11강의 원고...

[현이맘]

기후변화와  신 재생에너지 이용

-태양광 발전(Photovoltaic)을 중심으로-

세명대학교 건축공학과

  이 응 직 교수

1. 머리말

 인류의 주 에너지원인 화석연료의 고갈성과 그의 연소 시 발생하는 이산화탄소로 말미암은 지구의 온난화, 그리고 기상이변과 같은 환경오염에 대한 위기의식이 확산됨에 따라 세계 각 국에서는 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 그것은 장차 고갈되어 가는 화석연료를 대체하고 지구환경에 악영향을 미치지 않으면서도 현대생활에 없어서는 안 될 안정된 에너지원의 개발 및  확보가 국가 경쟁력차원에서도 중요한 의미를 지니기 때문일 것이다.

현재의 화석연료에 의존한 에너지 소비구조는 국내의 경우 97% 이상의 에너지원을 수입으로 충당하는 실정이며, 특히 한국은 OECD 30개 회원국 중 1인당 이산화탄소 배출량과 1인당 에너지 사용량이 80년 이후 98년까지 각각 144%와 225%로 늘어나 가장 높은 증가 추세를 보이고 있다. 이는 앞으로 지구온난화를 방지하기 위한 범세계적 핵심지표로 발효된 ‘기후변화협약’에 따른 이산화탄소를 비롯한 온실가스 의무감축으로 이어질 때 한국경제와 국가이익에 커다란 장애요소로 작용하리라 예상된다.

이러한 여건아래에서 21세기의 경쟁력 있는 선진국진입을 위해서는 지구환경오염과 자원한계성의 문제를 안고 있는 지금까지의 화석연료를 대신할 수 있는 대체에너지시스템으로의 전환이 꼭 필요한 기본조건으로 대두되고 있다는 것이다. 대표적인 대체에너지로는 태양에너지를 비롯한 풍력, 지열, 바이오매스 등이 있고, 그 중에서도 태양에너지에 대한 연구는 국내외에서 상당히 폭넓게 이루어져 왔다. 근래 이 태양에너지 이용분야에 흥미로운 주목의 대상이 되는 것은 지금까지의 단지 ‘태양열’을 이용하는 관점에서 벗어나 좀 더 적극적인 ‘태양광발전(Photovoltaic-이하PV)’으로의 전환을 모색하자는 현상이다. 그 이유를 들자면 태양전지(Solar cell)를 이용한 태양광발전은 기존의 화석에너지 시스템에 비해서 공해나 소음이 없을 뿐만 아니라 폐기물과 운전유지 및 보수에 대한 어려움이 없으며 무한정한 태양이 에너지공급원으로서 그 이용에 대가지불이 필요 없는 미래지향적인 청정에너지기술이라는 점일 것이다. 따라서 본고에서는 PV와 그의 건축물 적용기술을 살핌과 동시에 이 분야의 선진기술의 현황과 실태를 파악함으로써, 국내의 PV이용 확산에 보탬이 되고자 한다.

2. 태양에너지와 PV의 개요

 지구상의 모든 생물현상의 원천은 태양으로서 인류문명도 태양에너지의 이용으로부터 진보ㆍ발달을 거듭해왔고 태양 없이 살아갈 수 없다. 즉 인류가 불의 사용을 알게 된 후 나무가 땔감이 되어 취사와 난방에 쓰였으며 비록 규모가 작았다고는 하나 수력과 풍력의 농경이용, 더 나아가 석탄과 석유에너지의 사용은 인류의 생활양식과 사회제도를 근대 문명사회로 탈바꿈시키는 원동력이 되어왔다는 것이다. 이처럼 인류문명의 발달은 사용에너지자원의 변화 - 땔나무, 수력, 석탄, 석유 - 와 더불어 유지되어 왔는데, 이들 에너지자원 역시 태양에너지가 변형된 것(땔나무와 수력 및 풍력)이거나 오랜 시간을 거치면서 축척 변형된(석탄과 석유)것이므로 인류의 모든 문명적 근간은 태양(에너지)이라고 해도 틀리지 않을 것이다.

태양의 크기는 지구의 109배로서 그 구성은 중앙의 핵을 여러 겹의 가스층이 감싸고 있는 형태이며 가스층의 주성분인 수소(75%)와 헬륨(23%)의 핵융합반응으로 에너지를 만들고 있다. 그 중심온도는 약 2000만℃에 달하고 표면온도는 약 5700℃에서 6000℃로 연간 발산에너지는 현재 지구상 인류가 소비하는 총 에너지수요의 60조 배에 해당하는 막대한 양이다. 이중 약 1/22억분의1 만이 복사열 형태로 지구에 도달할 뿐이지만, 이 양만으로도 세계의 총 에너지수요의 약 3만 배가 되고, 이것은 지구가 단 20～30여분 동안에 받아들이는 태양에너지로 연간 세계의 총 에너지가 공급되는 양인 셈이다. 앞으로도 태양의 수명이 약50억 년 정도이므로 이러한 막대한 태양에너지의 공급이 인간의 시간 개념으로는 무한대라고 해도 무리가 없다.

2.1 태양에너지와 그 이용

 태양에너지 이용은 자외선, 가시광선, 적외선으로 구성되어 있는 태양광선으로부터 시작하고, 그 중에서도 단파장인(＜0.38㎛) 자외선과 장파장인(＞0.78㎛) 적외선이 대기권을 통과하는 동안 산란과 흡수를 통해 약화되는 반면 파장이 0.38㎛에서 0.78㎛사이의 가시광선은 지구표면까지 무리 없이 도달하여 ‘에너지 변화’에 가장 중요한 역할을 하게 된다.

대기의 외측에서 일사에 직각인 1㎡의 면적이 연중 받는 일사량의 평균은 약 1,350W이며 이를 ‘태양상수(Solar Constant)'라고 한다. 그러나 직달 일사(Direct Solar Radiation)는 대기권을 통과하여 지표면에 도달하는 과정에서 반사, 흡수, 산란을 통해 천공 일사(Sky Radiation)로 바뀌게 되어 지표면에서 얻을 수 있는 에너지가 최대 ㎡당 1,000W정도로 태양상수의 70%정도이며, 기상조건에 따른 편차가 크기 때문에 공급 면에서 불안정한 단점을 지니고 있기는 하다. 물론 그간의 이 분야에 대한 기술발전은 태양에너지 이용의 장점은 최대한 살리고, 단점은 기술로 보충하는 방향으로 진행되어오고 있다.

그림 1. 태양에너지 이용의 분류

일반적인 태양에너지 이용은 가장 일사를 많이 받을 수 있는 건물의 향과 온실과 같은 건물형태의 변형에 의한 온실효과 등의 건축 계획적 차원에서 이루어지는 passive이용이 주였으나, 현재는 기술발달에 힘입어 기계적 설비를 이용한 active이용도 적극 도입되고 있다.

태양에너지 이용의 관건인 일사의 강도는 지역적인 인자인 위도와 계절 그리고 기상상태에 따라 달라진다. 일반적으로 맑은 여름 하늘의 경우 얻을 수 있는 1,000W/㎡를 기준으로, 흐린 겨울하늘 아래에서는 그 10분의 1인 100W/㎡정도에 머무르게 된다(그림 2).

한국에서의 태양에너지 이용이 한국의 지구상 위치나 기후적인 측면에서 비교적 좋은 조건이란 것은 수평면 연 평균일사량이 약 1,300 kWh/㎡정도로 이 분야의 연구와 활용이 활성화된 중부유럽보다 20%이상 높다는 점으로도 알 수 있다. PV발전에 절대적인 직달 일사량 또한 장마기인 여름을 제외한 세 계절에 전 일사량(global radiation)에서 차지하는 비율이 54%부터 58%에 이른다. 직달 일사량 비율이 낮은  여름의 경우에도 높은 태양고도로 인해 연중 계절별 일사량은 가장 높게 나타난다.

본고에서는 태양전지를 이용한 적극적(active) 태양에너지 이용기술인 PV에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보고자 한다.

그림 2. 지표면에서의 날씨에 따른 일사량 강도

2.2 PV란 무엇인가?

 PV는 Photovoltaic의 준말이며 태양전지(Solar Cell)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 바꾸는 기술을 일컫는 것으로서, 약 150년 전 프랑스 과학자 E. Becquerel에 의해 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)가  발견된 이후, 50년대에 우주선의 전원으로 우주에서 먼저 사용되기 시작했다. 지구상에서의 PV이용은 70년대의 오일쇼크로 대체에너지 개발의 필요성이 대두되어 태양광발전에 관심이 높아짐에 따라 PV재료와 시스템의 연구ㆍ개발이 이루어지면서 활성화의 기틀이 마련되게 되었는데, 무엇보다 이러한 기술발전은 전반적인 생산단가를 낮추는데 큰 영향을 미쳐 시계나 전자계산기와 같은 작은 전기 기구의 전원으로부터 전기시설이 없는 지역의 통신소나 등대 등의 전원으로 확산되기에 이르렀다.

 PV의 장점이 점차 알려지면서 독일을 비롯한 일부 유럽 국가들과 미국 일본 등이 이 기술의 연구에 막대한 투자를 아끼지 않음과 동시에 보급 확대의 일환으로 90년대에 들어 건축적 응용에 눈을 돌리게 되었다. 이와 같은 일련의 시도들은 얼마 전부터 지구문제로 떠오르던 ‘환경오염방지’와 ‘자원절약’ 그리고 ‘지속 가능한 건축’에의 합치 성과 ‘건물의 인텔리전트 화’에 커다란 반향을 불러왔고 PV기술이 ‘미래지향 적인 혁신 기술’로 인정받을 수 있는 신뢰감을 주게 되었다.  

  2.2.1 태양전지(solar cell)의 기능과 구조

 PV기술의 모태는 태양전지(solar cell)로 반도체의 일종이며 그 원료는 지금까지 대부분 실리콘(Si)이 사용되고, 아주 얇은 두 층의 접합으로 구성되어, 그 한 층을 p형 반도체 그리고 다른 한 층을 n형 반도체라고 한다. 태양전지 표면에 빛이 입사되어 그 내부로 투과되면 광기전력 효과(photovoltaic effect)라는 빛과 태양전지 구성 물질 사이에 상호 작용이 일어나 (-)전하를 띤 전자와 (+)전하를 띤 전공을 발생한다. 이때 p층은 (+)전하를 끌어당기고 n층은 (-)전하를 끌어당겨 각각의 전극 부에 모여 있게 되고, 이러한 상황에서 태양전지(solar cell) 앞면에 부착된 리드형의 전극과 뒷면의 전극을 전선으로 연결하고 부하를 설치하면 일정의 빛이 존재하는 한 전기가 발생하게 되는데, 여기에서 발전된 전기는 직류이다. 그림 3은 이러한 일반 태양전지의 구성을 보여주고 있다.

그림 3. 태양전지의 구조

태양전지(Solar Cell)의 크기는 제작회사에 따라 모양과 크기가 약간 다를 수 있지만 보편적으로 쓰이는 일반적인 크기는 10x10cm를 기준으로 12.5x12.5cm와 15x15cm로 점점 커지고 있는 추세이며 모양은 주로 사각형이다. 태양전지는 가능한 일사를 많이 끌어들이기 위해서 표면에는 ‘반사 방지 막’을 형성시켜 효율을 높이도록 하는 등의 연구를 하고 있으나, 한 장에서 발전되는 전기의 전압은 기상조건이 가장 좋을 때 약 0.5V정도, 전류는 약 2～3A 정도로 미약하다.

2.2.2 태양전지(solar cell)의 종류

 태양전지의 두께는 약 0.3mm정도로 아주 얇고, 수년간의 기술발전으로 다양한 종류의 태양전지가 개발되었으나, 현재 가장 많이 상용화되어 있는 것은 크게 단 결정(mono crystalline)형, 다 결정(poly crystalline)형 그리고 비결정질(amorphous)형의 3종류로 나누어지고 그 각각의 특성은 표1 와 같다.

이 외에도 화합물 반도체계통의 다수 다른 태양전지도 존재하고, 이 분야의 장기적인 안목에서의 연구개발 가능성과 함께 긍정적인 예측이 이루어지고 있기도 하다. 그것은 이 기술이 환경오염과 무관한 발전 시스템으로서 미래의 청정에너지 공급에 큰 역할이 기대되기 때문임은 앞에서 지적한바가 있다.

새로운 기술을 유익하게 이용하기 위해서는 우선 그 기술에 대한 전반적인 내용을 충분히 이해하고 적용지역의 특성과 건축물의 제반조건도 세밀히 분석하여야 할 것이다. 

표 1). Solar cell 종류에 따른 효율 및 특성

태양전지의 종류	실험실에서의 효율	상용화 효율	색 상	특 징
단결정(mono-crystalline)	약 24%	약 14～17%	검정	수명이 길다, 고가
다결정(poly-crystalline)	약 18%	약 13～15%	감청, 연초록, 황금, 회색 등 가능	단결정보다 수명이 짧고 싸다
비 결정(amorphous)	약 13%	약 6～8%	고동색	수명이 짧다, 저가

  2.2.3 PV-모듈(Module)

 태양전지 한 장으로 얻어지는 출력은 아주 미약한 수준인 1.5W 정도일 뿐이기 때문에 실  생활에 쓰여 질 수 있는 출력을 얻기 위해서는 여러 장의 태양전지를 직렬 또는 병렬로 연결하게 된다. 이러한 작업을 통하여 실용품으로 만들기 위하여 몇 장 또는 몇 십장의 태양전지들을 한데 묶어 제작되는 판을 ‘모듈(Module) 또는 태양전지 판’이라고 하고, 이 ‘모듈(Module)’을 다시 여러 장 연결하면 ‘어레이(Array)라고 하는 '태양광 발전장치(PV-Plant)'가 된다(그림4).

그림 4. PV발전장치의 구성과정

이 모듈의 연결 또한 직ㆍ병렬조합으로 이루어지게 되고 직렬연결은 일반 화학전지의 직렬연결과 마찬가지로, 한 태양전지의 (+)전극은 다음 태양전지의 (-)전극과 연결되는 형식으로서 모듈의 전기적 특성은 전압이 높아지게 되는 것이다. 이러한 모듈의 제작에는 단일 종류와 모양의 태양전지가 사용된다. 병렬연결에 있어서는 태양전지를 같은 전극끼리 연결시켜 전압보다는 전류를 크게 얻을 수 있도록 한 특징을 가지는데, 이 경우 전압은 항상 일정한 값을 나타내게 된다. 전극끼리의 연결은 얇은 금속박을 사용하여 배선으로서의 기능을 발휘하며, 태양전지 자체는 아주 얇아 쉽게 부서질 수 있으므로 물리적인 강도를 갖도록 하고 습기 등의 외부인자로부터 보호를 위해 두 장의 유리사이에 넣고 수지 등으로 고정을 시키는 소위 ‘샌드위치’ 모듈구조로 제작이 된다. 또 한 장의 유리를 지지 판으로 삼아 그 앞면이나 뒷면에 태양전지를 수지나 특수필름으로 고정시키는 방법도 흔히 쓰여 진다.

그림 5. 유리와 유리 샌드위치 형 모듈의 구조

어느 경우이던지 일사를 받는 앞면에 고정되는 유리는 철분이 적게 들어가 햇빛의 투과를 방해하지 않고 충격에도 강한 열 강화 백 판 유리(White Glass)가 이용되고 있으며 모듈제조공정의 마지막 과정에서 모듈의 전체적인 강도를 높이기 위하여 모듈의 외부를 알루미늄 틀을 끼우기도 한다. 샌드위치모듈은 틀이 없는 형태로 쓰여 지기도 하는데 상당한 내구연한, 반투명성과 매끈한 외면처리의 가능성으로 건물의 외벽마감재로의 이용에 매우 적합하고 모듈의 보통 수명은 약 30년 정도로 내구성이 강하다. 충진 재료로 쓰이는 수지는 빛의 투과율 저하가 적고 부식에 영향을 미치는 습기에 대한 내습성이 뛰어날 뿐만 아니라 방음효과도 좋은 PVB(Poly Vinyl Butylol)이나 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등이 주로 사용된다.

 이러한 결정계 모듈과는 달리 비결정형의 모듈은 태양전지의 제작 시부터 기본 모듈크기가 형성이 되고 전극과 전극을 연결할 필요가 없으므로 제조공정이 간단하고 단가도 저렴해지게 된다. 또한 투명성과 반투명성, 불투명성 등을 필요에 따라 구분제작이 가능하여 적용용도를 보다 다양화할 수 있는 장점이 있다. 그림5는 유리와 유리 샌드위치 형 모듈의 구조를 보여주고 있다.

2.3 PV의 설치조건

 지금까지 살펴본 태양전지와 모듈의 특성상 PV발전의 전제조건은 일사의 강도가 가장 큰 변수로 작용함을 알았다. 따라서 에너지 밀도가 낮은 태양에너지를 최상의 효율로 이용하기 위하여 PV설치의 최적조건을 충족시키면 같은 PV면적으로도 높은 출력을 얻을 수 있기 때문에 경제적으로도 바람직하게 되는 것이다. 지구상에서의 일사량은 설치장소의 위도와 계절에 따른 태양궤적변화, 그리고 지역날씨에 의해 커다란 편차를 보이므로 그 지역의 특성에 상응한 설치조건을 적용시켜야 만 한다. 이를 통해 최소한의 PV면적으로 최대의 에너지를 얻을 수 있는데 그에 대한 세부내용은 다음과 같다.

ㆍ방향성 및 설치경사각도

지구 북반구에서의 PV설치방향은 연간 태양 괘적에 비추어 볼 때 남향으로, 그리고 남반구에서는 그 반대인 북향으로가 가장 바람직하다는 것은 쉽게 추론 할 수 있다. 이 방향성은  PV표면이 가능한 긴 일조시간에 노출될 수 있는 조건을 제공하게 된다.

아울러 PV의 설치경사각도는 일사 방향에 수직인 면이 일사량이 가장 크므로 태양광선이 PV표면에 직각(법선면)으로 비칠 때 광선의 밀도도 가장 커져 최대의 에너지 량을 얻을 수 있다. 지축이 약 23.5도 기울어져 자전과 공전을 하는 지구의 북반구에서는 계절별 태양의고도가 달라져 수평면에 조사되는 입사각도도 변화하므로 태양추적 형으로 설치될 경우에는 항시 PV표면을 태양을 향하게 하고 태양광선의 입사각도도 PV표면에 직각(법선면)으로 가장 바람직하게 조정될 수 있다. 이러한 형태가 태양추적 형(Solar Tracking)이며, 다른 한 형태로는 움직이지 않고 고정되어 있는 고정 형이 있다. 이 고정시스템 역시 연간 가장 많은 에너지를 얻을 수 있는 경사각도로 설치하는 것이 바람직하다.

국내의(위도 37도 기준) 경우 태양의고도가 가장 높은 하지의 정오에 약 76도와  가장 낮은 동지의 정오에 약 30° 사이에서 년 간 태양의고도가 변하게 되는데, 어느 한 지역에서의 년 간 가장 바람직한 설치각도와 방향 파악을 위해서는 그 지역에서 측정된 다년간의 일사량자료의 분석이 반드시 선행 되어야한다. 우리나라의 경우 수평면과 약 32°정도가 년 중 가장 높은 일사량을 얻을 수 있다.

ㆍ음영 방지

태양전지의 특성상 직사광선이 조사될 때 변환효율이 가장 좋고, PV모듈은 여러 장의 태양전지를 직렬로 연결하여 만들어졌기 때문에 PV표면 전부 또는 일부에 그림자가 드리워 직사광선이 방해를 받을 경우 시스템 전체 에너지획득에 상당한 악영향을 미치게 된다. 그러므로 가장 일사 조건이 좋은 시간대에 PV설치장소주변의 나무 또는 건물에 의한 PV표면에 그림자가 들지 않도록 계획되어져야 한다. 근래에는 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 프로그램의 발달로 각 계절별 또는 하루 중 시간별 음영분석이 가능하다. 여기서 년 중 태양의고도가 가장 낮은 겨울에 그림자가 드리워지지 않는 부위는 봄, 여름, 가을에는 더욱 문제가 되지 않는다.

ㆍPV모듈의 온도상승과 변환효율

PV모듈의 변환효율은 일사량 1000 W/㎡, 그의 자체온도 25˚C, 그리고 AM 1.5 - 태양광선이 지구의 대기권을 통과해 들어올 때 최단거리(AM1)의 1.5배 거리에 해당하는 각도로 들어오는 것 - 의 표준 실험조건아래에서의 상황을 수치로 표시한 것이다. 그러나 태양전지는 전기를 발전하는 과정에서 자체적으로 발생하는 열과 주변대기의 상태에 따라  온도가 상승하게 되어 실제적 변환효율은 더 낮아지게 된다. 이에 관한 연구에 의하면 태양전지(모듈)의 자체온도가 1˚C 상승함에 따라 변환효율은 0.5%정도 떨어진다고 한다. 결국 PV모듈 자체온도를 가능한 낮게 유지할수록 최상의 변환효율을 얻을 수 있으므로 설치된 모듈온도가 상승하더라도 자체냉각효과를 가질 수 있는 설치방법이 강구되어져야 하는데, 이는 특히 넓은 공간에 세워지는 경우보다 건축물에 적용될 때 보다 구체적인 대책이 필요해진다.

3. BIPV(Building Integrated Photovoltaic)

 태양광(PV)발전소를 건설하기 위해서는 일반적으로 대형의 PV설치면적이 필요하게 되는데 한국의 현실적인 실정으로는 이러한 부지를 따로 확보한다는 것이 거의 불가능한 상황이다. 그 반면 건축물이면 존재하기 마련인 건축물외피가 PV설치 가대로 이용된다면 태양광발전소의 부가적 설치면적을 대신할 수 있는 장점을 제공한다.

BIPV 기본개념은 PV모듈이 건축물 외부에 부가적 장치로 설치되는 것이 아니라 발전이란 기본기능을 발휘하면서도 건물의 마감 재 역할도 겸할 수 있어, 건축자재의 대체효과를 제공하는 다중기능에 초점을 맞추고 있는 것이다. 이러한 BIPV기술연구는 이미 일부국가에서 상당히 심도 있게 진행되고 있는 실정으로서 건물이 단순히 에너지를 소비하는 기존개념에서 에너지를 스스로 해결한다거나 또는 청정에너지를 생산하는 보다 적극적인 의미 부여로 혁신적인 건축물을 위한 길을 열어가고 있다.

3.1 건물적용 시스템

 PV시스템은 그 구성요소들에 따라 달라지는데, 건물적용의 경우에는 크게 두 시스템으로 사용된다.

-독립 형 시스템(Stand-alone System)

이 유형은 사용출력이 크지 않지만 위치적으로 전원 공급에 어려움이 따르는 외딴곳의 국부 전원공급 장치로 사용되는 시스템이다. 이 경우는 대부분 또 다른 풍력이나 디젤 등의 2차 전원공급 장치와 겸용으로 구성되어지고 낮 동안의 발전전기를 축전할 수 있는 축전지가 필수적이다. 따라서 이 시스템에서는 일반적으로 12V 또 는 24V의 직류전기를 이용하지만 교류로의 변환이용도 가능하다.

-계통연계 형 시스템(Grid-connected System)

 이 시스템은 기존의 전력선과 연결하여 사용하게 됨으로 발전된 직류를 교류로 바꾸어 주어야 한다. 일단 PV로 발전된 전기는 자체적으로 사용을 하거나, 기존의 전력선으로 송전할 수 있도록 기존 송전망과 연계한 시스템이다. 예를 들어 발전량이 밤 또는 날씨의 조건 등으로 필요량에 이르지 못할 경우에는 기존의 전력선으로 전기를 공급받는 상호 보완적인 관계를 가지게 되고(그림6), 지금까지의 세계경향은 대부분 이 시스템이 채택되고 있다.  우리나라를 비롯한 일부 국가에서는 ‘대체에너지 생산전력 차액지원 제'를 시행하여 PV에서 발전된 전기를 매전 할 경우 기존의 전력거래가보다 훨씬 높게 책정하여 일종의 보상을 받을 수 있는 정책을 통해 PV이용의 확산을 유도하고 있는데 실제적으로 독일과 일본에서 큰 효과를 보고 있기도 하다.

여기에서 독립 형에 비해 계통연계 형이 가지는 큰 장점을 열거하면 다음과 같다.

        -PV면적을 대형으로 설치할 수 있어 발전량이 크다

        -전반적인 수리 유지 보수비가 낮다

        -시스템상의 문제가 적게 발생 한다

        -표준화된 구성품사용이 용이하다

        -전원공급이 안정적이다

        -최소의 장소로 PV설치이용이 가능하다

        

그림 6. 건물적용 PV의 계통연계 형 계통도

3.2 설치방식에 따른 분류

 이 분류에서는 크게 기존의 건물과 신축건물에 설치할 경우의 두 종류로 살펴볼 수 있다. 특히 신축건물에서는 계획단계부터 건물의 방향과 부착부위의 마감재를 PV모듈로 대체할 수 있는 가능성이 주어질 뿐만 아니라 전체 건물디자인과의 조화 등을 확인 할 수 있게 되어 보다 바람직한 건축적용이 가능해 진다. 일반적인 상황에서 PV모듈을 어떻게 건물에 설치하느냐에 따라 다음의 3종류로 나눌 수 있으며 그에 따른 변환효율도 각각 달라질 수 있다. 그 내용으로는 다음과 같다.

-간격을 유지하여 설치(덧대기 방식): 공기의 흐름으로 자연 냉각 가능

-간격 없이 설치(덧붙이기 방식): 자연 냉각 기능 없음

-건축 마감재로서 설치(건물일체화): 설치기법에 의한 조절

표 2. 부착방식에 따른 구분과 특징

	심 벌	특 징
부착방식		-덧대기 방식 (기존 마감재+PV모듈)  -간격유지로 PV 통풍, 자연냉각기능   :변환효율양호  -설치용이: 건축물적용 초기단계에서    적합
		-덧붙이기 방식 (기존마감재에 완전    밀착)  -냉각작용이 미약하므로 모듈 온도   상승: 효율감소  -비교적 설치용이
		-건물일체화방식 (PV모듈=마감재)  -건축요소로 가장 바람직함  -고도의 설치기술 요구

3.2.1 덧대기 방식

 가장 기초적인 PV의 건물 활용 방식으로서 발전장치로서의 기능 면에 초점을 맞추었다고 할 수 있고, 방법으로는 기존의 건물 외벽 또는 지붕 위에 지지대를 달고 부착하게 된다. 이 방식의 장점은 설치가 간단하며 설치비가 저렴함과 동시에 모듈 뒷면과 기존건물 외피사이에 형성된 공간의 공기 유통으로 모듈의 온도를 낮추는 냉각작용이 일어나 모듈의 효율을 감소시키지 않는다는 점이다. 그 반면 기존건물에 부가 재로 설치가 되어 이중의 자재소모가 일어나는 셈이고 건물과의 조화도 쉽지 않은 단점이 있다.

3.2.2 덧붙이기 방식

 이 방식도 덧대기 방식의 개념에서 크게 벗어나지 않은 형식으로, 특징은 기존의 건물마감재 위에 공간을 두지 않고 밀착하여 붙이게 된다. 따라서 PV모듈의 온도가 상승하더라도 자연적으로 냉각은 될 수 없으므로 기본효율을 낮추는 원인이 될 수 있다. 건물과의 조화문제 등은 덧대기 방식과 대동소이하나 설치의 용이성은 조금 떨어진다. 그러나 건물의 신축이나 개ㆍ보수 시에 무리 없는 적용이 가능하다.

3.2.3 건물 일체화 방식

 건물에 활용되는 PV의 최적화 방식으로 BIPS(Building Integrated Photovoltaic System)이라고도 한다. 이 방식의 요점은 PV모듈을 건물의 마감재로 직접 사용함으로써 기존의 건축자재를 대체하는 건축자재로서의 기능과 전기 발전장치로서의 기능을 동시에 갖는 다기능의 건축자재로 쓰자는 것이다. 이 경우에는 PV설치를 위한 기본계획이 건물의 디자인과정에서부터 반영이 되어야 바람직하다고 할 수 있는데, 그 이유는 전체건물과의 디자인이나 구조기능을 발전기능과 조화시킬 수 있는 가능성이 커질 뿐만 아니라 계획적인 공사를 통해 설치비도 절감할 수 있기 때문이다. 이 방식의 장점을 정리하면 첫째 건축자재의 절감, 둘째 다양하고 조화로운 디자인가능성, 셋째 시설경비의 절감 등이다.

그러나 PV모듈을 일체화 방식으로 적용하는 데는 상당한 건축 및 전기에 대한 이해가 필요하고 고도의 적용기술이 요구된다. 그것은 PV모듈이 마감재로 설치되는데 따른 문제가 상당히 복합적으로 작용함에 따른 것으로 대표적인 예를 들면 미적 관점의 의장 성, 기밀성에 따른 방수성과 습기와 결로 그리고 전기공학적인 엔지니어링 등 다양한 고려사항이 존재하기 때문이다. 표 2는 위의 내용을 특징적으로 도표화한 것이다.

3.3 설치장소에 따른 가능성

 건축물장착 PV시스템을 위한 전제조건으로 충분한 설치면적의 확보를 들 수 있다. 모든 건물들은 그 크기에 상응한 외피와 지붕을 가지고 있으므로 이미 존재하는 이러한 건물외피를 전기발전을 위한 부가적 용도로 쓸 수 있다는 것은 건물 PV 시스템의 한 장점이다. 외피 전체면적은 건물의 형태와 건물의 크기에 따라 달라지고, 설치장소로는 무엇보다 실제적으로 직달 일사를 받는 외피부분이 그렇지 못한 부위보다 우선적 대상으로 건축물에서의 PV적용가능 장소를 열거하면 건물의 지붕, 건물의 외벽, 건물의 차양 장치로 구분할 수 있다(표 3). 따라서 근본적으로는 모든 외피부분에 PV모듈을 설치할 수는 있겠으나 2.3에서 살펴본 바와 같이 최적방위와 설치각도를 고려한 계획이 이루어진다면 남향외벽이나 지붕이 우선 고려대상이 될 것이다.

표 2). 건축형태별 설치 가능성

	특     징
지   붕	박공지붕	톱날지붕	경사지붕	평지붕	아트리움
외   벽 (파사드)	전체외벽	스펜드럴	발코니	외벽경사면
차양 장치	고정식	가변식	현관

3.3.1 지붕

 지붕은 건물의 최상 부에 위치하고 보통 그 면적도 충분한 상태일 경우가 많아 초기부터 PV장치의 설치장소로 이용되어왔다. 특히 남향으로 경사진 지붕은 구조적으로 PV설치조건에 부합하므로 전력발전량을 최대로 끌어올릴 수 있게 되는데, 여기에서는 지붕의 경사각이 곧 PV설치 각으로 작용한다. 맞배지붕의 설치방법은 PV 건물적용의 초기단계에서 흔히 사용하며 기존기와지붕 위에 알루미늄 등으로 만든 지지대를 설치한 다음, 그 지지대에 다시 PV모듈을 고정시켜 단지 발전 장치로서의 기능만 가지는 것이다. 설비비가 저렴하다는 면이 있으나 기존마감재와의 확연히 다른 외관과 형태 등이 건축적 입장에서 반드시 바람직하지는 않다고 할 수 있다.

 평지붕의 건물 옥상은 외부에 쉽게 노출되지 않아 이곳에 설치되는 PV시스템은 건물의 디

자인측면에는 큰 영향을 미치지는 않는 반면, 넓은 면적이 어떠한 그림자에도 방해를 받지 않아 변환효율이 가장 이상적인 각도로 설치된다면 그곳에서 얻어지는 전기에너지의 량은 대단히 커진다. 지붕바닥에 PV모듈을 남향의 최적각도로 고정시킬 수 있는 지지대를 세우고 PV모듈을 설치하는데, 지지대의 재질은 내후성이 강한 알루미늄이나 스테인리스가 바람직하다. 이 경우에도 유의하여야할 점은 PV모듈이 서로의 그림자에 의해 변환효율이 낮아지지 않도록 설치되어야 한다는 것이다. 그림 16은 이런 설치방법을 한국에서 적용시킬 경우 최소한의 모듈 설치간격을 나타낸 것으로 설치바닥부터 앞줄모듈의 최상단까지 높이에 대해 최소 2배의 간격을 유지하여야만 년 중 그림자로부터 방해를 받지 않고 발전기능을 100% 발휘 할 수 있게 된다. 이러한 방법으로 공단건물의 넓은 지붕 등에 PV설치가 이루어진다면 얻을 수 있는 전기에너지의 량은 적지 않을 것이며, 톱니지붕의 남쪽 면 또한 바람직한 설치장소로 제공될 수 있다.  

그림 7. 국내 경사지붕 적용 예

그림 8. 국외 경사지붕 BIPV 예

그 외 고려사항으로는 강한 바람에 날리거나 파손을 막기 위해 지지대의 아랫부분을 무거운 시멘트 블록 등으로 고정시키는 대책을 세워야한다는 것이다.

그림 9. 국내 평지붕 설치 시 간격

그림 11. 국외 커튼월 적용 BIPV 예

그림 10. 국외 외벽적용 예

3.3.2 외벽

 외벽에 설치되면 PV모듈은 사람들의 눈에 잘 띄기 때문에 아주 독특하고 매력적인 디자인 요소로 작용하게 되어 건물외피면적이 큰 사무실 건물이나 주상 복합 등의 건물에 적극 활용될 수 있다. 물론 이 경우에도 남향의 외벽이 가장 이상적이고 약간의 효율감소가 있기는 하겠으나 동향이나 서향의 외벽에도 가능하며, 근본적으로는 외피의 형식에 구애됨이 없이 설치할 수 있다. 예를 들어 현대건축에서 각광을 받고 있는 대형의 유리마감외피가 충분한 차양 및 단열 대책이 없는 상황에서는 유리 면적을 통한 과도한 열 손실로 건물에너지소비를 부추기는 주요 원인으로 작용하게 될 뿐만 아니라 넓은 유리면적은 자칫 건물 외관을 무미건조하게 만들 수 있다. 이러한 문제들을  PV모듈의 설치를 통해 단열성을 높이고 좀더 다양한 디자인도 가능해진다. 따라서 외벽에 적용되는 PV모듈은 외관이 깨끗하면서도 충분한 물리적 강도를 가져야하는데 보통 두 장의 유리판사이에 샌드위치형태로 태양전지를 넣어 만들어진 모듈을 사용한다. 이는 곧 커튼 월에 적용시키는 상황이며 그림X에서 보듯이 건물 창과 창사이의 스팬드럴 부위나 발코니 부 그리고 대형 아트리움의 외벽 등, 다양하게 적용되어질 수가 있다.

3.3.3 차양 장치

 현대 건축물에서 냉방수요는 지속적인 증가추세로 안정적인 전력공급에도 영향을 미칠 수 있게 되는 것은 대형유리 면적을 통해 실내로 유입된 직달 일사로부터 실내온도가 상승 되는 점도 주요요인 중의 하나이다. 실내의 직달 일사 차폐를 목적으로 설치되는 차양 장치는 유리창 또는 대형유리로 마감된 Facade의 외부에 설치할 경우에 가장 효과가 크며, 이를 설치방식에 따라 고정식과 가변식으로 나눌 수 있다. 이러한 기존의 차양 장치를 PV모듈로 대체하여 Photovoltaic의 순수 발전기능과 건축자재로서의 차양기능을 이끌어낼 수 있게 된다. 이 PV차양 장치는 건축자재로서의 강도유지와 깨끗한 외관을 위해 두 장의 유리판 사이에 태양전지를 샌드위치 방식으로 삽입시킨 모듈이 바람직한데, 전면은 태양광의 원활한 투과가 가능한 백 유리를 사용하고 후면은 건물외피 및 실내에 그늘을 제공할 수 있는 불투명유리 등을 사용하게 된다.

그 종류는 다음의 두 가지로 나눌 수 있다.

-고정식

 기존의 외부 차양 장치는 보통 유리창의 상단에 수평 또는 수직으로 설치된다. 그러나 PV차양 장치는 설치지역에서 고정된 수조 면(plan of illumination)에 가장 일사량(radiation)을 많이 받는 기울기로 설치되어야 함은 앞에서 언급한 바가 있다. 국내의 경우 지난 10여 년 간의 한국 일사량데이터의 분석에 의하면 정남향으로 수평면에서 30도 각도로의 설치할 때 PV의 연간 최적이용조건을 충족시키게 된다.

부착 모듈의 폭이 커지면 PV의 면적이 넓어진다는 점이 장점으로 작용 할 수 있으나, 이 폭이 넓어진 차양 장치로 말미암아 실내의 채광이 원활하지 못함으로써 다시 인공조명을 위한 에너지소모가 따르게 마련이고, 실외조망 또한 방해를 받을 수가 있게 된다. 따라서 계획단계에서 실내의 자연채광과 원활한 실외조망을 제공하면서도 여름에는 직달 일사를 차단하고 겨울에는 일사가 실내로 유입되는데 방해를 주지 않도록 적정 폭을 결정하여야 한다. 자연채광의 효과를 보다 극대화시키려면 PV차양 장치의 상단부분에 광 굴절장치를 부착하여 실내천장으로 빛을 유입할 수도 있다.

-가변식

 차양 장치의 가장 중요한 기능인 일사차폐와 외부로의 시야확보, 그리고 PV의 효율적인 발전기능을 좀 더 효과적으로 얻기 위하여 루버형식의 가변 형 차양 장치를 계획할 수 있다. 이 가변 형 PV차양 장치는 외벽과 평행하게 수평으로 설치되고 루버형태의 여러 모듈이 태양고도에 따른 태양의 위치를 추적하므로 서 실내에는 양질의 그늘을 제공하고 발전기능은 고정식에 비해 효율이 높아지게 된다.

국내 건물들에서 흔히 볼 수 있는 차양 장치는 실내에 설치된 블라인드 형식으로 이는 엄격하게 따진다면 눈부심 방지를 위한 수준으로 열 차폐기능을 가지는 차양 장치로서의 기능은 만족스럽지 못한 실정이다. 물론 외부 차양 장치의 초기 투자비와 유지보수비가 더 들기는 하겠으나 건물의 수명기간 동안에 건물소비에너지의 역학관계를 고려한다는 장기적 관점에서는

그림 12. 국내 고정차양 장치 BIPV 예

오히려 긍정적인 요소가 많아질 것이다.

그림 13. 국외 가변식 차양 장치 BIPV 예

4. PV의 현황 및 전망

 한국에서의 PV발전이용은 1990년 이전까지는 외국에서의 선례와 마찬가지로 상용 전선 망이 구축되어 있지 않는 등대용, 통신소용 또는 측정 장치의 전원공급 시스템이 주를 이루었다. 태양전지 개발연구는 1970년대부터 학계와 연구소를 중심으로 이루어져 왔으나, 기존 화석연료의 낮은 가격으로 연구투자의지 악화와 높은 가격에 따른 극소수의 수요로 상당한 침체기에 놓여 있다가 1990년부터 시범보급사업의 확대와 일부 도서지방의 전원공급계획으로 다시 시작하는 계기를 만들었고, 1995년도 누적 설치 량이 약1.6MWp에서 1996년도에 약2MWp를 넘어서 1999년도에는 약 3.6MWp, 그리고 2003년도에 약 6MWp 달하게 되었다.

단계별 발전 과정을 보면 1992년에서 1996년 사이 5년간을 1단계과정으로 태양전지 및 시스템구성에 대한 기초연구가 이루어졌다. 2단계과정으로 1997년부터 2001년까지 다 결정형 태양전지 양산기술을 개발하여, 동 종의 변환효율이 15.6%에 이르게 되었고 이를 통해 효율도 13.8%의 다 결정형 모듈개발과 기타 주변기기들이 발전하게 되었다. 그러나 지금까지의 연구는 대부분 태양전지의 효율향상에 초점이 맞추어져 실용화를 위한 모듈개발에는 미흡함이 있었고 일부 시범사업을 위한 수요도 수입에 의존하는 경우가 있었으므로 BIPV모듈에 대한 제작기술과 평가기술은 이제 시작 단계라고 해도 무리가 없을 것이다.

다행히 최근 2～3년 사이 한국정부에서는 신ㆍ재생에너지의 보급 및  활성화를 위한 일련의 구체적인 조치로서 PV발전의 경우 일반전기료의 약 10배에 해당하는 kWh당 716.40원에 (풍력은 107.66원/kWh) 우대 구매, 국가 및 공공기관 대체에너지 이용의무화 등의 제도를 통해 장기적으로 2011년에는 5%를 (2005년도 약 2.2%) 신ㆍ재생에너지로 공급한다는 계획을 수립한 바 있다. 더욱이 이 분야의 개발보급 및 지원제도에 선택과 집중을 한다는 의미로서 대체에너지 중 성공가능성과 경제적 파급효과 등을 고려하여 2004년을 PV(태양광), 풍력, 수소 및 연료전지를 3대 중점분야로 선정하여 상용화와 보급에 탄력을 받고 있다.

PV발전에 대한 구체적인 계획을 살펴보면 현재 세계최고의 반도체기술을 활용하여 2010년까지 Solar cell사업을 차세대 수출산업으로 육성시켜 세계시장에서 약7% 점유율에 해당하는 30억$ 규모로 목표를 삼고 있다. 그 후 2012년까지 주택용, 건물용, 산업용 PV발전설비를 통해 총 1,300MW보급을 목표로 한다는 것으로, (참고로 일본의 2010년까지의 예상 누적 설치 량은 4,820MW) 현재의 누적 설치 량과 비교할 때 8년 이내에 약200배 정도를 설치하는 셈이다. 한국의 이러한 폭발적인 보급을 위한 세부사항으로 3kW급의 주택용은 2006년까지 시범보급 사업으로서 1만호, 2010년까지는 대량보급 사업으로서 3만호, 그리고 2012년까지는 10만호 보급으로 총300MW, 아울러 건물용과 산업용 PV발전시스템도 2012년까지 각각 400MW와 600 MW를 설치하게 된다는 것이다. 일련의 이러한 활성화를 통해 2003년 기준 kW당 약 1500만 원정도의 PV발전 시스템단가가 절반이상 떨어진 600만원 수준으로 예상되어 현실적으로 확산보급에 가장 큰 걸림돌로 작용하는 경제성문제도 해법을 찾을 수 있으리라 믿는다. 물론 이런 획기적인 계획이 성공적으로 마무리되기 위해서는 면밀한 세부계획과 PV관련분야의 기술개발이 뒤따라야만 하고, 그것을 바탕으로 한 실용화 사업과 시범적용사업도 차질 없이 이루어질 때 대량보급 확산이 가능해질 것은 분명한 사실이다. 한편, 이러한 PV사업의 확대 여파는 어느 특정분야에 국한되지 않고 건설, 전기, 전자, 기계, 화학, 재료, 정밀기기 등 사회 전반적인 부분으로 확산되어 경제에 활력을 주고 상당한 일자리창출로 고용효과 또한 증대되리라 기대가 된다.

PV설치용 국내건물의 잠재력으로서 가용한 총면적은 약 320만㎢로서 그 중 주거용 단독건물이 약 164만㎢로 가장 넓고 그 다음이 공동주택으로 약 53만㎢, 나머지는 상업용 등 기타 건물이 제공한다. 그에 따른 발전가능 전력은 총 32만MW 정도인데, 전체의 2/3이상에 해당하는 약 22만MW정도를 주거용 건물에서 얻을 수 있다는 분석이 있다.

한국의 PV 적용 건물은 90년대 말 극히 일부 시도 된 후, 2001년부터 시범사업이 추진되어 첫 번째 주택용으로 전북 임실의 한 농가 지붕에 3kWp급 용량을(지원금 3200만원) 시작으로 2002년 총 지원금 1억6천9백만 원에 6건, 2003년 총 지원금 4억6천4백만 원에 15건 그리고 2004년부터의 본격추진으로 대폭 늘어난 총 지원금 63억에 355건에 달하게 되었다. 실제 적용된 건물을 주택과 일반상업 건물로 나누어 살펴볼 수 있다.

한편 태양전지의 세계시장규모는 2003년도에 762MW로서 2002년 대비 36%의 증가율을 보였으며, 전체 생산량의 반 정도가 일본에서 이루어졌다. 현재 세계적으로 주로 사용되는 태양전지는 결정형(crystalline cell)으로 90%에 이르며 결정형 중에서도 다 결정형(Multi crystalline cell)이 총 생산량의 56.3%로 단결정형(Mono crystalline cell)보다 점유율이 높다. 국가별로는 일본이 국가의 미래전략산업으로 지난 10여 년간 정부주도하에 막대한 자금을 투입하여 상용화기술 개발과 보급촉진에 힘쓴 결과, 짧은 기간에 세계최고 태양전지 생산국으로 자리 잡았으며 2002년까지의 보급량은 무려 637MW에 이르러 이를 바탕으로 수출시장 확대에도 자신감을 보이고 있다. 독일의 경우는 일찍부터 이 분야의 기술개발에 관심을 가지고 특히 모듈과 시스템분야에서 실증실험과 규격화 연구를 실시하여 BIPV분야에서 최고의 노하우를 보유하고 있는 상황이고 2002년까지 약 277MW의 보급량을 보이고 있다. 미국은 넓은 면적과 지역적으로 우수한 일사자원에 힘입어 ‘100만호 solar roof 사업’을 시행하여 왔고 보급량은 2002년에 약 212MW에 달하고 있다.

그림 14. 독일 공동주택 지붕의 BIPV 예

5. 맺는말

 미래의 IT 문명사회에서 전기에너지의 중요성은 지금보다 더욱 커질 것이며 기존 화석에너지 시스템의 한계성은 더욱 분명해질 것이라는 예측도 어렵지 않다. 국제유가의 폭등과 국제적인 환경오염 규제강화에 따른 이산화탄소 배출억제 협약이 서명 단계에 있는 시점에서 PV발전 시스템은 환경 부담이 거의 없는 청정에너지로서 21세기의 대체에너지로 전혀 손색이 없으므로 적극 검토되어야하고 이제는 단순한 경제성 차원을 떠나 환경 기술적 차원에서의 접근도 필요하다.  이미 이 PV의 상용화기술은 일부국가에서 상당한 연구개발이 이루어져 여러 형태의 PV발전소가 가동 중에 있고, 그 가운데 건축물에 적용되어 건물의 자체에너지 공급가능성을 보여주고 있다.

 지난 10여 년 동안의 PV기술의 발전 중에서 가장 두드러지는 부분이 건물적용 부분으로, 양적으로만 확산된 것이 아니라 기술적인 태양전지와 주변기기의 효율향상은 물론 전체 시스템의 운영 노하우 그리고 무엇보다 PV에 대한 대중의 인식제고로 수요가 늘어나, 지금까지 알려진 바와 같이 PV는 비경제적이라는 판단도 차츰 바뀌어가고 있다. 이러한 이면에는 비록 당장은 비용 면에서 기존 발전방식의 발전단가보다는 불리하더라도 미래의 가능성을 내다본 정부의 적극적인 정책지원에 힘입은 바가 크다. 예를 들면 미국연방정부의 ‘100만 지붕 이니셔티브(100 Million Solar Roofs Initiative)', 독일의 ’1000지붕 프로그램(1000 roofs Photovoltaic Program)'에 이은 ’10,000지붕 프로그램(10,000 roofs Photovoltaic Program)‘, 일본의 ’뉴 썬 샤인 프로그램(New Sunshine Program)' 등으로 대대적인 투자와 보조금형식의 제도적 지원을 통해 PV건물의 폭발적 확산과 PV설치 바용도 크게 떨어지는 계기가 된 것은 우리도 주목할 필요가 있다.

 국내의 기상조건은 PV발전에 직접적 영향을 미치는 연간 전 일사량의 경우 약 1,300kWh/㎡로 양호하며, 이 기술이 활성화된 중부유럽의 독일이나 스위스보다는 훨씬 유리한 입장이다. 온난 기후대에 속한 우리나라는 냉난방수요가 교차하여 발생하고, 특히 여름의 냉방수요는 에어컨기기 보급의 대중화로 가히 폭발적인 증가를 보여 연간 최대전력수요가 매년 여름철에 나타나는 경향을 보이고 있는 전력소비 패턴에서 건축물적용 PV를 통해 일정의 역할을 분담시킴으로서 산업 활동용 전력공급에도 안정을 기할 수 있을 것이다.

 이러한 긍정적 측면을 인식하고 2002년 5월 정부에서 발표한 ‘대체에너지이용 발전전력의 기준가격 지침’과 2006년까지 주택 1만 호, 2010년까지 3만 호 PV적용계획은 시의 적절한 정책이라고 보아진다.

 그러나 현재 국내의 전반적인 PV 건축물 적용 기술 수준은 초기단계로서, 몇몇 연구소 및 전시관을 제외하고는 독립 형 발전시스템으로 건물 에너지저감효과는 미미한 수준으로 다른 선진국들에 비해 적용기술면에서 상당히 뒤져 있는 형편이므로 국내건물에 적용되고 있지 않은 부착 방식에 대한 연구와 새로운 형태의 고효율 태양전지 및 모듈, 주변기기 개발에도 보다 적극적인 산학연 협동연구와 전체 시스템 단가를 낮추고자하는 노력이 절실히 요구된다. 

 결국 이를 통해 차질 없는 계획추진이 가능할 것이며 건물에너지 공급시스템의 변화와 건물 디자인의 다양성을 추구하면서 친환경적인 역할로 건축 분야에 새로운 가능성을 제시하고 있는 PV의 건물적용분야를 활성화시킬 수 있기 때문이며, 또한 이러한 지속적인 연구ㆍ발전을 통해 PV가 하나의 확실한 에너지 및 디자인 도구로서 건축물에 자리 잡을 수 있도록 할 수 있을 것이다.

참고문헌

1.  민영기, ‘태양계는 살아 있다’, 겸지사, 1997

2.  임상훈, ‘태양을 잡자’, 고원, 2000

3.  김희강 외, ‘인간과 환경’, 동화기술, 2001

4.  전의찬 외, ‘지구를 살리는 환경과학’, 2001

5.  임성진, ‘미래의 에너지’, 생각의 나무‘, 2001

6.  이필렬, ‘에너지 대안을 찾아서’, 창작과 비평사, 2001

7.  한국태양에너지학회, ‘태양에너지 핸드북’, 1991

8.  이경회, ‘건축환경계획’, 문운당, 1995

9.  임만택, ‘건축환경계획’, 보문당, 2000

10. 이면우 역, ‘태양전지란 무엇인가?’, 아카데미서적, 1995

11. 이응직 외, ‘PV의 건축물적용기법에 관한 연구’, 한국태양에너지학회 논문집, Vol. 22 No. 2, 2002

12. 이응직 외, ‘목적기초 1차 년도 중간보고서’, 한국과학재단, 2001

13. Lee Eung-Jik, 'Photovoltaic-Integration and Visualization in Architecture', Proc. of Solar World Congress, Vol. 3, 1997

14. Lee Eung-Jik, 'Photovoltaic Sunshade System', Proc. of the International PVSEC-12, Jeju Korea, 2001

15. Hagemann I., 'PV in building - the influence of PV no the design and planning process of a building', Proc. of Renewable Energy, Vol. 8, 1996

16. Benemann J., 'Building-integrated PV modules', Proc. of Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 67, 2001

17. Bonvin J., 'PV building elements', Proc. of Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 36, 1995

18. Hestnes A. G., 'Building Integration of Solar Energy Systems', Proc. of Solar Energy, Vol. 67, 1999

19. Quaschning V., ‘Renewable Energysystems’, Carl Hanser Verl., 1999

20. Willk H., 'Solarstrom', Erneuerbare Energie, 1995

21. Hullmann H., 'Photovoltaik in Gebaeuden - Handbuch fuer Architekten und Ingenieure - Fraunhofer IRB Verl., 2000

22. Sander T., 'Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen', Huettig & Pflaum, 2001