• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.49.1-49.1
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• 2011

집광채광 설비는 건축물의 조명에너지 절감 및 자연광의 실내 유입을 위해 적용 가능한 태양에너지설비로써 다른 신 재생 에너지 설비와 다르게 연간에너지생산에 대한 정량적 데이터가 아직까지 부재하다. 집광채광 설비의 설치효과를 판단하기 위해서는 집광채광 설비 설치에 따른 연간 에너지생산량 산출이 필요하며, 이를 위해서는 각 구성부분(집광부, 전송부 및 산광부)의 광전송 효율에 대한 데이터가 구축되어야 한다. 본 연구는 집광채광 설비의 효율 분석에 관한 첫 번째 단계로써 외부광속에 대한 집광부 통과 직후의 내부광속의 비율을 예측하였다. 국내에 보급된 집광채광 설비는 대부분 프리즘형과 광덕트형이며, 우선적으로 집광부 입사면의 경사각과 방위각이 다양하여 내부광속 산출방법론이 매우 복잡한 프리즘형을 분석대상으로 삼았다. 전일사량, 외부조도 및 집광부 내부조도가 측정되었으며, 외부광속으로부터 내부광속을 산출하는 공식을 유도하기 위해 천공상태에 따라 전일사량 측정치가 직산분리 되었다. Perez model과 Liu and Jordon에 의해 제시된 계산식과 입사면 및 집광부 면적을 고려하여 수평면 외부조도 측정치로부터 외부광속이 그리고 내부조도로부터 내부광속이 산출되었다. 입사면의 투과율이 동일하다는 전제 하에 천공상태에 따른 태양광 투과 비율을 도출한 결과, 담천공(Kt ${\leq}$ 0.3)에서 0.39, 부분담천공(0.3${\geq}$ 0.78)에서 1.0으로 나타났다. 도출된 투과비율을 외부광속에 적용하여 내부광속을 계산한 결과치와 측정치는 약 ${\pm}9%$ 정도의 차이를 보였다. 연간 기상데이터에 위와 같은 방법론이 적용되면 프리즘형 집광부의 연간 내부광속이 산출될 수 있다. 또한 기존 연구에서 제시된 발광효율 산출식과 일사 파장에 따른 시감도를 고려하면 매 시간별 외부조도도 산출이 가능하다. 일사량 측정치와 외부조도 측정치 사이의 상관관계를 분석한 결과 결정계수 $R^2$이 0.99인데 반해 일사량 측정치와 외부조도 계산치 사이의 상관관계 결정계수는 0.95로 측정치 보다 약간 작은 값을 갖는다. 이렇게 산출된 외부조도는 각 입사면의 면적을 반영하여 외부광속으로 변환되고, 앞서 산출된 천공상태별 투과비율이 적용됨으로써 내부광속이 도출될 수 있다. 이와 같은 집광부에 대한 연구를 바탕으로 향후 전송부와 산광부 효율을 도출하고 궁극적으로 집광채광 설비를 통해 실내에 전달되는 연간 빛에너지를 예측할 수 있을 것이다. 또한 본 연구의 방법론은 다른 형태의 집광채광 설비에도 적용이 가능할 것으로 판단되며, 국내 집광채광 설비의 연간 에너지생산량에 대한 폭 넓은 데이터 구축이 가능할 것으로 기대된다.

• 설비공학논문집
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• 제25권5호
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• pp.240-245
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• 2013

We developed a parabolic reflector based daylighting system which can be used as an alternative indoor daytime lighting device such as for fluorescent lamps. The system comprises three main components : a daylight concentrator made of 4 pairs of parabolic reflectors and mirrors, a silica optical fiber bundle based light transmitter, and 4 light diffusers for the final indoor delivery of the collected daylight. We analyzed the performance of the system and revealed the system efficiency and daylighting factor. All test methods follow the rule, NR PV601 : 2007-daylighting system, governed by Korea Energy Management Corporation.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권3호
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• pp.252-259
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• 2008

심해채광시스템(Deep-sea mining system)은 보편적으로 수상선(Surface vessel), 양광관(Lifting system), 버퍼(Buffer), 유연관(Flexible pipe) 그리고 집광기(Miner)로 구성된다. 이러한 채광시스템은 하부시스템들(Subsystems)로 구성되기 때문에 대규모 시스템(Large-scale system)으로 가정할 수 있다. 대규모 시스템을 제어하기 위하여, 최근에는 분산제어기법(Decentralized control approach)이 널리 적용되고 있다. 본 논문에서는 대규모 시스템인 채광시스템에 분산제어 기법의 적용성에 대한 기본연구로서, 먼저 심해채광시스템을 유사 모델(양광관과 버퍼를 구면진자 유연관을 2차원 선형 스프링 결합)로 가정하고 간략하게 모델화하였다. 간략화된 모델을 바탕으로, 대규모 심해 채광시스템을 2개의 하부 시스템, 수상선, 양광관과 버퍼로 구성된 시스템과 집광기 시스템으로 각각 나누었다. 다음으로 각 하부 시스템 사이의 상호작용 요소(Interaction term)를 외란(Disturbance)으로 가정하고, 각 하부시스템에 대한 분산제어기를 설계하였다. 여기서 제어기는 집광기가 주어진 경로를 움직이는 동안, 집광기 시스템과 수상선, 양광관과 버퍼 시스템 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 제어하였다. 끝으로 제안된 제어기의 효율성을 검증하기 위해, 간략화된 모델을 이용한 수치 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.129-136
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• 2007

자연광의 이용은 큰 어려움 없이 지속 가능한 에너지 기술을 구현할 수 있는 방안으로 고려되고 있다. 여러 개의 작은 반사경을 적용한 태양 추적식 자연채광 시스템은 비교적 단순한 메카니즘을 적용하여 그 성능과 효용성의 극대화를 꾀할 수 있으며, 또한 그 제작, 설치 작동 그리고 활용성에서 상당한 이점이 있다. 본 연구에서는 작은 mini-dish형 반사경(직경<30cm 이하)을 이용한 화이버 광학 집광기의 설계, 제작 및 작동 특성에 대하여 소개하고, 아울러 광추적 프로그램인 Photopia를 이용하여 그 성능에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 주요 구성 요소에서의 광추적에 의한 시뮬레이션 결과치는 실제 시스템의 설계 및 성능 예측에 중요한 기술적 데이터를 제공하며, 특히 실측이 곤란한 측정 면에서의 빛의 경로 해석에 유용하게 적용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.799-804
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• 2011

본 논문에서는 자연채광 시스템 LFLP(Linear Fresnel Light Pipe)와 DBLP(Double Blind Light Pipe)시스템을 비교하였다. LFLP시스템은 평행한 빛을 선형프레넬렌즈를 이용하여 선형 형태로 빛으로 집광하여 자연채광에 이용하는 시스템이며, DBLP시스템은 베네시안 형태의 블라인드를 이용하여 빛을 반사시켜 자연채광에 이용하는 시스템이다. DBLP시스템은 LFLP시스템을 개선한 것으로 시스템 앞쪽에 위치한 블라인드는 태양의 고도에 따른 빛을, 뒤쪽에 위치한 블라인드는 태양의 방위각에 따른 빛을 변광부로 반사시키도록 설계 되었다. DBLP시스템의 변광부는 콘모양으로 이루어 져 있으며 블라인드에 의해 반사된 빛을 산광부로 보내주는 역할을 하며, 산광부로 들어온 빛은 실내조명에 사용된다. 따라서 맑은날(clear sky)을 기준으로 두 시스템의 효율을 비교하면 DBLP시스템이 LFLP시스템보다 세배 높게 나오는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제21권2호
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• pp.124-132
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• 2012

본 연구에서는 북측창을 가진 강의실 내의 불균형적인 실내 조도차이를 개선하기 위해 두 가지의 자연채광시스템을 적용하였을 경우에 대하여 Photopia를 이용한 성능 시뮬레이션을 수행하였다. 특히, 본 연구에서는 태양고도가 최고 $80^{\circ}$ 이르는 하지에 청천공 상태 하에서의 태양고도에 따른 각 시스템의 배광분포곡선을 구하고 이를 이용하여 실내 조도 등을 분석하였다. 작업면의 경우, 창측과 복도측의 평균 조도차가 1000lx를 초과하였는데 시스템 설치 후에는 그 차이가 상당히 줄어드는 것으로 나타났다. 광튜브 시스템 설치시 906lx에서 603lx로 감소하였으며, 디쉬형 시스템은 308lx까지 줄어들었다. 광튜브의 성능은 태양고도에 영향을 크게 받았으며 디쉬형 집광기는 지속적인 태양추적으로 인하여 태양고도에 관계없이 일정한 성능을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.245-245
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• 2007

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.62-73
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• 2016

자연채광 시스템은 자연광의 건물 실내 유입을 통한 실내조명에 상당히 효율적으로 적용될 수 있다. 특히, 건물에서 사용되는 에너지 중 28%는 조명에너지에 사용되는 점을 감안하면, 인공조명에의 의존도를 낮출 수 있는 자연채광시스템의 역할은 상당히 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최근 국내에 보급된 다양한 추적식 자연채광시스템(Active Daylighting System)의 특성 및 이용 현황에 대한 조사와 분석을 수행하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권11B호
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• pp.1394-1402
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• 2011

본 논문은 포물 반사경 방식 및 프레넬 렌즈 방식을 이용한 태양광 집광장치 및 이의 응용에 관한 것이다. 본 시스템은 대구경 반사경과 더불어 2차 광학계를 도입하여 광섬유로 입사되는 빛의 입사각을 광섬유의 개구수보다 작게 함으로써 집광효율을 극대화하였다. 또한 광섬유 단면에 입사하는 빛의 에너지 밀도를 낮게 하기 위해 광섬유 다발 직경 크기와 동일한 평행광이 광섬유로 입사되게 함으로써 반사경을 사용한 집광 시 문제가 되는 열발생 문제를 별도의 냉각장치 없이 근원적으로 차단하였다. 최근 각광받고 있는 식물공장에 주로 쓰이는 LED와 같은 인공광원 대신 본 연구에서 개발한 태양광 집광장치를 식물공장에 적용하여 인공조명과 태양광의 혼합조명장치를 통해 식물을 재배하였다. 그 결과 낮 시간대에 인공조명에 소요되는 전기에너지를 대폭 절감할 수 있었다. 혼합조명장치에서는 조도센서를 활용하여 항상 일정량의 빛이 식물에 제공되도록 LED등의 밝기를 조절하였다. 하루 10시간 기준으로 100형 규모의 식물공장에 태양광 채광시스템을 적용할 경우 한 달에 약 28,080KWh의 에너지 절감효과가 있다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권3호
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• pp.27-39
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• 2015

Under the goal of analyzing the compulsory supply share of new renewable energy according to the application of a daylighting system to indoor gymnasiums, this study conducted analysis of energy consumption and operation schedule at three indoor gymnasiums in the nation through a survey. The investigator did an Energy Plus simulation on Building A based on the analysis results and analyzed the supply share of new renewable energy in the saving effects of lighting energy according to the application of a daylighting system. As a result, When 92 prism daylighting system were installed in the upper ceiling of a stadium, they were able to meet the criteria for the minimum illumination for official games(Min : 600㏓) and optimum illumination for general games and recreations, thus saving lighting energy during the daytime(09:00~17:00). The resulting saving effects of lighting energy amounted to 44.4% for official games, 57.6% for general games, and 66.7% for recreations. In addition, the daylighting systems had a compulsory supply share of new renewable energy at 2.04% for official games, 2.75% for general games, and 2.62% for recreations, recording an average compulsory supply share of 2.5%.