신재생에너지발전설비기능사(태양광) 필기시험 4회 핵심요약노트 및 실전테스트

                       

📝 신재생에너지발전설비기능사(태양광) 

필기시험 4회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

실전테스트를 하는 것을 권해 드립니다.

실전테스트를 바로 하실 분은 

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1. 태양광 발전 시스템의 기본 원리 및 효율

태양전지 효율 향상 조건

• 빛 흡수 최대화: 가능한 많은 빛이 반도체 내부에서 흡수되어야 합니다.

• 재결합 방지: 빛에 의해 생성된 전자와 정공쌍이 소멸되지 않고 외부 회로까지 전달되어야 합니다.

• 강한 전기장: PN 접합부에 큰 전기장이 발생하도록 소재 및 공정을 설계해야 합니다.

• 온도: 태양전지의 온도가 상승하면 출력이 감소하고 효율이 떨어지므로, 온도를 낮게 유지해야 합니다.

직렬 및 병렬 접속 특성

• 직렬 접속: n개의 태양전지를 직렬로 연결하면 전압은 n배로 높아지고, 전류는 일정합니다.

• 병렬 접속: n개의 태양전지를 병렬로 연결하면 전류는 n배로 높아지고, 전압은 일정합니다.

태양전지 구조

• PN 접합: 전기적 성질이 다른 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 경계 부분을 말합니다.

기타 신재생에너지 기술

• 연료전지 (Fuel Cell): 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 기술입니다.

• 개질기 (Reformer): 천연가스, 메탄올, 석유 등 화석연료에서 수소를 추출하여 수소를 많이 포함하는 가스로 변환시키는 장치입니다.

• 수차의 종류 (수력 발전): 카플란, 프란시스, 펠턴 수차 등이 사용됩니다.

2. 인버터(Inverter) 및 주변 장치

인버터의 이상적인 설치 장소

• 조건: 시원하고 건조한 장소, 통풍이 잘 되는 장소, 먼지 또는 유독가스가 발생되지 않는 장소여야 합니다. (옥외 습도가 높은 장소는 피해야 합니다.)

인버터 접속 방식

• 종류: 중앙 집중형 인버터 방식, 스트링 인버터 방식, 마스터-슬레이브 방식, 모듈 인버터 방식 등이 있습니다.

인버터의 주요 기능

태양광 발전용 인버터는 단순한 직류-교류 변환 외에도 여러 제어 기능을 수행합니다.

1. 최대전력 추종제어기능 (MPPT, Maximum Power Point Tracking): 모듈 출력이 최대가 되는 지점을 찾아 운전하여 추적 효율을 높입니다.

2. 단독운전 방지기능: 한전 계통과 분리되어 인버터만 발전하는 것을 방지합니다.

   • 가압 중지 시간: 단독운전 발생 시 0.5초 이내에 한전 계통에 대한 가압을 중지해야 합니다.

3. 자동운전 정지기능

4. 자동전압 조정기능: 역송전 운전 시 수전점의 전압이 상승하여 전력회사의 운용범위를 넘지 않도록 전압을 조정합니다.

5. 직류 검출기능 및 직류지락 검출기능

인버터 기술 및 규격

• 무변압기형 인버터: 높은 효율, 무게 감소, 크기 감소의 장점이 있지만, 고주파 스위칭에 의한 전자기 간섭이 커지는 단점이 있습니다.

• 인버터 용량 기준: 용량이 250kW를 초과하는 경우, 품질기준(KS C 8565)에 따른 시험성적서를 제출해야 합니다.

3. 케이블 및 접속함 시공 기준

배선 규격 및 설치

• 모듈 연결 전선: 태양전지 모듈 간 연결 전선은 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선 또는 이와 동등 이상의 것을 사용해야 합니다.

• 케이블 굴곡 반경 (옥외): 물이 고이지 않고 잘 빠지도록 외경의 6배 이상으로 구부려 설치해야 합니다.

• 케이블 트레이: 방열 특성이 좋고 허용 전류가 크지만, 금속제로 개방되어 있어 재해의 영향을 받기 쉽습니다.

• 중성선 색상: 다선식 옥내 배선 회로에서 중성선의 전선 색상은 파란색입니다.

접속함 주요 부품

• 필수 부품: 어레이 측 개폐기, 역류 방지 다이오드, 직류 출력 개폐기, 서지 보호 장치(SPD), 단자대 등이 포함됩니다. (전력량계는 포함되지 않습니다.)

• 역류 방지 다이오드 용량: 접속함 회로의 정격 전류보다 1.4배 이상의 전류 정격을 가져야 합니다.

• 절연 내압: 접속함 내 관련 부품은 회로의 1.5배 이상의 출력 전압에 견디어야 합니다. (직류 전압 10분 인가 시험)

수상형 및 지중 배선

• 수상형 케이블: 수상형 태양광 설비 시공 시 모듈에서 접속함 사이에 사용되는 케이블은 **난연차수케이블(FW)**을 사용해야 합니다.

• 지중 배관 매설 깊이: 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 경우 1m 이상, 우려가 없는 곳은 0.6m 이상 매설해야 합니다.

4. 설치 및 구조물 기준

모듈 설치 환경

• 높이: 강우 시 흙탕물 튀는 것을 방지하기 위해 지면으로부터 0.6m 이상의 높이에 설치해야 합니다.

• 방위각: 정남향 설치가 불가능할 경우, 정남향을 기준으로 동쪽 또는 서쪽 방향으로 45° 이내로 설치해야 합니다.

구조물 하중

• 상정 하중 (고려 사항):

  • 수직 하중: 고정 하중, 적설 하중, 활 하중

  • 수평 하중: 풍 하중, 지진 하중

  • 주의: 전단 하중은 상정 하중 계산 시 고려 사항이 아닙니다.

건축물 설치 유형

• 건물 부착형 (BAPV): 건축물 경사 지붕 또는 외벽 등에 밀착하여 설치하는 유형입니다.

  • 배면 환기 이격 거리: 모듈 프레임 밑면부터 가장 가까운 지붕면 및 외벽까지 10cm 이상 이격해야 합니다.

• 건물 일체형 (BIPV): 태양광 모듈이 건축 부자재의 역할 및 기능과 전력 생산을 동시에 하는 형태입니다.

• 기초 공법 (비콘크리트): 콘크리트 기초와 다르게 토지에 직접 나선형 구조물을 삽입하는 공법은 스파이럴 공법 또는 스크루 공법입니다.

접지 및 피뢰 시스템

• 내부 피뢰 시스템: 피뢰 등전위본딩 (서지 보호 장치(SPD) 포함)이 해당됩니다. (수뢰부, 접지극, 인하도선은 외부 피뢰 시스템입니다.)

• 접지 저항 감소 대책: 접지봉의 길이를 깊게 하거나 병렬 연결 개수를 증가시키고, 접지판의 면적을 증가시키며, 토양의 고유 저항을 화학적으로 저감시켜야 합니다.

5. 유지보수 및 안전 관리

점검 및 시험

• 절연 저항 측정: 접속함의 각 출력 단자와 접지 간의 절연 저항은 직류 500V 측정 시 1MΩ 이상이어야 합니다.

• 절연 내압 시험: 태양전지 어레이 회로의 최대 사용 전압 1.5배의 직류 전압을 10분간 인가하여 절연 파괴 등 이상 유무를 확인합니다.

• 절연 성능 시험 (인버터): 절연 저항 시험, 내전압 시험, 감전 보호 시험, 절연 거리 시험 등이 있습니다. (단락 전류 시험은 포함되지 않습니다.)

• 습도 조건: 태양전지 모듈의 절연 상태 확인 시 상대 습도는 75% 미만이어야 합니다.

점검 항목

• 태양전지 어레이 육안 점검: 파손 유무, 부식 및 녹 유무, 볼트 및 너트의 풀림 유무 등을 확인합니다. (개방 전압은 측정 항목입니다.)

• 보수 정기 점검 (변압기): 유면계, 온도계, 가스 압력계 등을 점검합니다. (기록계는 필수 요소가 아닙니다.)

트러블 슈팅 및 안전

• 시스템 작동 불가 시 응급조치 순서: 접속함 내부 차단기 개방 → 인버터 개방 → 설비 점검

• 인버터 에러 (Solar Cell OV Fault): 태양전지 전압 점검 후 정상 시 5분 후 재기동합니다.

• 작업 후 최종 점검: 작업자가 반 내에 있는지, 공구 및 장비가 버려져 있는지, 볼트 조임 작업이 완벽한지 확인합니다. (회로도 검토는 작업 전에 해야 합니다.)

• 추락 방지 안전 복장: 안전대 착용이 필수입니다.

6. 에너지 정책 및 법규

신재생에너지 의무화 제도

• 신축/증축 건축물 의무 비율 (RHO): 신재생에너지 공급 의무 비율에 해당하는 최소 연면적은 1,000m² 이상입니다.

  • 공공기관 의무 공급 비율 (2030년 이후): 총 에너지 사용량의 **40%**를 신재생에너지로 대체해야 합니다.

• 신재생에너지 의무 공급량 비율 (RPS):

  • 2024년 의무 비율: **13.5%**입니다.

  • 2030년 이후 의무 비율: **25.0%**입니다.

계획 및 규정

• 기본 계획: 산업통상자원부장관이 수립하며, 5년마다 수립하고 계획 기간은 10년 이상으로 합니다.

• 정책 심의회 심의 사항: 기본 계획 수립 및 변경, 기술 개발 및 이용 보급 촉진, 전기의 기준 가격 및 변경에 관한 사항입니다. (발전사업자 허가에 관한 사항은 심의 사항이 아닙니다.)

• 설비 설치 용량 제한: 태양광 설비의 설치 용량은 사업 계획서상의 설계 용량을 초과하여 110%를 넘지 않아야 합니다.

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