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열전발전의 종류 평가A+최고예요

열전발전의 종류세종 대학교신소재공학과고 광 용1. 열전발전열전 반도체 재료로 에너지 변환 소자를 이용하는 열전발전은 기본적으로 온도차를 이용하여 전기를 얻을 수 있는 발전 시스템이기 때문에 경제성을 고려하지 않는 다면 지구상에 존재하는 어떤 종류의 열도 열원으로 이용할 수 있다. 즉 태양열, 지열 등의 자연 에너지와 화석연료를 이용한 가열 에너지 등이 모두 열전 발번의 주 에너지원으로 사용될 수 있으며, -160℃에서 수백도 까지의 전 온도범위에서 발전할 수 있는 장점이 있어, 선진 외국에서는 이에 대한 연구 개발이 활발히 진행중이다. 표 1에 열전발전에 대한 각 나라의 연구현황을 나타내었다.{{표 1. 열전발전의 국외 연구 현황{주 요 연 구 내 용미 국.NASA : Pioneer,Apolo,Voyager Ⅰ,Ⅱ호에 수백 W급 RTG사용.Teledyne Energy Systems : 군용 0.1kW급 FTG개발(1985).Global Thermoelectric : 군용 0.1kW급 FTG 개발(1986).General Xlectric : SP-100 우주용 100kW급 NTG 제작(1988).Man portable TE generator 개발(1973) : 120W급.열전 태양열 에너지 변환 장치 개발(1979)일 본.1955년경부터 열전 반도체 재료 실험연구 착수.통산성 주관 하의 New Sunshine 계획에서 연구 중러시아.주로 군사용 열전발전기 개발- 레이더(radar)용 전원공급장치- 휴대용 통신장비의 전원공급 시스템(2.5W∼160W)- 송유관, 가스 공급관의 음극부식 방지용 전원공급 시스템- 핵잠수함의 전원공급 시스템(2MW급).lamp 이용 라디오 전원용 열전 발전기(1.6∼3W급) 대량생산(50년대 초).태양열 열전 발전기 개발(1967)독 일.박막형 열전 발전기 개발 (1962).열전 전류 발생기 개발(1967)폴란드.열전 발전기 메카니즘 연구(1966)프랑스.RTG 개발(1969).연소식 열전 발전용의 재료, 연소실, 열교환기 등 개발(1973)루마니아.반도체식 열전 발전기 개발(1974)인 도.태양열 열전 발전기 개발(1976)캐나다.액체연료형 열전 발전기 개발(1986) 24∼32VDC, 120W1.1 해수온도차 열전발전해수온도차 열전발전(Ocean Thermal Energy Conversion : OTEC)은 표층해수 (깊이 10∼50m에서 20∼30℃)와 심층해수 (깊이 500∼1000m에서 4∼7℃)와의 온도차를 이용한 발전방식으로서 전체의 온도차가 20℃ 전후로 에너지 밀도는 극히 작으나, 잠정적으로는 2.7×1012W가 이용 가능한 것으로 계산되고 있어 자원양으로는 풍부하다고 할 수 있다. 미국의 Solar Energy Research Institute에서는 해수온도차 열전발전으로 400MW급의 발전도 가능하다고 분석하고 있다. 해수온도차 발전방식으로는 암모니아 순환식이 개발되어 있으나, 열전발전방식이 시스템의 고신뢰성, 무보수성, 안정성이 높은 장점과 열전 모드을 단순하게 구성할 수 있는 경제성과 내환경적 안정성이 높다는 장점으로 열전 반도체 재료에 의한 발전이 검토되고 있으며 시스템 구성의 개념은 다음과 같다.{{그림 1. 해수온도차 발전의 도식도1.2 태양열 이용 열전발전해양의 심해와 표층의 온도차도 엄밀히 말한다면 태양열에 의해서 온도차가 발생한다고 할수 있으나. 해수온도차를 제외한 태양에너지를 이용한 열전발전으로는 solar pond가 가장 우수한 시스템으로 알려져 있다. 물은 열 용량이 큰 매체로서 이 성질을 이용하여 저수지 등에 태양에너지를 집적하여 이용하는 방법을 solar pond라 한다. solar pond에서의 열이용은 구조가 비교적 간단하여 지역에 따라서는 오래전부터 수영장의 온수공급이나 지역난방 등에 많이 적용하여 왓는데 최근에는 이를 이용하여 전기를 얻고자 하는 시도가 이루어지고 있으며 인공적으로 호수를 만들기도 한다. 인도의 뉴델리의 기온을 기초로하여 계산한 결과로는 호수로부터 얻어지는 온수의 양은 97℃ 전후의 2×10-4kg/s·m2, 60.5℃의 온수는 5×10-4kg/s·m2 정도에 달하고 효율은 27.5% 및 34% 정도까지 나타나고 있어 응용 가능성이 매우 높은 것으로 평가되고 있다. 또한 solar pond에 의한 발전 단가도 30년간 15.6%의 효율로 사용한다고 계산하여 0.1＄/kW 정도가 되어 경제성이 매우 높은 것으로 평가되어, 표 2에 나타낸바와 같이 다양한 연구가 진행되고 있다.{{그림 2. Salinity Gradient Solar Pond 와 solar pond 열전발전의 도식도표 2. 태양열(solar pond) 열전발전의 연구 예{수행주체 또는 Project명수행기관수행년도전력위치 및 용도Ohio 주Ohio주립대학1979Ohio주 Columbus열이론 모델 확인 실험용Salton Sea SolarPond projectJ.P.L1982∼19875MWCaligornia Salton Sea50∼60MW급California주 project캘리포니아주300kWSan DiegoUtah10GWGreat Salt LakeIsrael Ein-Bok다Inst. of Desert Reserch1981150kWDead SeaIsrael6kWSdom1.3 연소열 이용 열전발전연소열 이용 열전발전(Fueled Thermoelectric Generator : FTG) 기술은 1960년대 초부터 미육군의 US Army Electronics Technology and Device Laboratory를 중심으로 Silent Lightweight Electric Energy Plants(SLEEP : Signature Lighweight Electric Energy Plants 라고도 함) 계획의 일환으로 Army Liquid Fueled Thermoelectric Generator Program을 추진하여 상용화 하였다. SLEEP 계획은 야전용 무전기의 전원 공급용 엔진식 발전기가 소음이 크고 신뢰성도 떨어지며 계속적인 보수가 요구되므로 이를 열전 발전기로 대체하기 위해 수립되었던 계획으로 계획 당시 0.1, 0.3, 0.5, 1.5, 3.0, 5.0, 10kW급의 열전 발전기를 대상으로 하였다. 이 발전기들은 대부분 저온부는 강제 공냉방식으로 온도를 유지하고 고온부는 연소가스에 의해 유지하는 방식을 사용하였다. 이러한 특성으로 인해서 효율은 다소 떨어지지만 회전부가 없어 전자파가 발생하지 않으므로 신뢰성, 경량화, 이동성, 연료의 다양성, 무보수성 등의 육군의 야전에 필요한 특징을 최대한 발휘하였다. 또한 민수용으로는 산간벽지 또는 휴대용 열전 발전기가 일부 사용되고 있는데 전력 수요량이 적은 곳에 기존의 내연기관으로 발전하는 경우의 설치단가 및 보수 등의 문제점을 제거할 목적으로 사용하고 있다. 이러한 예로서는 산간 지방에 있는 마이크로파 송신 중계소용 전원이라든지 극지의 기상 모니터 장치용 전원 등이 있다.{{그림 3. 100W급 연소열 이용 열전발전 시스템의 형상과 이동용 무소음 발전장치1.4 지열 이용 열전발전최근 우리나라의 지열이용의 가능성에 대한 연구 보고서에 의하면, 마산, 창원부근의 지층에서 약 100℃ 부근의 열원을 발견하였으며 이를 이용한 열전발전소의 구축도 가능하리라 판단된다. 지열에 대한 이용기술은 해수를 이용하여 저온부를 구성하고 고온부를 지열에 의한 온수 또는 다른 매체를 이용하여 폐회로를 구성한 복합 열전발전이 일반적으로 제안되고 있다.1.5 방사선 동위원소 붕괴열 이용 열전발전열전 발전기의 이용기술의 시작은 우주선의 시작과 더불어 시작되었다고 해도 과언이 아니라고 할 수 있다. 미국의 DOE(Department of Energy)에서는 1956년부터 인공위성용 전원으로 사용할 목적으로 SNAP(Systems for Nuclear Auxiliary Power)계획을 추진하여 방사성 동위원소의 붕괴에 의한 발열이나 소형 원자로를 열원으로 하는 열전 발전기를 개발하여 왔다. 1959년 제작이 완료된 SNAP-3는 세계에서 최초로 방사성 동위원소를 열원으로 하는 열전 발전기 (Radioisotope Thermoelectric Generator : RTG)를 사용하는 인공위성을 상용화하였으며 Apollo, Pioneer, Voyage, Galileo호 등에서 이용하고 있는 실정이다.이외 미 해군, 연안경비대, 연구기관 등에서 초계, 지시용 부표, 발광 신호장치, 해양의 온도, 유속을 송신하는 장치의 전원으로도 이용되고 있다.{{그림 4. 인공위성에 장착된 RTG{그림 5. RTG 시스템의 도식도{그림 5. 우주선 및 인공위성용 열원의 추이1.6 원자로 열 이용 열전발전원자로 내에서 발생하는 반응열을 열원으로 하는 원자로 열 이용 열전발전 (Nuclear Thermoelectric Generator : NTG)에서 직접식과 간접식이 있으며 직접식은 중성자의 반사판이 있는 Be벽을 통하여 모듈의 고온부를 가열하는 방식으로 1960년 초에 구 소련에서 발족한 RORSAT(Soviet Nuclear Powered Ocean Reconnaissance Satellite) 계획에 의해 군사위성으로 개발한 Romashuka가 대표적이다. 소자로는 SiGe계 소결 소자가 사용되었고 0.6∼1kW급의 출력이며 Cosmos 위성에 탑재한 것으로 알려져 있다. 간접식은 원자로의 발열을 액체금속 또는 히트파이프(그림 6)에 의해 모듈 고온부를 가열하는 방식이다. 이 형태는 235U를 연료로 하고 냉각재로 78Na-22K 액체금속을 사용하는 SNAP-10A라는 이름으로 1965년에 540W의 발전을 하였다. 현재는 JPL(Jet Prorulsion Laboratory Department of Energy)의 SP-100 계획에 연결되어 100kW-1MW의 전력을 우주에서 공급하는 시스템의 실용화 개발을 진행하고 있다.

공학/기술| 2004.12.14| 7페이지| 1,000원| 조회(2,128)

반도체, 열전재료, 열전 반도체, 열전변환, 열전응용

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열전반도체 재료 평가A+최고예요

열전반도체 재료세종 대학교신소재공학과고 광 용1. 열전발전이란열전 발전이란 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 변환 시키는 것을 말한다. 열전 에너지 변환중에는 열을 전력으로 직접변환 시키는 Seebeck효과와, 이것과 역으로 직류의 통전에 의해 냉각 혹은 가열하는 Peltier 효과의 에너지 변환이 있다. 따라서 에너지 변환부에는 기존의 화력발전이나 냉·난방기와 같이 기계적 구동요소는 전혀 헙으므로 소음. 진동도 없고 신뢰성이 높은 발전 혹은 냉각·가열이 가능하다. 이것에 사용되는 재료는 열전도율이 낮고, 금속과 같이 전기전도율이 높은 반도체로서 열전 반도체 혹은 열전 재료로 칭해지며, p형과 n형을 조합한 열전대로서 이용되고 있다. 일반적으로 다수의 소자를 판상 혹은 원통상으로 조합한 열전 모듈(thermomodule)로서 사용되고 있다.{{열전 에너지 변환의 응용은 민생기기로부터 우주개발에 이르기 가지 넓은 분야에 이용되고 있으며, 현재 열전발전은 우주, 벽지, 심해저 등의 독립전원 등으로, 열전 냉각·가열은 반도체 제조공정 기기의 정밀 항온제어, 광통신용 레이저의 정밀 항온 제어, 휴대용 쿨러 등의 필수적인 존재로 되어 있다. 국내에 있어서의 응용개발은 Bi2Te3계 화합물에 의한 냉각·가열에 관한 것이 대부분이었다. 그러나 최근의 화석에너지 고갈과 지구온난화 현상이 심화됨에 따라 차세대 대체 에너지의 개발과 그린에너지에 대한 수요가 증가하여, 열원의 다양화와 미활용 열에 대한 열회수 기술 개발이 요청되어 열전 반도체 재료를 이용한 열전 발전에 대한 응용 개발이 검토되어지고 있다.2. 열전현상2.1 Seebeck 효과Seebeck 효과는 1821년 Seebeck에 의해 발견된 현상으로 아래 그림과 같이 이종의 금속선으로 회로를 구성하여 회로의 양단간에 온도차 {( DELTA T=T_h -T_c )를 가하면, n형 반도체의 경우에는 고온부에서의 전자의 에너지 준위가 평균적으로 페르미 준위(Fermi level)보다 높은 상태로 여기된다. 높은지 상태에 있는 전자는 에너지를 낮추기 위하여 저온측으로 확산하므로 그 결과 저온부는 -로 대전하고 고온부는 +로 대전하여 전계 (electric field)가 형성되는데, 이때에 저온부로 향하는 전자의 흐름을 저지함으로써 평형상태를 유지하기 위한 역작용으로 재료의 양단간에 전압{(DELTA V)이 발생한다. 이와는 반대로 전가(carrier)가 정공(hole)인 p형 반도체의 경우에는 저온부가 +, 고온부가 -로 대전된다.{이 현상을 Seebeck 효과라 하며 열전발전의 원리가 된다. 이때에 발생하는 전압{(DELTA V)을 열기전력(thermoelectromitive force)이라 하는데 양단간의 온도차가 매우 적은 범위에서 {DELTA V는 식 (1)과 같이 양단간의 온도차에 비례한다.{DELTA V = alpha _ab DELTA T(1)비례상수 {alpha _ab는 주어진 도체간의 열전능 또는 Seebeck 계수라 칭하며 도체 a와 b의 절대 열전능을 각각 {alpha _a, {alpha _b라고 하면 {alpha _ab는 다음과 같이 표시된다.{alpha _ab = DELTAV over DELTAT = dV_b over dT - DV_a over dT = alpha _b - alpha _a(2)Seebeck 계수는 온도 의존성을 갖는 재료 고유의 물성치로서 전자의 에너지 준위 (energy level)과 밀접한 관계가 있으며 전하 (carrier)의 농도와 유효질량도 Seebeck 계수의 중요한 결정인자이다. 열기전력{(DELTA V)은 재료 양단간에서의 페르미 준위(Fermi level)의 차리에 해당하는데 이는 전자의 흐름과 평형을 이루는 전위차와 재료양단간의 온도차에 기인하는 페르미 준위 변화량의 합과 같다.2.2 Peltier 효과1834년 Peltier에 의해 발견된 현상으로 아래 그림과 같이 이종 금속 회로에 직류전류를 가해주면, 전류의 크기에 비례하여 한쪽의 접합부에서는 흡열, 다른 한쪽에서는 발열이 일어난다. 이는 일종의 히터 펌프(t pumping) 현상으로 이를 Peltier 효과라고 부르는데 전자냉각의 원리가 된다. 이 흡/발열은 줄(joule) 발열과 달리 전류의 방향을 바꾸면 흡·발열도 반대로 된다. Peltier 효과에 의한 흡·발열량(Q)은 식(3)과 같이 전류 (I)에 비례하며 이때에 비례상수 {pi_ab를 Peltier계수라 한다.{Q = pi_ab I(3)Peltier 효과는 온도차에 의한 열기전력의 발생을 상쇄하는 방향으로 작용하므로 Seebeck 효과와는 가역적인 현상이다.{2.3 Thomson 효과조성이 균일한 물질 양단에 온도차를 주고 온도 구배가 있는 길이 L방향으로 전류를 흘리면 그 물질 내부에 흡열 혹은 발열현상이 일어난다. 이것은 물체의 열전능{(alpha)이 온도에 따라 다르기 때문에 일어나는 현상으로 Thomson 효과라고 한다. Thomson 계수{( gamma )는 식 (4)로 정의되므로 Seebeck 계수가 온도에 따라 증가하는 경우에 {gamma는 +의 값을 갖는데 이때 전류의 방향이 저온부에서 고온부로 흐르면 재료전체에서는 흡열이 일어나며, {gamma의 부호 또는 전류의 방향이 반대로 되어 발열이 일어난다.{gamma ={ T CDOT d alpha }over dT(4)3. 열전 반도체 재료3.1 열전 반도체 재료의 성능 평가열전 반도체 재료의 성능은 재료의 열전능, 비저항 및 열전도도를 각각 {alpha,{rho,{kappa라고 하면 식(5)로 표시되는 성능지수 (figure of merit : Z)에 의해 평가된다.{Z ={ alpha^2 }over {rho kappa }(5)열전 반도체 재료의 최대 발전효율{( eta _max )은 고온측과 저온측의 온도를 각각 {T_h,{T_c라고 하면{eta_max = {T_h - T_c} over T_h M-1 over{ M+T_c /T_h}(6){M = LEFT{1 + Z (T_h + T_c ) / 2 RIGHT}^1/2(7)로 주어진다. 또 식 (6)은 {T_c = 300K일 때 5%의 오차내의식으로서{eta _max = 4.0 TIMES 10^-4 Z^2/3 T_h^3/2(8)로 표시된다.한편 열전냉각의 최대 성적계수{( psi _max)는{psi_max = T_h over {T_h - T_c} {M-T_h / T_c} over M+1(9)로 표시되고, 열전 가열에서는 {psi_max+1로 주어진다. 또한 흡열부가 완전 단열되어 열의 유입이 없으면, {T_c는 가장 낮은 상태로 되어{psi_max=0로 두면 최대 냉각온도차 {(DELTA T_max )는 다음식으로 나타낼 수 있다.{DELTA T_max = ( T_h - T_c ) _max = 1 over2 ZT_c^2(10)식 (8)에 나타낸 바와 같이 열전발전에서는 성능지수(Z)가 비교적 낮아도 고온부의 온도{(T_h )를 높게 하여 효율을 높이는 것이 가능하지만, 재료로서는 고온에서 화학적으로 안정한 내열성이 요구된다. 한편 열전냉각·가열은 실온 부근의 {DELTA T =1인 것을 목표로 하고 있다. 열전 반도체 재료는 그 열 특성을 반영하고 최고 사용온도 500K 이하의 저온용, 500∼900K의 중온용, 900K 이상의 고온용 재료로서 구분되어 사용되어 지고 있다.{{3.2 열전 반도체 재료의 종류3.2.1 저온용 열전 반도체 재료Bi2Te3 화합물은 공간군 R3m에 속하는 능면체의 층상구조로서, 일반적으로 결정방위는 육방정계로서 표시된다. 같은 결정구조를 가지는 화합물로서 Bi2Se3와 Sb2Te3가 알려져 있으며, 이것들과 Bi2Te3와의 고용체가 실온부근에서 높은 성능지수를 나타낸다. 시판되고 있는 재료는 c축의 배향성을 낮게하여 생산성을 높게 하고 있으므로 출력인자{(alpha^2 / rho)가 낮아져 실온에 있어서의 최대 성능지수{(Z_max )는 {2.5 times 10^-3 K^-1정도이다. 최근 열전도도 및 기계적성질을 개선한 이방성 소결체에서는 250K에서 {Z_max={3.7 times 10^-3 K^-1을 얻은 것이 보고되고 있다.3.2.2 중온용 열전 반도체 재료PbT화합물의 결정구조는 NaCl형으로 이온 결합성이 강하고, 단일상의 고용영역은 가장 넓은 973K에 잇어서도 49.994∼50.013 at.%Te로 매우좁다. p형 재료는 화학양론 조성의 PbTe에 Ag2Te 또는 Na를, n형 재료에는 PbI2 또는PbBr2를 첨가하여 전하의 거동을 제어하고 있다. 그러나 p형 재료는 열적 안정성이 낮아 사용중에 열전 성능이 저하하므로 PbTe-SnTe 고용체로서 사용되고 있으나, 성능지수는 n형 보다 낮다. 그림 4중의 3N-PbTe는 이 계에서도 가장 성능지수가 큰 Pb0.75Sn0.25Te로 TEGS-3N이란 3M사의 상표명으로 시판되고 있다. p형 PbTe를 대신할 재료로서 개발된 것이 AgSbTe-GeTe계 다원계 화합물로 Ge 과잉합금은 300K 이상에서 높은 성능지수를 가진다. 특히 Ag0.15Ge0.85Gb0.15Te1.15 부근 조성의 소결체는 TAGS로 불려 약 700K에서 {Z_max={2.0 times 10^-3 K^-1(ZT=1.4)를 나타내어 중온영역에서 가장 성능이 우수한 p형 재료이다. 최근 TAGS보다 큰 {Z_max={2.8 times 10^-3 K^-1을 가지는 Mg2Ge-Mg2Si계, skutterudite 구조 (IrSb3, FeSb3, CoSb3 및 이들의 고용체) 등이 새로운 재료로서 주목을 받고 있다.3.2.3 고온용 열전반도체 재료Si-Ge 합금은 70∼85at.%Si 조성에 보론(B) 혹은 인(P)을 다량 첨가하여 1273K 이상의 고온까지 p형 또는 n형 열전재료로서 우수한 성질을 나타낸다. Si-Ge계는 액상과 고상의 공존 온도영역이 넓어 응고시 편석이 발생하기 쉽고, 조성의 불균일성에 의한 열전특성의 저하가 현저하다. 따라서 현재의 Si-Ge계 열전재료의 합성은 조성 및 첨가물의 균일화를 간단히 제어할 수 있는 가압 소결법이 채택되고 있다. 최근 G몌를 수 mol% 첨가한 Si-Ge 소결체는 열전도도의 격자성분(kph)이 40∼50% 감소하여 고온에 있어서의 성능지수가 현저히되었다.

공학/기술| 2004.12.06| 6페이지| 1,000원| 조회(1,453)

반도체, 열전재료, 열전반도체, 에너지 변환, 열전에너지

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태양열에너지의 원리와 이용사례 평가A좋아요

태양열에너지의 원리와 이용사례■ 태양열에너지란? ■ 태양열에너지의 분류 ■ 태양열에너지의 원리와 사례 -자연형 -설비형 ■ 태양열에너지의 장점과 단점■ 발 표 자 : 고 광 용태양열에너지란?●태양으로부터 방사되는 복사에너지가 대기층을 투과하여 지표면에 도달되는 열 및 광 에너지를 모아 필요한 곳에 사용하는 에너지○시스템 이용방법에 의한 구분 -자연형 -설비형 -혼합형 ○시스템 이용형태에 의한 구분 -자연 순환식 -강제 순환식 -일체식태양열 에너지 이용 방법시스템 구상도자연형-구성 -집열부 , 축열부, 이용부 -분류 -직접 획득형 -간접 획득형 (축 열 벽형-벽돌,물 벽, 축 열 지붕) -분리 획득형 (부착 온실형,자연 대류형,2중 외피 구조형) -기타태양열에너지 이용 방법1직접 획득형▷분산형축열제▷ 집중형축열제자연형 태양열 시스템간접 획득형 -축 열 벽형자연형 태양열 시스템간접 획득형 축 열 벽형 -물벽형자연형 태양열 시스템간접 획득형 -축열 지붕형겨울여름자연형 태양열 시스템-분리 획득형 부착 온실형← Masonry wallWater wall →자연형 태양열 시스템부착 온실형의 예자연형 태양열 시스템분리 획득형 -자연대류방식자연형 태양열시스템자연대류방식 기본 시스템집열기와 축열체에 의한 난방자연형 태양열시스템분리 획득형 -2중 외피구조방식Twin face facade자연형 태양열시스템이용1● Maison Quinet ○ 위치 : Belgium, Nadrin ○ 건축가 : E Moureau○ 특징: 온실온도에 따른 다른 공간 점유주택전경작동모드●Maison Quinet자연형 태양열시스템 이용1자연형 태양열에너지 이용2●Les Basses Fouassieres ○위치 : France, Angers ○건축가 : C. Parant J. R. Mazaud A. Enard○3가지 자연형 시스템 요소 - 직사광선. Sunspace, trombe wall panelsTrombe wall●Les Basses FouassieresSunspaceTrombe wall + Sun space자연형 태양열에너지 이용2자연형 태양열시스템이용3●Casa Termicamente Optimizada ○위치 : Portugal, Porto ○건축가 : Carlos Araujo축열벽→유리섬유 온수 실린더●Casa Termicamente Optimizada자연형 태양열에너지이용3태양열 에너지 이용방법2설비형-구성-집열부, 축열부,이용부(난방,온수 급탕) -종류-액체식 태양열시스템 -공기식 태양열 시스템 -제어장치●태양에너지를 이용하는 설비형 기술 -집열장치를 이용 하에 태양열 에너지이용 ○집열매체에 따라 - 액체식, 공기식 ○활용온도에 따라 – 저온, 중 온, 고온설비형 태양열 시스템●평판형 집열기의 단면상의 열류 상황설비형 태양열 시스템●설비형 태양열시스템 종류 -액체식 태양열 시스템 →열 전달 매체 :물이나 부동액 사용 →축열제로 물을 사용 →태양열 집열기-수열된 태양 복사에너지→ 가용열 에너지설비형 태양열 시스템●설비형 태양열 시스템 종류 -공기식 태양열 시스템:태양열 집열기로부터 더워진 공기 → 실내, 축열조로 (집열된 태양복사에너지 -축열조의 축열체에 가용열에너지로 저장)설비형 태양열 시스템●설비형 태양열 시스템의 종류 -제어장치태양열 집열기(태양복사에너지를 집열 하였을 경우) →펌프나 송풍기를 작동시킬 수 있는 장치 설치 필요 건물 난방에서 →집열된 태양열 시스템의 활용을 가능한 높여 보조 열원에서이 사용에너지를 최소로함●Orbassano ○위치 : Italy, Torino ○건축가 : R Gabetti A Isola설비형+자연형 시스템이용1배치도측면도sunspace●Orbassano설비형+자연형 시스템이용1●J E L Building ○위치 : England, Stockport ○건축가: Dominic Michaelis Associates자연형+설비형 시스템이용2자연형+설비형 시스템이용2●J E L Building←작동원리평면도↑건물난방, 온수, 급탕건물난방, 조명이용부저 온 축 열공기 Tromp Wall축열부평판형 집열기TAP 자연형 시스템집열부100℃ 이하60 ℃이하활용온도설비형(저온형)자연형구분태양열 적용분야 및 활동온도에 따른 구분골프장, 양어장, 공중목욕탕비경제적, 고장의 염려, 관리와 취급의 어려움효율이 높음, 대규모 시설이 가능 제어용이설비형주택, 학교, 사무실제어가 어려움경제적, 간단하고,단순함, 설계작동 및 관리 쉬움자연형이용분야단점장점자연형과 설비형의 장단점{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2004.08.27| 30페이지| 1,000원| 조회(6,991)

건축, 태양열, 건축학개론, 태양열에너지, 응용사례

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태양광 응용 사례 (태양열) 평가A+최고예요

태양광 응용 사례고광용목차1.태양광 원리 ■ 태양광 발전의 원리 ■ 태양광 발전시스템의 구성 2.태양광 가로등 ■ 태양광 가로등이란? ■ 태양광 가로등의 장점 ■ 태양광 가로등 구성 기술 ■ 태양광 가로등 기구 사례 (고정형) ■ 태양광 가로등 기구 사례 (추적형) 3.태양광 정원등 ■ 개요 ■ 태양광 정원등 기구 사례 4.태양광 기구 적용시 기대효과 및 고려사항 ■ 기대효과 ■ 고려사항1.태양광 원리■ 태양광 발전의 원리태양광 발전은 반도체 접합으로 구성된 태양전지에 태양광이 조사되면 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하며 발생된 전기에너지를 축전지에 축전 또는 필요한 부하에 따라 적합하게 사용할 수 있도록 시스템화 하는 것을 말한다.태양전지(Solar Cell) 태양전지 모듈(Solar Cell Module) 인버터(Inverter) 자료수집 저장장치(Data Acquisition System)■ 태양광 발전시스템의 구성2.태양광 가로등■ 태양광 가로등이란?태양전지판을 통해 태양광을 모으고 발전을 하여 그 전기를 축전지에 저장한 다음 그 전력을 가로등의 전원으로 이용하는 시스템을 말한다.■ 태양광 가로등의 장점시공이 간단(콘크리트 타설후 조립설치) 공정간 간섭 최소화 완성품 현장설치로 고품질이 유지 이동설치가 간단(도로확장,배선공사 無 ; 계통연계선 연결방식 제외) 정원등 램프를 칼라별로 구현가능(테마공원등) 태양전지에 대한 미관 디자인이 불필요 친 환경 에너지로 CO2 발생 無 전기안전사고가 해결(수해시 인명피해) 국가에너지 정책에 호응(대체에너지 발굴) 램프, 태양전지, 축전지의 수명이 15년 이상 별도 운영관리 조직이 불필요 추가설치와 이동설치가 편리 기존일반가로등 대개체가 용이2.태양광 가로등■ 태양광 가로등 구성 기술태양 전지판 : Solar Array or Solar Module이라고도 하며 태양광을 이용하여 직류전압 및 전류를 발생시키며 태양전지판의 크기에 따라 발생에너지의 용량이 달라집니다. 충전제어기: Battery Charge Regulator 이라고 하며 충/방전 제어 장치입니다. 과충전, 과부하 및 저전압 방지기능등의 역활을 합니다. 축전지(배터리): Solar Array 에서 발생하는 전류를 저장하는 곳입니다. 충전제어기와 함께 태양광 가로등의 핵심기술이며 태양광 가로등의 사용기간, 사용램프를 결정하는 요소가 됩니다. 인버터 : AC 램프를 사용하기 위해 배터리에서 발생한 DC 전원을 AC 전원으로 변경합니다. 램프 : 일반적으로 태양광 가로등의 램프는 저전력 고효율의 램프를 사용합니다2.태양광 가로등■ 태양광 가로등 기구 사례 (고정형)2.태양광 가로등■ 태양광 가로등 기구 사례 (추적형)고정형과 달리 태양광 자동 추적에 의해서 축전지가 태양을 추미하는 방식으로 축전을 행하는 기구 타입3.태양광 정원등■ 개요태양광 정원등의 장점 및 구성기술은 태양광 가로등의 경우와 동일■ 태양광 정원등 기구 사례4.태양광 기구 적용시 기대효과 및 고려사항■ 기대효과시공이 간단(콘크리트 타설후 조립설치) 공정간 간섭 최소화 완성품 현장설치로 고품질이 유지 이동설치가 간단(도로확장,배선공사 無 ; 계통연계선 연결방식 제외) 정원등 램프를 칼라별로 구현가능(테마공원등) 태양전지에 대한 미관 디자인이 불필요 친 환경 에너지로 CO2 발생 無 전기안전사고가 해결(수해시 인명피해) 국가에너지 정책에 호응(대체에너지 발굴) 램프, 태양전지, 축전지의 수명이 15년 이상 별도 운영관리 조직이 불필요 추가설치와 이동설치가 편리 기존일반가로등 대개체가 용이4.태양광 기구 적용시 효과 및 고려사항■ 고려사항태양광이 충분히 조사되는 지역에서 사용이 유리하나, 아파트 단지의 경우 그림자가 많이 지는곳에 사용하기엔 효율 저하 태양광을 못받을 경우를 대비하여 계통연계 방식으로 기구 설치가 가능하나 그 경우는 초기 투자비용이 증대되고, 태양광 기구 이용 목적중, 기구설치의 편리성이라든지 이동성 등의 장점의 기능 수행 불가 정원등의 경우 기구 높이가 낮아서 아이들이 많은 아파트 단지내에서 파손 우려 태양광을 이용한 개별기구의 경우 미관이 수려하지 못하여, 기구의 디자인 저하 일반 가로등과 혼합하여 설치시 효과가 클것으로 기대 ※ 계통연계방식 : 전기를 몇개의 전원으로부터 상호 보완적으로 공급 받는 것을 의미합니다. 태양광으로 발전될 때에는 낮에는 태양광 발전으로 발생된 전기를 사용하고 남는 전력은 전력회사의 전력선(계통선)으로 공급하고 태양광 발전량이 부족할 때에는 전력회사의 전력선(계통선)으로 부터 전기를 공급 받아 전기를 사용하는 체제{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2004.06.15| 10페이지| 1,000원| 조회(2,953)

태양광, 태양열, solar cell, 태양열전지, 쏠라셀

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신소재공학 - 세라믹스 평가A+최고예요

2004년 5월 27일 발표자 : 고광용신소재 공학 - 세라믹스고전재료의 분류 및 특징튼튼하면서 가벼움. 높은 경도, 내충격성 우수 가격 저렴, 강의 고강도와 Ti의 내식성우주선 재료 절삭공구 반응용기흑연-에폭시 WC-Co Ti 피복 강복 합 재 료독특한 전기적 성질 전기적인 신호를 빛으로 변환트랜지스터와 집적회로 광섬유실리콘 GaAs반 도 체얇고 유연하고 치밀한 막 만들기 용이 전기 절연체이고 방습성이 우수 강하고 방습성이 우수음식물 포장지 집적회로(IC) 보호막 합판용 접착제폴리에틸렌 에폭시 페놀 수지고 분 자투명하고 열전도성이 낮음. 열전도성이 낮음, 융점이 높아 고온에서 안정, 주물과 화학반응이 적음. 소리(진동)을 전기로 전환차문유리 주조용 내화물 오디오의 변환장치SiO2-Na2O-CaO Al2O3 BaTiO3세 라 믹 스높은 전기전도율, 형상 부여가 용이 주조, 가공이 쉽고 진동흡수력이 좋음. 열처리에 의해 상당히 강화됨.전기도체 전선 자동차 엔진 틀 렌치구리 주철 합금강금 속특 징용 도재 료신소재 : 첨단 산업에 사용되는 재료신소재 공학이 과학과 공학에서 차지하는 위치인류와 재료공학■ 인류의 역사는 재료 개발의 역사와 함께 한다. ■ 석기 → 청동기 → 철기 → ? ■ 대표적인 사건 1. Edison : 전등의 발견 (1978년 전구의 필라멘트의 발명) 2. Wright 형제 : 비행기 (1903년 가볍고 질긴 천의 개발) 3. Columbia호 : 우주왕복선(내열재료 – 세라믹 타일) 4. 각종 전기전자 제품 ■ 인구의 증가, 자원의 고갈, 전략 무기화 등으로 신소재의 개발은 국가 경제의 미래를 결정한다.세라믹스 재료■ 정의 : 비금속 무기물질을 주원료로 하는 재료 ■ 특성 1. 고강도 2. 양호한 내식성 3.우수한 화학적 안정성 4. 저밀도 5. 풍부한 원료 6. 우수한 내열성 7. 다양한 전기적, 광학적, 자기적 성질 8. 취성 : 충격에 약하다.고전적인 세라믹스 - 점토제품 : 도자기, 벽돌, 내화재 등 - 시멘트 - 유리 2. 신세라믹스 전통적인 세라믹스보다 뛰어난 내열성, 훌륭한 기계적 성질, 특수한 전기적, 광학적, 자기적 성질을 가지는 재료▪ Al2O3, AlN, BeO, SiC ▪ BaTiO3, SrTiO3 ▪ PZT, PLZT ▪ ß- Al2O3 ▪ Y-Ba-Cu-O, etc.▪ Substrate for IC ▪ Capacitor ▪ Piezoelectric Ceramics ▪ Fast Ion Conductor ▪ SuperconductorElectricalMaterialApplicationFunction세라믹 재료의 분류세라믹 재료의 분류▪ Mn0.4Zn0.6Fe2O4 ▪ BaFe12O19, SrFe12O19▪ Soft Ferrite ▪ Hard FerriteMagnetic▪ Al2O3 ▪ Apatite Hydroxide▪ Artificial Bone Joint ▪ Artificial ToothBiological▪ Al2O3, MgAl2O4 ▪ Y2O3, ThO2 ▪ PLZT ▪SiO2▪ Translucent Ceramics ▪ Laser Materials ▪ Light Memory ▪ Optical FiberOptical▪ Al2O3, Si3N4, TiC, TiN, WC, CBN, Diamond ▪ Al2O3, SiC, WC, C ▪ B4C, SiC, Al2O3 ▪ SiC, Si3N4, ZrO2▪ Cutting Tools ▪ Mechanical Seals ▪ Armor ▪ Engine PartsMechanical▪ ZrO2, SnO2, ZnO ▪ Al2O3,Cordierite▪ Sensor ▪ Substrate for CatalystChemicalMaterialApplicationFunction{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2004.06.02| 26페이지| 1,000원| 조회(1,219)

세라믹, 세라믹스, 재료공학, 신소재, 고전재료

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