고객들은 기존 PV 스트링이 한낮의 더위 아래에서 멈춘다고 말합니다. 액체 냉각 PVT 패널은 셀을 40°C 가까이 유지하고 여분의 온기를 60-80°C 온수로 전환합니다. 공간이 협소한 옥상이나 빠른 투자 회수가 필요한 프로젝트의 경우, 특히 XD THERMAL의 맞춤형 플레이트를 사용하면 업그레이드가 확실한 이득입니다.
이 글에서는 냉각판이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 기술 사양, 제공하는 이점, 실제 적용 사례, 그리고 우리가 주목해야 할 과제와 향후 동향까지 명확하고 이해하기 쉽게 설명해 드리겠습니다. 지금 바로 시작하세요!
그렇다면 제가 계속 언급하는 PVT 냉각판이란 정확히 무엇일까요? 간단히 말해서, 태양광 패널의 가장 큰 비효율성인 폐열을 해결하여 성능을 향상시키기 위해 설계된 특수 부품입니다. 쉽게 설명하자면, 일반적인 태양광(PV) 패널은 약 15~20%의 태양광만 전기로 변환하는 반면, 약 65~70%의 태양 에너지는 패널을 데우는 데만 사용되는 열로 변환됩니다. 이는 기존 패널이 사용하지 않는 엄청난 양의 잠재 에너지입니다! 냉각판과 액체 순환을 추가하면 PV 패널은 본질적으로 액체 냉각식 PV/T 수집기가 되어 열을 낭비하지 않고 전기와 함께 유용한 열 에너지를 생산할 수 있습니다.
구축 방법
이러한 플레이트는 일반적으로 알루미늄이나 구리와 같이 전도성이 높은 소재(열을 빠르게 전달하는 것으로 평가받는 소재)로 만들어집니다. 이 플레이트는 태양광 모듈의 뒷면에 꼭 맞게 부착되거나 제조 과정에서 직접 통합되기도 합니다. 플레이트 내부에는 유체(주로 물 또는 물-글리콜 혼합물)가 흐르는 채널 또는 튜브 네트워크가 있습니다. 유체가 흐르면서 패널에서 열을 흡수합니다. 그 결과 태양광 전지의 전력과 가열된 액체가 전달하는 열에너지라는 두 가지 형태의 에너지를 생산하는 하이브리드 패널이 탄생했습니다.
주요 기능:
재질 - 열전도율이 높은 금속(일반적으로 알루미늄 또는 구리)으로 효율적인 열 전달을 보장합니다.
디자인 - 액체 순환을 위한 내장형 채널 또는 파이프를 패널의 크기와 모양에 맞게 맞춤 제작합니다.
목적 - PV 셀 온도를 낮게 유지(전기 효율 향상)하면서 실제 사용(예: 물 또는 공기 가열)을 위해 열을 포착합니다.
간단히 말해, PVT 냉각판은 일반 태양열 패널을 전기와 사용 가능한 열을 모두 공급하는 멀티태스킹 장치로 바꿔줍니다.
25°C를 넘을 때마다 실리콘 셀은 약 0.4 %의 출력을 빼앗기고, 더운 지역에서는 패널이 70°C 이상으로 치솟는 일이 일상적으로 발생합니다. 이러한 열을 방치하면 연간 수율이 떨어지고 금융 모델이 예상하는 것보다 더 빨리 라미네이트가 노화됩니다.
물 또는 나노 유체로 PV/T 집열기를 능동적으로 냉각하면 8-15 %의 전기를 회수하고 최대 70 %의 입사 태양 에너지를 사용 가능한 열로 포착할 수 있습니다.
2025년 사우디의 한 시험에서 미개봉 모듈은 78°C를 기록하여 전기 효율이 12 %나 떨어졌습니다. 워터 루프를 개조하여 표면 온도를 43°C로 낮추고 총 시스템 에너지를 68 % 향상시켰습니다. 인도의 한 그래핀 나노유체 파일럿은 전기 효율을 11 %로, 열 효율을 67 %로 끌어올렸습니다. 또한 냉각은 소위 "핫스팟" 스트레스를 절반으로 줄여 모듈 수명을 몇 년 연장합니다.
이제 열이 왜 적인지 알았으니, 열을 물리치는 하드웨어인 얇고 전도성이 높은 금속판에 흐름 채널을 에칭 또는 밀링하고 셀 뒤에 단단히 접착한 하드웨어에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
냉각수가 뱀 모양 또는 마이크로 채널을 통과할 때 수냉식 태양광 열판은 자연 공기 대류 속도의 15~20배에 달하는 속도로 열을 액체로 끌어들여 패널을 시원하게 유지하면서 60~80°C의 배출 유체를 전달합니다.
태양전지는 전기를 생산할 때 열도 발생하는데, 온도가 1도 상승할 때마다 효율이 0.2~0.5% 감소할 수 있습니다. 냉각판은 순환하는 액체(물, 글리콜 혼합물 또는 기타 냉각제)를 통해 이 과도한 열을 흡수하여 PV/T 열교환기 역할을 합니다. 그런 다음 따뜻해진 유체는 폐쇄 루프 회로를 통해 이동하여 저장 탱크, 건물 난방 시스템 또는 흡수식 냉각기로 열을 전달합니다.
냉각판은 열 접착제를 사용하여 PV 모듈에 접착되거나 통합 장치로 내장되어 있습니다. 펌프가 있는 폐쇄 루프 시스템은 지속적인 순환, 유체 손실 최소화, 효율적인 열 전달을 보장합니다. 유속은 열 픽업과 압력 강하의 균형을 맞추기 위해 세심하게 제어됩니다.
셀을 더 차갑게 유지함으로써 전기 효율은 특히 더운 기후에서 최대 ~17.8%에 달할 수 있습니다. 반면 열 효율은 70~76%로, 열이 주된 에너지 생산량이 되는 경우가 많습니다. 전기와 사용 가능한 열의 이중 생산은 동일한 표면적에서 에너지 생산량을 극대화하므로 옥상이나 소형 설치에 이상적입니다.
접시를 태양열용 마이크로 채널 냉각판. 구리는 390W m-¹ K-¹ 전도도를 제공하지만 비용이 더 많이 들고, 알루미늄은 205W m-¹ K-¹로 여전히 질량이 1/3인 스테인리스 스틸보다 성능이 뛰어납니다. 채널 토폴로지는 시트 앤 튜브(HTC ≈ 3kW m-² K-¹), 뱀 모양(≈ 5kW m-² K-¹) 및 마이크로 채널(≈ 10kW m-² K-¹)이 중요합니다. 최근 CFD 연구에 따르면 이중층 마이크로 채널 방열판은 0.1bar만 펌핑하면서 1000W m-² 조도에서 PV 셀을 42°C 이하로 유지하는 것으로 나타났습니다(자연). 따라서 이 플레이트는 구조용 백시트와 온 패널의 두 가지 역할을 수행합니다. PV/T 열교환기 플레이트.
고성능 액체 냉각식 PV/T 집열기를 설계한다는 것은 판금, 채널 형상, 냉각수 화학을 모두 고려해야 한다는 뜻입니다.
0.8mm 마이크로 채널이 있는 알루미늄 판에 그래핀-물 나노유체를 0.2 무게 %로 공급한 결과, 2025년 벤치 테스트에서 일반 물보다 20 % 높은 열전달계수를 기록했습니다.
플레이트 아래에 용접된 상변화 물질(PCM) 층이 온도 급증을 완화하여 2024년 유럽 시제품에서 결합 효율을 82-85 %로 높입니다.(사이언스다이렉트). 듀얼썬의 상업용 스프링4 모듈은 알루미늄 플레이트와 워터 루프를 결합하여 같은 크기의 태양광 패널보다 총 에너지가 6~8배 높다고 선전합니다.
고객의 프로젝트 감사를 통해 하이브리드 성과는 전력 생산량, 열 절약, 지붕 공간 효율이라는 세 가지 열로 나타납니다.
현장 데이터에 따르면 독립형 태양광 발전과 평판형 열발전에 비해 패널당 8-12 %의 더 많은 전기, 900-950W th, 평준화된 에너지 절감 비용은 8-12 %에 달합니다.
✅ 전기: 쿨러 셀은 태양이 최고조에 달할 때까지 STC 효율을 거의 유지하여 더운 기후에서 70~100kWh kWp-¹년-¹을 추가합니다.
✅ 열: 스페인의 한 40개 패널 호텔 지붕은 현재 하루 2,000L의 가정용 온수를 60°C로 가열하여 가스 사용량 32 %를 절감하고 있습니다.
✅ 발자국: 하나의 하이브리드 패널로 고층 건물이나 이동식 설치 시 태양광과 열 장비로 나뉘는 지붕 면적을 확보할 수 있습니다.
✅ 탄소: 핀란드의 한 지역 에너지 파일럿은 가스 보일러를 수냉식 태양광 열 공급 장치로 교체하여 25년 동안 35t의 CO₂-e를 절감했습니다.
저는 하이브리드 어레이가 낙농장에서 데이터 센터에 이르기까지 열과 전력을 동시에 공급할 수 있는 모든 곳에서 성공하는 것을 보았습니다. 하나의 컴팩트한 시스템에 전기 생산과 열 출력을 결합한 수냉식 PVT 패널은 지붕 활용도를 극대화하고, 더운 기후에서 PV 효율을 8~2%까지 높이며, 폐쇄 루프 설계를 통해 물 소비를 줄입니다. 재활용 가능한 재료로 제작되어 지속 가능성 목표에 부합하는 동시에 다양한 기후에서 안정적인 성능을 제공합니다.
상업용 옥상, 산업 공정 열 현장, 수영장, 농업용 농장이 가장 많이 채택하고 있으며, 투자 회수 기간은 3년에서 7년 정도입니다.
● 산업: 칠레의 한 유제품 업체는 LPG 저온 살균기를 500m² 규모의 액체 냉각식 저온 살균기로 교체하여 연간 34,000유로를 절약했습니다.
● 환대: 그리스 섬의 리조트는 액체 냉각식 PVT 패널과 히트 펌프를 결합하여 정오에 그리드 드로우를 트리밍하면서 80개의 %의 온수 부하를 충당합니다.
애그리볼릭스: 쿨러 패널은 바닥 온도를 낮춰 작물 수확량을 향상시키고 관개용 수돗물은 예열된 물을 공급합니다.
IT: 도쿄의 한 코로케이션 센터에서는 루프 PVT 루프와 리어 도어 교환기 랙을 결합하여 냉각기 에너지 6 %를 절감하고 있습니다.
액체 루프는 강제 공기보다 단위 부피당 50~60배 더 많은 열을 이동시키고 수익화할 수 있는 열 에너지를 확보하지만, 패시브 핀은 그렇지 못합니다.
공기 대류 계수는 ~50W m-² K-¹로 제한되며, 마이크로 채널의 물은 10,000W m-² K-¹에 달합니다. 그렇기 때문에 공랭식 추가 기능은 강한 태양 아래에서 패널 온도를 주변 온도 + 15°C 이하로 낮추는 경우가 거의 없습니다. 한편, 펌프식 액체 냉각은 % 미만의 기생 부하를 추가하고 폐열을 수익원으로 전환하는데, 이는 팬 전용 장비로는 불가능합니다. 하지만 공기 솔루션은 배관이 비현실적인 오프 그리드 오두막에 적합할 수 있습니다.
완벽한 기술은 없습니다. 제가 소유자 엔지니어링 리뷰에서 주의 깊게 살펴보는 문제점은 다음과 같습니다.
스케일링, 누수, 글리콜 노화 및 최적이 아닌 유량 분배는 이익을 감소시킬 수 있지만 스마트 모니터링은 OPEX를 낮게 유지합니다.
스케일링은 경수 지역에서 2년 후 0.1K W-¹ m²를 추가하고, 인라인 탈이온기와 5µm 필터는 침전물을 절반으로 줄입니다. 에틸렌 글리콜 혼합물은 동결을 방지하지만 비열 15 %를 줄입니다. 0.1bar 강하 시 펌프 에너지는 연간 태양광 발전량 예산의 0.5 %에 해당합니다. 센서 공급 디지털 트윈은 이제 효율이 95 % 이하로 떨어지기 전에 파울링을 표시합니다(사이언스다이렉트).
아무리 효율적인 하이브리드 시스템이라도 약점이 있습니다. 이를 확인하지 않고 방치하면 사소한 설계상의 실수나 부실한 유지 관리가 성능 향상을 서서히 갉아먹을 수 있습니다.
스케일링, 누수, 냉각수 노후화, 불균일한 흐름은 장기적인 효율성을 저하시키는 주요 원인이지만, 사전 모니터링과 적시에 유체를 교체하면 시스템을 95% 이상의 출력으로 유지할 수 있습니다.
경수 스케일링만으로도 2년 후, 특히 전처리가 없는 지역에서는 0.1 KW-¹ m²가 추가될 수 있습니다. 인라인 탈이온기와 5µm 필터를 설치하면 이 축적량을 절반으로 줄일 수 있습니다. 펌프를 통해 손실되는 0.1bar마다 연간 태양광 발전량의 약 0.5%에 해당하는 양의 물이 누출되고 압력이 떨어지는 것도 문제입니다.
냉각수 자체는 '한 번 설정하고 잊어버리는' 요소가 아닙니다. 탈이온수는 3~5년 동안 지속되지만 글리콜 또는 나노유체 기반 시스템은 24개월마다 테스트와 보충이 필요합니다. 62개의 상업용 어레이를 대상으로 한 조사에 따르면 4년 후 냉각수 전도도가 30µS/cm를 초과하여 열 효율이 2% 감소했지만 플러싱으로 98%의 성능이 회복된 것으로 나타났습니다. 이제 첨단 시스템에서는 디지털 트윈을 사용하여 성능 저하가 발생하기 전에 오염을 감지합니다.
요컨대, 잘 설계된 PVT 시스템도 스마트한 유지 관리가 필요합니다. 액체 루프를 무시하면 에너지 절약이 조용히 사라지는 것을 보게 될 것입니다.
R&D 파이프라인에는 2030년까지 총 효율을 85 % 이상으로 끌어올릴 수 있는 조정 사항이 가득합니다.
적층 제조 격자판, 그래핀 이온 유체 및 PCM 결합 하이브리드는 2024-25년 저널의 헤드라인을 장식하며 총 수율을 더욱 높일 것으로 기대됩니다.
나노 유체 선구자들이 0.3볼트 % 그래핀 나노 플라플렛으로 22개의 % HTC 부스트를 보고합니다. 말레이시아의 PCM 샌드위치 플레이트는 최대 구름 폭발 시 배출수를 12°C 더 낮게 유지했습니다(사이언스다이렉트). EU Horizon은 아이 롤투롤 알루미늄 그래핀 포일을 €12m-²로 투영하고, AI에 최적화된 채널 경로를 통해 압력 강하를 18 %로 줄였습니다. 고온 안정 유체는 곧 경공업 증기의 출구 온도를 100°C 이상으로 올릴 수 있습니다.
PVT 액체 냉각판은 태양 에너지 시스템의 판도를 바꾸는 제품입니다. 태양광 패널을 시원하게 유지하여 전기 출력을 높이는 동시에 낭비될 수 있는 엄청난 양의 열 에너지를 포착할 수 있습니다. 제조업체, 엔지니어 및 지속 가능성을 생각하는 프로젝트 개발자에게는 설치된 모든 패널에서 훨씬 더 많은 가치를 창출하는 보다 효율적이고 다양한 태양광 솔루션을 제공할 수 있는 기회를 의미합니다.
이 플레이트의 작동 방식과 장점, 그리고 도전 과제까지 살펴봤습니다. 결론은 하이브리드 PV/T 기술을 채택하면 태양광 설비가 동일한 설치 공간에서 두 가지 형태의 에너지를 제공하여 전반적인 시스템 ROI와 지속 가능성을 개선할 수 있다는 것입니다. 지속적인 연구를 통해 비용이 절감되고 성능이 향상됨에 따라 PVT 시스템이 재생 에너지 환경에서 점점 더 중요한 역할을 할 것으로 예상합니다.
KO 
EN 
DE 
ES 