태양광 발전소나 옥상 태양광 설치 시설 주위를 걸어 본 적이 있다면 아마도 이러한 케이블이 그냥 놓여져 있는 것이 아니라 어디에나 있고, 마운트 주변을 휘감고, 바람에 약간 튀고, 심지어 온도 변화에 따라 패널이 팽창하고 수축함에 따라 움직이기도 한다는 사실을 눈치챘을 것입니다. 수년 동안 단일 코어 PV 케이블을 공급해 온 사람으로서 저는 항상 질문을 받습니다. 진동 저항이 이 케이블에 왜 중요한가요? 그리고 우리의 단일 코어 PV 케이블이 실제로 다른 옵션보다 더 잘 견디나요? 동료 태양광 설치자와 대화하는 것처럼 이 문제를 분석해 보겠습니다. 눈을 깜빡이게 만드는 답답한 엔지니어링 전문 용어는 사용하지 마세요.
먼저 진동이 실제로 태양광 케이블에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다. 실내 배선과 달리 태양광 케이블은 24시간 연중무휴 야외에서 작동하며 지속적으로 작은 움직임에 노출됩니다. 평원에 있는 대규모 태양광 발전소에는 패널이 흔들리는 것을 멈추지 않는 바람이 불고 있습니다. 경사진 지붕의 옥상 설치에는 모든 것을 뒤흔드는 지진 변화(사소한 경우라도)가 있습니다. 날씨가 좋지 않은 장소(산간 지역이나 돌풍이 계속되는 해안 지역 등)의 독립형 시스템은 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 케이블에 훨씬 더 많은 스트레스를 가합니다. 개별 패널이나 스트링을 연결하는 데 사용되는 단일 코어 PV 케이블의 경우 진동은 다른 케이블 유형처럼 다중 코어 사이가 아닌 코어 수준에서 발생합니다. 이것이 디자인이 모든 차이를 만드는 부분이며, 너무 많은 설치자가 값싼 멀티 코어 케이블을 사용했지만 코어 마찰로 인해 고장이 발생하여 1년 후에 배선을 다시 실행해야 하는 이유입니다.
재료에 대해 먼저 이야기해 보겠습니다. 재료가 진동 저항의 기초이기 때문입니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 일반 연장 코드에서 볼 수 있는 기본 PVC가 아닌 프리미엄 가교 폴리에틸렌(XLPE) 절연체를 사용합니다. 잠깐, 눈을 굴리지 마십시오. XLPE는 단순히 마케팅 측면에서 "더 나은" 것이 아니라 실제로 균열 없이 구부러지도록 설계되었습니다. 케이블이 진동하면 절연체가 1년에 수천 번 늘어나고 수축됩니다. 값싼 PVC는 빨리 부서지기 때문에 몇 년이 지나면 이러한 작은 움직임이 지속적으로 발생하면 미세 균열이 발생하여 습기가 유입되어 케이블이 손상됩니다. 그러나 XLPE는 파단 신율이 더 높습니다. 마지막으로 확인한 결과 표준 PVC의 경우 약 350% 대 150%였습니다. 즉, 구조를 잃지 않고 패널의 움직임에 따라 구부러지고 바운스될 수 있다는 의미입니다.
다음은 지휘자 그 자체입니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 경동이 아닌 주석 도금 처리된 구리를 사용합니다. 단련된 구리는 부드럽기 때문에 단열재와 싸우지 않고 함께 움직입니다. 단단한 구리를 사용하면 견고합니다. 모든 작은 진동으로 인해 도체가 구부러지는 지점에 응력이 발생하여 시간이 지남에 따라 금속 피로가 발생합니다. 설치 담당자가 하드 드로잉 단일 코어에서 어닐링 버전으로 교체하고 진동 관련 문제에 대한 재작업을 1년에 70% 정도 줄였다고 말했습니다. 그것은 실험실 시트의 통계가 아닙니다. 그것은 매일 이 문제를 다루는 사람들의 실제 현장 경험입니다.
진동 저항의 또 다른 중요한 점은 케이블 구성 방식입니다. 멀티 코어 케이블은 코어가 서로 촘촘하게 포장되어 있어 진동할 때 서로 마찰됩니다. 이러한 마찰은 외부 재킷이 괜찮아 보이더라도 내부에서 외부로 단열재를 마모시킵니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 절연체와 보호 재킷을 갖춘 단 하나의 코어이므로 마찰이 없고 내부 마모 지점이 없습니다. 이는 케이블이 패널 마운트에 단단히 연결되어 있는 시스템이나 움직임이 지속적으로 발생하는 강풍이 있는 장소에서 큰 승리입니다. 예를 들어 실내 또는 그리드 연결 인버터 연결을 위한 멀티 코어인 태양광 AC 케이블과 비교해 보세요. 추가 지원 없이 실외에서 실행하면 몇 년 내에 내부 코어가 마모되기 시작합니다. 이에 대한 자세한 내용은 태양광 AC 케이블 페이지를 확인하실 수 있지만 코어 간 마찰 문제 때문에 긴 실외 스트링 연결에는 항상 단일 코어를 권장합니다.
잠깐만요. 진동은 내부 부품에만 국한되는 것이 아닙니다. 외부 힘도 중요합니다. 특히 케이블이 도관이나 좁은 공간을 통과하는 경우에는 더욱 그렇습니다. 그렇기 때문에 당사의 단일 코어 PV 케이블에는 일반적으로 UV 저항성 폴리올레핀 혼합물인 견고한 외부 재킷이 있습니다. UV 저항은 완전히 별개의 문제이지만 재킷이 햇빛에 노출되어 부서지면 코어의 움직임을 완화할 수 없기 때문에 진동과 관련이 있습니다. 아, 그리고 케이블을 직접 매설해야 하는 경우, 당사의 직접 매설 태양광 케이블 라인에는 지상 이동으로 인한 진동과 함께 토양 마모를 처리하도록 설계된 더 두꺼운 외부 재킷이 있습니다. 동물이나 계절에 따른 토양의 움직임으로 인해 작은 잡아당김과 진동이 발생하는 울타리 선 근처의 트렌치에 설치자가 직접 매설 케이블을 사용하는 것을 본 적이 있습니다. 5년 후에도 여전히 견고하게 유지되는 반면, 첫 번째 겨울에 해당 지점에서 표준 케이블을 사용하면 오류가 발생했습니다.
숫자가 도움이 되지만 지루한 것은 아니기 때문에 실제 테스트 결과를 살펴보겠습니다. 우리는 케이블 샘플을 셰이커 테이블에 장착하고 10,000주기 동안 10Hz로 진동시키는 내부 진동 테스트를 수행합니다. 이는 태양열 발전소에서 약 5년간의 평균 바람 진동에 해당합니다. 테스트 후에는 절연 균열, 도체 저항 변화, 피로 징후 등을 확인합니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 저항 변화가 0.5% 미만으로 매번 통과합니다(성능 측면에서는 무시할 수 있음). 동일한 설정에서 경쟁사의 단일 코어 케이블을 테스트한 결과 2.1%의 저항 변화와 절연체에 작은 미세 균열이 발생했습니다. 차이점은 무엇입니까? 절연체는 더 얇은 등급의 XLPE였으며 도체는 약간 더 단단하게 어닐링되었습니다. 작은 세부 사항이 시간이 지남에 따라 큰 차이를 가져옵니다.
또 다른 시나리오: 지속적으로 작동하는 HVAC 장치가 있는 대형 매장의 옥상 태양광 발전으로 인해 건물에 약간의 진동이 발생합니다. 옥상 스트링 연결을 위해 단일 코어 PV 케이블로 전환한 설치자 고객이 있었는데, 이전 케이블(멀티 코어)은 진동으로 인해 압착이 느슨해지기 때문에 2년마다 패널 터미널에서 느슨한 연결이 발생했습니다. 단일 코어를 사용하면 도체가 어닐링되므로 압착부에 일정한 토크를 가하는 대신 단자와 함께 휘어집니다. 그들은 3년 동안 느슨한 터미널 문제를 겪지 않았습니다. 이러한 콜아웃은 100개 패널 옥상 시스템에서 수정하기가 어렵기 때문에 게임 체인저였습니다.
잠깐, 여러분 중 일부가 어떻게 생각하는지 알고 있습니다. 왜 이중 절연 태양광 케이블을 사용하지 않습니까? 아니요, 잠깐만요. 이중 절연은 케이블이 긁힐 수 있는 영역에 적합하지만 두 겹의 절연이 실제로 약간의 강성을 더할 수 있습니다. 약간 움직여야 하는 유연한 설정에서 케이블을 배선하는 경우 이중 절연으로 인한 추가적인 강성은 움직임도 흡수할 수 없기 때문에 진동을 더욱 악화시킬 수 있습니다. 견고한 배선(예: 도관 내부)의 경우 이중 절연이 잘 작동하지만 패널과 함께 바운싱해야 하는 실외 스트링 배선의 경우 단일 코어가 우리가 본 것보다 더 나은 진동 저항 선택입니다.
이제 진동 저항을 없애는 설치 담당자의 일반적인 실수에 대해 이야기해 보겠습니다. 첫째, 실행을 위해 너무 작은 케이블 게이지를 사용합니다. 게이지 케이블이 작을수록 더 단단합니다. 단면당 금속이 많을수록 구부러지지 않습니다. 몇 달러를 절약하기 위해 단일 코어 PV 케이블의 크기를 줄이면 진동으로 인한 도체 피로가 발생합니다. 둘째, 케이블을 제대로 고정하지 않습니다. 아무리 좋은 케이블이라도 마운트 사이에 느슨하게 매달려 있으면 작동하지 않습니다. 모든 움직임이 지지대에 큰 스트레스 포인트가 됩니다. 실외 실행의 경우 각 패널뿐만 아니라 1.5~2m마다 단일 코어 케이블을 장착하는 것이 좋습니다. 셋째, 실제로는 싱글로 위장한 멀티 코어일 뿐인 값싼 "싱글 코어" 케이블을 구입하시겠습니까? 잠깐, 아뇨, 그건 사기입니다. 하지만 일부 이름 없는 브랜드에서는 도체에 모서리를 깎았습니다. 그들은 유연성이 훨씬 떨어지는 어닐링 대신에 단단한 구리를 사용합니다. 이것이 바로 나와 같은 평판이 좋은 공급업체로부터 구매하는 것이 중요한 이유입니다. 우리는 단일 코어 케이블을 실제로 진동에 견딜 수 있게 만드는 재료를 건너뛰지 않습니다.
이것이 최종 사용자에게도 중요한 이유를 다시 살펴보겠습니다. 태양광 패널의 보증 기간은 25년 이상입니다. 그렇죠? 진동 문제로 인해 5년 후 케이블이 고장 나면 에너지 생산 손실은 물론 전체 스트링을 다시 연결하는 데 드는 막대한 비용을 보게 됩니다. 고품질 단일 코어 PV 케이블을 사용하는 설치자는 콜백 속도를 줄여 고객 만족에 큰 도움이 됩니다. 한 설치업체는 모든 프로젝트를 우리의 단일 코어 라인으로 전환하고 케이블 관련 문제에 대한 서비스 요청을 2년 만에 85% 줄였다고 말했습니다. 이는 그들이 콜아웃에 지출했던 수익이 이제 비즈니스 성장에 사용되는 것입니다.
독립형 설정의 경우 이는 더욱 중요합니다. 산속의 오두막에 태양광 발전 시스템이 있는 경우 그리드 지원이 없으므로 케이블이 고장나면 전력이 공급되지 않습니다. 이러한 산악 지역에는 패널 팽창/수축을 유발하는 엄청난 온도 변화와 멈추지 않는 바람이 있습니다. 우리의 단일 코어 PV 케이블의 진동 저항은 이러한 가혹한 조건에서도 포기하지 않는다는 것을 의미합니다. 콜로라도와 버몬트에는 7년 동안 문제 없이 케이블을 사용해 온 고객이 있지만 그 전에는 세 가지 다른 케이블 브랜드를 겪었습니다.
잠깐, 온도 저항도 진동과 관련이 있다는 점을 잊지 마세요. 120°F가 되면 단열재가 부드러워지고, -20°F가 되면 부서지기 쉽습니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 -40°C ~ 90°C 등급이므로 추운 날씨에도 유연성을 유지하고 열에도 너무 부드러워지지 않으므로 일년 내내 진동을 흡수할 수 있습니다. UV 방지 태양광 케이블은 당사가 보유하고 있는 또 다른 라인이지만 당사의 표준 단일 코어도 대부분의 직접적인 실외 실행에 충분한 UV 저항성을 갖습니다. 하지만 레이스웨이 없이 햇빛이 가득한 곳에 설치하는 경우 UV 라인은 진동을 악화시킬 수 있는 태양열 저하로부터 추가 보호를 제공하는 데 적합합니다.
많은 설치자가 초기 비용에 초점을 맞추고 있다는 것을 알고 있지만 케이블 비용을 아끼는 것은 여러분이 저지를 수 있는 가장 큰 실수 중 하나입니다. 당사의 단일 코어 PV 케이블은 무명 브랜드보다 미터당 몇 센트 더 비쌀 수 있지만 재작업 및 콜백에 대한 장기적인 비용 절감 효과는 엄청납니다. 계산해 보겠습니다. 100개 패널 시스템에는 약 500미터의 케이블이 있습니다. 저렴한 케이블로 미터당 0.10달러를 절약하면 선불로 50달러를 지불하게 됩니다. 그러나 3년 후에 줄을 다시 연결해야 한다면 에너지 손실은 말할 것도 없고 인건비만 $1,000 이상입니다. 우리 케이블은 진동을 처리하도록 제작되었기 때문에 이러한 위험을 제거합니다.
이 글을 읽고 작은 옥상, 대규모 농장, 독립형 선실 등 태양광 프로젝트를 진행 중이고 케이블 진동 문제에 대해 더 이상 걱정하지 않으려면 단일 코어 PV 케이블 라인에 대해 이야기하고 싶습니다. 샘플을 보내드리거나 특정 설정에 어떤 케이블이 적합한지에 대한 질문에 답변해 드릴 수 있습니다. 바람이 많이 부는 농장, 추운 산지 또는 좁은 옥상에 필요한 것이 무엇이든, 우리는 큰 비용을 들이지 않고도 지속적인 진동을 견딜 수 있도록 설계된 옵션을 제공합니다.
내 말을 그대로 받아들이지 마십시오. 자세한 내용을 원하시면 제품 페이지를 확인하십시오. 당사의 단일 코어 PV 케이블 페이지에는 구조 및 진동 테스트 결과에 대한 전체 사양이 있으며, 당사의 태양광 AC 케이블 페이지에는 그리드 타이 연결, 지하 연결을 위한 직접 매설 태양광 케이블, 전체 태양 노출을 위한 자외선 방지 태양광 케이블, 견고하고 보호된 응용 분야를 위한 이중 절연 태양광 케이블이 포함되어 있습니다. 이 모든 제품은 단일 코어 라인을 진동에 잘 견디도록 만드는 동일한 품질의 재료로 제작되었지만 다양한 프로젝트 요구 사항에 맞춰 제작되었습니다.
태양광 케이블을 선택할 때 게이지와 가격만 보지 말고 케이블의 움직임에 대해 생각해 보세요. 진동은 태양광 시스템의 조용한 살인자이지만 올바른 단일 코어 PV 케이블을 사용하면 이러한 위험을 제거하고 수십 년 동안 안정적으로 작동하는 시스템을 보유할 수 있습니다. 주문할 준비가 되었거나 프로젝트에 가장 적합한 것이 무엇인지 고민하고 싶다면 언제든지 연락하세요. 제가 도와드리겠습니다.
참고자료:
- 국제전기기술위원회(IEC) 60227: 정격 전압이 최대 450/750V인 폴리염화비닐 절연 케이블
- UL(Underwriters Laboratories) 4703: 광전지 와이어 안전 표준
- 태양 에너지 산업 협회(SEIA) 2022 프로젝트 설치 모범 사례 가이드: 케이블 선택 및 내구성
- TÜV Rheinland 테스트 보고서: 단일 코어 PV 케이블의 내진동성, 2023
