태양열 집열판은 어떤 과학적 재질로 제작되는지 궁금해요.
요즘에 건물 옥상을 보면 태양열집열판을 자주 보는데요. 인삼밭에도 집열판을 설치해서 재배하는것도 봤는데 문득 궁금한게 태양열집열판은 어떤 과학적 재질로 만들어지는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
태양열집열판은 크게 흡수판, 열전달체, 단열재로 구성됩니다.
흡수판은 태양의 열을 흡수하는 역할을 합니다. 일반적으로 흑색으로 도색된 금속을 사용합니다. 흑색은 태양의 빛을 가장 많이 흡수하는 색이기 때문입니다. 흡수판으로 사용되는 금속으로는 구리, 알루미늄, 아연 등이 있습니다. 구리는 열 전도율이 높아 열을 효율적으로 전달할 수 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 알루미늄은 가격이 저렴하고 가볍다는 장점이 있지만, 열 전도율이 구리보다 낮다는 단점이 있습니다. 아연은 가격이 저렴하고 내구성이 우수하다는 장점이 있지만, 열 전도율이 구리와 알루미늄보다 낮다는 단점이 있습니다.
열전달체는 흡수판에서 열을 받아 이동시키는 역할을 합니다. 일반적으로 액체를 사용합니다. 액체는 열 전도율이 높고, 흡수판과 단열재를 분리하는 역할을 할 수 있기 때문입니다. 열전달체로 사용되는 액체로는 물, 유기용매, 염류 용액 등이 있습니다. 물은 열 전도율이 높고, 저렴하다는 장점이 있지만, 얼어붙을 수 있다는 단점이 있습니다. 유기용매는 얼지 않지만, 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 염류 용액은 열 전도율이 높고, 저렴하다는 장점이 있지만, 부식성이 있다는 단점이 있습니다.
단열재는 열이 외부로 빠져나가는 것을 막는 역할을 합니다. 일반적으로 고체를 사용합니다. 고체는 열 전도율이 낮아 열이 빠져나가는 것을 막을 수 있기 때문입니다. 단열재로 사용되는 고체로는 스티로폼, 우레탄폼, 세라믹 등이 있습니다. 스티로폼은 가격이 저렴하고 가볍다는 장점이 있지만, 단열 성능이 떨어진다는 단점이 있습니다. 우레탄폼은 단열 성능이 우수하지만, 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 세라믹은 단열 성능이 우수하고, 내구성이 우수하다는 장점이 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.
안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.
태양열 집열판은 일반적으로 다양한 소재로 만들어집니다. 일반적인 소재로는 실리콘, 산화물, 세라믹 등이 사용됩니다. 여러 개의 셀로 이루어진 태양 전지판은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 합니다.
태양열 전지의 과학적 원리는 광전효과입니다. 광전효과는 빛이 물체 표면에 닿았을 때 전자를 확산시키는 현상으로, 이것이 일어날 때 전자가 움직이면서 전기 에너지를 생성합니다. 태양열 전지에서는 이러한 광전효과를 이용하여 태양에서 오는 빛을 전기로 변환합니다.
태양열 전지 패널은 일반적으로 다수의 태양 전지셀이 연결되어 있습니다. 각 전지셀은 태양광을 받아들이고 이를 전기 에너지로 변환합니다. 이렇게 생성된 전기 에너지는 집에 전원을 공급하거나 충전된 배터리에 저장될 수 있습니다.
좀 더 자세한 과정은 다양한 소재와 설계에 따라 달라지지만, 기본적인 작동 원리는 광전효과에 기반하고 있습니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
태양열 집열기는 태양일사를 효과적으로 수집하기 위한 시설물이라고 할 수 있습니다. 집열기는 태양에너지를 열에너지로 변환하여 열매체에 전달하는 1차 열교환기입니다. 태양열집열기에 입사된 태양에너지는 흑색으로 도장된 흡열진광관에 열에너지의 형태로 흡수되고, 흡수된 열에너지는 집열기와 축열조 사이를 순환하는 열전달 매체에 전달됩니다. 열전달 매체에 옮겨진 열에너지는 가용 집열량으로 저장되거나 열부하에 직접 공급됩니다.
흔히 금속판으로 열 흡수를 증진시키기 위하여 검게 칠을 한 열 전도성이 뛰어난 재료를 사용합니다. 요즘 흔히 블랙크롬 도금(흡수율 95% , 방사율 11%) 을 한 동판을 사용하고 있습니다. 열 흡수판을 통해 흐르는 유체에 에너지가 전달되어 저장고로 운송됩니다.
