최근 화석연료의 무분별한 사용으로 인한 자원고갈 문제 및 기후변화 문제 등이 심각해짐에 따라 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 신재생에너지 중 태양광 에너지는 다른 신재생에너지원에 비해 고갈될 염려가 적고, 공간적인 제약이 크지 않아 전국적으로 수요가 증가하고 있다. 태양광 발전 시스템에서 생산된 전력을 효율적으로 사용하기 위해서는 보다 정확한 태양광 발전량 예측 모델이 필요하다. 이를 위하여 다양한 기계학습 및 심층학습 기반의 태양광 발전량 예측 모델이 제안되었지만, 심층학습 기반의 예측 모델은 모델 내부에서 일어나는 의사결정 과정을 해석하기가 어렵다는 단점을 보유하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 설명 가능한 인공지능 기술이 많은 주목을 받고 있다. 설명 가능한 인공지능 기술을 통하여 예측 모델의 결과 도출 과정을 해석할 수 있다면 모델의 신뢰성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 해석된 도출 결과를 바탕으로 모델을 개선하여 성능 향상을 기대할 수도 있다. 이에 본 논문에서는 BiLSTM(Bidirectional Long Short-Term Memory)을 사용하여 모델을 구성하고, 모델에서 어떻게 예측값이 도출되었는지를 SHAP(SHapley Additive exPlanations)을 통하여 설명하는 설명 가능한 태양광 발전량 예측 기법을 제안한다.
석유를 포함한 자원고갈과 지구온난화와 같은 환경문제로 인하여 자연에너지를 이용한 소규모 태양광발전이 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 web상에서 모니터링이 가능한 3[kW]급 태양광 발전 인버터의 설계 및 구현방법을 제시한다. 설계된 인버터는 독립형이며, Boost Converter를 이용하여 350[Vdc]를 400[Vdc]로 승압한 이후 SPWM 방식을 이용하여 교류 파형을 얻어낸다. LC 필터를 통과한 출력파형은 실효치 220[Vac], 주파수는 60[Hz]의 상용전원이고, THD는 5% 이하이다. 또한 350[Vdc]의 10% 레벨에서는 Boost Converter의 Duty를 자동 조정하여 출력단의 전압을 400[Vdc]로 유지할 수 있는 기능을 포함한다. 또한, 출력단의 전압과 전류를 센싱한 후, PC에서의 모니터링 시스템을 구축하였다. 이를 통해 인버터에 포함된 PC를 서버로 활용하여, LAN이 가능한 곳에서는 인버터의 상태와 발전량을 알 수 있다.
남,북한에 존재하는 다양한 종류의 신재생에너지 분야 중 풍력자원은 지역마다 많은 편차를 가지고 있으나, 2007년에 북한지역의 풍력자원을 분석한 결과 풍부한 자원을 가지고 있는 지역이 많은 것으로 분석되었다. 북한은 과거에도 그렇고 현재에도 전력난으로 많은 어려움을 겪고 있으며, 이를 극복하기 위하여 북한의 국가과학원, 김일성종합대학, 김책공대 등에서 신재생에너지를 활용한 전력난 해소를 위하여 다양한 기술개발을 하고 있다. 따라서, 성공한 신재생에너지 기술을 활용한 태양광 풍력 등을 설치하여 주택이나 공업지역 등에 전력을 공급하고 있다. 그러나 북한의 자본과 기술개발의 한계로 인하여 부품조달 등 공급의 한계성을 가지고 있는 실정에 있다. 최근 남북 학술교류를 통하여 북한의 신재생에너지 개발 현황 및 한계성을 파악할 수 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 남한이 가지고 있는 기술력과 북한의 인력을 활용하여 공동개발 및 보급을 촉진할 수 있으리라 사례되며 몇 가지 제안을 하고자 한다.
본 논문은 신재생에너지 적용 건축공학적 접근을 통한 Eco-Village의 쾌적한 환경을 실현하면서 에너지와 자원의 소비를 억제하고 환경에 대한 부하를 최소화하는 Village 개발을 목표로 하고 있다. 다시 말해서 건축공학적 접근을 통한 Eco-Village의 최종목표는 적극적인 에너지 절약 기술의 도입과 태양열, 태양광, 풍력, 바이오 에너지 등 자연에너지의 적용을 통해 지구온난화 가스를 배출하는 화석연료의 소비를 억제함과 동시에 자연친화적인 Eco-Village를 개발하는 것이다.
최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다. 태양전지 기술 개발 방향은 발전 단가를 낮추는 태양전지 변환 효율 개선 연구위주로 연구가 진행되어 왔다. 태양전지의 변환 효율은 새로운 물질의 개발과 개선된 등으로 통하여 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 태양전지를 개발하는데 있어서 많은 비용을 차지하는 것은 제조공정의 단순화가 우선일 것이다. 본 연구에서는 태양전지 제작하는 공정을 단순화 하고 그 공정 중에 생성되는 박막의 표면 분석에 대한 연구를 진행하였다. 낮추기 위하여 저가로 대량 생산이 가능하도록 다양한 물질과 공정이 개발되었지만, 변환 효율이 낮아 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 또한 변환 효율 향상을 위한 연구는 과거에는 변환 효율이 높은 물질을 찾기 위해 다양한 시도가 이루어졌으며, 현재는 물질 합성과 적층 구조 등을 이용하여 광흡수 대역을 넓혀 변환 효율을 높이는데 주력하고 있다.
전력수요 증가에 따른 발전설비의 공급 예비율 부족문제와 자원 부족으로 인해 대부분의 에너지원을 수입에 의존하고 있다. 이에 국내적으로 친환경적인 대체에너지의 개발과 보급이 활발히 추진되고 있다 본 논문은 무소음 무공해 발전시스템인 태양광 발전시스템 (Photovoltaic:이하PV Power system) 의 국내 운용현황을 조사하여 이에 대한 분석을 통해 PV발전시스템의 효율적인 운용을 위한 개선점을 연구하였다.
국내에서의 풍력발전 연구는 낙도나 여지와 같은 미전화지역에 적합한 신뢰성있는 풍력발전기를 개발하고 또한 보다 안정된 전력 공합을 위하여 태양광이나 디젤발전과의 복합발전기술을 개발하는 방향으로 추진됨이 요구된다. 아울러 에너지 자립도를 높이고 환경오염을 가능한 한 줄일수 있도록 강풍지역과 풍력자원이 풍부한 지역을 발굴하고 이들 지역에 풍력발전원지를 건설 운용함이 바람직하다.
환경오염에 대한 관심이 높아지고 새롭게 고조됨에 따라, 에너지 관련해서도 대체에너지 이용에 관한 연구가 부각되고 있다. 신 재생에너지라고 불리는 대체에너지는 무공해, 무한정의 다양한 자연에너지의 특성과 이용기술을 활용하여 화석연료를 사용하는 기존에너지를 대체하는 에너지이다. 이러한 대체에너지 중 풍력 및 태양에너지는 그 자원이 무한정이며 환경에 미치는 영향이 거의 없이 이용할 수 있다. 두 발전시스템은 상호 보완적으로 연계된 발전시스템으로 통상적으로 조합되어 운용되어진다. 본 논문에서는 일정기간의 풍속, 풍향, 계절 등의 기상 조건의 변화에 따른 데이터를 분석하여 목포해안지역에서 경제적이고 효율적인 복합발전시스템의 적용가능성을 제안해 보고자 한다.
신.재생에너지는 머지않아 고갈될 것이라 예측하고 있는 화석에너지의 대체에너지로서 대형 홍수와 국지적 집중호우, 가뭄과 전염병, 기근 등 우리인류의 생존을 위협하는 재앙을 어느 정도 줄일 수 있고, 온실효과 가스를 저감하고자 하는 하나의 방법으로서 가스배출량이 적은 수력, 풍력, 태양광 등의 재생에너지를 이용한 방법이다. 이 중 물은 무한적인 자원이 아니기 때문에 소중히 여기고 순환과정을 통하여 재활용 될 수 있고, 친환경적이고 장기적인 수명과 다른 자원을 사용하는 발전소들보다 더 효율적이며 복원 가능성이 크고 다른 오염유발 에너지 자원을 대신한다. 본 연구에서는 경상북도 북부지역 5개 지점의 소수력발전 후보지점에 대한 평 갈수기 및 홍수기의 유량측정에서 수위-유량관계곡선식의 유도등의 목적을 달성하기 위하여 2009년 3월부터 2010년 9월까지 5개 지점을 대상으로 현지조사 및 자료수집, 측량작업, 유량측정 등을 실시하였다. 본 유량측정을 통하여 경상북도 북부지역의 최적 소수력 발전지점 선정을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
Since the solar radiation is the main input for sizing any solar photovoltaic system, it will be necessary to understand and evaluate the solar radiation data. The works presented here are the analysis of solar radiation data for East Asia areas. The data, which consist of the global radiation on horizontal surface, were measured at 16 different stations over the South Korea and were estimated by using satellite at 12 different stations over the North Korea from 1982 to 2004. Also the data over the Japan have been collected for 30 years for the period from 1941 to 1970. The Result of the analysis shows that the annual-average daily global radiation on the horizontal surface is 3.55 kWh/$m^2$. We conclude, based on the analysis, that East Asia areas have sufficient solar energy resources for the photovoltaic power generation system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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