Helios with Solar Cells
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소개글
태양전지를 이용한 비행기, Helios에 대한 보고서. NASA에서 개발을 해서 석유에너지 없이 하늘을 날 수 있는 비행기에 대한 상세한 내용과 그 원리를 설명하였다.By reading and sorting informations about Solar cells, in this short report, we will talk about some basic facts of Solar cells, and try to understand the problems of causing the low efficiency value along with their solutions.
The main topic will be about an "atmospheric satellite" named "Helios". "Helios", which is a remotely piloted flying aircraft, uses Solar cells as the main source of energy. By understanding how the aircraft regenerate energy and acknowledging the problems which the aircraft is facing will help us to understand better about Solar cells.
목차
없음본문내용
이번 보고서를 준비하기 위해서, 인터넷 사이트인 Science와 Nature에서 자료를 수집하였다. 여러 논문과 글들을 통해 새롭게 알게 된 사실들도 있었을 뿐만 아니라, 이미 알고 있었던 내용에 대해서 다시 한 번 확인해 보는 시간을 가지게 되었다고 생각된다.하지만 이번 보고서 작성을 통해서 가장 알고 싶었던 점은, Solar cell에 대한 정보와 그의 활용 및 미래에서의 사용 용도이었다. 즉, Solar cell에 대한 정보만을 집중적으로 검토해 보았고, 수집했음을 알리는 바이다.
특별히 이번 보고서에서는 NASA에서 발표한 "Helios"라는 비행기에 대해서 중점적으로 설명해 보고 싶다. 이 자료는 Science나 Nature에서 뽑아온 논문 자료는 아니지만, 이미 공식적으로 인증된 자료를 사용하였고, 특히 눈길을 끄는 topic이었기 때문에 여기에 대해서 설명하도록 하겠다.
"Helios" 그리스 로마 신화에서 따온 이름으로, 아침에 동쪽에서 신마(神馬)가 이끄는 마차를 타고 나타나고, 밤에는 서쪽의 대양으로 가는 태양의 신을 말한다. 비행기를 보면 알 수 있듯이, 대부분의 에너지를 모두 태양광으로부터 얻기 때문에 신화에서 이름을 따온 것으로 예상된다.
라는 비행기의 용도는 기상 변화, 지구의 자연 상태의 조명과 지하자원의 탐색 등 여러 가지의 목적을 수행하기 위해서 제조 되었으며, 약 10,000feet 상공을 멈추지 않고 24시간 정도 비행하는 것이 최종 목표이라고 한다. 이미 NASA에서는 몇 번의 시험 비행을 치룬 상태이고, 비행을 마칠 때 마다 알게 되는 문제점들에 대해서 하나씩 개선해 나가는 단계에 있다고 한다.
여기에서 특별히 관심이 가는 분야는 바로 날개에 있다. Helios는 태양전지(Solar cell)와 연료전지만으로 구동이 되는 비행기이다. 그렇기 때문에 많은 양의 에너지가 요구가 되는데, 이 비행기의 경우, 날개는 약 2000평방피트(square foot)로, 대략 6만 6천여 개의 silicon based solar cell이 부착되어 있다는 점이다. 태양전지로 인해 얻는 에너지는 약 19%의 효율을 가지고 있으며, 낮에는 태양전지를 통해서 에너지를 얻고, 저녁에는 다른 연료전지로 구동을 하게 된다.
이 비행기는 무인 비행기로 지상에서 조종을 하기 때문에 가장 큰 문제는 바로 중량과 에너지를 얻는 과정이라고 할 수 있을 것이다. 즉, 최대한으로 많은 양의 에너지를 아침에 얻고, 저녁에는 다른 연료전지를 통해서 구동을 해야 할 뿐만 아니라, 만약을 대비해서 잉여의 에너지를 얻어야 효율적이라고 할 수 있을 것이다. 잉여 에너지원의 대안책으로 battery나 석유를 사용하는 것은 중량에 큰 문제가 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 그래서 최근 NASA에서 발표한 자료에 따르면, 태양전지와 함께 연료전지로서 수소전지를 사용하게 되었고, 현재 항공기에서 사용하는 최고 성능의 battery보다 약 3배 더 강한 에너지를 방출하는 전해조(polymer electrolyte or proton exchange membrane)를 사용하도록 개선되었다고 한다.
참고 자료
"Organic photovoltaic films", Jenny Nelson, 28 January 2002"Influence of Oxygen and Water related surface defects on the dye sensitized TiO2 solar cell", J. Weidmann, Th. Dittrich, 4 July 1998
16th PV Solar Energy Conference and Exhibition, "Highly Efficient molecular Organic Solar Cells", Dieter Meissner, Jorn Rostalski, 5 May 2000
"The forerunner of 21st century solar powered atmospheric satellite", NASA
"Solar Report Sets the Agenda", SCIENCE, 22 July 2005
"Organic Solar Cells Playing Catch-up", SCIENCE, 17 December 2004
"Solar Cells by Self-Assembly", Jenny Nelson, 10 August 2001
"Self Organized Discotic Liquid Crystal for High-Efficiency Organic Photovoltaics", L. Schmidt-Mende, A. Fechtenkotter, 10 August 2001
"Zeolites Go Organic", Christopher W. Jones, 18 April 2003
"Flexible Conjugated Polymer Based Plastic Solar Cells: From Basics to Applications", Gilles Dennler, 8 August 2005
"Organic photovoltaic solar cells based on MEH-PPV/PCBM blend", J. Puigdollers, IEEE, 2005
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