최근 신재생에너지 정책의 영향으로 태양광발전소 건설이 꾸준히 증가하고 있다. 고효율 태양광발전소 사업을 위해서는 태양광발전소 부지에 대한 일사량 분석자료를 이용하여 태양광 패널에 대한 최적의 위치와 방향을 결정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 UAV공간정보를 기반으로 취득한 DEM 자료를 이용하여 태양광발전소 부지에 대한 일사량 분석을 실시하였다. 분석 결과 2017년 평균 일사량은 $1,474,466W/m^2$ 로 계산되었으며 대상면적을 고려한 전체 일사량은 $33,639MW/m^2$를 보였다. 월별 일사량을 분석하는 것은 태양광발전소 유지보수 업무 측면에서 중요하다. 월별 태양광발전소 부지의 평균일사량 분석에서는 5~7월의 평균 일사량이 $160,000W/m^2$ 이상으로 계산되었으며 1~2월 및 11~12월의 평균 일사량은 $80,000W/m^2$ 이하로 나타났다. 또한 본 연구에서는 UAV 공간정보로부터 계산된 일사량과 국립기상과학원에서 제시한 결과와 비교하였으며, 대상지역의 93.7%가 남향으로 구성되어 있기 때문에 대상지의 평균 일사량이 국립기상과학원의 전국 자료에 비해 약간 높게 나타났다. 따라서 본 연구는 UAV를 이용하여 새로 개발된 태양광발전소 부지에 대한 일사량을 신속하게 계산하는데 이용될 수 있으리라 판단된다.
최근 신재생에너지 정책의 영향으로 태양광발전소 건설이 꾸준히 증가하고 있다. 고효율 태양광발전소 사업을 위해서는 태양광발전소 부지에 대한 일사량 분석자료를 이용하여 태양광 패널에 대한 최적의 위치와 방향을 결정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 UAV 공간정보를 기반으로 취득한 DEM 자료를 이용하여 태양광발전소 부지에 대한 일사량 분석을 실시하였다. 분석 결과 2017년 평균 일사량은 $1,474,466W/m^2$ 로 계산되었으며 대상면적을 고려한 전체 일사량은 $33,639MW/m^2$를 보였다. 월별 일사량을 분석하는 것은 태양광발전소 유지보수 업무 측면에서 중요하다. 월별 태양광발전소 부지의 평균일사량 분석에서는 5~7월의 평균 일사량이 $160,000W/m^2$ 이상으로 계산되었으며 1~2월 및 11~12월의 평균 일사량은 $80,000W/m^2$ 이하로 나타났다. 또한 본 연구에서는 UAV 공간정보로부터 계산된 일사량과 국립기상과학원에서 제시한 결과와 비교하였으며, 대상지역의 93.7%가 남향으로 구성되어 있기 때문에 대상지의 평균 일사량이 국립기상과학원의 전국 자료에 비해 약간 높게 나타났다. 따라서 본 연구는 UAV를 이용하여 새로 개발된 태양광발전소 부지에 대한 일사량을 신속하게 계산하는데 이용될 수 있으리라 판단된다.
Recently the construction of solar plant showed a steady growth in influence of renewable energy policy. It is very important to determine the optimal location and aspect of solar panel using analyzed data of solar radiation to solar plant area beforehand. This study analyzed solar radiation in sola...
Recently the construction of solar plant showed a steady growth in influence of renewable energy policy. It is very important to determine the optimal location and aspect of solar panel using analyzed data of solar radiation to solar plant area beforehand. This study analyzed solar radiation in solar plant area using DEM acquired from UAV geospatial information. Mean solar radiation of 2017 was calculated as $1,474,466W/m^2$ and total solar radiation of 2017 considering solar plant area showed $33,639MW/m^2$ on analyzed result. It is important to analyze monthly solar radiation in aspect of maintenance works of solar plant. Monthly solar radiation of May to July was calculated over $160,000W/m^2$ and that of January to February and November to December showed under $80,000W/m^2$ in monthly solar radiation analysis of solar plant area. Also this study compared with solar radiation being calculated from UAV geospatial information and that of National Institute of Meteorological Sciences. And mean solar radiation of study area showed a little high in comparison with whole country data of National Institute of Meteorological Sciences, because the 93.7% of study area was composed of south aspect. Therefore this study can be applied to calculate solar radiation in new developed solar plant area very quickly using UAV.
Recently the construction of solar plant showed a steady growth in influence of renewable energy policy. It is very important to determine the optimal location and aspect of solar panel using analyzed data of solar radiation to solar plant area beforehand. This study analyzed solar radiation in solar plant area using DEM acquired from UAV geospatial information. Mean solar radiation of 2017 was calculated as $1,474,466W/m^2$ and total solar radiation of 2017 considering solar plant area showed $33,639MW/m^2$ on analyzed result. It is important to analyze monthly solar radiation in aspect of maintenance works of solar plant. Monthly solar radiation of May to July was calculated over $160,000W/m^2$ and that of January to February and November to December showed under $80,000W/m^2$ in monthly solar radiation analysis of solar plant area. Also this study compared with solar radiation being calculated from UAV geospatial information and that of National Institute of Meteorological Sciences. And mean solar radiation of study area showed a little high in comparison with whole country data of National Institute of Meteorological Sciences, because the 93.7% of study area was composed of south aspect. Therefore this study can be applied to calculate solar radiation in new developed solar plant area very quickly using UAV.
본 연구에서는 태양광발전소 인허가 완료 후 1차 토공작업이 완료된 태양광발전소 부지에 대해 태양광발전 패널의 위치와 방향 등을 결정하기 위한 기초자료로 활용하기 위하여 UAV를 이용하여 최신의 지형자료 구축 및 일사량을 분석하고자 하였다. 특히 지형모델링 자료의 정확도 확보를 위해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량장비를 활용하여 지상기준점(GCP; Ground Control Point) 측량을 실시하였다.
제안 방법
본 연구에서는 2017년 1년 동안의 일사량 분석을 위해 14일 간격으로 분석일을 선정한 후 해당 위도에 대한 태양광의 천정각을 30분마다 계산하였다. 일사량 분석에는 해당 지역의 표고, 경사, 방향, 태양의 이동특성이 복합적으로 이용되므로 분석에 많은 시간이 소요된다.
본 연구에서는 태양광발전소 인허가 완료 후 1차 토공작업이 완료된 태양광발전소 부지에 대해 태양광발전 패널의 위치와 방향 등을 결정하기 위한 기초자료로 활용하기 위하여 UAV를 이용하여 최신의 지형자료 구축 및 일사량을 분석하고자 하였다. 특히 지형모델링 자료의 정확도 확보를 위해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량장비를 활용하여 지상기준점(GCP; Ground Control Point) 측량을 실시하였다. 또한 계절별 일사량 변동량을 분석하기 위해 월별 일사량도 함께 제시하여 태양광발전소 부지검토자료로 활용하고자 하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 UAV를 활용하여 태양광발전소 부지의 일사량 분석을 위해 Figure 1과 같이 전북 장수군 천천면 월곡리 주변지역을 대상지로 선정하였다. 대상지는 최근 장수군으로부터 태양광발전소 사업 인허가를 받은 부지로서 태양광 패널 설치를 위해 벌목 및 지반 정비를 1차적으로 완료된 상황이다.
본 연구에서는 태양광발전소 부지에 대한 공간영상 정보를 구축하기 위해 2017년 11월 27일 DJI Matrice 600 회전익 UAV에 Zenmuse X5 카메라를 탑재하여 촬영을 실시하였다. DJI Matrice 600 회전익 UAV는 6개의 프로펠러를 탑재하고 있으며 A3 프로비행 컨트롤러는 3중 모듈 시스템과 GNSS 유닛 3개의 센서 데이터를 비교하는 진단 알고리즘을 가지고 있기 때문에 매우 안정적인 비행을 수행할 수 있다.
데이터처리
대상지역에 대해 총 132매의 RGB 영상을 취득하였으며, Figure 3과 같이 Pix4D Mapper SW를 이용하여 자동 접합을 수행하였다. 자동접합을 통한 정사영상과 DSM(Digital Surface Model)의 정확도 향상을 위해 대상지에서 취득한 5점의 GCP 측량결과를 반영하여 AT를 수행하였다.
성능/효과
둘째, UAV로 취득한 DEM 자료를 이용하여 2017년 1년간의 일사량을 분석한 결과 평균 일사량은 1,474,466 W/㎡ 로 분석되었으며 대상면적 22,815㎡을 고려한 전체 평균 일사량은 33,639 MW/㎡로 분석되었다.
셋째, 태양광발전소 유지관리 업무를 지원하기 위해 월별 일사량을 분석한 결과 5~7월의 평균 일사량은 160,000 W/㎡ 이상으로 나타났고 1~2월 및 11~12월의 평균 일사량은 80,000 W/㎡ 이하로 상대적으로 낮게 나타남을 알 수 있었다. 또한 가장 높은 일사량을 보인 7월의 경우 평균 일사량은 172,099 W/㎡ 로서 가장 낮은 12월의 평균 일사량인 54,681 W/㎡ 과 비교해 볼 때 3.
첫째, Pix4D Capture SW를 활용하여 회전익 UAV에 대한 비행계획을 수립하였으며, VRS 기반 지상기준점측량 성과와 연계하여 평가한 수평 및 수직위치에 대한 표준편차는 X=±0.015m, Y=±0.025m, Z=±0.091m로 매우 낮은 오차특성을 확보할 수 있었다.
후속연구
마지막으로 본 연구에서는 원지형에 대한 태양광 일사량을 분석하였으며, 향후 태양광 패널을 설치시 다양한 각도에 따른 일사량 변화 및 기상자료와 연계한 발전효율을 함께 연구하여 제시하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
태양광 발전 시스템이란 무엇인가?
태양광 발전 시스템은 태양전지에 의해 직접적으로 전기를 생산 할 수 있는 장치이다. 태양광의 특징은 전력생산이 지역별 일사량에 의존하고 에너지 밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하며, 초기 투자비용이 많다는 단점도 있지만, 에너지원이 청정․무제한적이고, 유지보수가 비교적 용이하며 수명이 긴 장점이 있다.
태양광 발전이 최근 주목받고 있는 이유는 무엇인가?
신재생에너지 중 하나인 태양광 발전은 태양전지를 활용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환함으로써 전력을 생산하기 때문에 다른 신재생에너지 활용에 비해 발전효율이 비교적 낮고, 초기 높은 설치비 때문에 경쟁력이 낮은 것으로 인식되어 왔다. 하지만 최근 설비 기술이 발달하고 설치 규모가 증대됨에 따라 다른 신재생에너지에 비해 태양광발전시설의 원가가 뚜렷하게 감소하고 있고, 무한한 사용이 가능하다는 장점으로 크게 주목받고 있다(황광일, 2013).
태양광의 장점은 무엇인가?
태양광 발전 시스템은 태양전지에 의해 직접적으로 전기를 생산 할 수 있는 장치이다. 태양광의 특징은 전력생산이 지역별 일사량에 의존하고 에너지 밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하며, 초기 투자비용이 많다는 단점도 있지만, 에너지원이 청정․무제한적이고, 유지보수가 비교적 용이하며 수명이 긴 장점이 있다. 따라서 태양광 발전을 효과적으로 이용하기 위해 발전설비 대비 전력 생산량인 효율성을 고려하여야 한다(이기림과 이원희, 2015).
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