태양에너지이용 관련 소논문

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목차

1. 태양에너지의 이용

2. 태양광발전(Photovoltaic;PV)이란?
2.1 태양광발전원리
2.2 태양광발전시스템

3. 태양광발전기술의 적용
3.1건물적용 태양광발전시스템
3.2 지붕 등 건물의 상부 외피 요소로서의 적용
(1) 건물 일체형 PV시스템 사례
(2) 건물 부착형 PV시스템 사례
3.3 벽면 등 건물의 입면 요소로서의 적용
(1) 건물일체형 PV시스템 사례
(2) 건물부착형 PV시스템 사례
3.4 채광 또는 차양 요소로서의 적용
3.5 마을 규모의 적용 사례
(1) 네덜란드(Amersfoort)
(2) 호주 시드니(Olympic Village)

4.결론

본문내용

에너지 공급의 20%, 2040년까지 총 에너지 공급의 47.7%, 총 발전량의 82%를 신재생에너지가 담당할 것으로 전망하고 있다. 그 중에서도 태양광발전(PV)은 전체 신재생에너지 중 가장 급속한 증가를 나타낼 것으로 보고 있는데 2001년 2.2 TWh였던 PV발전량이 2040년까지 9,113TWh 까지 증가하여 신재생에너지의 전기생산 부분에 있어서 가장 큰 점유율을 차지할 것으로 전망하고 있다.
2. 태양광발전(Photovoltaic;PV)이란?
2.1 태양광발전원리
태양광발전의 원리는 그 단어에서부터 알 수 있는데, Photovoltaic(PV)이라는 단어에서 photo는 빛(light)을 의미하고, votaic은 전기(electricity)를 의미한다. 그래서 빛으로부터 전기를 생산해낸다는 의므로, 두 단어를 합성하여 photovoltaic이라는 용어가 만들어지게 되었다. 태양전지에 빛이 조사되면, 이 태양에너지는 태양전지를 구성하고 있는 반도체 내의 전자들을 자유롭게 만든다. 태양전지 내에서 전자들은 특정한 방향으로 흐르게 되는데, N-type 실리콘은 음전하, P-type 실리콘은 양전하가 모이게 되어 우리가 흔히 사용하는 건전지와 같은 전류가 생성된다. 이때 태양전지의 상하부분에 금속을 연결하여 전류가 외부로 흐를 수 있게 한다.
2.2 태양광발전시스템
태양광발전시스템은 크게 계통연계형과 독립형으로 나눌 수 있다.
일반적인 계통연계형 태양광발전시스템의 예로 주거용 태양광발전시스템을 들 수 있는데, 주로 지붕에 설치되어 전기를 발전하고 일상생활에 필요한 전기를 공급하게 된다. 맑은 날 즉, 일사량이 많은 날에는 태양전지에서 발전된 직류전력이 정션박스로 모아져서 인버터로 전달된다. 여기서 받은 직류전력을 가정에서 쓸 수 있는 교류로 전환하여 가정의 각 전력 소비체로 보내게 되는데, 이때 사용하고 남은 잉여분에 대해서는 전력선을 통하여 전력계통회사에 팔 수 있다. 흐린 날에는 확산광으로 인해 적은 양의 전력을 발전하는 경우. 그리고 비가 오거나(화산일사량도 거의 없는 상태) 밤에는 전력 생산이 어려우므로, 전력계통회사로부터 전력을 공급받아 사용한다.
계통연계형 시스템은 적용 대상과 규모에 따라 활용 범위가 다양하다. 단순한 소규모 발전 시스템으로서의 적용, 건물에 적용하는 방법, 태양광발전소로서 적용 등, 용도 및 조건에 따라 적용하는 방법이 달라진다. 또한 최근에는 대규모 태양광발전시설이 세워지는 사례가 증가하고 있다. 태양광발전시스템은 본래 소규모의 발전소로서 의미를 가지지만, 광활한 대지가 많은 지형에서는 거대한 발전소로서의 역할도 할 수도 있다.
독립형 시스템은 계통과 연결되어 있지 않고, 발전된 전력을 그대로 사용하는 시스템을 말한다. 즉, 낮 시간 동안 발전된 전력은 축전지에 저장해 두었다가 발전이 되지 않는 밤 시간동안 사용할 수 있도록 하는 시스템 또는 전력저장 장치 없이, 필요에 따라 사용되는 시스템이다. 이것은 계통과의 연계가 어려운 지역이나 시설물, 즉, 전기가 들어가지 않은 섬 지역이나 특수한 목적으로 설치된 설비의 전력공급을 위해 바다, 산과 같은 곳에 주로 사용된다. 또한 지상에서는 태양광 가로등으로 많이 사용되어왔다.
3. 태양광발전기술의 적용
3.1건물적용 태양광발전시스템
태양광발전시스템을 건물에 적용하는 방법은, 전력을 공급해 주는 역할 이외에도 건물 외장재로서 적용함으로 건설비용 감소 및 건물의 가치를 높이는 디자인 요소로 사용될 수 있다. 태양광발전시스템을 건물에 적용하는 기술은 PV를 효과적으로 적용할 수 있는 분야로, PV선진국에서도 높은 관심과 노력 속에 여러 가지 정책 및 지원들이 계속되고 있다. 특히, 거주 가능면적이 적은 우리나라의 지형적 특성을 감안할 때. 매우 유용하게 활용될 수 있는 기술이다.
건물에 태양광발전시스템을 적용하는 기법은 적용 방식에 따라서는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 건물일체형 PV시스템(BIPV) 즉, 설계 초기 단계부터 건물의 한 요소로서 디자인이 되어 사용하는 방식과 건물의 구조 및 재료에 관계없이 독립적으로 PV 모듈을 설치할 수 있는 방식이 있다. 건물일체형 PV시스템은 전력 생산 이외에 건축 외장재 비용을 절감할 수 있다는 장점을 살릴 수 있는 방법으로 초기에 건물의 한 부분으로서 디자인이 되므로, 전체 건물과 조화를 이뤄 건물을 더 아름답게 만드는 디자인 요소도 될 수 있다.
단점으로는 설계나 시공시 부가적으로 고려해야 할 사항이 있고, 신축건물이나 건물을 크게 개보수하는 경우에 가능하다. 반면, 건물부착형 태양광발전시스테의 경우는 설치.시공이 비교적 용이하고. 기존 건물의 경우에도 쉽게 적용 가능하다는 장점이 있다. 그러나 PV시스템을 건물에 부착시키기 위한 가대 등 별도의 지지물이 필요하고, 건물과 조화롭지 못하게 적용이 될 가능성이 있어서 건물 미관을 해칠 우려가 있다. 또한, 전용 부위에 따라 여러 기법들로 분류가 될 수 있는데 각 기법 및 사례는 다음과 같다.
3.2 지붕 등 건물의 상부 외피 요소로서의 적용
지붕 위에 PV시스템을 설치하는 방법은 건물의 구조 및 재료에 관계없이 태양광발전설비의 설치가 가능하고 PV를 경사지게 설치하기 때문에 일사 획득이 용이하므로 최대 발전 효율을 나타낼 수 있다. 또한 신축 건물이든 기존 건물이든 어디에도 사용될 수 있는 장점을 갖고 있고, Skylight 방식으로 적용을 할 경우에는 자연채광을 통해 전기에너지 감소까지도 기대할 수 있다.
(1) 건물 일체형 PV시스템 사례
구체적인 적용 방법으로는, 현재 흔히 사용되고 있는 아스팔트슁글이나 타일 타입과 유사한 형태나 기타 지붕 재료를 대신하여 PV모듈을 지붕에 통합하여 설치하는 방식이 주로 사용된다. 또한 건축용 유리 재료를 대신하여 (반)투명PV모듈을 지붕에 일체화 시킴으로서, 자연광을 유입하거나 직사광을 차단하는 효과를 얻을 수 있다.
(2) 건물 부착형 PV시스템 사례
지표면에 비해 지붕 높이에서는 음영의 영향이 적고, PV모듈을 설치할 수 있는 넓은 면적을 확보할 수 있다. 플랫형 지붕(0도~15도)의 경우 일반적으로 PV모듈을 신속하고 쉽게 설치 할 수 이TSms 반면 경

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