소개글
"전자공학"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 화석 연료 사용에 따른 환경 문제와 에너지 문제
1.2. 신재생에너지 기술 발전의 필요성
1.3. 태양광 발전 시장 동향 및 전망
2. 태양광 발전 기술
2.1. 태양광 발전의 구조
2.2. 태양광 발전의 원리
2.3. 광전 효과
2.4. 태양전지 종류
3. 태양광 전력변환 장치
3.1. Boost 컨버터
3.1.1. 컨버터 구성 및 동작 원리
3.1.2. Boost 컨버터의 출력전압과 듀티비의 관계
3.2. 인버터
3.2.1. 전압원, 전류원 인버터
3.2.2. 단상 하프 브리지 인버터의 기능과 동작원리
3.2.3. 단상 풀 브리지 인버터의 기능과 동작원리
3.2.4. 3상 인버터의 기능과 동작원리
4. MPPT 제어 방법
4.1. 최대전력점 제어
4.2. 일정 전압 제어법
5. 태양광 발전 시스템 시뮬레이션
5.1. Boost 컨버터-인버터 회로도
5.2. 비교기를 통한 회로도 및 파형
5.3. R-L부하에 걸리는 전류
5.4. Boost 컨버터-인버터 출력파형
6. 결론
6.1. 연구 요약
6.2. 향후 기술 개발 방향
7. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 화석 연료 사용에 따른 환경 문제와 에너지 문제
화석 연료 사용에 따른 환경 문제와 에너지 문제는 심각한 상황이다. 화석 연료의 사용으로 인해 이산화탄소 배출이 증가하여 지구 온난화와 같은 환경 문제가 발생하고 있다. 또한 화석 연료 자원은 유한하기 때문에 에너지 고갈 문제도 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 신재생에너지 기술의 발전이 필요하다. 태양광 발전은 무한한 에너지원을 활용하고 환경 오염이 적어 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 현재 전 세계적으로 태양광 발전 시장이 급성장하고 있으며, 국내에서도 정부의 적극적인 지원 정책에 힘입어 빠른 확산세를 보이고 있다. 이처럼 화석 연료 사용에 따른 환경 문제와 에너지 문제를 해결하기 위해서는 태양광 발전을 포함한 신재생에너지 기술의 발전이 필수적이다.
1.2. 신재생에너지 기술 발전의 필요성
화석 연료의 고갈과 이로 인한 환경 문제가 심각해지면서 신재생에너지에 대한 관심과 필요성이 높아지고 있다. 특히 태양광, 풍력, 수력, 조력 등의 신재생에너지 기술은 화석 연료를 대체할 수 있는 중요한 에너지원으로 주목받고 있다. 신재생에너지 기술은 환경 오염이 적고 지속가능한 에너지를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 화석 연료 의존도를 줄이고 에너지 자립도를 높이기 위해서는 신재생에너지 기술의 지속적인 발전이 필요하다. 또한 기술 발전을 통해 신재생에너지의 발전단가를 낮추고 보급을 확대함으로써 화석 연료를 대체할 수 있는 실효성 있는 대안을 마련해야 한다. 신재생에너지 기술은 기후변화 대응, 환경 보호, 에너지 안보 강화 등 다양한 측면에서 그 중요성이 인정되고 있으며, 앞으로도 지속적인 기술 개발과 보급 확대가 필요할 것이다.
1.3. 태양광 발전 시장 동향 및 전망
세계 태양광 시장은 지속적인 성장을 보이고 있다. 2010년까지 태양광 산업은 초고속 성장을 보였으며, 2011년 유럽의 재정위기로 인해 유럽 시장이 축소되었지만 미국, 중국 시장이 크게 성장하면서 2011년에도 전년 대비 76% 이상 성장한 29.5GW 규모의 시장이 형성되었다. 이후 2013년에는 태양광 시장이 다시 성장하며 39GW 규모를 형성하였고, 2014년에도 소폭 성장하였다. 2015년에는 다시 크게 성장하여 50GW 규모의 시장이 형성되었으며, 2015년 말 기준 세계 태양광 누적 설치량은 최소 228GW 이상이다.
국내 태양광 시장 또한 정부의 주도하에 2006년 이후 연평균 50% 이상의 성장률을 보이며 급성장하였다. 2006년에 22MW였던 태양광 시장이 2012년에 279MW 규모로 10배 이상 성장하였고, 2019년에는 330MW가 설치되었다. 그 결과 2006년 36MW에 불과했던 국내 태양광 누적 설치용량은 2012년에 1GW를 돌파하였다.
향후 태양광 발전 시장은 계속해서 성장할 것으로 전망되고 있다. 화석연료 고갈과 기후변화 대응을 위해 세계 각국이 신재생에너지 보급을 확대하고 있으며, 특히 태양광은 가장 유력한 대안으로 여겨지고 있다. 또한 태양광 발전 기술의 지속적인 발전과 더불어 정부의 지원 정책에 힘입어 태양광 발전의 보급이 가속화될 것으로 예상된다.
2. 태양광 발전 기술
2.1. 태양광 발전의 구조
태양광 발전 시스템은 태양 전지를 통해 직류 전원을 얻고, 인버터를 이용하여 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 전력 계통에 연계하는 방식으로 이루어진다. 태양 전지의 효율이 낮기 때문에 태양 전지에서 발생된 전력을 높은 효율로 계통에 전달하는 것이 중요하며, 이를 위해 사용되는 전력변환 시스템을 PCS(Power Conditioning System)라고 한다. PCS는 DC-DC 변환기와 인버터로 구성된다.
2.2. 태양광 발전의 원리
태양광 발전은 태양 전지를 통해 직류 전원을 얻고, 인버터를 이용하여 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 전력 계통에 연계하는 방식으로 이루어진다. 태양 전지의 효율이 낮기 때문에 태양 전지에서 발생된 전력을 높은 효율로 계통에 전달하는 것이 중요하다.
태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 원리는 반도체 P-N접합에 빛이 닿아 광전효과가 발생하는 것이다. 반도체에 빛을 쪼이면 반도체를 통해 전류가 흐르고 전력이 생산되는 현상이 나타나는데, 이를 광전효과라고 한다.
태양전지는 N형 반도체와 P형 반도체를 접합한 구조를 가지고 있다. 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛이 태양전지 속으로 흡수되어 반도체 내에서 정공(+)과 전자(-)로 분리된다. 전자는 N형 반도체 쪽으로, 정공은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하고 이를 통해 전류가 흐르게 된다.
이처럼 반도체 P-N접합의 광전효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 태양전지는 실리콘을 기반으로 하는 결정질 태양전지가 주를 이루고 있으며, 고효율화를 목표로 다양한 태양전지 기술이 연구되고 있다.
2.3. 광전 효과
광전 효과는 반도체 물질에 빛이 조사되면 전자-정공 쌍이 생성되어 전류가 발생하는 현상이다. 이 때 전자와 정공은 빛에 의해 여기되어 전도대와 가전자대 사이를 이동하게 되며, 이동한 전자-정공 쌍이 전극에 도달하여 전류로 검출된다. 빛의 에너지가 반도체 물질의 밴드갭 에너지보다 크면 전자-정공 쌍이 생성될 수 있으며, 이 전자-정공 쌍은 반도체 내부에서 확산 또는 끌림 현상에 의해 전극에 도달한다. 이러한 광전 효과를 이용하여 태양전지, 광센서, 광검출기 등의 반도체 소자를 구현할 수 있다. 광전 효과는 반도체 물질의 특성과 빛 흡수 메커니즘에 따라 그 효율이 달라지며, 이를 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
2.4. 태양전지 종류
태양전지는 현재 주로 실리콘(Si)으로 개발되고 있다. 특히 태양전지는 이미 반도체 분야에서 많은 연구 개발이 되고 있으며 보급 면에서도 월등해 기술의 신뢰성이 높다. 현재 결정질 실리콘 태양전지가 전체 태양전지 시장에서 주를 이루고 있다. 이에 더불어 고 효율화를 목표로 여러 기업들이 연구 중에 있다. 태양전지의 종류로는 결정질 실리콘 태양전지, 박막형 실리콘 태양전지, III-V족 화합물 태양전지, CIGS 태양전지, CdTe 태양전지 등이 있다. 결정질 실리콘 ...
참고 자료
신종현 “태양광 마이크로 인버터의 Power Decoupling을 위한 양방향 벅-부스트 컨버터 제어기 설계”, 숭실대학교 석사학위 논문
2011년 기준, 총118개 국가가 재생에너지 보급목표를 세움(REN 21, 2012), 전 세계 태양광 시장에서 유럽이 차지하는 비중은 2004년 33%에서 빠른 속도로 상승하여 2010년 75%를 정점으로 2011, 2012년에는 각각 74%, 69%였음(EPIA, 2013)
독립형 태양 발 시스템을 한 양방향 소트 스위칭 DC-DC컨버터에 한 연구” 2009年 8月
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3343347&cid=58167
태양광 발전- 인천대학교 안전공학과
https://safety.inu.ac.kr/common/downLoad.do?siteId=safety&fileSeq=258890
부스트 컨버터 – 세미나 자료(한양대학교 전자시스템공학과 응용전자회로 성계 연구실)
http://apeclab.hanyang.ac.kr/home/board/view.php?pid=board&num=69
인버터의 원리와 구성
www.kemco.or.kr/up_load/blog/동력_인버터_2_원리와%20구성.hwp
태양광발전시스의 효율분석에 따른 최적화 시스템 구현 서남대학교 – 원종운
노의철,점규범,최남섭,“전력전자공학”,문운당 태양광산업 및 모듈가격 전망과 대내외 대응전략연구 [기본연구보고서13-21]
https://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-DC_converter
전력전자공학 – 노의철, 정규범, 최남섭 공저 출판사 ‘문운당’
태양전지 작동원리와 광전효과|과외전문가
https://m.blog.naver.com/PostList.nhn?blogId=ye_rak
태양광 발전을 위한 MPPT 비교분석 - 이교범
독립형 태양광 발전용 최대 출력점 추종알고리즘에 관한 연구 - 허창수
서지민, "택배 배달 전 분류작업에 6~7시간 소모...배달 시간 부족해 매일 ‘장시간노 동’", 2018.11.20, http://www.gokorea.kr/news/articleView.html?idxno=57393
백예리, "한국 택배산업 현주소, 출혈경쟁에 서비스 뒷걸음질…차별화로 승부해야", 2018.11.19.
http://economychosun.com/client/news/view.php?boardName=C00&t_num=13606058
황규정, "하루에도 10번씩 왔다갔다...다산 신도시서 여전히 손수레 배송 중인 택배기 사가 한 말", 2018.10.13, https://www.insight.co.kr/news/183973
강정태, "집배원 잇단 사고 “근로시간 단축해야”...거창·진주서 사망사고 노동조 건 개선 촉구", 2018.10.25, http://www.gndomin.com/news/articleView.html?idxno=185409
주진희, "올해만 노동자 3명 사망'···택배노조 "살인기업 CJ대한통운 즉각 사죄하 라", 2018.11.05, http://www.seoulfn.com/news/articleView.html?idxno=324074
장세희, "CJ대한통운 물류센터서 또 사망사고…트레일러에 치여", 2018.10.31, https://www.ajunews.com/view/*************4678
이혜미, "택배 파업' 6일째…CJ대한통운 '택배 대란' 장기화되나", 2018.11.26., http://www.ebn.co.kr/news/view/963168
류승연,"노동청 택배 현장감독 때도 청소년 심야노동", 2018.11.21, http://www.ohmynews.com/NWS_Web/View/at_pg.aspx?CNTN_CD=A0002488730&CMPT_CD=P0010&utm_source=naver&utm_medium=newsearch&utm_campaign=naver_news
네이버, "강대국 택배 드론 서비스 추진 예정! 택배 드론 상용화 실화냐?", 2018.04.18, https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=15066268&memberNo=481955&vType=VERTICAL
네이버, "[대구경북 드론조종사] 택배드론 상용화 어디까지?", 2018.10.22, https://blog.naver.com/humanpower119/221382708605
이규민, "Part 4 국내 최대, CJ대한통운 (첨단 기술로 속도와 서비스 확보)", 2018.04.01, http://withbuyer.com/news/view.asp?idx=15071
네이버, "최고의 택배회사 가보니..."자동화로 일할 맛 나네", 2018.10.29, https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=16976904&memberNo=9325654&vType=VERTICAL
네이버, "더 스마트해졌다! CJ대한통운의 택배 분류 휠소터 시스템", 2017.03.09, https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=6725456&memberNo=35872122&vType=VERTICAL
다음, "CJ GLS, 택배 서비스에 휴대폰 스캐너 도입", 2006.12.10, http://blog.daum.net/successlyj/10539397
http://economychosun.com/client/news/view.php?boardName=C00&t_num=13606058
한국경제, "대한통운 택배장비 휴대폰 스캐너로 바꿔", 2006.01.16, https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=015&aid=0000865501
안드로이드 개발자 커뮤니티, http://developer.android.com
구글맵 API 홈페이지, http://cloud.google.com/console
스택 오버플로우, http://stackoverflow.com
김상형, ⌜안드로이드 프로그래밍 정복1⌟, 개정판, 서울 : 한빛미디어, 2011
김상형, ⌜안드로이드 프로그래밍 정복2⌟, 개정판, 서울 : 한빛미디어, 2011
이현수, ⌜안드로이드 프로그래밍과 모바일 UX디자인⌟, 서울 : 보문각, 2013
인경열, ⌜안드로이드 프로그래밍 : 젤리빈 + 아이스크림 샌드⌟, 서울 : 가메, 2012
정재곤, ⌜안드로이드 앱 프로그래밍⌟, 4판, 파주 : 이지스퍼블리싱, 2017.
정재곤 , ⌜Do It 안드로이드 앱 프로그래밍⌟ , 파주 : 어지스퍼블리싱 , 2013
물리학백과, 한국물리학회
두산백과, 두피디아,3) “전파를 이용한 무선통신기술의 탄생”, YTN사이언스, 2019/08/02,
https://m.science.ytn.co.kr/program/view.php?mcd=0082&key=201908021654008685
“지능형반도체란?”, 고려대학교 세종캠퍼스, 지능형반도체공학과, 학과소개,
https://sejong.korea.ac.kr/mbshome/mbs/AISEMI/subview.do?id=AISEMI_010300000000
“지능형 반도체 신소자 기술 동향”, 김판길 & 배준호, TTA 저널, 188(3), pp34-37, 2020
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11