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태양기상자원지도

미래를 위한 깨끗하고 안전한 에너지, 기상자원지도를 소개합니다.

지도설명

태양으로부터 출발한 태양에너지는 대기권에 도달하기 전까지 어떤 간섭도 받지 않고 우주공간을 통과합니다. 그러나 지구의 대기권에 진입하면서 태양에너지는 지구의 대기와 여러 가지 상호작용을 하게 됩니다. 대기권에 있는 구름, 수증기, 이산화탄소, 대기 오염물질과 같은 대기 중에 부유하는 작은 입자들(에어로솔)은 태양에너지를 흡수하거나 흩어지게 만들어 태양에너지를 감쇠시킵니다. 그러므로 지표에 도달하는 태양에너지를 알기 위해서는 구름, 강수량과 같은 기상정보가 필요합니다. 또한 태양에너지는 지형과 지면의 방향, 주변 건물과 같은 환경적인 요소들에 영향을 받습니다. 높은 산이나 건물의 주변은 이들에 가려져 태양에너지를 받지 못하기 때문입니다. 그러므로 지표면에 도달하는 태양에너지를 알기 위해서는 주변지형에 대한 정보가 필요합니다.

태양복사에너지의 전달과정:입사태양에너지 100%, 대기에 의한 반사 6%, 구름에 의한 반사 20%, 지표면에 의한 반사, 4%, 대기에 의한 흡수 16%, 구름에 의한 흡수 3%, 대류와 전도 7%, 육지 및 해양에 의해 흡수되는 에너지 51%,

다양한 기상정보와 지형정보를 이용하여 지표면에 도달하는 태양에너지의 강도를 시공간에 대하여 통계 분석하여 표출된 자료가 바로 태양자원지도(solar map)입니다. 태양자원지도는 태양광 및 태양열 발전을 위한 중요한 기반자료가 됩니다. 지표면에 도달하는 태양광의 양이 막대함(약 23,000 TW/year)에도 불구하고 태양광 활용률은 0.1%에도 미치지 못하고 있기 때문에 태양광발전을 극대화시키고 그 효율을 높이기 위해서는 태양자원지도가 반드시 필요합니다.

태양자원지도가 세밀할수록 좁은 지역의 태양자원 변화를 쉽게 알 수 있으므로 좀 더 태양자원이 풍부한 곳에 장소에 발전소를 세울 수 있는 가능성이 커집니다. 많은 선진국에서는 이미 태양자원지도의 중요성을 느끼고 2000년대 초부터 태양광자원지도를 개발 및 제작하였고, 현재는 격자간격이 1km인 고해상도 자원지도를 개발하여 자국민들에게 제공하고 있습니다.

우리나라와 같이 지형이 복잡한 곳에서 태양자원을 평가하기 위해서는 격자간격이 1km이하이어야 합니다. 이에 국립기상과학원에서는 2008년에 제작된 격자간격 4km인 태양자원지도를 보완·개선하여 2009년 격자간격이 1km인 고해상도 태양자원지도를 개발하였습니다. 또한 자세한 정보를 제공하기 위하여 태양광에너지를 전천일사량, 직달일사량, 산란일사량으로 나누어 제공하고 있습니다.

개발과정

태양자원지도는 GWNU(Gangneung-Wonju National University) 단층 태양복사 모델을 이용하여 개발하였습니다.
GWNU(Gangneung-Wonju National University) 단층 태양복사 모델은 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 SPECTRAL2모델을 기반으로 개발되었으며, 다층상세모델을 이용하여 보정되었습니다. GWNU 단층 태양복사 모델은 지형에 의해 태양광이 가로막히는 현상을 고려하기 위하여 지형의 경사, 향 및 천공율을 포함하여 계산이 이루어졌습니다. 1km 해상도의 자료들(구름, 가강수량, 오존, 에어로솔)을 입력하여 계산됩니다. 태양광 에너지의 진행성분에 따라 직달일사량, 산란일사량, 전천일사량으로 나누어 계산됩니다.

  • [모델 입력자료]
  • · 고해상도 지형자료(고도에 따라 변함)
  • · 지표면 알베도(지표면의 상태에 따라 변함)
  • · 위성자료(오존, 에어로솔)
  • · 지역예보모델(기온, 기압, 가강수량)
  • · 22개 일사관측자료

태양자원지도 제작과정

풍력자원지도 제작과정 : 관측자료 수집(고층기상 관측자료,  유인 및 무인 관측자료, 정지 및 궤도 위성 자료, 일사관측자료, 라디오미터 관측자료),GIS자료수집(고해상도 지형 자료, 지표면 일베도, 지역예보 모델, 일기도) 수집된 자료를 통해 태양광 에너지의 진행성분에 다라 직달일사량, 산란일사량, 전천일사량으로 나누어져  태양광 자원지도가 완성됩니다.