• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.461-462
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• 2019

본 논문은 실제 차량 운행 조건에서 차량에 적용한 태양광 발전모듈의 발전특성을 분석하였다. 태양광 발전모듈 적용차량의 발전특성 분석을 위해 조도계 및 온도계를 이용한 실제 데이터를 활용하였으며, 차량 조건 및 온도 조건에 따라 발전 가능한 최대전력량을 도출하였다. 태양광 발전모듈에 대한 특성 데이터 및 태양광 발전모듈 적용차량의 실제 도로 운행 시 측정된 일사량 데이터를 통하여 태양광 발전모듈을 탑재한 차량의 발전특성을 연구하였다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제5권1호
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• pp.38-45
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• 2019

건물 일체형 태양광 발전시장의 증가에 따라 미적(Aesthetic) 요소가 결합된 태양광 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다. 이런 시장의 요구에 따라 다양한 색상을 가지고 있는 컬러 태양광 모듈에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 여러 제안된 컬러 태양광 모듈 기술 중 결정질 실리콘(crystalline-silicon) 기반 태양광 모듈에 컬러 유리 혹은 컬러 층을 도입하는 기술은 기존 실리콘 모듈의 장점인 신뢰도와 가격 측면에서 다른 방식 대비 큰 장점이 있다. 결정질 실리콘 모듈에 컬러를 구현하기 위해서는 현재 크게 세가지 방식이 제안되고 있다. 가장 먼저 제안된 방식은 태양전지 전면에 반사 방지막 형성 시 특정 파장만 반사할 수 있는 층이 도입된 컬러 태양전지(color photovoltaic cell)를 이용하여 색상을 구현하는 방식이다. 다른 한 방식은 일반 검정색 태양전지에 반사가 가능한 입자 혹은 박막층을 태양광 모듈 전면에 도입하는 반사형(Reflective) 컬러 태양광 모듈 기술이다. 마지막으로 특정 파장을 흡수하여 다른 파장으로 발광하는 염료 혹은 안료를 이용한 발광형(Luminescent)방식에 대한 연구도 진행 중이다. 본고에서는 각 방식의 동작 특성 및 기술 동향에 대해 논의하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1088-1089
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• 2015

본 논문에서는 태양광발전시스템의 발전 효율을 극대화하기 위한 태양전지 모듈의 배면온도를 낮출 수 있는 부유구조물의 최적화 설계에 대한 것이다. 저수지 수면은 태양에너지를 흡수하게 되면 물 온도의 상승으로 밀도저하가 발생되고 저수지의 수면이 최상층에 위치하여 지속적으로 태양에너지가 흡수는 경우 최상층의 수면온도가 $60^{\circ}C$ 이상 상승하게 된다. 이는 태양전지 모듈의 배면온도 상승을 주도하여 시스템 발전량의 감소원인으로 작용한다. 수상 태양광발전시스템의 효율 향상을 위해 태양전지 모듈의 온도 저하가 반드시 필요하고, 더불어 저수지 지리적 요건에 따른 바람의 영향 등을 고려한 태양광발전 부유구조물 최적 설계가 요구된다. 열전달 수치해석을 통해 태양광발전 구조물에 대한 최적설계, 태양전지 모듈의 온도 측정 및 성능 검증을 통해 태양광발전 구조물의 상하단의 높이의 최적 설계 조건을 확립하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.157-162
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• 2020

기존의 태양광발전장치 중에서 반사판을 갖춘 장치는 태양에너지(일사량)를 태양광 모듈 표면에 집중적으로 입사되는 방식이지만 태양광 모듈을 통해 다시 반사되어 손실되는 태양에너지(일사량)는 고려되지 않는 구조로 되어있다. 또한, 태양광 모듈 주위에 반사판을 설치하여 발전량을 높이는 방안이 제시되고 있지만, 이는 다른 태양광 모듈의 음영에 따른 발전 저하에 영향을 주고 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하고자 본 논문에서는 1) 음영에 따른 태양광 모듈의 발전에 영향을 주지 않으면서 2) 태양광 모듈에서 반사되어 손실되는 태양에너지(일사량)를 회전하는 반사판을 이용하여 태양광 모듈에 다시 입사되는 방법을 연구 및 제안한다. 따라서 손실된 태양에너지(일사량)의 무수한 반사 각도에 따른 태양에너지를 재활용할 수 있는 방법을 통해 태양에너지(일사량)에 대한 손실을 최소화, 동일 일사량에 대한 발전량을 최대화하므로 태양광발전장치의 발전량을 증가시킬 수 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.362-363
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• 2018

태양광 발전시스템에서 태양광 모듈은 고압의 발전전압 형성을 위해 직렬로 구성한 스트링을 사용하고 있다. 그러나 직렬로 연결된 태양광 모듈 중 한 개의 모듈이라도 노후화가 발생하면 노후화가 발생한 스트링의 발전 효율이 감소하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 태양광 스트링에서 노후화 모듈을 판정을 위해 순시 PV 특성곡선을 계측할 수 있는 토포로지를 제안하고 계측된 PV 특성곡선을 이용한 노후화 판정 알고리즘을 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제5권1호
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• pp.16-23
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• 2019

• 한국태양광발전학회지
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• 제6권2호
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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.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.159-164
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• 2014

본 논문에서는 하나의 태양광 모듈에 대한 전력 변환기인 마이크로 컨버터의 개발을 목표로 하고 있다. 중앙집중형 태양광발전시스템이 부분적인 음영에 의해서 성능저하가 발생하는데 반해 단일 태양광모듈의 전력변환기는 태양광모듈의 발전량을 최대화 할 수 있다. 전력 변환기는 지속적으로 각 모듈의 최대 전력 점을 추적하여 태양 광 발전 시스템의 에너지 출력을 증가시킨다. 태양광 전력 변환기의 반도체 스위치 및 외부 장치의 수를 최소화하고, 또한 동기 정류기를 사용하여, 320W급의 태양광 마이크로 컨버터를 개발하였으며, 시뮬레이션과 실험에 적용하여 효율성을 검증하였다.