전자응용기술사 135회, 1교시, 4번, 태양광 발전시스템에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

 

 

1. 문제

 

2.태양광 발전 시스템의 원리

태양광 발전(PV, Photovoltaic)은 태양빛을 전기로 변환하는 기술입니다. 핵심 원리는 광전 효과(Photovoltaic Effect)로, 태양광 패널(태양전지)이 태양빛을 받으면 전자를 이동시켜 전류를 발생시키는 원리입니다.

 

태양전지(Solar Cell) 작동 원리

태양광 흡수

 

태양전지는 반도체(주로 실리콘)로 구성되며, 빛을 받으면 전자가 에너지를 얻어 이동함

 

전하 이동

 

태양전지 내에 형성된 PN 접합(P-N Junction)에서 전자가 이동하면서 전압을 형성

 

직류(DC) 전력 생성

 

이동한 전자들이 모여 직류(DC) 전력을 생성함

 

발전 시스템 구성

태양광 발전 시스템은 여러 구성 요소로 이루어집니다. 

 

태양광 패널(모듈)

 

태양빛을 전기로 변환

 

인버터(Inverter)

 

직류(DC)를 교류(AC)로 변환하여 가정이나 산업용 전력망에 연결 가능

 

배터리(선택적)

 

에너지를 저장하여 야간 또는 구름이 낀 날에도 사용 가능

 

전력 계통 연결

 

생산된 전력을 전력망(Grid)으로 송전하거나 자가 소비 가능.

 

3. 태양광 발전의 장점

 

• 청정 에너지: 온실가스를 배출하지 않아 친환경적
• 무한한 에너지원: 태양광은 자연적으로 공급되며, 연료 비용이 없음
• 운영 및 유지보수 비용이 낮음: 설치 후 유지보수가 비교적 간단하고 비용이 적음
• 분산 발전 가능: 건물, 주택, 농장 등 다양한 곳에서 독립적으로 전력 생산 가능
• 정부 지원 정책: 재생에너지 장려 정책 및 보조금 혜택을 받을 수 있음

 

4. 태양광 발전의 단점

 

• 초기 설치 비용이 높음: 패널과 인버터 등 초기 투자 비용이 큼
• 날씨 영향: 구름, 비, 밤에는 발전량이 줄어듦
• 부지 및 공간 요구: 높은 전력을 생산하려면 넓은 설치 공간이 필요
• 발전 효율 한계: 현재 상용 태양전지의 효율이 15~22% 수준으로, 에너지 변환율이 낮음
• 폐기 문제: 태양광 패널의 수명이 20~30년 정도로, 폐기 시 환경 부담이 발생 가능

 

 

이상으로 문제 풀이를 마치겠습니다. 

모두 힘내세요!