Auxetic 구조를 적용한 투명 목재 태양광 패널 덮개
참가 부문
창작활동부문
학과
재료공학부
팀명
루멘
신청자 이름
현은산
본 작품은 태양 전지에 사용하기 위한 auxetic 투명 목재 커버이다. 투명 목재는 나무에서 리그닌을 제거한 후 폴리머를 주입해 투명하게 만든 소재로, 유리에 비해 낮은 밀도와 높은 강도, 낮은 취성, 높은 헤이즈(태양 전지에 적합, 연구 사례 존재), 낮은 열전도도 및 높은 생분해성을 가진다. 본 작품에서는 투명 목재에 rotating-square 패턴을 적용해, 충격 저항성과 광학적 가변성을 동시에 확보하도록 설계하였다.
제작된 시편의 광투과율은 74.49%였다. 태양광 입사각과 인장 여부(ε=0.068)에 따른 조도 변화를 측정한 결과, 입사각이 큰 경우에는 커버를 올리면 인장되지 않았을 때 190.3%, 인장되었을 때 191.3%로 비슷하게 조도가 증가하였다. 반면 입사각이 작은 경우에는 커버가 있을 때 조도가 감소하였고 인장 상태에서 유의미하게 더 높은 조도를 보였다(12.65% → 26.39%). 이는 본 커버가 큰 입사각에서는 광량을 증가시켜 발전 효율을 높이고 작은 입사각에서는 과도한 광량을 억제해 과열을 줄일 뿐만 아니라, 작은 입사각에도 불구하고 저조도인 상황에서는 auxetic 팽창으로 투과를 증가시키는 등 외부 조건에 따라 광학 응답을 조절해 발전 효율 최적화에 기여할 수 있음을 시사한다.
또한 커버 유무 및 인장 여부에 따른 실제 태양광 패널 효율을 측정한 결과, 커버가 없는 경우 6.32%, 커버가 있지만 인장되지 않은 경우 3.65%, 인장된 경우 7.92%로 나타나, 작품이 태양 전지의 기능을 방해하지 않으면서 설계된 기능을 수행함을 확인하였다. 종합하면, auxetic 투명 목재 커버는 외부로부터 기인하는 손상을 줄여 태양광 패널의 수명과 에너지 전환 효율을 향상시키고 잠재적 사용 환경을 확장하며, 낮은 밀도와 높은 생분해성으로 태양광 시스템의 지속 가능성 증진에 기여할 수 있다.
담당부서학생행정실
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