건물외피에 적용되는 양면형 PV의 연구동향 및 기술제언 연구

정수연; 한소원; 이행우

doi:http://dx.doi.org/10.47116/apjcri.2023.06.07

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자료유형: 학술저널

저자정보: 정수연 (상명대학교) 한소원 (상명대학교) 이행우 (상명대학교)

저널정보: 아태인문사회융합기술교류학회 아시아태평양융합연구교류논문지 아시아태평양융합연구교류논문지 제9권 제6호

발행연도: 2023.6

수록면: 77 - 90 (14page)

DOI: http://dx.doi.org/10.47116/apjcri.2023.06.07

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건물부문 에너지사용량은 지속적으로 증가하는 추세로, 이에 대한 문제는 심각한 수준이다. 이를 해결하기 위한 해결책으로 등장한 PV모듈은 무한한 자원인 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 대표적인 신재생에너지로서 관련 연구와 적용사례가 증가하고 있다. 최근 연구에서 PV모듈을 건물외피로 적용함으로써 건물에너지 저감을 유도하는 연구들이 급증하고 있으며, 특히 발전효율을 높인 구조인 양면형 PV모듈에 대한 관심이 증가하고 있다. 양면형PV모듈은 PV cell을 2장 겹친 구조로 기존 단면형 PV모듈에 대비하여 높은 발전효율을 보이고 있기 때문에 그 가치는 높다고 판단된다. 이에 본 연구는 건물외피로 적용되는 양면형 PV모듈에 대한 연구를 분석함으로써 양면형PV 모듈의 연구 경향 도출과 향후 연구방향 제언을 목적으로 한다. 이를 위해 본 연구는 국내에서 수행된 양면형 PV모듈에 대한 연구를 근거하여 그 동향을 분석하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다. 1) 기존 단면형 PV모듈에 대비하여 양면형 PV모듈의 효율은 높게 나타나고 있으나, 건물외피에 적용되어 수행된 연구의 수는 현저하게 부족한 실정이다. 이는 단면형 PV모듈의 보급 및 확산이 주를 이루어 관련시장에서 높은 점유율을 차지하고 있으며, 이에 따라 양면형 PV모듈에 대한 인식부족이 그 원인으로 사료된다. 2) 건물 외피 적용된 양면형 PV모듈 관련 선행연구는 발전효율에 초점이 맞춰져 있어, 단순 고정형태의 타입에 대한 성능평가가 이루어져 양면형 PV모듈에 대한 정확한 검증이 이루어 지지 않는 것으로 사료된다. 일부 수행된 가동타입의 양면형 PV모듈은 발전 효율이 높게 나타나고 있으나, 이러한 경우에도 가동을 위한 에너지를 배제한 채 성능평가가 이루어지고 있는 부분에서 연구적 한계를 보인다. 3) 선행연구는 양면형 PV모듈을 양면에 PV cell을 부착함에 따라 발생하는 발전 고열, 경제성 등에 대한 면밀한 검토가 이루어지고 있지 않다는 한계를 가지고 있는 것으로 분석된다. 이러한 측면에서 향후 건물외피로 적용되는 양면형 PV모듈에 대한 연구는 단순 발전 효율만을 검증하는 연구는 지양한다. 또한 가동형 건물외피에 양면형 PV모듈을 부착하여 제어하는 등 다각적인 문제를 고려한 연구를 수행함으로써 양면형 PV모듈연구를 고도화시켜야 할 것으로 사료된다.

Energy use in the building sector continues to grow and the increasing trend could be a serious problem. Photovoltaic (PV) modules, which have emerged as a solution to this problem, are now becoming one of the popular renewable energy sources that convert solar energy, an infinite resource, into electricity, and related research and application cases are increasing. In recent years, there has been a surge in research to induce the reduction in building energy by applying PV modules as building envelopes, and much attention has been directed towards bifacial PV modules, a structure that improves power generation efficiency. Since bifacial PV modules have two layers of PV cells and show higher power generation efficiency compared to the existing monofacial PV modules, the value of bifacial PV modules is considered to be high. Thus, this study aims to derive the research trend of bifacial PV modules and recommend future research directions by analyzing research on bifacial PV modules that are applied as building envelopes. To do this, this study analyzed the trends of bifacial PV modules based on the research on bifacial PV modules conducted in Korea, and the conclusions are as follows: 1) The efficiency of bifacial PV modules is higher than that of conventional monofacial PV modules, but the number of studies on their application as building envelopes is significantly insufficient. This is because monofacial PV modules have been popular and widely spread, thereby capturing a large share in the related markets, and this has led to the lack of awareness of bifacial PV modules. 2) Previous research on bifacial PV modules applied to building envelopes has focused on power generation efficiency. Thus, performance evaluation has been performed only with simple fixed types, so accurate verification of bifacial PV modules has not been conducted. Some studies have shown that bifacial PV modules of the movable type have high power generation efficiency, but even in these studies, there are research limitations in that the performance evaluation is carried out without considering the energy for moving. 3) We analyzed that the previous studies have limitations in that they do not closely examine the high heat generated by attaching PV cells to both sides of the bifacial PV module and the economic feasibility is also not assessed. In this regard, future studies on bifacial PV modules applied as building envelopes should avoid simply verifying the power generation efficiency. Moreover, it is necessary to advance the research on bifacial PV modules by conducting a study that considers multifaceted issues such as attaching and controlling bifacial PV modules to movable building envelopes.

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