서울시 햇빛지도

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서울시 햇빛지도 

서울시 햇빛지도란?

햇빛지도는 태양에너지 잠재량을 산출하여 태양광입사 에너지를 지도상에 표출한 것이다. 건물 지붕 및 옥상에 입사되는 태양에너지는 주변건물 간의 영향을 고려하였다. 서울 관내 전 지역(605㎢)에 대해 햇빛지도를 구축하고, 태양광정보시스템을 구축하였다.   

 

한국에스지티/새한항업 컨소시엄으로 진행하였다. 서울연구원에서는 2001년~2011년간의 서울시 기상정보를 분석하여 서울형 파라미터를 도출하고, 개별 건물에 대한 태양광발전량, 탄소배출 저감량, 비용절감액을 시뮬레이션 할 수 있도록 개발하여 적용하였다. 

입사 : 하나의 매질속을 지나가는 소리나 빛의 파동이 다른 매질의 경계면에 이르는 일

파라미터 : 매개변수(두 개 이상의 변수사이의 함수 관계를 간접적으로 표시할 때 사용하는 변수)

햇빛지도 제작 추진 배경 및 목적

서울시는 기후변화에 대응하여 에너지절감과 신재생에너지 확대보급을 위한 ‘원전하나 줄이기 종합대책’을 발표하고 안전하고 지속가능한 에너지를 확보를 위해 노력하고 있다.

‘원전하나 줄이기 종합대책’의 핵심사업 중 하나로 2020년까지 도시 전력자급률 20%를 목표로 서울시내 주요 건물의 옥상 및 지붕에 태양광 발전소를 설치하는 “햇빛도시”를 추진하고 있다. 

이와 관련하여 서울시민들에게 태양광발전과 관련한 정책을 알리고, 태양광발전설비 설치에 따른 비용적/환경적 절감정보를 제공하여 태양광발전설비 설치에 자발적인 참여를 이끌어내어 전력자급 목표를 달성을 기대하고 있다.

사용방법

태양광발전 시뮬레이션

사용자가 선택한 건물 및 건물 옥상의 임의의 면적을 지정하여 태양광입사량, 연간 전기생산량, 이산화탄소 감소량, 비용절감액 및 월별 전기생산량을 시뮬레이션 할 수 있다. 서울연구원에서 자체 개발한 Screening Logic을 기반으로 태양광발전량을 산출한다.

햇빛주제도 조회

사용자가 건물 태양광에너지 등급도와 태양광에너지분포도를 월별/분기별로 조회할 수 있다.

우리집 태양광 발전설비 등록

서울시민이 소유한 집에 설치된 태양광발전설비의 위치 및 설치내역을 등록하여 정보공개를 신청 할 수 있다. 시스템 관리자의 승인절차를 통해 등록이 완료되면 시스템이용자들과 민간태양광발전설비 현황을 공유하게 된다. 

태양광발전설비 A/S 신청

서울시의 지원을 받아 설치한 주택태양광발전설비에 대해 A/S를 신청 할 수 있는 기능이다. 설비정보, 신청자, 설비소유자, 고장등의 정보를 입력하고, 서울시 지원태양광발전설비 여부를 확인한 후 신고서를 등록하면, 시스템 관리자가 검토하고, 접수하여 A/S를 처리하게 된다. 

태양광발전 지붕임대/임차 신청

태양광발전소 설치를 위한 건물 옥상 및 지붕 임대ㆍ임차 정보를 등록하고 조회하는 장터형 게시판 기능이다. 원하는 임대 및 임차 조건을 등록하고, 조건을 검색하여 지붕 임대ㆍ임차 신청자와 연락하여, 거래를 진행하게 된다.

햇빛지도 구축 과정

기본도를 활용하여 건물단위당 일사량 및 일조권 정보를 구축한 주제도를 작성하고, 대상 건물과 주변건물의 배치, 방향, 높이 등의 조건과 지형조건을 고려하여 개별건물에 대한 햇빛음영분석도를 제작하였다. 햇빛음영분석도는 서울형 햇빛알고리즘을 활용하여 건물 옥상면적 기준의 주제도를 제작하였다.

1) 기본도 제작

기본도 제작시 다음의 2가지 모델이 사용됩니다.

DEM(Digital Elevation Model) : 지형(건축물, 식생등 제외)만의 높이 값을 표현한 수치모델

DBEM(Digital Building Elevation Model) : 건물(지형포함/미포함 선택사항) 높이 값을 표현한 수치모델

DSM(Digital Surface Model) : 지형ㆍ지물 모두의 높이값을 표현한 수치모델

현재 서울시 전역에 대해 항공레이저측량 DBEM으로 햇빛지도를 구축하였습니다.

2) 태양광에너지 음영도, 건물 태양광에너지 등급도 제작

건물에 입사되는 태양광에너지는 직사광, 산란광, 반사광으로 이루어져 있으며, 서울햇빛지도 구축시에는 직사광과 

산란광을 고려하여 구축하였습니다.

태양광에너지 음영도

태양광에너지 음영도는 1m x 1m 단위의 격자에 입사되는 태양광에너지를 계산하여 구축하였습니다. 주변 건물과의 

영향에 따라 태양광에너지의 음영을 확인할 수 있습니다.

건물 태양광에너지 등급도

건물 태양광에너지 등급도는 태양광에너지 음영도를 기반으로 각 건물의 평균 태양광입사에너지를 계산하여 등급별로 

표시한 주제도 입니다.

태양광 에너지 산출 알고리즘

햇빛지도 제작 방법 안내

1) 햇빛지도 제작 이용 Tool 소개

햇빛지도를 구축하기 위해 해외에서도 다수의 도시에 적용되어 서비스되고 있는 ESRI사의 ArcGIS® Solar Radiation Tool을 이용하였다. ArcGIS Solar Radiation Tool은 전세계에서 사용 가능한 태양광에너지 산출 알고리즘을 프로그램화한 솔루션으로, 뉴욕/보스턴/LA 등의 Solar map service 구축에 적용된 바 있는 검증된 도구이다. Solar Radiation Tool에서는 지표면에 도달하는 태양광 중 영향이 제일 작은 반사광을 제외한 직사광과 산란광을 고려하여 일사량(Wh/㎡)을 계산하고 있습니다.

2) ArcGIS Solar Radiation Tool의 일사량 계산 알고리즘

ArcGIS® Solar Radiation Tool은 Hemispherical Viewshed Algorithm을 기반으로 하며, 특정 지점에서 하늘을 관찰하였을 때 보이거나 가려지는 시야를 계산하여 천구의 모습을 Raster(격자형이미지)로 나타내는 방법을 이용한다.

 SolarRadiation Tool 태양광에너지 산출 절차

직사광 : 지표에 아무런 장애 없이 직접 도달하는 태양광

산란광 : 대기중의 불순물, 수증기, 구름등에 의해 다양한 파장대의 빛으로 분리된 태양광

반사광 : 지표, 수면, 시설물등에 의해 반사된 태양광

서울시 태양광 ScreeningLogic 개발

기상청에서 제공하고 있는 2000년~2011년간 평균 직달 일사량 데이터를 기준으로 태양의 고도 및 방위각을 분석하고, 방위별, 설치각도 별로 일사량을 계산하여, 태양광발전설비 설치에 따른 일사량 변화를 계산하였다. 

Screening Logic은 서울연구원에서 햇빛지도 제작 관련 자료조사 및 분석 사업을 통해 개발하였습니다.

1) 태양광 발전설비의 설치방향, 설치각도에 따른 계절별 일사효율

서울시 계절별, 시간별 일사량 관측자료를 기준으로 태양광어레이의 방위별, 설치각도별 일사율의 변화를 분석하였다. 연평균 일사율에서는 설치각도 30도~50도 사이, 서쪽 30도~동쪽 10도의 방위 범위내에서 최대일사량을 나타낸다. 일반적인 경우 그 지역의 위도와 동일한 각도로 태양광 어레이를 설치하였을 경우 최대 효율을 기대할 수 있다.

2) 주변건물 및 태양광 시설간의 음영에 따른 태양광시설 설치 조건 분석

서울시의 경우 태양광 어레이 설치면과 주변건물의 높이차가 1m일때를 기준으로 동지시 태양고도와 방위각의 변화에 따른 음영의 영향을 받지 않는 최소 확보거리를 계산하면, 시간의 경과에 따라 태양의 고도가 낮아짐으로써 요구되는 최소 확보 거리는 증가하게 된다. 어레이의 방위가 동~서 방향으로 48도이상 이르게 되면 인접건물과의 높이차에 5배에 이르는 거리를 확보해야 한다.

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2014. 12. 14 작성