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2025년 12월 12일 (금) 20:44 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 수상 수랭식 태양광 발전 체계

영문 : Floating Watercooled Photovoltaic Pannel System

과제 팀명

Floalight

지도교수

황면중 교수님

개발기간

2025년 9월 ~ 2025년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX0** 우**(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX0** 정**

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX0** 이**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 본 과제는 기존 태양광 발전의 낮은 발전 밀도와 부지 확보의 한계, 그리고 집속형 태양전지(CPV)에서 발생하는 열 관리 문제를 동시에 해결하기 위해 수상 수랭식 CPV 발전 시스템을 개발하는 데 목적이 있습니다. 저수지 수면 및 심층수를 활용한 수냉식 냉각 방식을 적용하여 모듈의 온도 상승을 억제하고 발전 효율을 향상시키며, 모듈형 설계와 태양 추적·진동 제어 기술을 접목해 안정적이고 확장 가능한 수상 발전 시스템을 구현하고자 합니다. 이를 통해 토지 부족과 산림 훼손 문제를 완화하고, 재생에너지의 효율적 활용과 지속가능한 발전 가능성을 높이는 기술적 대안을 제시합니다.

개발 과제의 배경

기후변화로 인한 환경 문제가 심각해짐에 따라 탄소배출을 최소화하는 신재생에너지의 중요성이 더욱 주목받고 있습니다. 신재생에너지원에는 태양광, 태양열, 풍력, 지열 등이 있으며, 이 중 태양광 발전은 모듈 생산 단가의 지속적인 하락과 무한한 태양에너지 자원이라는 장점을 바탕으로 가장 널리 상용화되고 있습니다. 실제로 태양광 발전용 PV 모듈의 단가는 지난 10년간 약 90% 하락하였으며[1], 전 세계 태양광 누적 설치 용량은 2023년 말 약 1.6 TW, 2024년 말에는 2.2 TW 이상으로 증가하였습니다. 특히 전 세계적으로 2024년 한 해 동안만 신규 설치된 PV 시스템 용량이 약 600 GW에 달했습니다[2].
그러나 태양광 발전에는 다음과 같은 제약이 존재합니다. 첫째, 단위 면적당 발전 밀도의 한계입니다. 화력·원자력 발전소가 수백 MW~수 GW를 비교적 작은 부지에서 생산하는 데 비해, 태양광 발전은 효율과 일사량 조건에도 불구하고 같은 규모의 전력을 생산하기 위해 훨씬 넓은 면적을 필요로 합니다. 예를 들어, 일반 태양광 발전은 약 5 MW의 출력을 내기 위해 약 10 헥타르의 부지가 필요한 것으로 보고되었습니다[3]. 둘째, 이러한 대규모 부지 확보 과정에서 농지나 주거지를 제외하면 설치 가능한 지면이 제한적이며, 그 결과 산림 훼손이 발생하는 사례가 보고되고 있습니다[4].

[1] H. Ritchie and M. Roser, “Solar panel prices have fallen by around 20% every time global capacity doubled,” Our World in Data, Nov. 18, 2022. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/data-insights/solar-panel-prices-have-fallen-by-around-20-every-time-global-capacity-doubled [2] G. Masson, A. Van Rechem, M. de l’Épine, and A. Jäger-Waldau, Snapshot of Global PV Markets 2025. IEA PVPS, Apr. 2025. [Online]. Available: https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2025/04/Snapshot-of-Global-PV-Markets_2025.pdf [3]“How much land do I need to build a 5 MW solar farm?,” Powertech Energy, 2023. [Online]. Available: https://www.powertechenergy.com.au/a/how-much-land-do-i-need-to-build-a-5-mw-solar-farm [4] 산림청, “태양광시설로 인한 산림훼손과 재해 발생 최소화 노력,” 산림청, 2020년 9월 17일. [Online]. Available: https://www.forest.go.kr/kfsweb/cop/bbs/selectBoardArticle.do?bbsId=BBSMSTR_1036&mn=NKFS_04_02_01&nttId=3149419

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

섬네일을 만드는 중 오류 발생: 12.5 MP 이상의 파일 용량

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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    기후변화로 인한 환경 문제가 심각해짐에 따라 탄소배출을 최소화하는 신재생에너지의 중요성이 더욱 주목받고 있습니다. 신재생에너지원에는 태양광, 태양열, 풍력, 지열 등이 있으며, 이 중 태양광 발전은 모듈 생산 단가의 지속적인 하락과 무한한 태양에너지 자원이라는 장점을 바탕으로 가장 널리 상용화되고 있습니다. 실제로 태양광 발전용 PV 모듈의 단가는 지난 10년간 약 90% 하락하였으며[1], 전 세계 태양광 누적 설치 용량은 2023년 말 약 1.6 TW, 2024년 말에는 2.2 TW 이상으로 증가하였습니다. 특히 전 세계적으로 2024년 한 해 동안만 신규 설치된 PV 시스템 용량이 약 600 GW에 달했습니다[2].
    그러나 태양광 발전에는 다음과 같은 제약이 존재합니다. 첫째, 단위 면적당 발전 밀도의 한계입니다. 화력·원자력 발전소가 수백 MW~수 GW를 비교적 작은 부지에서 생산하는 데 비해, 태양광 발전은 효율과 일사량 조건에도 불구하고 같은 규모의 전력을 생산하기 위해 훨씬 넓은 면적을 필요로 합니다. 예를 들어, 일반 태양광 발전은 약 5 MW의 출력을 내기 위해 약 10 헥타르의 부지가 필요한 것으로 보고되었습니다[3]. 둘째, 이러한 대규모 부지 확보 과정에서 농지나 주거지를 제외하면 설치 가능한 지면이 제한적이며, 그 결과 산림 훼손이 발생하는 사례가 보고되고 있습니다[4].
+[1] H. Ritchie and M. Roser, “Solar panel prices have fallen by around 20% every time global capacity doubled,” Our World in Data, Nov. 18, 2022. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/data-insights/solar-panel-prices-have-fallen-by-around-20-every-time-global-capacity-doubled
+[2] G. Masson, A. Van Rechem, M. de l’Épine, and A. Jäger-Waldau, Snapshot of Global PV Markets 2025. IEA PVPS, Apr. 2025. [Online]. Available: https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2025/04/Snapshot-of-Global-PV-Markets_2025.pdf
+[3]“How much land do I need to build a 5 MW solar farm?,” Powertech Energy, 2023. [Online]. Available: https://www.powertechenergy.com.au/a/how-much-land-do-i-need-to-build-a-5-mw-solar-farm
+[4] 산림청, “태양광시설로 인한 산림훼손과 재해 발생 최소화 노력,” 산림청, 2020년 9월 17일. [Online]. Available: https://www.forest.go.kr/kfsweb/cop/bbs/selectBoardArticle.do?bbsId=BBSMSTR_1036&mn=NKFS_04_02_01&nttId=3149419
 ====개발 과제의 목표 및 내용====