• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4463-4468
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• 2014

태양광 모듈 효율의 증가를 위해 렌즈나 반사판 등을 이용한 집광 시스템 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 집광장치는 일반적으로 렌즈를 사용하거나 고집속비의 광학장치를 이용하여 태양광 추적형으로 설계하여 고집속화를 추구하고 있다. 그러나 집속비에 비례하여 열로 소산되는 에너지 밀도가 증가하므로, 고집속에 따른 태양전지 온도상승에 의한 태양전지 효율 저하를 방지하기 위해 집광장치의 냉각에 유의해야 한다. 본 논문에서는 이러한 여러 가지 제약 조건을 피하여, 저가격의 반사형 광학장치를 이용한 경제적인 저집광형 태양광 모듈 시스템을 연구 개발하였다. 일반모듈에 저집광장치를 사용하여 태양광 모듈의 발전효율을 증대 시키면서 집광으로 인해 발생하는 열을 냉각장치를 통해 방출하였다. 제안된 저집광형 냉각장치(MCS, Micro Cooling System)의 특징은 모세관력에 의한 자연 순환 방식으로서 외부 동력원이 불필요하며, 유체 상변환시의 잠열을 이용함으로써 고성능 냉각 구현이 가능하다. 117W 태양광 모듈에 반사판을 설치하고 냉각장치가 있는 모듈과 냉각장치가 없는 모듈을 비교 하였다. 냉각장치를 설치한 모듈에서의 발전량이 28% 증가하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2022년도 추계학술발표대회
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• pp.1038-1040
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• 2022

지속적인 지구 평균 기온 상승으로 인해 우리나라를 포함한 전 세계적으로 탄소중립을 위한 혁신이 이루어지고 있다. 본 연구는 해양수산부 '해양수산분야 2050 탄소중립 로드맵'의 기준에 따라 에너지 자립률을 극대화하고 효율을 최적화시킨 제로에너지 탄소중립 건축물을 제시한다. 태양광 발전 시스템에서, 패널의 태양 일주추적 기능을 통해 에너지 발전률을 극대화하고, 패널 하향정렬 및 딥러닝 모델을 통해 유지 보수를 용이하게 하여 성능 저하를 예방한다. 폐열을 이용한 열 회수/바이패스 환기 시스템을 통해 에너지 효율을 최적화하고, 온/습도에 가중치를 부여하여 모호했던 환기 시스템 결정 기준을 에너지 효율화에 맞게 최적화해 제시한다. 탄소중립 BEMS 기능이 내재된 앱 개발로 위의 건축물 시스템을 제어·관리한다. 본 연구를 통해 제로 에너지 건축물으로서 항만 건물의 가능성을 제고하고, 탄소중립 항만의 구현을 기대한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.161-164
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• 2006

This paper introduces a preliminary work for the design of a mini-dish cluster system for power general ion. Each mini-dish (typically has a 20 to 30cm in diameter) is designed with a simple parabolic profile, concentrating sun light (after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning) onto a centrally located small plane(or concave) mirror which is placed on the bottom side of the transparent glass cover. The mirror with a mini-dish concentrator is designed to focus beam radiation onto a focal point before it enters a bundle of optical fibers connected to a remote receiver for power generation different options are considered In designing a mini-dish concentrator to maximize its effectiveness for the collection and use of solar energy.

• 신재생에너지
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• 제2권4호
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• pp.39-45
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• 2006

This paper introduces a preliminary work for the design of a mini-dish cluster system for power generation. Each mini-dish [typically has a 20 to 30 cm in diameter] is designed with a simple parabolic profile concentrating sun light [after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning] onto a centrally located small plane[or concave] mirror which is placed on the bottom side of a transparent glass cover. The mirror with a mini-dish concentrator is designed to focus beam radiation onto a focal point before it enters a bundle of optical fibers connected to a remote receiver for power generation. Different options are considered in designing a mini-dish concentrator to maximize its effectiveness for the collection and use of solar energy.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.161-164
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• 2008

For the development of solar thermal power tower plant from the early 80' to today, various kinds of receiver have been tested and evaluated. Most of 1st generation receiver used water/steam as a working fluid to operate steam turbine and now the first commercial solar power tower PS-10 also makes saturated steam. However, to increase thermal efficiency of storage system and to obtain practical use of solar energy, molten salt system have been used from THEMIS project in France at 1984. The Solar Tres plant of 17 MWe power generation will be constructed in Spain and have plan to operate 24 hours in summer. The air volumetric receiver system can be integrated with combined cycle of gas turbine and HRSG and also with steam turbine easily. Therefore, related researches to develop higher efficient solar power tower plant and to operate with stable are widely performed in the world.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.273-275
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• 2008

In Korea, over 97% of local energy demand is imported from other countries. And we have to lift the energy independence level up to 5% with replacement energy(renewable energy) such as solar, wind..etc. by 2011 according to the energy agreement made in Kyoto Protocol. So, we proposed some opinions such as the better improvement of solar thermal industry the people' view, cooperation among industry/university/research institutes, remote control/maintenance and government's legislature and supporting system etc.

• 전기학회논문지
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• 제60권9호
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• pp.1721-1726
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• 2011

Recently, interest in renewable energy is increased due to exhaustion of fossil fuel and environmental pollution all over the world, therefore the solar power generation using solar energy is many researched. The solar power generation is required solar tracking control and high concentration solar thermal collector because generation performance is depended on concentrator efficiency. This paper proposes high efficiency solar power generation with two-axis tracking control using dish-type solar thermal collector that has excellent thermal collector performance and tracking algorithm that can be accurately tracked solar position. This paper proves validity through analysis with accuracy of tracking algorithm and generating efficiency.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.388-396
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• 2011

Sun tracking system is the most important subsystem in parabolic dish type solar thermal power plant, since it determines the amount of thermal energy to be collected, thus affects the efficiency of solar thermal power plant most significantly. Various types of sun tracking systems are currently used. Among them, use of photo sensors to located the sun(which is called sensor type) and use of astronomical algorithm to compute the sun position(which is called program type) are two of the mostly used methods. Recently some uses CCD sensor, like CCD camera, which is called image processing type sun tracking system. This work is concerned with the analysis of sun tracking performance of various types of sun tracking systems currently used in the parabolic dish type solar thermal power plant. We first developed a sun tracking error measurement system. Then, we evaluate the performance of five different types of sun tracking systems, sensor type, program type, hybrid type(use of sensor and computed sun position simultaneously), tracking error compensated program type and image processing type. Experimentally obtained data shows that the tracking error compensated program type sun tracking system is very effective and could provide a good sun tracking performance. Also the data obtained shows that the performance of sensor type sun tracking system is being affected by the cloud significantly, while the performance of a program type sun tracking system is being affected by the sun tracking system's mechanical and installation errors very much. Finally image processing type sun tracking system can provide accurate sun tracking performance, but costs more and requires more computational time.

• 에너지공학
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• 제21권2호
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• pp.133-137
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• 2012

청정에너지 이용 기술 중 태양 에너지 이용 기술은 태양광 발전이나 태양열 난방 및 급탕 등 여러 분야에서 활용되고 이다. 특히, 획기적인 에너지 변환 방법인 열음향(Thermoacoustic)은 태양열 및 주변의 폐열을 이용하기 때문에 청정에너지 기술로서 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 태양 에너지를 열원으로 하는 열음향 레이저의 개발을 위하여, 열음향파 발생 시스템에 전원을 공급하여 단일 튜브의 기하학적 형상에 따른 음향파의 기본 특성을 측정하였다. 본 연구는 스택의 재질 및 형상과 공명튜브의 내경(20.2 mm)을 고정하고, 스택의 위치와 길이, 공명튜브의 길이, 전원의 크기를 변화시켜 실험을 진행하였다. 실험 결과, 공명튜브의 길이가 200 mm, 스택의 길이가 25.6 mm이고, 스택의 위치가 닫힌 면으로부터 5 cm에 위치하였을 때 114.5 dB의 평균음압이 발생하였으며, 공급 전원을 35W로 변화시켰을 때 117.29 dB의 평균음압이 발생하였고, 각각 500 Hz의 주파수가 발생하였다. 또한 공명 튜브의 길이를 150 mm로 하였을 때, 115.7 dB의 평균음압과 630 Hz의 주파수가 나오는 것을 확인하였다.