 저항에 의한 발열 (핫스팟)을 방지하기 위해 설치합니다.
- 역내압 기준: 대상 스트링 공칭 최대출력 동작전압의 1.5배 이상 역내압을 가져야 합니다.
역류방지 소자 (Blocking Diode): 태양전지 모듈에 다른 태양전지 회로 및 축전지의 전류가 유입되는 것을 방지하기 위해 설치합니다.
접속함 내부 구성 기기 (주요): 단자대, 주개폐기, 역류방지 소자, 서지보호장치(SPD) 등 (바이패스 다이오드는 보통 모듈 자체에 설치됨).

3. 시공 및 시스템 구성

시공 절차

태양광 발전시스템 시공 순서:
1. 어레이 기초공사 (토목공사)
2. 어레이 가대공사 (가대 설치)
3. 인버터 기초 · 설치공사 (모듈 및 인버터/접속함 설치)
4. 배선공사 (어레이와 접속함의 배선공사가 가장 늦게 진행됨)
5. 점검 및 검사

시스템 구성 요소

가대의 녹 방지: 비교적 저렴하고 장기적 사용이 가능한 방법은 용융아연도금입니다.
인버터 설치 방식 (센트럴 방식):
- 장점: 계통보호 유리, 유지보수 비용 적음.
- 단점: 단일 인버터 고장 시 전체 시스템 작동 불능.
인버터 절연 방식 (상용주파 변압기형):
- 특징: 구조 간단, 절연 가능, 회로 구성 간단.
- 단점: 효율 낮고, 중량이 무거우며 부피가 큼 (소용량 PCS에는 사용하지 않으나 중대용량에 많이 채용됨).
계통연계 시스템 (계통 안정화 대응형): 기후 급변이나 계통 부하 급변 시 축전지를 방전/충전하여 역류를 줄이고 전압 상승을 방지하는 역할.

케이블 및 배선

XLPE (가교폴리에틸렌 절연 비닐시스) 케이블 단말 처리 절연테이프: 자기융착 절연테이프를 사용합니다.
지중함 설치 기준: 지상에 설치하는 어레이의 지중배선 또는 지중배관 길이가 30m를 초과하는 경우 중간 개소에 지중함을 설치할 수 있습니다.
다선식 옥내배선 중성선 색상: 파란색입니다.

4. 유지보수 및 안전 관리

점검 및 측정

일상점검: 1개월마다 주로 육안에 의해 실시하는 점검입니다.
육안 점검 항목: 표면의 오염 및 파손, 지붕재 파손, 가대의 고정/부식 및 녹 발생 유무 등.
측정 점검 항목: 접지저항 측정, 절연저항 측정, 전압/극성 확인, 단락전류 측정, 비접지 확인, 접지의 연속성 확인. (축전지 전극은 절연저항 측정 대상이 아닙니다.)
모듈 외관 검사 광 조사 상태: 결정질 실리콘 태양광발전 모듈의 외관검사 시 1,000 lx 이상의 광 조사상태에서 검사해야 합니다.
태양광 발전시스템 계측/표시 목적: 시스템 운전상태 감시, 이전 발전 전력량 파악, 시스템 기기 및 종합평가, 운전 상황 및 홍보 등 (부하 사용 전력량 알기는 목적에 해당하지 않습니다).
계측기구/표시장치 구성 요소: 검출기(센서), 신호변환기(트랜스듀서), 연산장치, 기억장치 등 (차단장치는 주변장치입니다).

안전 대책 및 장비

유지정비 시 감전 방지책:
- 모듈에 차광막을 씌워 태양광을 차폐합니다.
- 저압 절연장갑 및 절연공구를 사용합니다.
- 강우 시에는 작업을 중지합니다. (모듈 표면을 대기로 노출하는 것은 감전 방지책이 아닙니다.)
높은 곳 추락 방지 장비: 안전대를 착용해야 합니다.
안전 보호구 관리 요령: 청결하고 건조시킨 곳에 보관해야 합니다.
볼트 조임 공구: 볼트를 일정한 힘으로 조여 주는 공구는 토크렌치입니다.
낙뢰 보호 시스템:
- 외부 뇌보호 시스템: 접지 시스템, 수뢰부 시스템, 인하도선 시스템.
- 내부 뇌보호 시스템: SPD (서지보호장치) 시스템입니다.
- 피뢰 대책용 부품: 어레스터, 서지업서버, 내뢰 트랜스. (바이패스 다이오드는 핫스팟 방지용입니다.)

기타 설비 관리

태양광 발전설비 고장 시 응급조치 순서: 접속함 내부 차단기 개방 -> 인버터 개방 -> 설비 점검
유지보수 계획 고려사항: 환경조건, 설비의 중요도, 설비의 사용기간 등 (설비의 단가는 시공 전 사업계획서 고려사항입니다).
축전지 수명 영향 요소 (독립형 시스템): 매일 충·방전을 반복하는 독립형 시스템에서 수명에 직접적 영향을 미치는 것은 방전심도입니다. (방전심도가 클수록 수명 급감)
절연내력 시험 전압 (교류): 최대 사용전압이 400V인 경우, 교류 시험 전압은 1배 또는 500V (500V 미만일 때)를 적용하므로, 500V입니다.

5. 전기 기초 및 기타 신재생에너지

인버터 제어 및 전기 이론

단독운전 방지 기능 (능동적 검출 방법):
- 부하 변동 방식
- 주파수 시프트 방식
- 유효전력 변동 방식
- 무효전력 변동 방식
- (주파수 변화율 검출 방식은 수동적 검출 방식입니다.)
전압파의 왜형률 공식 (THD):
- 일반 공식: 왜형률 (%) = (전체 고조파의 실횻값 / 기본파의 실횻값) x 100
- 예시 문제 풀이: 기본파 실횻값 = 100, 제5고조파 5%, 제7고조파 4%, 제11고조파 5% 일 때
- 일반 텍스트 풀이: 왜형률 (%) = [√(5² + 4² + 5²)] / 100 x 100 ≈ 8.1%
송전선로의 선로정수: 저항 (R), 인덕턴스 (L), 정전용량 (C), 누설 컨덕턴스 (G)로 구성됩니다. (리액턴스는 인덕턴스의 영향을 받아 계산됩니다.)

기타 신재생에너지

조력 발전: 바닷물이 가장 높이 올라왔을 때 댐에 물을 가두었다가, 물이 빠지는 힘을 이용하여 발전기기를 돌리는 방식입니다.
수직축 풍력발전시스템: 다리우스형, 사보니우스형 등이 있습니다. (프로펠러형은 수평축입니다.)

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