Korean Federation of Science and Technology Societies
The Science & Technology
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v.11
no.6
s.109
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pp.42-46
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1978
태양열주택에서부터 인공위성에 이르기까지 태양열을 에너지원으로 이용하는 연구가 세계적으로 한창이다. 우리가 이용할 수 있는 에너지원중 가장 손쉽게 무한량 이용할 수 있고 또 Clean Energy이기 때문에 선진외국에서는 국력을 과시라도 하듯이 실용화연구에 열을 올리고 있다. 우리나라 에서도 최근 이 태양열을 주택의 난방에 이용하기 위한 실용화 연구가 진행중인데. 얼마전 정부에서는 이 태양에너지의 개발이용을 국가정책사업으로 확정하고 2천년대까지 4단계로 태양에너지의 본격적인 실용화를 위한 기본게획을 수립, 추진중에 있다. 그래서 최근 발족한 태양에너지 학회 김효경회장으로부터 Solar Energy란 과연 어떠한 에너지이며 이에 대한 연구는 어느정도까지 진행되고 있는지 연구개발현황등에 대해 자세히 알아보기로 한다.
국립기상연구소는 2000년부터 2010년까지(11년)의 위성자료와 수치모델의 재분석 자료를 이용하여 한반도영역에 대해서 $4km{\times}4km$ 해상도의 태양-기상자원지도를 계산하였다. 이러한 태양-기상자원지도를 기반으로 GIS 분석도구를 이용하여 지역별 태양에너지의 분포와 지역별 태양광의 기후특성을 분석하였다. 연구영역의 행정구역을 구분하고 각 지역별 에너지분포 및 변화특성을 쉽게 분석하기 위하여 GIS 분석도구를 사용하였다. 평균 연누적 태양에너지 자료를 분석한 결과 한반도에서는 경상도가 가장 풍부한 태양광에너지를 받고 있었으며 특히 대구광역시(5047MJ), 부산광역시(5019.4MJ)가 높게 나타났다. 북한지역에서는 함경남도(4719.1MJ)가 가장 풍부한 자원을 가지고 있는 것으로 나타났다. 월별 분포를 분석한 결과 대체로 연누적과 동일하게 남부지방의 경상도가 높은 태양광 에너지를 나타났다. 특히 7월 등의 여름철은 1월에 비해 절대적으로 에너지양이 많았다. 그러나 위도 38도를 중심으로 빈번한 장마전선을 동반한 구름의 이동으로 중부지방이 남부지방과 북부지방에 비해 낮게 나타났다. 또한 2000년 1월부터 2010년 12월까지 월별 시계열 변화를 분석해본 결과 한반도 전역에서 태양광의 증가추세가 나타났다. 특히 부산광역시는 10년간 3.75MJ이 증가하였으며, 서울특별시는 3.645MJ/decade, 함경북도는 3.499MJ/decade의 증가경향을 보였다. 월별 시계열 그래프를 보면 2003년 8월과 2005년 4월을 기준으로 3부분에서 다른 특성이 나타나는데 이것은 각 구간별로 구름산출을 위하여 사용된 정지기상위성이 다르기 때문이다. 각 구간에서 사용된 위성은 GMS-5(2003년 8월 이전), GOES-9(2003년 8월~2005년 3월) 그리고 MTSAT-1R(2005년 4월이후)이다. 추후에는 태양광 자원이 풍부한 지역에 대해서 더욱 상세하게 태양광 에너지의 분포와 변화를 분석해보자 한다. 이러한 지역별 자원분석 자료는 지방자치단체들이 신재생에너지 개발계획을 세우는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
우주 태양전지는 인공위성, 우주 탐사선, 극초저온 환경 등 우주 공간에서의 에너지 공급을 위한 중요한 분야이다. 최근 SpaceX와 같이 민간 우주 개척 분야에서 혁신이 이루어지고 있어 앞으로 우주 태양전지의 용도는 무궁무진할 것으로 기대된다. 또한, 민간 우주 개척 분야 외에도, 국가 간 우주 산업 협력, 인공위성 운용, SBSP(Space Based Solar Power), 우주 정거장의 에너지 공급 등 다양한 우주 분야에서 우주 태양전지의 수요가 계속해서 증가할 것으로 예상한다. 이에 본 고에서는 우주 태양전지 기술 개발 현황과 한계 그리고 추후 기술 개발이 필요한 부분에 대해 논하고자 한다.
태양전지는 온실 가스 감축에 효과가 큰 기후 변화 대응 기술이다. 현재 상업화에 성공한 실리콘 태양전지의 뒤를 이어 박막 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등 차세대 태양전지가 가격과 효율 등을 극복하기 위하여 매우 많이 연구되고 있다. CZT(S,Se) 박막 태양전지는 차세대 태양전지의 유력 후보군인 CIGS, CdTe, 페로브스카이트 태양전지 등에 비해 범용 무독성 원소를 광흡수층으로 사용한다는 장점을 가지고 있지만 아직까지는 이들보다 효율이 낮아 상용화하기에는 많은 문제를 가지고 있다. CZT(S,Se) 박막태양전지의 기본적인 물성, 공정 등을 알아보고 고효율을 달성하는 방법에 대하여 알아보고자 한다.
Sin, Jin-Ho;Gang, Sang-U;Kim, Jin-Tae;Sin, Yong-Hyeon;Go, Mun-Gyu;Yun, Ju-Yeong
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.355-355
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2011
최근 석유 자원의 고갈로 인하여 요구되는 대체 에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 그 중 태양에너지는 지구의 생명체가 살아가는 에너지의 근원으로서 매초 800~1000 W에 달하는 에너지양으로 볼 때 태양은 인류가 가장 풍부하게 활용할 수 있는 에너지원이다. 태양에너지를 이용한 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)는 제조원가를 낮출 수 있고, 유리 전극을 이용한 투명한 태양전지를 제조할 수 있어 건물의 유리창등으로 응용할 수 있는 장점이있다. 이러한 태양전지의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질의 산화, 환원되는 요오드 이온(I-/I3-)과의 재결합(recombination)현상으로 인해 광전변환효율이 떨어지는 현상이 발생한다. 이에 본 연구는 TiO2 전극 위에 높은 밴드 갭(band-gap)을 가지는 Al2O3 박막을 TriMethylAluminium(TMA) 전구체를 이용한 Atomic Layer Deposition(ALD) 공정을 사용하여 증착, 재결합 방지 효과에 대한 연구를 진행하였다.
태양광선을 전류로 직접 변화시키는 과정(Photo-voltamic)은 가장 근사하게 에너지를 얻어내는 방법중의 하나이다. 그러나, 이러한 태양전류가 미래 에너지의 원천으로서 가치를 갖게 하기 위해서는 새로 개발된 태양전지(Solar Cell)의 가격이 아주 저렴해야 한다. 스위스 대학교의 몇 개의 연구소는 이러한 태양에너지 개발에 대한 기술(Solar Technology)에 있어서 세계에서도 첨단적인 위치에 놓여있다. "고전적이고 재래식 재료가 새옷을 입고 나왔다"고 최근 스위스의 Neuenburg 대학의 Institute of Microtechnic(IMT)에서 개발한 Micromorphe Solar Cell을 두고 얘기하고 있다. 왜냐하면 이 새로 개발된 Solar Cell은 역시 재래에 늘 사용하던 Silicium을 부분적으로 이용하고 있기 때문이다. 그러나, 이 Solar Cell에서는 Silicium을 그냥 사용하지 않고 Thin Film형태로 변형해서 사용하고 있다. 이 Silicium Thin Film은 값이 저렴하면서도 효율적으로 태양전류를 태양광선에서 생산할 수 있게 하는 매우 기대가 큰 재료로 등장하고 있다.
태양광 분야에서 일본은 기술 및 보급에 성공한 대표적인 사례로서 거론된다. 태양광의 에너지자원화를 목표로 30여 년간 지속적으로 국가차원의 기술개발 및 보급을 정책 사업화하여 진행시켰고 성공적인 선행 단계를 밟아 왔다. 현재까지의 성공을 기반으로 [태양광 비전 2030]을 수립하여 실현가능한 장기 목표를 구체화하는 단계에 있다. 이에 일본 태양광 산업 및 기술개발 방향에 대한 분석을 통해 오늘 우리에게 주는 시사점을 도출하여 차세대 성장 동력 산업이 될 국내 태양광분야의 발전을 위한 지표로 삼고자 한다.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1993.05a
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pp.11-12
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1993
70년대 석유파동이후 급격히 증가되던 태양에너지 이용 기술개발에 대한 관심이 80년대 들어 석유가격의 안정세와 더불어 서서히 식어가기 시작하였으며, 심지어 어떤 이들은 태양에너지는 실용화가 안 되는 기술이라는 선입견을 가지고 경제성이 확보될 때까지 기다려야 한다는 말을 하기도 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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