탄소강 재질의 지상 설치형 태양광 발전 시스템 - 안쪽으로 휘어진 C자형 강철 구조

안쪽으로 휘어진 C자형 강재는 지상 설치형 태양광(PV) 지지 시스템의 핵심 하중 지지 부품으로, 냉간 성형 박판 강재에 속합니다. 단면이 C자형이며 양쪽 가장자리가 안쪽으로 휘어져 있고 보강 리브가 있어 "C자형 PV 퍼린"이라고도 불립니다. 이 제품은 일반적으로 Q235B 또는 Q345B 열연 강판이나 스트립을 연속 냉간 벤딩 성형 장치로 가공한 후, 부식 방지 요구 사항에 따라 용융 아연 도금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 아연 도금 표면 처리를 거쳐 제작됩니다.

태양광 발전 시스템의 종방향 지지 구조물로서, 말뚝 기초 또는 나선형 말뚝을 상부 태양광 모듈에 연결하여 바람이나 눈과 같은 외부 하중을 지면으로 전달합니다. 이는 발전소의 구조적 안전성과 안정성을 확보하는 핵심 요소입니다.

제품 구성 요소

이점

▪ 높은 구조적 강도와 낮은 철강 소비량:

독특한 압연 모서리 보강 단면 설계는 부품의 굽힘, 비틀림 및 좌굴 저항성을 크게 향상시킵니다. 일반적인 C형강이나 개방형 단면강에 비해 동일한 강도를 유지하면서 강재 사용량을 약 20~30% 절감할 수 있어 지지 시스템의 비용을 효과적으로 낮춥니다.

▪ 뛰어난 내식성:

일반적인 용도에서는 용융 아연 도금(도금 중량 275~600g/m²) 또는 더욱 발전된 아연-알루미늄-마그네슘(ZAM) 코팅 공정을 사용합니다. 아연-알루미늄-마그네슘 코팅은 자가 복원 절단면, 긁힘 방지, 암모니아 저항성 및 해수 분무 부식 저항성을 특징으로 하며, 태양광 발전소의 25년 이상 수명 요구 사항을 충족합니다.

▪ 간편한 설치와 뛰어난 적응성:

전용 커넥터, 스프링 너트 및 볼트를 사용하여 완전 볼트 체결 방식으로 연결할 수 있어 현장 용접이 필요 없습니다. 후면의 긴 장착 구멍(또는 직사각형 구멍)을 통해 지면의 불균형이나 설치 오류에 맞춰 길이를 유연하게 조절할 수 있습니다.

▪ 운반 및 적재가 용이함:

이 강철 단면은 쌓아서 보관할 수 있어 공간을 최소한으로 차지하며, 표준 길이인 6미터로 일반 트럭으로 운반이 용이하고, 적절한 절단을 통해 현장에서의 2차 가공을 줄일 수 있습니다.

매개변수

적용 가능한 시나리오

▶ 대규모 중앙집중식 지상 설치형 발전소:

평지, 초원, 사막, 고비 사막과 같은 개방된 지역에서 주요 하중 지지 도리 및 대각선 버팀대로 사용되어 단일 기둥 또는 이중 기둥 지지 시스템을 형성합니다.

▶ 상업용 및 주거용 지상 설치형 태양광 발전 시스템:

공장 지역, 유휴 농촌 부지, 농업용 온실 주변과 같은 중소 규모의 지상 설치 프로젝트에서 기둥, 대각선 보, 수평 버팀대로 사용됩니다.

▶ 콘크리트 평지붕(추가 지지대 포함):

경사 또는 평면 도리로 사용되어 태양광 모듈을 지지하는 데 사용되는 자갈 기초와 함께 사용됩니다.

▶ 양식-태양광 하이브리드 시스템 및 농업-태양광 하이브리드 시스템:

높은 천장 높이에서 주요 하중 지지 구조로 사용되며, 풍하중 및 장기간 습한 환경으로 인한 부식에 효과적으로 저항합니다(아연 도금 알루미늄-마그네슘 도금 또는 강화된 부식 방지 처리가 필요합니다).

▶ 산악 및 경사 지형:

앞뒤 기둥 사이의 높이 차이를 조절하고 안쪽으로 말려 들어간 C자형 강철의 길쭉한 연결 구멍을 사용하여 5~15°의 지형 경사에 적응할 수 있습니다.

적용 가능한 토양 유형

안쪽으로 말리는 C자형 강철 지지 시스템은 하중이 기초를 통해 전달되므로 거의 모든 토양 유형에 적합합니다. 기초 시공에 이상적인 토양 유형은 다음과 같습니다.

• 점토 및 실트질 점토: 지지력이 높고, 시추공 붕괴 가능성이 낮아 천공말뚝 또는 프리캐스트말뚝 시공에 적합합니다.
• 모래 및 자갈 모래: 배수가 잘 되고, 나선형 말뚝 시공에 적합하며, 시공 속도가 빠르고, 지반 교란이 최소화됩니다.
• 다짐 성토: 인공 기초 또는 오래된 공장 부지의 경우, 프리캐스트 말뚝 또는 미세 천공 말뚝을 사용할 수 있습니다.
• 황토 및 적토(비붕괴성): 일반적인 천공말뚝으로 충분하며, C자형 철근 지지대에 대한 특별한 처리는 필요하지 않습니다.

고려해야 할 지질학적 제한 사항

C자형 강철 지지대는 심층 토양층과 직접 접촉하지는 않지만, 다음과 같은 지질 조건이 기초 선택 및 비용에 영향을 미쳐 간접적으로 경제성 적용 가능성을 제한할 수 있습니다.

▶ 암석 또는 자갈 토양층:

지표면 아래 0.5m 지점에 풍화된 암반이나 굵은 자갈이 나타나면 나선형 말뚝을 박을 수 없으며, 말뚝 천공 및 그라우팅 작업이 어려워지고 비용이 많이 듭니다. 이 경우 콘크리트 카운터웨이트 기초(줄눈 기초 또는 독립 기초)를 고려해야 하지만, 이는 굴착량과 콘크리트 사용량을 증가시킵니다.

▶ 연약토 및 점토질 토양:

이것들은 하중 지지력이 극히 낮습니다.

▶ 붕괴성 황토:

물과 접촉하면 상당한 추가 침하가 발생합니다. 방수 또는 기초 처리 조치(예: 석회-토양 완충층 또는 사전 침수)가 필요합니다. 그렇지 않으면 지지 기초의 불균등 침하로 인해 C자형 철근이 휘어져 태양광 모듈에 미세 균열이 발생할 수 있습니다.

▶ 서리에 취약한 토양(실트, 실트질 점토):

추운 지역에서는 동결 융기 현상으로 인해 말뚝이 위로 들리게 됩니다. 따라서 말뚝 기초는 동결선 아래에 묻어야 하며, C형 철근과 말뚝 상단 연결부의 조정 여유를 늘려야 합니다.

▶ 높은 지하수위 또는 유사층:

시추 과정에서 시추공 붕괴 및 유사의 유입이 발생할 가능성이 높으며, 이는 현장 타설 말뚝의 품질에 영향을 미칩니다. 강철 나선형 말뚝이나 타설식 프리캐스트 말뚝을 사용할 수 있지만, C자형 강철 연결 조인트에는 특수 부식 방지 처리가 필요합니다.

요약

안쪽으로 휘어진 C자형 강재는 높은 강도 대비 무게, 탁월한 내식성, 그리고 유연한 설치 조정 기능을 갖추고 있어 지상 설치형 태양광(PV) 지지 시스템에서 가장 널리 사용되는 2차 및 1차 구조재로 자리 잡았습니다. 냉간 벤딩 및 롤링 에지 설계는 강재 소비량 감소와 하중 지지력 사이의 균형을 이루어 평지에서 산악 지역까지, 일반 토양에서 약한 부식성 환경까지 대부분의 적용 시나리오에 적합합니다.

 

주요 선정 권장 사항: 프로젝트 초기 단계에서는 먼저 현지 풍하중 및 적설하중을 고려한 구조 계산을 통해 C형강의 단면적과 벽 두께를 결정해야 합니다. 둘째, 토양 부식성에 따라 적절한 코팅을 선택해야 합니다(일반적으로 내륙 지역에서는 용융 아연 도금이 적합하며, 해안선에서 5km 이내 또는 중공업 지역에서는 아연-알루미늄-마그네슘 코팅을 권장합니다). 마지막으로, 암반, 연약토, 붕괴성 황토와 같은 특수한 지질 조건에서는 별도의 기초 설계가 필요하며, C형강의 유니버설 조인트에만 의존하는 것은 바람직하지 않습니다.

 

 

향후 추세는 고강도 강철(Q420 및 Q460 등)과 초내식성 코팅(아연-알루미늄-마그네슘 사전 코팅판)을 결합하여 지지 구조물의 총중량과 총 수명주기 비용을 더욱 줄이는 동시에 발전소의 극한 기상 조건에 대한 대응 능력을 향상시키는 것입니다.

 

솔라 퍼스트 프로젝트 참고 자료

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관련 지식 포인트

(1)안쪽으로 압연된 C형강: 6가지 핵심 지식 사항