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황성근 ( Seong Geun Hwang ),나문수 ( Mun Soo Na ),우성재 ( Sung Jae Woo ),이주희 ( Joo Hee Lee ),배호현 ( Ho Hyeon Bae ),이귀현 ( Gwi Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
본 연구에서는 태양에너지를 이용하여 열과 전기를 동시에 생산하는 태양광-열 복합시스템의 유량에 따른 열효율과 전기효율을 비교 및 분석하였다. 제작된 PVT 융합 모듈은 전면부의 PV 모듈에서 전기를 생산하고, 후면부의 흡열 관에서 온수를 생산하여 전체 에너지 변환효율을 대폭 상승시키는 장치이다. 태양광-열 복합시스템은 유리덮개, PV 태양전지, PV 표면의 태양 복사열을 흡수하기 위한 집열판과 집열판 후면에 부착된 흡열 관으로 구성된 PVT 융합 모듈 및 열매체의 열을 저장할 수 있는 축열조, 열매체를 강제순환 시키는 순환펌프. 열매체의 유량을 조절하는 유량계로 구성되어 있다. 태양광-열 복합시스템의 설치방향은 정남향, 경사각 45°로 태양을 추적하지 않는 고정식으로 설치하였다. 열매체로는 물을 사용하였으며, 열매체는 펌프에 의해 흡열 관과 축열조를 순환하여 PV 태양광판에서 발생하는 태양 복사열을 흡수하고 축열조에 저장하게 하였다. 태양광-열 복합시스템의 효율 실험은 청명한 날 300분 동안 수행되었으며, 유량계를 통해 열매체의 유량을 각기 달리하여 2, 3, 4 L/min 일 때의 집열효율과 발전효율을 분석 및 비교하였다. 집열효율과 발전효율을 합한 합산효율은 열매체 유량이 2, 3, 4 L/min 일 때 각각68.03%, 63.09%, 61.03%로 나타났다. 결과적으로 유량이 높아질수록 전체효율이 낮아지는 경향을 보였고, 2 L/min일 때 가장 높은 효율을 나타내었다.
황성근 ( Seong Geun Hwang ),나문수 ( Mun Soo Na ),우성재 ( Sung Jae Woo ),이주희 ( Joo Hee Lee ),이귀현 ( Gwi Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
본 연구에서 원추형 태양열 집광기의 흡수관 표면의 흑색 도색 여부에 따른 효율분석을 수행하였다. 원추형 집광기 시스템은 열 손실 최소화 및 집광비가 우수한 45°의 원추각을 갖는 원추형 집광기를 설계 및 제작하였다. 원추형 태양열 집광시스템은 열매체 축열을 위한 온도센서가 내장된 축열조와 태양에너지를 집열시키는 원추형 집광기, 유량측정을 위한 유량계, 열매체의 강제순환을 위한 펌프로 구성되어있다. 또한 지속적인 태양추적을 위해 2축 태양 추적 장치를 설치하였다. 흡수관은 원추형 집광기의 중심부에 설비되었으며, 열매체의 순환을 위해 이중 열교환기 구조로 제작되었다. 흡수관의 길이는 열 손실을 최소화하기 위하여 집광기의 높이와 동일하게 설계하였다. 원추형 집광시스템의 작동유체인 물은 펌프에 의해 흡수관과 축열조를 강제순환 하게 되고, 용량이 70L인 축열조에 흡수관으로부터 흡수된 태양 복사열이 저장된다. 원추형 집광시스템의 성능실험은 청명한 날 유량 2L/min, 4L/min, 6L/min에 대해 수행되었으며, 집열효율을 계산하여 비교 및 분석하였다. 흑색으로 도색된 흡수기를 부착한 원추형 집광시스템의 집열효율은 82.25%로 나타났으며, 무 도색 흡수관을 갖는 원추형 집광시스템은 73.26%의 집열효율을 나타내었다. 따라서 본 연구를 통해 흡수관 표면의 흑색 도색이 원추형 집광시스템의 집열효율에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.