• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.6 no.2
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• pp.15-24
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• 2020

영농형 태양광 발전은 농업과 태양광 발전 시스템의 동시 상생이 가능한 기술로 현재와 같은 농업 환경 및 생태계 개선 그리고 에너지 전환의 시대에 대처해야 하는 훌륭한 대안이다. 한국형 영농형 태양광 발전 시스템 개발 및 보급을 위한 국내 첫 연구개발 사업인 농림축산식품부(농림식품기술기획평가원 첨단생산기술개발사업)의 "한국형 태양광 이모작(농업&태양광 발전 병행) 스마트 영농 시스템 개발(과제번호: 1545015977)"과제를 통해 총 60kW급 규모의 5개소 실증단지(10kW급 3개소 신규 개발 및 구축)를 활용한 최적 시스템 개발, 6품종(벼 2품종, 감자, 배추, 마늘, 양파 및 배) 표준재배기술 도출 등을 수행하였다. 기존 태양광 발전용 모듈(72cell) 대비 half-size(36cell) 모듈 개발, 작물 별 최적 구조물(차광률 30% 미만 적용) 도출, 대상 작물 감수율 20% 미만 달성 및 표준재배기술개발을 수행하였다. 추후 장기간 동안 영농형 태양광 구조물의 경제성 확보, 시공성 개선 그리고 다양한 작물 대상 표준재배기술 최적화 등의 실증연구가 필요하다. 마지막으로 영농형 태양광 발전 시스템의 확산 및 보급을 위해 국가적 지원과 농민들의 적극적인 참여 없이는 불가능 하다. 그리고 본 개발 기술은 농업인을 위한 기술로 범국민적인 수용성 개선 또한 수반되어야 한다. 특히, 정부는 영농형 태양광 발전 시스템이 대한민국의 식량안보와 에너지안보를 확보를 위해 농업진흥지역에 대한 최대 20년까지 타용도 일시전용이 가능하도록 농지법 개정으로 화답 할 때이다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.16 no.5
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• pp.859-866
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• 2021

Agricultural Photovoltaic power generation is a new model that installs solar power generation facilities on top of farmland. Through this, it is possible to increase farm household income by producing crops and electricity at the same time. Recently, various attempts have been made to utilize agricultural solar power generation. Agricultural photovoltaic power generation has a disadvantage in that maintenance is relatively difficult because it is installed on a relatively high structure unlike conventional photovoltaic power generation. To solve these problems, intelligent and efficient operation and diagnostic functions are required. In this paper, we discuss the design and implementation of a prediction and diagnosis system to collect and store the power output of agricultural solar power generation facilities and implement an intelligent prediction model. The proposed system predicts the amount of power generation based on the amount of solar power generation and environmental sensor data, determines whether there is an abnormality in the facility, calculates the aging degree of the facility and provides it to the user.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.6 no.2
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• pp.25-33
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• 2020

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.17 no.5
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• pp.825-832
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• 2022

In this paper, we discuss the design and implementation of predictive and diagnostic models for realizing intelligent predictive models by collecting and storing the power output of agricultural photovoltaic power generation systems. Our model predicts the amount of photovoltaic power generation using RNN, LSTM, and GRU models, which are recurrent neural network techniques specialized for time series data, and compares and analyzes each model with different hyperparameters, and evaluates the performance. As a result, the MSE and RMSE indicators of all three models were very close to 0, and the R2 indicator showed performance close to 1. Through this, it can be seen that the proposed prediction model is a suitable model for predicting the amount of photovoltaic power generation, and using this prediction, it was shown that it can be utilized as an intelligent and efficient O&M function in an agricultural photovoltaic system.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2022.09a
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• pp.85-85
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• 2022

영농형 태양광발전은 태양의 일사량을 전기발전과 영농에 공유하는(solar-sharing) 방식이다. 본 연구는 신재생에너지의 활용의 극대화를 위하여 추적식 영농형 태양광발전시스템을 구축하고 시설하부에서 일정 기간 재배중인 작물의 하부 환경과 생육을 조사하여 영농형태양광 하부작물개발을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 구축한 추적식 영농형 태양광발전시스템은 4열 6단의 24장 모듈(8m × 6m)을 가지며, 발전시설 중심축 기둥 간 중심간격 14m로 단일지주식 스크루 공법으로 순천대학교 부속농장 답작포(순천시 죽평리)에 설치하여 하부 환경과 하부작물의 생육을 조사하였다. 태양광발전시설 하부작물의 생육을 조사하기 위하여 순천 농협육묘장에서 벼(신동진)를 육묘하여 2022년 6월 16일 이앙하였다. 태양광발전시스템 하부 지역을 4방위 방향에 따라 강음영(중심축으로부터 1~3m), 중음영(5m), 약음영(7~9m) 구역으로 설정하여 생육을 조사한 결과, 방위에 따른 초장은 남쪽에서 음영간 차이가 상대적으로 낮게 나타났으며, 1번기 태양광 발전시설에 의하여 음영이 중첩된 2번기 시설의 동쪽에서 대조구 대비 초장이 상대적으로 낮은 경향을 나타내었다. 음영강도에 따른 초장은 대체로 강음영구에서 낮게 나타났으며, 약음영구로 갈수록 높게 나타났다. 엽수는 방위에 따라서, 그리고 음영의 강도에 따른 차이가 초장에 비하여 작게 나타났다. 출수기의 경우 방위별로는 남쪽에서 음영별 차이가 작게 나타났으며, 음영강도에 따라서 차이를 보였다. 또한 태양광시설 하부에 데이터수집장치(Model 1650, Spctrum Technonogies, USA)를 설치하여 음영에 따른 토양전도도, 토양함수량, 토양온도, par light 등 생육환경을 조사, 비교하였다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.22 no.3
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• pp.144-151
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• 2020

Agrivoltaic systems (AVS) is defined as combining farm-grown crops with photovoltaic panels (PV) installed several meters above the ground. Solar radiation (W/㎡), photosynthetic photon flux density (PPFD, µmol/㎡/s), air temperature (℃), vapor pressure (kPa), soil moisture (㎥/㎥), soil temperature (℃), wind direction (˚), and wind speed (m/s) were measured under the AVS in Boseong-gun during winter barley season. Data was collected by 5 minute interval. All data can download at Github site (https://github.com/chojaeil/AVS_Boseung). To gap-filling missing solar radiation data during about two weeks, the conversion coefficient from solar radiation to PPFD was estimated as 0.41. Further, according to the ratio of diffuse radiation to direct radiation, the maximum value among the twenty PPFD sensors under the AVS was related to the PPFD value of filed.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.23 no.3
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• pp.141-148
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• 2021

Agrivoltaic systems, also called solar sharing, stated from an idea that utilizes sunlight above the light saturation point of crops for power generation using solar panels. It is expected that agrivoltaic systems can realize climate smart agriculture by reducing evapotranspiration and methane emission due to the reduction of incident solar radiation and the consequent surface cooling effect and bring additional income to farms through solar power generation. In this study, to evaluate that agrivoltaic systems are suitable for realization of climate smart agriculture, we conducted agro-environmental observations (i.e., downward/upward shortwave/longwave radiations, air temperature, relative humidity, water temperature, soil temperature, and wind speed) in a rice paddy under an agrivoltaic system and compared with the environment outside the system using automated meteorological observing systems (AMOS). During the observation period, the spatially averaged incoming solar radiation under the agrivoltaic system was about 70% of that in the open paddy field, and clear differences in the soil and water temperatures between the paddy field under the agrivoltaic system and the open paddy field were confirmed, although the air temperatures were similar. It is required in the near future to confirm whether such environmental differences lead to a reduction in water consumption and greenhouse gas emissions by flux measurements.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.25 no.3
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• pp.218-225
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• 2023

An agrivoltaic system (AVS) is a combined system that generates power through photovoltaic panels (PVPs) installed above a field where a crop is cultivated. Although soil moisture is an important limiting factor for open-field crop production, particularly during spring season in Korea, it is not well considered in the utilization of AVS. Indeed, the application of water-energy-food nexus on the AVS should be necessary. In this study, the changes of soil moisture and temperature under the AVS was investigated in fallow paddy field during spring season. The AVS that has partial shading condition by PV panels was decreased soil temperature and increased soil moisture compared to open-field. Furthermore, the maximum of the change in soil moisture to the change in soil temperature had a negative correlation both on open-field and AVS under wet condition. It represents that the micro-climate under the AVS is in energy-limited condition. The open-field of relatively high soil temperature was in water-limited condition. The different behavior of soil moisture on the AVS should be considered for the sustainable agricultural system as related to water-energy-food nexus.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2020.08a
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• pp.38-38
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• 2020

본 연구는 영농형 태양광 발전시스템 적용을 위한 하부작물의 재배효율을 검토하기 위하여 중산간지역 재배지(전라남도 순천시 승주읍 월계리 소재)에 설치한 추적식 영농형 태양광 발전시설 하부에 주식량자원식물인 벼품종 새일미를 2018년 6월 16일 이앙하여 생육을 조사하였다. 2018년 7월 24일 기준, 초장(plant height)은 태양광 시설 하에서 대조구보다 길게 나타났고, 태양광발전시설 중심축에 가까울수록 웃자람(도장)을 보였다. 엽수는 음영지역에서 대조구에 비해 잎의 전개가 늦게 나타났으며, 수확기에 조사한 간장(culm length)은 음영이 강한 지역에서는 대조구에 비해 작게 나타났으나 음영이 약한 지역으로 갈수록 간장이 증가하여 대조구와 비슷하거나 약간 크게 나타났다. 수장(panicle length)은 대조구 대비 처리구와 큰 차이가 없었으며, 태양광발전시설 중심축의 남쪽인 경우 강한 음영지역에서 약한 음영지역으로 갈수록 길게 나타났다. 동년 8월24일 기준 처리구 동쪽의 출수(heading)율은 강한 음영지역(중심축으로부터 1~3m 떨어진 구간)에서 가장 낮았고, 중심축으로부터 멀어질수록 높게 나타났다. 이와 같이 태양광발전시설 설치구역에서는 음영이 강할수록 생장이 미흡하여 유효분얼수가 감소하고, 출수가 지연되었다. 이에 따라서 음영이 강한 구역일수록 수량구성 4요소 중에 등숙율을 제외한 단당이삭수, 수당평균영화수, 천립중이 감소하였다. 태양광발전시설 중심축으로부터 멀어질수록 음영강도가 약해져서 수량감소가 낮아졌으며, 또한 동서남북 방향에 따라 그 감소율이 다르게 나타났다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.23 no.2
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• pp.100-107
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• 2021

An agrivoltaic system (AVS) is a system of innovation that comprises productions of photovoltaic power and agricultural crops on the same area. However, the decline in crop yield will be fatally occurred because the pigments of crop absorbs less light energy under AVS. In addtion, the photosynthetic capacity of crop grown under the partial shading of AVS is not well reported. In this study, the electron transport rate (ETR) and non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) of soybean and rice under the AVS in Boseong and Naju was investigated using chlorophyll fluorescence measurement. The ETR value of soybean and rice under AVS were not significantly differed by location. It represents that the photophosphorylation rate of the crops is not critically different. It means that the decreases in total photosynthesis under AVS were mostly affected by the amount of light absorbed by leaves. Under AVS the photosynthesis of crops will be lower than field crops grown in open fields. This is because the crops under AVS observed higher NPQ, which means that the available energy cannot distribute to photophosphorylation reaction.