태양광 발전의 핵심인 태양전지는 필요에 따라 직ㆍ병렬로 연결하여 장기간 자연환
(a) General characteristics
따라서 태양전지의 일사량에 따른 출력 변화 특성을 고려할 때 태양광발전시스 템의 발전량을 증가시키기 위해서는 최대로 많은 일사량이 태양전지 표면에 조사 되도록 해야 하고, 그러기 위해서는 태양전지 표면이 태양과 항상 수직을 유지하도 록 태양광 어레이를 설치하여야 한다.
태양전지를 태양과 수직방향으로 항상 유지하기 위한 태양 추적 방법으로는 광 센서를 이용하는 방법과 태양의 위치를 계산하여 추적하는 프로그램을 이용한 방 법, 센서와 프로그램을 병행하는 방법 등 크게 3가지 방법이 있다. 각 방법은 서로 장단점이 있어 사용하고자하는 목적과 외부 환경 및 태양 추적 정확도 등을 고려하 여 각 방법을 선택하여 적용하여야한다[2,3].
Fig. 1-2와 같은 센서에 의한 방법은 4개의 광센서를 이용하여 입사되는 광량을 각기 비교하여 태양의 위치를 추적하는 방식이다. 센서의 구조는 4개의 광센서와
photo sensor
cover
photo sensor cover
(a) Top view (a) Side view
Fig. 1-2 Solar position sensor
덮개로 이루어지며, 센서와 태양이 법선각도에서 벗어난 경우 광센서들 위에 있
전량 및 효율의 개선을 실험적으로 연구하였다. 본 연구의 태양 추적 시스템의 구 동은 저 전압 직류 기어드 모터와 웜기어를 사용하여 저 전압으로 전체 시스템 작 동이 가능하도록 되어있다. 따라서 외부 전원을 사용하여 시스템을 작동하는 기존 시스템과는 다르게 태양전지로부터 발전되는 전력만으로도 시스템 작동이 가능하 여 전기가 공급되지 않는 외딴 섬 같은 곳에서도 설치 운영이 가능하다. 또한, 웜기 어를 사용함으로써 강풍 등 외력에 의한 구동 회전의 역전을 방지할 수 있어 브레 이크 장치가 필요하지 않다. 아울러, 기존의 방식은 설치 지점의 위도와 경도를 확 인하여 프로그램에 설정을 해 주어야하므로 설치 장소에 따라 프로그램 수정이 불 가피한 반면 본 연구에서 제시된 시스템은 DGPS를 통해 자동 계산된 위도와 경도 값을 이용하도록 설계 되어 있어 설치 위치에 상관없이 시스템 설치가 용이하다.
본 연구에서 제시된 태양 추적 시스템은 저가의 광센서를 이용하여 태양광의 세 기를 측정하도록 하여 태양광의 세기가 태양광 발전에 필요한 태양광 세기 미만일 경우에는 태양 추적 제어를 정지하는 기능을 두어 불필요한 모터 구동으로 인한 전 력 낭비를 방지 할 수 있다. 또한, 기준값 보다 바람이 강하게 불 경우에는 태양광 어레이를 수평으로 유지하여 시스템의 안전을 위해 바람의 영향이 최소화 되게 한 다. 태양광 어레이의 회전각도 측정은 고가의 엔코더를 사용하는 기존 방식과는 다 르게 저가형의 근접센서를 사용하여 0도에서 360도 까지 제어가 가능하도록 설계 하였다.