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기술번호
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KST2014066755
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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한국전자통신연구원
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기술명
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알루미늄 소재기반 고열유속 방열기술을 적용한 집광형 태양광 상용화 제품 개발
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기술개요
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히트 싱크 일체형 구조를 가짐과 동시에 그 제조 공정을 더욱 용이하게 할 수 있는 평판 히트 파이프 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 평판 히트 파이프는, 외부 표면에는 다수의 히트싱크 핀이 형성되고, 내부에는 하나 이상의 분리막에 의해 분리된 다수의 관통홀이 형성되는 평판 형상의 몸체부 및 상기 다수의 관통홀 각각의 일 측면부의 윗면과 아랫면 중 적어도 한 면에 형성되는 하나 이상의 그루브를 포함한다.
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개발상태
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상용모델 개발
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기술의 우수성
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1) 최근 20여년간 집중적인 기술개발의 결과 태양전지 가격이 1/7 이하로 대폭 하락하였으며, 현재 태양전지 소재는 웨이퍼 형태의 결정질 실리콘 태양전지가 주도하고 있는데, 태양전지 단가는 약 3～4 $/W로 특수용도(등대, 도서 전화, 오지 전력공급, 통신, 의료 등)에서는 경제성이 확보되어 있으나, 기존 발전방식(화력발전)과 경쟁 가능하기 위해서는 제조단가의 획기적인 저감이 필요함
2) 집광형 태양광 모듈은 500배 이상의 고집광을 함에 따라 광학자재의 효율을 높이고 무집광 태양광 모듈 대비 태양전지 셀의 필요 면적을 줄일 수 있어, 저가의 모듈을 구현하여 $/W를 줄이는 신재생 태양광 에너지 시스템의 구현 기술임
- 통상 상온에서 37%이상의 효율을 갖는 셀이 상용화 되어 있으며, 따라서 모듈 효율이 결정질 실리콘 태양전지 모듈의 두 배 정도 되므로 동일한 용량의 태양광 발전소 건설에 소요되는 토지의 면적이 절반으로 줄어듦
- 솔라 셀의 온도 특성이 우수하여, 화합물 반도체 솔라 셀의 온도에 따른 출력 특성은 실리콘 반도체에 비해 대략 10배 가량 우수하므로 고 집광이 가능하며, 사막과 같은 고온 지대에도 설치가 가능함
3) 솔라 셀의 효율이 지속적으로 증가하고 있으며, 화합물반도체 셀은 흡수 파장 대역이 다른 여러 층의 물질들을 적층 구조로 만들어 효율을 높이기 때문에, 현재는 3중 접합 구조에 의해 약 37%의 효율을 얻고 있으나 향후 4중 또는 5중 접합 셀들이 개발되면 50% 또는 60%의 효율을 갖는 셀들이 지속적으로 나올 수 있음
4) 모듈 조립 생산이 대규모의 시설 투자 없이 가능하므로, 초기에 적은 투자로 제품 생산이 가능하고, 추가적인 투자 없이 지속적인 성능 개선과 생산 capa 증설이 쉬우므로 중소기업에 적합한 아이템인 것으로 사료됨
5) 변환 효율 20% 이상의 태양전지의 경우 세계적으로 국가 보안 기술로 국가 간 기술교류가 어렵고 제품 수출 제한 품목이므로, 국가적으로 독자적인 기술 개발이 절실함
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응용분야
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1) 전기장비에 히트파이프가 응용되는 예는 열을 발생하는 전동기 등의 회전기계, Power supply, 변압기, 충전시스템, 그리고 레이저(laser)나 초음파 발생장비의 냉각 및 온도조절 등에서 볼 수 있음
2) 전자장치에서는 트랜지스터, thyristor등은 물론 IC, VLSI, 회로기판(PCB) 또는 모듈의 냉각에 이용되고 있음
3) 전자부품은 고열에 취약하여 온도가 높아지면 성능이 급격히 저하하거나 부품 자체에 손상을 가져올 수 있으며, 히트키카(heat kicker)라고 불리는 냉각기구는 일반적인 히트싱크(heat sink)의 성능을 증진시킨 것으로, 몇 개의 전자부품이나 모듈로부터의 발생열을 히트파이프의 증발부로 집결시킨 후 일정거리를 이송하고 Fin이 여러 개 부착된 응축부에서 자연대류에 의해 열을 방출시키는 구조로 되어있으며, 이러한 냉각방법으로 재래식 냉각장치의 부피를 1/10까지도 축소시킨 경우도 있음
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시장규모 및 동향
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1. 해외 시장동향
1) 2013년 세계 태양광 시장은 설치량 기준으로 35~40GW로, 금액 기준으로 760억 달러에 달할 것으로 예상되며, 2014년은 올해보다 10% 이상 증가한 42~50GW에 달한 전망임
2) 태양광 산업은 주목할 만한 성장을 계속하여 2005년도에는 약 1800MW, 2006년도에는 약 2500MW의 태양전지가 생산되었으며, 과거 6년간의 세계 연간 평균 성장률은 약 35%를 상회, 산업에 대한 투자로 인해 생산설비는 더욱 가파른 성장률을 보이고 있음
3) 2010년 태양광 시장규모는 기관에 따라 전망치에 차이가 있으나, Photon International은 2006년에 2010년 시장규모를 10GW로 예상하였으나, 2007년에 14GW로 상향하고, CLSA 보고서는 2004년에 2010년 시장규모를 5.2GW, 70억 달러로 예상하였으나, 2005년에 6GW로 상향, 2006년 다시 10GW, 500억 달러규모로 상향하였으며, 2007년 다시 15GW규모로 상향조정됨에 따라 태양광 시장전망은 매년 상향되는 추세임
2. 국내 시장동향
1) 2015년 국내 태양광 시장 320MW로 연평균 35.3%로 성장될 것으로 예상함
- 2011년도 태양광 신규 설치량은 23.2GW이고, 금액 기준으로 916억 달러에 이르며, 이것은 2010년 17.5GW이였던 태양광 시장이 전년 대비 규모 면에서 30%, 금액 면에서는 29% 이상 증가한 결과임
- 시장 조사 기관별로 차이가 있으나, 2012년 태양광 시장은 약 27GW로 예상되며, 2014년에는 36.4GW 규모로 확대될 것으로 전망하고 있음
2) 2012년 기준 국내 태양광산업은 누적 설치량이 1GW를 돌파하여 올해 약 330MW가 설치될 것으로 예상하고 있음
- RPS 기준을 맞추기 위한 태양광 설치 수요는 2015년까지 연 300MW가 발생할 것으로 보이며, 국내 태양광 시장규모는 약 9,000억 원 규모에 달함
3) 태양광 시장의 긍정적 신호를 바탕으로 전체 시장의 확대와 함께 국내 기업들에게도 새로운 기회가 찾아올 것으로 기대하고 있음
- 한국제품에 대한 신뢰성 부각으로 유럽, 일본 등지에서 한국제품 선호가 증가하고 있으며 글로벌 시장이 유럽 중심에서 벗어나 남미, 동남아, 중동, 아프리카 시장으로 확대 중인 점이 긍정적 요인으로 평가받고 있음
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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