• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.294-301
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• 2016

최근 태양 에너지의 효율을 높이기 위해 사용되는 태양 추적 장치의 태양 추적 방법으로는 센서 방식, 프로그램 방식, 센서와 프로그램을 결합한 프로그램 혼합식으로 나눌 수 있다. 센서 방식 태양 추적 방법에서 AC 모터 및 CdS 센서를 이용한 태양 추적 장치는 저렴한 가격으로 제작이 가능하지만 모터 정지 시 발생하는 관성에 의한 오차 및 태양 빛의 산란에 의한 오차로 인해 위치 정밀도가 낮은 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 태양의 위치를 판단하는 CdS 센서 모듈 설계 방법과 추적 시 발생하는 오차를 미리 측정하여 그 값을 추적 제어 시 이용하는 제어 방법을 통해 위치 정밀도를 높이는 방법에 대해 제안하였다. 또한, 태양 추적 장치의 성능을 평가하기 위해 태양열 온수기를 구현하여 효율 향상 측면과 위치 정밀도 측면에서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 위치 정밀도 실험에서는 ${\pm}2mm$의 위치 정밀도를 나타내 태양열 온수기의 허용 오차인 ${\pm}15mm$를 만족하였으며, 효율 향상 실험에서는 국내 온수기 인증 기준인 KSB8202 대비 32%의 효율 향상을 가져왔다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.39-46
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• 2009

Heliostat, as a mirror system tracking the sun's movement, is the most important subsystem determining the efficiency of solar thermal power plant. Thus the accurate sun tracking performance under the various hazardous operating condition, is required. This study presents a methodology of development of the solar ray tracing technique and the application of it in the analysis of sun tracking error due to the heliostat geometrical errors. The geometrical errors considered here are the azimuth axis tilting error and the elevation axis tilting error. We first analyze the geometry of solar ray reflected from the heliostat. Then the point on the receiver, where the solar ray reflected from the heliostat is landed, is computed and compared with the original intended point, which represents the sun tracking error. The result obtained shows that the effect of geometrical error on the sun tracking performance is varying with time(season) and the heliostat location. It also shows that the heliostat located near the solar tower has larger sun tracking error than that of the heliostat located farther.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.22-31
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• 2009

Canting is the optical alignment of mirror facets of heliostat such that the heliostat could focus the energy as a unit concentrator. Canting could improve the optical performance of heliostat and thus improves the efficiency of heliostat and ultimately improves the efficiency of the solar thermal power plant. This study discusses the effect of mirror canting, especially off-axis canting, used to compensate the sun tracking error caused by the heliostat geometrical errors. We first show that the canting could compensate the sun tracking error caused by the heliostat geometrical errors. Then we show that the proper canting time could exist, depending on the heliostat location. Finally we show how much the sun tracking performance could be improved by canting, by providing RMS sun tracking error. The limitation and caution of using canting to improve the sun tracking performance are also discussed.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.26.2-26.2
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• 2010

이 연구는 Ashen light 측정을 통해 전 지구 반사율을 구하는 통합적 광선 추적 모델을 구성하고 그 수치모사 성능을 검증하는데 목적을 두고 있다. 통합적 광선 추적 모델은 태양-지구-달 시스템에 대하여 태양 복사에너지의 광경로를 추적함으로써 최종적으로 저궤도 상에 존재하는 광학계에 도달하는 Ashen light과 moonshine의 조도를 수치 모사하는 기법이다. Ashen light은 구형의 태양에서 출발한 $1.626\times10^{26}W$의 에너지를 가지는 400nm에서 700nm 파장대역의 빛이 램버시안 특성을 지니는 구형의 지구에서 반사된 후 램버시안 특성을 가지는 구형의 달에서 재 반사되어 저궤도상의 광학계로 입사하는 빛이고, moonshine은 달에서 직접 반사되어 저궤도상의 광학계로 입사하는 빛이다. 통합적 광선 추적 수치 모사를 이용하여 구한 Ashen light과 moonshine의 조도는 1차 근사 해석적 방법을 이용한 계산 결과와 측정 오차 범위 이내의 오차를 보였다. 최종 연구 결과 Ashen light과 moonshine의 조도를 이용하여 구한 지구 반사율과 1차 근사 해석적 방법을 이용한 지구 반사율 계산의 결과가 유사함을 증명하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.640-644
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• 2009

현재 태양광 산업에서는 고정식 태양광 발전장치보다 발전 효율이 우수한 추적식 태양광 발전장치를 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 추적식 태양광 발전장치는 고정식에 대비하여 단위면적당 일사량을 최대로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 일조시간을 최대로 하여 태양전지의 발전효율을 극대화할 수 있다. 따라서 정밀하면서도 저렴한 태양위치 추적장치는 태양광 발전사업의 경제성을 높이고, 성능 대비 투자비용을 낮춰 태양광 발전설비의 보급을 촉진시켜줄 수 있는 중요한 기술이다. 본 연구는 태양위치를 감지하는데 센서를 사용하지 않고 천문학과 수학을 이용하여 정밀도 1분($0.016^{\circ}$)이내의 태양위치를 계산하는 알고리즘에 관한 것이다. 본 연구에서 제안하는 알고리즘은 장치의 제작비용을 낮추어 줄 뿐 아니라, 발전효율도 높여준다. 구현된 알고리즘을 적용시킨 추적식 태양광 발전장치를 운용 실측한 결과, 최대 30초($0.0038^{\circ}$)의 오차를 보여 추적식 발전장치의 경제성을 높일 수 있고, 시간복잡도(Time Complexity)와 공간복잡도(Spatial Complexity)가 낮아 실시간 태양 추적장치에 최적임을 확인하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.1-11
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• 2009

Heliostat sun tracking accuracy could be the most important requirement in solar thermal power plant, since it determines the overall efficiency of power plant. This study presents the effect of geometrical errors on the heliostat sun tracking performance. The geometrical errors considered here are the mirror canting error, encoder reference error, heliostat position error. pivot offset and tilt error, gear backlash and mass unbalanced effect error. We first investigate the effect of each individual geometrical error on the sun tracking accuracy. Then, the sun tracking error caused by the combination of individual geometrical error is computed and analyzed. The results obtained using the solar ray tracing technique shows that the sun tracking error due to the geometrical error is varying almost randomly. It also shows that the mirror canting error is the most significant error source, while the encoder reference error and gear backlash are second and the third dominant source of errors.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.36-44
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• 2009

본 논문에서는 PSA(position solar algorithm)을 이용하여 태양광 추적시스템의 발전 효율을 분석하였다. 태양의 위치 추적시스템은 자연환경 조건에 무관한 태양광 발전시스템에 매우 효과적으로 필요하다. 프로그램 방식의 태양광 추적시스템은 구름이나 대기 조건에 의해 일사량이 급하게 변할 경우에도 오동작 없이 정확하게 태양을 추적을 할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 더욱 정확하게 태양의 위치를 추적하기 위한 PSA 알고리즘을 제시하고, 제시한 알고리즘을 이용하여 태양광 발전시스템의 효율을 분석한다. 또한 적용된 알고리즘에 의해 제어된 고도각 및 방위각을 한국 천문연구원에서 제공된 데이터와 비교한다. 본 논문에서는 고도각 및 방위각 제어의 오차와 적용된 알고리즘의 발전효율을 분석하고 결과를 통하여 적용된 알고리즘의 타당성을 입증한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.68-68
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• 2003

본 논문은 별 추적기의 여러 가지의 성능변수 중에 광행차가 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 일반적으로 광행차는 별 추적기의 저주파오차로 작용하며, 별 추적기 좌표계에서 최대 27" 정도의 성능을 감소시킨다. 지구가 태양 주위를 공전함으로써 야기되는 광행차는 약 21"이며, 줄리안 데이트를 통해서 보정이 가능하며, 관성 좌표계에서 지구 저궤도 위성이 궤도운동을 함으로 야기되는 광행차 오차는 약 6" 이며, 궤도정보를 통해서 보정이 가능하다. 이를 보정하기 위해서, 보정 알고리즘을 구현하여 다목적 실용위성 자세제어계 성능해석 소프트웨어를 통해서 검증을 하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2001년도 추계종합학술대회
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• pp.737-741
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• 2001

본 논문에서는 태양광을 이용한 조명시스템이 설계되었다. 개발되고 있는 시스템은 태양추적을 위한 제어부와 Cds센서 모듈 그리고 태양광 전송부로 이루어져있다. $\pm$2$^{\circ}$의 허용오차 범위내에서 집광판이 태양에 수직으로 추적하기 위하여 Cds센서를 이용한 on-line 알고리즘이 설계되었다. 재발되고 있는 시스템의 효율성을 입증하기 위하여 몇가지의 야외 실험이 진행 중에 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.645-652
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• 2011

본 논문은 태양과 반사경의 법선 벡터와 태양의 위치를 일치시키기 위하여 태양 궤적 추적 장치와 반사경의 오차 보정 장치를 설계하여 반사경의 법선 벡터와 태양의 위치를 일치시키도록 시스템을 설계하였다. 이렇게 설계된 시스템은 태양의 빛을 한 점으로 모을 수 있으며, 모여진 태양광을 광섬유를 통하여 원격지로 자연광을 보내어 유용한 광원으로 활용할 수 있다. 그러나 본 논문에서 제안한 이중화된 시스템의 제어기를 설계하기 위해서는 태양 궤적 추적 장치의 2축과 반사경 오차 보정 장치의 2축으로 구성되어 반사경의 법선 벡터에 대한 복잡한 상관관계가 존재하게 된다. 때문에 이러한 복잡한 방정식이 존재하므로 제어기 설계가 매우 복잡하게 된다. 그러나 본 논문에서는 복잡한 수학적 해석을 필요로 하지 않고 인간의 제어 해석 능력을 언어적 기법으로 표현할 수 있는 퍼지제어 기법을 활용하여 태양광을 하나의 정점으로 집광할 수 있는 시스템을 제시하고자 한다.