분야
hwpⅡ. 본 론
1. 태양열주택
2. 태양에너지
3. Passive Solar System
(자연형 태양열 조절시스템)
4. Active Solar System
(설비형 태양열 조절시스템)
Ⅲ. 결 론
현재 우리는 상호 관련이 있는 두 가지의 문제점에 직면해 있다. 그 하나는 기술 사회의 부산물들이 대기, 흙, 그리고 물을 오염시킴으로써 환경을 악화시키고 있는 점이다. 다른 하나는 우리 인간들이 높은 수준의 기술 개발을 성취할 수 있게 해준 화석 연료들이 급격히 고갈되어가고 있다는 점이다. 이러한 곤혹스러운 점들로 인해 국가적으로 대체 에너지의 발굴을 위한 조사가 이루어지게 되었다. 고찰된 많은 대체 에너지 중에는 태양 에너지가 포함되어 있다. 환경을 오염시키지 않으면서 재생 가능한 에너지원으로서 태양력을 이용하는 것이 매력 있는 대안으로 간주된 것이다. 종래의 화석 연료에 비해 이것의 사용은 연료나 동력을 정제하거나 긴 거리를 실어 나르는 수고를 덜어 준다. 난방과 냉방을 위한 태양 에너지의 사용은 이미 그 기초 과학 기술이 마련되어 있고 다만 적은 정련 작업만을 요구하기 때문에 다른 대체 에너지 안들보다는 좀 더 빠른 결실을 기대할 수 있다.
건축부분에서 태양에너지 활용에는 설비형 태양열 시스템과 자연형 태양열 시스템의 두 가지 형태가 있다. 기계적 작동에 의존하는 설비형은 효율이 높은 장점은 있으나 고가의 설비비에 비해 수명이 비교적 짧고 특히 제어가 복잡하여 상당한 제작기술이 필요하고 지속적인 관리가 요구되는 등 많은 문제점을 지니고 있다. 이에 반하여 자연형 시스템은 특별한 기계적 설비 없이 자연적인 열 전달 과정에 의해 태양 에너지를 활용할 수 있고, 수명이 건물과 같이 반영구적이기 때문에 경제적일 뿐만 아니라, 특별한 제어장치나 제작기술이 필요 없기 때문에 손쉽게 이용할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나 자연형 태양열 시스템은 설비형에 비해 효율이 비교적 낮을 뿐 아니라, 성능에 대한 정확한 개념과 이론이 아직까지도 충분히 연구되어있지 않은 실정이다. 또한 자연형 태양열 시스템의 성능은 특히 지역의 기후적 조건이나 입지적 여건 등에 따라 크게 좌우되기 때문에 실정에 맞는 정확한 이해와 분석이 뒤따라야만 한다.
본 론
1. 태양열주택
태양열 시스템을 설치하여 난방 또는 냉방을 태양열로 충당할 수 있게 지은 주택을 말한다. 태양열 시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성되어 있으며, 또 각 구성부 사이의 열 전달 방법이 모두 기계적 강제순환방식에 의하는 것을 설비형(active)시스템, 모두 비기계적 자연순환방식에 의하는 것을 자연형(passive)시스템, 주로 비기계적 자연순환방식에 의하나 약간의 기계적 강제순환도 첨가한 것을 혼합형(hybrid) 시스템이라 한다.
여기서 기계적 강제순환방식이란 펌프나 송풍기와 같이 외부로부터 다른 에너지를 소모하는 기계를 사용하여 열을 전달시키는 방식을 뜻하는데 반해 자연순환방식은 외부로부터 다른 에너지의 개입 없이 열의 전달이 자연적인 현상(전도, 대류, 복사)에 따라 이루어지는 방식을 뜻한다. 70년대 후반에 등장하여 80년대에는 그 사용이 주춤하다가 90년대 재등장하고 있다. 태양열 주택에서 액티브형은 진열판을 쓰는 것이고, 진열판 없이 효율적으로 태양열을 이용하는 것이 자연형이다. 액티브형은 시공비가 비싸고 기술적인 문제가 많이 나타나고 있고 자연형 주택은 벽면이 축열을 하도록 외벽 15cm 정도 바깥쪽에 유리벽을 설치하는게 기본이다.
2. 태양에너지
태양은 약 50억년 동안이나 막대한 양의 복사 에너지를 계속 방출하고 있다. 중심핵의 온도가 1500만K 이상인 태양 중심부에서 수소 원자의 핵융합반응에 의해 생성된 에너지(초당 1026J)는 전자파의 형태로 1억 5천만km의 거리를 지나 복사에 의해 지표면에 전달된다. 지구 대기권 밖 태양광에 수직한 면에서의 에너지는 1.4kw/m2를 갖게 되며 이를 지구 전체에 도달하는 에너지 양으로 환산하면 17×l013kw에 달하는 양이 된다. 대기권에 도달하기 전 태양 에너지 중 30%는 반사되어 소멸되고 나머지 70%가 대기권에 도달한다. 이 중 67%가 지표면에 도달하여 결국 지구에 도달한 양의 절반이 우리가 이용할 수 있는 에너지원이 되고 있다.
1) 태양복사에너지
태양은 강한 전파원이다. 1초에 30만km를 여행하는 전자기 복사파는 태양으로부터 지구에 오는데 약 8.3분 걸린다. 태양 전파 관측은 1940년대 이후 계속 수행되어 왔다. 전자파 스펙트럼 중 몇 몇 파장대는 대기에 의해서 대부분 흡수된다. 가장 주요한 투명 파장대는 300~800nm사이에 있는 소위 광학창(optical window)이다. 이 파장 간격은 인간의 눈의 감광 영역(약 400~700nm)과 일치하여 가시광선이라 부른다.
300nm 이하의 파장들은 대기 중의 오존에 의해 흡수되어 거의 지상에 도달하지 못한다. 오존은 고도 약 20~30km에 위치한 얇은 층에 집중되어 있고, 이 층은 지구에 해로운 자외선 복사파로부터 보호해 주고 있다. 이보다 더 짧은 파장은 주로 O2, N2 그리고 자유 원자에 의해 흡수된다. 300nm이하의 복사는 거의 모두가 대기의 상층 부분에서 흡수된다.
가시광선보다 긴 파장인 근 적외선(near-IR) 영역의 1.3㎛까지 대기는 대체로 투명하다. 이 영역에도 수증기와 산소 분자가 일으키는 흡수대가 존재한다. 그러나 1.3㎛보다 긴 파장(far-IR)에서는 대기는 점점 불투명해진다. 이 파장대에서는 오로지 일부만 복사가 대기의 하층부에 도달한다. 20㎛와 1mm사이의 모든 파장은 완전히 흡수된다. 1mm보다 긴 파장대에는 약 20mm까지 뻗어 있는 전파 창(radio window)이 있다. 이보다 더 긴 파장대에서는 대기의 상층부에 있는 전리층이 모든 복사를 흡수한다
태양풍 입자들은 태양 폭풍이 있을 때, 높은 강도를 갖고 태양으로부터 방출된다. 이 입자들은 빛보다 느리게 진행하며 1초에 400~800km의 속력으로 날아간다. 보통 이 입자들이 이틀 이내에 지구 자기장에 도달하는데, 도달하자마자 북쪽과 남쪽으로 지구 자력선을 따라 나선 운동을 하면서 그들 중 일부는 지구 자기 극의 대기 속으로 들어간다. 지구의 상층 대기와 이 입자들의 상호 작용은 북극과 남극 근처에서 오로라라 불리는 극광을 만들어 낸다.
2) 태양에너지의 특징
