본 연구는 태양광시스템의 센서와 프로그램 (타이머스위치)을 혼용한 제어시스템을 측정한 결과이다. 집광부 렌즈 초점의 정확도에 따른 효율 저감을 평가한 결과 실제 그 차이는 조사부 50cm 떨어진 곳에서 0.1lx 에서 5000lx 값 차이를 나타났다. 이는 태양광조명의 가장 중요한 핵심이 바로 태양추적의 정확성에 있는 것이다.
태양에너지를 에너지 공급원으로 하고 LED 램프를 조명용 광원으로 사용하여 적은 전력 소모와 연장된 램프의 수명으로 에너지 소모를 크게 줄이고, 유지 보수 관리 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 LED 조명제어시스템을 개발하였다. 점등 회로, 구동회로 등의 최적화된 설계와 구성으로 광 변환 효율을 높여 소형화, 경량화 되도록 하고, 환경 친화적인 조명 광원으로서 효율적인 성능을 얻을 수 있도록 한다.
태양광 발전 시스템 분야는 유가 폭등과 신재생에너지에대한 인식변화, 발전차액 지원제도와 함께 국내 시장에 급속도로 보급이 이뤄지고 있으며 그 활용분야 또한 기존의 주택 시장을 넘어 발전사업, 타 분야와의 연계성을 가지며 활발한 연구 및 시장 확대가 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 태양광 발전 시스템과 기존 조명 시스템을 대체해 나가며 기하급수적인 보급을 보이고 있는 LED를 접목한 승강장 개발에 관한 논문이다. 태양광/LED 시스템을 적용한 승강장은 독자적인 운영이 가능하고 기존 승강장이 갖지 못했던 조명 및 광고 기능을 제공함으로써 태양광 발전과 LED 조명에 대한 저변 확대와 관련 기술 응용에 큰 기여를 할 것이라 사료된다.
옥외 조명 시스템의 응용으로 두 가지 태양광설비(PV) 조명방식에 저압나트륨 램프(low pressure sodium: LPS)와 무전극 램프(electrodeless lamp)를 부하로 한 조명설비 시스템을 설계·제작·설치하며, 전지 수명을 고려한 감시 목적으로 데이터 수집에 유효한 랩뷰(Labview) 프로그램을 사용하였다. 설치된 PV 시스템에서 태양전지 배열로부터 만들어진 전원 및 그것의 최대 출력에 비교된 에너지 손실을 실험하였고, PV 시스템 개체구성 요소들의 성능을 관찰하였으며, 설치된 PV 조명방식들의 성능을 분석한 후, 태양전지 배열 음량을 줄이는 가능성에 대한 태양광 조명설비 동작특성에 대해 고찰하였다.
본 논문은 일사량과 온도의 조건에 따른 태양전지 셀의 등가회로 모델을 모델링하였고, 이를 바탕으로 제작사의 태양광 모듈을 시뮬레이션하여 비교 검토하였다. 검토결과 태양광 모듈의 사양서와 시뮬레이션 값의 오차율이 낮아 신뢰성을 확보할 수 있었으며, 또한 최적인 태양광 모듈 어레이를 시뮬레이션하여 최적인 태양전지 모듈 어레이의 규모를 선택하여 독립형 태양광 시스템을 구현하였다. 또, 특정지역에 설치 최적인 출력전력도 시뮬레이션을 통하여 알아보았다.
본 논문에서는 태양광 채광시스템의 출력광의 스펙트럼을 분석하였으며, 그 결과 태양광이 갖는 자외선 분포 보다 낮음을 알 수 있었다. 또한, 출력단의 조명환경을 조명설계 프로그램을 이용하여 6$\times$6$\times$2.3[m]인 최소작업 공간의 조명 환경을 예측하였으며, 광파이버 조명시스템의 출력단의 높이를 1.3[m]에 위치하였을 경우 50$\times$50[cm]의 면적에서 500[lx] 이상의 조도값을 얻을 수 있었다. 이와 같이, 시스템의 가격문제를 개선한다면 실내 조명광 원으로서 가능하리라 본다.
본 논문에서는 LED를 조명의 전원으로 사용하는 소규모 태양광 발전시스템의 설계용 소프트웨어 개발에 대해 제안한다. 태양광 발전시스템의 최적 설계를 위해서, 태양광 모듈과 배터리 용량 산정시, LED 부하의 운전 전력소비량이 고려될 수 있게 하였다. 태양광 발전시스템을 설계하는 엔지니어의 사용 편의성을 높이기 위해, 소프트웨어는 그래픽 사용자 인터페이스와 모니터링 기능을 제공하여, 시스템 설계 후 설치 단계에서 전체 시스템의 운전 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다.
자연채광은 실내공간의 쾌적성을 향상시키며, 재실자의 건강을 증진시킬 뿐만 아니라 에너지 절약적인 측면에서 시너지 효과를 발휘하고 있다. 이에 반사거울형 태양광채광시스템은 도시가 과밀하고 고층화됨에 따라 자연채광의 도입이 어려운 실내공간에 태양광을 도입할 수 있는 자연에너지 활용장치라 할 수 있다. 본 연구는 태양광채광시스템을 이용하여 주거건물 옥상에 1차반사거울을 설치하고, 반지하의 상부에 2차반사거울을 설치하여 거실공간에 태양광을 유입하였다. 시스템 미설치시와 설치시에 대한 거실의 바닥면조도와 외부조도를 동시에 측정하여 외부조도에 대한 내부조도의 비율인 주광조도비를 분석하고, 증감율을 구하여 반사거울형 태양광채광시스템의 성능을 평가하였다. 채광성능평가 결과 채광시스템의 설치로 인한 실내 주광조도비는 평균 $80{\sim}1,400%$정도 증가하는 것으로 나타났으며, 또한 창면부에 비해 실의 후면부가 2배 이상 증가한 것으로 나타나 채광성능이 매우 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 실험한 반사거울형 태양광 채광시스템은 주거건물에서의 적용이 용이하고 높은 채광성능을 제공할 수 있어 실내 빛환경 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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