선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 동일한 날짜와 기후 조건에서 모의실험 한 실외조도 값과 실제 측정된 PV전력 값이 유사한 형태를 보이고 있는지 실험해 보았다. 그 결과 Fig.
- 본 논문에서는 태양광 발전량과 창을 통해 실내에 들어오는 주광의 유입량과 분포에 대해 분석하고 이를 식으로 도출함으로써 광센서를 사용하지 않고 태양광 발전량만으로 주광에 따른 실내 인공조명의 필요한 조도와 조광제어 비율을 예측할 수 있는 알고리즘을 제안하였다.또한 제안한 알고리즘을 모의실험에 적용해 인공조명을 조광제어 하였을 때 실내 권장조도를 만족하는지 확인하고,이에 따른 에너지 절감량을 예측해 보았다.
- 본 논문에서는 태양광 발전량과 창을 통해 실내에 들어오는 주광의 유입량과 분포에 대해 분석하고 이를 식으로 도출함으로써 광센서를 사용하지 않고 태양광 발전량만으로 주광에 따른 실내 인공조명의 필요한 조도와 조광제어 비율을 예측할 수 있는 알고리즘을 제안하였다.또한 제안한 알고리즘을 모의실험에 적용해 인공조명을 조광제어 하였을 때 실내 권장조도를 만족하는지 확인하고,이에 따른 에너지 절감량을 예측해 보았다.
제안 방법
- 사무실의 위치 및 크기는 Table. 1과 같고,테스트 베드와 동일한 조건으로 모의실험 하기 위해 Relux광해석 프로그램으로 Fig. 2와 같이 모델링 하였다.건물의 외부는 창문이 정남향을 향하고 있고,Fig.
- 4계절간 태양광 발전량과 실내조도의 비율이 일정한지 확인하기 위해서 Fig. 6과 같이 Relux프로그램으로 모델링 하였다.
- 계절별 태양이 뜨고 지는 위치와 태양의 고도가 Fig. 8과 같이 변화하기 때문에 모의실험 날짜는 춘분,하지,추분,동지의 4지로 나누었으며,각 계절별 천공상태를 청천공과 담천공의 두 가지 기후 조건으로 모의실험 하였다.
- 3과 같이 층간 높이 3[m]의 3층 규모의 건물을 모델링 하였다.그리고 건물의 외장재와 창문의 투과율,건물 주변 환경을 고려하였다.건물의 내부는 실제 사무실 조건과 동일하게 구성하여 벽면과 천장, 바닥면의 반사율이나 재실자에 의한 그림자의 영향이 적용될 수 있도록 하였다.
- 10과 같이 도식화시키고,이를 모의실험 하여 계절에 따른 시간 및 지점별 조광제어 비율을 계산하였다.그리고 계산된 조광제어 비율을 계절별로 적용하여 Relux프로그램의 주광+인공조명 모의실험을 통해 실내조도가 권장조도를 만족하는지 확인하고,각 계절 및 천공상태별에너지 절감량을 예측해 보았다.
- 모의실험 결과는 4계절의 천공상태에 따른 실내조도 값과 주광에 따라 조광제어를 했을 때 소비전력을 비교해 보았다.이 때 소비전력은 60[W]급 태양광 발전을 계통과 연계하여 조명부하에 사용하면서 주광에 따라 조광제어 했을 때,태양광 발전 없이 주광에 따라 조광제어만 했을 때,조광제어 없이 조명부하를 사용할 때의 세 가지 조건으로 나누어 비교해 보았다.
- 이 때 소비전력은 60[W]급 태양광 발전을 계통과 연계하여 조명부하에 사용하면서 주광에 따라 조광제어 했을 때,태양광 발전 없이 주광에 따라 조광제어만 했을 때,조광제어 없이 조명부하를 사용할 때의 세 가지 조건으로 나누어 비교해 보았다.모의실험에 사용된 태양광 발전량은 Relux프로그램을 통해 모의실험 한 실외조도 값을 60[W]급 태양광 발전량으로 환산하여 예측한 값을 적용하였다.
- 본 논문에서는 태양광 발전을 건물에너지로 이용하는 사무실 공간에서 태양광 발전량과 실내 조도와의 상관관계를 분석하고,이를 이용하여 창문을 통해 들어오는 주광의 유입량을 산술적으로 계산하여 조도센서 없이 각 영역별 조광제어를 구현하고,계절별 에너지 절감량을 모의실험을 통하여 예측하였다.
- 앞서 2.5절에서 산출된 식(식 1)을 PSIM 모의실험 프로그램을 이용하여 Fig. 10과 같이 도식화시키고,이를 모의실험 하여 계절에 따른 시간 및 지점별 조광제어 비율을 계산하였다.그리고 계산된 조광제어 비율을 계절별로 적용하여 Relux프로그램의 주광+인공조명 모의실험을 통해 실내조도가 권장조도를 만족하는지 확인하고,각 계절 및 천공상태별에너지 절감량을 예측해 보았다.
- 연구과정은 테스트 베드를 선정하고,테스트 베드에서의 태양광 발전량과 실내조도의 상관관계와 실내 주광유입 형태를 분석하여 실험을 통해 수식화 하였다.그리고 도출된 수식으로 광센서 없이 테스트 베드에 설치된각 광원에 대한 영역별 조광제어를 적용하여 조명에너지를 절감할 수 있음을 증명하였다.
- 모의실험 결과는 4계절의 천공상태에 따른 실내조도 값과 주광에 따라 조광제어를 했을 때 소비전력을 비교해 보았다.이 때 소비전력은 60[W]급 태양광 발전을 계통과 연계하여 조명부하에 사용하면서 주광에 따라 조광제어 했을 때,태양광 발전 없이 주광에 따라 조광제어만 했을 때,조광제어 없이 조명부하를 사용할 때의 세 가지 조건으로 나누어 비교해 보았다.모의실험에 사용된 태양광 발전량은 Relux프로그램을 통해 모의실험 한 실외조도 값을 60[W]급 태양광 발전량으로 환산하여 예측한 값을 적용하였다.
- 조도측정은 Fig. 3과 같은 너비6.5[m],폭[4m],높이 2.7[m]의 공간을 1[m]단위로 6개 지점에서 09:00부터 17:00까지 1시간 단위로 작업면 높이인 0.75[m]에서 측정하였다.
- 태양광 발전량은 Fig. 6의 태양광 어레이에 입사되는 실외조도 값으로 가정하였으며,어레이에 입사되는 조도 값과 실내조도 값의 비율을 분석하여 4계절 간 재현성이 있는지 확인해 보았다.
- 태양광 발전량을 통해 실내조도 값을 예측하기 위해서 2012년 2월 27일부터 3월 1일까지 1시간 단위로 모니터링 한 태양광 발전량과 실측한 실내조도 값을 바탕으로 상관관계를 분석해 보았다.
- 태양광 어레이는 60[W]단결정 실리콘 태양전지를 사용하였으며,태양광 발전량의 측정은 태양광 어레이의 출력을 인버터 입력단에서 검출하여 모니터링 프로그램을 통해 1시간 단위로 수집하였다.
- 그러므로 PV전력 값을 통해 6[m]지점의 조도 값을 예측할 수 있음을 알 수 있다.하지만 이 데이터는 짧은 기간 동안 측정된 값이기 때문에 4계절간 적용이 가능한지 Relux프로그램을 이용하여 모의실험을 통해 확인해 보았다.
대상 데이터
- 모의실험에 사용된 조명기구는 Table. 3과 같은 사양의 52[W]급 LED 평판형 조명의 IES 배광파일을 사용하였으며,기구의 수와 배치는 사무실 권장조도인 500[lx]를 만족하도록 모의실험 후 결정하였다.조명기구의 배치는 Fig.
- 건물의 외부는 창문이 정남향을 향하고 있고,Fig. 3과 같이 층간 높이 3[m]의 3층 규모의 건물을 모델링 하였다.그리고 건물의 외장재와 창문의 투과율,건물 주변 환경을 고려하였다.
- 건물에 설치된 태양광 발전량과 사무실 실내조도의 상관성을 분석하기 위하여 테스트베드는 대전 소재의 한국에너지기술연구원의 제3연구동의 한 사무실 공간으로 선정하였다. 사무실의 위치 및 크기는 Table.
- 측정에 사용된 조도계는 Konicaminolta사의 CL-200A이다.
이론/모형
- 이를 토대로 태양광 발전량과 실내 각 지점별 조도 값의 관계를 아래의 식으로 모델링 할 수 있다.모델링은 Origin프로그램의 fitting기법을 사용하였다.
성능/효과
- 그 결과 모든 계절 및 천공상태에서 사무실 권장조도를 만족시킬 수 있었고,주광을 활용해 조광제어 시 청천공인 경우 36～45%,담천공인 경우 9～21% 정도의 에너지 절감효과를 기대해 볼 수 있었다.또한 태양광 발전을 계통과 연계하여 조명부하에 사용하면서 조광제어 했을 때,청천공인 경우 57～75%, 담천공인 경우 13～29% 정도의 에너지 절감 효과를 예측할 수 있었다.
- 연구과정은 테스트 베드를 선정하고,테스트 베드에서의 태양광 발전량과 실내조도의 상관관계와 실내 주광유입 형태를 분석하여 실험을 통해 수식화 하였다.그리고 도출된 수식으로 광센서 없이 테스트 베드에 설치된각 광원에 대한 영역별 조광제어를 적용하여 조명에너지를 절감할 수 있음을 증명하였다. 전체적인 연구내용에 대한 흐름도는 아래 Fig.
- 하지만 동지의 경우 비율이 일정하지 않은 형태를 보이고 있는데 이는 동지의 남중고도가 다른 계절에 비해 매우 낮아서 건물의 창 측에서 먼 곳까지 주광의 유입량이 많기 때문인 것으로 보인다.따라서 가장 비율이 일정한 6[m]지점과 사계절 중 비율 값이 가장 낮은 하지의 청천공을 기준 값으로 선정하면 계절과 천공상태에 상관없이 권장조도를 만족하면서 에너지 절감효과 또한 기대할 수 있다.
- 그 결과 모든 계절 및 천공상태에서 사무실 권장조도를 만족시킬 수 있었고,주광을 활용해 조광제어 시 청천공인 경우 36～45%,담천공인 경우 9～21% 정도의 에너지 절감효과를 기대해 볼 수 있었다.또한 태양광 발전을 계통과 연계하여 조명부하에 사용하면서 조광제어 했을 때,청천공인 경우 57～75%, 담천공인 경우 13～29% 정도의 에너지 절감 효과를 예측할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,담천공의 경우 조광제어만 했을 경우 16%,PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 21%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,담천공의 경우 조광제어만 했을 경우 18%, PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 23%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,담천공의 경우 조광제어만 했을 경우 21%,PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 29%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,담천공의 경우 조광제어만 했을 경우 9%, PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 13%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,청천공의 경우 조광제어만 했을 경우 36%, PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 57%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,청천공의 경우 조광제어만 했을 경우 42%, PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 71%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,청천공의 경우 조광제어만 했을 경우 42%, PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 72%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 실내 권장조도를 만족시키고,청천공의 경우 조광제어만 했을 경우 45%,PV발전을 조명부하에 사용하고 조광제어 했을 경우 75%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 모의실험 결과 춘분,하지,추분의 경우 청천공과 담천공 모두 일정한 비율을 보이고 있다.하지만 동지의 경우 비율이 일정하지 않은 형태를 보이고 있는데 이는 동지의 남중고도가 다른 계절에 비해 매우 낮아서 건물의 창 측에서 먼 곳까지 주광의 유입량이 많기 때문인 것으로 보인다.
후속연구
- 향후에는 제안한 알고리즘에 필요한 각종 전력변환기 등을 구성하여 실제 실험을 통해 확인할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.