School of Computer Aided Science

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1 School of Computer Aided Science
Green Energy 양희준 정임정 School of Computer Aided Science 물질의 성질

2 School of Computer Aided Science
목차 Green Energy 동기 및 목적 배경/발전 필요성 종류 태양전지 정의 및 원리 모듈의 종류 모듈의 제조과정 활용 장/단점 풍력발전 분류 설치조건(WTG) 지상 풍력발전 해양 풍력발전 우리나라 연료 전지 시스템 원리 수소 전지_시스템 화학 전지_원리 모듈설명/결론 School of Computer Aided Science

3 School of Computer Aided Science
동기 및 목적 Green Energy 동기 화석연료이 고갈 된다는 말과 대체에너지 개발이 시급하다는 것은 누구나가 들어왔던 말이다. 눈앞에 있음에도 불구하고 무지하다고 느껴졌기에 이 주제를 택하게 되었다. 목적 미래의 에너지에 대해서 생각해 보는 시간을 가진다. Green Energy들의 원리를 이해한다. 장점과 단점을 알아보고, 단점을 보완하는 방법에 대해 생각. School of Computer Aided Science

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배경/발전필요성 Green Energy 에너지의 사용 현황 및 문제점 화석에너지 고갈 및 에너지파동 등 위기상황 에 대비한 에너지원의 다양화 시급. 지구온난화에 따른 국제적인 환경규제에 대 비한 무공해 국내 에너지원의 개발·활용. 현재 화석 에너지 소비 비중은 상당 부분 차지 하고 있으며 그에 따른 의존도의 증가. School of Computer Aided Science

5 School of Computer Aided Science
종류 Green Energy 연료(수소) 에너지 석탄가스액화 폐기물 해양 태양열 태양광 바이오 풍력 수력 School of Computer Aided Science

6 School of Computer Aided Science
종류 Green Energy 태양광 연료 풍력 School of Computer Aided Science

7 School of Computer Aided Science
태양전지 (Solar Cell)이란? PN접합으로 이루어진 반도체에 햇빛을 비추면 반도체 내부에서 전자와 정공이 발생하며 전자와 정공은 각각 N층과 P층으로 이동하여 PN접합 간에 전위차를 발생시킨다.이러한 원리를 이용하여 전기를 발생시키는 소자. 이런 현상을 반도체의 광기전력효과(Photovoltaic)이라고 한다. 정의 및 원리 Solar Battery 정의 반도체의 광기전력효과(Photovoltaic)를 이용하여 태양빛 에너지 를 전기에너지로 바꾸는 것. 원리 N-type P-type N-type P-type 빛에 의하여 생긴 전자와 전하 N-type P-type N-type P-type 광흡수 전하생성 전하분리 전하수집 빛 흡수 광흡수를 위해 반사율을 감소시킴 전하생성 하나의 광자로 하나 의 전자와 정공 쌍이 생성 전위차에 의해 전하 분리 전자는 n-type 정공은 p-type N-type에 전자가 싸임 양극에 전선을 연결 전자가 빠져나가면 서 전류가 흐름. School of Computer Aided Science

8 School of Computer Aided Science
단결정 및 다결정 실리콘 태양 전지 염료 감응형 태양전지 실리콘 과 화합물 반도체를 소재로 한 박막 태양 전지 모듈의 종류 Solar Battery 제 1 세대 태양 전지 ( 단결정 실리콘 태양전지 ) ( 다결정 실리콘 태양전지 ) 제 2 세대 태양 전지 제 3 세대 태양 전지 (염료 감응형) School of Computer Aided Science

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모듈 제조공정(1) Solar Battery 1. 다결정 고순도 실리콘 2. 다결정 고순도 실리콘을 녹이기 위해 세라믹 용기에집어넣음. 3.고 진공 용해로에서 녹임 도에서 진공분위기에서 완전히 녹여 서서히 냉각 5. Wire로 절단 School of Computer Aided Science

10 School of Computer Aided Science
모듈 제조공정(2) Solar Battery Solar Battery 6. 0.3mm로 잘린 금속실리콘결정 7. 핵심  800도의 확산로에서 p-형반도체와 n형반도체를  형성 8. 반사 방지막(ZnO)를 표면에 진공도금 함. 9. 전극을 실크스크린으로 인쇄 10. 태양전지가 완성됨 School of Computer Aided Science

11 School of Computer Aided Science
활용 Solar Battery 인공위성 태양열 충전기 태양열 등대 태양열 자동차 삼척 세계동굴박람회장 태양광 시설 School of Computer Aided Science 태양광발전 시스템 구성도 사업명 : 신재생에너지 지역에너지 사업(태양광 발전) 설치장소 및 내용 : 광주광역시 조선대 기숙사 태양광시설 53㎾p 설치 기기명 : 10MV급 태양열 발전시스템 설치 장 소 : 미국 켈리포니아

12 School of Computer Aided Science
1.에너지원이 방대하고 고갈위험이 없다. 2.무공해 에너지원 3.누구라도 전기를 자급할 수 있다. 4.여러 가지 발전규모로 사용가능. 5.햇빛이 있는 곳이면 어디든지 사용 가능. 6.한번 설치해 좋으면 유지비용이 거의 들지 않는다. 1.태양빛의 에너지 밀도가 작다. 2.축전기능이 없다. 3.기상조건, 설치장소에 의해 발전량이 다르다. 4.에너지밀도가 낮아 많은 수의 태양전지를 사용해야므로 많은 공간이 필요하다. 5.설치 비용이 비싸다. 장점 및 단점 Solar Battery 장점 에너지원이 방대하고 고갈위험이 없다. 무공해 에너지원이며, 누구라도 전기를 자급할 수 있다. 여러 가지 발전규모로 사용 가능. 햇빛이 있는 곳이면 어디든지 사용 가능. 한번 설치해 놓으면 유지비용은 거의 들지 않는다. 단점 태양빛의 에너지 밀도가 작다. 축전기능이 없다. 기상조건, 설치장소에 의해 발전량이 다르다 에너지 밀도가 낮아 많은 수의 태양전지를 이용, 넓은 공간이 필요. 설치비용이 비싸다. School of Computer Aided Science InJe University

13 School of Computer Aided Science
분류 Wind Power Generation 동력전달 장치 구조에 따른 분류 형태에 따른 분류 [원리와 특징] [내부구조] 원리 원리 바람에너지->블레이드회전->기어박스-> 발전기->전력생산 바람에너지->블레이드 회전-> 발전기->전력생산 특징 특징 일정속도 운전 비동기형 유도발전기 Stall 제어 or Pitch 제어 가변속도 운동 동기형 발전기 Pitch 제어 or Stall제어 [기어리스 형] [수직축 풍력발전기] [수평축 풍력발전기] [기어 형] School of Computer Aided Science

14 School of Computer Aided Science
발전기 Wind Power Generation 기본원리 School of Computer Aided Science 패러데이 법칙은 시간에 따라 변하는 자기장은 전기장을 생성할 수 있다. 교류

15 School of Computer Aided Science
설치조건(중대형풍력발전기:WTG) Wind Power Generation 풍향과 WTG의 blade가 가능한 직각이 될 수 있는 산등성이 폭 50m, 길이3Km정도의 넓고 긴 산등성이 풍속은 7m/sec이상 설치 주변에 장애물(산봉우리 등)이 가능한 없는 곳 공사를 위해 접근성이 좋은 곳 인근의 송전, 변전소가 가까운 곳 와류가 없고 풍속이 높이에 따라 편차가 적은 바람이 부는 곳 School of Computer Aided Science

16 School of Computer Aided Science
지상풍력발전 Wind Power Generation 장점 고용증대효과. 고갈될 염려가 없다. 환경 오염이 없다. 단점 발전량이 일정치 않다. 초기 설치비가 많이 든다. 소음, 부지사용, 전파 등의 거주환경 및 민원 문제 발생. (우리나라) 국토가 협소, 인구밀도 높음 보급량의 한계. School of Computer Aided Science

17 School of Computer Aided Science
해양풍력발전 Wind Power Generation 장점 풍력E 밀도로써 분포 균일. 초대형 풍력발전 시스템 건설이 가능. 대형 부지 확보 용이. 거주환경문제(소음, 그림자,전파장애 등)의 제한조건 발생 않음. 단점 해상토목 기초 필요 설치비용고가. 각 부품의 염분에 대한 방식 처리 어려움. 관리, 운영의 어려움. School of Computer Aided Science

18 School of Computer Aided Science
풍력발전&우리나라 Wind Power Generation ㈜이노시스템 ㈜아이씨에너텍 School of Computer Aided Science

19 School of Computer Aided Science
시스템 Fuel Cell School of Computer Aided Science 출처:에너지관리공단 신.재생에너지

20 School of Computer Aided Science
원리 Fuel Cell - 공기 : 산소 공기극(-) (1/2 O₂+ 2H⁺+ 2e⁻ →H₂O) 전해질층 e- (2H⁺) 연료극 (H₂↔2H⁺+2e⁻) + 연료 : 수소 School of Computer Aided Science

21 School of Computer Aided Science
종류 Fuel Cell PEMFC(Proton Ex change Membrane Fuel Cell) PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell) MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell) SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) School of Computer Aided Science

22 School of Computer Aided Science
시스템 Hydrogen Energy School of Computer Aided Science

23 School of Computer Aided Science
원리 Chemical Cell 전자 - + 금속 전해질용액 금속 전류 반응성이 큰 금속 반응성이 작은 금속 산화반응 환원반응 School of Computer Aided Science

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모듈 사진 Green Energy School of Computer Aided Science

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결론 Green Energy 대체에너지의 중요성을 실감. 미래 에너지에 대해 생각할 시간을 가짐. 그린 에너지의 장/단점을 알 수 있었음. 그린 에너지의 원리에 대한 이해력 높임. School of Computer Aided Science

26 School of Computer Aided Science
Reference Green Energy 1. 이재형. 태양전지 원론. 홍릉과학출판사. 2005 2. 유진수. 실리콘 태양전지 기술 및 산업 현황. 한국전기전자재료학회. 학술논문 3. 윤경훈. 태양전지 기술 현황 및 전망. 대한설비공학회. 학술논문. 2004 4. 박헌균. 염료감응 태양전지 연구개발 동향. 한국전기전자재료학회. 학술논문. 2008 5. 연료감응 태양전지/KISTI 6. 고효율 나노 태양전지/KISTI 7. 한국에너지기술연구원 – 8. 에너지 관리 공단 - 9. 태양전지연구단 - School of Computer Aided Science

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Reference Green Energy 10. 에너지관리공단_신 ·재생에너지센터 11.(주)KOWINTEC - 12. 김건훈.신재생에너지연구부 선임연구원, 풍력발전기술의 현황및전망 13. 이수갑.서울대학교 기계항공공학부 교수, 풍력발전기술의 향후및전망(2) 14. 경남호. 한국 에너지기술연구원 신재생에너지연구부, 풍력발전의 현황 및 향 후전망(3) 아이씨에너텍(주) - School of Computer Aided Science

28 감 사 합 니 다.