[논문]도시 생활구조물 활용을 위한 CIGS 태양전지 심미성 향상 제품디자인 개발융합연구

조재윤; 장희수; 정제윤; 남원석; 장중식

doi:10.15207/jkcs.2020.11.4.157

도시 생활구조물 활용을 위한 CIGS 태양전지 심미성 향상 제품디자인 개발융합연구
Convergence Research for CIGS Solar Cell Aesthetics Product Design Development for Utilizing Urban Living Structures 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.4, 2020년, pp.157 - 163

조재윤 (국민대학교 테크노디자인전문대학원 제품이노베이션디자인학과) , 장희수 (국민대학교 테크노디자인전문대학원 제품이노베이션디자인학과) , 정제윤 (국민대학교 테크노디자인전문대학원 제품이노베이션디자인학과) , 남원석 (국민대학교 공업디자인학과) , 장중식 (국민대학교 공업디자인학과)

초록
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본 논문은 도시 생활구조물 활용을 위한 CIGS 태양전지 심미성 향상 제품디자인 개발융합연구로써, 기존 태양전지 패널의 문제점을 파악하고 제품디자인의 심미성 요소를 바탕으로 설문조사와 FGD [전문가 집단 토론]를 통해 CIGS 태양전지 심미성 향상을 위한 전문적인 심미성 요소를 도출하였다. 도출된 심미성 요소 중 '환경 조화성', '패턴 균형성', '시대 보편성' 이렇게 상위 3종을 콘셉트로 제품 디자인 프로세스를 진행하여 심미성 향상을 위한 CIGS 태양전지 모듈 디자인과 어셈블리 디자인을 도출하였으며, 제품 시뮬레이션을 통해 아파트, 베란다와 창호, 스트릿퍼니처에 적용했다. 본 연구는 추후 실제 도시 생활구조물에 활용해 심미성과 CIGS태양전지의 기능을 적용하기에 적합하며, 향후 연구방향은 다양한 패턴과 구조적 디자인개발에 관한 연구가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is a product design convergence study to improve the aesthetic quality of CIGS solar cells for utilizing urban living structures, identifying problems of existing solar cell panels and drawing expert aesthetic elements for improving CIGS solar cells through survey and [Group discussion of experts] based on aesthetic elements of product design. Out of the aesthetic elements derived, the top three models of the product design process were 'environmental harmonization', 'pattern balance', and 'period universality' to derive the design and assembly design of the CIGS solar cell module for improving aesthetic quality, and applied to apartments, veranda, windows, and streetcar through product simulation. This study is suitable for applying aesthetic and CIGS solar cell function later to actual urban living structure, and future research direction needs to be studied on various patterns and structural design development of design.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. CIGS Solar Panel Structure
표 Table 1. Survey overview
표 Table 2. Overview of FGD(Focus Group Discussion)
표 Table 3. Result of FGD
그림 Fig. 2. Idea Sketch
그림 Fig. 3. Assembly Design
그림 Fig. 4. Module Rendering
표 Table 4. CIGS Solar Cell Anesthetic Element
표 Table 5. CIGS Solar Cell Anomaly Element Group
표 Table 6. CIGS solar cell design process
그림 Fig. 5. Hexagon module render
그림 Fig. 6. Facade Rendering
그림 Fig. 7. Final Rendering Images
그림 Fig. 8. Facade application simulation
그림 Fig. 9. Veranda window application simulation
그림 Fig. 10. Street furniture application simulation

AI 본문요약
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문제 정의

FGD에 앞서 설문조사 및 문헌조사를 진행한 결과 사용자들이 생각하는 태양전지 디자인은 심미성이 낮은 수준이며, 심미성 개선을 위한 방안 모색이 시급하다고 판단된다. 따라서 본 단계에서는 전문가를 대상으로 FGD를 실시하여 CIGS 태양전지 디자인 심미성 요소를 도출하고자 한다. FGD(Focus Group Disscussion)은 정성 조사방법으로 표적 집단을 대상으로 집단토론을 실시하는 조사 방법이다[11].
본 논문은 CIGS 태양전지 적용사례와 도시 생활구조물에 대해 알아보았다. 제품디자인에 있어 심미성 요소를 알아보고 CIGS 태양전지를 적용하기 위한 사전설문과 FGD를 진행해 심미성 요소를 추출하였다.
도출된 환경 조화성, 패턴균형성, 시대 보편성을 콘셉트로 디자인 프로세스를 진행해 모듈화된 디자인을 도출하였다. 본 디자인은 현재 큰판형으로 제작되어 시야를 막으며 미관까지 해치는 디자인에서 시야와 심미성, 기능성까지 살릴 수 있는 디자인으로써 심미성 요소를 바탕으로 전반적인 문제를 해결하고자 디자인 개발 및 융합을 진행한 결과물이다. 위의 논문을 바탕으로 디자인 개발을 보완하여 진행한다면, 눈앞으로 다가온 자원의 고갈을 막는 대체 에너지로써 큰 보급률을 보여줄 것으로 판단된다.
본 연구는 도시 생활구조물 활용을 위한 CIGS 태양전지 심미성 향상 제품디자인 개발 융합연구로, 기존의 미관을 저하시키는 태양전지의 형태를 벗어나기 위해 제품디자인의 관점에서 심미성 요소를 조사하고, 설문조사와 FGD를 통해 CIGS 태양전지 혹은 도시 생활구조물 적용을 위한 CIGS 태양전지 디자인에 적용하기 위한 심미성 요소를 콘셉트로 도출하였다. 도출된 환경 조화성, 패턴균형성, 시대 보편성을 콘셉트로 디자인 프로세스를 진행해 모듈화된 디자인을 도출하였다.
본 연구에서는 CIGS 태양전지의 기술적 특성을 반영하기 위해 설문조사 이후 전문가를 대상으로 FGD를 진행하였다. 이후 구조설계 및 렌더링을 통해 실현화하는 단계를 진행하였다.
하지만, 당장 보급되는 태양전지제품 디자인이 한정적이기 때문에 적용에 있어 거부감을 가지는 소비자들이 대다수이다. 이런 문제점을 해결하고자, 도시 생활 구조물에 적용 가능한 CIGS 태양전지의 심미성을 향상 위해 연구를 진행하였다.

제안 방법

4.2의 디자인 프로세스를 바탕으로 모듈화된 CIGS 태양전지 심미성 향상을 위한 디자인을 진행하였으며, 최종적으로 삼각형과 육각형 형태의 모듈 CIGS 태양전지 디자인이 도출되었다.
각 만족도 항목은 리커트 5점척도를 활용하여 ‘매우 그렇지 않다’, ‘그렇지 않다’, ‘보통이다’, ‘그렇다’, ‘매우 그렇다’ 5가지 항목으로 분석하였다[10].
8, 9, 10과 같다. 도시생활구조물의 직접적인 적용을 위해 FGD를 통해 추출한 8가지 심미성 요인 중 모듈화에 접합한 환경 조화성, 패턴 균형성, 시대 보편성을 중심으로 적용하였다. 위 삼각형과 육각형 형태의 CIGS 태양전지는 여태 사각형이나 판 형태에서 벗어나는 첫 번째 시도이자, 투명도를 반영한 다양한 색상의 적용 또한 국내 첫 사례이다.
도출된 고려 사항을 바탕으로 CIGS 태양전지 디자인심미성 개선요소를 정리하였다. 정리에 앞서 문헌조사를 바탕으로 CIGS 태양전지 디자인 심미성요소에 대해 추출하였으며, 비슷하거나 중복되는 항목은 접목하여 추려냈다.
본 연구는 도시 생활구조물 활용을 위한 CIGS 태양전지 심미성 향상 제품디자인 개발 융합연구로, 기존의 미관을 저하시키는 태양전지의 형태를 벗어나기 위해 제품디자인의 관점에서 심미성 요소를 조사하고, 설문조사와 FGD를 통해 CIGS 태양전지 혹은 도시 생활구조물 적용을 위한 CIGS 태양전지 디자인에 적용하기 위한 심미성 요소를 콘셉트로 도출하였다. 도출된 환경 조화성, 패턴균형성, 시대 보편성을 콘셉트로 디자인 프로세스를 진행해 모듈화된 디자인을 도출하였다. 본 디자인은 현재 큰판형으로 제작되어 시야를 막으며 미관까지 해치는 디자인에서 시야와 심미성, 기능성까지 살릴 수 있는 디자인으로써 심미성 요소를 바탕으로 전반적인 문제를 해결하고자 디자인 개발 및 융합을 진행한 결과물이다.
문헌 조사, 브레인스토밍, 아이디어 스케치를 토대로 ‘모듈’ 이라는 공통분모를 가지고 심층적인 디자인을 진행하였다[15].
문헌조사와 선행연구의 내용을 바탕으로 CIGS 태양전지 디자인 심미성요소에 대한 소비자의 선호도를 조사하기 위해 설문을 진행하였다. 설문의 내용은 아래 Table 1과 같다.
문헌조사와 설문조사를 바탕으로 전문가 대상 FGD를 실시하였다. 전문가 집단은 CIGS 태양전지 개발자 2명, 태양전지 판매 업체 운영자 1명, 태양전지 디자이너 1명그리고 제품 디자이너 1명으로 구성되었다.
솔라패널이 이용된 제품을 사용해본 사용자에 한하여 솔라패널의 사용현황, 디자인 만족도, 심미성 만족도, 심미성 요소의 중요도에 대해 설문을 진행하였다. 설문의 구성은 솔라패널의 사용현황, 솔라패널 제품디자인 만족도, 솔라패널의 심미선 만족도, 심미성 요소의 중요도로 나누어 진행하였다. 각 만족도 항목은 리커트 5점척도를 활용하여 ‘매우 그렇지 않다’, ‘그렇지 않다’, ‘보통이다’, ‘그렇다’, ‘매우 그렇다’ 5가지 항목으로 분석하였다[10].
솔라패널이 이용된 제품을 사용해본 사용자에 한하여 솔라패널의 사용현황, 디자인 만족도, 심미성 만족도, 심미성 요소의 중요도에 대해 설문을 진행하였다. 설문의 구성은 솔라패널의 사용현황, 솔라패널 제품디자인 만족도, 솔라패널의 심미선 만족도, 심미성 요소의 중요도로 나누어 진행하였다.
스케치 중 일부 모델을 선정하여 어셈블리 디자인 모델링과 컨셉을 보여줄 수 있는 렌더링을 진행하였다. 문헌 조사, 브레인스토밍, 아이디어 스케치를 토대로 ‘모듈’ 이라는 공통분모를 가지고 심층적인 디자인을 진행하였다[15].
위에 추출한 CIGS 태양전지 심미성 요소를 기준으로 심미성 개선 디자인을 진행하기 위해 비슷한 항목은 추합하고, FGD를 통해 도출된 항목의 중요도를 파악하여, 환경 조화성, 패턴 균형성, 시대 보편성으로 디자인 컨셉을 도출하였다.
하지만, 도입에 있어 심미성이 떨어지며, 효율이 낮다는 이유로 배제되어온 것이 사실이다. 이런 문제점을 개선하고자, 심미성 요소를 분석하고 재정의하여 CIGS 태양전지를 실제 도시 생활구조물에 적용가능한 구조로 모듈화된 형태로 디자인하였다.
이에 디자인 방향성을 수립하기 위해 브레인스토밍(Brainstorming)과 스케치를 통해 형태를 구체화하였고, 모델링을 반복 수정한 후 결과물을 도출하였다.
본 연구에서는 CIGS 태양전지의 기술적 특성을 반영하기 위해 설문조사 이후 전문가를 대상으로 FGD를 진행하였다. 이후 구조설계 및 렌더링을 통해 실현화하는 단계를 진행하였다.
도출된 고려 사항을 바탕으로 CIGS 태양전지 디자인심미성 개선요소를 정리하였다. 정리에 앞서 문헌조사를 바탕으로 CIGS 태양전지 디자인 심미성요소에 대해 추출하였으며, 비슷하거나 중복되는 항목은 접목하여 추려냈다. 이외에 CIGS 태양전지 디자인과 직접적인 관련성이 낮은 항목은 삭제하였다.
본 논문은 CIGS 태양전지 적용사례와 도시 생활구조물에 대해 알아보았다. 제품디자인에 있어 심미성 요소를 알아보고 CIGS 태양전지를 적용하기 위한 사전설문과 FGD를 진행해 심미성 요소를 추출하였다. 추출한 심미성 요소를 바탕으로 디자인 프로세스를 진행하였으며, 진행한 결과 도출된 스케치, 어셈블리 디자인, 모델링 및 렌더링을 도출하였으며, 제품 시뮬레이션과 CiGS 태양전지 디자인에 대한 제언, 연구의 결론 및 제한점을 열거하며 연구를 마친다.
최종적으로 선정한 모듈을 바탕으로 색상의 차이와 적용 면적의 차이에 따라 시뮬레이션을 진행하였다. 색상과 적용 면적에 차이에 따라 기업이나 브랜드의 홍보, 기능적 향상, 심미성 향상 등 심미성 향상과 더불어 다양한 효과까지 함께 기대할 수 있다.
FGD를 통해 기존 1세대 태양전지의 문제점과 CIGS 태양전지의 제품디자인, CIGS 태양전지의 심미성 개선방향에 대한 의견을 수렴할 수 있었다[13]. 토론 결과를 바탕으로 CIGS 태양전지의 심미성 개선에 대한 고려사항을 도출하였으며, 내용은 아래와 같다.
환경 조화성, 패턴 균형성, 시대 보편성에 부합하도록 초점을 맞추어 아이디어 스케치를 진행하였다.

성능/효과

설문조사 결과 기존의 태양전지 디자인의 심미성 만족도가 낮음을 확인할 수 있었고, 솔라패널의 심미성 요소 중 ‘조화’, ‘균형’, ‘시대성’이 중요함을 도출할 수 있었다.
셋째, 도시 생활구조물과 자연에너지 수급은 제품이나 자동차와 같이 3~5년의 주기가 아닌 평생을 보고 제작되어야 한다. 그 당시 패션에만 민감하게 디자인하는 것이 아니라, 시대의 보편성을 찾아 디자인한다면 한 세기를 넘어 몇 세기의 심미성을 보여줄 것이다.
솔라패널의 사용현황 설문을 진행한 결과 사용자의 성별은 여성 사용자가 27명, 남성 사용자가 73명으로 집계되었으며, 10대 4명, 20대 8명, 30대 20명, 40대 38명, 50대 30명으로 40~50대 연령이 가장 많았다. 솔라패널의 전반적인 만족도를 조사한 결과, 평균이 3.
2였다. 솔라패널의 심미성 만족도를 조사한 결과 평균 2.1, 솔라패널의 심미성 개선 필요성을 조사한 결과, 평균 4.1이였다. 솔라패널의 심미성 요소의 중요도를 조사한 결과, 평균 ‘단순/복잡’ 3.
솔라패널의 심미성 요소의 중요도를 조사한 결과, 평균 ‘단순/복잡’ 3.2점, ‘조화’ 4.2점, ‘균형’ 4.4점, ‘시대성’ 3.9점, ‘신기성’ 2.6점, ‘게슈탈트’ 3.1점으로 ‘조화, ‘균형’, ‘시대성’에 대한 평균이 높게 나왔다.
솔라패널의 사용현황 설문을 진행한 결과 사용자의 성별은 여성 사용자가 27명, 남성 사용자가 73명으로 집계되었으며, 10대 4명, 20대 8명, 30대 20명, 40대 38명, 50대 30명으로 40~50대 연령이 가장 많았다. 솔라패널의 전반적인 만족도를 조사한 결과, 평균이 3.5였으며, 솔라패널의 디자인 만족도를 조사한 결과, 평균 3.2였다. 솔라패널의 심미성 만족도를 조사한 결과 평균 2.

후속연구

둘째, 모듈화를 통해 다양한 도시 생활구조물에 적용가능한 형태로 디자인한다면 패턴의 균형을 맞춰 통일된 디자인 심미성을 보여줄 것이다.
또한 제작된 디자인을 바탕으로 사후 설문을 추가 진행할 필요성이 있다. 따라서, 추후 연구에서는 사후 설문을 진행할 필요성이 있다. 쌍대 비교를 통해 위 3가지 도출된 심미성 요소 중 각 도시 생활구조물 적용 시 어떠한 요소가 좀 더 중요한 비중을 차지하는지 확인할 필요성이 있다.
본 논문의 제한점은 아직 CIGS 태양전지의 개념을 완벽하게 인식하지 못한 일부의 태양전지패널 사용자를 바탕으로 설문을 진행한 것으로 좀 더 심층적인 사용자 설문이 필요하다. 또한 제작된 디자인을 바탕으로 사후 설문을 추가 진행할 필요성이 있다. 따라서, 추후 연구에서는 사후 설문을 진행할 필요성이 있다.
본 논문의 제한점은 아직 CIGS 태양전지의 개념을 완벽하게 인식하지 못한 일부의 태양전지패널 사용자를 바탕으로 설문을 진행한 것으로 좀 더 심층적인 사용자 설문이 필요하다. 또한 제작된 디자인을 바탕으로 사후 설문을 추가 진행할 필요성이 있다.
따라서, 추후 연구에서는 사후 설문을 진행할 필요성이 있다. 쌍대 비교를 통해 위 3가지 도출된 심미성 요소 중 각 도시 생활구조물 적용 시 어떠한 요소가 좀 더 중요한 비중을 차지하는지 확인할 필요성이 있다.
본 디자인은 현재 큰판형으로 제작되어 시야를 막으며 미관까지 해치는 디자인에서 시야와 심미성, 기능성까지 살릴 수 있는 디자인으로써 심미성 요소를 바탕으로 전반적인 문제를 해결하고자 디자인 개발 및 융합을 진행한 결과물이다. 위의 논문을 바탕으로 디자인 개발을 보완하여 진행한다면, 눈앞으로 다가온 자원의 고갈을 막는 대체 에너지로써 큰 보급률을 보여줄 것으로 판단된다.
첫째, 아파트 외벽, 건물 외벽, 창호나 베란다 등 외부환경과 얼마나 조화로운지를 충분히 고려하여 디자인 한다면, 심미성을 향상시킬 수 있을 것이다.
제품디자인에 있어 심미성 요소를 알아보고 CIGS 태양전지를 적용하기 위한 사전설문과 FGD를 진행해 심미성 요소를 추출하였다. 추출한 심미성 요소를 바탕으로 디자인 프로세스를 진행하였으며, 진행한 결과 도출된 스케치, 어셈블리 디자인, 모델링 및 렌더링을 도출하였으며, 제품 시뮬레이션과 CiGS 태양전지 디자인에 대한 제언, 연구의 결론 및 제한점을 열거하며 연구를 마친다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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