기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생 산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설 치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구 조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파 랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요 소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부 유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

선박으로부터 발생하는 온실가스 배출을 저감하기 위한 규제가 점차 강화되고 있다. 현존선에서도 EEXI(Energy Efficiency Existing Index)가 도입되었으며 이와 같은 온실가스 배출 감축목표를 달성하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 국제항 해에 종사하는 현존선 중 자동차운반선에 태양광 발전시스템을 적용하여 연료유 사용량을 줄임으로써 온실가스 배출이 저감될 수 있는 시스템을 제안하였다. 제안된 태양광 발전시스템은 태양광 모듈, 에너지저장시스템, 전력변환장치 등으로 구성되었으며, 본 시스템의 적 용 가능성을 확인하기 위해 전력전자프로그램을 통해 시스템을 모델링하였으며, 시뮬레이션을 실시하였다. 또한, 실제 선박에 적용하기 위한 타당성 검증을 위해 경제성 분석을 실시하였으며, 약 11년 이후 경제성 부분에서도 유의미한 결과가 도출됨을 확인할 수 있었다.

As the spread of new and renewable power generation facilities, the fixed investment cost CAPEX(Capital Expenditure) of solar power generation facilities decreases due to continuous technological development, and the impact of O&M costs that determine investment success has increased. For this reason, the importance of technologies such as accuracy of O&M cost calculation through ICT, failure prediction, and predictive maintenance have emerged. In the above paper, based on the cost-breakdown structure design and failure rate model design of the solar power generation facility using engineering estimation method, the maintenance cost of the solar power generation facility, which is a renewable power generation facility, is predicted and the maintenance cost used was compared and confirmed. In addition, the cost-breakdown structure and failure rate model of solar power generation facilities were designed and developed by incorporating them into a new program of economic evaluation of new and renewable power generation facilities.

대한민국의 낚시산업은 레저활동을 즐기는 인구 증가로 인해 매년 급성장하고 있으며 이에따라 규모가 큰 9-10톤급 낚시어선 의 수는 매년 늘어나고 있다. 현재 운항 중인 낚시어선은 낚시 활동 중 유류비 절감과 엔진 발생 소음 저감을 위해 엔진을 정지하고 배터리를 이용하여 선박의 필수장비를 운영하고 있다. 하지만 배터리의 방전으로 인한 엔진 시동불량 등으로 인해 해상에서 표류되는 사고가 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 이는 대형 인명사고로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 낚시어선의 안전확보를 위해 태양광 보조전원 설치를 제안하고, 9-10톤급 선박을 대상으로 선정하였다. 대상선박의 태양광 발전설비 공간 확보 가능성을 확인하였으며, 태양광 발전설비의 적용을 검증하기 위해 조업 중 필요한 필수 부하량을 계산하고 전력분석프로그램을 통해 태양광 발전시스템을 모델링하였다. 모델링 된 태양광 발전시스템에 우리나라의 월별 수평면 평균 일사량을 적용하여 낚시어선의 태양광 보조발전장치 적용에 관한 타당성을 입증하였다.

화석연료의 사용은 대기가 오염되어 지구온난화와 이상기후 등의 문제를 야기하고 있다. 우리나라는 탄소 배출량을 줄이기 위하여 신재생에너지 개발에 관심이 집중되었고, 신재생에너지에 관한 정책 중 ‘그린 홈 100만호 보급사업’을 통해 일반 주택에 태양 광 발전기 보급이 확대되었다. 태양광 발전기는 외부에 노출되어 있어 직접적으로 태풍과 같은 강풍에 영향을 받게 된다. 따라서 보급 이 확대된 만큼 피해사례도 증가하고 있다. 본 연구에서는 태양광 발전기의 안전한 내풍설계를 위하여 주택설치 용량에 부합하는 태양광 발전기 형태를 특정하여 풍동실험을 진행하였다. 태양광 발전기의 모듈을 동일 면적의 정사각형(3 by 5 어레이), 직사각형(5 by 3 어레이)으로 배열하고 설치 각도를 30°, 35°, 40°로 하여 변수에 따른 풍압분포와 피크순압력계수를 산출하였다. 전체적으로 설치 각도가 증가할수록 값은 줄어들었으며 어레이 상부 모서리에서 상방향, 하부 모서리에서 하방향의 피크순압력계수가 지배적이었다. 또한 대체로 정사각형(3 by 5 어레이)보다 직사각형(5 by 3 어레이)의 배열이 바람에 더 불리한 것으로 나타났다.

In the winter forage study, Italian ryegrass(IRG) and barley were selected. In 2018, the dry matter yield of IRG was 16,915kg per ha under the Agrivoltaic System; this was a little more than 16,750kg per ha of outdoors. On the contrary, the dry matter yield of barley was slightly less under the Agrivoltaic System than that of outdoors. In 2019, the dry matter yield under the Agrivoltaic System was 12,062kg per ha for IRG and 12,195kg per ha for the barley; this was 5.4% and 11.5% less than that of outdoors, respectively. In the summer forage study, corn and sorghum×sudangrass were selected. In 2019, the dry matter yield of corn under the Agrivoltaic System was 13,133kg per ha which was 17% less than that of outdoors. The dry matter yield of sorghum×sudangrass was 12,450kg per ha, which was 82.5% of that of outdoors. In 2020, the dry matter yield of corn under the Agrivoltaic System was 8,033kg per ha which was 7.9% less than that of outdoors. The dry matter yield of sorghum×sudangrass was 5,651kg per ha, which was 11.4% less than that of outdoors.

본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원 공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200μmol·m-2·s-1 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 장치 는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올 때 폐쇄형 식 물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

지구온난화 및 대기오염 등 환경문제에 대한 관심이 대두되면서 국제해사기구의 선박 대기오염물질 배출 규제 및 협약이 채택 되었으며, 최근 국내에서는 항만지역 등 대기질의 개선에 관한 특별법안이 제정되어 미세먼지 발생량을 줄이고자 다방면으로 노력하고 있다. 이러한 미세먼지 저감대책의 일환으로 노후화된 연안선박의 디젤엔진을 미세먼지 및 배출가스가 없는 배터리 전기추진시스템으로 전환하는 것에 대한 타당성 조사가 활발히 진행되고 있다. 배터리 전기추진시스템은 연료의 연소로 인한 배기가스의 발생이 없으며, 신재 생에너지원의 적용이 용이하므로 유럽이나 미국과 같은 선진국에서는 수년전부터 신재생에너지를 적용한 배터리 전기추진시스템이 적용 된 소형연안여객선이 운항 중이나 국내에서는 전무하다. 따라서 본 연구에서는 국내 소형연안여객선을 대상선박으로 선정하여 태양광 발 전시스템이 연계된 배터리 전기추진선박의 적용 여부에 대해 시뮬레이션을 하였으며, 그에 따른 결과를 바탕으로 배터리 전기추진선박의 적용가능성을 확인하고자 한다.

본 연구는 충주댐 (청풍호)의 부유식 수상태양광 발전 시스템 (FPV)이 수질에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 충주댐 (청풍호) FPV는 수표면적 (97 km2)의 0.04% 를 차지 한다. FPV 설치 전후 호수 전체의 수질을 비교·분석하였다. 전체 호수의 DO, BOD, TOC 및 Chl-a는 설치 기간 후 유의한 수준 (p<0.05)에서 증가한 반면, 전기전도도는 감소하였다. 이는 동일한 비교 기간 동안 40% 증가한 강수량 으로 인해 영양염류 유입이 증가한 때문으로 판단된다. 또한 2017년 5월과 11월 FPV 중앙 직하부 (FPVC) 및 영향권 지점에서 수질 인자를 측정·비교하였다. 그 결과, FPVC와 영향권 지점의 수질 인자가 통계적으로 다르지 않았으며 (p>0.05), FPV 시설이 수질 저하를 유발하지 않음을 보여주었다. 2018년 9월부터 11월까지 5차례에 걸쳐 수온, 광도 및 식물 플랑크톤 군집도 수심별로 측정·분석하였다. 수온은 지점별로 다르지 않았으며, 광도는 FPVC에서 27~50%로 감소한 것으로 조사되었다. 대조구와 비교해보면 감소된 광도에도 불구하고 FPVC에서 조류의 출현종과 현존량이 유의미하게 다르지 않았다 (p>0.05). 그러나, 11월 초의 시료의 경우, FPVC에서 Aulacoseira 속에 속하는 부착 규조류가 우점하였으며 대조구보다 현존량이 상당히 높았다. 이는 FPV 시스템에 의한 일시적이고 국부적인 정체 수역 형성과 관계있을 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 향후 수상태양광 설치에 관한 정책수립에 필요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 수상태양광 시설에 대한 장기적인 수질 모니터링과 수상태양광 시설에 의한 수리동역학적 연구, 수상태양광의 설치 면적과 수질과의 상관관계 연구 등이 필요하며 이를 통해 수상태양광 활용성을 극대화 시킬 수 있을 것으로 보인다.

Recently, research on cost reduction and efficiency improvement of crystalline silicon(c-Si) photovoltaic(PV) module has been conducted. In order to reduce costs, the thickness of solar cell wafers is becoming thinner. If the thickness of the wafer is reduced, cracking of wafer may occur in high temperature processes during the c-Si PV module manufacturing process. To solve this problem, a low temperature process has been proposed. Conductive paste(CP) is used for low temperature processing; it contains Sn57.6Bi0.4Ag component and can be electrically combined with solar cells and ribbons at a melting point of 150℃. Use of CP in the PV module manufacturing process can minimize cracks of solar cells. When CP is applied to solar cells, the output varies with the amount of CP, and so the optimum amount of CP must be found. In this paper, in order to find the optimal CP application amount, we manufactured several c-Si PV modules with different CP amounts. The amount control of CP is fixed at air pressure (500 kPa) and nozzle diameter 22G(outer diameter 0.72Ø, inner 0.42Ø) of dispenser; only speed is controlled. The c-Si PV module output is measured to analyze the difference according to the amount of CP and analyzed by optical microscope and Alpha-step. As the result, the optimum amount of CP is 0.452 ~ 0.544 g on solar cells.

In this study, we investigate the relationship between the peeling behavior of the backsheet of a photovoltaic(PV) module and its surface temperature in order facilitate removal of the backsheet from the PV module. At low temperatures, the backsheet does not peel off whereas, at high temperatures, part of the backsheet remains on the surface of the PV module after the peeling process. The backsheet material remaining on the surface of the PV module is confirmed by X-ray diffraction(XRD) analysis to be poly-ethylene(PE). Differential scanning calorimetry(DSC) is also performed to investigate the interfacial characteristics of the layers of the PV module. In particular, DSC provides the melting temperature(Tm) of laminated ethylene vinyl acetate(EVA) and of the backsheet on the PV module. It is found that the backsheet does not peel off below the Tm of ethylene of EVA, while the PE layer of the backsheet remains on the surface of the PV module above the Tm of the PE. Thus, the backsheet is best removed at a temperature between the Tm of ethylene and that of PE layer.

With the recent accelerated policy-making and interests in new renewable energy, plans to develop and supply the new renewable energy have been devised across multiple regions in Korea. Solar energy, in particular, is being applied to small-scale power supply in provincial areas, as solar cells are used to convert solar energy into electric energy to produce electric power. Nonetheless, in the case of solar power plants, the need for a large stretch of land and considerable sum of financial support implies that the planning step should take into consideration the most suitable meteorological and geographical factors. In this study, the proxy variables of meteorological and geographical factors associated with solar energy were considered in analyzing the vulnerable areas regarding the photovoltaic power generation facility across the nation. GIS was used in the spatial analysis to develop a map for assessing the optimal location for photovoltaic power generation facility. The final vulnerability map developed in this study did not reveal any areas that exhibit vulnerability level 5 (very high) or 1 (very low). Jeollanam-do showed the largest value of vulnerability level 4 (high), while a large value of vulnerability level 3 (moderate) was shown by several administrative districts including Gwangju metropolitan city, Jeollabuk-do, Chungcheongbuk-do, and Gangwon- do. A value of vulnerability level 2 (low) was shown by the metropolitan cities including Daegu, Ulsan, and Incheon. When the 30 currently operating solar power plants were compared and reviewed, most were found to be in an area of vulnerability level 2 or 3, indicating that the locations were relatively suitable for solar energy. However, the limited data quantity for solar power plants, which is the limitation of this study, prevents the accuracy of the findings to be clearly established. Nevertheless, the significance of this study lies in that an attempt has been made to assess the vulnerability map for photovoltaic power generation facility targeting various regions across the nation, through the use of the GIS-based spatial analysis technique that takes into account the diverse meteorological and geographical factors. Furthermore, by presenting the data obtained for all regions across the nation, the findings of this study are likely to prove useful as the basic data in fields related to the photovoltaic power generation.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a solar powered block pavement system satisfying the road design criteria in Korea. The concrete block pavement system was chosen as the most suitable for development at the current level of technology. METHODS : A new solar block pavement system was conducted by seperating the solar module from the concrete block. The solar panel module is responsible for the solar powered system and the solar concrete block is responsible for the vehicle load support. Quality criteria for block pavements in Korea were collected to select the appropriate quality criteria for a solar block pavement system. The laboratory tests conducted were slip resistance test, compressive strength test and absorption rate test of the concrete blocks, flexural strength test of the acrylic protection panel, and UTM load test of the solar panel module. Solar power measurement was also conducted at the field test section for field performance evaluation. RESULTS : The acrylic protection panels were selected as 15mm thick panels with diagonal patterns of 45°, considering the power generation efficiency, appropriate thickness of the solar power modules, slip resistance and flexural strength. The results of the laboratory tests for evaluating the structural performance of concrete blocks demonstrated that the compressive strength and absorption rate were 22.7 MPa and 3.4% on average, respectively. From these results, it can be observed that the concrete blocks of the solar block pavement system satisfy the block pavement criteria in Korea. As a result of the UTM load test of the solar panel module, the maximum compressive load was found to be 26 tonf on average, and it was confirmed that damage does not occur under a passenger car load. CONCLUSIONS : A new solar block pavement system was developed by seperating the solar module and concrete block. As a results of the laboratory and field tests, both the solar module and concrete block satisfied the quality criteria for block pavement in Korea.