개발업체들이 미활용 수면을 활용하고 토지 경쟁을 줄이기 위해 노력함에 따라 해상 및 부유식 태양광 설비는 빠르게 성장하고 있습니다. 부유식 태양광 PV 시장은 2024년 77억 달러 규모로 평가되었으며, 향후 10년 동안 자재 및 계류 시스템의 기술 발전과 여러 지역의 지원 정책에 힘입어 꾸준히 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 맥락에서 해양 태양광 케이블은 중요한 구성 요소가 됩니다. 케이블은 긴 수명 동안 혹독한 염수, 자외선 노출, 파도에 의한 기계적 응력, 그리고 생물 부착을 견뎌내야 하기 때문입니다. TÜV 라인란트의 2PfG 2962 표준(TÜV Bauart Mark로 이어짐)은 해양 태양광 애플리케이션의 케이블 성능 시험 및 인증 요건을 정의함으로써 이러한 과제를 해결합니다.
이 기사에서는 제조업체가 견고한 성능 테스트와 설계 관행을 통해 2PfG 2962 요구 사항을 충족할 수 있는 방법을 살펴봅니다.
1. 2PfG 2962 표준 개요
2PfG 2962 표준은 해양 및 부유식 태양광 케이블에 맞춰 제작된 TÜV 라인란트(TÜV Rheinland) 규격입니다. 이 규격은 일반적인 태양광 케이블 규격(예: 육상 태양광용 IEC 62930/EN 50618)을 기반으로 하지만, 염수, 자외선, 기계적 피로 및 기타 해양 특유의 스트레스 요인에 대한 엄격한 시험을 추가합니다. 이 표준의 목표는 가변적이고 까다로운 해상 조건에서 전기적 안전, 기계적 무결성 및 장기적인 내구성을 보장하는 것입니다. 이 규격은 근해 및 부유식 태양광 시스템에 사용되는 일반적으로 최대 1,500V 정격의 DC 케이블에 적용되며, 대량 생산되는 인증 케이블이 시험된 시제품과 일치하도록 일관된 생산 품질 관리를 요구합니다.
2. 해양 PV 케이블의 환경 및 운영 과제
해양 환경은 케이블에 여러 가지 동시적 스트레스를 가합니다.
염수 부식 및 화학 물질 노출: 지속적이거나 간헐적으로 해수에 잠기면 도체 도금이 손상되고 폴리머 피복이 손상될 수 있습니다.
자외선 및 햇빛에 의한 노화: 부유형 어레이가 직사광선에 노출되면 폴리머 취성과 표면 균열이 가속화됩니다.
극한 온도와 열 순환: 일일 및 계절별 온도 변화로 인해 팽창/수축 주기가 발생하여 단열 접합에 스트레스가 가해집니다.
기계적 응력: 파도의 운동과 바람에 의한 움직임으로 인해 부유체나 계류 하드웨어에 동적 굽힘, 휘어짐 및 잠재적인 마모가 발생합니다.
생물부착 및 해양 생물: 케이블 표면에 조류, 갑각류 또는 미생물 군집이 자라면 열 발산이 달라지고 국부적인 응력이 추가될 수 있습니다.
설치 관련 요소: 배치 중의 취급(예: 드럼 풀림), 커넥터 주위의 구부림, 종료 지점의 장력.
이러한 결합된 요소는 육상 배열과 현저히 다르므로 현실적인 해양 조건을 시뮬레이션하기 위해 2PfG 2962에 따라 맞춤형 테스트가 필요합니다.
3. 2PfG 2962에 따른 핵심 성능 테스트 요구 사항
2PfG 2962에 의해 의무화된 주요 성능 테스트에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.
전기 절연 및 유전율 시험: 침수 조건에서 파괴가 발생하지 않는지 확인하기 위해 수중 또는 습도 챔버에서 고전압 내구성 시험(예: DC 전압 시험)을 실시합니다.
시간 경과에 따른 절연 저항: 케이블이 염분이나 습한 환경에 젖어 있을 때 절연 저항을 모니터링하여 습기 유입을 감지합니다.
내전압 및 부분 방전 검사: 노화 후에도 절연체가 부분 방전 없이 설계 전압과 안전 여유를 견딜 수 있는지 확인합니다.
기계적 시험: 노출 사이클 후 절연체와 덮개 재료의 인장 강도 및 신장 시험, 파도에 의한 굽힘을 시뮬레이션한 굽힘 피로 시험.
유연성 및 반복적 굴곡 시험: 파동의 운동을 모방하기 위해 맨드럴이나 동적 굴곡 시험 장비 위로 반복적으로 굽힘 시험을 실시합니다.
내마모성: 부유물이나 구조적 요소와의 접촉을 시뮬레이션하고, 연마 매체를 사용하여 덮개 내구성을 평가합니다.
4. 환경 노화 시험
부식과 폴리머 분해를 평가하기 위해 장시간 시뮬레이션된 해수에 소금물을 분무하거나 담그는 방법.
표면 취성, 색상 변화, 균열 형성을 평가하기 위한 UV 노출 챔버(가속 풍화)
가수분해 및 수분 흡수 평가는 종종 장기간 담가두기와 그 후의 기계적 시험을 통해 이루어집니다.
열 사이클링: 제어된 챔버에서 낮은 온도와 높은 온도 사이를 사이클링하여 절연 박리 또는 미세 균열을 드러냅니다.
내화학성: 해양 환경에서 흔히 발견되는 오일, 연료, 세척제 또는 방오 화합물에 대한 노출.
난연성 또는 화재 동작: 특정 설비(예: 밀폐형 모듈)의 경우 케이블이 화염 전파 한계(예: IEC 60332-1)를 충족하는지 확인합니다.
장기 노화: 온도, 자외선, 염분 노출을 결합한 가속 수명 시험을 통해 서비스 수명을 예측하고 유지 관리 간격을 설정합니다.
이러한 테스트는 케이블이 해양 PV 배치에서 예상되는 수십 년 수명 동안 전기적 및 기계적 성능을 유지하는지 확인합니다.
5. 테스트 결과 해석 및 고장 모드 식별
테스트 후:
일반적인 저하 패턴: 자외선이나 열 사이클링으로 인한 절연 균열, 염분 침투로 인한 도체 부식 또는 변색, 씰 고장을 나타내는 물 주머니.
절연 저항 추세 분석: 침지 시험에서 점진적으로 감소하는 것은 재료 구성이 최적이 아니거나 차단층이 부족함을 나타낼 수 있습니다.
기계적 고장 지표: 노화 후 인장 강도 손실은 중합체 취성을 시사하고, 신장 감소는 강성 증가를 나타냅니다.
위험성 평가: 예상 작동 전압 및 기계적 부하에 대해 남아 있는 안전 여유를 비교하고, 서비스 수명 목표(예: 25년 이상)를 달성할 수 있는지 평가합니다.
피드백 루프: 테스트 결과는 재료 조정(예: 자외선 안정제 농도 증가), 설계 변경(예: 피복층 두께 증가), 또는 공정 개선(예: 압출 파라미터)에 영향을 미칩니다. 이러한 조정 사항을 문서화하는 것은 생산 반복성을 위해 매우 중요합니다.
체계적인 해석은 지속적인 개선과 규정 준수를 뒷받침합니다.
6. 2PfG 2962를 준수하기 위한 재료 선택 및 설계 전략
주요 고려 사항:
도체 선택: 구리 도체가 표준이며, 염수 환경에서 내식성을 높이기 위해 주석 도금 구리가 더 선호될 수 있습니다.
절연 화합물: 수십 년 동안 유연성을 유지하기 위해 UV 안정제와 가수분해 저항성 첨가제가 첨가된 가교 폴리올레핀(XLPO) 또는 특수 제조된 폴리머입니다.
덮개 재료: 산화 방지제, 자외선 흡수제, 필러가 함유된 견고한 덮개 합성물로 마모, 소금 분무, 극한 온도에 대한 내구성이 뛰어납니다.
다층 구조: 다층 설계에는 내부 반도체 층, 습기 차단 필름, 외부 보호 재킷이 포함되어 물 침투와 기계적 손상을 차단할 수 있습니다.
첨가제 및 충전제: 필요한 경우 난연제를 사용하고, 생물부착 효과를 제한하기 위해 항진균제 또는 항균제를 사용하며, 기계적 성능을 유지하기 위해 충격 개질제를 사용합니다.
장갑 또는 보강재: 심해 또는 고하중 부유 시스템의 경우, 유연성을 손상시키지 않고 인장 하중을 견딜 수 있도록 땋은 금속이나 합성 보강재를 추가합니다.
제조 일관성: 혼합 레시피, 압출 온도, 냉각 속도를 정밀하게 제어하여 배치마다 균일한 재료 특성을 보장합니다.
유사한 해양 또는 산업 응용 분야에서 입증된 성능을 갖춘 재료 및 설계를 선택하면 2PfG 2962 요구 사항을 보다 예측 가능하게 충족하는 데 도움이 됩니다.
7. 품질 관리 및 생산 일관성
대량 생산 요구 사항에 대한 인증 유지:
인라인 검사: 정기적인 치수 검사(도체 크기, 절연 두께), 표면 결함에 대한 시각 검사, 재료 배치 인증서 확인.
샘플 테스트 일정: 인증 조건을 재현하여 드리프트를 조기에 감지하는 주요 테스트(예: 절연 저항, 인장 테스트)에 대한 주기적 샘플링.
추적성: 각 케이블 배치에 대한 원자재 로트 번호, 혼합 매개변수, 생산 조건을 문서화하여 문제가 발생할 경우 근본 원인 분석을 가능하게 합니다.
공급업체 자격: 폴리머 및 첨가제 공급업체가 지속적으로 사양(예: 자외선 저항 등급, 항산화제 함량)을 충족하는지 확인합니다.
제3자 감사 준비성: TÜV 라인란드 감사 또는 재인증을 위해 철저한 테스트 기록, 교정 로그 및 생산 관리 문서를 유지합니다.
인증 요구 사항과 통합된 강력한 품질 관리 시스템(예: ISO 9001)은 제조업체가 규정을 준수하는 데 도움이 됩니다.
장기적으로
단양윈파워전선제조(주) TÜV 2PfG 2962 인증
2025년 6월 11일, 제18회 국제 태양광 및 스마트 에너지 컨퍼런스 및 전시회(SNEC PV+2025)에서 TÜV 라인란드(TÜV Rheinland)는 단양 웨이허샹 케이블 제조 유한회사(이하 "웨이허샹")에 2PfG 2962 표준에 기반한 해상 태양광 시스템용 케이블에 대한 TÜV 바우아트 마크(Bauart Mark) 형식 인증 인증서를 발급했습니다. TÜV 라인란드 중화권 태양광 및 상업용 제품 및 서비스 부품 사업부 총괄 매니저인 스빙(Shi Bing) 씨와 단양 웨이허샹 케이블 제조 유한회사의 총괄 매니저인 슈 홍허(Shu Honghe) 씨가 시상식에 참석하여 이번 협력의 성과를 직접 확인했습니다.
게시 시간: 2025년 6월 24일