초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 제로에너지건축물에 대한 의무화 정책에 따라 제로에너지 달성에 중요한 건물 내 에너지 생산 핵심기술로서 건물일체형 태양광발전(BIPV: Building-Integrated PhotoVoltaics)시스템의 에너지성능 평가방법을 개발하는 것임

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도(2021) : 컬러 BIPV 시스템 열전달 및 이론적 성능특성 분석

● BIPV 건물적용 상세 및 컬러형 PV 모듈의 특성 규명
- 국내외 BIPV 설치 사례 및 건물적용 상세 분석과 컬러형 PV

□ 연구개요
본 연구는 제로에너지건축물에 대한 의무화 정책에 따라 제로에너지 달성에 중요한 건물 내 에너지 생산 핵심기술로서 건물일체형 태양광발전(BIPV: Building-Integrated PhotoVoltaics)시스템의 에너지성능 평가방법을 개발하는 것임

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도(2021) : 컬러 BIPV 시스템 열전달 및 이론적 성능특성 분석

● BIPV 건물적용 상세 및 컬러형 PV 모듈의 특성 규명
- 국내외 BIPV 설치 사례 및 건물적용 상세 분석과 컬러형 PV 모듈 특성에 관한 선행연구를 분석하였으며, 코팅, 필름, 안료 등 컬러 PV 모듈의 색상 구현방식을 비교 분석함
● 컬러 BIPV 시스템 건물적용 부위에 따른 열전달 및 이론적 성능특성 분석.
- 컬러 PV 모듈이 적용되는 커튼월 시스템 부위(비젼부/스팬드럴부)별 컬러 PV를 포함한 벽체 구성, 외피 단열 기준, 건자재 요구성능 검토함
- 색상구현방식에 따른 컬러 PV 모듈의 내구성 및 발전특성을 분석하였으며, 광학실험분석을 통한 반사율, 투과율, 굴절률, 흡광도 등 컬러 PV 모듈의 광학 특성을 분석함

2차년도(2022) : 컬러 BIPV 커튼월 유닛 실험성능평가 및 해석모델 개발
● 컬러 BIPV 커튼월 유닛 시제작 및 성능평가
- 외장재 적용성을 고려한 PV 색상 선정 및 컬러 BIPV 커튼월 유닛을 설계하고 일반 G/G BIPV 모듈 및 컬러 BIPV 외벽 후면구성에 따른 실험모델 설계 및 시제작 수행함
- 일반 G/G BIPV 모듈과 컬러 BIPV 실험모델 실험 및 성능 비교 분석함
● 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 성능 시뮬레이션을 위한 해석모델 개발
- 컬러 PV 모듈의 광학적, 열적 특성을 반영한 열전달해석 메카니즘 정의, 컬러특성 및 BIPV 모듈의 건물적용에 따른 에너지생산량 모델식 개발하였으며, 유리 방사율, 열전도율, 굴절률, 흡광계수 등 컬러 PV 특성을 반영한 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 수치해석 알고리즘을 정의함
- 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 시뮬레이션(TRNSYS) 해석을 위한 Parameter, Input, Output 항목도출 및 컴퍼넌트 개발

3차년도(2023) : 실규모 컬러 BIPV 커튼월 시스템 성능평가 및 해석모델 검증
● 컬러 BIPV 커튼월 시스템 시제작 및 실규모(In-situ) 실험성능평가
-실건물(In-situ) 적용을 위한 컬러 BIPV 커튼월 시스템 시제작 및 실건물(In-situ) 적용 성능실험 통한 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 열성능 및 발전특성 하였으며, 오전 10시 기준 일반 BIPV와 컬러 BIPV 의 발전효율은 약 12% 차이로(12.7%, 11.2%) 나타남
● 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 해석모델 검증
- 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 시뮬레이션(TRNSYS) 성능 모델링을 수행하고 실험성능을 통한 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 TRNSYS 해석 모델을 검증하였으며, 일사량 약 200 W/m² 이상의 실험조건에서 RMSE 오차값은 7~11%로 나타남

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 본 과제를 통해 개발된 컬러 BIPV 커튼월 시스템 성능평가기술 및 발전예측 해석모델 개발을 통해, 컬러 BIPV 유닛 및 이를 포함한 커튼월 시스템의 신뢰성 있는 성능평가를 위한 기초자료 및 설계를 위한 가이드라인 자료로 활용될 수 있음
● 실증 성능평가를 통해 검증된 컬러 BIPV 커튼월 시스템의 해석모델을 통해 컬러 BIPV 커튼월 시스템에 대한 신뢰성을 확보 및 유관 산업의 활성화와 시장 규모 확대가 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 2) 연구개발과제의 최종목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 3) 목표 달성 수준 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 37