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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

임지호 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
황용우
발행연도
2013
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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태양광 시스템은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, CI(G)S 박막형 및 CdTe 박막형 등의 4가지 기술로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 LCA 기법으로 태양광 시스템 생산 시 소비되는 원료, 부원료, 에너지 등의 물질수지 자료를 분석하여 금속자원의 자원효율성 산정 및 필요금속자원량 예측을 수행하였다. 또한 태양광 시스템의 토지 사용 특성에 따라 토지효율성 산정 및 토지사용량 예측을 수행하였다.
태양광 시스템 생산 시 투입되는 금속자원의 자원효율성 분석결과 철?비철금속은 4가지 기술에 대해 동일하게 납, 주석, 구리 순으로, 희유금속은 결정질 실리콘 시스템의 경우 갈륨, 레늄, 로듐 순으로, 박막형 시스템의 경우 레늄, 로듐, 백금 순으로, 희토류는 4가지 기술에 대해 동일하게 가돌리늄, 사마리움, 프라세오디뮴 순으로 자원효율성이 높은 것으로 나타났다.
2030년까지 태양광 시스템의 증설에 필요한 금속자원량을 예측한 결과 철?비철금속의 경우 4가지 기술에 대해 동일하게 알루미늄, 철 및 아연 순으로, 희유금속의 경우 결정질 시스템은 망간, 크로뮴, 몰리브데늄 순으로, 박막형 시스템은 카드뮴, 망간 및 크로뮴 순으로 필요자원이 예측되었으며, 희토류의 경우 4가지 기술에 대해 동일하게 우라늄이 필요한 것으로 예측되었다. 이 결과를 바탕으로 자원순환율을 적용한 결과 2030년까지 자원순환에 의한 자체 수급량을 제외하고 알루미늄 2,545,670 ton, 구리 22,044 ton, 니켈 31 ton, 주석 1,695 ton 및 아연 92,069 ton이 필요한 것으로 나타났다.
태양광 시스템의 토지효율성을 산정한 결과 단결정 시스템은 1.98 Wp/m2, 다결정 시스템은 1.69 Wp/m2, CI(G)S 박막형 시스템은 1.35 Wp/m2, CdTe 박막형 시스템은 0.92 Wp/m2 순으로 토지효율성이 높게 산정되었다. 2030년까지의 토지사용량에 대해서는 단결정 시스템의 경우 942,126,508 m2(879% 증가), 다결정 시스템의 경우 1,077,833,790 m2(876% 증가), CI(G)S 박막형 시스템의 경우 311,357,051 m2(2,224% 증가), CdTe 박막형 시스템의 경우 606,803,111 m2(1,694% 증가)의 토지사용량이 예측되었다.

목차

목 차
요약문 ⅰ
Abstract ⅲ
목 차 ⅴ
List of Tables ⅶ
List of Figures ⅹ
제 1 장 서론 1
제 2 장 문헌연구 3
2.1 신재생에너지 3
2.2 태양광시스템 5
2.2.1 태양광 시스템의 개요 5
2.2.2 태양광 시스템의 국내외 현황 및 전망 7
2.2.3 태양광 시스템의 구성 13
2.2.4 태양광 시스템의 전력 공급 방식 15
2.2.5 태양광 시스템의 설치 방법 18
2.3 물질분석을 위한 방법론 19
2.3.1 LCA(Life Cycle Assessment) 19
2.3.2 MFA(Material Flow Analysis) 27
2.4 금속자원 33
제 3 장 연구방법 35
3.1 연구의 목적 및 범위설정 35
3.1.1 연구의 목적 35
3.1.2 연구의 범위 35
3.1.3 자료 수집 방법 36
3.2 자원효율성 산정 37
3.3 금속자원량 예측 39
3.4 토지사용량 산정 41
제 4 장 연구결과 43
4.1 대상 제품선정 44
4.1.1 단결정 실리콘 모듈 46
4.1.2 다결정 실리콘 모듈 47
4.1.3 CI(G)S 박막형 모듈 48
4.1.4 CdTe 박막형 모듈 49
4.1.5 PCS 51
4.1.6 BOS 53
4.2 목록분석 결과 54
4.3 자원효율성 산정 결과 60
4.4 금속자원량 예측 결과 68
4.4.1 필요 금속자원량 산정 결과 68
4.4.2 자원순환율 적용 분석 76
4.5 토지사용량 산정 결과 83
4.5.1 토지효율성 산정 결과 83
4.5.2 토지사용량 예측 결과 88
4.6 태양열 시스템과의 비교 90
4.6.1 자원효율성 산정 비교 92
4.6.2 필요 금속자원량 예측 비교 96
제 5 장 결론 102
참고문헌 104
List of Tables
Table 2.1 The mid-long term demand plan of new and renewable energy in korea 4
Table 2.2 Advantages and disadvantages of photovoltaic system 5
Table 2.3 The domestic forecasts of photovoltaic system 8
Table 2.4 The forecasts of photovoltaic system in other countries 9
Table 2.5 List of Korea LCI Database 25
Table 2.6 List of National LCI DB 26
Table 2.7 Index of material Flow Analysis diagram 32
Table 2.8 The type of metal resources 34
Table 4.1 The general data of photovoltaic module 45
Table 4.2 Input materials of SC-Si module 46
Table 4.3 Input materials of MC-Si module 47
Table 4.4 Input materials of CI(G)S module 48
Table 4.5 Input materials of CdTe module 50
Table 4.6 Input materials of PCS 52
Table 4.7 Input materials of BOS 53
Table 4.8 The result of material analysis for photovoltaic system 57
Table 4.9 The result of indirect land use for photovoltaic system 58
Table 4.10 The capacity and efficiency for photovoltaic system 60
Table 4.11 Result of power production for photovoltaic system 61
Table 4.12 Result of resource efficiency for photovoltaic system 64
Table 4.13 The prediction of necessary power production for the yearof photovoltaic system 68
Table 4.14 The prediction of power production for photovoltaic system 69
Table 4.15 The prediction of share of photovoltaic system for the year 69
Table 4.16 The necessary area of photovoltaic system 70
Table 4.17 Result of future metal material requirement for SC-Si system 72
Table 4.18 Result of future metal material requirement for MC-Sisystem 73
Table 4.19 Result of future metal material requirement for CI(G)Ssystem 74
Table 4.20 Result of future metal material requirement for CdTe system 75
Table 4.21 The rate of resource recycling for internal metal materials 77
Table 4.22 The prediction of rate of resource recycling for internalmetal materials 78
Table 4.23 The classify metal material requirement for the year 79
Table 4.24 The metal material requirement for the year(application ofresource recycling) 80
Table 4.25 The indirect land use of photovoltaic system 85
Table 4.26 The result of land use for photovoltaic system 86
Table 4.27 The result of land use efficiency for photovoltaic system 86
Table 4.28 The prediction of land use for the year 89
Table 4.29 The power production of photovoltaic system and solarthermal system 92
Table 4.30 The result of resource efficiency for photovoltaic system andsolar thermal system 94
Table 4.31 The prediction of necessary area for solar thermal system 96
Table 4.32 The result of metal resource requirement for photovoltaicsystem 98
Table 4.33 The result of metal resource requirement for solar thermalsystem 99
List of Figures
Fig. 2.1 Principles of development for photovoltaic system. 6
Fig. 2.2 Composition of photovoltaic system. 15
Fig. 2.3 Grid-connected type of photovoltaic system. 16
Fig. 2.4 Stand-alone type of photovoltaic system. 17
Fig. 2.5 Hybrid type of photovoltaic system. 17
Fig. 2.6 Framework of LCA. 20
Fig. 2.7 The principle of material flow analysis. 27
Fig. 2.8 Framework of material flow analysis. 28
Fig. 2.9 Schematic diagram of material flow analysis. 31
Fig. 3.1 Life cycle of photovoltaic system. 36
Fig. 3.2 Schematic diagram of on-ground type installation. 41
Fig. 4.1 Process flow diagram of photovoltaics. 43
Fig. 4.2 Result of resource efficiency for ferrous and nonferrous metalmaterial. 65
Fig. 4.3 Result of resource efficiency for rare metal material. 66
Fig. 4.4 Result of resource efficiency for rare earth metal material. 67
Fig. 4.5 The metal material requirement for the year(application ofresource recycling). 81
Fig. 4.6 Installation type of photovoltaic system. 84
Fig. 4.7 The result of land use efficiency for photovoltaic system. 87
Fig. 4.8 The prediction of land use for the year. 89
Fig. 4.9 The composition of solar thermal system. 91
Fig. 4.10 The result of resource efficiency for photovoltaic system andsolar thermal system. 95
Fig. 4.11 The prediction of metal resource requirement for photovoltaicsystem and solar thermal system. 100
Fig. 4.12 The comparison of metal resource requirement for photovoltaicsystem and solar thermal system. 101

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