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BIPV를 활용한 건축물 디자인 계획에 관한 연구
A Study on the Architectural Design Plans Using BIPV 원문보기

한국 디지털 건축·인테리어학회 논문집 = Journal of The Korean Digital Architecture · Interior Association, v.12 no.3 = no.27, 2012년, pp.5 - 13  

전근식 (공주대학교 건축학과) ,  류수훈 (공주대학교 건축학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, features and design effects of PV(Photovoltaic) modules were classified to help the installation of BIPV(Building Integrated Photovoltaic) In addition, through domestic and international trends and cases survey, installation method was organized and applicable range of efficiency and ...

주제어

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문제 정의

  • 이에 본 연구는 국내에서 시행되고 있는 신재생 에너지 의무화 촉진법에 발맞춰 건물 일체형 태양광의 설치에 도움이 되고자 건축자재 및 디자인요소로서의 다양한 국내외 태양광외피 디자인을 조사한다. 그리고 건물 일체형 태양광의 건축물 설치에 있어 정량적인 측면과 심미적인 측면을 조율하며 건축물에 BIPV 디자인을 효과적으로 활용 할 수 있도록 건축물에 적용할 수 있는 건물 일체형 태양광의 다양한 디자인 방법을 제안하고자 한다.
  • 국외 사례건축물들은 관련 문헌에서 대표적인 사례로 소개된 건축물을 제시하였으며, 국내사례건축물들은 신에너지 및 재생에너지 관련법에 적용되어 계획된 건축물을 위주로 선정하였다. 마지막으로 위에 분석한 자료를 바탕으로 국내 건축물에 적용하는 BIPV 디자인에 일조하여 경제적 측면만이 아닌 심미적으로도 활용할 수 있는 다양한 디자인 방법을 제안하고자한다.
  • 본 연구는 국내에서 정하고 있는 8개 분야의 신재생에너지인 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 중에서 태양열 에너지를 대상으로 지구의 온난화와 건축물 CO₂ 배출량을 분석하고, 각국의 온실가스 저감목표를 정리 하였다. 두 번째로 태양광 발전의 기본 원리와 시스템 구성요소를 파악하고 태양전지 모듈을 세대별로 연구하여 적용 가능한 디자인 방법을 분류하고 건축물에 활용할 수 있는 다양한 방법의 디자인 활용 방법을 제안하였다.
  • 본 연구에서는 다양한 방식으로 태양광 모듈을 적용한 대표적인 외국사례 조사를 통해 건축물에 디자인적으로 활용한 예를 분석하였다.
  • 본 연구에서는 태양광 모듈의 특징과 디자인적 효과를 파악하고 종류를 분석하여 건축자재로서의 모듈별 특성을 분석해보았다. 또한 BIPV가 적용된 건축물의 사례를 조사하여 설치방식을 정리하고 1세대 태양전지부터 3세대 태양전지까지 에너지 효율적 측면과 감성적 디자인 측면에서 건축물에 적용 가능한 범위를 분류하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 이에 본 연구는 국내에서 시행되고 있는 신재생 에너지 의무화 촉진법에 발맞춰 건물 일체형 태양광의 설치에 도움이 되고자 건축자재 및 디자인요소로서의 다양한 국내외 태양광외피 디자인을 조사한다. 그리고 건물 일체형 태양광의 건축물 설치에 있어 정량적인 측면과 심미적인 측면을 조율하며 건축물에 BIPV 디자인을 효과적으로 활용 할 수 있도록 건축물에 적용할 수 있는 건물 일체형 태양광의 다양한 디자인 방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2세대 태양전지의 종류는 무엇인가? 1세대 태양전지의 이론적 최대 효율이 30%를 넘지 못하는 이유는 pn 접합을 이루는 반도체 박막의 밴드갭 에너지보다 매우 큰 에너지를 가지는 빛을 흡수하면 여과된 전하들이 열로 소멸되고 밴드갭 에너지보다 낮은 에너지를 가지는 빛은 투과됨으로써 좁은 흡수 대역으로 인한 손실이 매우 크기 때문이다. 종류에는 무기 화합물박막 태양전지(특히 Cu(I nxGa1-x)Se2, CIGS), 염료감응형 태양전지(Dye -se nsitized solar cells, DSSC), 유기박막 태양전지(Org an ic photovoltaic cell, OPV)가 있다. 이들 태양전지는 흡광계수가 높아 박막화가 가능하고, 유연기판에 제조가능 할 뿐만 아니라 연속적인 생산이 가능하기 때문에 제조단가가 1세대 태양전지에 비해 매우 낮은 강점을 지니고 있으나, 모듈효율이 낮다는 단점이 있다.
단결정 실리콘 태양전지의 특징은 무엇인가? 단결정 실리콘 태양전지는 다결정 실리콘 태양전지에 비해 발전 효율이 높은 대신 가격이 다소 비싸며, 흐리거나 비오는 날에도 발전 효율이 높아 장소를 가리지 않고 일정 능력을 발휘할 수 있는 것이 특징이다. 다결정 실리콘 태양전지는 가공이 쉽고, 대량 생산이 용이해 저렴한 가격에 공급이 가능하다.
1세대 태양전지의 이론적 최대 효율이 30%를 넘지 못하는 이유는 무엇인가? 2세대 태양전지는 빛 흡수를 극대화하기 위해 빛흡수 대역을 넓혀 광 흡수율을 높이는 구조를 가진다. 1세대 태양전지의 이론적 최대 효율이 30%를 넘지 못하는 이유는 pn 접합을 이루는 반도체 박막의 밴드갭 에너지보다 매우 큰 에너지를 가지는 빛을 흡수하면 여과된 전하들이 열로 소멸되고 밴드갭 에너지보다 낮은 에너지를 가지는 빛은 투과됨으로써 좁은 흡수 대역으로 인한 손실이 매우 크기 때문이다. 종류에는 무기 화합물박막 태양전지(특히 Cu(I nxGa1-x)Se2, CIGS), 염료감응형 태양전지(Dye -se nsitized solar cells, DSSC), 유기박막 태양전지(Org an ic photovoltaic cell, OPV)가 있다.
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참고문헌 (16)

  1. 김진호, 한국과 삼성의 제로에너지 빌딩[Net Zero Energy Building], 제로에너지 건축기술 국제세미나, 2012 

  2. 정현석, 멀티스케일 에너지기술 기반 차세대 태양전지, 서울대학교-공대지 84호, p27, 2011 

  3. 김현일, BIPV 시스템의 발전성능 분석 및 신뢰성 평가에 관한 연구, 인하대학교 박사학위논문, 2010 

  4. 한재경, 환경 친화적 공동주택 태양광 적용 디자인 계획에 관한 연구, 동국대학교 석사학위논문, 2010 

  5. 이창호, 해외 주요국의 신재생에너지 의무할당제(RPS) 운영사례, 한국전기연구원, 59(12), 2010 

  6. 김제하, 화합물반도체 박막태양광발전 기술과 산업동향, 한국반도체산업협회, 2009 

  7. 김재하, 화합물반도체 박막형태양광발전 기술, IT SoC Magazine, 박막태양광기술연구소, 2009 

  8. 서선희 외2, 광전기화학형 염료감응형 태양전지 기술, 한국물리학회 물리학과첨단기술, 16(7), 2007 

  9. ETRI, 전자통신동향분석, 22(5), 2007 

  10. 이응직, 건축과 태양광 발전, 세진사, 2005 

  11. 윤종호, BIPV 시스템 활용 및 설계 사례, (사)한국그린빌딩협의회, 그린빌딩 설계기술강습회, 2005 

  12. 송진수, 태양광 발전 기술의 개발 및 보급동향, 전기저널, pp34-35, 2001 

  13. 신에너지 및 재생에너지 개발.이용 보급 촉진법, 제12조제2항(신.재생에너지설비의의무사용), 법제처, 2006 

  14. KBS2 세상의 모든 다큐, "1장. 인간과 에너지", 2012.4 

  15. 녹색성장위원회;http://www.greengrowth.go.kr. 

  16. 이건창호;https://www.eagon.com 

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