• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.16 no.6
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• pp.753-758
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• 2006

We present the development of the digital fuzzy controller for maximum power regulation. A hybrid system that comprises wind and photovoltaic generation subsystems, and battery bank is developed in this paper. We use Takaki-Sugeno (T-S) fuzzy model to deal with the power regulation problem, since each power generator has complex nonlinear terms. The problem for regulation control can be simplified into a stabilization one. Also, in order to utilize the advanced digital device, we perform the intelligent digital redesign method. Finally, the performance of the proposed controller is extensively assessed through computer simulation.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.33 no.4
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• pp.70-79
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• 2013

These day cities experience serious climatic changes due to environmental load caused by disturbance in the circulation systems of water resources and energy. As technological improvement to respond to various climatic changes and disasters are also requested in the field of construction, inter-disciplinary studies linked to the establishment of sustainable environmental control and energy systems is required in a consilient perspective. This study aims to infer correlations in the impact of environmental changes caused by rooftop greening system on the photovoltaic power generation efficiency through computer simulation in an integrated perspective. By doing so, it seeks to provide basic study for developing a photovoltaic system integrated with building revegetation that is sustainable in environmental and resource aspects. A simulation showed that, in the case of sunshine hours in June, the green surface indicated temperature lowering effects of $9.19^{\circ}C$ on average compared to the non-green surface and temperature was $9.81^{\circ}C$ lower. Due to such greening effects, at the highest sunlight timepoint in June, Pmpp improved 119W and heat loss rate dropped 7.8%.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.122-122
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• 2018

1. 배경 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 각종 전자기기에 들어가는 센서들이 점점 늘어나고 있다. 특히 사용자 중심의 기기들은 기술이 발전함에 따라 집적화가 이루어지면서, 하나의 기기에서 온도, 습도, 조도 등의 다양한 정보를 처리하고 있다. 이에 따라 더 많은 기능을 사용하기 위해, 소모 전력 또한 점차 증가하고 있다. 그러나 부피는 한정되어 있어, 기존 배터리만으로는 증가하는 소모 전력을 모두 보완하기 어렵다. 또한 대표적인 사용자 중심 기기인 스마트폰에서는, 가장 많은 전력을 소모하는 부분이 점점 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 버려지는 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 바꿔주는 에너지 하베스팅 기술이 각광을 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 바람, 진동, 인체의 움직임 등의 기계적 에너지, 태양광, 실내등의 빛 에너지를 전기적인 에너지로 바꿔주는 기술을 말한다. 본 연구에서는 강유전체 고분자 내부에 양자점이 임베딩된 박막을 이용하여, 스마트폰에서 발생하는 빛 에너지와 손가락으로 디스플레이를 터치할 때 발생하는 기계적인 에너지를 모두 수확할 수 있는 새로운 소자를 제시하였다. 소자 내부에 있는 양자점은 빛 에너지를 산란 혹은 흡수하여 발광한 후, 고분자 내부의 전반사를 통해 양 옆에 있는 태양전지로 빛을 전달한다. 또한 컴포짓의 매트릭스를 이루고 있는 강유전체 폴리머인 P(VDF-TrFE)는 강유전 특성을 통해 마찰전기 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 전환할 수 있다. 강유전체 특성에 의해 P(VDF-TrFE) 내부에 정렬된 Polarization은 퀀텀닷에 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)를 일으켜 더 긴 파장을 방출한다. 이렇게 바뀐 파장은 실리콘 태양전지에서 더 많이 흡수할 수 있는 영역으로 방출되어 태양전지 출력의 증가를 일으킨다. 마지막으로 실리콘 태양전지의 출력 증가를 보여줌으로써 이를 실험적으로 입증했다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2007.03a
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• pp.210-215
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• 2007

북극 다산기지가 있는 니알슨 인근 해역인 Kongsfjorden만은 일부 해역이 해빙으로 덮혀 있는 반폐쇄적인 만으로 수심이 평균 200m 이상 된다. 이곳 북극 지방은 하절기 라도 태양의 고도가 낮아 해색위성분야의 극지활용에 대한 가능성 여부도 명확하게 알려져 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 북극 다산기지가 위치한 스발바드 군도의 니알슨 주변 해역(Kongsfjorden 해역)을 중심으로 2006년 8월 현장관측된 자료들을 유사한 시기의 한반도 주변 해역에서 현장관측된 자료들과 비교/분석하여 해양환경적 특성과 해수광학적인 특성이 어떤 차이가 있는지를 비교 분석하였다. 또한 북극 지방에서 인공위성을 이용한 해색위성자료의 극지활용이 가능한지를 검토하였다. 해수의 광 특성으로, 니알슨 주변 해역의 ${\alpha}^*_{ph}(440)$ 최대값은 $0.1m^2/mg$으로 한반도 주변해수의 ${\alpha}^*_{ph}(440)$ 최대값보다 약 2배정도 높게 측정되어 플랑크톤의 광 흡수효율이 중위도보다 상대적으로 높은 것으로 분석되었다. ${\alpha}^*_{ss}(440)$ 값은 $0.04-0.1m^2/g$으로 동중국해와 유사하며，한반도 주변해수보다 높은 값을 나타냈다. 이것은 Kongsfjorden 해역의 부유물질(SS) 구성성분이 동중국해와 유사한 무기광물 입자로 주로 구성되어 있음을 보여주고 있다. ${\alpha}_{dom}(400)$ 값은 $0.08-0.25m^{-1}$로 한반도 주변해수의 ${\alpha}_{dom}(400)$이 값과 유사하고 연안해역의 ${\alpha}_{dom}(400)$ 값보다 낮은 값을 나타냈다. $E_d(460)$의 평균값은 Konsfjorden 해역 $40mW/cm^2/{\mu}m$, 동중국해 $120mW/cm^2/{\mu}m$, 황해남부 $110mW/cm^2/{\mu}m$, 남해연안 $100mW/cm^2/{\mu}m$, 진해만 $100mW/cm^2/{\mu}m$이었다. 이와 같은 현장관측결과를 토대로 분석한 북극 다산기지 주변 해역의 해수광학적인 환경 특성은 용존유기물의 흡광도를 기준으로 볼 때 대양(Open Sea)의 광 특성과 유사하였다. 또한 북극지방에서 태양의 해수 입사 광량은 중위도의 약 40%정도이지만 해색위성자료의 극지활용이 가능하다고 판단되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.350-350
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• 2011

ZnO는 II-VI족 화합물 반도체로서 3.37 ev의 band gap energy와 60 mv의 exciton binding energy를 가지며 차세대 소자로 다양한 분야에서 연구되어지고 있다. ZnO 박막과는 다르게 ZnO nano structure는 효율성과 특성 향상의 이점으로 태양전지와 투명전극 소자에 많은 연구가 되고 있으며 UV 레이저, 가스센서, LED, 압전소자, Field Emitting Transistor (FET) 등 다양한 응용분야에서 연구되고 있다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 RF Magnetron sputtering법을 이용해 ZnO buffer layer를 다양한 두께(~1,000${\AA}$)로 증착한 뒤, Zn powder (99.99%)를 지름 2inch 석영관 안에 넣어 Thermal furnace장비를 이용하여 Thermal Evaporation법으로 약 500$^{\circ}C$에서 30분 동안 촉매 없이 성장 하였다. 수직성장된 ZnO 나노 구조체의 특성을 전계방출주사전자현미경(SEM), X-선 회절패턴(XRD), UV-spectra를 이용하여 분석하였다. SEM 분석을 통하여 ZnO buffer layer위에 성장된 ZnO 나노 구조체는 직경이 약 ~50 nm, 길이가 ~2 um까지 성장을 보였으며, XRD 측정결과, ZnO 우선 성장 방향(002)을 확인하였다. 두 가지 측정을 통하여 ZnO buffer layer의 유무에 따라 성장 특성이 향상되었음을 확인하였으며, 이는 buffer layer가 seed 역할을 한 것으로 사료된다. UV-spectra 측정을 통하여 가시광 영역(400~780 nm)에서 60%대의 투과도를 보여 가시광 영역에서 투명성을 요구하는 전자 소자 및 광소자 등에 적용 가능성을 확인하였다. 이 연구를 통하여 우수한 투과도를 가지며 유리 기판위에 수직성장된 ZnO 나노구조체는 태양전지와 플렉서블 디스플레이 등 다양한 활용 분야를 제시할 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.13-19
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• 2013

It is expected that progress in building-integrated photovoltaic (BIPV) systems, improving the functionality and design of buildings, will be accelerated in the coming years. While the dye sensitized solar cell is considered one of the most important technologies in the BIPV field, the transparent silicon based thin film solar cell fabricated by thin film processes has drawn attention as a novel alternative. When the selective transmitting layer is applied to the solar cell, the conversion efficiency is improved due to the re-reflection of infrared light into an absorber layer with the transmission of visible light through the solar cell. In this work, we prepared Al-Ti based oxide thin films using cost-effective sputter deposition and examined their selective transmitting characteristics with various compositions. The transmittance and reflectance of the Al-Ti based oxide thin film changed with the variation of its composition, and the selective transmitting property was observed in the sample with the 25 nm-thick AlTiO layer. It is considered that the realization of transparent solar cells and the improvement of their conversion efficiency can be achieved by introducing the Al-Ti based selective transmitting layer.

• New & Renewable Energy
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• v.8 no.2
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• pp.33-43
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• 2012

Why solar companies preferred vertical integration of whole value chain? Major solar companies have built internally strong vertical integration of entire PV value chain. We raise a question whether such integration increases the corporate value and whether market situation affects the result. To test these questions, we conducted multi-variant analysis where characteristic factors mainly affect the corporate value measured in terms of Tobin'Q, based on the financial and non-financial data of PV companies listed in US stock market between 2005 and 2010. We hypothesize that since integration increases the overall efficiency but decreases the flexibility to adjust to various market situation, the combined effect of the efficiency gain and the flexibility loss ultimately determines the sign of integration effect on the corporate vale. We infer that the combined effect will be influenced heavily by business cycle, as in boom market (Seller's market) the efficiency gain may be larger than the flexibility loss and vice versa in bust market. We test whether the sign of combined effect changes after the year of 2009 and which factors influence most the sign. Year of 2009 is known as the year when market shifted from Seller's to Buyer's market. We show that 1) integration increases corporate value in general but after 2009 integration significantly decreases the value, 2) the ratios such as Production/Total Cost, Cash turnover period chosen for reversal of the flexibility measure are negatively affect Tobin's Q and especially stronger after 2009. This shows the flexibility improves corporate value and stronger in the recess period (Buyer's market). These results imply that solar company should set up integration strategy considering the tradeoff between efficiency and flexibility and the impact of the business cycle on both factors. Strategy only based on the price competitiveness determined in boom time can bring undesirable outcomes to the company. In addition, Strategic alliances in some value chains as a flexible bondage should be taken in account as complementary choice to the rigid integration.

• Clean Technology
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• v.12 no.4
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• pp.244-249
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• 2006

The photocatalytic degradation of trichloroethlylene (TCE), has been investigated over $TiO_2$ photocatalysts irradiated with solar light. The effect of operational parameters, i.e., initial TCE concentration, $TiO_2$ concentration, pH and additives ($H_2O_2$, persulphate($S_2O{_8}^-$)) on the degradation rate of aqueous solution of TCE has been examined. The results presented in this work demonstrated that degradation of the TCE with $TiO_2/solar$ light was enhanced by augumentation in $TiO_2$ loading, pH, and adding additives but was inhibited by increase in initial TCE concentration. Also individual use of $H_2O_2$ was far more effective than using persulphate in TCE removal efficiency. Furthermore, the relative toxicity with a $solar/TiO_2/H_2O_2$ system was about 15% lower than with a $solar/TiO_2/persulphate$ system and about 35% lower than with a $solar/TiO_2$ system within a reaction time of 150 min, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.10a
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• pp.824-827
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• 2011

Needs for Smart Grid development are increasing all over the world as a solution to its problem according to depletion of energy resources, climatic and environmental rapidly change and growing demand for electrical power. Especially decentralized power is attracting world's attention. In this mood a new era for a unit scale of decentralized power environment is on its way in building. However there is a problem to have to be solved in the uniformity of power quality because the amount of power generated from renewable energy resources such as wind power and solar light is very sensitive to climate fluctuation. And thus this paper tries to suggest an energy management algorithm on basis of real time monitoring for meteorological data. The proposed EMS model embodies the method for predicting the power generation by monitoring and analyzing the climatic data and controling the efficient power distribution between the renewable energy and the existing power. The ultimate goal of this paper is to provide the technological basis for achieving zero-energy house.