태양광 평판형 집열기 산업의 3가지 핵심 과제 해결을 위한 단계적 진전

태양열 온수기의 핵심 유형인 평판형 태양열 집열기는 안정적인 작동, 구조적 적응성, 그리고 미적인 매력으로 전 세계적으로 주목을 받고 있습니다. 진공관 시스템이 2015년 3,800만 제곱미터(시장 점유율 87.36%)로 중국 시장을 장악해 왔지만, 평판형 시스템은 550만 제곱미터(12.64%)에 불과했습니다. 반면 유럽과 북미에서는 평판형 집열기가 시장의 약 90%를 차지하며 확실한 주류 제품입니다.

이러한 대조는 중국 평판형 태양광 발전 기술이 직면한 과제와 기회를 모두 보여줍니다. 76% 이상의 에너지 이용 효율, 더 높은 안전 기준, 향상된 내구성, 그리고 더 긴 수명을 갖춘 평판형 태양광 시스템은 국내 시장에서 점점 더 큰 점유율을 차지할 수 있는 위치에 있습니다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 중국 평판형 태양광 발전 부문은 기술 개발 부진, 혁신 역량 부족, 그리고 지속적인 저품질 및 가격 중심 경쟁이라는 오랜 과제에 여전히 직면해 있습니다.

업계 토론과 전문가의 통찰에 따르면 특히 제품 설계, 물 미스트 관리, 밀봉 기술이라는 세 가지 상호 연관된 영역에서 이러한 문제를 해결하는 데 의미 있는 진전이 이루어졌습니다.

1. 제품 디자인: 모방을 넘어 혁신으로 나아가다

제품 디자인은 컬렉터 성능의 근간을 이룹니다. 업계 전문가들이 강조하듯이, 컬렉터 디자인은 오랫동안 중국 평판 디스플레이 산업의 약점으로 지적되어 왔습니다. 너무 많은 기업이 모방에 지나치게 의존하여 기술 발전이 더디고 제품 동질성이 만연합니다.

이러한 악순환의 고리를 끊으려면 기업은 R&D 및 혁신 역량을 강화해야 합니다. 성능 향상의 핵심은 열 효율에 직접적인 영향을 미치는 첨단 선택적 코팅 개발입니다. 코팅은 태양열 흡수율과 열 방출율과 같은 주요 매개변수의 균형을 맞춰 시장 수요를 충족해야 합니다.

세계 2대 태양열 및 소재 제조업체 중 하나인 BTE Solar는 현재 이중층 코팅 생산 역량을 갖춘 유일한 중국 기업입니다. 이 회사는 평판형 집열기에 청색 선택적 코팅과 흑색 선택적 코팅을 모두 제공합니다. 흑색 코팅은 기존 청색 코팅보다 비용이 20% 이상 저렴하지만 효율성은 거의 동일하여 고객에게 비용 효율적이면서도 고성능 솔루션을 제공합니다. 이 이중 포트폴리오는 내구성, 미적 감각, 경제성 등 다양한 시장 요구에 맞춰 유연하게 대응할 수 있도록 지원합니다.

예를 들어, 청색 코팅은 전통적으로 염분 분무 저항성 측면에서 어려움을 겪었습니다. 그러나 BTE Solar의 멤브레인은 통기성 조절이 가능한 밀폐형 캐비티 설계를 통해 까다로운 환경에서도 안정성과 장기적인 성능을 모두 달성합니다.

주요 우려 사항은 다음과 같습니다.

1. 지지 재료: 뒷면 시트에 자주 사용되는 폴리에스터 섬유는 120°C 이상에서 단열 성능을 잃지만, 낮은 등급의 집열기조차도 정체 중에 이 온도를 넘어설 수 있습니다.

2. 씰 및 개스킷: 일반적인 EPDM 고무 소재는 150°C 이상에서 분해되어 엄격한 신뢰성 표준을 충족하지 못합니다.

3. 구조적 무결성: 과도한 공회전 온도는 뒷면 시트의 변형, 누출 및 박리를 일으킬 수 있습니다.

해결책은 밀폐된 공동 밀봉과 조절 가능한 통기성을 유지하는 설계를 개발하여 재료가 공회전 노출을 견딜 수 있도록 하는 동시에 돌이킬 수 없는 구조적 손상을 방지하는 것입니다.

2. 워터 미스트: 제어된 "통기성" 달성

선진 시장에서는 평판형 시스템이 태양열 난방 프로젝트, 특히 고층 도시형 태양열 난방에 주로 사용됩니다. 그러나 물 안개 형성은 효율과 수명을 저해하는 보편적인 문제로 남아 있습니다. 습기가 축적되면 열 흡수율이 감소하고, 흡수체가 부식되며, 시간이 지남에 따라 단열 성능이 저하됩니다.

고장 모드 및 영향 분석(FMEA)을 통해 물 안개의 근본 원인을 파악했습니다.

1. 단열재의 과도한 수분 흡수.

2. 밀폐성이 부족합니다.

3. 환기 경로가 부적절합니다.

4. 수집기 내부의 습기는 세 가지 주요 출처에서 발생합니다.

5. 생산 중에 남은 잔여 수분.

6. 외부 침투를 통한 침투.

7. 주변 습도로부터 수분 흡수.

기존의 "비밀폐형" 설계는 숨쉬는 통로 역할을 하는 틈새를 남깁니다. 이러한 틈새는 열로 인해 기화된 수분이 빠져나갈 수 있도록 하지만, 틈새의 크기가 일정하지 않고 제어가 불가능합니다. 때로는 수증기가 배출되기에는 너무 작기도 하고, 때로는 너무 커서 영구적인 누출 경로를 형성하기도 합니다.

이 문제를 해결하기 위해 업계에서는 "먼저 밀봉하고, 그 다음에 제어된 환기"라는 원칙을 점점 더 많이 채택하고 있습니다.

일방향 통풍구를 통해 내부 온도가 상승함에 따라 습기가 자연스럽게 증발합니다.

흡수율이 낮은 단열재는 수집기 내부의 물 공급원을 최소화합니다.

대나무 섬유 소재와 결합된 PTFE(확장 폴리테트라플루오로에틸렌) 멤브레인은 방진, 방수, 통기성 시스템을 만듭니다. 이러한 구조는 압력 균형을 유지하면서 내부 수분을 배출하여 누출과 결로를 방지합니다.

이러한 접근 방식을 통해 집열기는 건조하고 안정적인 내부 환경을 유지하여 부식, 단열 성능 저하 및 성능 저하 위험을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 내부 습기 축적 및 결로 현상을 방지함으로써 제품의 전체 수명이 크게 연장되는 동시에 열 성능은 까다로운 작동 조건에서도 안정적이고 신뢰할 수 있게 유지됩니다. 업계의 많은 기업들은 이제 통기성 조절이 가능한 밀폐형 캐비티를 단순한 기술적 업그레이드가 아닌 평판형 집열기의 미래 발전을 위한 필연적인 방향으로 간주하고 있습니다.

이러한 혁신 트렌드를 바탕으로 BTE Solar는 고품질 태양열 집열기 전문 제조업체 중 하나로 자리매김했습니다. 첨단 멤브레인 기술과 최적화된 구조 설계를 통해 습기 관련 문제가 없는 집열기를 생산하여 다양한 기후 조건에서 장기적인 내구성과 일관된 성능을 보장합니다. 이를 통해 BTE Solar 제품은 주거용 건물부터 상업 프로젝트, 대규모 정부 프로그램까지 다양한 시장에 폭넓게 적용될 수 있습니다.

BTE Solar는 ISO 품질 관리, CE 인증, 그리고 권위 있는 Solar Keymark 인증을 포함한 여러 국제 인증을 획득했습니다. 이러한 인증은 제품 안전, 신뢰성 및 환경 기준에 대한 BTE Solar의 강력한 의지를 보여줄 뿐만 아니라 고객에게 부가가치를 창출합니다. 많은 지역에서 정부와 공공 서비스 회사는 인증된 고효율 태양열 집열기에 재정적 인센티브나 보조금을 제공합니다. BTE 시스템을 선택함으로써 프로젝트 개발자와 유통업체는 이러한 프로그램 자격을 더욱 쉽게 획득할 수 있으며, 궁극적으로 청정 에너지로의 전환을 지원하는 동시에 투자 수익률(ROI)을 높일 수 있습니다.

간단히 말해, BTE Solar는 첨단 밀봉 기술, 뛰어난 열 출력, 오래 지속되는 신뢰성을 결합한 인증된 고효율 평판형 태양열 집열기를 통해 파트너가 난방 성능을 극대화하고 정책 기반 혜택에 대한 접근성을 높일 수 있도록 지원하여 오늘날의 글로벌 재생 에너지 시장에서 경쟁력을 강화합니다.

3. 밀봉 기술: 신뢰성을 위한 구조 강화 

밀봉은 태양열 시스템의 장기적인 성능과 안전성을 보장하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 고효율 흡수체와 첨단 선택적 코팅을 사용하더라도 밀봉이 불충분하면 태양열 집열기의 전반적인 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 프레임 접합이 불량하거나 백시트와 인클로저 사이의 접합이 약하면 수증기 침투, 금속 부품 부식, 단열 성능 저하, 그리고 결국 전체 시스템의 수명 단축을 초래하는 경우가 많습니다. 고객과 제조업체 모두에게 밀봉 기술 습득은 더 이상 선택 사항이 아니라 경쟁력 확보의 핵심 요건입니다. 

전통적으로 대부분의 프레임 구조는 접착 코팅, 양면 밀봉 테이프 또는 레버 기반 압력 스트립의 조합에 의존해 왔습니다. 이 널리 사용되는 설계에서는 백시트를 "악어 입" 구조라고 알려진 곳에 삽입하여 특수 백시트 기계로 단단히 누르고 내부 앵글 브래킷이나 코너 커넥터로 더욱 단단히 고정합니다. 이전의 리벳 프레임과 비교할 때, 이러한 방식은 상당한 진전을 보여줍니다. 더욱 균일한 핏을 제공하고, 기본적인 내후성을 향상시키며, 대량 생산을 간소화하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이러한 개선에도 불구하고, 이러한 구조는 오늘날 태양열 시스템의 점점 더 까다로워지는 밀폐성 요건을 충족하지 못하는 경우가 많습니다. 

이러한 한계는 특히 두 가지 중요한 지점, 즉 45° 코너 조인트와 앨리게이터 마우스의 선형 맞물림 영역에서 두드러지게 나타납니다. 이러한 위치에서 미세한 틈새는 완전히 제거하기 어렵습니다. 시간이 지남에 따라 열 팽창, 진동 및 외부 응력으로 인해 이러한 틈새가 악화되어 전반적인 평탄도가 저하되고 공기나 수증기가 집열기 내부로 침투할 수 있습니다. 이러한 위험은 특히 대면적 평판 패널에서 두드러지며, 미세한 변형도 확대됩니다. 더욱이, 앨리게이터 마우스의 기계적 설계는 구조적 강도를 유지하기 위해 더 두껍고 무거운 재료를 사용해야 합니다. 이는 강성을 향상시키지만, 필연적으로 원자재 소비와 제조 비용을 증가시켜 성능과 가격의 균형을 맞추려는 생산자에게 추가적인 부담을 안겨줍니다.

이러한 지속적인 과제를 해결하기 위해 미래 지향적인 기업과 R&D 팀은 더욱 신뢰할 수 있는 밀봉 전략을 적극적으로 모색해 왔습니다. 현재 업계에는 다음과 같은 몇 가지 유망한 접근 방식이 자리 잡고 있습니다. 

1. 외부 각도 브래킷 설계: 이러한 설계는 밀봉 지점을 1차 흡수체-백시트 인터페이스 외부로 이동시킴으로써 밀폐 밀봉의 기하학적 요구 사항을 단순화하고 모서리 조인트에 숨겨진 미세 갭이 발생할 가능성을 크게 줄입니다. 

2. 연속 접착제 도포: 새로운 생산 라인에서는 분리된 프레임을 여러 개의 접합 지점으로 조립하는 대신, 통합된 프레임 전체에 걸쳐 하나의 연속 공정으로 접착제를 도포하기 시작했습니다. 이는 밀봉 균일성과 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라, 더 강력한 정렬을 보장하고 약한 접합부를 제거합니다. 그러나 이러한 단점은 정밀 장비 및 자동화에 대한 대규모 투자가 필요하다는 것입니다. 

3. 고급 실리콘 접착제: 뛰어난 탄성과 복원력을 갖춘 실리콘 기반 접착제는 -55°C부터 210°C까지 매우 넓은 작동 온도 범위에서도 밀봉 효과를 유지합니다. 따라서 온도 변화가 심하거나 모래 폭풍, 높은 습도 등 혹독한 기후 조건에서도 안정적인 성능을 보장합니다. 

4. 보강 리브 및 흡수 플레이트 지지대: 이러한 기계적 개선은 프레임 강도를 높이고 뒤틀림이나 변형을 방지하여 장기적인 밀봉 무결성에 직접적으로 기여합니다. 잘 지지된 흡수 플레이트는 응력을 더욱 고르게 분산시켜 밀봉 피로 및 누출 가능성을 줄여줍니다. 

이러한 혁신은 제조 가능성, 비용 관리, 그리고 기밀성 간의 섬세한 균형을 달성하기 위한 태양열 산업의 지속적인 발전을 보여줍니다. 최종 사용자에게 향상된 밀봉은 시스템 내구성에 대한 신뢰도 향상, 유지 보수 비용 절감, 그리고 수명 연장으로 이어집니다. 제조업체에게 고급 밀봉 기술을 숙달하는 것은 제품을 차별화하고, 보증 위험을 줄이며, 해외 고객과의 신뢰를 강화하는 방법입니다.

미래를 내다보며: 더욱 경쟁력 있는 평판 산업을 향하여

중국 평판형 태양열 집열기 산업의 발전은 단계적으로 진행되고 있습니다. 이 분야는 이미 광범위한 모방 단계를 넘어 설계 혁신, 물 안개 완화, 그리고 밀봉 기술 분야에서 실질적인 진전을 이루고 있습니다.

태양열 분야의 글로벌 리더인 BTE Solar는 첨단 선택적 코팅 기술과 광범위한 국제 프로젝트 경험을 결합합니다. 독보적인 이중층 코팅 생산 라인과 유연한 멤브레인 옵션을 통해 전 세계 파트너들이 태양열 온수 솔루션의 열 안정성, 신뢰성 및 비용 효율성을 개선할 수 있도록 지원하고 있습니다.

고품질 평판형 집열기 시스템을 모색하거나 장기 협업 기회를 모색하는 기업의 경우, BTE Solar는 청정 에너지 시장을 공동으로 확대하기 위한 문의와 파트너십을 환영합니다.