--

페로브스카이트 태양전지 Perovskit Solar cell


페로브스카이트(perovskite)란?



사면체, 팔면체 또는 입방체의 결정구조를 가지는 물질로 

구성 원자에 따라 부도체·반도체·도체의 성질초전도 현상까지 보이는 금속 산화물 


- 러시아의 광물학자 Perovski 이름에서 유래되었으며, 1839년 러시아 우랄산맥에서 처음 발견되었음

- 열 안정성이 양호하고 광전기 전환 성능을 가지고 있어 생산이 용이하고, 일부 시제품은 반투명으로 구현되기도 함


유‧무기 하이브리드 태양전지의 새로운 광(光)흡수 물질로 각광받고 있는 페로브스카이트는 특유의 결정구조와 그에 따른 우수한 광흡수 특성 때문에 높은 광전변환효율(PCE, power conversion efficiency)을 보이고 있다. 광전변환효율이란, 빛을 받았을 때 전기를 얼마나 생성할 수 있는지를 나타내는 효율을 뜻한다. 


또한 태양전지로 응용시 이론적으로 효율이 최대 28%까지 가능하며, 연구개발을 시작한지 불과 5년 만에 3.8%에서 약 20%로 5배 가까이 효율이 상승하여 태양전지 소재로 촉망받고 있다. 또한 고분자에 비해 상대적으로 저렴하기 때문에 차세대 에너지소재로서 각광받고 있다. 


하지만 페로브스카이트는 특유의 결정성을 갖추기 위한 조건이 까다롭기 때문에, 매번 제작할 때마다 효율의 변동이 큰 단점을 지니고 있다. 그러나 페로브스카이트의 결정성을 조절하고 균일한 박막을 얻어낼 수 있다면 이러한 재현성 문제를 해결할 수 있다. 결정성은 물질을 이루고 있는 구성요소가 얼마나 규칙적으로 배열되어 있는지를 말한다. 



ㅇ 미국 노스웨스턴大에서는 유독성인 납(Pb)을 사용하는 한계를 극복하기 위해 주석(Sn)을 사용한 태양 전지 개발을 연구 중


- 또한 습기에 의해 쉽게 부식되는 특성을 가져 내식처리가 필요한데 이에 소요되는 비용을 절감하기 위한 연구를 추진 중임 












--

__

2016. 01. 16 작성




--

태양광 비행기 - 솔라플라이트 선시커 듀오 Solar flight Sunseeker Duo




 

  미국 태양광 비행기 제조업체 솔라 플라이트(solar fight)는 태양빛을 동력원으로 하는 2인승 경비행기 ‘선시커 듀오(Sunseeker Duo)’를 개발하였다. 


  2014년 4월, 미국의 비영리 항공기 개발 및 비행 시험 조직인 ‘항공기 비행 효율 비교 재단(CAFE Foundation: Comparative Aircraft Flight Efficiency Foundation)’이 선시커 듀오의 성능을 평가하였으며, 그 결과를 공개하기도 하였다. 


선시커 듀오의 구성


  선시커 듀오에는 25킬로와트(kW)급 모터가 장착돼 있으며 날개와 꼬리 등에 총 1510개의 태양 전지판이 부착돼 있다. 이 전지판을 통해 얻은 태양광 에너지를 기체 내부에 설치된 리튬 배터리에 저장, 동력원으로 사용하는 것이다. 태양광에너지만으로 12시간 이상 비행이 가능하다. 

 



  개발을 주도한 에릭 레이몬드(Eric Raymond) 연구원은 “선시커 듀오에 쓰인 리튬 배터리는 이전 모델인 선시커-1에 탑재했던 니켈-카드뮴 배터리보다 7배 더 많은 용량을 자랑하기 때문에 공중에 12시간 이상 머무를 수 있다”고 설명했다. 

 

  비행기 무게는 280kg, 날개를 좌우로 펼쳤을 때 길이는 22m 정도다. 그러나 착륙 후에는 날개를 접어 작은 격납고에도 손쉽게 집어넣을 수 있도록 설계됐다.또한 선시커 듀오를 분리하여 주문 제작된 트레일러에 수납할 수도 있다


  모든 항공기 조종사들에게 익숙한 삼륜식 착륙 기어 배치(tricycle landing gear arrangement)를 추가하였다. 


  향후 선시커 듀오는 대륙 탐험을 착수할 것이며, 여러 개의 공식적인 항공 기록을 세울 것이라고 솔라플라이트의 웹사이트는 기술하였다. 



솔라 플라이트 설립자이자 ‘선시커 듀오’ 프로젝트 책임자인 미국의 에릭 레이몬드(Eric Raymond) 역시 모험 스로츠 애호가다. 대학에서 항공공학을 전공한 그는 평소 행글라이더 비행을 즐겨, 1983년과 1984년 잇따라 세계곡예비행대회에서 우승하기도 했다. 그는 1979년 래리 마우로(Larry Mauro)가 개발한 세계 최초의 유인 태양광 비행기 ‘솔라 라이저’(Solar Riser) 소식을 듣고 태양광 비행기에 관심을 갖기 시작했다. 그러던 중 1986년 독일의 군더 로셸트(Gunther Rochelt)가 제작한 초경량 페달비행기 ‘무스쿨라 2’(Musculair II )를 조종한 경험을 계기로, 로셸트의 기술 도움을 받아 직접 태양광 비행기 ‘선시커’(Sunseeker) 제작에 나섰다. 선시커는 태양광 동력 비행기의 이전 기록을 연달아 갈아치웠다. 1990년 미국 대륙 횡단에 성공했고, 2009년에는 이를 개량한 ‘선시커 2’로 알프스 횡단 및 유럽 대륙 투어도 마쳤다.




[각주:1]


[각주:2]


[각주:3]


[각주:4]


[각주:5]




[각주:6]






--

__

2015. 04. 06 작성



  1. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]
  2. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]
  3. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]
  4. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]
  5. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]
  6. http://zilm.livejournal.com/325748.html [본문으로]


--

태양광 비행기 - 솔라임펄스 2호기 Solar impulse si2






솔라 임펄스 2는 스위스에서 개발된 태양광 에너지 비행기이다. 


이 비행기 프로젝트의 기획자 '베르트랑 피카르(Bertrand Piccard)'은 1992년 대서양 횡단 기구 경주에서 우승하고, 1999년에 열기구로 세계 일주에 성공했다. 그는 열기구 일주하는 동안 무려 4톤의 가스쓰였다는 사실을 깨닫고 지속가능한 비행에 대해 방법을 고민하였다. 그렇게 시작된 프로젝트가 솔라 임펄스이다.[각주:1]


그가 2003년에 처음으로 태양에너지 비행기를 만들고자 했을 때는 그저 단순한 아이디어 수준이었다. 하지만 에너지와 환경오염 문제에 공감한 과학자들과 스위스 기업이 이 프로젝트에 참여하게 되면서 막연할 것만 같았던 생각이 서서히 윤곽을 갖춰갔다. 기름 한 방울 쓰지 않고 지구를 한 바퀴 돌겠다는 피카르의 꿈이 구체적인 현실화 되기 시작한 것이다.[각주:2]


참고로 피카르는 스위스의 유명 모험가 집안에서 태어났고, 원래 직업은 정신과 의사이다.



[각주:4]



사실 태양광 에너지 비행기는 솔라 임펄스가 최초는 아니지만, 솔라임펄스는 오로지 태양광으로만 비행이 가능하다는 점이 의미가 있다. 화석연료가 전혀 필요 없을뿐더러, 밤낮으로 연속 비행을 할 수 있다. 낮 동안 발전한 에너지를 비행기 날개에 장착된 리튬 이온 건전지에 저장하여, 밤에 사용할 수 있기 때문이다.  



솔라임펄스의 구성



솔라 임펄스는 한 번 충전으로 5일 동안 비행할 수 있으며, 최대 시속은 140km이다. 


보통 비행기보다도 더 긴 72미터(m) 날개를 가지고 있지만, 본체가 가벼운 카본 섬유로 제작되어 있어서 무게는 자동차 1대와 비슷한 2.3톤(T)에 불과하다.


날개에 부착된 네 개의 프로펠러 엔진의 출력은 총 74마력(HP)으로, 경차 수준의 출력이지만, 가벼운 몸체를 가지고 있기 때문에 평균 시속 70킬로미터(km) 정도로 날 수 있다. 또한 속도가 느린 대신에 커다란 날개로 충분한 양력을 충당하는 구조로 설계되어 있다.


실제로 솔라임펄스 2호의 최고 비행 속도는 시간당 140킬로미터이지만, 태양광 배터리의 수명과 성능 때문에 실제 비행 속도는 그 절반 수준으로 제한하고 있다는 것이 제작사 측의 설명이다.


솔라임펄스 2호의 날개에는 1만7248개의 단결정 실리콘 태양전지 셀이 장착돼 전기를 만들어낸다. 이렇게 생산된 전기는 프로펠러와 전동모터를 돌리기 위해 사용된다. 셀의 두께는 0.135mm에 불과하지만, 에너지 변환효율은 23%로 높은 편이다. 


야간에는 리튬폴리머 축전지에 저장된 에너지를 쓴다. 중량에너지밀도가 260Wh/kg으로 성능은 좋지만 무게가 633kg나 된다. 비행기 중량의 4분의 1을 넘는다. 160kWh 이상의 전력을 저장할 수 있는데 이는 닛산 소형전기차 7대 분이다. 






날개에는 태양광 패널이 있으며(①), 여기서 만들어진 전기로 날개에 장착된 4개의 전기 모터로 대형 프로펠러를 돌려 비행이 가능하다(③). 수용 인원은 조종사 1명만 탑승할 수 있고, 조종석은 최대 5~6일간 안전하게 운전할 수 있도록 열과 압력에 강한 소재로 만들어졌다(④). 실시간으로 조종사와 컨트롤센터가 소통할 수 있는 보드가 조종석과 마주하고 있다(⑤), 조종석은 다목적 시트로 이루어져 있다(⑥). 여기에는 산소통 및 낙하산이 배치되어 있고, 등받이를 뒤로 젖히면 침대가 되며, 화장실 기능까지 갖춰져 있다.




비행 고도는 에베레스트산 정상과 엇비슷한 8500m이다. 불편한 점은 경량화 및 전력 절약을 위해 여압장치(기압을 지상과 같은 수준으로 유지해주는 장치)를 달지 않았기 때문에 산소마스크를 사용해야 한다는 점이다. 


바깥기온은 영하 40도까지 떨어지지만, 난방 장치도 없다. 대신 단열재로 견디는 수밖에 없다.




솔라임펄스의 세계 일주 


솔라임펄스 2호기(solar impulse si2)는 기름 한 방울 쓰지 않고 총 3만5,000㎞를 비행하는 역사적인 첫 세계 일주에 나섰다. 


비행기의 조종은 솔라임펄스사의 공동 창업자인 베르트랑 피카르드(Bertrand Piccard) 회장과 CEO인 안드레 보스버그(André Borschberg) 대표가 교대로 맡아서 운전한다.


2015년에는 3월에 햇빛이 강한 중동의 아랍에미리트 아부다비에서 출발해 아라비아해, 인도, 미얀마, 중국 상공을 거친 뒤 태평양을 건너 미국, 대서양을 운항하는 경로로 진행할 계획이다. 3월을 택한 것은 인도양에 발생하는 강한 계절풍(몬순)을 피하기 위해서라고 한다.


세계 일주 기간을 5개월 정도로 잡고 있지만, 정비 및 휴식시간을 제외하면 순수 비행시간은 25일 정도에 불과하다. 솔라임펄스 2호가 일단 지상에 착륙하면, 수리 및 재충전 등에 상당한 시간이 소요되기 때문이다. 그런 이유로 총 비행 스케쥴에서 다른 문제가 발생하지 않는다고 해도 대략 5개월 정도가 소요될 것으로 예상하고 있다.


오만에서 한번, 인도에는 두번, 미얀마에서 한번, 중국에서 두번, 미국에서는 세번, 북유럽 혹은 남유럽에서 한번 착륙할 예정이다.


솔라임펄스 홈페이지를 통해 Live로 상황을 볼 수 있다. 

 









[각주:5]


베르트랑 피카르 (왼쪽), 솔라 임펄스 설립자, 회장, 조종사. 

앙드레 보르슈베르크 (오른쪽), 솔라 임펄스 공동 설립자, CEO, 조종사



















TED - 버트랜드 피카드의 태양광 발전 모험





--


__

2015. 04. 05 작성

  1. http://slowalk.tistory.com/2096 [본문으로]
  2. http://www.kari.re.kr/sub030401/articles/do_print/tableid/sense_normal/page/13/id/274 [본문으로]
  3. http://www.hani.co.kr/arti/PRINT/637727.html [본문으로]
  4. http://realog.net/1099 [본문으로]
  5. http://www.3ds.com/industries/aerospace-defense/solar-impulse/ [본문으로]



--

투명 태양광 셀 Transparent Solar Cells



[각주:1]


태양전지(Photovoltaic)를 생각하면 파란 패널이 자연스럽게 떠오른다. 


태양전지는 여러종류가 있는데 

기존에는 염료감응 태양전지나 박막형 태양전기가 그나마(?) 투명한 편이었다.  

그에 반해 MIT에서 개발한 이 태양광 셀은 정말 투명하다.  


이 태양전지는 태양광의 파장대에서 

가시광역 파장대는 통과시키고, 자외선(UV, ultraviolet)과 근적외선(NIR, near-infrared light) 파장대를 이용해 발전을 한다는 것이 핵심이다.  


가시광역의 파장대를 전부 통과하니 우리 눈에는 투명한 것처럼 보이는 것이다. 



[각주:2]


현재 MSU(Michigan State University)는 화학공학 및 재료공학과 교수인 Richard Lunt가 

2011년, MIT(Massachusetts Institute of Technology)에서 포스닥을 할 때 이 태양전지는 설계하였다.  





[각주:3]


투명 태양전지의 핵심은 가시광선 파장대만 선택적으로 투과시키는 것이다. 이 투명 태양전지는 유리, 플라스틱, 투명한 물질로 구성하고 활성층(active layer)에는 자외선과 근적외선을 흡수할 수 있는 특수한 코팅을 하였다. AR(anti-reflective) 코팅을 하여 태양전지로 최대한 많은 빛이 태양전지 안으로 들어올 수 있도록 외부표면에 의한 반사를 최소화 시켰다  



이 태양전지는 발광형 태양집광기(LSC, luminescent solar-concentrator)에 비해 약간 저렴하게 만들 수 있다고 한다. 


[각주:4]



[각주:5]


왼쪽 아저씨가 이 기술의 영감을 준, Richard Lunt 교수다. 오른쪽 여성은 화학공학 박사과정 Yimu Zhao. 

이 연구팀은 구부릴 수 있는(flexibility) 투명 태양전지에 대해 연구하고 있으며, 아직 초기단계라고 한다. 


또한 Lunt 교수는 이 태양전지의 에너지 생산 효율을 더 높이기 위해, 연구가 더 진행되어야 한다고 말했다. 

2014년 8월 현재 이 태양전지의 효율은 1%에 불과한데, 앞으로 5%까지 올리겠다는 것이 그의 목표이다. 


Lunt 교수는 MSU(Michigan State University)는 화학공학 및 재료공학과 소속이다.


The technology dates to the 1970s, but earlier iterations used dyes to absorb the light. They never caught on, in part because few people wanted to spend their days behind colored windows. Lunt keeps a bright pinkish-orange example in his office for inspiration.


His plastic uses both organic salts and nanostructured materials precisely tuned to absorb light from the ultraviolet and infrared parts of the spectrum and to radiate it out at different but equally invisible wavelengths.


The efficiency is just 1%, but Lunt thinks it can go as high as 7%. The efficiency of conventional silicon solar cells is closer to 18%, but the solar concentrators would have other advantages.


"The system should be exceptionally low cost due to its simplicity," Lunt said, adding it was easy to fabricate with existing industrial processes, able to piggyback on the installation processes that already are part of putting up a building. And, of course, transparent.


"People have done building-integrated photovoltaic since the 1990s," said John Perlin. He is the author of "Let It Shine: The 6,000-Year Story of Solar Energy" and is overseeing the installation of solar cells at the University of California, Santa Barbara.


"They've done overhangs and canopies over rooftops and actually putting solar cells in various aesthetic ways into the windows." But the Holy Grail, he said, has been "a clear solar cell-type structure to convert sunlight into electricity that also would reduce the heating of the building," by blocking infrared rays, a solar cell that could be placed over a window, a more efficient version of what Lunt already has in his lab.


Windows that harvest solar energy are unlikely to be a sole solution to our energy needs, Lunt said.


--


__

2014. 03. 25 작성



  1. http://www.offgridquest.com/extra/a-fully-transparent-solar-cell-that-coul [본문으로]
  2. http://mitei.mit.edu/news/transparent-solar-cells [본문으로]
  3. http://mitei.mit.edu/news/transparent-solar-cells [본문으로]
  4. http://mitei.mit.edu/news/transparent-solar-cells (Photo: Justin Knight) [본문으로]
  5. http://www.freep.com/story/news/local/michigan/2014/10/05/msu-solar-technology-clear-advantage/16730105/ (Photo: Rod Sanford Gannett Michigan ) [본문으로]



--

Fourfold 태양광열기


[각주:1]


태양빛은 파장으로 이뤄져 있다고 볼 수 있는데, 

전기를 생산하는 태양전지와 열을 생산하는 태양집열기는 

서로 이용하는 빛의 파장대가 다르다.   


다시 말하면, 태양에너지 중에서 

태양전지(PV, photovoltaic cell)는 태양전지가 이용하는 파장대 외에는 사용하지 않고

태양집열기도 집열을 위해 필요한 파장대 외에 사용하지 않는다. 


태양전지와 태양집열기의 효율을 말할때

단일면적에 대한 태양전지의 발전량 혹은 태양집열기의 생산열량으로 계산한다. 


보통 

1m2의 면적에서 1000 W만큼의 태양에너지 중에서

태양전지는 150~200W의 전기를 생산하고

 태양집열기는 450~600W의 열량을 생산한다.


즉 태양전지의 효율은 15~20%, 

태양집열기의 효율은 45~60%이다. 

[각주:2]



앞서 언급한 것처럼 태양전지와 태양집열기는 

사용파장대가 달라서 한 모듈에서 발전과 집열이 가능하기 때문에

이러한 모듈 개발을 한다면 

단일면적에서 열과 전기를 동시에 생산이 가능하다. 

이러한 모듈은 효율이 70~80%에 이르게 된다는 계산이다.  



Focused Sun 사에서 개발한 FourFold은 

열과 전기를 동시에 생산할 수 있다. 


하이브리드 솔라패널은 기존의 솔라패널에 비해 

태양에너지를 4배 더 많이 이용할 수 있다고 밝히고 있다. 


구조를 살펴보면 

넓직하고 태양궤적 추적이 가능하도록 각도조절이 되는 거울이 4개가 있고

이 거울들이 반사한 태양광으로 발전하고 집열하는 핵심모듈이 있다.  


거울은 태양궤적 추적기능이 있어 각도조절을 할 수 있다. 

반사한 태양광이 항상 가운데 위치한 핵심모듈에 모일 수 있도록 조절된다. 


사용하지 않을 때는 접어둬서 유리가 깨지는 것을 방지한다. 


[각주:3]


핵심모듈은 아래 그림과 같다. 

전면부에는 태양광발전을 할 수 있는 태양전지(PV, photovoltaic cell)가 있다. 


이 태양전지의 온도가 올라가면 발전효율이 떨어지기 때문에

태양전지 후면에 온도를 회수할 수 있는 냉각수(coolant)를 순환시켜준다.


다시 말해, 냉각수가 태양전지의 열을 빼앗아 오는 역할을 하는 것이다.  

따라서 태양전지의 온도는 내려가게 되고

냉각수 온도는 올라가게 된다. 


이렇게 올라간 냉각수를 이용해 

가정 및 소규모 상업 건물에 난방 및 온수를 공급하겠다는

의도이다.  

    

[각주:4]



[각주:5]









--


__

2014. 05. 26 작성



  1. https://www.indiegogo.com/projects/focused-sun [본문으로]
  2. http://www.focused-sun.com/ [본문으로]
  3. http://www.focused-sun.com/ [본문으로]
  4. http://www.focused-sun.com/ [본문으로]
  5. http://www.focused-sun.com/ [본문으로]

'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

태양광 비행기 - 솔라임펄스 2호기 Solar impulse si2  (0) 2015.04.05
투명 태양광 셀 Transparent Solar Cells  (0) 2015.03.25
Fourfold 태양광열기(PVT)  (0) 2015.03.20
태양광발전 도로  (0) 2015.01.23
SOLAR CAREER MAP  (0) 2014.12.19
서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14



--

태양광발전 도로


1) Sola Road - 네덜란드 크롬메니(Krommenie) 



[각주:1]



최근 네덜란드 암스테르담 북쪽에 위치한 크롬메니(Krommenie)에서 최초의 태양광 활용도로가 만들어졌다.


네덜란드는 자전거의 나라라고 불릴 정도로 자전거는 네덜란드에서 대중적인 교통수단이다. 네덜란드 전역으로 따지면 무려 2만 5000 킬로미터(km) 에 달하는 자전거 전용 도로가 조성되어 있다.


‘솔라로드(Sola Road)’라는 이름이 붙여진 이 시범 도로의 길이는 약 70미터(m) 정도다. 이 시범 도로는 2.5×3.5미터 크기의 콘크리트 모듈과 강화 유리로 덮인 조립식 패널로 이루어져 있다. 유리덮개 표면은 사고 방지를 위해 미끄럼 방지 처리가 되어 있다.


솔라로드의 원리는 길의 표면에 비춰지는 태양광을 태양 전지판이 흡수해서 전기로 전환하는 방식이다. 도로 표면이 거대한 태양 전지판의 역할을 수행하게 되는 것이다. 이를 위해 콘크리트 모듈의 안쪽에는 결정 실리콘 태양 전지가 숨어 있다. 물론 빛이 통해야 하기 때문에, 태양전지 위로는 1센티미터(cm) 두께의 강화 유리가 덮여있다.



[각주:2]


[각주:3]


이 도로는 네덜란드 암스테르담 응용과학연구소(TNO) 주도로 진행 중인 친환경 도시전력생산 프로젝트 암스테르담 스마트시티(Amsterdam, Smartcity) 계획 중 하나로 도로자체를 태양광 발전소로 바꿔 도로 기능과 전력생산 기능을 융합시킨다는 발상이다. 해당 도로에서 생산된 전기는 가로등, 교통신호, 가정용으로 활용될 예정이다. 


'이동을 위한 길'에서 '발전도 하는 길'로 부가가치를 창출하는 면에서는 아주 긍정적으로 생각한다.  


하지만 이 태양광도로가 상용화되기 전에 해결하거나 고민해야하는 점들이 있어 보인다.


1. 가격 경쟁력

미국에서 지붕에 태양광 패널을 설치하는 것보다 태양광도로를 구축하는 비용이 무려 1,000배 비싸다는 견해도 있다.[각주:4] 


왜냐하면 자전거가 다녀야 한다는 목적 상 

미끄럼 방지 처리가 되어 있는 유리 커버를 씌우기 때문에 가격이 올라 갈 수 밖에 없다. 


2. 효율 저하


태양광 발전의 효율을 높이거나 유지하기 위해서는 

태양광이 투과를 잘 할 수 있도록 깨끗해야하고, 패널 위에 그림자가 드리우지 않게 하여야 한다. 

또한 태양광 입사각도가 90도가 되기위해 태양광패널의 각도를 조절해야하며, 

태양광패널의 후면온도가 높아질수록 효율이 저감되기 때문에 온도가 너무 상승되지 않도록 해야한다.   


태양광발전 도로의 경우, 

유리 커버가 먼지와 같은 이물질 등으로 덮힐것으로 예상되며, 태양광 발전효율은 떨어지게 될 것으로 보인다.  


또 태양광패널이 태양을 바라보고 있어야 하는데 땅에 뉘어있으니 효율은 떨어지게 된다. 

실제로 태양광도로 업체에서는 태양광패널의 정격출력보다 약 30% 적게 발전을 할 것으로 보고 있다.[각주:5]


가로수나 통행자의 그림자에 의해 태양광발전 효율이 떨어질 것이다.


이러한 상황에서는, 정격 효율도 기대하기 어려울 것으로 본다. 

즉, 투자환수기간이 길어지게 될 것이고 태양광도로의 경제성은 낮아지게 된다.   


3.내구성 문제

비가 올 경우 유리 커버 사이로 물이 스며들거나, 

습한 공기가 내부로 유입되어 이슬이 맺히거나,

겨울철에 얼음이 형성되는 등 전기전자 부품에 악영향을 미칠 수 있을 것으로 보인다.


4. 도로 역할 수행

겨울에 유리 커버 위로 얼음이 생기면, 미끄러져서 자전거를 타기 어려울 것으로 보인다. 

또한, 유리 커버가 깨지는 경우에 대해서도 고민해 봐야할 것 같다. 


5. 그리드 연결 혹은 ESS 구축 

발전된 전력을 전력망에 연결해 공급을 하거나 자체적인 ESS(에너지저장장치)를 구축해야 한다. 현재는 발전량이 크지 않아 외부 전력망에 직접 연결해도 무방할 것으로 보인다. 그렇지만 추후에 태양광도로가 확장을 해 발전량이 늘어나면 당연히 고려해야 하는 사항일 것이다.  



이러한 태양광도로가 단순히 발전만 하는 도로가 아니라 

앞으로는 스마트로드(smart road)로도 활용되면 좋을 듯 하다. 


예를 들어, 시간에 따른 통행량을 이용해 교통정보로 활용하거나 

LED를 설치해 통행자 개별적인 도로정보를 제공하거나 방향 지시를 하는 등 다양한 아이디어가 산출될 것으로 기대한다. 


Sola road 홈페이지 ( http://www.solaroad.nl/en/ )



2) Solar FREAKIN' Roadway - 미국 


네덜란드의 태양광 자전거도로와 조금 다른 형태로 태양광도로를 접근 하는 사례가 있어 소개한다. 


스콧 브루소(Scott Brusaw)라는 미국 엔지니어가 개발한 태양광 도로는 전지패널에 LED 디스플레이까지 결합시켜 지능형 도로시스템을 지향하고 있다. 


개발자인 브루소는 “미국 전역에 이 시스템을 설치하면 미국의 에너지 수요량보다 많은 에너지를, 친환경적으로 만들어낼 수 있다”고 주장한다. 그의 주장에 의문을 제기하는 사람들도 있었지만 미 정부는 그의 프로젝트에 자금을 지원했다. 그의 구상은 또 미 전기기술자공학회(IEEE)로부터 상을 받기도 했다. 그는 크라우드펀딩 사이트 인디에고고(indiegogo)를 통해 시범용 태양광주차장을 만들기 위해 100만달러(10억여원) 모으기 프로젝트를 벌였는데, 두달여만에 목표 2배가 넘는 220만달러의 투자금 약속을 받기도 했다.


 



스콧 브루소가 처음 개발한 프로토타입은 태양광패널이 없었다. LED를 활용해 횡단보도의 보행자 신호, 자동차 주행지시 신호 같은 정보를 운전자에게 제공하는 형태였다. 



[각주:6]


[각주:7]



두번째 프로토타입에서 솔라셀(Solar cell)를 장착하여 자체 발전이 가능하도록 하였다. 


[각주:8]


자세한 내용과 업데이트는 Solarroadways 홈페이지(http://www.solarroadways.com/)를 참조하면 될 것같다.


--


__

2015. 01. 25 작성

2015. 03. 19 수정


  1. http://goo.gl/8cBSMP [본문으로]
  2. http://inhabitat.com/solaroad-the-netherlands-unveils-worlds-first-solar-cell-paved-bike-path/ [본문으로]
  3. http://goo.gl/PQ4lQm [본문으로]
  4. http://www.vox.com/2014/11/11/7193737/solar-power-bike-path-netherlands-solaroad [본문으로]
  5. http://www.vox.com/2014/11/11/7193737/solar-power-bike-path-netherlands-solaroad [본문으로]
  6. http://goo.gl/q1IPKY [본문으로]
  7. http://solarroadways.com/prototype.shtml [본문으로]
  8. http://solarroadways.com/prototypeII.shtml [본문으로]

'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

투명 태양광 셀 Transparent Solar Cells  (0) 2015.03.25
Fourfold 태양광열기(PVT)  (0) 2015.03.20
태양광발전 도로  (0) 2015.01.23
SOLAR CAREER MAP  (0) 2014.12.19
서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14
[PV] 국내 태양광발전소 - 9  (0) 2013.12.25



--

SOLAR CAREER MAP


게임에만 전직이 있는 것이 아니다.

현실에서도 그러하다. 기술직을 예를 들면, 처음에는 하등 기술군에 있는 직업을 가지지만 기술을 개발하고 경력이 쌓다보면  고등 기술군으로 옮겨갈 수 있다. 그런데 사회 초년생은 어떤 기술을 선택해야 나중에 어떤 직업을 가질 수 있는지 알기 어려워 고민이 될 수 밖에 없다.


그래서 Career Map이 있다.


특히 태양광 기술같은 경우, 어떤 경력을 쌓아야 나중에 어떠한 직업을 가지게 되는지를 인터액티브(interactive)한 페이지를 통해 알아보자. 


[각주:1]




--


__

2014. 12. 19 작성



  1. http://energy.gov/eere/sunshot/solar-career-map [본문으로]

'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

Fourfold 태양광열기(PVT)  (0) 2015.03.20
태양광발전 도로  (0) 2015.01.23
SOLAR CAREER MAP  (0) 2014.12.19
서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14
[PV] 국내 태양광발전소 - 9  (0) 2013.12.25
[PV] 국내 태양광 발전소 - 8  (0) 2013.12.22



--

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 태양고도방위각변화에 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.





--


__

2014. 12. 14 작성



'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

태양광발전 도로  (0) 2015.01.23
SOLAR CAREER MAP  (0) 2014.12.19
서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14
[PV] 국내 태양광발전소 - 9  (0) 2013.12.25
[PV] 국내 태양광 발전소 - 8  (0) 2013.12.22
[PV] 국내 태양광 발전소 - 7  (0) 2013.12.22

건국대 상허기념 도서관

100 kW



용인시민행복발전소 1호

385 kW



대유신소재

800 kW


(800 kW 라고 하였으나 800 kWh으로 의심이 됨)


광명전기 안산지역

500 kW

(500 kW가 아니라 500 kWh로 의심이 됨)



이엠쏠라 

400 kW




한국제강

1 MW



SFC

400 kW





리콘타

700 kW




KnH 솔라

5.6 MW




당진 위생매립장

1.35 MW



인천 수산정수사업소

1 MW



하동화력발전소

1.2 MW



영남복합물류기지

2.97 MW 


영흥발전소

1 MW




삼천포 화력발전본부

100 kW


삼천포 화력발전본부 제2태양광

1 MW



삼천포 화력발전본부 제3태양광

2 MW

'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

SOLAR CAREER MAP  (0) 2014.12.19
서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14
[PV] 국내 태양광발전소 - 9  (0) 2013.12.25
[PV] 국내 태양광 발전소 - 8  (0) 2013.12.22
[PV] 국내 태양광 발전소 - 7  (0) 2013.12.22
[PV] 국내 태양광 발전소 - 6  (0) 2013.12.21

인천항

4 MW







전주 쓰레기 매립장

2MW







서울 노을공원

150 kW






문경 SP 태양광발전소

2.2 MW




밀양 삼랑진 양수발전소

3 MW



마곡동 서남물재생센터

1.3 MW



순천만 태양광실증단지

1 MW



섬진강 토산어류 생태관

BIPV 165 kW



청계천 유지용수용 태양광
300 kW


서천화력발전

1.2 MW





'Green Energy > Solar' 카테고리의 다른 글

서울시 햇빛지도  (0) 2014.12.14
[PV] 국내 태양광발전소 - 9  (0) 2013.12.25
[PV] 국내 태양광 발전소 - 8  (0) 2013.12.22
[PV] 국내 태양광 발전소 - 7  (0) 2013.12.22
[PV] 국내 태양광 발전소 - 6  (0) 2013.12.21
[PV] 국내 태양광 발전소 지도  (0) 2013.12.20

+ Recent posts