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PVT 모듈 성능 평가를 위한 기초 연구
The Fundamental Researches to Evaluate PVT Module Performance 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.38 no.4, 2018년, pp.1 - 9  

김필규 (한국산업기술시험원 신재생에너지기술센터)

초록
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본 연구는 신규로 구축 된 장비의 정확성과 PVT 제품의 KS 기준의 방향성을 살펴보았다. 먼저 신규로 구축된 Indoor solar thermal simulator의 경우, 인공광의 빔 균일도와 분광 특성을 기존의 규격 조건을 충족되도록 설계했으며, 실제 시험을 통해 B 등급임을 확인하였다. Indoor solar thermal simulator 장비의 정확도는 상용 태양광 모듈 및 기존 상용 장비로 측정 후, 최대 전력값을 비교했으며 오차 값은 약 0.4%로 정확도가 높음을 확인하였다. PVT 제품의 효율은 기존의 태양광 모듈 KS 기준과 태양열 집열기 KS 기준을 준용하여 측정하면 될 것으로 보이며, PVT 제품의 구조적 특징인 열매체 냉각에 의한 추가 전기 효율 방법 개발은 필요해 보이며, 본 연구에서는 태양광 모듈 케이블의 단락 유무에 따른 효율 상승 차이를 살펴보았고 추가 전기 효율 측정 방법으로 가능성을 제시하였다. 다양한 PVT 모듈의 유형에 따라 특히, PVT 모듈 전면에 유리 커버 유무에 따라 출력 감소가 발생되고 추가 공정에 의해 전기 출력 특성이 달라지는 값을 고려하여 PVT 제품의 전기 효율 측정 시험은 인증을 받은 제품을 이용하여 제작을 했어도 반드시 재시험이 필요하다고 판단되며, 시험방법이 수립되어야한다. 마지막으로 PVT 제품의 내구성 평가를 경우, 기존의 태양광 모듈 및 집열기의 내구성 시험의 모든항목을 KS 인증 시험 항목에 포함 시켜야 된다고 판단되며, 제품의 특성에 따라 시험의 재배열을 추가 연구가 필요해 보이며, 집열기 부분의 내구성을 고려하여 합부 기준을 추가적으로 고려해야 한다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

PVT modules commonly can be defined as a combination of PV modules and thermal collectors. After absorbing sun light, electricity and hot water can be actually provided to users simultaneously, which dual outputs (electricity and hot water) have drawn academic interest and industrial activities. Add...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • ㈜이맥스시스템은 2017년부터 신재생에너지핵심기술개발 사업, ‘제로에너지건물 구현을 위한 0.8 kW/m2급 모듈화형 태양광·열 융합시스템 및 운영 기술 개발’사업을 통해 생산단가를 낮추고 성능을 개선하는 액체식 PVT 모듈을 개발 중에 있으며, ESS 및 IoT와 연계하여 제로에너지건축 솔루션으로 개발하는 목표를 가지고 있다.
  • 본 연구는 신규로 구축된 장비의 정확성과 PVT 제품의 KS 기준의 방향성을 살펴보았다. 먼저 신규로 구축된 Indoor solar thermal simulator의 경우, 인공광의 빔 균일도와 분광 특성을 기존의 규격 조건을 충족되도록 설계했으며, 실제 시험을 통해 B 등급임을 확인하였다.
  • ㈜탑솔은 2015년부터 공기식 PVT를 이용하기 위한 15 kW급 히트펌프시스템 개발연구를 수행 중에 있으며(2018 종료), 최근 한국에너지기술연구원과 국제공동연구를 통해 공기와 온수를 동시에 얻는 PVT를 개발하고 물과 공기열원 그리고 지열을 히트펌프의 열원으로 이용하는 실증연구를 수행 중에 있다(태양광열-지열 이용 Trigeneration 시스템 개발 및 사업화, 2017-2020). 이 사업을 통해 에너지효율 75%의 PVT 모듈을 개발하고 PVT, 지열, 공기열원을 공급하여 히트펌프의 COP를 20% 이상 향상시키기는 것을 목표로 하고 있다. ㈜이맥스시스템은 2017년부터 신재생에너지핵심기술개발 사업, ‘제로에너지건물 구현을 위한 0.
  • 하지만 ISO 9806에서만 태양광열 모듈의 열적 효율 시험 방법만 제시되고 있을 뿐 해외의 경우도, 태양광열 모듈의 성능 평가용 기준의 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구를 통해, 태양광열(PVT) 모듈의 성능 평가 방안 마련을 위한 KS 의 기초 연구로 방향성을 제시하고자 한다.
  • 예를 들어 KS C 8561 기준에서는 태양광 모듈의 경우, 합부 평가 항목을 태양광 모듈의 최대 전력량으로 결정을 하며, 내구성 시험 전후 최대 전략을 측정하여 감소폭을 계산하여 출력 감소폭이 5% 이하일 경우에만 합격으로 판단한다. 즉, 재현성은 매우 중요한 문제로 Indoor Solar Thermal Simulator를 구축하려 일년 내내 사용가능하며 재현성 높은 장비를 구축 및 운영하여 PVT 복합모듈 성능 평가에 적용하고자 하며, 현재 PVT 제품을 평가할 수 있는 국내 기준이 전무하므로 KS 기준의 방향성을 본 연구에서 살펴보고자 한다6,7).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광열 모듈(PVT: Photovoltaic-Thermal)의 형태는 무엇이 있는가? 최근 태양광 모듈과 태양열 집열기를 결합한 형태의 태양광열 모듈(PVT: Photovoltaic-Thermal) 관련 연구개발 및 상용화에 대한 수요가 점차 확대되고 있으나 성능 평가 기반 구축이 이루어지지 않고 있어 보급 확대에 한계가 있다. 현재 국내외적으로 시험 기준은 전무한 상황이다.
태양광열(PVT) 모듈의 성능 평가 방안 마련이 필요한 이유는? 현재 국내외적으로 시험 기준은 전무한 상황이다. 국내에서는 KS C 8561 및 KS B 8295 적용하여 결정질 태양 전지 모듈 및 태양열 집열기의 성능 평가가 실시되고 있지만, 태양광열 모듈용 KS 인증 기준은 전무한 상황이며 해외의 경우, ISO 9806 및 EN 12975 규격을 이용하여 태양열 집열기의 성능 평가가 진행되고 있으며, IEC 61215 를 이용하여 태양 전지 모듈의 성능 평가를 하고 있다. 하지만 ISO 9806에서만 태양광열 모듈의 열적 효율 시험 방법만 제시되고 있을 뿐 해외의 경우도, 태양광열 모듈의 성능 평가용 기준의 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구를 통해, 태양광열(PVT) 모듈의 성능 평가 방안 마련을 위한 KS 의 기초 연구로 방향성을 제시하고자 한다.
현재 개발 중인 액체식 PVT 모듈의 장점은? 이 사업을 통해 에너지효율 75%의 PVT 모듈을 개발하고 PVT, 지열, 공기열원을 공급하여 히트펌프의 COP를 20% 이상 향상시키기는 것을 목표로 하고 있다. ㈜이맥스시스템은 2017년부터 신재생에너지핵심기술개발 사업, ‘제로에너지건물 구현을 위한 0.8kW/m2급 모듈화형 태양광·열 융합시스템 및 운영 기술 개발’사업을 통해 생산단가를 낮추고 성능을 개선하는 액체식 PVT 모듈을 개발 중에 있으며, ESS 및 IoT와 연계하여 제로에너지건축 솔루션으로 개발하는 목표를 가지고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. Zondag, H. A., Flat-plate PV-Thermal Collectors and Systems: A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Bd. 12, 2008. 

  2. Michael, J. J., Iniyan, S., and Goic, R., Flat Plate Solar Photovoltaic-Thermal (PV/T) Systems: A Reference Guide, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Bd. 51, 2015. 

  3. Adam, M., Wirth, H. P., and Radosavljevic, R. Verbundprojekt: Standardisierung und Normung Von Multifunktionalen PVT Solarkollektoren (PVT-Norm), Teilvorhaben: PVTSystemanwendungen und Simulationen, Dusseldorf, 2014. 

  4. Cremers, J. Eicker, U. Palla, N. Jobard, X. Klotz, F. and Mitina, I., Multivalente Photovoltaischthermische Kollektoren Zur Kalte-, Warme- und Stromerzeugung und Szenarien fur die Gebaudeintegration [PVTintegral], Stuttgart, 2015. 

  5. UK Department for Business, Energy & Industrial Strategy, Evidence Gathering - Low Carbon Heating Technologies, Hybrid Solar Photovoltaic Thermal Panels, London, 2016. 

  6. KS B 8295 Solar Thermal Collectors (Flat Plate, Evacuated-tube, Fixed Concentrating Type). 

  7. KS C 8561 Crystalline Silicone Photovoltaic Module (Performance). 

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