태양열을 이용한 스터링(stirling engine) 엔진

소개

스터링 엔진의 소개와 원리, 작동 방법 뿐만 아니라 태양에너지 응축 기술에 대해 기술함.
국내외 태양에너지 응축 기술을 접합한 스터링 엔진 사례 몇가지 기술.

"본문 quote"
실린더와 피스톤으로 이루어진 공간 내에 수소나 헬륨 등 작동가스를 밀봉하고, 이를 외부에서 가열냉각시킴으로서 피스톤을 상하로 움직여 기계적 에너지를 얻게 되는 외연기과(External Combustion Engine)이다.
실제로는 실린더 내의 작동가스를 가열기, 재생기, 냉각기로 구성된 열교환기를 통해 가열 또는 냉각시킴으로서 그 팽창과 수축에 따라 피스톤이 상하운동을 하게 하여 동력을 얻게 된다. 이것은 가솔린 엔진 등 내연기관에 비하여 열효율이 더 높고, 소음과 진동이 적다.
스터링엔진의 역사는 매우 오래 되었고 그 원리는 1816년 영국의 목사 스터링이 발명한 것으로 알려져 있다. 그러나 이것은 한 동안 증기기관과 내연기관의 빠른 발전 때문에 거의 자취를 잃어 버렸다. 그러다가 근래에 와서 관련기술, 특히 내열재료와 씰(Seal)기술의 발전, 그리고 에너지 절약과 대체 에너지의 중요성이 강조되면서 이 엔진의 개발이 다시 시작되었다.
이것은 엔진으로서 열역학적 이론상 가장 높은 효율을 가지며 또 연소할 때 폭발행정이 없기 때문에 엔진의 진동, 소음이 낮고 또 폐가스의 정화도 유용하며 뿐만아니라 외연기관이기 때문에 석유, 천연가스를 비롯하여 목질계 연료, 공장폐열, 태양열 등 여러 가지 열원을 이용할 수 있는 특징이 있는데 이 엔진은 공조(Air Conditioning)시설의 동력원과 산업분야의 여러 용도에 쓰일 이동식 동력원 등으로 응용될 것으로 기대되고, 미국과 일본에서 연구개발이 진행되고 있어 머지 않아 열효율 35% 및 엔진 수명 10년까지 달성될 것으로 보인다.

목차

□ 흡수율 / 반사율
1. 흡수능 (吸收能, Absorption Power)
2. 반사능 (反射能, Reflectivity Power)

□ 열전도율
1. 열전도
2. 열전도의 메커니즘
3. 열전도도

□ 스터링 엔진(Stirling Engine)
1. 스터링엔진이란?
2. 스터링엔진의 원리
3. 스터링 엔진 작동 원리
4. Sunpower Free-Piston Stirling Cycle Machine

□ 태양 에너지 응축 기술
1. 구유 집열판(Trough Collectors)
2. 태양 에너지 발전소(Power Towers)
3. 접시/ 엔진 시스템(Dish/Engine Systems)
4. 쟁점사안

참고자료1

참고자료 2 국내 최초 고집광 태양열 발전시스템 시범 보급

본문내용

□ 흡수율 / 반사율

1. 흡수능 (吸收能, Absorption Power)
물체 표면에 입사한 복사에너지가 그 표면에서 흡수되는 정도를 나타내는 양으로 반사능(反射能)에 대응하는 말이다. 표면에 입사한 총에너지를 I, 표면에서 반사된 에너지를 이라 하면 (I－) / I 을 그 표면의 흡수능으로 정의한다. 일반적으로 흡수능은 입사파의 파장(波長)과 온도 및 물질의 종류나 표면상태에 따라 크게 변화한다. 예를 들면 광택이 있는 금속면 등은 복사를 대부분 반사하므로 흡수능은 0에 가까우나, 검댕 등을 칠하여 광택을 없애면 대부분이 흡수되어 흡수능은 1에 가까워진다. 완전흡수체, 즉, 흡수능이 1(100%)인 물체를 완전흑체(完全黑體)라 하는데, 검댕은 이에 가깝다.

물체는 그 온도에 의해 정해지는 열복사선을 끊임없이 방출하고 있는데, 흡수능이 클수록 단위넓이당 단위시간에 방출하는 복사파의 에너지가 커진다. 석탄난로의 표면을 검게 칠하는 이유는 이 때문이며, 열복사(적외선방출)의 효율을 높이는 유력한 방법이다.

2. 반사능 (反射能, Reflectivity Power)
반사율(反射率)이라고도 한다. 빛이나 기타 복사(輻射)가 물체의 표면에서 반사하는 정도를 나타낸다. 그 값은 물질의 종류와 표면의 상태로 결정되며 일반적으로 금속에서 크다. 예를 들면 구리에서는 59%, 은에서는 95% 정도이다. 또, 표면을 검게 한 물체에서는 물체의 흡수율이 커서 반사율이 작으며, 검댕 같은 것은 95%를 흡수하고 나머지 5%만 반사한다.

단, 이들 값은 입사파의 파장과도 관계가 있다. 한편, 천문학이나 기상학에서는 행성이나 달 그리고 구름 등의 반사율을 알베도라 한다. 행성에서는 금성이 59%로 최고이며, 지구는 29%인데, 일반적으로 대기에 싸여 있는 천체일수록 그 값이 크다.

참고자료

· 없음