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[국내논문] 태양전지를 이용한 LED 가로등의 태양광 추적 장치 설계
A Design of the Solar Tracker for LED Streetlight in Using Solar Cell 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.27 no.12, 2013년, pp.1 - 9  

이옥재 (원광보건대학교 영상컨텐츠과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A standalone LED lighting system in using solar energy has been used usually less than 70W of lighting power because of a troublesome installation and maintenance. In this system, as more and more LED lighting power increases, the capacity of photovoltaic panel does proportionally, and to improve th...

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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 태양광을 이용한 독립형 LED 조명시스템에 적용할 수 있는 태양광 추적 장치를 개발하여 기존 고정적으로 설치되어 있는 솔라 판넬 방식과 추적형을 상호 비교하여 기존 설치된 솔라 판넬의 발전효율을 개선하고자 한다. 또한 독립형 LED 조명시스템의 신뢰성 확보와 용량 증가를 위하여 추적형의 정확한 발전효율을 분석하여 시스템 설계의 기반을 조성하고자 한다.
  • 따라서 본 논문에서는 태양광을 이용한 독립형 LED 조명시스템에 적용할 수 있는 태양광 추적 장치를 개발하여 기존 고정적으로 설치되어 있는 솔라 판넬 방식과 추적형을 상호 비교하여 기존 설치된 솔라 판넬의 발전효율을 개선하고자 한다. 또한 독립형 LED 조명시스템의 신뢰성 확보와 용량 증가를 위하여 추적형의 정확한 발전효율을 분석하여 시스템 설계의 기반을 조성하고자 한다. 이 추적 장치는 방위각과 고도각을 동시에 추적할 수 있는 2축으로 구성되며, 독립형 LED 조명 시스템의 규모 확대에 따라 솔라 판넬이 강풍에 견딜 수 있는 구조를 가지고 있다.
  • 본 논문에서 태양광을 이용한 독립형 LED 조명시스템에 적용할 태양광 추적 장치를 구현하고, 고정형 대비 발전효율의 성능을 분석하였다. 태양광 추적 장치는 지상에 시설되어 있는 태양광 발전시설에 일부 적용하여 사용하고 있지만, 가로등 시스템에는 아직까지 적용이 미비한 실정이다.
  • 이는 태양광 발전시설보다 가로등 시스템에서는 더욱더 강풍에 대한 신뢰성과 유지보수의 편리성을 요구하고 있기 때문이다. 이를 위하여 본 논문에서는 방위각과 고도각을 동시에 추적하고 강풍에 적응할 수 있는 안전모드 기능과 청소모드 기능을 부가한 추적 장치를 개발하였다. 또한 지금까지 LED 조명 70W 이상으로 설치할 경우 태양광 판넬의 규모 확대가 걸림돌로 작용하였으나 날씨 별 추적 장치의 발전효율을 정확히 분석하여 향후 독립형 LED 가로등의 솔라 모듈을 설계하는데 큰 도움이 될 것으로 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광을 이용한 독립형 LED(Light Emitting Diode) 조명시스템은 어디에 이용되는가? 따라서 한정된 태양광 에너지의 발전 효율을 높이기 위해서는 매 시간마다 변화하는 태양광을 추적하여 최대한의 태양광을 수광하기 위한 추적 장치를 설치하는 방법과[2-3] 한정된 태양광을 최대한 발전할 수 있는 방법인 MPPT를 적용할 수 있다[4-6]. 태양광을 이용한 독립형 LED(Light Emitting Diode) 조명시스템은 기존 상용 전력을 사용하지 않고 전력소비가 적은 LED를 광원으로 사용하기 때문에 주로 LED 조명 70W 이하인 보안등 및 가로등으로 많이 이용되고 있다. 이 시스템은 친환경적이면서 상용 전력을 사용하지 않기 때문에 기존 전력선이 시설되지 않은 지역에 시설되면 많은 장점을 가지고 있지만, 독립형의 특성 상 태양광 발전 전력을 최대한 배터리에 저장해야만 하는 문제점을 가지고 있다[1].
태양광 발전효율을 높이는 방법에는 어떤 것들이 있는가? 태양광 발전은 설치된 위치의 환경과 계절에 따라서 발전 전력의 변화가 심하며 낮에만 전력을 생산할 수 있는 특성을 가지고 있다[1]. 따라서 한정된 태양광 에너지의 발전 효율을 높이기 위해서는 매 시간마다 변화하는 태양광을 추적하여 최대한의 태양광을 수광하기 위한 추적 장치를 설치하는 방법과[2-3] 한정된 태양광을 최대한 발전할 수 있는 방법인 MPPT를 적용할 수 있다[4-6]. 태양광을 이용한 독립형 LED(Light Emitting Diode) 조명시스템은 기존 상용 전력을 사용하지 않고 전력소비가 적은 LED를 광원으로 사용하기 때문에 주로 LED 조명 70W 이하인 보안등 및 가로등으로 많이 이용되고 있다.
태양광 발전의 특성은? 그 중에서도 태양광 에너지는 전 세계적으로 관심이 집중되어 전력 생산이 실용화 되고 있다. 태양광 발전은 설치된 위치의 환경과 계절에 따라서 발전 전력의 변화가 심하며 낮에만 전력을 생산할 수 있는 특성을 가지고 있다[1]. 따라서 한정된 태양광 에너지의 발전 효율을 높이기 위해서는 매 시간마다 변화하는 태양광을 추적하여 최대한의 태양광을 수광하기 위한 추적 장치를 설치하는 방법과[2-3] 한정된 태양광을 최대한 발전할 수 있는 방법인 MPPT를 적용할 수 있다[4-6].
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참고문헌 (6)

  1. Byun-Gon Kim, Ok-Jae Lee, "A design of LED lighting controller for use of solar battery", Journal of KIIEE, Vol. 25, No. 6, June 2011. 

  2. Jae-Cheol Cho, Jin Lee, "A study on the manufacture of single axis tracking solar power generation system for BIPV", Trans. KIEE. Vol. 61, No. 2, Feb. 2012. 

  3. Jeong-Sik Choi, Jae-Sub Ko, and Dong-Hwa Chung, "Development of a novel tracking system for photovoltaic efficiency in low level radiation", Journal of Power Electronics, Vol. 10, No. 4, July 2010. 

  4. Siamak Mehrnami, Shahrokh Farangi, "Inovative Decision Reference based Algorithm for photovoltaic Maximum Power Point Tracking", Journal of Power Electronics, Vol. 10, No. 5, September 2010. 

  5. Emad M. Ahmed, Mashhito Shoyama, "Scaling Factor Design Based Variable Step Size Incremental Resistance Maximum Power point Tracking for PV Systems, Journal of Power Electronics, Vol. 12, No. 1, January 2012. 

  6. Yong-Sik Lee, Nam-In Kim, Sung-Won Kim, and Jae-Hyeon Gim, "Comparison of MPPT control method characteristic for stand-alone PV system", Trans. KIEE. Vol. 61, No. 1, Jan. 2012. 

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