주거용 또는 상업용 태양광 설치물을 파헤친 적이 있다면 작업 현장의 계약자나 기술 매뉴얼에서 수년 동안 태양광 인프라 관련 작업을 수행한 사람을 언급하는 "직매설 태양광 케이블"이라는 용어를 들어본 적이 있을 것입니다. 제가 10년 전 이 업계에 입문했을 때, 저는 그것이 땅에 꽂는 평범한 태양광선일 뿐이라고 생각했습니다. 스포일러: 제가 틀렸어요. 직접 매립형 태양광 케이블은 태양광 시스템의 배선이 직면할 수 있는 가장 가혹한 환경 중 하나를 위해 제작된 특수 엔지니어링 제품입니다. 저는 공급업체로서 설치자가 모든 프로젝트의 고유한 요구 사항에 맞는 올바른 유형을 선택할 수 있도록 수년을 보냈습니다. 그것이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 그리고 왜 이 케이블의 모서리를 자르는 것이 태양광 전문가가 저지를 수 있는 가장 큰 비용이 드는 실수 중 하나인지 자세히 살펴보겠습니다.
먼저 기본 사항부터 시작해 보겠습니다. 태양광 PV 시스템은 패널에서 생성된 DC 전기를 인버터로 이동한 다음 배터리 또는 그리드로 이동해야 합니다. 구성 요소 간의 배선은 일정한 전압, 온도 변화, 습기 및 물리적 손상을 처리해야 합니다. 대부분의 실외 태양광 배선에는 추가 보호가 필요하지만 직접 매설 태양광 케이블은 도관 없이 지하에 설치되도록 설계되었습니다. 도관을 파고 매설하면 시간, 비용 및 복잡성이 추가되는 프로젝트의 경우 큰 문제입니다. 그것은 무작위 선택도 아닙니다. 땅은 까다로운 매체입니다. 토양은 산성, 알칼리성, 암석질일 수 있으며 보호되지 않은 전선을 절단할 수 있는 날카로운 암석이 있을 수도 있습니다. 빗물과 지하수가 도랑으로 스며들기 때문에 케이블은 장기간 습기에 저항해야 합니다. 그리고 토양 박테리아, 배선을 갉아먹는 설치류, 케이블 재킷을 일년 내내 팽창 및 수축시키는 온도 변화가 있습니다.
직접 매립형 태양광 케이블이 표준 태양광 케이블과 다른 점은 무엇입니까? 여기서는 기술적인 부분을 다루겠습니다. 하지만 엔지니어링 전문 용어뿐만 아니라 실제 사용에 뿌리를 두도록 하겠습니다. 지붕이나 지상 실외 사용을 위한 얇은 재킷형 태양광 케이블과 달리 직접 매설 모델은 견고하고 내마모성이 있는 외부 재킷(일반적으로 가교 폴리에틸렌(XLPE) 또는 열가소성 엘라스토머(TPE) 혼합물)과 자외선(UV) 저항이 추가되어 있습니다. 잠깐만요, 잠깐만요. 땅에 묻는 경우 직사광선은 문제가 되지 않습니다. 하지만 재킷은 여전히 토양 구성 요소에 대한 내화학성을 처리해야 하며 코어 절연체는 일관된 DC 전압 등급을 받았습니다. 잠깐, 실제로 수정해 보겠습니다. 일부 직접 매설 케이블은 되메우기 전 설치 중에 케이블의 일부가 노출되거나 트렌치를 파고 케이블 상단이 일시적으로 지면 위에 있는 경우에 대해 UV 저항성을 갖습니다. 그렇기 때문에 많은 설치업체가 신뢰할 수 있는 서비스를 선택합니다.자외선 방지 태양광 케이블설치 중 손상을 방지하기 위해 직접 매설 모델과 함께 사용됩니다.
또 다른 요점: 직접 매립형 태양광 케이블은 단일 코어입니까? 아니요, 잠깐만요. 단일 코어도 일종의 유형이지만 직접 매장은 단일 또는 다중 코어일 수 있습니다. 하지만 단일 코어는 DC 시스템의 전기 손실을 줄이기 때문에 태양광의 경우 훨씬 더 일반적입니다. 잠깐, 그렇습니다. DC 전원을 사용할 때 단일 코어 도체는 다중 코어 배선으로 인한 와전류 손실을 최소화하여 어레이와 인버터 간의 장기간 실행에 더 효율적입니다. 이것이 바로 공급업체 수준의 우리 팀이 다음에 대해 많은 질문을 받는 이유입니다.단일 코어 PV 케이블직접 매설 프로젝트의 경우, 설치자는 특히 어레이 필드와 인버터 건물 사이에 1000피트 이상의 케이블이 있는 대규모 상업용 어레이의 경우 효율성이 중요하다는 것을 알고 있습니다.
전압 등급은 직접 매설 태양광 케이블에 대해 협상할 수 없는 또 다른 요소입니다. 대부분의 주거용 시스템은 600V DC에서 실행되지만 대규모 상업 및 유틸리티 규모의 프로젝트에서는 전류를 줄이기 위해 1000V 또는 심지어 1500V DC 시스템을 사용하는 경우가 많으므로 배선 크기와 손실이 줄어듭니다. 따라서 직접 매립 케이블은 시스템의 DC 전압에 대한 등급을 받아야 하며 해당 등급은 태양광 패널의 표준 수명인 25년 이상 지하에서 유지되어야 합니다. 그렇기 때문에 우리의1500V DC 태양광 PV 케이블line은 유틸리티 규모의 직접 매장 프로젝트 부문에서 가장 많이 판매되는 제품 중 하나입니다. 이 제품은 고전압 DC에 대한 엄격한 전기 표준을 충족하며 바위가 많고 습기가 많은 토양에 묻힌 경우에도 손상되지 않도록 테스트되었습니다.
인증 역시 이 제품의 성패를 좌우합니다. 인증되지 않은 케이블을 사용했기 때문에 태양광 전지판에 50,000달러를 지출하고 5년 안에 배선 오류가 발생하는 것을 원하는 사람은 없습니다. 직접 매설형 태양광 케이블은 특정 글로벌 안전 표준을 충족해야 하며 태양광 PV에 대해 가장 널리 인정받는 것은 IEC 60216 시리즈이지만 북미와 유럽의 많은 설치업체도 TUV 승인을 찾고 있습니다. TUV는 제품이 지하 내구성을 포함하여 엄격한 안전 및 성능 기준을 충족하는지 검증하는 글로벌 제3자 테스트 기관입니다. 우리의TUV 승인 태양광 케이블라인에는 10,000시간 이상의 가속 노화 테스트를 통과한 직접 매설 옵션이 포함되어 있습니다. 이는 25년 이상의 지하 사용을 처리할 수 있다는 의미입니다.
유럽 프로젝트의 경우 또 다른 중요한 인증은 EN 50618입니다. 이는 직접 매설 변형을 포함한 태양광 PV 케이블에 대한 유럽 표준입니다. 이 표준은 실외 및 지하 환경에서의 전기 성능, 내화성, 내화학성 및 수명에 대한 요구 사항을 설정합니다. 우리의EN 50618 태양광 케이블라인은 토양 화학 물질, 습기 및 기계적 손상에 대한 저항성에 대한 모든 표준 요구 사항을 충족하는 직접 매설 모델을 사용하여 EU 프로젝트를 위해 특별히 설계되었습니다.
잠깐만요, 단순히 기능을 나열하는 것이 아니라 직접 매립형 태양광 케이블을 명확하게 정의하고 있는지 확인하도록 합시다. 국제전기기술위원회(IEC)와 같은 태양광 산업 표준 기관의 공식적인 정의는 태양광 어레이, 인버터, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 및 그리드 간의 상호 연결을 위해 단단한 도관의 보호 없이 지면에 직접 설치되도록 설계된 단일 코어 또는 다중 코어 광전지(PV) 케이블 유형입니다. 그러나 설치자가 관심을 갖는 실질적인 정의는 트렌칭 장비, 암석 토양, 설치류 갉아먹음, 습기, 화학 물질 노출 및 극한 온도로 인한 물리적 손상을 견딜 수 있으면서도 25년 이상의 수명 동안 일관된 전기 성능을 유지할 수 있는 케이블입니다.
설치자가 흔히 범하는 실수는 몇 달러를 절약하기 위해 표준 지상 태양광 케이블을 직접 매설하는 것입니다. 표준 태양광 케이블은 토양과의 지속적인 접촉이 아닌 지상 옥외 노출용으로만 등급이 매겨진 더 얇은 재킷을 가지고 있습니다. 2~3년 내에 얇은 재킷은 토양 화학 물질로 인해 갈라지거나, 정상적인 지상 이동 중에 암석에 의해 잘리거나, 수분이 도체로 누출되기 시작하여 전압 강하 또는 심지어 단락을 일으킬 수 있습니다. 저는 고객들이 2년차에 실패한 "저렴한" 직접 매설 케이블을 설치한 프로젝트를 가지고 우리를 찾아오도록 했으며, 트렌치를 다시 하고 배선을 다시 하는 데 드는 비용이 초기에 절감한 비용의 10배였습니다. 직접 매설형 태양광 케이블은 비용이 아닌 투자입니다.
더 깊은 잠수를 위한 핵심 구성에 대해 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 이것이 직접 매장을 특정하게 만드는 부분이기 때문입니다. 대부분의 직접 매립형 태양광 케이블에는 주석 도금된 구리 도체가 있습니다. 주석 도금은 지하 사용에 중요한 습기와 토양 산으로 인한 부식을 방지합니다. 도체는 일반 PVC 절연체보다 내열성과 내구성이 뛰어난 가교 폴리에틸렌(XLPE)으로 절연되어 있어 여름철 전류 및 지하 온도 스파이크로 인한 열을 견딜 수 있습니다. 그런 다음 외부 재킷이 나옵니다. 앞서 언급한 것처럼 XLPE 또는 TPE이지만 내마모성을 높이기 위해 나일론과 같은 재료가 추가되거나 설치류를 쫓아내는 화합물이 추가되는 경우도 있습니다. 일부 재킷은 햇빛 노출 등급도 지정되어 있어 설치 중에 전체 도랑을 파거나 연결하는 동안 케이블을 일시적으로 노출시켜야 할 때 유용합니다.
설치 모범 사례도 케이블 설계와 직접적으로 연관됩니다. 직접 매립형 태양광 케이블은 굴착 장비나 서리로 인한 손상을 방지하기 위해 적절한 깊이(보통 주거 지역에서는 18~24인치, 상업 및 유틸리티 지역에서는 36인치 이상)에 매설해야 합니다. 설치자는 케이블 재킷에 구멍을 낼 수 있는 큰 암석 대신 고운 흙이나 모래를 사용하여 되메우기할 때에도 주의를 기울입니다. 케이블이 직접 매설되도록 등급이 지정되었음에도 불구하고 일부 설치자는 잔디 깎는 기계나 사람의 통행으로부터 케이블을 보호하기 위해 지상에서 처음 2피트에 얇은 도관을 사용하지만 이는 필수 사항이 아니라 프로젝트별 선택입니다.
이제 직접 매립형 태양광 케이블의 사용 사례에 대해 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 이는 단지 대규모 유틸리티 농장에만 해당되는 것이 아니기 때문입니다. 주거용 프로젝트에서는 태양광 어레이가 뒷마당에 설치되고 인버터가 차고나 유틸리티 창고에 있을 때 종종 이를 사용합니다. 어레이에서 차고 트렌치까지 케이블을 연결하면 잔디밭을 가로지르는 보기 흉한 지상 배선을 피할 수 있습니다. 캐빈 태양광 설치와 같은 오프 그리드 시스템은 지붕이나 지상 마운트의 어레이에서 배터리 뱅크까지 직접 매립 케이블을 사용합니다. 원격 지역의 지상 배선은 야생 동물이나 날씨로 인해 손상될 수 있기 때문입니다. 반면 유틸리티 규모의 프로젝트는 수천 개의 태양광 패널과 중앙 인버터 사이에 수 마일에 달하는 직접 매설 케이블을 연결할 수 있으므로 프로젝트 수명 동안 에너지 손실과 유지 관리를 최소화하려면 올바른 등급의 케이블을 선택하는 것이 중요합니다.
공급업체로서 저는 수년 동안 수백 명의 설치업체와 협력해 왔으며 "내 시스템에 적합한 전압은 얼마입니까?"라는 질문을 받은 후 가장 많이 받는 질문은 무엇입니까? "직매설 케이블이 내 프로젝트에 적합한지 어떻게 알 수 있나요?" 대답은 간단합니다. 사전 설치된 도관 없이 지하에서 배선을 실행해야 하는 경우 직접 매설 태양광 케이블이 유일하게 안전하고 장기적인 옵션입니다. 랙 위나 건물 측면을 따라 지상에서 달리는 경우 표준 실외 태양광 케이블을 사용하지만 직접 매립 케이블은 사용하지 않습니다. 이 두 케이블은 서로 바꿔 사용할 수 없으며 혼합하는 것이 수리에 가장 빠른 방법입니다.
일반적인 오해도 해결해 보겠습니다. 직접 매립형 태양광 케이블은 일반 태양광 케이블보다 비싸지만 설치 비용, 수리 비용, 전압 강하로 인한 에너지 손실을 고려하면 실제로 비용 효율적인 선택입니다. 작년에 500피트 주거용 어레이의 직접 매설 케이블 비용을 피트당 0.10달러 절약하려고 시도한 고객이 있었습니다. 2년 후, 돌이 케이블 재킷을 쪼개어 단락이 발생하여 시스템 출력이 40% 감소했습니다. 수리에는 100피트의 도랑을 파고, 케이블을 교체하고, 지하 작업에 대한 허가를 받아야 했습니다. 총 비용은 $1,200(피트당 $2.40)였으며, 이는 그가 미리 절약한 돈의 24배입니다. 이것이 바로 우리가 항상 보는 실수이며, 인증된 특수 목적의 직접 매설 태양광 케이블을 사용하는 것은 협상할 수 없음을 모든 고객에게 강조하는 이유입니다.
대규모 프로젝트에서 고려해야 할 또 다른 사항: 직접 매설 케이블 세트를 여러 개 실행할 때 케이블의 정격 전압이 시스템 설계와 일치하는지, 모든 케이블이 전기적 관점에서 서로 호환되는지 확인해야 합니다. 예를 들어, 1500V DC 시스템이 있는 경우 1000V 직접 매립 케이블을 사용하면 시간이 지남에 따라 절연 파괴가 발생할 수 있으며, 특히 전류 전달로 인해 케이블이 가열될 수 있습니다. 이것이 바로 우리 팀이 설치업체와 협력하여 600V, 1000V 또는 더 높은 정격 1500V가 필요한지 여부에 관계없이 정확한 시스템 사양에 케이블을 일치시키는 이유입니다.
인증은 규정 준수에도 중요하며, 특히 태양광 프로젝트가 규정을 충족해야 하는 지역에서는 더욱 그렇습니다. 미국의 NEC(National Electrical Code)에는 직접 매설 태양광 케이블을 포함한 지하 배선에 대한 특정 요구 사항이 있습니다. NEC는 직접 매설 케이블이 직접 매설 목록에 등재되도록 요구합니다. 즉, TUV와 같은 NRTL(Nationally Recognized Testing Laboratory)에서 테스트 및 승인을 거쳤음을 의미합니다. 그렇기 때문에 우리의TUV 승인 태양광 케이블라인은 북미 설치자들에게 매우 인기 있는 선택입니다. 이는 NEC 요구 사항을 충족하도록 나열되어 있으므로 검사 중 코드 위반에 대해 걱정할 필요가 없습니다.
앞으로 태양광 프로젝트가 더 크고 광범위해짐에 따라 직접 매설 태양광 케이블은 새로운 수요를 충족시키기 위해 진화하고 있습니다. 산불이 발생하기 쉬운 지역의 프로젝트에서는 내화성 직접 매설 케이블에 대한 수요가 늘어나고, 북부 기후에서는 극한의 추위에 더 잘 견디는 케이블에 대한 수요가 늘어나고 있습니다. 그러나 변하지 않은 한 가지는 핵심 정의입니다. 직접 매설 태양광 케이블은 지하에 설치하도록 설계된 인증된 PV 케이블로 수십 년 동안 안정적으로 DC 전력을 공급합니다.
결국 소규모 주거용 시스템이든 유틸리티 규모의 농장이든 태양광 프로젝트를 계획하는 경우 배선은 올바르게 수행해야 하는 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다. 직접 매립형 태양광 케이블의 모서리를 자르는 것이 비용을 절약하는 빠른 방법처럼 보일 수 있지만 수리 비용, 에너지 손실, 심지어 시스템 가동 중지 시간까지 수천 달러의 비용을 초래할 수 있는 위험이 있습니다. 설치업체의 경우 다음과 같은 다양한 인증 옵션을 제공하는 공급업체와 협력하세요.단일 코어 PV 케이블에게1500V DC 태양광 PV 케이블에게TUV 승인 태양광 케이블그리고EN 50618 태양광 케이블를 사용하면 올바른 제품을 선택하는 과정이 간단해지기 때문에 향후 수년간 고객에게 적합한 품질 시스템을 설치하는 데 집중할 수 있습니다.
다음 프로젝트를 위해 직접 매설 태양광 케이블을 소싱할 준비가 되었거나 귀하의 시스템에 어떤 유형이 적합한지에 대해 궁금한 점이 있으면 주저하지 말고 당사 팀에 문의하세요. 당사는 전 세계 설치업체와 협력하여 모든 프로젝트의 고유한 요구 사항을 충족하는 인증된 고성능 케이블을 제공하며, 귀하가 태양광 설치에 대해 올바른 선택을 할 수 있도록 도와드립니다.
참고자료
- 국제전기기술위원회. (2020). IEC 60216: 전기 절연 재료 – 열 내구성 특성.
- 국제전기기술위원회. (2016). IEC 62941: 태양광(PV) 모듈 - 설계 자격 및 유형 승인에 대한 사양입니다.
- 보험업자 연구소. (2022). UL 4703: 태양광 전선 및 케이블의 안전에 대한 표준입니다.
- 유럽전기기술표준위원회. (2019). EN 50618: 태양광 발전 시스템에 사용되는 광전지(PV) 케이블.
- 전국화재예방협회. (2023). NEC 조항 690: 태양광 발전 시스템.
