새로운 에너지 및 엔진으로 본 미래형 자동차

소개글

새로운 에너지 및 엔진으로 본 미래형 자동차에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 동력 발생장치 (연료에 의한 분류)

2. 미래형 자동차

본문내용

외의 태양전지 시장을 석권하고 있다.
현재 결정계 태양전지들의 두께는 0.3 0.5mm로 제작되는데, 이 두께 정도면 기계적 강도를 만족시킴은 물론 태양전지의 표면에 조사되는 일사량을 충분하게 흡수할 수 있다. 비정질계는 광에너지의 흡수율이 더 우수하기 때문에 태양전지로 수 마이크론의 두께로 제작이 가능하다. 그러나 비정질계의 경우 장시간 사용시에는 점차 퇴화가 빨라져서 효율이 감소한다는 단점이 있다.
일반적인 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면 단결정실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 함침시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조이다. 이와같이 p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자(electron)가 p형의 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라서 p형 반도체의 전도대(conduction band) 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대(valence band)에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 되므로서 내부 전위차가 발생하게 된다.
이때 금지대폭 이상의 광에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기되어 금지대폭을 건너뛰어 전도대로 이동하게 된다. 이와같은 여기상황으로 인하여 가전자대에 있었던 전자의 자리가 비게 되어 양전하처럼 행동하는 정공이 형성되므로 양전하(정공)와 음전하(전자)의 쌍이 생기게 된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 각각의 농도차와 전위차에 의하여 각각 전자는 n형으로, 정공은 p형으로 이동하여 외부회로에 의하여 전류가 흐르게 되는 것이다. 일반적으로 cell은 태양광 방사에너지를 조사했을 때 전기를 발생하는 반도체 소자를 일컫고 module은 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 접속하고 내구환경을 고려하여 제작된 최소단위의 발전유닛을 말한다.
나. 태양광발전 시스템
: 태양열 자동차란 결국 태양전지에서 공급하는 전기에 의해 움직이는 자동차를 말한다. 따라서 태양열 자동차에 대해 정확한 이해를 알고자 하면 태양전지를 이용한 태양광 발전을 알면 좀더 빠른 이해가 될 것이다. 태양광 발전 : 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 기본 원리는 반도체 PN접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양 전지는 필요한 단위 용량으로 직력 혹은 병렬 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조의 만들어진 태양전지 모듈(solar cell module)로 상품화 된다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 직류가 발생한다. 따라서 일반적인 태양광 발전 시스템은 수요자에게 항상 필요한 전지를 공급하기 위하여 모듈을 직,병렬로 연결한 태양전지 어레이(array)와 전력 저장용 축전지(storage battery), 전력 조정기(power controller) 및 직 교류 변환장치(inverter)등의 주변장치로 구성된다.
① 태양광 발전의 특성.
무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며, 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며, 태양 전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다.
그러나, 태양 전지는 가격이 비싸 많은 태양광 발전 시스템의 건설에는 초기 투자가 요구되므로 상용 전력에 비하여 발전 단가가 높고, 일사량에 따른 발전량 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 건설비 보완이 필요한 단점이 있다. 이러한 태양광 발전 시스템의 기상 조건에 따른 제약과 이용 기술상의 문제점은 기술 개발과 실증 실험을 통하여 개선될 수 있으나 초기의 많은 설비 투자와 높은 발전 가격은 태양광 발전의 보급에 있어서 선결되어야 할 당면 과제이다.
국내의 태양광발전 기술개발은 결정질 규소 태양전지와 주변장치의 국산화와 이용 기술의 개발을 실현하고, 저렴한 가격의 고효율 박막 태양전지의 기초기술의 확보와 주변 장치의 저가화와 신뢰도를 확립함으로써 실용화의 기반을 구축하였으며, 향후 박막 태양전지의 상용화와 응용기술의 저변 확대를 통한 태양전지 보급확대와 태양광발전 시스템의 실용화를 목표로 설정하고 있다. 한국에너지 기술연구소는 그동안 대체 에너지 기술개발사업에 주도적으로 참여하여 많은 성과를 거두고 있다.
다. 태양열 자동차의 제작원리.
태양열 자동차의 동작은 태양빛을 전기로 변형시키고 이것을 충전시켜 움직인다고 본다. 태양열 전지는 차량 위에 올려지며 태양열 전지에서 변형된 전기에너지는 자동차의 모터나 축전지로 이동한다. 일반적으로 태양열 자동차를 가동시키는데는 700-1500 watts의 전기에너지가 필요하다. 에너지 사용을 최대한 소량으로 하기 위해서는 에너지 사용의 효율성은 필수다. 에너지의 효율성을 극대화하기 위해서는 공기역학적 항력, 무게, 회전력 저항등을 자동차의 디자인 설계시 적절한 조화를 이루어야 한다. 태양열 에너지는 광전지 배열에 의해 전기로 직접 변형된다. 전기에너지는 충전지에 저장된다. 태양에너지에서 변형된 전기는 자동차가 달릴 때는 모터로 직접 전달된다. 현재 개발된 전기모터에 있어 모터의 조절은 상당히 효율적인 조정을 하고 있다. 속도조절은 일반적으로 가속 페달로 이루어진다. 에너지를 효율적으로 이용하기 위해서는 차량의 무게 그중 가장 무거운 모터의 경량화가 중요시된다. 최근 개발된 A 5 hp모터는 5 kg이하의 무게인 것으로 알려져 있다. 최근 개량된 차량에는 속도변환장치(기어)가 없다. 기어 변환은 모터내에서 전기적 힘없이 이루어진다.

키워드

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