The government is implementing a policy to expand eco-friendly energy as a power source. However, the output of new and renewable energy is not constant. It is difficult to stably adjust the power supply to the power demand in the power system. Therefore, the government predicts day-ahead the amount of renewable energy generation to cope with the output volatility caused by the expansion of renewable energy. It is a system that pays a settlement amount if it transitions within a certain error rate the next day. In this paper, Machine Learning was used to study the prediction of power generation within the error rate.

For the Floating Photovoltaic development project, economic analysis is conducted by predicting the amount of power generation in consideration of climate factors. Among the climate factors, the outside temperature increases the temperature of the module. As a result, the efficiency of the module is reduced. Due to global warming, the outside temperature is rising every year, when estimating the amount of power generation over the next 20 years, a more accurate prediction will be possible only when considering the temperature rise.

PURPOSES : Safety Evaluation of Wind Loads of Renewable Energy and Photovoltaic Power Structures. METHODS : Structural safety evaluation was conducted on the wind load of 3kW Photovoltaic Power Structures using ABAQUS. Wind speed was reviewed for 36m/s and 60m/s. Effective Mass and Mass Contribution of Photovoltaic Power Structures was utilized up to 90%. 7 steps were set and applied to structural analysis. RESULTS : As a result of the structural analysis, it was confirmed that the long-term blowing load was affected rather than the size of the wind load. Weak areas were identified at the point of the horizontal beam rather than the modules of the Photovoltaic Power Structures. In particular, it was confirmed that stress exceeding the allowable stress was generated at the junction. In order to secure the safety of Photovoltaic Power Structures, it is judged that reinforcement of the branch is necessary. CONCLUSIONS : The safety of Photovoltaic Power Structures structures for wind load is influenced by persistence rather than the size of the wind load. Therefore, in order to prevent this, it is judged that reinforcement of the branch is necessary.

최근 전 세계적으로 전례 없는 홍수와 극심한 폭염이 발생하면서 급속한 기후 변화의 심각성에 대한 세계적 인식이 높아졌다. 태양광 발전시설의 사회적 수용성과 안전성을 적극 홍보하는 한편, 국가 차원에서 정책 결정과 사업 운영을 최적화하기 위해 노력하고 있다. 본 연구는 영남·호남권 12개 주요 시·도의 태양광 발전설비 효율을 지역 에너지자원 지원 시스템과 기상자료를 활용한 DEA(Data Envelopment Analysis)를 활용하여 분석하였다. 첫째, 지역 내 지리적 범위의 차이는 발전효율의 성능적 평가의 차이점이 발생하는 것을 알 수 있었다. 둘째, 경제적 측면과 환경적 측면을 모두 고려한 태양광 발전시설에 대한 최적의 공간정보시스템의 중요성을 강조한다. 국내 신재생에너지 발전시설의 입지적 조건 개선으로 거시적 측면의 운영을 질적으로 보완하여 에너지 정책적 지원 필요성을 시사하며, 에너지 투자사업의 경제성 및 타당성을 제시하고자 한다.

Solar cells based on p-conjugated donor-acceptor (D-A) organic molecular systems are a promising alternative to conventional electrical energy generation. D-A molecular systems, which have a triphenylamine (TPA) moiety linked with a benzothiadiazole (BTD) moiety, open the potential development of new small molecule donors for bulk heterojunction (BHJ) solar cells. Here, a series of donor-acceptor-π-acceptor (D-A-π-A) small molecule donors (SMD) derived from triphenylamine (TPA) donor and benzothiadiazole (BTD) acceptor building blocks, were designed for BHJ organic solar cells. The small molecule donors SMD1-4 were studied using density functional theory (DFT) and time dependent-DFT (TDDFT) methods, to understand the effect of cyano and fluorine group functionalization on their properties. The effect of structure alteration by cyano and fluorine group functionalization on the optoelectronic properties, the calculated highest occupied molecular orbitals (HOMOs) and lowest unoccupied molecular orbitals (LUMOs) and the HOMO-LUMO gaps were theoretically explored. The Voc (open-circuit photovoltage) and fill factor (FF) for SMD1-4 were obtained with a PC71BM acceptor, which showed that these organic small molecules are potential small molecule donors for organic bulk heterojunction solar cells.

The Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 (CZTSSe) absorbers are promising thin film solar cells (TFSCs) materials, to replace existing Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) and CdTe photovoltaic technology. However, the best reported efficiency for a CZTSSe device, of 13.6 %, is still too low for commercial use. Recently, partially replacing the Zn2+ element with a Cd2+element has attracting attention as one of the promising strategies for improving the photovoltaic characteristics of the CZTSSe TFSCs. Cd2+ elements are known to improve the grain size of the CZTSSe absorber thin films and improve optoelectronic properties by suppressing potential defects, causing short-circuit current (Jsc) loss. In this study, the structural, compositional, and morphological characteristics of CZTSSe and CZCTSSe thin films were investigated using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectrometer (XRF), and Field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), respectively. The FE-SEM images revealed that the grain size improved with increasing Cd2+ alloying in the CZTSSe thin films. Moreover, there was a slight decrease in small grain distribution as well as voids near the CZTSSe/Mo interface after Cd2+ alloying. The solar cells prepared using the most promising CZTSSe absorber thin films with Cd2+ alloying (8 min. 30 sec.) exhibited a power conversion efficiency (PCE) of 9.33 %, Jsc of 34.0 mA/cm2, and fill factor (FF) of 62.7 %, respectively.

국내에서는 ‘태양광 발전 사업‘을 지원하여 태양광 발전소를 늘려나가고 있다. 태양광 발전기는 옥외에 있어 바람에 직접적 으로 노출되어있기 때문에 태풍과 같은 강풍에 큰 영향을 받게 된다. 최근 태풍의 강도와 빈도가 증가하면서 이에 따른 피해가 증가하 고 있다. 태양광 발전기는 유지 관리 및 보수 작업의 용이성 때문에 동서방향으로 배치한 태양광 어레이들 좌우 사이에 이격거리를 두 고 설치된다. 따라서 본 연구에서는 동서방향 이격거리를 변수로 특정하여 태양광 어레이에 작용하는 풍압분포와 피크순압력계수를 산출하였다. 이를 위해 이격거리를 0.3m, 0.5m, 1.0m로 선정하여 풍압실험을 진행하였다. 모든 변수에서 어레이의 양측 상부 모서리에 서는 상방향, 하부 모서리에서는 하방향의 피크순압력계수가 지배적이었다. 어레이 내단부에서는 상방향과 하방향의 피크순압력계수 가 이격거리 0.3m일 때 가장 크게 나왔으나, 외단부보다 전체적으로는 값이 작았다. 어레이 좌우 이격거리에 대한 내단부에서의 수속 효과보다 외단부에서 생긴 와로 인한 피크순압력계수가 크게 나타났기 때문에 외단부에 대한 안전성을 더 고려해야 할 것으로 판단된다.

This study demonstrates a different approach method to fabricate antimony selenide (Sb2Se3) thin-films for the solar cell applications. As-deposited Sb2Se3 thin-films are fabricated via electrodeposition route and, subsequently, annealed in the temperature range of 230 ~ 310oC. Cyclic voltammetry is performed to investigate the electrochemical behavior of the Sb and Se ions. The deposition potential of the Sb2Se3 thin films is determined to be -0.6 V vs. Ag/AgCl (in 1 M KCl), where the stoichiometric composition of Sb2Se3 appeared. It is found that the crystal orientations of Sb2Se3 thin-films are largely dependent on the annealing temperature. At an annealing temperature of 250 oC, the Sb2Se3 thin-film grew most along the c-axis [(211) and/or (221)] direction, which resulted in the smooth movement of carriers, thereby increasing the carrier collection probability. Therefore, the solar cell using Sb2Se3 thin-film annealed at 250 oC exhibited significant enhancement in JSC of 10.03 mA/cm2 and a highest conversion efficiency of 0.821 % because of the preferred orientation of the Sb2Se3 thin film.

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.

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.

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.