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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최안섭
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수28
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최근 전력 수급 문제가 발생함에 따라서 이를 해결하기 위해 태양광 시스템을 이용한 전력 수급 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 태양광 시스템은 불규칙성을 갖고 있으며, 이러한 불규칙성을 해결하기 위해 2차 전지인 배터리를 구성하는 것이 핵심이다. 일반적으로 태양광 시스템을 사용하는 방식은 생성된 전력을 축전지에 저장하거나 저장된 전력을 바탕으로 비상 시에 사용하는 것이 일반적이며 대규모 시설의 경우에 한해 남은 전력을 한전에 역송전하여 사고 파는 형태의 역할로 활용된다. 현재 소규모의 시설에서 사용되는 계통연계형 발전시스템은 해가 떠있는 경우에만 사용을 하며 축전시스템이 없어 비상 시 전력을 사용하지 못한다. 본 논문에서는 태양광 시스템이 가지고 있는 한정적인 활용도를 개선하고자 축전지를 갖춘 독립형 태양광 발전시스템을 활용하여 LED와 직결시킨 조명시스템을 설계하였다. 그 과정에서 주간시간 동안 생성되는 발전량을 즉시 조명부하에 이용하여 자가소비율을 평가하였다. 두 가지의 시스템으로 구분하여 태양광 발전을 통한 직류(Direct Current) 및 교류(Alternating Current) LED(Light Emitting Diode) 형태의 조명 시스템을 구성했다. 각 시스템의 기본적인 운영 방식은 주간 시간동안 생성된 발전량을 실시간으로 이용하며, 남은 전력은 배터리에 축전하거나 배터리 방전 시 한전전력을 사용하여 조명시스템을 동작한다. 조명부하는 평판등(40 W), 주차장등(10 W), 다운라이트(20 W)로 총 정격소비전력은 70 W이다. 각 조명 부하는 시스템에 맞게 동일한 형태로 설계되었으며 주간 동안에 PV를 통해 발생된 전력은 조명 부하에 할당하는 것을 기본으로 한다. 시스템을 통해 전력 수급이 용이하도록 하기 위한 것이며, 발전량과 소비전력량을 계측하기위해 모니터링 계측기를 설치하였다. 모니터링 계측값은 Web과 App에서 실시간으로 확인가능하며, Web에서 해당 데이터를 엑셀 파일형태로 다운 받을 수 있다. 모니터링을 진행하면서 발전량 대비 변환되는 소비전력량의 계측을 통해 배전시스템의 효율을 알아보고자 하였으며, 신재생에너지를 이용한 직결형 조명의 효율성을 확인하고자 하였다. 측정은 10월, 11월 총 2달간 진행하였다. 12월의 경우 발전량 대비 소비전력 변환효율과 자가소비율의 데이터만 기술하였다. 먼저, 10월의 경우 Room A의 발전량은 6.74 kWh, Room B의 발전량은 5.6 kWh로 나타났다. 발전량은 Room A가 좀 더 높았지만 발전량을 소비전력으로 변환하는 효율은 Room B가 발전량의 80%를 소비전력으로 변환하여 Room A가 변환한 65%보다 높았다. 신재생에너지를 통해 발전된 DC 전력을 그대로 이어받아 별도의 변환과정 없이 DC LED에 직결하여 사용하였을 때 연계율이 높다는 것을 확인했다. 따라서 발전량을 실시간으로 사용하면서 남은 전력은 배터리에 축전시켜 사용하는 PV 직결형 배전시스템을 이용할 경우 기존 태양광 배전시스템이 가지고 있는 한정적인 활용방식을 개선할 수 있을 것으로 사료된다. 현재 국내의 배전시스템 체계에서 직류배전에 대한 연구는 초기단계에 있다. 본 연구는 신재생에너지를 연계한 직류 배전시스템 체계의 이해 및 연구 필요성에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료되며, 본 논문의 추가적인 연구를 통해 저압 배전 및 신재생에너지를 이용한 DC 배전시스템 연구 기초로 활용될 수 있다.
목차
Ⅰ. 서론 11. 연구 배경 및 목적 12. 논문 구성 5Ⅱ. 시스템 이론적 배경 61. 제로에너지건축물 62. 태양광 발전 시스템 103. LED (Light Emitting Diode) 174. 국내의 배전시스템 19Ⅲ. PV 직결형 DC 및 AC LED 조명시스템 설계 221. PV 직결형 DC 및 AC LED 조명시스템 구성 222. PV 직결형 조명시스템 모니터링 설치 263. 실험동 조명시스템 운전 방식 31Ⅳ. PV 직결형 DC 및 AC LED 조명시스템 분석 331. 실험동 배전시스템 수정사항 332. 실측데이터 분석 343. 자가소비율 분석 결과 38Ⅴ. 결론 58참고문헌 61ABSTRACT 63
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