Solar Nuts 설명: 태양광 패널 설치에 적합한 너트를 선택, 사용 및 토크하는 방법

솔라 너트는 광전지 설치에서 가장 간과되는 구성 요소 중 하나이지만 수십 년간의 바람, 비, 열 순환 및 기계적 스트레스로부터 패널을 안전하게 유지하는 데 직접적인 책임이 있습니다. 옥상 주거용 어레이, 지상 장착 상업용 시스템 또는 간이 차고 구조물을 설치하는 경우 선택하는 너트와 설치 방법에 따라 랙 시스템이 25년 동안 단단히 유지되는지 아니면 몇 시즌 내에 느슨해지고 이동하기 시작하는지가 결정됩니다. 이 가이드는 솔라너트의 정의, 최신 랙킹 시스템에 사용되는 유형, 재료 선택, 토크 요구 사항, 설치자가 코너를 자를 때 발생하는 문제 등 실용적인 모든 것을 다룹니다.

솔라 너트란 무엇이며 왜 중요한가요?

솔라 너트는 솔라 패널 장착 및 랙킹 시스템에 사용하기 위해 특별히 선택되거나 설계된 나사산 고정 구성 요소입니다. 이 용어는 표준 육각 너트 및 플랜지 너트부터 알루미늄 레일 기반 랙 시스템에 필수적인 특수 T 슬롯 너트, 채널 너트 및 스프링 장착 위치 지정 너트까지 다양한 너트 유형을 포괄합니다. 볼트, 캐리지 볼트 및 기계 나사와 함께 작동하여 모듈 프레임, 미드 클램프, 엔드 클램프, 레일 스플라이스 및 장착 피트를 통합 구조 어셈블리로 고정합니다.

태양광 패널 너트가 단순히 일반 패스너 상자에서 하드웨어를 잡는 것보다 특별한 주의를 기울여야 하는 이유는 내식성, 갈바닉 호환성 및 진동 저항이라는 세 가지 요소로 요약됩니다. 태양광 어레이는 실외 환경에서 25~30년 동안 작동할 것으로 예상됩니다. 표준 아연 도금 또는 코팅되지 않은 탄소강 너트는 해당 노출 창에서, 특히 해안 환경이나 습도가 높거나 동결-해동 순환 또는 산성 강수량이 있는 지역에서 빠르게 부식됩니다. 부식된 패스너가 고착되어 향후 유지 관리 및 패널 교체가 엄청나게 어려워지고 심각한 경우 구조적 무결성이 완전히 상실됩니다.

갈바닉 호환성도 마찬가지로 중요합니다. 대부분의 태양열 랙 레일은 양극 처리된 알루미늄으로 만들어집니다. 알루미늄과 탄소강 패스너를 결합하면 귀금속이 덜한 금속(이 경우 강철)의 부식을 가속화하는 갈바닉 커플이 생성되어 패스너 수명이 크게 단축됩니다. 이것이 사실상 모든 전문가급 태양광 장착 하드웨어가 알루미늄 랙 시스템에 사용하기 위해 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 패스너를 지정하는 이유입니다.

마운팅 시스템에 사용되는 솔라 너트 유형

현대식 태양열 랙 시스템은 각각 특정 구조 또는 설치 기능을 수행하는 여러 가지 너트 유형을 사용합니다. 각 유형의 역할을 이해하면 올바른 하드웨어를 주문하고 올바르게 설치하는 데 도움이 됩니다.

T-슬롯 너트(채널 너트)

채널 너트 또는 T-너트라고도 하는 T-슬롯 너트는 Unirac, IronRidge, Schletter 및 K2와 같은 제조업체의 레일 기반 랙 시스템에서 가장 일반적으로 사용되는 태양광 패널 장착 너트입니다. 이는 마운팅 레일 상단의 열린 T자형 채널 안으로 미끄러지도록 설계되어 볼트를 토크로 고정하기 전에 미드 클램프, 엔드 클램프 및 본딩 하드웨어를 레일 길이를 따라 어느 위치에나 배치할 수 있습니다. 이러한 조정 기능은 다양한 모듈 프레임 폭, 레일 접합 위치 및 지붕 관통 간격을 수용하는 데 필수적입니다.

태양광 응용 분야용 T-슬롯 너트는 일반적으로 스테인레스 스틸(가장 일반적) 또는 양극 처리된 알루미늄으로 만들어지며 두 가지 변형이 있습니다. 레일 끝에서 너트를 삽입해야 하는 표준 슬라이딩 T-너트와 볼트를 조일 때 위에서 채널 슬롯으로 어느 지점에서든 떨어뜨릴 수 있고 잠금 위치로 회전할 수 있는 스프링 장착 T-슬롯 너트입니다. 스프링 장착형 변형은 특히 긴 상업용 어레이에서 설치 속도를 크게 높입니다.

육각 너트 및 나일론 인서트 잠금 너트(Nyloc)

M6, M8, M10 또는 1/4"-20 및 5/16"-18 크기의 표준 육각 너트는 장착 다리를 지붕 부착물에 연결하고, 레일 스플라이스를 고정하고, 접지 러그 및 본딩 점퍼를 부착하기 위해 태양광 랙 어셈블리 전체에 사용됩니다. 진동에 취약한 모든 위치(특히 바람으로 인한 진동에 노출된 금속 지붕 시스템 또는 지상 장착 시스템)에서는 나일론 인서트 잠금 너트(일반적으로 Nyloc 너트라고 함)가 선호됩니다. 나일론 인서트가 볼트 나사산을 잡고 나사산 고정 화합물 없이도 진동 시 느슨해짐을 방지하기 때문입니다.

플랜지 너트

플랜지 너트는 더 넓은 표면적에 클램핑 하중을 분산시키는 넓고 톱니 모양이거나 매끄러운 원형 플랜지를 베이스에 통합합니다. 태양광 장착에서 톱니 모양의 플랜지 너트는 알루미늄 레일 섹션과 장착 하드웨어 사이의 전기적 결합을 설정하는 데 자주 사용됩니다. 톱니 모양이 알루미늄의 양극 처리된 표면에 물려 비전도성 산화물 층을 절단하여 금속 간 전기 접촉을 생성하기 때문입니다. 이 기능을 통해 기계적 고정 및 접지/접합이라는 이중 목적의 구성 요소가 됩니다.

도토리 너트와 캡 너트

도토리 너트(돔 캡 너트)는 주로 엔드 클램프의 노출된 볼트 끝 부분과 돌출된 나사산 볼트 끝이 유지 관리 담당자에게 부상 위험을 초래하거나 지붕 막에 마모 손상을 일으킬 수 있는 레일 종단 부분에 태양광 설비에 사용됩니다. 또한 볼트 스레드가 습기에 직접 노출되지 않도록 밀봉하여 중요한 연결 지점에서 스레드 부식 위험을 줄입니다.

커플링 너트(육각 스탠드오프)

육각 스탠드오프 또는 확장 너트라고도 알려진 커플링 너트는 두 개의 스레드 로드를 끝에서 끝까지 연결하거나 볼트 스레드를 확장하는 데 사용되는 긴 형태의 육각 너트입니다. 태양광 설치에서는 고르지 않은 지형에서 어레이의 수평을 맞추기 위해 높이 조정이 필요한 지상 장착 구조용 안정기 평지붕 랙 시스템과 조정 가능한 다리 어셈블리에 나타납니다.

재료 선택: 스테인리스강, 알루미늄, 기타 옵션

태양광 고정 너트의 재질에 따라 장기적인 부식 성능과 나머지 랙 시스템과의 호환성이 결정됩니다. 다음은 태양광 패널 장착 너트에 가장 일반적으로 지정되는 재료를 직접 비교한 것입니다.

알루미늄 랙을 사용하는 대부분의 주거용 및 경량 상업용 옥상 태양광 시스템의 경우 304 스테인리스 스틸 태양광 패널 너트가 표준이자 적절한 선택입니다. 바닷물 1마일 이내의 프로젝트는 전체적으로 316 스테인리스 스틸로 업그레이드해야 합니다. 모든 구성 요소가 강철인 강철 지면 장착 구조물에서는 용융 아연 도금 너트가 허용되지만 아연 코팅 두께가 실외 노출에 대한 ASTM A153 클래스 C 또는 D 최소값을 충족하는지 확인하십시오.

태양광 장착 너트의 토크 사양

올바른 토크는 태양광 설치에서 가장 자주 건너뛰는 단계 중 하나이지만 어레이의 기계적 및 전기적 무결성이 서비스 수명 동안 유지되는지 여부를 직접적으로 결정합니다. 토크 부족 태양열 견과류 풍하중에 따라 클램프가 이동하고, 이동으로 인해 패널이 미세 균열될 위험이 있으며, 접합 지점에 고저항 전기 연결이 생성됩니다. 과도한 토크를 가한 너트는 레일의 알루미늄 나사산을 벗겨내고 양극 처리된 표면을 깨뜨리며 패널 프레임 돌출부를 깨뜨릴 수 있습니다.

토크 사양은 패스너 크기, 랙 제조업체 및 연결 유형에 따라 다릅니다. 항상 신뢰할 수 있는 출처인 랙 시스템 제조업체의 설치 매뉴얼을 따르십시오. 아래 표는 일반적인 태양광 장착 너트 크기에 대한 대표적인 토크 값을 보여줍니다.

모든 태양열 패스너 연결에는 보정된 토크 렌치 또는 토크 드라이버를 사용하십시오. "느낌" 근사치로 설정된 임팩트 드라이버가 아닙니다. 임팩트 드라이버는 패스너를 빠르게 작동시키는 데 적합하지만 태양광 랙 하드웨어의 최종 토크 단계로 사용해서는 안 됩니다. 초기 토크가 적용된 후 각 너트에 토크 스트라이프(페인트 마커로 너트와 볼트를 가로질러 그려진 선)로 표시하여 검사 중에 느슨해짐으로 인한 후속 회전을 즉시 확인할 수 있습니다.

레일 기반 랙킹 시스템에서 태양광 T-슬롯 너트가 작동하는 방식

T-슬롯 너트는 가장 널리 사용되는 태양광 장착 너트이고 처음 설치하는 사람이 종종 오해하기 때문에 이 섹션에서는 해당 메커니즘과 설치를 자세히 다룹니다.

표준 슬라이딩 T-슬롯 너트 설치

표준 T 슬롯 너트는 엔드 캡이나 레일 스톱을 설치하기 전에 레일의 열린 끝에서 레일 채널에 로드해야 합니다. 클램프 또는 부착된 하드웨어를 통해 볼트가 위에서 삽입되고 T 너트에 나사산이 끼워지고 토크가 조여질 때까지 채널을 따라 자유롭게 미끄러집니다. 볼트가 조여지면 T-너트의 날개가 채널 립의 아래쪽과 같은 높이로 당겨져 너트가 제자리에 고정됩니다. 이 유형의 제한 사항은 일단 레일 끝이 닫히거나 막히면 분해하지 않고는 추가 T 너트를 추가할 수 없다는 것입니다.

스프링 장착형 T-슬롯 너트 설치

드롭인 T-너트 또는 1/4회전 T-너트라고도 하는 스프링 장착 T-슬롯 너트는 너트 본체를 45도 각도로 고정하는 스프링을 갖추고 있어 위에서부터 좁은 슬롯 구멍을 통해 삽입할 수 있습니다. 삽입되면 스프링이 너트를 편평하게 회전시키고 날개가 채널 립의 아래쪽에 맞물립니다. 이 설계를 통해 설치 중 언제든지 이미 설치된 레일을 따라 T 너트를 추가할 수 있으므로 설치 중간 레이아웃 조정이 훨씬 쉬워집니다. 대규모 상업 프로젝트에서는 표준 슬라이딩 T 너트 대신 스프링 장착 채널 너트를 사용하여 인건비를 크게 절약할 수 있습니다.

최종 토크 전 T-너트 맞물림 확인

T-슬롯 너트 연결에 최종 토크를 가하기 전에 손으로 볼트를 가볍게 누른 상태에서 레일을 따라 하드웨어를 부드럽게 밀어서 너트가 완전히 맞물렸는지 확인하십시오. 하드웨어가 자유롭게 미끄러지면 너트가 맞물리지 않은 것입니다. 너트가 잘못 정렬되었거나, 거꾸로 되었거나, 채널 립 아래가 아닌 위에 있을 수 있습니다. 맞물리지 않은 T 너트는 토크가 올바르게 작동하는 것처럼 보이지만 부하가 걸리면 당겨집니다. 이 고장 모드는 강풍이 부는 동안 태양광 어레이 구조 고장의 상당 부분을 담당합니다.

솔라 너트 크기 조정: 랙 시스템에 적합한 너트 맞추기

태양광 패널 장착 너트는 볼트의 나사산 사양과 레일 채널의 슬롯 치수와 모두 일치해야 합니다. 미터식 및 영국식 나사 패스너를 혼합하면(다양한 공급업체의 하드웨어를 혼합할 때 흔히 발생하는 오류) 조립된 것처럼 보이지만 나사산 맞물림이 최소화되어 하중이 가해지면 연결이 실패합니다.

• 나사산 피치는 볼트와 정확히 일치해야 합니다. M8 x 1.25 볼트에는 M8 x 1.0 미세 피치 너트가 아닌 M8 x 1.25 너트가 필요합니다. 피치가 일치하지 않으면 크로스 스레딩이 가능하여 토크 판독이 잘못되고 조임력이 무시될 수 있습니다.
• T-슬롯 너트 본체 치수는 레일 채널 프로파일과 일치해야 합니다. 다양한 랙 제조업체는 다양한 채널 너비와 깊이를 사용합니다. IronRidge XR10 레일용 T 너트 크기는 Unirac SolarMount 레일에 올바르게 맞지 않습니다. 항상 랙 시스템 제조업체나 검증된 호환 부품시장 공급업체로부터 T-슬롯 너트를 구입하십시오.
• 얇은 단면 적용에서는 너트 높이가 중요합니다. 너트와 채널 내부 사이의 간격이 좁은 응용 분야에서는 너트 본체 높이가 너무 크면 너트 날개가 완전히 맞물리는 것을 방지하여 인발 강도가 감소할 수 있습니다.
• 세탁기 사용은 제조업체 지침을 따라야 합니다. 일부 랙 시스템은 하중을 분산시키기 위해 너트 아래에 평와셔를 지정합니다. 다른 것들은 없이 사용하도록 설계되었습니다. 설치 설명서에 지정되지 않은 와셔를 추가하면 클램핑 형상이 변경되고 모듈 프레임의 효과적인 클램핑력이 감소할 수 있습니다.

전기 결합 및 접지: 시스템 안전에서 솔라 너트의 역할

기계적 기능 외에도 태양광 패널 장착 너트는 태양광 발전 시스템의 전기 안전에 직접적인 역할을 합니다. NEC 690조 및 IEC 62548에서는 모듈 프레임, 랙 레일 및 장착 구조물을 포함하여 PV 어레이의 노출된 모든 금속 부품을 함께 접착하고 접지 전극 시스템에 연결하도록 요구합니다. 이러한 등전위 본딩은 접지 오류 발생 시 전도성 표면 사이의 위험한 전압 차이를 방지합니다.

이러한 결합을 달성하는 여러 가지 방법은 각 연결 지점의 태양광 너트와 하드웨어에 직접적으로 의존합니다. 톱니 모양의 플랜지 너트, 본딩 와셔(예: Wiley Electronics WEEB 와셔) 및 등록된 본딩 중간 클램프는 모두 패스너의 기계적 힘을 사용하여 알루미늄 부품의 양극 산화층을 관통하고 낮은 저항의 금속 간 전기 경로를 설정합니다. 이러한 패스너의 토크가 부족하면 톱니 모양 또는 접합 톱니가 산화물 층을 완전히 관통하지 못하고 접합 연결의 저항이 지나치게 높아 표준 연속성 테스트에서는 포착되지 않을 수 있지만 실제 접지 오류 발생 시 안전하게 오류 전류를 전달하지 못할 수 있습니다.

접착 목적으로 사용되는 솔라 너트를 설치할 때 조립하기 전에 올바른 토크가 적용되고 접촉 표면에 먼지, 습기 및 과도한 산화가 없는지 확인하십시오. 결합 하드웨어를 제거했다가 다시 설치하는 개조 또는 유지 관리 상황에서는 원본을 재사용하는 대신 새 톱니 모양 너트를 사용하십시오. 톱니 모양 톱니는 첫 번째 설치 중에 변형되며 재설치 시 효과적으로 산화물 층을 관통하지 않습니다.

잘못 설치되거나 잘못 설치된 솔라 너트로 인해 발생하는 일반적인 문제

태양광 어레이, 특히 2010년대 산업이 급속히 성장하는 동안 설치된 태양광 어레이에 대한 현장 검사에서는 구조적 무결성, 전기 안전 및 장기적인 시스템 성능을 손상시키는 패스너 관련 문제가 지속적으로 드러납니다. 가장 자주 문서화되는 문제는 다음과 같습니다.

• 부식되거나 압착된 패스너: 탄소강 또는 아연 도금 너트는 실외 환경에서 5~10년 이내에 부식되어 볼트에 고착되므로 유지 관리 또는 교체를 위한 패널 제거가 매우 어렵고 그 과정에서 랙 하드웨어가 손상됩니다.
• 느슨한 중간 클램프 및 변속 패널: 토크가 낮은 T 슬롯 너트는 반복되는 바람 하중 하에서 미드 클램프가 미끄러지도록 허용하여 패널이 설계된 위치에서 벗어나 배선 및 커넥터에 대한 스트레스를 증가시키고 심각한 경우 패널이 장착 시스템에서 부분적으로 들어올려질 수 있도록 합니다.
• 벗겨진 레일 스레드: 알루미늄 레일 채널의 너트에 과도한 토크를 가하면 알루미늄의 나사산 형태가 벗겨져 인발 저항이 거의 0으로 줄어듭니다. 이 손상은 외부에서는 보이지 않으며 강풍이 불 때까지 감지되지 않을 수 있습니다.
• 접지 연속성 실패: 잘못된 너트 또는 불충분한 토크로 설치된 본딩 하드웨어는 어레이 전반에 걸쳐 적절한 전기 연속성을 설정하지 못하여 특수한 저저항 테스트 장비 없이는 감지하기 어려운 코드 위반 및 실제 안전 위험을 초래합니다.
• 혼합 금속 인터페이스의 갈바닉 부식: 알루미늄 랙에 탄소강 또는 아연 도금 너트를 사용하면 흰색 분말 부식(산화알루미늄)과 붉은 녹 오염이 발생하여 시간이 지남에 따라 접촉 지점의 패스너와 레일이 모두 약화됩니다.

솔라 너트 구매: 주문하기 전에 확인해야 할 사항

신규 설치 또는 유지 관리 프로젝트를 위해 태양광 패널 너트 및 하드웨어를 구매할 때 이 체크리스트를 사용하여 올바른 제품을 주문했는지 확인하세요.

• 랙 시스템 브랜드와 레일 프로필을 확인하세요. T-슬롯 너트는 레일별로 다릅니다. 주문하기 전에 레일 제조업체와 모델을 확인하세요. 레일 채널 도면에 대한 치수 사양을 확인하지 않고 제3자의 범용 또는 "호환" T-너트를 사용하는 것은 장착 문제의 일반적인 원인입니다.
• 스레드 크기 및 피치 확인: 랙 시스템이 미터식(M6, M8, M10) 또는 영국식(1/4"-20, 5/16"-18, 3/8"-16) 패스너를 사용하는지 확인하십시오. 대부분의 북미 주거용 랙은 영국식을 사용하고 많은 유럽 및 일부 상업용 시스템은 미터식을 사용합니다.
• 재료 등급 지정: 알루미늄 랙의 경우 304 또는 316 스테인레스 스틸을 주문하십시오. 재료 인증을 요청하거나 최소한 제품 목록의 등급을 확인하십시오. 확인되지 않은 소스의 일반 "스테인리스" 하드웨어는 때때로 200 시리즈 스테인레스인데, 이는 304 또는 316보다 내식성이 현저히 낮습니다.
• 하드웨어 키트가 클램프에 포함되어 있는지 확인하십시오. 많은 랙 제조업체는 T 슬롯 너트와 볼트가 포함된 미드 클램프와 엔드 클램프를 공급합니다. 이러한 구성요소에 대해 느슨한 너트를 추가로 주문하면 호환되지 않는 하드웨어가 섞일 위험이 있습니다. 보조 패스너를 주문하기 전에 클램프 키트에 무엇이 포함되어 있는지 계산해 보세요.
• 10~15%의 잉여 주문: 작은 패스너 구성 요소는 설치 중에 옥상에 쉽게 떨어지거나 위치가 잘못됩니다. 버퍼 수량을 확보하면 설치 당일 특정 너트 크기 부족으로 인한 프로젝트 지연을 방지할 수 있습니다.