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고효율 태양광 추적장치 개발
A Development of the High Efficient PV Tracking System 원문보기

한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집, 2009 Dec. 04, 2009년, pp.640 - 644  

서명환 (순천향대학교 정보통신공학과) ,  김윤식 (순천향대학교 정보통신공학과) ,  이희준 (순천향대학교 정보통신공학과) ,  홍정훈 (순천향대학교 정보통신공학과) ,  김선형 (순천향대학교 정보통신공학과)

초록
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현재 태양광 산업에서는 고정식 태양광 발전장치보다 발전 효율이 우수한 추적식 태양광 발전장치를 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 추적식 태양광 발전장치는 고정식에 대비하여 단위면적당 일사량을 최대로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 일조시간을 최대로 하여 태양전지의 발전효율을 극대화할 수 있다. 따라서 정밀하면서도 저렴한 태양위치 추적장치는 태양광 발전사업의 경제성을 높이고, 성능 대비 투자비용을 낮춰 태양광 발전설비의 보급을 촉진시켜줄 수 있는 중요한 기술이다. 본 연구는 태양위치를 감지하는데 센서를 사용하지 않고 천문학과 수학을 이용하여 정밀도 1분($0.016^{\circ}$)이내의 태양위치를 계산하는 알고리즘에 관한 것이다. 본 연구에서 제안하는 알고리즘은 장치의 제작비용을 낮추어 줄 뿐 아니라, 발전효율도 높여준다. 구현된 알고리즘을 적용시킨 추적식 태양광 발전장치를 운용 실측한 결과, 최대 30초($0.0038^{\circ}$)의 오차를 보여 추적식 발전장치의 경제성을 높일 수 있고, 시간복잡도(Time Complexity)와 공간복잡도(Spatial Complexity)가 낮아 실시간 태양 추적장치에 최적임을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 016°)의 오차보다 더 정밀한 추적을 위해 노력을 기울이는 것은 의미가 없을 것으로 본다. 그러므로 본 연구에서는 알고리즘의 용량을 최소화하고 시간 복잡도와 공간 복잡도를 최소화하여, 태양광 발전에 최적의 실시간 태양추적 알고리즘을 구현하여 저가의 프로세서를 사용하면서도 필요로 하는 성능을 유지하여 생산단가를 낮추면서도 신뢰성을 유지할 수 있도록 하는것을 목표로 하였다.
  • 무한 청정 에너지원으로서의 태양열은 무한한 활용 가능성을 가진 에너지원이다. 본 연구는 태양전지를 이용한 태양광 발전장치의 태양추적시스템을 위한 태양위치계산에 관한 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광 발전의 핵심은 무엇인가? 태양광 발전의 핵심인 태양전지의 일사량에 따른 출력 특성은 태양광이 태양전지 표면에 조사될 때에 일사량이 많을수록 태양전지의 출력이 커지고, 작을수록 출력이 작아진다[3]. 이러한 태양전지의 일사량에 따른 출력 변화 특성을 고려할 때 발전량을 증가시키기 위해서는 최대로 많은 일사량이 태양전지 표면에 조사되도록 해야 하고, 그러기 위해서는 태양 전지 표면이 태양과 항상 수직을 유지하도록 해야 한다.
전체적인 태양위치계산 과정은 어떻게 이루어지는가? ① 황도궤도 계산 ② 적도좌표로 변환 ③ 지평좌표로 변환 ④ 직각좌표를 구면좌표로 변환
태양전지를 태양과 수직방향으로 항상 유지시키기 위한 태양 추적 방법으로는 무엇이 있는가? 태양전지를 태양과 수직방향으로 항상 유지시키기 위한 태양 추적 방법으로는 센서를 이용하는 방식과 태양의 위치를 계산하여 추적하는 프로그램을 이용한 방식, 센서와 프로그램을 병행하는 방식 등 크게 3가지 방법이 있다[2][3]. 센서방식은 날씨 변화에 약하고 이물질에 의한 오동작이 자주 발생하는 등의 단점이 있어 최근에는 프로그램을 이용하는 방식으로 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다.
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