• 한국농림기상학회지
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• 제23권2호
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• pp.100-107
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• 2021

영농형 태양광은 동일 토지면적에서 태양광 패널에 의한 발전과 작물 경작을 융합한 시스템이다. 광 에너지가 부족한 영농형 태양광 하부에서 작물의 수확량이 감소하는 것은 필연적이나, 이를 관장하는 패널 하부에서 생육한 작물의 광합성 반응에 대해서는 국내외적으로 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 고정형 영농형 태양광 시설 하부에서 재배된 작물 잎에 흡수된 광에너지가 광합성 반응 중심에 전달되고 열로 방출되는 효율을 엽록소 형광 관측을 통해 조사하였다. 패널 하부와 노지의 콩과 벼는 ETR에서 큰 차이가 없는 것으로 보아 광인산화 효율보다는 잎이 흡수한 광 에너지에 따라 CO₂ 고정량이 결정되는 것으로 보인다. 또한, 패널 하부의 콩과 벼는 노지보다 NPQ가 더 높은 것으로 보아 활성화된 광보호기작이 광인산화로의 에너지 분배에 부정적 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 향후 영농형 태양광에서의 작물 생산량과 광합성의 관계를 이해하기 위해 보다 다양한 기후 및 재배조건에서의 광합성 반응을 조사할 필요가 있겠다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.534-548
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• 2021

서울 시내를 비롯한 국내 곳곳에 채굴이 종료된 다수의 폐채석장이 존재한다. 폐채석장은 낙석 등의 안전 문제와 공간 활용도 문제로 인해 항상 개발 대상 구역으로 거론되는데, 폐채석장 인근에 현재 국가적 지원을 받는 태양광 에너지 발전 가능성을 살펴보았다. 본 연구는 사당 IC 인근 폐채석장 부지를 대상으로, 사면에 직접 부착하는 방식과 낙석 방지 시설에 부착하는 방식 등 두 가지 상황에 대해 각각 분석했다. 관련 안전 기준 및 사례가 없어 지형 정보와 적절한 가정을 통해 사면에 직접 설치하는 태양광 패널에 대한 발전 잠재량을 추산했다. ArcGIS로 나타낸 DEM(Digital Elevation Model) 등 지형 고도 정보로부터 실제 폐채석장 절개면 부위의 표면적을 Python 프로그래밍을 통해 연산하여 설치 가능한 패널 용량과 각도를 계산하였다. 또, 낙석 방지 시설에 태양광 조사 방향으로 태양광을 설치하는 상황을 가정하여 가상의 방지벽에서의 발전 잠재량을 분석해보았다. 두 가지 방식의 발전량 도출은 모두 재생에너지 발전량 분석 프로그램 SAM(System Advisor Model)을 통해 진행되었다. 본 연구는 자원 생산이 끝난 폐채석장이 다시 한번 재생에너지 자원 생산지로 활용될 가능성을 보여준다.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1155-1159
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• 1999

플라즈마 화학증착 (PECVD) 장비를 이용하여 $SnO_2$ 투명전도막이 피막된 유리기판 위에 p-SiC/i-Si/n-Si 이종접합 태양전지를 제작하였다. p-SiC 층의 증착중에 기체조성 x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$의 변화에 대한 태양전지의 광기전 특성을 관찰하였다. 기체조성(x)이 0~0.4의 범위에서 p-SiC 창층의 광학적 밴드갭의 증가로 인하여 태양전지의 효율은 증가하였으나, 그 이상의 기체조성에서는 p-SiC/i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 I-Si 층 사이에 I-SiC 완충층을 삽입함으로써 크게 감소하였다. 그 결과 유효면적이 $1cm^2$인 glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag 구조의 박막 태양전지는 100mW/$cm^2$ 조도 하에서 8.6%의 효율을 나타내었다. ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615)

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제32권4호
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• pp.24-33
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• 2012

Recently, finishing materials at spandrel area, a part of curtain-wall system, are gradually forced to improve thermal insulation performance in order to enhance the building energy efficiency. Also, Building Integrated Photovoltaics(BIPV) systems have been installed in the exterior side of the spandrel area, which is generally composed of windows. Those BIPVs aim to achieve high building energy efficiency and supply the electricity to building. However, if transparent BIPV module is combined with high insulated spandrel, it would reduce the PV efficiency for two major reasons. First, temperature in the air space, located between window layer and finishing layer of the spandrel area, can significantly increase by solar heat gain, because the space has a few air density relative to other spaces in building. Secondly, PV has a characteristics of decreased Voltage(Voc and Vmp) with the increased temperature on the PV cell. For these reasons, this research analyzed a direct interrelation between PV Cell temperature and electricity generation performance under different insulation conditions in the spandrel area. The different insulation conditions under consideration are 1) high insulated spandrel(HIS) 2) low insulated spandrel(LIS) 3) PV stand alone on the ground(SAG). As a result, in case of 1) HIS, PV temperature was increased and thus electricity generation efficiency was decreased more than other cases. To be specific, each cases' maximum temperature indicated that 1) HIS is $83.8^{\circ}C$, 2) LIS is $74.2^{\circ}C$, and 3) SAG is $66.3^{\circ}C$. Also, each cases yield electricity generation like that 1) HIS is 913.3kWh/kWp, 2) LIS is 942.8kWh/kWp, and 3) SAG is 981.3kWh/kWp. These result showed that it is needed for us to seek to the way how the PV Cell temperature would be decreased.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.64-69
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• 2008

As the grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PVPCS) are installed in many residential areas, these have raised potential problems of network protection on electrical power system. One of the numerous problems is an Islanding phenomenon. There has been an argument that it may be a non-issue in practice because the probability of islanding is extremely low. However, there are three counter-arguments: First, the low probability of islanding is based on the assumption of 100% power matching between the PVPCS and the islanded local loads. In fact, an islanding can be easily formed even without 100% power matching (the power mismatch could be up to 30% if only traditional protections are used, e.g. under/over voltage/frequency). The 30% power-mismatch condition will drastically increase the islanding probability. Second, even with a larger power mismatch, the time for voltage or frequency to deviate sufficiently to cause a trip, plus the time required to execute a trip (particularly if conventional switchgear is required to operate), can easily be greater than the typical re-close time on the distribution circuit. Third, the low-probability argument is based on the study of PVPCS. Especially, if the output power of PVPCS equals to power consumption of local loads, it is very difficult for the PVPCS to sustain the voltage and frequency in an islanding. Unintentional islanding of PVPCS may result in power-quality issues, interference to grid-protection devices, equipment damage, and even personnel safety hazards. Therefore the verification of anti-islanding performance is strongly needed. In this paper, improved RPV method is proposed through considering power quality and anti-islanding capacity of grid-connected single-phase PVPCS in IEEE Std 1547 ("Standard for Interconnecting Distributed Resources to Electric Power Systems"). And the simulation results are verified.

• 대한환경공학회지
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• 제34권10호
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• pp.694-701
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• 2012

본 연구는 여재를 장착한 수리동역학적 여과분리장치(HSF)와 태양전지 구동형 수중펌프를 조합한 장치의 여재 역세척 가능성에 대하여 분석하였다. 수중펌프는 12볼트 직류모터로 구동되며 태양전지와 축전지로 가동된다. 수리동력학적 분리장치와 펄라이트 여재를 충진한 카트리지에 역세척용 노즐을 장착하였다. 입자물질들은 인공입자들을 이용하여 강우유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 인공입자들을 물에 분산시켜 강우유출수를 재현하였는데 사용한 입자들은 이온교환수지 입자, 실리카젤 입자, 그리고 상업지역 맨홀퇴적물질 입자 등이다. HSF장치는 아크릴 수지를 이용하였는데 여과조의 직경은 250 mm이고 전체적인 높이는 800 mm로 제작하였다. 유입수 SS 농도와 입경, 다양한 수면적 변화를 변화에 대한 역세척 방법별 SS 처리효율을 산정하였다. 전체적인 수면적부하율 범위는 308~$1,250m^3/m^2/day$이다. 태양전지를 이용한 최소한의 전력으로 구동되는 펌프를 이용하여 역세척을 실시한 결과 2대의 수중 펌프를 가동하여 역세척 시 역세척하지 않은 여재와 비교하여 약 18% 처리효율 증가효과를 나타내었다. 비점오염 처리장치에 소규모 태양전지를 활용하여 여재를 역세척할 경우 처리효율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제20권11호
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• pp.606-610
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• 2010

Films consisting of a silicon quantum dot superlattice were fabricated by alternating deposition of silicon rich silicon nitride and $Si_3N_4$ layers using an rf magnetron co-sputtering system. In order to use the silicon quantum dot super lattice structure for third generation multi junction solar cell applications, it is important to control the dot size. Moreover, silicon quantum dots have to be in a regularly spaced array in the dielectric matrix material for in order to allow for effective carrier transport. In this study, therefore, we fabricated silicon quantum dot superlattice films under various conditions and investigated crystallization behavior of the silicon quantum dot super lattice structure. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra showed an increased intensity of the $840\;cm^{-1}$ peak with increasing annealing temperature due to the increase in the number of Si-N bonds. A more conspicuous characteristic of this process is the increased intensity of the $1100\;cm^{-1}$ peak. This peak was attributed to annealing induced reordering in the films that led to increased Si-$N_4$ bonding. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed that peak position was shifted to higher bonding energy as silicon 2p bonding energy changed. This transition is related to the formation of silicon quantum dots. Transmission electron microscopy (TEM) and electron spin resonance (ESR) analysis also confirmed the formation of silicon quantum dots. This study revealed that post annealing at $1100^{\circ}C$ for at least one hour is necessary to precipitate the silicon quantum dots in the $SiN_x$ matrix.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.333-341
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• 2012

본 연구는 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 산소유량 변화에 따라 증착된 ITO 박막 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 $1.0{\times}10^{-3}$ Torr의 공정 압력과 2 kW 및 13.56 MHz의 RF 전력, 1,000 sccm의 Ar 가스 조건하에 0~12 sccm의 $O_2$ 가스 유량을 변경하면서 증착하였다. 광투과율 측정은 적분구를 이용하였으며, 측정 파장 범위는 300~1,100 nm이다. 4-point probe를 이용하여 면저항을 측정하였으며, Hall Measurement System을 이용하여 비저항, 캐리어 농도 및 전자이동도를 측정하였다. Scanning electron microscope 장비를 이용하여 ITO 박막 표면을 분석하였고, 박막의 거칠기는 Atomic force microscope을 이용하여 측정하였다. ${\gamma}$-Focused ion beam system을 이용하여 ITO 박막의 이차전자방출계수를 측정하였으며, 이차전자방출계수 값으로 Auger neutralization mechanism 분석법을 이용해 ITO 박막의 일함수를 결정하였다. 3 sccm의 산소 유량에서 증착된 ITO 박막의 비저항은 약 $2.4{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 가장 좋았으며, 광학적 특성 또한 84.93% (Weighted average)로 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다. 이 조건에서 이차전자방출 계수가 가장 높았고 일함수는 가장 낮은 경향의 일치함을 확인하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제1권2호
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• pp.163-177
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• 2010

본 논문은 1,185세대가 거주하고 있는 공동주택을 대상지로 하여 정부지원제도인 '태양광주택보급사업'과 '발전차액지원제도'를 각각 활용하여 PV 시스템 도입을 도입할 경우의 경제성을 비교 분석하였다. 각 시나리오별 분석 결과, 수익으로 전력판매수익 만을 고려한 경우, NPV가 보조금 지원제도는 -560백만원으로 분석되었고, 발전차액지원제도는 -87백만원으로 분석되었다. 전력판매수익과 온실가스 배출권 수익을 함께 고려한 경우에도 NPV가 보조금 지원제도는 -530백만원으로 분석되었고, 발전차액지원제도는 -57백만원으로 분석되어 모두 수익성이 없는 사업으로 나타났다. PV 시스템 도입으로 인해 회피되는 대기오염물질로 인한 사회적 편익을 함께 분석한 결과도 그 편익이 미미하여 여전히 경제성이 없는 것으로 평가된다. 할인율과 초기비용의 변동을 기준으로 민감도 분석을 한 경우, 보조금 지원제도의 경우에는 할인율을 3%까지 낮추고, 초기 설비 투자 비용을 정부 제시기준 단가인 721만원/kW에서 650만원/kW로 낮춘 것에 배출권 수익까지 포함한 경우에도 여전히 사업성이 없는 사업으로 나타났지만, 발전차액 지원 제도의 경우에는 배출권 수익을 포함하지 않고도 할인율 약 7.2%와 초기 설비투자비용 684만원/kW에서 각각 손익분기점이 되면서 수익성이 있는 사업으로 전환되어 발전차액지원제도가 PV 시스템 도입에 훨씬 유리한 것으로 나타났다. 사회적 비용을 고려한 경우에는 보조금제도를 활용한 모든 시나리오는 배출권 수익과 환경편익을 모두 포함하여도 수익성이 없는 사업으로 나타났으나, 발전차액지원제도를 활용한 시나리오의 경우에는 배출권 수입을 제외하고도 할인율 7.2%와 초기비용 686만원/kW가 각각 손익분기점이 되면서 수익성이 있는 사업으로 전환되었다. 본 연구의 결과, 할인율이 7.2% 이하가 되든지 초기 설비투자비용이 정부 제시 기준 단가보다 4.9% 낮아진다면 발전차액지원제도 하에서도 공동주택의 태양광발전시스템이 경제성을 갖는 것으로 분석되었다. 우리나라의 높은 아파트 보급률과 PV 시스템 도입으로 발생하는 긍정적인 사회적 환경적 편익을 고려하면 공동주택의 태양광 시설 설치에 대해 발전차액지원제도를 확대 지원함으로써 화석연료의 사용을 절감하고, 온실가스 배출을 줄여서 에너지자급도 제고와 기후변화에 대한 대응을 통해 녹색성장에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.