• Title/Summary/Keyword: 태양열 공급장치

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Development of Antifreeze Concentration Control device for Solar Heat Energy System (태양열에너지 시스템용 부동액 농도 제어 장치의 개발)

  • Seo, Choong-Kil;Won, Joung Wun
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.19 no.4
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    • pp.1-7
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    • 2018
  • The gases emitted from internal combustion engines using fossil fuels are causing many social problems, such as environmental pollution, global warming, and adverse health effects on the human body. In recent years, the demand for renewable energy has increased, and government policy support and research and development are also active. In the collecting part of a solar energy system, which is widely used at home, propylene glycol (PG) (anti-freeze), as a heating medium, is mixed with water at a fixed value of 50%, and the heat is transferred to the collecting part at subzero temperatures. On the other hand, when leakage occurs in the heat medium in the heat collecting part, supplemental water is supplied to the solar heat collecting part due to the characteristics of the solar heat system, so that the concentration of antifreeze in the replenishing water becomes low. As a result, the temperature of the solar heat collecting part is lowered resulting in a frost wave, which causes economic damage. The purpose of this study was to develop a device capable of controlling the antifreeze concentration automatically in response to a temperature drop to prevent freezing of the heat collecting part generated in the solar energy system. The electrical conductivity of the H2O component was larger than that of PG, and the resistance increased with decreasing temperature. The PG concentration control values of 40, 50, and 60% should be controlled through calibration with a PG concentration of 39.6, 50.7, and 60.1%.

Analytical Investigation of In-direct Heater to Simulate Space Thermal Environment for Thermal Vacuum Test (열진공 시험용 비접촉식 우주 열환경 모사 장치의 해석적 검토)

  • Baek, Cheul-Woo;Shin, So-Min;Oh, Hyun-Ung
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.40 no.2
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    • pp.178-183
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    • 2012
  • To simulate space thermal environment in thermal vacuum test, direct or in-direct heater has been applied on the radiator. Both of them, direct heater attached on the radiator and indirect heater with a distance from the radiator, simulate the heat fluxes from the Sun radiation, the Earth IR and Albedo. They also supply the heat fluxes to the radiator of spacecraft to achieve the target temperature according to thermal test conditions. In general, indirect heater is used when the heater is not allowed to attach on the radiator directly due to constraints of coating property or contamination. For in-direct heater design, it is needed to estimate the heat power to make the extreme test conditions and minimize the interference with heat exchange of radiator and shroud. In this study, optimized thermal design of in-direct heater is proposed and investigated by commercial S/W SINDA. The effective values of design factors are also derived.

진공챔버 내부의 위성표면온도 제어용 비접촉 적외선 발열장치 개발

  • Jo, Hyeok-Jin;Seo, Hui-Jun;Lee, Sang-Hun;Mun, Gwi-Won
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.08a
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    • pp.49-49
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    • 2010
  • 본 논문은 진공챔버 내부에서 위성 표면의 온도를 제어하기 위한 할로겐램프를 이용한 적외선 발열장치의 개발에 관한 것으로, 인공위성이 우주궤도에서 받게 되는 복사에너지를 지상의 진공챔버 내에서 모사하기 위한 비접촉 적외선 발열장치에 관한 것이다. 진공챔버 내에서의 비접촉식 발열 방법 중, 진공환경에서의 오염을 발생시키지 않고, 발열 시간 및 냉각 시간이 가장 짧으며, 높은 열효율로 태양복사에너지를 가장 근사하게 모사할 수 있는 할로겐 램프를 이용한 발열 방법을 적용하였으며, 램프에서 방사되는 열에너지가 위성표면에 균일하게 분포될 수 있도록 위성 표면으로부터의 거리와 램프의 개수, 램프의 배열에 따른 에너지 분포 계산식을 도출하여 적용하였다. 공급 전압에 따른 램프의 저항특성을 파악하여, 원격으로 제어되는 150 VDC, 5 A의 직류전원공급기를 이용해 램프의 발열량을 조절하였으며, 발열량에 따른 위성 표면온도에 대한 해석을 수행하였다. 램프를 이용한 비접촉식 적외선 발열장치 개발을 통해 진공환경에서의 시험대상에 대한 효율적인 열에너지 부과방법 수립이 가능하였다.

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Generation Properties of Bimorph Energy Harvester through Spring Structure (바이몰프 에너지하비스터의 스프링 지지구조에 따른 발전특성)

  • Kim, Chang-Il;Jeong, Young-Hun;Lee, Young-Jin;Paik, Jong-Hoo
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2008.11a
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    • pp.211-211
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    • 2008
  • 태양열, 바람, 지열, 진동 등의 우리주변에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지를 모아서 필요로 하는 전자기기의 에너지원으로 사용하는 개념의 에너지하비스팅에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계적인 변경으로 전압이 발생하는 압전체는 오래전 알려져 있었지만 발생전압이 낮아 에너지발전용으로 적용이 힘들었다. 하지만 전자기기의 소형화와 함께 필요로 하는 전력도 수 ${\mu}W$로 낮아짐으로 압전체를 이용한 에너지하비스팅이 주목 받고 있다. 전선으로 연결하여 전원을 공급하기 힘든 위치에 있는 전자기기는 주기적으로 배터리를 교환해 주어야한다. 이는 시간적, 금전적, 인적자원의 낭비이며 반영구적으로 전원을 공급할 장치개발이 필요하다. 구조물은 수~ 수십 Hz로 진동을 하며 이 진동으로 압전체에 변형을 주어 전압을 발생시킨다. 변형이 클 때 발생전압도 크게 되므로 압전체를 칸틸레버형태로 제작했다. 더 큰 전압발생을 위해 메탈을 사이에 두고 양면에 압전체를 둔 바이몰프 형태로 캔틸레버를 제작했다. 이때 진동의 충격을 완화시켜 압전체에 인가되도록 하고 구조물의 고유진동수모다 큰 진동수로 압전체가 진동하도록 하기위해 스프링을 사용하여 제작하였다. 이 스프링 지지구조 및 가진 조건에 따른 발전특성을 알아보았다.

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Design of the Condenser and Automation of a Solar Powered Water Pump (태양열 물펌프의 운전 자동화 설계)

  • Kim Y. B.;Son J. G.;Lee S. K.;Kim S. T.;Lee Y. K.
    • Journal of Animal Environmental Science
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    • v.10 no.3
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    • pp.141-154
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    • 2004
  • The solar powered water pump is very ideal equipment because solar power is more intensive when the water is more needed in summer and it is very helpful in the rural area, in which the electrical power is not available. The average so]ar radiation energy is 3.488 kWh/($m^2{\cdot}day$) in Korea. In this study, the automatic control logic and system of the water pump driven by the radiation energy were studied, designed, assembled, tested and analyzed for realizing the solar powered water pump. The experimental system was operated automatically and the cycle was continued. The average quantity of the water pumped per cycle was about 5,320 cc. The cycle time was about 4.9 minutes. The thermal efficiency of the system was about $0.030\%$. The pressure level of the n-pentane vapour in flash tank was 150$\%$450 hPa(gauge) which was set by the computer program for the control of the vapour supply. The pressure in the condenser and air tank during cycles was maintained as about 600 hPa and 1,200 hPa respectively. The water could be pumped by the amount of 128kg/($m^2{\cdot}day$) with the efficiency of $0.1\%$ and the pumping head of 10 m for the average solar energy in Korea.

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Thermal Performance of PV Cells Exposed to Irradiation by a Parabolic Trough Concentrator (PTC형 태양열 집열기로 조사되는 PV cell의 열적 성능)

  • Hwang, Seon Yeob;Kang, Tae Gon;Boo, Joon Hong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.05a
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    • pp.68-68
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    • 2011
  • 본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.

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An Experimental Study on the Thermal Performance of Air Filled Thermal Diode (공기를 작동 유체로 하는 열다이오드의 열성능에 관한 실험적 연구)

  • Pak, Ee-Tong;Jang, Young-Geun;Hwang, In-Ju
    • Solar Energy
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    • v.17 no.2
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    • pp.35-42
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    • 1997
  • Thermal diode is a device which allows heat to be transferred in one direction by convection due to difference of density of fluid, and blocks heat flow in the opposite direction. Vertical plate for heat collection and radiation are of utility for design of thermal diode. It was considered the transient and steady state of air filled thermal diode with guide vane which combined rectangular and parallelogrammic shape enclosures. $Gr^*$ was kept constantly on $1.11{\times}10^{10}{\sim}1.4{\times}10^{10}$ and error range was ${\pm}3%$ during the experiment. Nu was examined when inclined angle are $15^{\cir\c}\;and\;45^{\circ}$ and, also the experiments was carried out with and without guide vane as well. Specially, Nu was linearly increased due to increase of $Gr^*$, and the effect of guide vane and dimensionless channel depth was sensitive. Developed state of temperature began at dimensionless time $0.5{\sim}0.6$ due to variation of inclined angle, which is characteristic of system.

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R&D Trends and Unit Processes of Hydrogen Station (수소 스테이션의 연구개발 동향 및 단위공정 기술)

  • Moon, Dong Ju;Lee, Byoung Gwon
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.43 no.3
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    • pp.331-343
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    • 2005
  • Development of hydrogen station system is an important technology to commercialize fuel cells and fuel cell powered vehicles. Generally, hydrogen station consists of hydrogen production process including desulfurizer, reformer, water gas shift (WGS) reactor and pressure swing adsorption (PSA) apparatus, and post-treatment process including compressor, storage and distributer. In this review, we investigate the R&D trends and prospects of hydrogen station in domestic and foreign countries for opening the hydrogen economy society. Indeed, the reforming of fossil fuels for hydrogen production will be essential technology until the ultimate process that may be water hydrolysis using renewable energy source such as solar energy, wind force etc, will be commercialized in the future. Hence, we also review the research trends on unit technologies such as the desulfurization, reforming reaction of fossil fuels, water gas shift reaction and hydrogen separation for hydrogen station applications.

Electrical properties of CuInSe2 thin films formed by selenization of RF sputtered Cu-In-Se2 precursors for solar cell applications (Cu-In-Se2 전구체의 Selenization에 의해 형성된 CuInSe2 박막의 태양전지 응용을 위한 전기적 특성평가)

  • Jeong, Chaehwan;Park, Chanyoung;Kim, Jinhyeok;Lee, Suk Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.06a
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    • pp.79-79
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    • 2010
  • 다른 물질에 비해 많은 우수한 특성을 가지고 있는 CuInSe2(CIS)박막 태양전지는 많은 연구자들에 의해 개발되어 오고 있다. CIS의 대표적인 장점으로는 직접천이형 밴드갭, 높은 흡수계수, 열 안정화상태 및 p형으로의 전도성물질의 가능성 등 다양하다. 또한 간단한 구조를 이용하여 유리같은 싼 기판을 이용하기 때문에 저가형 태양전지로서 많은 각광을 받고 있다. CIGS태양전지는 CIS의 In 사이트에 Ga을 도핑함으로서 만들어지는데 밴드갭은 약 1.4eV이다. CIS박막을 만드는 많은 방법이 존재하나 구성원소로부터 최적화된 조성을 찾을수 있는 방법이 가장 중요한 요소 중의 하나로 인식되고 있으며, 이런점에서 증발법 및 스퍼터링법 등 같은 진공방식이 비진공방식에 비해 훨씬 간편하게 조성비를 맞출수 있다. 그 중에 스퍼터링법은 대면적 박막태양전지로의 가능성으로 비출어 볼때 산업화를 위한 좋은 후보군이 될 수 있다. Selenization을 하기전에 Cu-In-Se의 전구체 조합은 여러개의 타겟으로부터 동시 스퍼터링법이나 다층 전구체법을 사용하여 준비되는데 어떤 방법이 되던지 Se의 부가적인 공급은 불가피하다. 지금까지 많은 관련 연구의 대부분인 구조적, 조성비적 그리고 광학적인 특성평가에 집중되어 오고 있는데, 전기적특성평가의 경우는 면저항, 비저항 같은 간단한 결과 위주로 보고되어 오고 있다. 또한 캐리어농도와 이동도에 대한 보고가 있음에도 불구하고 이해되기에는 충분치 못한 면이 많다.본 발표에서는 태양전지 제조 전단계로서 소다라임유리기판(SLG)위에 Mo의 유무에 따라 CIS박막의 전기적인 특성 변화에 대한 내용을 담고 있다. 소다라임유리($2cm{\times}2cm$)를 기판으로 사용하여 아세톤-에탄올 용액에 초음파세척을 수행하고, Mo 후면전극을 DC 스퍼터링방식을 이용하여 증착을 한다. SLG와 Mo이 코팅된 SLG를 각각 RF 스퍼터 챔버에 이송한 후 수증기 제거를 위해 약 10분간 예열을 한다. 샘플에 대한 전기적특성은 Hall효과 측정장치에 의해 측정이 되며 전기전도도, 캐리어농도, 이동도 및 전도형에 대한 정보가 각각의 변수에 따라 조사된돠. 부가적으로 구조적, 조성비적인 특성을 SEM,XRD 및 EDX를 통해 조사를 하여 전기적 특성에 따른 관계성을 검토한다. SLG와 Mo가 코팅된 SLG위의 CIS박막은 전기적으로 약간 다른 특성을 보일 것으로 예측되며, 이러한 기대를 바탕으로 조성비가 이상적인 화학양론에 근접할 때 p형으로서 제시될 수 있다는 것을 보여줄 것이다.

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Development of New Ocean Radiation Automatic Monitoring System (새로운 해양 방사선 자동 감시 시스템의 개발)

  • Kim, Jae-Heong;Lee, Joo-Hyun;Lee, Seung-Ho
    • Journal of IKEEE
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    • v.23 no.2
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    • pp.743-746
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    • 2019
  • In this paper we proposed a new ocean radiation automatic monitoring system. The proposed system has the following characteristics: First, using NaI + PVT mixed detectors, the response speed is fast and precision analysis is possible. Second, the application of temperature compensation algorithm to scintillator-type sensors does not require additional cooling devices and enables stable operation in the changing ocean environment. Third, since cooling system is not needed, electricity consumption is low, and electricity can be supplied reliably by utilizing solar energy, which can be installed at the observation deck of ocean environment. Fourth, using GPS and wireless communications, accurate location information and real-time data transmission function for measurement areas enables immediate warning response in the event of nuclear accidents such as those involving neighboring countries. The results tested by the authorized testing agency to assess the performance of the proposed system were measured in the range of $5{\mu}Sv/h$ to 15mSv/h, which is the highest level in the world, and the accuracy was determined to be ${\pm}8.1%$, making normal operation below the international standard ${\pm}15%$. The internal environmental grade (waterproof) was achieved, and the rate of variation was measured within 5% at operating temperature of $-20^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$ and stability was verified. Since the measured value change rate was measured within 10% after the vibration test, it was confirmed that there will be no change in the measured value due to vibration in the ocean environment caused by waves.