태양 복사의 측정, 태양광 요소기술

1. 태양 복사의 측정(Measurement of Solar Radiation)

 

태양광 시스템 설계에서 주어진 시간에 특정 위치에서 가용한 태양빛의 양을 아는 것이 매우 중요하다. 태양복사의 특성을 규명 하는 2가지 방법은 태양복사(solar radiance 혹은 (radiation)와 태양일조(solar insolation)이다. 태양복사는 순간적인 출력 밀도로 그 단위는 kW/m2이다. 태양복사는 저녁에는 그 값이 0 kW/m2에서, 낮에는 최고 약 1kW/m2까지 하루 중에 변한다. 태양복사는 위치와 지역 날씨에 크게 의존한다. 태양복사는 하루중 주기적으로 전체(global) 복사와 직달복사를 동시에 혹은 하나씩 측정한다. 측정에는 전일조계(pyranometer : global 복사 측정)와 직달 일조계(pyrheliometer : 직달 복사 측정)를 사용한다. 데이터가 잘 구축된 경우 20 년 이상의 자료가 축적되어 있다.

태양복사를 측정하는데 정확도는 떨어지지만 sunshine 레코더를 사용하는 것이 값이 싼 방법이다. 이 레코더(Campbell-Stokes 레코더로도 알려져 있음)는 태양빛이 특정 수준(통상 200 mW/cm2) 이상인 기간 동안의 하루 중의 시간 수를 측정한다.

 

[그림] 태양 일조강도 측정 장비

 

 

이렇게 축적된 데이터는, 측정된 sunshine 시간수를 계산에 의한 값과 비교하고 몇 가지 보정 인자를 포함시켜, 태양일조를 계산하는데 사용할 수 있다. 태양일조를 추정하는 마지막 방법은 기존의 위성 이미지로부터 얻은 구름 데이터를 이용하는 것이다.

대부분의 경우 태양 일조강도를 측정하는데, 시스템 설계에 사용되는 좀 더 널리 사용되는 복사 데이 터의 형식은 태양일조이다. 태양일조는 특정 기간 동안 특정 위치에서 받은 태양 에너지의 전체 양으로 그 단위는 kWh/(m2· day)이다. 태양일조와 태양 일조강도의 단위가 둘 다 출력밀도이지만, 태양일 조는 순간적인 태양 일조강도를 주어진 시간 동안 평균한 것으로 태양 일조강도(solar irradiance)와는 매우 다르다. 태양일조 데이터가 단순한 시스템 설계에 흔히 시용되는 반면에, 태양 복사(radiance)는 하루 중의 어떤 지점에서 시스템의 성능을 계산하는 복잡한 태양광시스템 설계에 사용된다. 태양일조는 연간 기준으로 MJ/m2의 단위로 표시할 수도 있고, 여타 다른 단위로 변환할 수도 있다.

 

 

 

특정 위치에서의 태양 복사는 아래와 같이 여러 가지 방법으로 주어질 수 있다.
⦁ 특정 위치의 전형적인 연 평균 데이터 

⦁ 특정 위치의 일평균, 월평균, 혹은 연평균 태양일조(solar insolation)

⦁ 연간, 분기간, 혹은 월간의 global isoflux contour

⦁ Sunshine hour 데이터

⦁ Satellite Cloud-Cover 데이터를 토대로 한 태양일조

⦁ 태양복사(solar radiation)의 계산

 

 

 

 

참고 문헌
1. 한국에너지기술연구원, 윤경훈, PV CDROM 태양광개론, 2016

 

 

 

 

 

 

태양 복사의 측정, 태양광 요소기술

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