[공학] [태양 에너지 건물 설계] 태양열, 태양광 발전

1. 개요

⑴ 태양광, 태양열 에너지 사용 이유
태양은 지구의 1백9배 크기로 이곳으로부터 1억5천만km 떨어진 곳에 위치해 수소 73%, 헬륨 24%로 이루어진 기체덩어리로서 초당 3.8 x 10의 23승kW의 에너지를 우주에 방출하는 거대한 화염이다.
지구는 태양으로부터 지표면 1m2당 7백W의 에너지를 받게 되는데, 이는 다시 말해 지구전체에 도달하는 태양에너지의 양v이 태양자신이 방사하는 에너지량의 22억분의 1이고 그 에너지량 (1.2 x 1014kW)은 전 인류의 소비 에너지량 (1.2 x 1xxxkW)의 약 1만배에 달하는 것이다. 이처럼 태양에너지는 무한하며 깨끗할 뿐만 아니라 어디서나 이용 가능한 유일한 에너지원이다.
아직까지 전 세계적으로 태양 에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농·수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이루고 있으며, 태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온 재료 개발 등이 문제가 되어 큰 진전을 보지 못하고 있었다. 그러나 지난 `80대 중반 미국에서 10 MW급의 태양광 발전 시스템의 실용화가 이루어진 이후 각국에서집중적인 개발 투자를 계속하고 있어 2000년대에는 가장 강력한 태양 에너지 이용 방법으로 광범위하게 보급될 전망이며, 향후 고갈되어지고 단가상승 및 환경의 위협적인 화석에너지의 대체 할 중요 에너지원이라 할 수 있다.

1) 지구 온난화

- 지구온난화로 인해 2100년까지 평균 기온 최대 6℃ 상승, 해수면 최대 80cm 상승
- 석유, 석탄과 같은 화석연료의 대량 소비로 인해 발생하는 이산화탄소나 산성의 오염물질 증가로 인해 지구환경은 날로 심각한 상태로 오염되고 있으며 특히 지구 온난화에 의해 이상기상이나 해면 상승등의 심각한 영향을 가져오고 있다.

2) 에너지 자원의 고갈

- 생활수준의 향상으로…

2. 태양열 발전

① 집열부는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치이다. 가장 중요한 부분으로 가장 간단한 형태는 빛을 잘 흡수하는 검은색 관 속으로 물을 흐르게 하는 평판 집열관이다. 이것은 빛을 투과하는 투명한 외부층(유리나 플라스틱)이 빛을 흡수하는 검은색의 내부구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으킨다.

② 빛이 집열판 속으로 들어오면 이것은 검은색의 내부에 부딪쳐 적외선으로 바뀌는데 적외선은 투명층을 통과하지 못하므로 내부는