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
- 이 때, 시공 및 안전성을 고려할 때 시스템의 경량화와 창호 거치대의 강도에 대한 평가가 요구된다. 연구는 창호에 거치되는 태양광발전 광선반 개발을 위한 기초연구로 경량시스템 제안 및 시스템의 기초적 발전성능을 평가하였다.
제안 방법
- 제작된 태양광발전 광선반 모듈을 창호에 거치하기 위한 거치대는 시스템의 무게 및 가공성 등을 고려하여 알루미늄을 사용하여 제작하였다. 거치대는 이동발전모듈의 설치각도를 수평 및 직각으로 조절할 수 있고 슬라이딩 형식으로 발전모듈을 이동할 수 있도록 계획되었다.
- 이를 위해서, 광선반 발전모듈은 두 부분으로 나누어 계절변화에 대응할 수 있도록 구성하였다. 또한, 경량화를 위해 보호유리로 기존 강화유리 및 폴리카보네이트를 적용하여 태양광발전 광선반을 계획하였다. 계획된 광선반 형태 및 작동과정은 (그림6, 7, 8)과 같다.
- 창호거치 태양광발전 광선반은 외부 광선반으로 설정하고 시공성을 고려하여 경량구조로 계획하였다. 또한, 유효발전량을 획득하기 위해 광선반 크기는 동지를 기준으로 발전모듈 설치면적을 확대하고 가변형으로 계획하여 계절적 변화에 대응할 수 있도록 계획하였다.
- 연구는 창호에 거치 가능한 가변형 태양광발전 광선반을 계획하고 현장실험을 통하여 기초 발전성능을 평가하였다. 연구의 결과는 다음과 같다.
- 이를 위하여, 창호의 필요성능 및 기준을 이론적으로 고찰하고 기존 연구결과를 바탕으로 광선반 기능을 적절히 수행하며 발전효과를 최대화하기 위한 광선반 설계안을 제안하였다. 이를 근거로, 강화유리와 폴리카보네이트를 활용한 경량 태양광발전 광선반을 제안하고 기초적 발전성능을 현장실험을 통해 평가하였다.
- 이를 위하여, 창호의 필요성능 및 기준을 이론적으로 고찰하고 기존 연구결과를 바탕으로 광선반 기능을 적절히 수행하며 발전효과를 최대화하기 위한 광선반 설계안을 제안하였다. 이를 근거로, 강화유리와 폴리카보네이트를 활용한 경량 태양광발전 광선반을 제안하고 기초적 발전성능을 현장실험을 통해 평가하였다.
- 제안된 태양광발전 광선반은 발전면적 극대화를 위해 동지를 기준으로 외부 광선반으로 계획하며 실내 채광성능을 고려하여 설치 폭을 조절할 수 있도록 가변형으로 계획하였다. 이를 위해 발전모듈을 두 부분으로 나누어 수평 및 수직 설치조절이 가능하도록 계획하였다.
- 이를 위해서, 광선반 발전모듈은 두 부분으로 나누어 계절변화에 대응할 수 있도록 구성하였다. 또한, 경량화를 위해 보호유리로 기존 강화유리 및 폴리카보네이트를 적용하여 태양광발전 광선반을 계획하였다.
- 창호거치 태양광발전 광선반의 기초 발전성능 분석은 발전모듈의 정격출력에 대한 현장 측정출력의 비를 활용하여 실시하였다. 재료에 따른 발전성능은 이동모듈로 수평설치일 때 5일간 측정값을 평균하였다. 폴리카보네이트 태양발전 광선반의 시간당 발전량은 13.
- 제안된 태양광발전 광선반은 발전면적 극대화를 위해 동지를 기준으로 외부 광선반으로 계획하며 실내 채광성능을 고려하여 설치 폭을 조절할 수 있도록 가변형으로 계획하였다. 이를 위해 발전모듈을 두 부분으로 나누어 수평 및 수직 설치조절이 가능하도록 계획하였다.
- 창호거치 태양광발전 광선반은 외부 광선반으로 설정하고 시공성을 고려하여 경량구조로 계획하였다. 또한, 유효발전량을 획득하기 위해 광선반 크기는 동지를 기준으로 발전모듈 설치면적을 확대하고 가변형으로 계획하여 계절적 변화에 대응할 수 있도록 계획하였다.
- 창호거치 태양광발전 광선반의 기초 발전성능 분석은 발전모듈의 정격출력에 대한 현장 측정출력의 비를 활용하여 실시하였다. 재료에 따른 발전성능은 이동모듈로 수평설치일 때 5일간 측정값을 평균하였다.
- 평가실험은 실험체를 정남으로 설치하여 4개의 실험체의 성능을 동시에 측정하였다. 측정은 발전성능에 더하여 외부조건 영향을 알아보기 위해 외부온도, 수평면휘도, 일사량 및 모듈 표면온도를 측정하였다. 측정 장비는 Prova 210, ProfiTest, GL 800 및 LP 471을 사용하였다.
- 제작된 창호거치 태양광발전 광선반의 기초 발전성능 평가실험은 외부 방해물의 영향이 없는 충북 충주시 H대학교 건축관 3층 옥상(위도 36도 58분, 경도 127도 52분)에서 2013년 10월 1일부터 5일간 실시하였다. 측정은 오전 10시부터 오후 4시까지 10분 간격으로 실시하였다.
- 평가실험은 실험체를 정남으로 설치하여 4개의 실험체의 성능을 동시에 측정하였다. 측정은 발전성능에 더하여 외부조건 영향을 알아보기 위해 외부온도, 수평면휘도, 일사량 및 모듈 표면온도를 측정하였다.
대상 데이터
- 창호거치 태양광발전 광선반을 위한 태양전지 모듈의 조건은 발전효율 및 안전성에 더하여 무게의 경량화가 요구된다. 이에 본 연구에서는 기존의 강화유리에 더하여 물성이 우수하며 상대적으로 가벼운 폴리카보네이트6)를 태양광발전 광선반의 태양전지 보호재로 활용하였다.
- 제작된 창호거치 태양광발전 광선반의 기초 발전성능 평가실험은 외부 방해물의 영향이 없는 충북 충주시 H대학교 건축관 3층 옥상(위도 36도 58분, 경도 127도 52분)에서 2013년 10월 1일부터 5일간 실시하였다. 측정은 오전 10시부터 오후 4시까지 10분 간격으로 실시하였다.
- 제작된 태양광발전 광선반 모듈을 창호에 거치하기 위한 거치대는 시스템의 무게 및 가공성 등을 고려하여 알루미늄을 사용하여 제작하였다. 거치대는 이동발전모듈의 설치각도를 수평 및 직각으로 조절할 수 있고 슬라이딩 형식으로 발전모듈을 이동할 수 있도록 계획되었다.
- 측정은 발전성능에 더하여 외부조건 영향을 알아보기 위해 외부온도, 수평면휘도, 일사량 및 모듈 표면온도를 측정하였다. 측정 장비는 Prova 210, ProfiTest, GL 800 및 LP 471을 사용하였다.
이론/모형
- 건축물 캐노피에 설치되는 가장 단순한 형태의 발전시스템으로 효과적이나 설치 후 조정이 불가능하기 때문에 설치위치 선정에 매우 신중해야 한다. 독일 Clinical and Molecular Biology Research Centre의 경우에 보어 홀(Borehole) 고정방식을 사용하였다. 주로 수평의 배열이 자주 사용되고 있으며, 실내로의 필요한 빛의 유입 양은 투명성의 정도에 의해 제어할 수 있다.
- 독일 Kaiser Clothes Store는 수평루버로 보어 홀(Borehole) 고정방식을 사용하였다. 또한, 오스트리아의 SBL 오피스는 발전모듈 250m²가 적용되어 연 15,900(KWh)의 전력을 생산하고 건물 전체 전기사용량의 40%를 충당하고 있다.
- 창호에 대한 규격은 특별히 제한하고 있지 않으나 창호가 지닐 필요성능으로 단열성, 방음성, 기밀성, 수밀성 및 내풍압성 성능기준이 제정되어 있다. 이들 성능기준 중 태양광발전 광선반의 설치로 영향을 받을 수 있는 내풍압성 기준은 한국표준규격을 적용하였다3).
성능/효과
- 강화유리 태양광발전 광선반의 설치조건에 따른 발전성능은 이동모듈을 수직으로 설치한 경우의 시간당 발전량은 14.2∼26.2(Wh)의 범위로 평균 22.5(Wh)이며 총 발전량 405.0(Wh)로 분석되었다.
- 4(A)로 분석되었다. 또한 폴리카보네이트 발전 광선반과 비교하여 발전량 약 11.7(%, 50.5W) 증가하는 것으로 분석되었다. 이는 강화유리의 투과율(86%)이 폴리카보네이트의 투과율(64%) 보다 큰 결과로 사료된다.
- 또한, 수평면 휘도는 6,069∼11,713(cd/㎡)로 그리고 측정기간 동안의 평균 수평면 휘도는 9,094(cd/㎡)로 분석되었다.
- 발전모듈의 정격출력(105 Wh)과 현장실험으로 측정된 출력 값을 비교한 출력비로 분석한 발전성능은 (표 6)과 같다. 분석결과 강화유리 발전모듈을 수평으로 설치한 경우의 출력비가 가장 높으며 설치조건 보다는 재료에 따른 출력비의 차가 더 큰 것으로 분석되었다. 즉, 재료에 따른 발전출력비의 차이는 강화유리가 폴리카보네이트에 비해 약 6.
- 분석결과 강화유리 발전모듈을 수평으로 설치한 경우의 출력비가 가장 높으며 설치조건 보다는 재료에 따른 출력비의 차가 더 큰 것으로 분석되었다. 즉, 재료에 따른 발전출력비의 차이는 강화유리가 폴리카보네이트에 비해 약 6.5(%) 높은 것으로 분석되었다.
- 폴리카보네이트 태양발전 광선반의 시간당 발전량은 13.8∼25.0(Wh)로 평균 21.0(Wh)이며 총 발전량 377.9(Wh)로 분석되었다.
- 폴리카보네이트는 강화유리에 비해 약 절반정도의 중량을 지니며 태양광발전 광선반을 제작할 경우에 약 20(%)의 중량감소가 가능한 것으로 분석되었다. 그러나 내열온도가 약 140(℃)로 레미네이션(lamination) 공정온도가 낮고 공정시간이 연장되는 단점이 있다.
- 현장실험 결과 강화유리 발전모듈에서 폴리카보네이트에 비해 약 11(%)의 발전전력 향상이 그리고 이동모듈의 수평설치가 수직설치 보다 약 5(%)의 발전성능이 향상되는 것으로 분석되었다. 이는 강화유리의 투과율이 높고 측정기간의 태양고도가 비교적 높은 결과로 사료된다.
후속연구
- 그러나 측정기간이 짧아 성능평가 결과의 신뢰도가 부족하다고 생각되며 현재 지속적인 측정이 이루어지고 있다. 또한, 시스템 설치에 대한 구조적 안전성 평가, 채광성능 및 에너지성능 평가 등 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 창호 설치를 위한 시공방법 둥에 관한 추가적 연구가 계획되어 있다.
- 현재 연구는 보다 효과적인 태양광발전 광선반시스템을 개발하기 위한 기초적 연구단계로 연구결과는 보다 효과적인 시스템 개발을 위한 자료로 활용될 예정이다. 그러나 측정기간이 짧아 성능평가 결과의 신뢰도가 부족하다고 생각되며 현재 지속적인 측정이 이루어지고 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.