$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

[국내논문] 몬테카를로 광선추적법을 이용한 태양로의 열유속 해석
Heat-Flux Analysis of Solar Furnace Using the Monte Carlo Ray-Tracing Method 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.35 no.10 = no.313, 2011년, pp.989 - 996  

이현진 (한국에너지기술연구원 태양열지열연구센터) ,  김종규 (한국에너지기술연구원 태양열지열연구센터) ,  이상남 (한국에너지기술연구원 태양열지열연구센터) ,  강용혁 (한국에너지기술연구원 태양열지열연구센터)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

태양의 집광 열유속을 이해하는 것은 태양에너지를 이용하는 시스템의 해석과 설계에 중요하다. 본 연구는 우수한 유연성과 확장성을 가진 몬테카를로 광선추적법에 기반하면서 태양주연감광과 반사판 표면 기울기 에러를 고려하는 알고리듬 개발과 이를 통한 태양 열유속 해석에 초점을 맞추고 있다. 검증을 위해 한국에너지기술연구원 태양로에서 측정된 열유속과 비교했을 때, 모델링 결과가 측정 에러 범위인 10% 이내에서 잘 일치하였다. 개발된 모델을 통해 태양로의 집광 성능을 2 mrad 의 추적 정밀도에 최대로 도달 가능한 집광비가 4400 sun 으로 평가하였다. 열유속의 측정 위치에 따른 변화와 수광각에 따른 분포를 통해 화학반응기나 보조집광기 설계에 필요한 상세한 정보를 제공하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An understanding of the concentrated solar flux is critical for the analysis and design of solar-energy-utilization systems. The current work focuses on the development of an algorithm that uses the Monte Carlo ray-tracing method with excellent flexibility and expandability; this method considers bo...

Keyword

#집광   #열유속   #몬테카를로 광선추적법   #태양로  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • (2) 몬테카를로 광선추적법에 기반한 많은 상용프로그램이 개발되었지만, 반사판의 개수가 많거나 화학반응기 전면부에 보조집광기가 있다면 상용프로그램으로 열유속을 모델링하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 본 연구는 몬테카를로 광선추적법을 이용하여 태양로의 열유속을 모델링하는 방법을 개발하고, 이를 통해 태양로 열유속의 변화 특성을 조사하는데 초점을 맞추고 있다.
  • 몬테카를로 광선추적법은 시스템이 복잡하여 다수의 물체에서 다중 반사를 포함하더라도 반복적인 계산으로 모델링 할 수 있다. 본 연구에서는 몬테카를로 광선추적법을 기반하면서 한국에너지기술연구원의 태양로를 대상으로 열유속 모델링 방법을 개발하였다. Fig.
  • 보조집광기나 화학반응기 내부의 동공(cavity) 형상을 설계할 때는 보다 많은 열유속 정보가 필요하다. 태양로의 집광 성능을 높이기 위해 CPC (compound parabolic concentrator) 형태의 보조집광기를 추가로 화학반응기 앞에 설치 한다고 하자. CPC의 집광 성능을 결정하기 위해 입구부 크기와 수광각을 알아야 한다.

가설 설정

  • 위 사항들을 감안하여, 본 연구에서는 태양 주변에서 발생하는 입사는 고려하지 않았다. 즉, 측정된 직달일사량이 모두 태양 디스크에서 방사한다고 가정하였다.
  • 원인에 따라 편향된 구동부로 인한 에러 등은 방향성이 있을 수도 있지만, 일반적으로 다양한 원인으로 인해 기울기 에러는 방향성 없이 정규분포를 따른다고 가정한다. 결과적으로 반사판 표면에서 법선벡터를 천정각과 방위각으로 표현한다면, 기울기 tanθn는 표준편차 σ 의 정규분포를 따르고 방위각은 균일분포를 따른다.
  • Fig. 8(a)에서 예상대로 초점면에서 멀어질수록 열유속이 감소한다. 5 cm 와 10 cm 뒤에서 최대 열유속은 초점면 대비 72%와 31%로 줄어든다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양로의 성능은 무엇으로 판단하는가? 태양빛을 초점부에 모으는 포물반사판과 태양을 추적하면서 포물반사판으로 수평하게 빛을 보내는 평면반사판으로 구성된다. 태양로의 성능은 태양 직달일사량(direct normal insolation)에 대한 초점면에 도달하는 열유속(heat flux)의 비율인 집광비(concentration ratio)로 판단한다. 포물반사판의 초점부에 놓이는 화학반응기를 설계하기 위해서는 집광비뿐만 아니라 더욱 상세한 열유속에 대한 정보가 필요하다.
몬테카를로 광선추적법은 어떤 방법인가? 몬테카를로 광선추적법은 복잡한 광학이나 복사 열전달 현상을 난수(random number)를 이용하여 확률적으로 접근하는 방법이다.(3) 몬테카를로 광선추적법에서는 다수의 광선을 생성하여 반사나 흡수와 같은 물리적 현상을 고려하면서 각각을 추적하고, 전체 광선의 추적결과를 바탕으로 모델링 결과를 도출한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. Steinfeld, A., 2005, "Solar Thermochemical Production of Hydrogen - a Review," Solar Energy, Vol. 78, pp. 603-615. 

    상세보기 crossref

  2. Garcia, P., Ferriere, A. and Bezian, J. J., 2008, "Codes for Solar Flux Calculation Dedicated to Central Receiver System Applications: a Comparative Review," Solar Energy, Vol. 82, pp. 189-197. 

    상세보기 crossref

  3. Siegel, R. and Howell, J. R., 2002, Thermal Radiation Heat Transfer, 4th ed., Taylor & Francis, New York, pp. 390-406. 

  4. Park, Y. C. and Kang, Y. H., 1998, "Computation of Sun Position for the Sun Tracking Control System of Solar Concentrator," J. of the Korean Solar Energy Society, Vol. 18, No. 4, pp. 87-94. 

  5. Negi, B. S., Bhowmik, N. C., Mathur, S. S. and Kandpal, T. C., 1986, "Ray Trace Evaluation of Solar Concentrators Including Limb Darkening Effects," Solar Energy, Vol. 36, No. 3, pp. 293-296. 

    상세보기 crossref

  6. Arthur, N. C., 2010, Allen's Astrophysical Quantities, Springer, New York, pp. 355-357. 

  7. Buie, D., Monger, A. G. and Dey, C. J., 2003, "Sunshape Distributions for Terrestrial Solar Simulations," Solar Energy, Vol. 74, pp. 113-122. 

    상세보기 crossref

  8. Neumann, A., Witzke, A., Jones, S. A. and Schmitt, G., 2002, "Representative Terrestrial Solar Brightness Profiles," J. of Solar Engineering, Vol. 124, pp. 198-204. 

    상세보기 crossref

  9. Romero-Alvarez, M. and Zarza, E., 2007, Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy, Taylor & Francis, Taylor & Francis, New York, Chapter 21. 

  10. Garcia, D., 2010, "Robust Smoothing of Gridded Data in One and Higher Dimensions with Missing Values," Computational Statistics and Data Analysis, Vol. 54, pp. 1167-1178. 

    상세보기 crossref

  11. Kang, Y. H., 2009, Report to Korea Research Council for Industrial Science and Technology, "Development of High-Flux Solar Furnace for Solar Fuel Production," KIER-A92408. 

  12. Ulmer, S., Reinalter, W., Heller, P., Lupfert, E. and Martinez, D., 2002, "Beam Characterization and Improvement with a Flux Mapping System for Dish Concentrators," J. of Solar Engineering, Vol. 124, pp. 182-188. 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기
다운로드
내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

관련 콘텐츠

유발과제정보 저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로