용량별 태양광 시스템의 발전 성능에 관한 연구

박재균(Park, Jaegyun),이소미(Yi, Somi) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

태양광발전 시스템의 성능 평가는 신뢰할 수 있는 데이터의 취득 및 분석을 통하여 발전성능을 제시할 수 있다. 발전성능에 영향을 미치는 요인으로는 일사량과 온도 등의 환경적인 요인, 시스템 구성에 따른 기술적인 요인에 의해 결정될 수 있다. 특히, 시스템 구성에 의해 결정되는 기술적인 요인은 태양전지 모듈의 어레이 손실 및 BOS의 자체 손실 등을 분석하여 전체 시스템의 발전성능을 분석하여 그 성능을 평가할 수 있다. 본 논문에서는 기 설치된 태양광발전 시스템에서 취득된 데이터를 통하여 용량별, 지역별에 따른 태양광발전 시스템의 성능 분석과 손실 원인을 분석하였다. 분석결과 시스템의 성능은 환경적인 요인과 기술적인 요인에 의해 발전성능이 달라진다는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문의 결과는 향후 태양광 발전 시스템의 성능의 기준을 제시하는 연구를 위한 사전연구로써 유용한 자료가 되리라 믿는다.

파력발전 실해역 시험장 소개

최종수(Jong-Su Choi),이정기(JeongKi Lee),고태경(TaeKyeoung Ko),임창혁(Chang Hyuck Lim),김영곤(Younggon Kim),김길원(Gilwon Kim),김영덕(Young-Duck Kim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

파력발전 실해역 시험장이 해양수산부의 지원으로 제주특별자치도 제주시 한경명 용수리 근해에 2020년 6월 완공되었다. 본 파력발전 실해역 실험장은 파력발전장치의 실해역 성능평가, 설치·회수·유지보스 기술검증, 운용기술 최적화 등이 가능한 5MW급 계통연계된 실증 인프라이다. 선박해양플랜트연구소는 ‘파력발전 실해역 시험장’ 과제의 주관 기관으로 제주대학교와 함께 2016년 5월에 과제를 착수하였다. 1차년도(2016)에는 적지선정과 개념/기본설계를 수행하였으며, 2차 년도(2017년)와 3차 년도(2018년)에 개발사업시행승인, 공유수면점사용인허가, 발전사업인허가, 해상교통 안전진단 등의 인허가를 완료하여, 해저전력전송설비의 시공을 착수하였다. 4차 년도(2019년~2020년)에는 해저전력전송설비, 육상부대시설(관제시설, 고객실), 원격감시제어시스템, 성능평가체계 구축, 시험장 운용체계 구축 등을 수행하여 2020년 9월에 준공식을 개최하였다. 2020년부터 시범운용을 추진하고 있으며, 1번 시험정박지의 용수시험파력발전플랜트를 대상으로 파력발전 실해역 성능평가를 중에 있다. 3번 정박지에서 부체 배열형 파력발전장치가 실증되었으며, 경작업용 ROV 현장실증을 추진한 바 있다. 파력발전 디지털트원 기술개발이 1번 시험정박지를 대상으로 진행되고 있으며, 무인선 성능 및 해저지형 계측 알고리즘 검증이 이루어졌다. 한편, 8MW 부유식 해상풍력기의 실증이 5번 정박지에서 수행될 예정에 있다. 앞으로 다양한 실증과제를 유치할 예정이며, 해양에너지 KS설비인증에 필요한 형식시험을 수행할 수 있는 기관으로 발전해 나갈 계획이다. 본 발표를 통해 파력시험장에 대한 학회회원들의 관심을 모으고, 파력시험장에서 파력발전 뿐만 아니라 부유식 해상풍력발전과 해양장비의 실증을 적극적으로 권장하고

국내 건축물 에너지 성능 평가도구(ECO2)의 태양광 시스템 분석 방법 고찰

최민주(Min Joo Choi),이효문(Hyo Mun Lee),강은호(Eun Ho Kang),김동수(Dong Su Kim),윤종호(Jong Ho Yoon) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

제로에너지건축물 의무화 가속화로 인해 에너지자립률 확보를 위한 태양광발전 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 ECO2 프로그램의 태양광발전 시스템 고도화를 위해 태양광발전 시스템 해석 변수의 적정성을 확인하고, 이에 따른 개선안을 제안하였다. 해석 모델에 따른 연간 Energy Yield는 해석 모델 간의 특성 및 입력변수에 따라 차이를 보이며 One-diode 모델이 ECO2 해석 모델과 가장 적은 차이율을 나타냈다. 설치조건(방위, 경사)에 따른 33개 지역 평균 발전성능 분석결과 ECO2 프로그램에서 태양광발전 시스템에 대한 설치 방위각으로 모델링이 가능한 동(90°)부터 서(270°)까지의 방위를 기준하였을 때 정동향(90°)의 방위, 90°의 경사각 조건에서 649 kWh/kWp·yr로 가장 낮은 발전성능을 나타냈다. 이를 바탕으로 ECO2의 태양광발전 시스템 평가결과의 정밀도를 높이기 위한 개선 방안을 제안하였다. 1. ECO2 프로그램의 설치각도의 세분화가 필요하다. 2. 북향의 경우 발전성능에 따른 설치각도를 제한한 설치 방위 확대가 필요하다.

국내 건축물 에너지 성능 평가도구(ECO2)의 태양광 시스템 분석 방법 고찰

최민주(Min Joo Choi),이효문(Hyo Mun Lee),강은호(Eun Ho Kang),김동수(Dong Su Kim),윤종호(Jong Ho Yoon) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

제로에너지건축물 의무화 가속화로 인해 에너지자립률 확보를 위한 태양광발전 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 ECO2 프로그램의 태양광발전 시스템 고도화를 위해 태양광발전 시스템 해석 변수의 적정성을 확인하고, 이에 따른 개선안을 제안하였다. 해석 모델에 따른 연간 Energy Yield는 해석 모델 간의 특성 및 입력변수에 따라 차이를 보이며 One-diode 모델이 ECO2 해석 모델과 가장 적은 차이율을 나타냈다. 설치조건(방위, 경사)에 따른 33개 지역 평균 발전성능 분석결과 ECO2 프로그램에서 태양광발전 시스템에 대한 설치 방위각으로 모델링이 가능한 동(90°)부터 서(270°)까지의 방위를 기준하였을 때 정동향(90°)의 방위, 90°의 경사각 조건에서 649 kWh/kWp·yr로 가장 낮은 발전성능을 나타냈다. 이를 바탕으로 ECO2의 태양광발전 시스템 평가결과의 정밀도를 높이기 위한 개선 방안을 제안하였다. 1. ECO2 프로그램의 설치각도의 세분화가 필요하다. 2. 북향의 경우 발전성능에 따른 설치각도를 제한한 설치 방위 확대가 필요하다.

국내 건축물 에너지 성능 평가도구(ECO2)의 태양광 시스템 분석 방법 고찰

최민주(Min Joo Choi),이효문(Hyo Mun Lee),강은호(Eun Ho Kang),김동수(Dong Su Kim),윤종호(Jong Ho Yoon) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

제로에너지건축물 의무화 가속화로 인해 에너지자립률 확보를 위한 태양광발전 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 ECO2 프로그램의 태양광발전 시스템 고도화를 위해 태양광발전 시스템 해석 변수의 적정성을 확인하고, 이에 따른 개선안을 제안하였다. 해석 모델에 따른 연간 Energy Yield는 해석 모델 간의 특성 및 입력변수에 따라 차이를 보이며 One-diode 모델이 ECO2 해석 모델과 가장 적은 차이율을 나타냈다. 설치조건(방위, 경사)에 따른 33개 지역 평균 발전성능 분석결과 ECO2 프로그램에서 태양광발전 시스템에 대한 설치 방위각으로 모델링이 가능한 동(90°)부터 서(270°)까지의 방위를 기준하였을 때 정동향(90°)의 방위, 90°의 경사각 조건에서 649 kWh/kWp·yr로 가장 낮은 발전성능을 나타냈다. 이를 바탕으로 ECO2의 태양광발전 시스템 평가결과의 정밀도를 높이기 위한 개선 방안을 제안하였다. 1. ECO2 프로그램의 설치각도의 세분화가 필요하다. 2. 북향의 경우 발전성능에 따른 설치각도를 제한한 설치 방위 확대가 필요하다.

부유식 파력발전장치의 출력성능평가를 위한 IEC/TS62600-100의 파랑계측방안 적용에 관한 연구

박지용(J.Y. Park),신승호(S.H. Shin),최종수(J.S. Choi),이정기(J.K. Lee),김정석(J.S. Kim),고태경(T.K. Ko),임창혁(C.H. Lim),김길원(K.W. Kim),백원대(W.D. Baek),조세진(S.J. Cho) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11

파력발전장치는 타 신재생에너지와 비교하여 장치의 형상과 에너지변환방식이 다양하고 복잡하기에, 관련기술의 발전을 위하여 각 요소 기술에 대한 표준화와 성능평가에 대한 객관적인 절차의 확립이 필수적이다. IEC/TS62600는 해양에너지와 관련된 각 기술분야에 대한 표준문서를 포함하고 있으며, 그 중 IEC/TS62600-100는 파력발전장치의 출력성능평가를 위한 기준과 절차를 제시하고 있다. 본 연구에서는 선박해양플랜트가 제주도 서쪽해안에 건설 중인 파력시험장의 부유식 파력발전장치용 4번정박지에 설치된 부유식 진자형 파력발전장치의 출력성능평가를 위하여, IEC/TS62600-100을 기반으로 시험장의 특성분석에서부터 파랑데이터의 계측 및 수집방안의 적용에 관한 연구를 수행하였다. 시험장의 특성파악과 파력발전장치 출력성능 평가를 위하여 부이식 파고계와 초음파식 파고계 활용한 입력 파랑데이터 취득방법에 대해 검토하였으며, 추후 부이식 파고계 2기와 초음파식 파고계 1기의 실해역 설치완료시 파랑데이터의 처리 및 활용방안에 대해 분석하였다. Compared with other renewable energy devices, the shape and energy conversion system of wave energy converters is diverse and complex. Therefore, it is essential to standardize each element technology and to establish objective procedures of performance assessment for the development of related technologies. IEC/TS62600 is preparing standard documents for each technical field related to marine energy. Among them, IEC/TS62600-100 provides electricity producing wave energy converters - power performance assessment. In this study, for the performance assessment of a floating pendulum wave energy converter installed at the 4th Berth of sea test-bed for wave energy converters, which is being constructed on the western coast of Jeju Island, the characteristics of the test site and the measurement and data collection for wave data were studied based on IEC/TS62600-100. The input wave data collection method for the characterization of the test site and the performance assessment of wave energy converter is summarized by using waverider buoy and ADCP directional wave gauge. Then, through the installation of two waverider buoy and one ADCP directional wave gauge, data processing and utilization methods were analyzed.

원자력발전소 주요설비의 내진성능 평가를 위한 진동대 실험

김민규 ( Kim Min Kyu ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

원자력발전소는 발전소가 건설되어지 해당 부지의 지리적 지형적 특성을 고려하고 부지에서 발생가능한 지진력에 대하여 충분한 안전성을 확보하도록 설계된다. 그럼에도 불구하고 발전소에 설치되는 모든 기기들은 발전소의 설계지진동에 충분히 견딜수 있는 가를 평가하기 위한 내진검증 시험을 거치게 된다. 그러나 내진검증 시험으로는 설계지진 이상의 지진이 발생하였을 경우 기기들의 안전성을 확인할 수 없게 된다. 따라서 실제 원자력발전소가 어느정도의 지진동에 안전성을 확보하고 있는지를 확인하려면 주요 구조물과 기기에 대한 극한 지진하중에 대한 진동대 실험을 통해서 내진성능 평가 실험을 수행하여야 한다. 이러한 실험은 진동대의 성능을 최대한 이용하여 수행되고 때로는 진동대의 최대성능을 발휘하더라도 구조물 또는 기기의 파괴를 확인 할 수 없는 경우도 발생한다. 따라서 본 논문에서는 원자력발전소의 주요설비의 내진성능 평가를 위하여 기존에 수행하였던 주요 실험을 소개하고 이러한 실험 결과들을 근거로 하여 향후 좀 더 정확한 내진성능 평가를 위하여 필요한 진동대의 성능에 대한 제안을 하였다.

표층수온도 변화에 따른 R717용 해양온도차발전 사이클의 성능 비교

김현욱(H.U.Kim),윤정인(J.I.Yoon),백승문(S.M.Baek),손창효(C.H.Son),김현주(H.J.Kim),이호생(H.S.Lee) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11

해양온도차발전 사이클 증발기에 유입되는 표층수 온도로 화력발전소에서 버려지는 35℃의 온배수를 이용하는 경우와 25℃의 해양 표층수를 이용하는 경우의 사이클 특성을 서로 비교한 후, 해양온도차 발전 사이클에 화력발전소에서 버려지는 온배수를 해양온도차발전 사이클에 적용 가능한 지를 확인한다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 화력발전소에 배출되는 35℃의 온배수를 표층수로 사용한 해양온도차발전 사이클의 효율이 25℃의 표층수를 적용한 해양온도차발전 사이클에 비해 89% 이상 높게 나타났다. 따라서 화력발전소의 온배수를 해양온도차발전 사이클에 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다. This study was performed to find out the possibility that hot waste water from a thermoelectric power plant can be applied to OTEC power cycle by comparing the performance characteristics for use of the ocean surface water (25℃) and hot waste water (35℃). Main results of this study are summarized as follows : Overall efficiency of applying hot waste water (35℃) to OTEC is 89% higher than that of surface water (25℃). Thus it could be confirmed that hot waste water of the thermoelectric power plant can be applied to OTEC.

파력발전장치의 WECAN Level 1 통합성능해석 프로그램 개발

하윤진(Y.J Ha),박지용(J.Y Park),김경환(K.H Kim),박세완(S.W Park),김길원(K.W Kim),김정석(J.S Kim),이정희(J.H Lee),오재원(J.W Oh),노찬(R. Chan),최장영(J.Y Choi),장강현(G.H Jang),천호정(H.J Cheon),김재환(J.H Kim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

본 연구에서는 진동수주형과 가동물체형 파력발전장치에 대하여 통합성능해석을 위한 WECAN Level 1 프로그램 개발하였다. 본 프로그램은 파력발전장치 설계 시 그 설계된 파력발전장치의 연간발전량을 해석할 수 있는 프로그램이며, 각 에너지변환단계를 통합하여 해석할 수 있고 연간발전량을 수십초 내에 해석할 수 있는 프로그램이다. 본 프로그램과 유사한 프로그램으로는 NREL에서 개발한 WEC-Sim, DNV-GL에서 개발한 WaveDyn이라는 프로그램이 있으며, 이 중 WEC-Sim은 매트랩 코드 기반으로 공개되어 있고 범용적인 활용이 가능하도록 구성되어 있다. 다만 본 프로그램의 경우에는 2차 및 3차 에너지변환 단계에서 단순히 효율만을 고려하고 있으며 1차 에너지변환 단계의 경우 진동 수주형 파력발전장치를 제외한 가동물체형 파력발전장치만을 해석할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 WECAN Level 1 프로그램은 이러한 한계를 극복하고자 개발되었으며, 상대적으로 다양한 파력발전장치 종류를 해석할 수 있도록 확장하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 파력발전장치 통합성능해석 프로그램과 비교하여 자단점을 분석하고 향후 개발방향을 소개하고자 하며, 이를 통하여 국내 파력발전장치의 성능평가 및 설계기술을 고도화하고 파력발전장치의 상용화를 선도하고자 한다.

파력발전 통합성능평가를 위한 WECAN 프로그램 개발방향 고찰

박지용(J.Y. Park),김경환(K.H. Kim),하윤진(Y.J. Ha),박세완(S.W. Park),김길원(K.W. Kim),김정석(J.S. Kim),이정희(J.H. Lee),오재원(J.W. Oh),노찬(C. Roh),최장영(J.Y. Choi),장강현(G.H. Jang),천호정(H.J. Cheon),김재환(J.H. Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7

본 연구에서는 대표적인 파력발전장치 형태인 진동수주형과 가동물체형 파력발전장치를 대상으로 파력발전 통합성능 평가를 위한 WECAN프로그램 개발에 관한 연구를 수행하였다. 파력발전장치 개발을 위해 각 설치환경을 고려하여 적절한 설계를 진행하고 해당 설계안에 대해 발전성능과 안전성을 평가하게 되는데, 기존 연구에서 각 에너지변환단계를 서로 구분하여 해석함으로써 해당 시뮬레이션 결과가 에너지변환단계가 종합하여 연동된 실험 및 실증시험 결과와 차이를 보여 왔다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 파력발전장치를 시스템기술로 접근하여 각 에너지변환단계를 통합하여 해석하고, 최적설계와 최적제어방안 도출을 위해 WECAN(Wave Energy Converter ANalysis) 프로그램을 개발하려 한다. 본 연구를 통해 WECAN 프로그램 개발을 위한 각 에너지변환단계별 해석기술과 단계별 개발방향을 설명하며, 적용 범위와 구현방안에 대해 언급하였다. 해당 프로그램의 연구개발 이후 단계별로 WECAN-DO, WEC-HILS 등의 프로그램을 개발할 예정이며, 이를 통해 국내 파력발전장치 성능평가 및 설계기술을 한 단계 끌어올리고, 앞선 기술을 통해 파력발전장치의 상용화를 선도하려 한다. In this study, we conducted a study on the development of the WECAN program for the integrated performance analysis of wave energy converter for both the oscillating water column type and activated-body type. The design of wave energy converters is conducted considering each installation environment and then, the power generation performance and safety analysis for the design are evaluated. In this process, existing studies have been analyzed by classifying each energy conversion step by step, and have shown differences from experimental and open sea test results. Therefore, in order to overcome this problem, we are developing a WECAN (Wave Energy Converter ANalysis) program by conducting integrated performance analysis approaching the wave energy converter as a system technology and we will derive an optimal design and an optimal control plan for the wave energy converter. In this study, the analysis technology for each energy conversion step and the development direction for each step are described for the WECAN program, and the application scope and implementation plan are mentioned. We also plan to develop WECAN-DO, WEC-HILS and other programs step by step after the R&D of this program. As a result, the performance evaluation and design technology of the domestic wave energy converter will be taken to the next level, and the commercialization of the wave energy converter will be led by these leading technologies.