• 농업생명과학연구
• /
• 제45권4호
• /
• pp.135-141
• /
• 2011

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 잉여 태양에너지의 적정 축열 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 수행하였다. 분석에 이용된 기상자료는 표준기상년 데이터로서 이용하여 국내 주요 지역을 대상으로 온실 형태별로 잉여 태양에너지를 분석하였을 뿐만 아니라 소요 난방에너지 등도 분석 및 검토하였다. 이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 9개 지역을 대상으로 지역별 잉여 태양에너지를 대해 분석한 결과, 난방에너지 대비 잉여 태양에너지 비율은 온실 형태별로 각각 약 212.0~228.0%로서 제주가 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 부산, 광주, 진주, 대구, 대전, 전주, 수원, 및 대관령 순으로 나타났다. 그리고 온실 형태에 관계없이 몇 몇 지역을 제외하면 잉여 태양에너지만으로 소요 난방에너지를 거의 대체할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.83-92
• /
• 2011

본 연구는 주간에 온실 내에서 환기로 인하여 배출되는 잉여 태양에너지를 축열할 적정 축열 시스템 설계의 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년(TMY; Typical Meteorological Year) 데이터를 이용하여 주요 온실 형태별로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 07-자동화-1형 및 08-자동화-1형의 경우, 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여 태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~29.0% 및 20.0~29.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 54.0~225.0% 및 53.0~218.0% 정도 보충할 수 있을 것으로 나타났다. 07-단동-1형과 07-단동-3형의 경우도 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~26.0% 및 21.0~27.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 57.0~211.0% 및 62.0~228.0% 정도 보충할 수 있는 량이다. 그리고 온실형태에 관계없이 대관령 및 수원지역을 제외하면 나머지 지역은 잉여 태양에너지만으로도 난방에너지를 충당할 수 있음을 알 수 있었다.

• 농업생명과학연구
• /
• 제46권1호
• /
• pp.195-206
• /
• 2012

본 연구는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지의 적정 축열 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년 데이터를 이용하여 설정온도별로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 주야간 설정온도를 단계별로 증가($15{\sim}19^{\circ}C$)시킨 경우, 온실형태와 지역별로 잉여 태양에너지는 0.2~6.9%정도 증가하여 그 증가폭은 미미하지만 다소 완만히 증가함을 알 수 있었다. 그리고 소요 난방에너지는 29.7~50.0%정도 증가하여 잉여 태양에너지의 증가율 보다 훨씬 큰 폭으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 환기 설정온도를 단계별로 증가 (저속 $25{\sim}29^{\circ}C$, 고속 $27{\sim}31^{\circ}C$)시킨 경우, 자동화 온실은 지역별로 잉여 태양에너지는 9.9~35.6%정도로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 단동형 온실은 지역별로 5.1~13.4%정도로 감소하는 것으로 나타나 자동화 온실에 비해 감소의 폭이 상대적으로 작았다. 또한 소요 난방에너지는 온실형태 및 지역별로 다소 증가하거나 감소하는 경우도 있었지만, 그 영향은 아주 미미한 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.91-99
• /
• 2013

본 연구는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지 축열 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년 데이터를 이용하여 벤로형 온실을 대상으로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 파프리카의 경우, 지역별 난방부하는 제주, 진주 및 대관령지역에 대해 각각 약 1,107.8GJ, 1,010.0GJ 및 3,118.5GJ로 분석되었다. 잉여 태양에너지의 경우, 제주지역 1,845.4GJ, 진주지역 1,881.8GJ, 대관령지역은 2,061.8GJ로 나타나 대관령지역이 제주 및 진주지역에 비해 각각 11.7% 및 9.6% 정도 크게 나타났다. 국화의 경우, 지역별 난방부하는 제주지역 1,202.5GJ, 진주지역 1,042.0GJ, 대관령지역은 3,288.6GJ 정도인 것으로 분석되었으며 지역별 차이는 파프리카의 경우와 유사였다. 잉여 태양에너지는 제주, 진주 및 대관령지역에 대해 각각 1,435.2GJ, 1,536.2GJ, 및 1,734.6GJ로 나타나 대관령 지역이 제주 및 진주지역에 비해 각각 20.9% 및 12.9% 정도 크게 나타났다. 파프리카를 재배하는 경우가 국화에 비해 상대적으로 지역에 관계없이 난방에너지가 차지하는 비중은 적고 잉여 태양에너지는 많은 경향이 있음을 알 수 있다. 또한 대관령지역을 제외하면 잉여 태양에너지가 난방에 소요되는 에너지보다 많은 것을 알 수 있다. 소요 난방에너지는 지역 및 재배작물별로 다소 차이는 있지만, 오이가 일반적으로 많게 나타났으며, 그 다음으로 국화 및 파프리카 순이었다. 잉여 태양에너지는 대체적으로 파프리카, 오이 및 국화 순으로 많게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.50.1-50.1
• /
• 2011

전력수요가 적을 때 잉여전력을 저장하고 전력수요가 많은 시간대나 전기료가 비싼 시간대에 저장된 전력을 사용함으로서 전력의 활용 효율을 높이고, 전력공급 시스템을 안정화하기 위해 에너지저장시스템의 연구가 최근에 활발히 진행되고 있다. 또한 공장, 산업용빌딩이나 병원 등 고르고 안정적인 전력의 수요는 늘어나고 있으며, 화석 연료 고갈 문제로 인한 신재생에너지 발전의 중요성도 대두되고 있다. 본 논문에서는 무정전 전원장치, 태양광발전시스템, 에너지 저장 시스템을 모두 통합하였다. 제안한 시스템은 3상 인버터, 부스트 컨버터, 양방향 컨버터, 사이리스터 스위치로 구성된다. 인버터는 계통과 연계되거나 UPS 동작 시 AC 전력을 만든다. 부스트 컨버터는 태양광 패널과 연결되어 MPPT 제어를 수행한다. 양방향 컨버터는 잉여전력을 배터리에 저장을 하고, 전력이 부족할 시에는 배터리의 전력을 방전한다. 사이리스터 스위치는 정전 시 계통과 부하를 끊어주는 역할을 한다. 본 논문에서는 15kW급 시스템으로 구현하여 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
• /
• pp.1130-1131
• /
• 2008

현재는 화석연료에서 신재생에너지로 에너지 패러다임이 변화하고 있는 시점이며, 신재생에너지를 보다 효율적으로 운영하여 효율성을 높이기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 전기 에너지는 생산과 동시에 소비해야 한다는 특성을 가지고 있으며, 그 중 태양광 발전과 같은 신재생에너지원은 기후요인에 의해 출력이 결정되기 때문에 수요전력보다 공급전력이 많아 잉여전력이 생기거나 공급전력보다 수요전력이 많아 부족전력이 발생하여 전력품질을 악화시킬 수 있다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이런 태양광 발전의 단점을 보완하기 위해서는 잉여전력이 발생한 경우는 Battery와 Electrolyzer를 이용하여 에너지를 저장하고 부족전력이 발생한 경우는 Battery를 이용하여 보상하는 방법을 제안하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
• /
• pp.353-362
• /
• 2005

태양열시스템은 하절기에 급탕과 난방 부하가 적거나, 거의 없어 시스템의 과열 문제가 야기 될 수 있다. 이를 해결하는 방안 중에 하나로 흡수식 냉방시스템을 이용하여 하절기 잉여열원을 활용하여 냉방하는 방법이 대두되고 있다. 태양열 냉방시스템은 전기에너지를 대체하는 효과 뿐 아니라 태양열 연간 이용 효율 극대화에도 크게 기여 할 수 있다. 본 고에서는 국내 기술로 최초로 개발 실용화된 중온용 단일 진공관형 태양열 집열기와 1중 효용 흡수식 냉방기를 이용하여 실증연구를 계획하였다. 태양열 냉방 실증을 위하여 단일 진공관형 태양열 집열기 집열면적 200m2, 축열조(태양열, 급탕, 냉수), 10RT급 냉방기, 냉각탑, 보조 보일러, 원격 제어 및 모니터링 등이 계획 되었다. 실증시험 중간 결과 태양열 냉방시스템은 하절기 맑은 날 하루 동안 약 5 - 6시간 안정적으로 가동 되었으며, 앞으로 온수급탕, 난방 시험을 거쳐 시스템 성능 및 경제성 평가를 통하여 유용성, 안정성 및 신뢰성이 검증 될 계획이다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.328-334
• /
• 2013

본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.83-88
• /
• 2016

본 연구에서는 이미 보고된 잉여 태양에너지 관련 연구결과와 현재 현장에 설치되어 있는 냉난방용 FCU 현황을 개략적으로 검토한 후, 잉여 태양에너지 회수에 필요한 FCU의 소요대수 결정 방법을 개략적으로 제시하여 앞으로 이 분야의 연구자 및 기술자들에게 기조자료를 제시할 목적으로 연구를 수행하였다. 실험기간 동안 최대, 평균 및 최저 외기온은 각각 $28.2^{\circ}C$, $4.4^{\circ}C$ 및 $-11.5^{\circ}C$정도였다. 온실 밖의 수평면 일사량은 $0.8{\sim}20.5MJ{\cdot}m^{-2}$로 정도의 범위였으며, 평균 및 총 일사량은 $10.8MJ{\cdot}m^{-2}$ 및 $1,187.5MJ{\cdot}m^{-2}$으로 나타났다. 그리고 주간동안 온실 내의 평균기온과 상대습도는 각각 18.8~45.5 및 53.5~77.5%정도였다. 실험기간 동안 온실로부터 회수한 총 잉여 태양에너지는 6,613.4MJ정도로서 총 난방에너지인 98,600.2MJ 약 6.7%정도를 보충할 수 있을 것으로 나타났다. 또한 사양이 유사한 FCU를 사용하지만, 난방을 위하여 설치되는 FCU의 대수는 제각각 다른 것을 알 수 있었고, 좀 더 효율적이고 경제적인 관점에서 설치높이, 방향 및 설치간격, 적정 대수에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 잉여 태양에너지 회수용 FCU의 적정 소요 대수는 FCU를 통과하는 공기의 질량 및 순환유량을 기준으로 각각 8.4~10.9대 및 6.1~8.0대 정도이었다. 여기에 계산방법이나 FCU의 효율 및 사용 환경 등 위험률을 고려하면, 결국 9대 전후(약 $24m^3$당 1대 정도)를 설치하면 될 것으로 판단되었다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물환경조절학회 1998년도 정기총회 및 학술논문 발표요지
• /
• pp.77-82
• /
• 1998

현재 온실 난방에 주로 이용되고 있는 난방기는 대부분이 화석에너지를 연료로 사용하고 있다. 따라서 생산비의 가중이 불가피하며, 또한 연소 과정에서 발생하는 배기 가스로 인하여 환경 오염이 문제시되고 있다. 따라서 태양에너지를 보다 더 적극적으로 활용할 수 있는 기술의 개발이 요구된다. 태양에너지를 시설 농업에 적극적으로 이용하기 위해서는 주간에 밀도가 낮은 태양에너지를 고밀도로 축열하여 기온이 급강하하는 야간의 보온에 활용하여야 한다. 주간의 온실내 잉여 태양에너지를 축열할수 있는 상변화 온도 3$0^{\circ}C$ 수준의 잠열축열재를 개발하기 위하여 수행한 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. SCD에 Borax를 0.0~5.0wt% 첨가하여 과냉도를 25.$0^{\circ}C$에서 $1.5^{\circ}C$ 이하로 조절하였으며, Borax의 적정 함량은 3.0wt%였다. 2. SCD에 Carbopol을 0.0~3.0wt% 첨가하여 상분리량을 70.0%에서 0.0%로 조절하였으며, Carbopol의 적정 함량은 1.5wt%였다.3. 축열재 내구성 검증을 위하여 0~1,500회의 상변화 사이클을 수행하였다. 이때 상변화 온도의 변화량이 $\pm$1.$0^{\circ}C$ 이하, 잠열량 변화가 $\pm$2.0 kacl/kg 이하로서 안정된 값을 보였다. 이상의 결과로 볼 때 축열재의 수명을 10년까지는 보장할 수 있는 것으로 판단되었다.