• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.989-996
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• 2011

태양의 집광 열유속을 이해하는 것은 태양에너지를 이용하는 시스템의 해석과 설계에 중요하다. 본 연구는 우수한 유연성과 확장성을 가진 몬테카를로 광선추적법에 기반하면서 태양주연감광과 반사판 표면 기울기 에러를 고려하는 알고리듬 개발과 이를 통한 태양 열유속 해석에 초점을 맞추고 있다. 검증을 위해 한국에너지기술연구원 태양로에서 측정된 열유속과 비교했을 때, 모델링 결과가 측정 에러 범위인 10% 이내에서 잘 일치하였다. 개발된 모델을 통해 태양로의 집광 성능을 2 mrad 의 추적 정밀도에 최대로 도달 가능한 집광비가 4400 sun 으로 평가하였다. 열유속의 측정 위치에 따른 변화와 수광각에 따른 분포를 통해 화학반응기나 보조집광기 설계에 필요한 상세한 정보를 제공하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권12호
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• pp.927-934
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• 2015

고일사 지역인 사우디아라비아에서 태양열로 구동하는 흡수식 냉동 시스템 개발을 염두에 두고, 본 논문에서는 태양을 추적하는 선형 프레넬 반사판 시스템의 집광 특성을 수치해석 하였다. 몬테카를로 광선추적법을 기반으로 하는 광학 프로그램을 통해 집광 열유속, 집광 효율, 집광 에너지를 일년을 대표하는 춘분, 하지, 추분, 동지 날짜에 계산하였다. 동지를 제외하면, 9 시에서 15 시까지는 집광 성능이 일정한 가운데, 집광 효율도 70% 이상으로 높게 나타났다. 이 시간대에서 흡수기 중심 20% 영역에 모이는 최대 열유속은 하지 때 약 $13.0{\sim}14.6kW/m^2$ 범위에서 변했다. 집광 시스템의 설계 인자 중에서 흡수기 설치 높이, 반사판의 폭, 반사판 사이의 거리가 집광 효율을 조사해 보면, 흡수기 설치 높이는 반사판의 폭에 관계없이 5 m 에서 최적의 성능을 나타냈다. 반사판의 폭이 작을수록 집광 효율이 좋지만, 반사판의 폭은 집광 되는 에너지에 직접적으로 비례하기 때문에 냉동 시스템의 용량에 맞추어 설계가 필요하다. 본 연구는 흡수기의 열전달 해석의 중요한 선행조건이므로 향후에 광학-열전달 연계된 해석을 통해 전체 시스템의 성능을 예측하고 설계하는데 활용할 수 있을 것이다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권4호
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• pp.41-47
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• 2011

The volumetric solar receiver is a key element of solar power plants using air. The solar flux distribution inside the receiver should be a priori known for its heat transfer analysis. Previous works have not considered characteristics of the solar flux although they change with radiative properties of receiver materials and receiver geometries. A numerical method, which is based on the Monte Carlo ray-tracing method, was developed in the current work. The solar flux distributions inside multi-channeled volumetric solar receivers were calculated when light is concentrated at the KIER solar furnace. It turned out that 99 percentage of the concentrated solar energy is absorbed within 15mm channel length for the channel radius smaller than 1.5mm. If the concentrated light is assumed to be diffuse, the absorbed solar energy at the channel entrance region is over predicted while the light penetrates more deeply into the channel. Once the presented results are imported into the heat transfer analysis, one could examine effects of material property and geometry of the receiver on air temperature profiles.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권3호
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• pp.82-90
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• 2013

Concentration errors critically affect the performance of solar concentrator, so their evaluation is important to the concentrated solar power technology. However, the evaluation is very challenging because error sources are various and not easy to measure individually. Therefore, the integrated effect of concentration errors is often more interesting and useful for large-scale applications. In the present work, we analytically investigate and classify various concentration error sources and then explain that the effect of various concentration errors can be represented in terms of a root mean square value of reflector surface slope error. We present an indirect approach to assessing the reflector surface slope error by comparing solar flux measurement data with modeling calculations. We apply the approach for solar furnaces with different thermal capacity and investigate its advantages and disadvantages.

• 한국식품과학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-12
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• 1979

알루미늄-아크릴 필림을 사용(使用)한 곡면식(曲面式) 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)의 제작(製作)과 이의 한국적(韓國的) 기후조건하(氣候條件下)에서 효능(效能)을 시험(試驗)한 결과(結果) 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 반사집광판(反射集光板)으로 사용(使用)한 알루미늄-아크릴 필림의 반사율(反射率)은 66.1%이었으며 저렴(低廉)한 가격(價格)에 비(比)하여 볼 때 반사판(反射板)으로서 충분(充分)히 이용(利用)할 수 있었다. 2. 흡광부위(吸光部位) 에서의 열이용효율(熱利用?率)은 73%이었으며 2.82 cm/sec의 자연대류(自然對流)에 의(依)한 유속(流速)을 얻을수 있었다. 3. 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)를 물의 가온(加溫)에 사용(使用)할 경우 최고(最高) 28.6%의 열이용효율(熱利用?率)을 얻을 수 있었다. 4. 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)에 의해 가온(加溫)된 수온(水溫)의 온도차(溫度差)의 대수치(對數値)와 태양열복사(太陽熱輻射)에너지와의 관계는 선형적비례(線型的比例)관계가 성립(成立)되었고 열이용효율(熱利用?率)은 복사에너지량이 클수록 선형적 감소관계가 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1383-1389
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• 2011

본 연구는 태양열 발전에 사용하는 공기식 다채널 체적식 흡수기의 일관성 있는 열전달 해석에 초점을 두고 있다. 이를 위해 흡수 소재 물성과 채널 형상 변화의 영향을 몬테카를로 광선추적법에 기반한 광학 모델과 전도, 대류, 복사를 고려한 1 차원 열전달 모델에 동시에 반영하였다. 광학 모델 결과는 채널 반경 대비 길이의 형상비가 매우 커서 대부분의 태양 에너지는 15 mm 이내의 짧은 길이에서 흡수됨을 증명하고 있다. 복사 열손실 분류를 통해 채널의 낮은 흡수율에서는 방사 손실은 줄지만 반사손실이 증가하여 흡수기 효율이 감소하는 것을 보였다. 큰 채널 반경이나 작은 질량 유량으로 인해 흡수기 평균 온도가 상승할 때, 방사 손실과 반사 손실 모두 증가하지만 방사 손실의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.