태양전지판 하이브리드 자동차

소개

환경오염의 심각성이 대두되고 있고, 각국에서는 친환경에너지의 개발에 혈안이 되어 있다. 기존 에너지원은 빠르게 고갈되어 가고 있으며, 우리나라와 같이 전적으로 에너지를 수입에 의존하고 있는 국가는 자원의 가격상승에 경제가 위태해 지는 듯 직접적인 타격을 입고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 대체에너지를 이용한 신기술을 개발하고 기술적 우위를 바탕으로 신 성장산업을 이끌어 나가야 한다.
이번 프로젝트를 통하여 차 외관에 태양전지판을 부착한 기존의 기술과 달리 태양전지판을 자동차 디자인에 접목하여 자동차 외관과 일체형으로 이루어진 자동차를 설계해보고자 하였다. 기존 차량의 제원을 이용하여 바디일체형을 시켰을 때 얻을 수 있는 에너지의 양을 계산하였고, 현재까지 기술로는. 태양의 힘으로만 안정적으로 운행할 수 없다는 판단 하에 최근 자동차업계의 주요 기술 중 하나인 하이브리드 자동차를 설계하였다. 현재 나와있는 하이브리드카중 가장 상용화되어 있는 도요다의 프리우스의 제원과 비교분석하고, 실제 태양전지 자동차들의 사례분석을 통하여 설계는 타당하다고 판단하였다. 경제성을 분석결과, 현재 기술로 태양전지의 당 가격은 5000원 정도가 소요된다. 이를 전기모터에 해당하는 동력으로 계산해보면 원이 태양전지모듈값으로 추가됨을 확인하였다. 또한 이러한 차 도입시 연간 탄소배출권 가격 9,855원과 주유비 876,000원을 절약하여 총 885,855원을 절약할 수 있다. 이 밖에 국가에서 친환경자동차를 탈 때 주는 각종 혜택과 사회간접자본 절약 등을 고려한다면 절약 액이 2~3배정도 증가할 것이라고 예상해본다. 하지만 초기비용이 너무 비싸므로 사실상 상용화가 불가능하다. 이를 해결하기 위해서 고효율의 태양전지판 개발과 더불어 태양전지판 상용화 기술개발로 가격의 합리화가 동시에 이루어져야 한다.

목차

제1장 서 론
………………………………………………………………………… 1
1.1 설정배경 ………………………………………………………………………………………… 1

제2장 기술동향분석 ……………………………………………………………… 1
2.1 이론적 배경 ……………………………………………………………………………………… 1
2.1.1 태양전지란? …………………………………………………………………………………… 1
2.1.1.1 태양전지의 원리 …………………………………………………………………………… 2
2.1.1.2 태양전지 발전 방법 ………………………………………………………………………… 3
2.1.1.3 태양전지의 종류 …………………………………………………………………………… 3
2.1.2 하이브리드 자동차(Hybrid car) …………………………………………………………… 3
2.1.2.1 하이브리드 자동차의 개요 ………………………………………………………………… 3
2.1.2.2 하이브리드 자동차란? …………………………………………………………………… 4
2.1.2.2.1 병렬(Parallel)식 ………………………………………………………………………… 4
2.1.2.2.2 직렬(Series)식 …………………………………………………………………………… 4
2.1.2.3 하이브리드 자동차 운전시스템 …………………………………………………………… 5
2.1.2.3.1 출발과 저속 주행 ………………………………………………………………………… 5
2.1.2.3.2 정속 주행 ………………………………………………………………………………… 5
2.1.2.1.3 최고속도 주행 …………………………………………………………………………… 6
2.1.2.1.4 감속 및 정지시 …………………………………………………………………………… 6
2.2 기술동향분석 …………………………………………………………………………………… 7
2.2.1 태양전지의 종류와 작동 원리 …………………………………………………………… 7
2.2.1.1 무기물 태양전지 …………………………………………………………………………… 7
2.2.1.2 염료감응 태양전지 ………………………………………………………………………… 7
2.2.1.3 유기물 태양전지…………………………………………………………………………… 8
2.2.2 태양전지의 세대별 분류 …………………………………………………………………… 8
2.2.2.1 1세대 태양전지 …………………………………………………………………………… 8
2.2.2.2 2세대 태양전지 …………………………………………………………………………… 9
2.2.2.3 3세대 태양전지 …………………………………………………………………………… 9
2.2.3 차세대 고효율 태양전지 …………………………………………………………………… 10
2.3 태양전지 자동차 사례분석 …………………………………………………………………… 14

제3장 설계 ………………………………………………………………………… 17
3.1 설계개념도 ……………………………………………………………………………………… 17
3.1.1 자동차의 제원 ……………………………………………………………………………… 19
3.2 시스템 설계방안 ……………………………………………………………………………… 20
3.3 시스템 설계흐름도(Design Flow Chart) ………………………………………………… 20
3.4 설계내용(태양전지 일체형 바디제작) ……………………………………………………… 21
3.5 에너지 해석 …………………………………………………………………………………… 21
3.6 에너지 해석 …………………………………………………………………………………… 22

제4장 핵심요소 기술 분석 ……………………………………………………… 22
4.1 태양전지 ………………………………………………………………………………………… 22
4.1.1 PN접합에 의한 발전원리…………………………………………………………………… 24
4.2 태양전지 필요 요소기술 ……………………………………………………………………… 24
4.3 태양전지 구조 ………………………………………………………………………………… 25
4.4 태양전지 효율향상을 위한 신기술 - 나노패턴 응용 …………………………………… 26
4.4.1 태양전지 및 유기태양전지 효율 비교 …………………………………………………… 26
4.4.2 나노패턴 응용 유기 태양전지 연구동향 ………………………………………………… 27

제5장 설계타당성 분석 ………………………………………………………… 27
5.1 대표적 하이브리드 자동차 분석 …………………………………………………………… 27
5.1.1 2010년형 프리우스 제원…………………………………………………………………… 28
5.2 비교분석을 통한 타당성 검토 ……………………………………………………………… 28
5.3 사례분석을 통한 태양전지차량의 실용성 검토 …………………………………………… 29
제6장 경제성 분석 ……………………………………………………………… 30
6.1 현재설계 투자비용 분석 ……………………………………………………………………… 30
6.2 CO2 저감량 및 비용환산 …………………………………………………………………… 31
6.3 세계자동차 시장 전망 ………………………………………………………………………… 32
6.4 태양전지 시장 전망 …………………………………………………………………………… 32

제7장 요약 및 소감 ……………………………………………………………… 34

제8장 참고문헌 ………………………………………………………………… 35

제9장 참고자료 …………………………………………………………………… 36

본문내용

환경오염의 심각성이 대두되고 있고, 각국에서는 친환경에너지의 개발에 혈안이 되어 있다. 기존 에너지원은 빠르게 고갈되어 가고 있으며, 우리나라와 같이 전적으로 에너지를 수입에 의존하고 있는 국가는 자원의 가격상승에 경제가 위태해 지는 듯 직접적인 타격을 입고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 대체에너지를 이용한 신기술을 개발하고 기술적 우위를 바탕으로 신 성장산업을 이끌어 나가야 한다.
이번 프로젝트를 통하여 차 외관에 태양전지판을 부착한 기존의 기술과 달리 태양전지판을 자동차 디자인에 접목하여 자동차 외관과 일체형으로 이루어진 자동차를 설계해보고자 하였다. 기존 차량의 제원을 이용하여 바디일체형을 시켰을 때 얻을 수 있는 에너지의 양을 계산하였고, 현재까지 기술로는. 태양의 힘으로만 안정적으로 운행할 수 없다는 판단 하에 최근 자동차업계의 주요 기술 중 하나인 하이브리드 자동차를 설계하였다. 현재 나와있는 하이브리드카중 가장 상용화되어 있는 도요다의 프리우스의 제원과 비교분석하고, 실제 태양전지 자동차들의 사례분석을 통하여 설계는 타당하다고 판단하였다. 경제성을 분석결과, 현재 기술로 태양전지의 당 가격은 5000원 정도가 소요된다. 이를 전기모터에 해당하는 동력으로 계산해보면 원이 태양전지모듈값으로 추가됨을 확인하였다. 또한 이러한 차 도입시 연간 탄소배출권 가격 9,855원과 주유비 876,000원을 절약하여 총 885,855원을 절약할 수 있다. 이 밖에 국가에서 친환경자동차를 탈 때 주는 각종 혜택과 사회간접자본 절약 등을 고려한다면 절약 액이 2~3배정도 증가할 것이라고 예상해본다. 하지만 초기비용이 너무 비싸므로 사실상 상용화가 불가능하다. 이를 해결하기 위해서 고효율의 태양전지판 개발과 더불어 태양전지판 상용화 기술개발로 가격의 합리화가 동시에 이루어져야 한다.
Key word
태양전지(solar cell), 하이브리드 자동차(Hybrid car), 친환경에너지, 녹색성장, 태양광(Photovoltaic), 나노패턴(Nano pattern), 베다니(Bethany), 탄소배출권

참고자료

· [1]깅병민, 유완석, 최경민, 홍금식 공저 “미래형 자동차” 부산권 기계부품산업 혁신인력 양성사업단 P152-157
· [2]한원석 (W.S. Han), 김현수 (H.S. Kim), 최병석 (B.S. Choi) 차세대광전소자팀 선임연구원, 오대곤 (D.K. Oh) 광소자그룹 그룹장 “차세대 고효율 태양전지 기술 동향
· - Trends of the Next-Generation Solar Cell Technology“ 전자통신동향분석 제 22권 제 5호 2007년 10월
· [3] http://radar.ndsl.kr/tre_View.do?cn=GTB2008110618&ct=TREND&lp=SI, NDSL 동향분석
· [4] 아이컴스-콤
· [5] 현대자동차 홈페이지 http://www.hyundai.com/kr/
· [6] http://www.millinetsolar.com/ 미리넷솔라
· [7] http://www.eiak.org/electronic_info/data/sola.pdf, 태양전지 기술 및 세계동향
· [8] http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2009/04/10/2009041001200.html 조선일보
· [9] 두산백과사전 EnCyber & EnCyber.com
· [10] 환경에너지 공학 수업자료 부산대학교 기계공학부 이재근
· [11] http://solar.korea.ac.kr/intro_solar_effect.htm /고려대학교 반도체 응용 연구실
· [12] http://cafe.naver.com/kriic 산업정보연구회
· [13] http://www.knrec.or.kr/ 에너지관리공단 신ㆍ재생 에너지 센터
· [14] 디지털타임스, 2010년 태양전지 시장 2조7700억엔 달할 듯 발췌
· [15] http://radar.ndsl.kr/index.do, 국내외 최신 과학기술 및 동향분석
· [16] www.google.com 이미지
· [17] 여기에 들어가서...... 1556원이다. (오마이뉴스) / 자동차 대신 자전거...탄소배출 이득은? 발췌
· [18] 2007년 미시간 대학의...사용해 효율이 낮음 (최대근, 2009) 한국기계연구원 나노공정장비 연구실