태양 복사의 측정 (Measurement of Solar Radiation)

pyranometer

 태양 일조강도 측정 장비
(NREL).

 

태양광 시스템 설계에서 주어진 시간에 특정 위치에서 가용한 태양빛의 양을 아는 것이 매우 중요하다. 태양복사의 특성을 규명하는 2 가지 방법은 태양복사(solar radiance 혹은 radiation)와 태양일조(solar insolation)이다. 태양복사는 순간 적인 출력 밀도로 그 단위는 kW/m2이다. 태양복사는 저녁에 는 그 값이 0 kW/m2에서, 낮에는 최고 약 1 kW/m2까지 하 루 중에 변한다. 태양복사는 위치와 지역 날씨에 크게 의존한다. 태양복사는 하루 중 주기적으로 전체(global) 복사와 직달  복사를 동시에 혹은 하나씩 측정한다. 측정에는 전일조계 (pyranometer : global 복사 측정)와 직달 일조계(pyrheliometer : 직달 복사 측정)를 사용 한다. 데이터가 잘 구축된 경우 20 년 이상의 자료가 축적되어 있다. 

태양복사를 측정하는데 정확도는 떨어지지만 sunshine 레코더를 사용하는 것이 값이 싼 방
법이다. 이 레코더(Campbell-Stokes 레코더로도 알려져 있음)는 태양빛이 특정 수준(통상
200 mW/cm2) 이상인 기간 동안의 하루 중의 시간 수를 측정한다. 이렇게 축적된 데이터
는, 측정된 sunshine 시간수를 계산에 의한 값과 비교하고 몇 가지 보정 인자를 포함시켜,
태양일조를 계산하는데 사용할 수 있다.

태양일조를 추정하는 마지막 방법은 기존의 위성 이미지로부터 얻은 구름 데이터를 이용하 는 것이다. 대부분의 경우 태양 일조강도를 측정하는데, 시스템 설계에 사용되는 좀 더 널리 사용되는 복사 데이터의 형식은 태양일조이다. 태양일조는 특정 기간 동안 특정 위치에서 받은 태양 에너지의 전체 양으로 그 단위는 kWh/(m2· day)이다. 태양일조와 태양 일조강도의 단위가 둘 다 출력밀도이지만, 태양일조는 순간적인 태양 일조강도를 주어진 시간 동안 평균한 것 으로 태양 일조강도(solar irradiance)와는 매우 다르다. 태양일조 데이터가 단순한 시스템 설계에 흔히 시용되는 반면에, 태양 복사(radiance)는 하루 중의 어떤 지점에서 시스템의 성능을 계산하는 복잡한 태양광시스템 설계에 사용된다. 태양일조는 연간 기준으로 MJ/m2 의 단위로 표시할 수도 있고, 여타 다른 단위로 변환할 수도 있다. units

특정 위치에서의 태양 복사는 아래와 같이 여러 가지 방법으로 주어질 수 있다.

  • 특정 위치의 전형적인 연 평균 데이터
  •  특정 위치의 일평균, 월평균, 혹은 연평균 태양일조(solar insolation)
  •  연간, 분기간, 혹은 월간의 global isoflux contour
  • Sunshine hour 데이터
  • Satellite Cloud-Cover 데이터를 토대로 한 태양일조
  • 태양복사(solar radiation)의 계산