Sunway

한국의 식량부족 문제가 점증하고 있습니다. 이 문제를 더욱 악화시키는 것은 많은 농부들이 더 큰 이익을 추구하기 위해 농작물 대신 태양광 패널을 설치하는 토지 사용 방안을 선택하고 있다는 것입니다. 그러나 이러한 상황은 썬웨이 등 업계 기업들의 노력과 일체형 광전지 기능을 갖춘 컬러 유리 건물 외관 등 지속 가능한 솔루션을 개발하여 혁신적인 태양광 펜스를 개발함으로써 그 추세가 바뀔 것으로 예상됩니다. 이 펜스는 작물 옆에 설치할 수 있어 작물 생산과 태양광 발전이 조화롭게 작동할 수 있습니다.

한국의 부산에 소재하는 썬웨이는 태양광 및 재생에너지 솔루션 전문 기업으로 한국에너지공단의 재생에너지 공급사업에 참여하고 있습니다. 그리고 지방정부와 협력하여 다수의 재생에너지 발전소 건설을 지원하였습니다.

썬웨이의 김승진 연구소장은 “2030년까지 농촌 발전소를 통해 MW단위의 재생에너지를 생성하는 영농형 태양광 사업의 비중을 확대하는 것이 우리의 목표”라고 말했습니다. “농촌 지역의 태양광 활성화를 위해서는 농업과 태양광 발전이 공존하는 수준까지 이르러야 합니다.”

썬웨이 태양광 펜스는 산업통상자원부와 신재생에너지 핵심기술개발사업의 일환으로 진행되고 있습니다. 이 사업의 목표는 설치에 필요한 토지를 최소화하고 작물 생산과 공존하면서 각각 200kW의 에너지를 생산할 수 있는 태양광 펜스를 개발하는 것입니다.

개발 프로세스의 일환으로 썬웨이 팀은 바람과 눈이 있는 일반 기상 조건에서, 혹은 지진이나 태풍과 같은 자연 재해 시 패널이 어떻게 견딜 수 있는지 고려해야 했습니다. 김 연구소장은 “태양광 펜스는 맨땅에 설치하다 보니 각종 자연재해의 영향을 받기 쉽기 때문”이라고 말했습니다. “과거에는 우리가 2D 모델링을 직접 수행할 수 있었지만, 실제로 필요한 것은 3D 시뮬레이션 기능이었습니다. 처음에는 이 작업을 아웃소싱했지만 별로 효율적이지 않았습니다. 우리는 시뮬레이션 수행을 위해 자체 3D 설계 및 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 도구가 필요하다는 것을 깨달았습니다.”

썬웨이는 현지 파트너 업체인 브이피케이(VPK)에 조언을 구했고, 다쏘시스템의 클라우드 기반 3DEXPERIENCE 플랫폼을 추천받았습니다.

브이피케이는 특정 요구 사항에 맞게 맞춤화된 교육 프로그램을 통해 썬웨이의 채택을 지원했습니다. 신의섭 썬웨이 선임연구원은 다음과 같이 말했습니다. “3D 모델링과 CAE 소프트웨어 사용법을 배우고, 다양한 시뮬레이션을 수행하는 방법을 배우는 과정은 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.” “그러나 기본 모델 구성 및 분석을 다루는 브이피케이의 단계별 교육 프로그램 덕분에 필요한 시간이 단축되었습니다. 브이피케이는 또한 매우 신속히 지원을 제공하였으며 손쉽고 직관적인 매뉴얼을 준비했습니다.”

썬웨이는 클라우드에서 3DEXPERIENCE 플랫폼을 사용하는 것의 장점을 곧바로 인식하게 되었습니다. “어디서나 설계 데이터에 안전하게 액세스할 수 있다는 점은 정말 유용했습니다.”라고 연구원이 덧붙였습니다.  “이러한 데이터는 로컬이 아닌 중앙에 저장할 수 있으므로, 팀의 모든 사람이 원하는 데이터에 액세스할 수 있습니다. 그러면 역할이 변경되더라도 업무의 연속성이 보장됩니다.”

3DEXPERIENCE 플랫폼을 통해 썬웨이는 데이터 중심적 협업 기능을 지원하고 사용이 간편한 단일 인터페이스로 공통 데이터 모델을 제공하는 통합 모델링 및 시뮬레이션(MODSIM) 접근법을 확보하였습니다. 이 플랫폼의 멀티 CAD 환경은 썬웨이의 기존 CAD 소프트웨어에서 데이터를 읽고 처리할 수 있으므로 전체 제품 개발 프로세스를 용이하게 합니다.

김 연구소장은 다음과 같이 말했습니다. “과거에는 설계자가 CAE에 접근하는 것이 쉽지 않았고 다양한 그래픽 사용자 인터페이스에서 설계와 해석 간의 연관성을 찾는 데 어려움을 겪었지만 MODSIM은 그렇지 않습니다."

썬웨이 설계자와 엔지니어는 3D 설계용 CATIA 및 SIMULIA를 포함한 3DEXPERIENCE 플랫폼의 종합 도구를 사용하여 구조 하중, 유체 분석, 진동 및 충격 등 물리학 전반에 걸쳐 다양한 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 개발 초기 단계에서 시뮬레이션 사용 기능을 통해 향상된 품질로 디자인 탐색, 지식 수집 및 지속 가능한 설계를 신속히 진행할 수 있습니다.

신 연구원은 다음과 같이 말합니다. “우리는 MODSIM을 사용하여 태양광 펜스의 최적 설계를 결정합니다. 이제 우리는 다양한 컨셉 디자인의 장점과 구조적 안전성을 보장하기 위해 다양한 건축 자재 사용 시 영향을 쉽게 비교할 수 있습니다. 동적 강성을 검토하고 시뮬레이션을 수행하여 다양한 스트레스 요인에 직면했을 때 구조의 견고성과 내구성을 분석할 수 있습니다. 설계상의 약점은 즉시 수정할 수 있으며, 메쉬 및 해석 프로세스를 추가로 수정하지 않고도 업데이트를 통해 결과를 즉시 사용할 수 있습니다.”

또한 썬웨이는 MODSIM을 사용하여 논, 밭, 과수원 및 염전을 포함한 다양한 농촌 지역에 가장 적합한 설치 방법과 레이아웃 설계를 결정할 수 있었습니다. 그 과정에서 지형, 지역별 풍량, 지반별 지진파 설계 응답 스펙트럼 등의 요소들을 고려했습니다. “이러한 모든 기능을 통해 R&D 프로세스를 빠르고 효율적으로 진행하였습니다.”라고 김 연구소장은 말했습니다. “또한 설치 과정에서 시행착오를 줄여 공사 기간을 30% 단축하고 비용도 크게 절감되었습니다. 아울러 배치 작업 후에 재설치 및 보완 설치 작업이 줄어든다는 사실도 확인했습니다."

앞으로 썬웨이는 태양광 펜스가 농업 부문에서 광범위하게 사용될 수 있도록 함으로써 농부들이 토지를 충분히 활용하여 작물을 수확하고 태양 에너지도 생산할 수 있기를 바라고 있습니다. 또한 자사의 솔루션이 도시의 안전 및 보안 펜스와 같이 보다 광범위한 분야에 적용될 수 있다고 믿습니다.

3DEXPERIENCE 플랫폼은 버추얼 트윈(virtual twin) 덕분에 회사가 그 비전을 실현하는 데 도움을 줄 것입니다. 김 연구소장은 “3DEXPERIENCE 플랫폼을 사용하여 태양광 펜스의 버추얼 트윈을 만들고 3D 스캐너로 모니터링한 지형 정보를 통합함으로써 더 많은 기능을 제공할 수 있을 것으로 기대합니다”라고 말했습니다. “예를 들어 농부나 토지 소유자는 실제 현장의 설치 상태를 실시간으로 추적하고 토양 침식의 영향 등 시간 경과에 따라 발생하는 변화를 모니터링할 수 있습니다. 또한 예측적 유지 관리를 수행하는 데 도움이 되는 데이터를 수집하여 태양광 펜스가 미래에도 오래 지속되도록 보장할 수 있습니다.”