KR102547696B1

KR102547696B1 - 3차원 기반의 태양광 발전량 산출 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102547696B1
Application number: KR1020200176401A
Authority: KR
Inventors: 김창기; 김현구; 강용혁; 윤창열; 김보영; 김진영
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-06-27
Also published as: KR20220086189A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치는 분석 지역이 입력되면, 복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 건물 DB로부터 상기 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출하는 추출부; 기 설정된 구획 별로 경사면 일사량 정보를 저장하는 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 선택부; 복수의 건물의 벽면에 대한 음영 비율을 저장하는 음영 DB에 기초하여 선택된 상기 경사면 일사량을 보정하는 보정부; 그리고 상기 보정된 경사면 일사량에 기초하여 상기 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출하는 산출부;를 포함한다.

Description

3차원 기반의 태양광 발전량 산출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CALCULATING PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION BASED 3-DIMENSION AND METHOD THEREOF}

실시 예는 3차원 기반의 태양광 발전량 산출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 온난화의 주범인 온실가스의 배출을 줄이기 위한 노력의 일환으로 많은 국가들이 신재생 에너지 보급 정책을 펴왔다. 아울러, 선진국들은 발전차액지원제도 등 보급지원제도를 시행하고 있으며, 각각의 목표년도까지 20% 내지 50%에 이르는 태양광 공급 의무량도 설정하고 있다.

기술적 측면에서 고려할 때, 풍력이나 파력, 조력과 같은 다른 신재생 에너지와 달리, 태양광 에너지는 도심이나 빌딩에서 다양한 형태와 규모로 전력 에너지를 생산할 수 있고, 태양열도 함께 활용할 수도 있으며, 모듈화로 대량생산될 수 있고, 대규모 투자와 기술 개발로 효율이 크게 개선되고 있으므로 여러 모로 유리하다.

통상적으로 태양광 발전 시스템을 PV(Photovoltaic) 시스템이라고 한다. 이러한 PV 시스템의 경제성은 짧게는 하루 동안의 태양광의 세기 변화에 대처하는 방식에도 영향을 받지만, 그보다는 연간 태양광 일사량(DSR; Daily Solar Radiation)에 의해 더 좌우된다고 할 수 있다.

종래에 태양광 발전 시스템의 효율성을 제고하기 위한 노력은 대체로 PV 소재 개선, 전력 변환 효율 개선, 전력 비축 장치 개선, 태양 추적 장치 등의 개선에 집중되어 왔지만, 현실적으로는 태양광 발전 시스템의 설치 장소에 대한 선택의 문제가 상기와 같은 기술들의 개선으로 얻는 효율의 증가보다 더욱 중요하다.

이와 같이, 태양광 발전 시스템의 최적지를 선정하기 위한 전제로는 일사량이 정확하게 분석되어야 한다. 하지만, 기상청 관측소가 없는 지역의 일사량 실측 데이터는 직접 장기간 조사하지 않는 이상 사실상 획득하기 어려운 실정이다.

실시예는 건물 그림자에 의한 음영을 고려하여 일사량을 산출하기 위한 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

상기 일사량 DB는, 상기 기 설정된 구획 각각에 대해, 기 설정된 방위각, 경사각 및 일시 별로 상기 경사면 일사량 정보를 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장할 수 있다.

상기 방위각은, 0도 내지 360도의 범위 내에서 제1 각도 간격으로 설정되고, 상기 경사각은, 0도 내지 90도의 범위 내에서 제2 각도 간격으로 설정되고, 상기 일시는, 1년의 기간에 대해 소정의 시간 간격으로 설정될 수 있다.

상기 일사량 DB는, 상기 기 설정된 일시 중 태양 고도각이 기 설정된 값보다 작은 일시의 상기 경사면 일사량을 0으로 저장할 수 있다.

상기 경사면 일사량은, 직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량을 포함할 수 있다.

상기 음영 DB는, 태양 고도에 따른 음영 비율을 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장할 수 있다.

상기 복수의 건물에 대한 구조 정보는, 상기 복수의 건물의 벽면 별 방위각 정보를 포함할 수 있다.

상기 선택부는, 상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다.

상기 보정부는, 상기 음영 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면 및 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 상기 음영 비율을 선택하는 단계; 그리고 상기 선택된 경사면 일사량에서 상기 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 산출부는, 상기 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 상기 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 방법은 분석 지역이 입력되면, 복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 건물 DB로부터 상기 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출하는 단계; 기 설정된 구획 별로 경사면 일사량 정보를 저장하는 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 단계; 복수의 건물의 벽면에 대한 음영 비율을 저장하는 음영 DB에 기초하여 선택된 상기 경사면 일사량을 보정하는 단계; 그리고 상기 보정된 경사면 일사량에 기초하여 상기 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출하는 단계;를 포함한다.

상기 경사면 일사량을 선택하는 단계는, 상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다.

상기 경사면 일사량을 보정하는 단계는, 상기 음영 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면 및 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 상기 음영 비율을 선택하는 단계; 그리고 상기 선택된 경사면 일사량에서 상기 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 태양광 패널의 발전량을 산출하는 단계는, 상기 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 상기 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다.

실시예에 따르면, 건물이 밀집된 지역에 대한 경사면 일사량을 빠르고 정확하게 산출할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 방법의 순서도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 방법에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분석 지역의 입력 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 DB를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일사량 DB를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 음영 DB를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 처리장치(processor)와 메모리(memory)를 포함하는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 프로그램의 구동을 통해 아래에서 설명하는 기능을 수행할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 추출부(110), 선택부(120), 보정부(130) 및 산출부(140)를 포함할 수 있다.

추출부(110)는 분석 지역이 입력되면, 복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 건물 DB로부터 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출할 수 있다. 복수의 건물에 대한 구조 정보는 복수의 건물의 벽면 별 방위각 정보를 포함할 수 있다.

선택부(120)는 기 설정된 구획 별로 경사면 일사량 정보를 저장하는 일사량 DB로부터 대상 건물의 벽면 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다. 선택부(120)는 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다.

일사량 DB는 기 설정된 구획 각각에 대해, 기 설정된 방위각, 경사각 및 일시 별로 경사면 일사량 정보를 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장할 수 있다. 방위각은 0도 내지 360도의 범위 내에서 제1 각도 간격으로 설정될 수 있다. 경사각은 0도 내지 90도의 범위 내에서 제2 각도 간격으로 설정될 수 있다. 일시는 1년의 기간에 대해 소정의 시간 간격으로 설정될 수 있다. 일사량 DB는 기 설정된 일시 중 태양 고도각이 기 설정된 값보다 작은 일시의 경사면 일사량을 0으로 저장할 수 있다. 경사면 일사량은 직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량을 포함할 수 있다.

보정부(130)는 복수의 건물의 벽면에 대한 음영 비율을 저장하는 음영 DB에 기초하여 선택된 경사면 일사량을 보정할 수 있다. 음영 DB는 태양 고도에 따른 음영 비율을 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장할 수 있다.

보정부(130)는 음영 DB로부터 대상 건물의 벽면 및 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 음영 비율을 선택할 수 있다. 보정부(130)는 선택된 경사면 일사량에서 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산할 수 있다.

산출부(140)는 보정된 경사면 일사량에 기초하여 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다. 산출부(140)는 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다.

아래에서는 도 2 및 도 3을 통해 태양광 발전량 산출 방법에 대해 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 방법의 순서도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 방법에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 우선, 태양광 발전량 산출 장치(100)는 분석 지역을 입력받을 수 있다(S210).

그러면, 추출부(110)는 복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 건물 DB로부터 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출할 수 있다(S220).

그러면, 선택부(120)는 기 설정된 구획 별로 경사면 일사량 정보를 저장하는 일사량 DB로부터 대상 건물의 벽면 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다(S230). 구체적으로, 선택부(120)는 일사량 DB로부터 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택할 수 있다.

보정부(130)는 복수의 건물의 벽면에 대한 음영 비율을 저장하는 음영 DB에 기초하여 선택된 경사면 일사량을 보정할 수 있다(S240). 구체적으로, 보정부(130)는 음영 DB로부터 대상 건물의 벽면 및 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 음영 비율을 선택할 수 있다. 그리고, 보정부(130)는 선택된 경사면 일사량에서 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산함으로써 선택된 경사면 일사량을 보정할 수 있다.

산출부(140)는 보정된 경사면 일사량에 기초하여 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다(S250). 구체적으로, 산출부(140)는 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 태양광 패널의 발전량을 산출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분석 지역의 입력 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 사용자로부터 분석 지역을 입력받을 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 분석 지역 입력을 위한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 사용자에게 지도를 제공할 수 있다. 그러면, 사용자는 태양광 발전량 산출 장치(100)가 제공하는 지도에서 분석 지역(target region)을 선택할 수 있다. 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 다양한 방식으로 분석 지역을 입력받을 수 있다. 다른 예시로서, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 산출 장치(100)는 위도 및 경도의 입력을 통해 분석 지역을 입력받거나, 행정 지역의 입력을 통해 분석 지역을 입력받을 수도 있다. 도 3에서는 복수의 건물이 배치되는 영역을 분석 지역으로 설명하고 있으나, 분석 지역은 하나의 건물이 될 수도 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 DB를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건물 DB는 지리 정보 시스템(GIS, Geographic Information System) 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 지리 정보 시스템은 지리 정보 체계라고도 하며, 지역에서 수집한 각종 지리 정보를 수치화하여 컴퓨터를 통해 처리하고, 이를 사용자의 요구에 따라 다양한 방법으로 분석하여 제공하는 정보 처리 시스템을 말한다. 도 5에 도시된 것처럼, GIS 정보는 지역의 지형 및 건물 정보 등을 3차원의 입체 형상으로 제공할 수 있다.

건물 DB는 GIS 정보로부터 수치 표고 모델과 건물 모델을 분리한 뒤 분리된 건물 모델에 기초하여 생성될 수 있다. 수치 표고 모델(DEM, Digital Elevation Model)은 지형 정보 중 건물, 수목, 인공 구조물 등을 제외한 지형(bare earth) 부분을 표현하는 수치 모형을 의미할 수 있다. 수치 표고 모델은 수치 지형 모델(DTM, Digital Terrain Model)이라고 불릴 수 있다. 실시예에 따르면, 건물 모델은 GIS 정보로부터 수치 표고 모델을 제거함으로써 생성될 수 있다. 이때, 건물이나 인공 구조물 이외의 수목과 같은 정보를 함께 제거될 수 있다.

도 6을 참조하면, GIS 정보로부터 분리된 건물 모델은 단순화 처리 과정을 거친 후 건물 DB에 저장될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (a)에서와 같이, 단순화 처리 과정을 거치지 않은 건물 모델의 경우 건물 외벽의 복잡한 구조 형상이 모두 반영되어 있으므로, 일사량 산출 과정이 복잡해지고 연산 과정에서 오류가 발생하여 부정확해 질 수 있다. 이에 본 발명은 도 5의 (a)와 같은 건물 모델에 단순화 처리 과정을 통해 도 6의 (b)를 거쳐 도 6의 (c)와 같이 건물 모델의 외형을 단순화한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일사량 DB를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 일사량 DB는 건물의 일사량 계산에서 연산량을 줄이는 장점을 가진다. 예를 들어, 10개의 건물(사각형상으로 가정)에 대한 일사량을 수학적 알고리즘을 통해 연산한다고 가정한다. 그러면 일사량 연산을 위해 총 40개의 건물 벽면에 대한 일사량을 연산해야 하며, 1시간 단위로 일사량을 연산할 경우(일조 시간 8시간 가정) 총 320회의 일사량 연산을 수행해야 한다. 그리고, 1년의 기간 동안의 일사량 산출을 위해서는 116800회의 일사량 연산을 수행해야 한다. 분석 지역이 넓어지거나 건물들이 조밀하게 밀집되어 있는 경우, 연산량이 급격히 상승하게 될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 일사량 DB를 통해 일사량을 연산한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 일사량 DB는 기 설정된 구획 각각에 대해 저장될 수 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 지역을 소정의 크기를 가진 구획으로 구분하고 설정할 수 있으며, 일사량 DB는 기 설정된 구획 각각에 대해 저장될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 1Km X 1Km의 크기를 가진 구획으로 구분될 수 있다. 다만, 기 설정된 구획은 서로 동일한 크기를 가지지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기 설정된 구획은 TMY(typical meteorological year) 지점을 기준으로 구분될 수도 있다. 서로 같은 TMY 지점을 공유하는 영역을 별로 구획을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 22개의 TMY 지점이 있는 경우, 기 설정된 구획은 22개일 수 있으며, 각 구획은 서로 다른 크기의 영역을 가질 수도 있다.

일사량 DB는 각각의 기 설정된 구획에 대해 방위각, 경사각 및 일시에 따른 경사면 일사량이 저장된 룩업 테이블을 포함할 수 있다.

아래의 수학식 1 내지 수학식 3은 경사면 일사량을 나타낸다.

여기서, time은 일시를 의미하고, tilt는 경사각을 의미하고, azimuth는 방위각을 의미한다.

수학식 1 내지 3에 도시된 것처럼, 경사면 일사량은 직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량으로 구분될 수 있다. 직달 성분 및 산란 성분의 경사면 일사량은 일시, 경사각, 방위각에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 일사량 DB는 직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량을 합산한 전체 경사면 일사량을 의미할 수 있다. 즉, 수학식 3으로 나타낸 경사면 일사량이 일사량 DB에 저장될 수 있다.

방위각은 0도 내지 360도의 범위 내에서 제1 각도 간격으로 설정될 수 있다. 건물의 외벽은 0도 내지 360도 범위 전체에서 배치될 수 있으므로, 방위각은 0도 내지 360도 범위 내에서 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 각도 간격은 10도 간격일 수 있다. 이 경우, 방위각은 10도 간격으로 36개가 설정될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서, 사용자에 의해 설계변경이 가능하다.

경사각은 0도 내지 90도의 범위 내에서 제2 각도 간격으로 설정될 수 있다. 태양광 패널은 태양광이 입사될 수 있는 방향으로 배치되는 것이 일반적이므로, 경사각은 0도 내지 90도 범위에서 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 각도 간격은 10도일 수 있다. 이 경우, 경사각은 10도 간격으로 9개가 설정될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서, 사용자에 의해 설계변경이 가능하다. 한편, 건물의 외벽에 태양광 패널이 설치될 경우를 가정할 경우, 경사각은 90도에 대해서만 설정될 수도 있다. 이를 통해, 룩업 테이블의 데이터 량을 줄일 수 있다.

일시는 1년의 기간에 대해 소정의 시간 간격으로 설정될 수 있다. 일실시예에 따르면, 소정의 시간 간격은 1시간일 수 있다. 1년은 8760시간이므로, 이 경우, 일시는 8760개가 설정될 수 있다.

상기의 제1 각도 간격 및 제2 각도 간격을 10도로, 소정의 시간 간격을 1시간으로 설정할 경우, 기 설정된 구획 각각은 2838240(36*9*8760)개의 경사면 일사량이 저장될 수 있다.

한편, 일사량 DB는 기 설정된 일시 중 태양 고도각이 기 설정된 값보다 작은 일시의 경사면 일사량을 0[kWh/m²]으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 8760개의 일시 중 5번 일시에서 태양 고도각(=90도-태양천정각)이 10도보다 작으면, 일사량 DB는 5번 일시에서의 경사면 일사량을 0으로 저장할 수 있다. 본 발명은 이를 통해 일사량 DB의 데이터량을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 일사량 DB는 경사면 일사량 획득을 위한 계산 과정없이 빠르게 정보를 획득할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 일사량 DB는 방위각, 경사각 및 일시에 따라 경사면 일사량을 카테고리화하여 저장하고 있으므로, 특정 조건에서의 경사면 일사량 획득이 용이하다는 장점을 가진다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 음영 DB를 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 것처럼, 특정 지역에는 고층 건물이 밀집되어 있는 경우가 있을 수 있다. 이러한 지역의 경우, 특정 일시에서, a와 같이 주변 건물에 의한 음영이 벽면에 발생하지 않는 경우도 있으나, b에서와 같이 주변 건물에 의해 벽면에 음영이 발생하는 경우도 있을 수 있다. a와 같은 경우에는 일사량 DB에 저장된 경사면 일사량을 그대로 적용하더라도 실제 경사면 일사량과 유사한 일사량을 가질 수 있으나, b와 같은 경우에는 실제 도달하는 경사면 일사량이 일사량 DB에 저장된 경사면 일사량과 차이를 가질 수 있다. 따라서, 건물의 벽면에 도달하는 경사면 일사량을 정확히 산출하기 위해서는 일사량 DB에 저장된 경사면 일사량에 대한 보정이 요구된다.

본 발명의 실시예에 따른 음영 DB는 태양 고도에 따른 음영 비율을 건물의 벽면 별로 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 음영 DB는 각 건물의 벽면에 대해 일시 별로 음영이 드리우는 비율을 저장할 수 있다. 예를 들어, 음영 DB는 각 건물의 벽면 별로, 8760개의 시간대에 대해 음영 비율을 저장할 수 있다. 4개의 벽면을 가진 건물의 경우, 35040(8760*4)개의 음영 비율이 저장될 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 태양광 발전량 산출 장치
110 : 추출부
120 : 선택부
130 : 보정부
140 : 산출부

Claims

복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 건물 DB;
기 설정된 구획별로 경사면 일사량 정보를 복수의 건물의 벽면 별로 저장하는 일사량 DB;
태양 고도에 따른 음영 비율을 복수의 건물의 벽면 별로 저장하는 음영 DB;
분석 지역이 입력되면, 상기 건물 DB로부터 상기 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출하는 추출부;
상기 추출된 구조 정보를 기초로 상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 선택부;
상기 음영 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면과 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 음영 비율을 선택하고, 상기 선택된 음영 비율에 기초하여 선택된 상기 경사면 일사량을 보정하는 보정부; 그리고
상기 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 상기 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출하는 산출부;를 포함하고,
상기 건물 DB는 지형 정보 및 건물 정보를 3차원의 입체 형상으로 제공하는 GIS(Geographic Information System) 정보에 기초하여 생성되되, 상기 GIS 정보로부터 수치 표고 모델과 건물 모델을 분리하고 상기 분리된 수치 표고 모델을 제거하고 상기 분리된 건물 모델의 외형을 단순화하여 저장하고,
상기 일사량 DB는 상기 기 설정된 구획 각각에 대해 기 설정된 방위각, 경사각 및 일시 별로 상기 경사면 일사량 정보를 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장하되, 상기 방위각은 0도 내지 360도의 범위 내에서 10도 간격으로 설정되고, 상기 경사각은 0도 내지 90도의 범위 내에서 10도 간격으로 설정되고, 상기 일시는 1년의 기간에 대해 1시간 간격으로 설정하고,
상기 방위각, 상기 경사각, 상기 일시에 따라 상기 경사면 일사량 정보를 카테고리화하여 저장하되, 상기 기 설정된 일시 중 태양 고도각이 기 설정된 값보다 작은 일시의 상기 경사면 일사량을 0으로 저장하고,
상기 보정부는,
상기 선택된 경사면 일사량에서 상기 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산하여 보정하는 태양광 발전량 산출 장치.
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제1항에 있어서,
상기 경사면 일사량은,
직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량을 포함하는 태양광 발전량 산출 장치.
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제1항에 있어서,
상기 복수의 건물에 대한 구조 정보는,
상기 복수의 건물의 벽면 별 방위각 정보를 포함하는 태양광 발전량 산출 장치.
제7항에 있어서,
상기 선택부는,
상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 태양광 발전량 산출 장치.
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건물 DB에 복수의 건물에 대한 구조 정보를 저장하는 단계;
일사량 DB에 기 설정된 구획별로 경사면 일사량 정보를 복수의 건물의 벽면별로 저장하는 단계;
음영 DB에 태양 고도에 따른 음영 비율을 복수의 건물의 벽면별로 저장하는 단계;
분석 지역이 입력되면, 상기 건물 DB로부터 상기 분석 지역에 포함된 적어도 하나의 대상 건물에 대한 구조 정보를 추출하는 단계;
상기 추출된 구조 정보를 기초로 상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 단계;
상기 음영 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면과 기 입력된 일시 정보에서의 태양 고도각에 대응하는 음영 비율을 선택하고, 상기 선택된 음영 비율에 기초하여 선택된 상기 경사면 일사량을 보정하는 단계; 그리고
상기 보정된 경사면 일사량과 기 설정된 태양광 패널의 성능 계수에 기초하여 상기 대상 건물에 배치된 태양광 패널의 발전량을 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 건물 DB는 지형 정보 및 건물 정보를 3차원의 입체 형상으로 제공하는 GIS(Geographic Information System) 정보에 기초하여 생성되되, 상기 GIS 정보로부터 수치 표고 모델과 건물 모델을 분리하고 상기 분리된 수치 표고 모델을 제거하고 상기 분리된 건물 모델의 외형을 단순화하여 저장하고,
상기 일사량 DB는 상기 기 설정된 구획 각각에 대해 기 설정된 방위각, 경사각 및 일시 별로 상기 경사면 일사량 정보를 상기 복수의 건물의 벽면 별로 저장하되, 상기 방위각은 0도 내지 360도의 범위 내에서 10도 간격으로 설정되고, 상기 경사각은 0도 내지 90도의 범위 내에서 10도 간격으로 설정되고, 상기 일시는 1년의 기간에 대해 1시간 간격으로 설정하고,
상기 방위각, 상기 경사각, 상기 일시에 따라 상기 경사면 일사량 정보를 카테고리화하여 저장하되, 상기 기 설정된 일시 중 태양 고도각이 기 설정된 값보다 작은 일시의 상기 경사면 일사량을 0으로 저장하고,
상기 경사면 일사량을 보정하는 단계는,
상기 선택된 경사면 일사량에서 상기 선택된 음영 비율에 대응하는 양의 일사량을 감산하여 보정하는 태양광 발전량 산출 방법.
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제11항에 있어서,
상기 경사면 일사량은,
직달 성분의 경사면 일사량과 산란 성분의 경사면 일사량을 포함하는 태양광 발전량 산출 방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 복수의 건물에 대한 구조 정보는,
상기 복수의 건물의 벽면 별 방위각 정보를 포함하는 태양광 발전량 산출 방법.
제17항에 있어서,
상기 경사면 일사량을 선택하는 단계는,
상기 일사량 DB로부터 상기 대상 건물의 벽면의 방위각 정보, 기 입력된 경사각 정보 및 기 입력된 일시 정보에 대응하는 경사면 일사량을 선택하는 태양광 발전량 산출 방법.
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