초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 설치면적 대비 에너지생산량이 높아 건축물에 설치가 유리한 태양광열시스템(Liquid type Photovoltaic Thermal system; L-PVTs)을 제로에너지건축물 구현에 적합한 신재생에너지시스템으로 선정한다. L-PVTs의 다양한 열매체와 집광유형 및 구성재료를 분석하여 에너지생산효율이 가장 우수한 L-PVTs를 제안하고 건축물 외벽에 설치가 가능한 커튼월형 태양광열시스템을 개발한다.
또한, CW.L-PVTs의 배관연결에 따른 열 및 전기효율을 분석하여 냉각수 유량과 온도제어를 통한

□ 연구개요
본 연구는 설치면적 대비 에너지생산량이 높아 건축물에 설치가 유리한 태양광열시스템(Liquid type Photovoltaic Thermal system; L-PVTs)을 제로에너지건축물 구현에 적합한 신재생에너지시스템으로 선정한다. L-PVTs의 다양한 열매체와 집광유형 및 구성재료를 분석하여 에너지생산효율이 가장 우수한 L-PVTs를 제안하고 건축물 외벽에 설치가 가능한 커튼월형 태양광열시스템을 개발한다.
또한, CW.L-PVTs의 배관연결에 따른 열 및 전기효율을 분석하여 냉각수 유량과 온도제어를 통한 제어알고리즘을 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 연구목표 중 최적 L-PVTs 제안의 경우 국내 환경에 적합한 최적 효율의 구성과 재질의 L-PVTs를 제안하였고 기존 계획에서 더 나아가 건축물의 외벽면의 커튼월에 설치가 가능한 CW.L-PVTs를 개발하고 시제작하여 성능을 검증하였으며, 시제품의 특허출원을 진행하고 있다.
CW.L-PVTs 고효율화 방안 제시의 경우 수집된 자료를 바탕으로 TRNSYS 에너지해석프로그램에 CW.L-PVTs와 히트펌프 냉난방기, 제습식 냉방기를 구현하고 연계하여 에너지해석을 통한 분석을 실시하여 에너지성능을 검증하였다. 또한, 경제성평가 연구와 실험을 통한 검증연구는 추후 진행할 예정이다.
CW.L-PVTs 제어알고리즘 개발 및 검증의 경우 현재 목표의 약 90%를 달성하였다. 현재 Python 기계학습 알고리즘에 학습데이터로 입력할 CW.L-PVTs의 에너지생산량, 냉각수온도, 전기에너지생산량 등 실측데이터와 기상데이터의 수집과 정리가 모두 끝난 상태이며 위 실험데이터와 연구내용은 2022년 4월 SCI논문으로 게재되었다. 추후, Python을 이용한 기계학습을 실시하여 제어알고리즘은 제안하고, TRNSYS 에너지해석 프로그램을 이용한 제어알고리즘 검증을 실시하여 연구목표의 100%를 달성할 예정이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 개발된 CW.L-PVTs는 건축물 외벽면의 커튼월에 설치되므로 기존 옥상에만 설치하는 신재생에너지시스템보다 넓은 면적에 설치가 가능하여 건축물에 공급가능한 신재생에너지의 용량이 많다. 또한, CW.L-PVTs는 벽면에 설치되더라도 1년 내내 PV모듈의 발전에 충분한 일사량을 받도록 설계되었으며, 이 설계로 인하여 여름철은 과도한 일사량으로 인한 모듈의 과열을 방지할 수 있다.
제어알고리즘은 냉각수배관의 설계에 따라 전기와 열에너지의 생산비율 조절이 가능하여 건축물의 에너지요구에 맞추어 공급가능 할 것으로 예상된다.
따라서, 본 연구에서 개발된 CW.L-PVTs는 기존 신재생에너지시스템이 비하여 건축물에 보다 많은 에너지를 공급할 수 있고, 제어알고리즘을 통해 관리 및 유지가 간단하고 효율적이므로 유지비용 절감효과가 예상되며, 효율적인 PV모듈 냉각시스템으로 인하여 시스템수명이 향상될 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 연차별 연구개발성과 ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 1) 과학기술적 측면 ... 16
• 2) 경제 산업적 측면 ... 16
• 3) 사회적 측면 ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 1) CW.L-PVTs의 실증 연구 실시 ... 17
• 2) 제어알고리즘의 범위확장 및 프로그램화 ... 17
• 3) CW.L-PVTs 특허출원 ... 17
• 4) 성과 관리 추진체계 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 36