신재생에너지발전설비기능사(태양광) 필기시험 1회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 신재생에너지발전설비기능사(태양광)

필기시험 1회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

1. 태양전지(Solar Cell) 이론 및 특성

1-1. 태양전지 기본 원리

PN 접합 (PN Junction): 전기적 성질이 다른 P형 반도체와 N형 반도체의 경계 부분. 태양전지의 핵심 구조입니다.
- 정공: 반도체의 전자 부족으로부터 생기는 구멍입니다.
- 도너: N형 반도체의 불순물입니다. (P형 반도체 불순물은 억셉터)
에너지 밴드갭 관계식: 태양광 광에너지(hν)와 에너지 밴드갭(Eg)의 관계.
- 공식: hν = 1.24 / Eg
다결정 실리콘: 공정이 간단하고 제조 비용이 낮음. 변환 효율이 단결정에 비해 약간 낮음. 잉곳의 모양은 사각형입니다.
단결정 실리콘: 잉곳의 모양은 원통형입니다.
셀 최대 출력 (Pmax): 최대 전압과 최대 전류의 곱입니다.
- 공식: P_max = V_max × I_max (W)

1-2. 모듈 저항 및 규격

직렬 저항 (Rs) vs. 병렬 저항 (Rsh): 병렬 저항으로 인해 더 큰 출력 손실이 발생합니다. (일반적으로 직렬 저항은 0.5Ω 이하)
모듈 후면 표시 사항: 공칭 단락전류, 공칭 개방전압, 공칭 최대 출력, 충진률, 변환 효율 등. (공칭 절연저항은 제외).
절연 내력 시험 (Module Withstand Voltage):
- 직류: 최대 사용 전압의 1.5배 (10분간).
- 교류: 최대 사용 전압의 1배 (단, 500V 미만일 경우 500V) (10분간).

2. 시스템 구성 및 제어

2-1. 인버터 및 보호 장치

인버터 방식 (무변압기형): 소형, 경량화, 고효율. 상용 전원과 절연되어 있지 않아 정밀 제어가 필요합니다.
인버터 효율 (η): (P_AC는 교류 출력 전력, P_DC는 직류 입력 전력)
- 공식: 효율(%) = (P_AC / P_DC) × 100
단독 운전 방지 기능 분리 시간: 단독 운전 검출 후 최대 0.5초 이내에 계통에서 분리됩니다.
- 수동적 방식 예시: 주파수 변화율 검출 방식, 전압 위상 도약 검출 방식 등.
역류 방지 소자: 태양전지에서 다른 회로로 전류가 돌아가는 것을 저지 (일반적으로 다이오드 사용).
바이패스 다이오드 역내압: 스트링 동작 전압의 1.5배 이상.
서지 보호 장치 (SPD): 동작 전압이 낮아야 하고, 응답 시간이 빨라야 하며, 서지 내량이 커야 합니다.

2-2. 풍력 및 수소 에너지

풍력 발전 제어 장치:
- Yaw Control: 바람 방향으로 날개를 향하게 하는 제어 장치입니다.
- Pitch Control: 날개의 경사각을 조절하여 출력을 능동적으로 제어합니다.
수소 에너지: 물의 전기 분해로 제조가 쉬우나, 에너지 보존 법칙상 입력 에너지(전기 분해)가 출력 에너지(수소 생산)보다 커서 경제성이 낮습니다.

2-3. 축전지 및 기타 기기

축전지 용량 산출 (독립형):
- 공식: C (Ah) = (1일 소비 전력량 × 불일조 일수) / (보수율 × 방전 심도 × 방전 종지 전압)
축전지 조건: 대기 상태에서 소모되는 자기 방전 성능이 낮아야 합니다.
교류측 기기: 적산 전력량계, 분전반.
책임 분계점 기기: COS (Cut-Out Switch).

3. 시공 및 설치 기준

3-1. 공사 및 배선

전기 공사 순서: 접지 공사 → 접속함 설치 → 접속함과 인버터 간 배선 → 전력량계 설치.
지중 배선/배관 매설 깊이: 1m 이상.
지중함 설치 기준: 지중 배선/배관 길이가 30m를 초과할 경우 중간 개소에 설치.
케이블 배선 기준:
- 차수 처리 지름 (처마 밑): 케이블 지름의 6배 이상.
- 물 빼기 구부림 (P점): 케이블 외경의 6배 이상.
- 접지선 보호관: 지하 75cm부터 지표상 2m까지 합성수지관 사용 가능.
모듈 설치 방위: 정남향을 기준으로 동쪽 또는 서쪽 방향으로 45° 이내.
모듈 직렬 결선수 결정 요소: 인버터의 동작 전압.
전압 강하 허용 기준 (200m 이하): 최대 6% 초과 금지.
볼트 체결 공구: 토크 렌치 (일정한 힘으로 조여주는 공구).

3-2. 안전 및 점검

안전 장비: 높은 곳 추락 방지를 위해 안전대 착용.
작업 시 주의 사항: 콘덴서나 케이블 접속부 점검 시 잔류 전하를 방전시키고 접지해야 합니다.
운전 정지 후 점검 사항: 단자의 조임 상태 확인 (감전 위험 방지).
모듈 및 어레이 점검 사항: 전압/극성, 단락전류, 비접지 및 접지 연속성 확인. (모듈의 최대 출력점 확인은 제외).

4. 법규 및 관리 제도

4-1. 전력 제도 및 법규

신재생에너지 공급 의무화 제도 (RPS): 발전 사업자가 전력 생산량의 일정 비율을 신재생에너지로 공급하도록 의무화.
전력 시장 직거래 (한전): 발전 설비 용량 1,000kW 이하일 때 가능.
발전 사업 허가 신청:
- 3,000kW 이하: 해당 특별시장 · 광역시장 · 도지사.
- 3,000kW 초과: 산업통상자원부 장관.
안전 관리 업무 대행: 비상용 예비 발전 설비 용량 500kW 미만일 경우 가능.
정기 검사: 발전소는 4년마다 정기 검사 시행.
직류 저압 기준: 1.5kV 이하.

4-2. 유지 보수 및 점검

유지 관리비 구성 요소: 유지비, 보수비, 개량비, 운용 지원비 등 (건설비 제외).
일상 점검: 1개월마다 육안 점검 (외함 부식, 배선 손상, 환기 등).
인버터 재기동 시간: 정지 후 5분 후에 자동 기동 (투입 저지 시한 타이머).
모니터링 기본 기능: 데이터 수집, 저장, 분석. (데이터 정정 기능은 제외).
태양광 화재 원인: 단락(스파크), 누전, 접촉부 과열 등 (저전압은 제외).

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