• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권1호
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• pp.21-29
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• 2018

Purpose: The objective of this study is to evaluate the performance of the conical solar concentrator (CSC) system, whose design is focused on increasing its collecting efficiency by determining the optimal conical angle through a theoretical study. Methods: The design and thermal performance analysis of a solar concentrator system based on a $45^{\circ}$ conical concentrator were conducted utilizing different mass flow rates. For an accurate comparison of these flow rates, three equivalent systems were tested under the same operating conditions, such as the incident direct solar radiation, and ambient and inlet temperatures. In order to minimize heat loss, the optimal double tube absorber length was selected by considering the law of reflection. A series of experiments utilizing water as operating fluid and two-axis solar tracking systems were performed under a clear or cloudless sky. Results: The analysis results of the CSC system according to varying mass flow rates showed that the collecting efficiency tended to increase as the flow rate increased. However, the collecting efficiency decreased as the flow rate increased beyond the optimal value. In order to optimize the collecting efficiency, the conical angle, which is a design factor of CSC, was selected to be $45^{\circ}$ because its use theoretically yielded a low heat loss. The collecting efficiency was observed to be lowest at 0.03 kg/s and highest at 0.06 kg/s. All efficiencies were reduced over time because of variations in ambient and inlet temperatures throughout the day. The maximum efficiency calculated at an optimum flow rate of 0.06 kg/s was 85%, which is higher than those of the other flow rates. Conclusions: It was reasonable to set the conical angle and mass flow rate to achieve the maximum CSC system efficiency in this study at $45^{\circ}$ and 0.06 kg/s, respectively.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권3호
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• pp.367-373
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• 2014

Albedo is one of the critical parameters for understanding global climate change and energy/water balance. In this study, we used red and NIR reflectance from Satellite Pour I'Obervation de la Terre (SPOT)/Vegetation (VGT) S1 product. The product is preprocessed for users that they are atmospherically corrected using Simple Method Atmospheric Correction (SMAC) by Vision on Technology (VITO) for calculating broadband albedo. Roujean's Bi-directional Reflectance Distribution Function (BRDF) model is a semi-empirical method used for BRDF angular integration and inversion. Each kernel of Roujean's model was multi integrated by angle components (i.e., viewing zenith, solar zenith, and relative azimuth angle). Black-sky hemispherical function is integrated by observational angle; whereas, white-sky hemispherical efficient is integrated by incident angle. Estimated spectral albedo of red ($0.61{\sim}0.68{\mu}m$, B2) and near infrared ($0.79{\sim}0.89{\mu}m$, B3) have a good agreement with MODIS albedo products.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1423_1424
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• 2009

Dye sensitized solar cells(DSC) have been very economical and easy method to convert solar energy to electricity. DSC can reach low costs in future outdoor power applications. However, to commercialize the DSC, there are still many shortages to overcome such as a low efficiency in a large size DSC. In this study, DSCs were fabricated by an electrospray coating method for the $TiO_2$ thin film. They were compared with DSCs prepared by conventional coating methods. We conducted an experiment to obtain the optimized parameters of voltage, flow rate, incident angle and distance in the electrospray method. After we manufactured $TiO_2$ film using that way, we could analyze the characteristics of DSC through SEM, UV curve, EIS.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1837-1842
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• 2010

화석에너지의 고갈로 인한 대체 에너지 연구는 최근 수십 년 동안 계속 행해지고 있다. 원자력 에너지와 비교해서 낮은 전기발생 효율에도 불구하고, 환경친화적이며 태양이라는 영구성으로 태양에너지는 주목 받고 있다. 본 논문에서는 태양전지의 효율에 가장 영향을 미치는 인자로 햇빛 입사각의 변화와 Top Connector 형상이라 가정하고 MATLAB 과 MathCAD 를 이용하여 모사하였다. 실험모사 결과 상용화 제품인 500um 선폭, 5um 높이 Top Connector 형상과 비교하여, 최고 10%의 태양전지 효율증가는 Top Connector 후막 두께가 25~50 um, 선폭 두께가 50~100um 영역에서 찾을 수 있었다. 10 만 cps 의 점도를 갖는 은페이스를 500um 의 MDDW (Micro-Dispensing Deposition Writing) 직접분사 노즐을 이용하여 성공적으로 25 um 후막을 형성하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권3호
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• pp.167-176
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• 2018

해상에서 운용되는 일점계류형 해양플랜트의 태양광 발전 시스템은 독립 전원 체계를 가지고 있으며, 해상 환경, 부조일수 등의 영향으로 안정적인 전력을 공급하는 것이 중요하다. 이러한 이유로 태양광 패널을 여러 방향으로 설치하게 되는데, 이 때 각 패널마다 입사되는 광량이 달라지므로 부분음영현상이 발생하게 된다. 육상용 태양광 발전시스템의 발전량은 위도의 영향을 받으므로 우리나라의 경우 $30{\sim}36^{\circ}$ 사이의 각도로 설치하는 것이 일반적이나, 일점계류형 해양플랜트에 설치되는 태양광 발전 시스템의 경우 부분 음영 현상에 의해 최대전력점이 제어 가능 범위 밖에 존재하는 경우가 발생하게 되고 이는 전력 발전 손실이 된다. 이 때 두 패널의 광량차이를 줄임으로써, 최대 전력점을 MPPT 알고리즘이 추종 가능한 범위에 존재하게 하여 발전 효율을 더 높일 수 있으며, 시뮬레이션 결과 설치각도 $20^{\circ}$에서 가장 높은 발전 효율 가짐을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.672-680
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• 2017

태양광 발전 시스템은 태양광 패널이 부착되어 있는 구조물, 이를 지지하는 부분과 발전된 전력을 계통 또는 부하측에 공급하는 장치로 구성된다. 태양광 패널의 발전효율은 태양빛의 입사량에 영향을 받기 때문에 패널이 태양빛을 가장 많이 받을 수 있는 방향으로 패널 구조물을 설치한다. 그러나 태양은 계속 이동하기 때문에 고정식 보다는 태양을 향하여 패널이 회전하는 방식이 더욱 효율이 좋다. 태양광 패널 구조물은 야외에 설치되므로 풍하중, 적설하중 지진하중 등이 작용한다. 본 논문에서는 태양광 패널 구조물에 가장 영향이 큰 풍하중을 유한요소법을 사용하여 구하고 이를 적용하여 태양 추적식 발전 장치의 구조물을 설계하였다. 특히 패널간의 간격에 따른 풍하중을 구하고, 패널 구조물이 지면과 이루는 각도에 따른 풍하중의 변화도 구하였다. 패널간의 간격은 간격이 없을 경우, 간격이 40 mm, 80 mm일 경우 등 3가지 경우에 대하여 해석을 하였으며, 지면과의 각도는 30도, 45도, 60도 등에 대하여 해석을 하였다. 해석결과 풍하중은 패널간의 간격이 없을 경우가 가장 적게 나타났고, 지면과의 경사각이 클수록 커지는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.556-563
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• 2020

대부분의 건물일체형 태양광 발전 시스템(BIPVS; Building Integrated Photovoltaic System)은 건물의 옥상이나 벽면에 설치된다. 따라서 BIVPS의 설치 위치 선정 시 고려해야할 가장 중요한 요소는 주변 건물에 의한 그림자 영향이다. 그러나 지면 위에 있는 방음벽에 태양광 시스템을 설치할 경우, 그림자는 주변 건물은 물론 가로수에 의해서도 생성된다. 따라서 방음벽 일체형 태양광 발전 시스템(SIPVS; Soundproof wall Integrated Photovoltaic System)의 설치 적합지를 선정하기 위해서는 BIPVS의 경우와 다른 데이터 모델 및 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 수치표면모형 기반의 방음벽 일체형 태양광 시스템의 설치 적지 분석을 다룬다. 첫째, 설치 후보지(태양광 패널)의 연간 태양 입사각과 고도각을 계산한다. 둘째, 설치 후보지의 시간대 별 그림자 생성 여부를 수치표면모형을 이용하여 결정한다. 셋째, 그림자가 생성되지 않은 시간대의 태양 입사각을 이용하여 일사량을 계산한다. 일사량의 연간 누적 비교를 통하여 일사량이 충분한 곳을 SIPVS의 설치 적합지로 결정할 수 있다. 제안된 알고리즘은 시작품 형태로 구현(Java Program)되었다. 실험 결과, 총 아홉 곳의 후보지에 대한 설치 적합도의 순서를 결정할 수 있었다. 제안된 알고리즘은 건물의 낮은 위치에 설치할 BIPVS의 적정 설치위치 및 기대 전력 생산량의 계산에도 활용될 수 있을 것이다.

• 천문학회지
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• 제33권3호
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• pp.165-172
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• 2000

A baffle system for an airglow photometer, which will be on board the Korea Sounding Rocket-III(KSR-III), has been designed to suppress strong solar scattered lights from the atmosphere below the earth limb. Basic principles for designing a baffle system, such as determination of baffle dimensions, arrangement of vanes inside a baffle tube, and coating of surfaces, have been reviewed from the literature. By considering the constraints of the payload size of the KSR-III and the incident angle of solar light scattered from the earth limb, we first determined dimensions of a two-stage baffle tube for the airglow photometer. We then calculated positions and heights of vanes to prohibit diffusely reflected lights inside the baffle tube from entering into the photometer. In order to evaluate performance of the designed baffle system, we have developed a ray tracing program using a Monte Carlo method. The program computed attenuation factors of the baffle system on the order of $10^{-6}$ for angles larger than $10^{\circ}$, which satisfies the requirements of the KSR-III airglow experiment. We have also measured the attenuation factors for an engineering model of the baffle system with a simple collimating beam apparatus, and confirmed the attenuation factors up to about $10^{-4}$. Limitation of the apparatus does not allow to make more accurate measurements of the attenuation factors.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.179.1-179.1
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• 2014

Si nanowires have exhibited unique optical characteristics, including nano-antenna effects due to the guided mode resonance, significant optical absorption enhancement in wide wavelength and incident angle range due to resonant optical modes, graded refractive index, and scattering. Since Si poor optical absorption coefficient due to indirect bandgap, all such properties have stimulated proposal of new optoelectronic devices whose performance can surpass that of conventional planar devices. We have carried out finite-difference time-domain simulation studies to design optimal Si nanowire array for solar cell applications. Optical reflectance, transmission, and absorption can be calculated for nanowire arrays with various diameter, length, and period. From the absorption, maximum achievable photocurrent can be estimated. In real devices, serious recombination loss occurring at the surface states is known to limit the photovoltaic performance of the nanowire-based solar cells. In order to address such issue, we will discuss how the geometric parameters of the array can influence the spatial distribution of the optical field (resulting optical generation rate) in the nanowires.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권1호
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• pp.95-101
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• 2022

This paper proposes a method to process the shape of an optical transmission road and attempts to determine the most suitable single processing method for an acrylic plate optical transmission road. In addition, by manufacturing an automatic pattern processing device to generate certain shapes on the acrylic plate at regular intervals, and measuring the illuminance of the patterned acrylic plate optical transmission road, the measured illuminance was confirmed to fall under the KS illuminance values presented in Table 1. In conclusion, when an incident light of approximately 20,000 lx is applied, the transmission illumination is approximately 200 lx, which represents a transmission rate of approximately 1% for incident light and corresponds to the KS illumination criterion F. Additionally, the right-angle triangular pyramid base size (A) processed at a temperature of 350 ℃ for one second was 2 mm, exhibiting the largest transmission illumination of 280 lx. When the transparent acrylic plate was set to a constant size of 1.6 mm at the bottom of the right-angle triangular pyramid, the fastest response occurred at a processing tip temperature of 350 ℃ (0.04 s). On the other hand, it took 10 s to process the size of the bottom of the right-angled triangular pyramid at a temperature of 200 ℃ to 1.6 mm, and it was confirmed that the optical transmission efficiency was significantly reduced because of the burr that occurred at this time.