• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2013.05a
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• pp.371-372
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• 2013

태양광 발전 시스템(photo-voltaic system)은 시간별 발전량이 상이하고 발전중 과전류가 발생하거나 쇼트상태가 되면 태양광 발전 모듈인 태양광 판넬(Solar panels)이 파괴되거나 송전 선로에 이상이 생길 수 있다. 또한 태양광 발전시설의 설비는 고가이며 태양광 패널 하나의 손상이 전체 발전시설의 효율을 현저하게 떨어지게 되거나 생산이 중단된다. 그리고 생산효율이 낮아지거나 발전이 중단되면 금전적으로 심각한 손해가 발생한다. 이러한 경우를 대비하여 태양광 발전 시스템의 이상 유무를 판단하고 관리할 수 있는 시스템이 필요하며, 나아가서는 태양광 판넬에서 생산된 DC전력을 모니터링 할 수 있는 기능과인버터를 통해 사용자에게 공급되는 AC전력을 모니터링 할 수 있는 종합적인 전기 에너지 모니터링 시스템을 필요로 하고 있다. 본 논문은 태양광 발전 시스템을 관리하기 위한 전력 생산량 정보, 과전류 정보, 판넬의 온도를 원격으로 스마트폰 상에 모니터링 하며, 관리자가 원격으로 시설의 전력 생산량을 모니터링 할 수 있도록 구현하여 전력생산설비의 효율적으로 관리 할 수 있음을 제시하고자한다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.1 no.2
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• pp.57-64
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• 2015

본고에서는 실리콘 기판을 기반으로 하는 태양전지의 효율을 높이기 위해 태양전지 전면뿐만 아니라 후면에도 전극을 배치하여 광흡수를 극대화한 양면형 태양전지의 연구 개발, 성능 측정 및 응용 기술 등에 대한 동향을 소개하고자 한다.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.30 no.5
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• pp.821-828
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• 2016

We examed physiological and flowering response of S. capitata, the endangered plant in Korea, under LED light conditions in plant factory to cultivate artificially for conservation. We cultivated S. capitata and measured its physiological responses and the number of flowers under red, blue, white, red+far-red mixed, red+blue mixed, and red+blue+white mixed light. The results showed that its photosynthetic rate and chlorophyll content were recorded relatively high in red+blue+white and red+blue mixed light respectively. Transpiration rate and stomatal conductance appeared relatively high in the white single light while water use efficiency was no difference. Photochemical efficiency of photochemical photosystem II by minimum and maximum chlorophyll fluorescence was the highest in the red+blue+white mixed light condition than other ones. The number of flowers of S. capitata was at its peak under the red light or red+far-red mixed light. Therefore, we conclude that the most efficient way to grow for flowering of S. capitata is to provide red light or red+far-red mixed light in the plant factory.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.416-417
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• 2013

최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.486-486
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• 2014

CIGS 박막태양 전지는 I-III-VI2 Chalcopyrite 결정구조를 가진 화합물 반도체 태양전지로 인위적인 밴드갭 조작이 용이하여 효율 향상에 높은 가능성을 보이고 있다. 4원소 화합물인 CIGS 광흡수층의 대표적인 제조 방법으로는 co-evaporation 공정법이 있다. 동시 증발법은 CIGS 결정을 최적화하기 위하여 박막이 증착되는 동안 기판의 온도를 3단계로 변화시켜주는 3-stage 공정을 통하여 제작된다. 일반적으로 CIGS 박막태양전지는 전면전극으로 투명전도막이 사용되며 높은 광투과성과 전기전도성을 가져야 한다. 투명전도막의 광학적, 전기적 특성은 CIGS 박막태양전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 최적화된 조건이 요구된다. 본 연구에서는 CIGS 광흡수층은 Ga/(In+Ga)=0.31, Cu/(In+Ga)=0.86으로 최적화 시켰으며, 투명전도막은 Al이 도핑된 ZnO 박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 증착하였으며 박막의 특성을 평가하고, CIGS 광흡수층에 이를 적용함으로써 태양전지 변환효율 특성을 연구하였다. CIGS 박막 태양전지의 투명전극인 ZnO:Al 박막의 두께가 500 nm 일 때, Jsc=29.521 mA/cm2, Voc=564 mV, FF factor=71.116%, Efficiency=12.375%의 광 변환효율을 얻을 수 있었으며, 이에 따른 투명 전도막의 전기적, 광학적 특성을 통해 CIGS 박막태양전지에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.11a
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• pp.111-112
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• 2012

태양광 멀티스트링 시스템은 각 태양광 패널과 연결된 부스트 컨버터를 통해 개별적 MPPT제어가 가능하기 때문에 전체 시스템의 효율적인 운전이 가능하다. 하지만 각 부스트 컨버터의 동작으로 손실이 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 DC링크의 전압을 각 패널 중 가장 높은 전압과 일치시켜, 부스트 컨버터의 동작 없이 인버터의 DC링크 전압 제어를 통해 MPPT를 수행하는 방법을 제안한다. 또한 기존의 방식과 비교를 통해 효율을 분석하고 이를 모의실험을 통해 검증한다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.17-19
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• 2000

본 논문은 인가된 전원 주파수와 파형이 형광램프의 광효율에 미치는 영향에 대해 다루고 있다. 실험결과를 살펴보면 각 파형별 전원전압의 주파수 변화에 따라 광효율은 완만한 증가를 하고 있음을 알 수 있으며, 25[kHz]에서의 각 파형별 인가전압에 따른 램프전압에 대한 FFT분석에 있어 파형에 따른 spectrum power 변화는 크지 않았으며, peak spectrum은 주파수 15[kHz] 부근임을 확인하였고, 차후로 좀 더 넓은 주파수 대역에서의 실험이 행해져야 할 것이다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2001.02a
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• pp.38-39
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• 2001

반도체에서 소자의 크기를 작게 하고 집적도를 높임으로서 성능과 효율을 증가시키는 노력이 계속되듯이 광소자의 경우에도 고효율을 갖는 아주 작은 크기의 발광소자를 만들어서 광 정보처리에 이용하려는 노력이 진행중이다. 특히 마이크론 크기의 공진기와 이득물질간의 광결합 효율이 높으면 레이저 발진 문턱이 낮아진다는 원리를 이용한 마이크로 레이저 연구가 활발하다. 이러한 마이크로 레이저의 연구는 크게 두 가지 방향으로 진행된다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.07a
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• pp.292-293
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• 2003

반도체 공정에서 위상 소자를 적용하는데 있어, 그 위상항을 ITFA 방법을 적용하여 계산하였고 계산된 위상 소자에 따른 광출력 회절효율을 계산하였다. 이러한 회절 효율의 계산은 출력 평면 내에만 해당되는 것이고, 이외의 영역으로 출력이 소실되는 경우를 고려하지 않았다. 또한, 위상항의 양자화 깊이의 변화에 대하여 입력광이 위상소자를 지난 후의 광출력 효율에 대하여 계산하였다.