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문제 정의
- . 본 기술은 에너지절감 및 급속한 경제사회의 발전으로 인한 환경오염과 초고층 건축으로 인한 고도화, 밀집화에 따른 지하공간의 활용성을 높일 수 있는 기술이다2)3). 본 기술은 건축물의 소비에너지 총량 중 20～28%4)를 차지하는 조명에너지 절감을 위한 대안기술로 인식되는 등 태양광의 적극적 도입과 응용기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.
- 본 논문에서는 방위각 추적방식의 프리즘형 집광부와 원형덕트를 적용한 광전송부를 포함한 집광조명시스템을 개발하였으며, 고정식 다면프리즘형 집광조명시스템과 성능(시스템효율, 실내평균조도) 비교 측정을 하였다. 측정결과, 제안된 추적식 시스템이 고정식 시스템대비 시스템효율은 약 40%, 실내 평균조도(주광률)는 약 11% 향상됨을 확인하였다.
- 본 연구에서는 비집속형(광덕트 방식)의 다면프리즘을 이용하여 당사에서 개발, 실용화한 고정식 태양광 집광조명시스템 기술에 태양위치추적기술을 부가하여 전체적인 시스템효율 향상뿐만 아니라 특히, 일출과 일몰시의 효율을 향상시키고 추적구동제어를 위해 태양광 발전을 통한 자가발전이 가능토록 하여 에너지절감 효과를 높이고, 원형 광덕트를 적용하여 기존 사각 덕트에서 발생하는 난반사를 개선하여 광전송 효율을 개선한 방위각 추적식 집광조명시스템을 개발하였다.
- 차후 연구 과제로는 집광부에 방위각외에 고도각 추적도 가능한 2축 추적기술을 적용하고 추적센서와 태양추적프로그램 방식의 병행이 가능한 태양위치 추적장치를 개발하며 구동전원의 자가발전을 위한 태양광발전모듈의 재선정과 배치형식의 변경, 그리고 광전송부는 ∅830의 외접원에 해당하는 원형 광덕트를 개발, 적용한 시스템을 개발하고자 한다. 시스템 개발 시 고정식 집광조명시스템의 조달 가격과 개발시스템의 전체 비용대비 성능향상 정도를 포함한 사용자의 needs, 제작단가 절감 방안 등을 종합적으로 고려하여 경제성확보를 통하여 시장진입 가능성을 높이고자 한다.
- 이상과 같이 다면프리즘형 집광조명시스템이 가지는 시간대별 시스템효율의 편차가 큰 것과 극심한 편광이 발생하는 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 방위각 추적 기술을 적용하고자 한다.
- 다면프리즘형 집광조명시스템은 태양일주 운동의 연중변화로 인해 효율적인 채광효과를 얻는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 연중 태양의 위치를 추적하여 태양광을 최대한 많이 유입할 수 있도록 구동시스템을 개발함으로써 집광효율 향상과 일출, 일몰 시 태양광의 유입량을 높이는 것을 목표로 추적식 프리즘형 태양광 집광조명시스템을 개발하였다. 개발된 집광장치와 추적제어부, 태양광발전모듈을 적용한 자가발전시스템, 원형덕트 형태의 광 전송장치 및 확산기능의 산광장치를 통합하여 시스템을 구성하였다.
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