초록 ▼

기존의 태양광 집광 및 채광 방식의 대부분을 차지하고 있는 광덕트 방식의 채광 시스템은 구조가 매우 간단하여 설치가 용이하나 본 장치를 설치하는 건물을 구조적으로 변형시켜야 하는 문제와 매우 낮은 광전송 효율 문제로 인해 그 사용에 한계가 있다. 이에 이 분야 최고의 기술을 보유하고 있는 미국의 SunLight Direct사를 비롯하여 선진국들에서는 고농축으로 집광된 빛의 유도가 자유자재로 가능하며 빛의 전송 손실이 거의 없는 광섬유를 이용하여 빛을 전달하고 있다. 그러나 광섬유를 사용한 빛 전달 방식의 가장 큰 문제는 집광된 빛을

기존의 태양광 집광 및 채광 방식의 대부분을 차지하고 있는 광덕트 방식의 채광 시스템은 구조가 매우 간단하여 설치가 용이하나 본 장치를 설치하는 건물을 구조적으로 변형시켜야 하는 문제와 매우 낮은 광전송 효율 문제로 인해 그 사용에 한계가 있다. 이에 이 분야 최고의 기술을 보유하고 있는 미국의 SunLight Direct사를 비롯하여 선진국들에서는 고농축으로 집광된 빛의 유도가 자유자재로 가능하며 빛의 전송 손실이 거의 없는 광섬유를 이용하여 빛을 전달하고 있다. 그러나 광섬유를 사용한 빛 전달 방식의 가장 큰 문제는 집광된 빛을 크기가 한정된 광섬유로 집광하는 과정에서 발생하는 열문제이다. 본 연구에서는 열문제 해결을 위해 먼저 집광 과정에서 발생하는 열의 분포를 분석하고 이를 바탕으로 Code V^TM를 이용하여 반사경 및 프레넬 렌즈를 설계하고 LightTools^TM를 통해 집광 시스템을 설계하여 발생한 열이 스스로 발열하는 구조를 도출함으로써 기존의 방식과는 달리 별도의 냉각기를 필요로 하지 않는 비냉각형 고효율 하이브리드 조명장치를 개발하였다.
채광 장치는 포물 반사경 타입 및 프레넬 렌즈 타입의 두 가지 방법으로 프로토타입을 개발 및 제작완료하였으며, 연구 개발 과정에서 연구 초기 특허 한 건을 출원하여 연구 말기에 등록 완료하였으며 1편의 SCI-E 논문을 제출하여 현재 2차 수정 후 게재가 판정을 받은 상태이며 1편의 논문을 학진등재지에 게재하였고, 4편의 논문을 각종 국제 학술대회에서 발표하였으며 또다른 4편의 논문을 국내 학술대회에서 발표함으로써 본 연구를 통해 얻어진 결과를 널리 홍보하는데 이바지 하였다.
개발한 시스템을 또한 경작지가 아닌 도시의 유휴 공간에서 3차원적으로 고부가가치 채소를 재배하는 식물공장의 광원으로 사용함으로써 본 시스템의 산업적 응용 측면을 고찰해 보았다. 현재 국내외적으로 매우 초기단계에 있는 기존의 식물공장은 주로 형광등과 백열등을 사용하여 식물을 재배함으로써 전력소모가 매우 크며 100% 인공광원의 사용으로 인해 소비자에게 유전인자 측면에서의 불안감을 심어주고 있는 측면이 있다. 이에 전력소모 감소 측면과 보다 자연친화적인 광원으로서 태양광-LED 하이브리드 조명을 사용할 경우 경작 작물의 부가가치를 한층 배가할 수 있다. 또한 LED만을 주로 사용하는 감성조명 분야에 자연친화적이고 인간친화적 자연광인 태양광을 함께 제공함으로써 빛을 이용한 감성치료의 효과를 한층 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 18
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 19
• Ⅲ. 연구성과 ... 24