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서울특별시 햇빛지도

태양광에너지 산출 알고리즘

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햇빛지도 제작 방법 안내

1) 햇빛지도 제작 이용 Tool 소개
햇빛지도를 구축하기 위해 해외에서도 다수의 도시에 적용되어 서비스되고 있는 ESRI사의 ArcGIS® Solar Radiation
Tool을 이용하였습니다. ArcGIS Solar Radiation Tool은 전세계에서 사용 가능한 태양광에너지 산출 알고리즘을
프로그램화한 솔루션으로, 뉴욕/보스턴/LA 등의 Solar map service 구축에 적용된 바 있는 검증된 도구입니다. Solar Radiation Tool에서는 지표면에 도달하는 태양광 중 영향이 제일 작은 반사광을 제외한 직사광과 산란광을 고려하여
일사량(Wh/㎡)을 계산하고 있습니다.
2) ArcGIS Solar Radiation Tool의 일사량 계산 알고리즘
ArcGIS® Solar Radiation Tool은 Hemispherical Viewshed Algorithm을 기반으로 하며, 특정 지점에서 하늘을 관찰하였을 때 보이거나 가려지는 시야를 계산하여 천구의 모습을 Raster(격자형이미지)로 나타내는 방법을 이용합니다.
 SolarRadiation Tool 태양광에너지 산출 절차
지표면 도달 태양광 에너지
지표면 도달 태양광 에너지
시간에 따른 태양 고도
시간에 따른 태양 고도
SolarRadiation Tool에서는 지표면에 도달하는 직사광, 산란광, 반사광 중 직사광, 산란광을 이용하여 태양광에너지를 산출합니다.
지형+건물+viewshed 산출+sunmap 산출+skymap 산출+viewshed 및 sunmap/skymap 중첩=태양광에너지 음영도
 
  • 직사광 : 지표에 아무런 장애 없이 직접 도달하는 태양광
  • 산란광 : 대기중의 불순물, 수증기, 구름등에 의해 다양한 파장대의 빛으로 분리된 태양광
  • 반사광 : 지표, 수면, 시설물등에 의해 반사된 태양광

서울시 태양광 ScreeningLogic 개발

기상청에서 제공하고 있는 2000년~2011년간 평균 직달 일사량 데이터를 기준으로 태양의 고도 및 방위각을 분석하고,
방위별, 설치각도 별로 일사량을 계산하여, 태양광발전설비 설치에 따른 일사량 변화를 계산하였습니다. Screening
Logic은 서울연구원에서 햇빛지도 제작 관련 자료조사 및 분석 사업을 통해 개발하였습니다.
서울시 태양고도 분석결과+서울시 태양방위각 분석결과+서울시 일사량의 분석결과=태양광시설 설치방향과 각도에 따른 일사량 변화 분석
 
1) 태양광 발전설비의 설치방향, 설치각도에 따른 계절별 일사효율
서울시 계절별, 시간별 일사량 관측자료를 기준으로 태양광어레이의 방위별, 설치각도별 일사율의 변화를 분석
하였습니다. 연평균 일사율에서는 설치각도 10도~30도 사이에서 최대 일사율을 나타내고 있으며, 동 30도, 서 50도의 방위 범위내에서 최대일사량을 나타냅니다. 일반적인 경우 그 지역의 위도와 동일한 각도로 태양광 어레이를 설치하였을 경우 최대 효율을 기대할 수 있습니다.
서울시 태양광 시설의 설치방향,설치각도에 따른 계절별 일사효율 분석,서울시 태양광 이용 최적 조건
 
2) 주변건물 및 태양광 시설간의 음영에 따른 태양광시설 설치 조건 분석
서울시의 경우 태양광 어레이 설치면과 주변건물의 높이차가 1m일때를 기준으로 동지시 태양고도와 방위각의 변화에
따른 음영의 영향을 받지 않는 최소 확보거리를 계산하면, 시간의 경과에 따라 태양의 고도가 낮아짐으로써 요구되는
최소 확보 거리는 증가하게 됩니다. 어레이의 방위가 동~서 방향으로 48도이상 이르게 되면 인접건물과의 높이차에 5배에 이르는 거리를 확보해야 합니다.
주변건물 음영의 영향력 분석,음영요소와의 높이차 1m일때 최소거리 확보
 

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