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문제 정의
- 특히 PV 모듈의 개발을 위해서는 PV 모듈의 기본 규격 및 설치 시공방법이 무엇보다도 중요한 요소가 될 것이다. 따라서 본 연구에서는 국내 건축 외장재의 생산규격 현황조사를 통해 상업용 건물의 외피소재로 가장 일반적으로 적용될 수 있는 치수를 도출하였다. 또한 도출된 외장재 치수에 따라 본 연구에서 개발하고자 하는 BIPV모듈의 발전용량별 PV모듈의 기본설계를 수행하고, 이 모듈에 대한 효과적 건물 시공 디테일을 개발하였다.
- 따라서 본 연구에서는 국내 건축 외장재의 생산규격 현황조사를 통해 상업용 건물의 외피소재로 가장 일반적으로 적용될 수 있는 치수를 도출하였다. 또한 도출된 외장재 치수에 따라 본 연구에서 개발하고자 하는 BIPV모듈의 발전용량별 PV모듈의 기본설계를 수행하고, 이 모듈에 대한 효과적 건물 시공 디테일을 개발하였다.
- 레이스웨이의 설치를 위해 ㄹ자형의 2개 철물을 새로이 설계하였으며 이를 상하부에 교차 배치하고 물끊기와 함께 이 사이에 레이스웨이를 설치하는 방식으로 계획하였다. 레이스웨이는 배선 및 유지 보수의 편의성을 위해 고려한 것이지만 또 다른 측면에서는 PV모듈 후면부의 효율적인 환기 배기를 통해 냉각효과에 따른 PV모듈의 발전성능 향상을 도모하고자 하였다.
- 개발될 BIPV 모듈의 주 적용대상 분야는 상업건물 커튼월 구조로 설정하였으며, 외벽부 대체를 위한 불투명 BIPV 모듈과 창호부 대체를 위한 투명 BIPV 모듈 등 2가지 방식의 모듈을 개발하였다. 본 논문에서는 불투명모듈에 대한 개발결과를 제시한다. 태양전지(solar cell)는 국내 생산이 가능한 단결정 태양전지를 적용하였다.
- 국내에서 생산되어 시공되는 외장용 패널은 매우 다양하지만 본 연구 성격에 부합되는 재료는 크게 6가지로 샌드위치패널, 압출성형 콘크리트 패널(베이스패널), 발포 폴리스틸렌 경량콘크리트, 압출성형 시멘트패널, 압출성형 경량콘크리트 패널, 알루미늄 복합패널 등으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 BIPV 모듈의 치수 결정을 위해 상기 외장용 마감재의 생산치수를 조사하였다.
- 한편 PV모듈을 외벽에 부착하는 시공방식 및 이에 따른 관련 하드웨어의 설계도 매우 중요한 설계 요소이다. 본 연구에서는 국내 건축현장에서 일반적으로 수행되고 있는 주요 외장재의 시공방법 및 디테일을 조사 분석하고, BIPV를 위한 제반 건축적 설계 고려요소를 반영하여 그림 10과 같은 시공디테일을 개발하였다.
- 이러한 배경 하에 본 연구에서는 상업건물용 BIPV모듈의 개발을 위해 건축적 측면에서 접근한 각종 BIPV 통합화 기술에 대한 제반 기술적 고찰을 수행하였으며, 이에 근거해 상업건물용 불투명 BIPV 모듈 및 부착시공 디테일을 설계하고 시작품을 개발 제시하였다.
- 이러한 배경 하에 본 연구에서는 제반 건축적 요소를 고려하여 국내 최초로 건물 외피재료를 대체할 수 있는 건물 일체형 태양광발전(BIPV) 건자재 PV모듈을 개발하는 것이 주 목적이다.
가설 설정
- 여기서 PV 모듈은 콘크리트면에 부착하는 것을 가정하였다. 시공순서는 우선 철제 브라켓을 앵커를 이용해 콘크리트에 부착한 후, 콘크리트면에 단열재를 시공한다.
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