계측, 기상 관측
관측을 위한 시스템의 종류가 많아서 별도의 항목으로 분류를 했습니다. 우선 태양광 시스템은 주로 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다:
- 태양광 패널 (Solar Panels):
- 산악 지역에 설치되는 경우에는 이동이 어려울 수 있으므로 패널의 사이즈를 잘 선택할 필요가 있습니다.
- 겨울철에 눈이 내리는 지역에서는 눈이 스스로 흘러 내릴 수 있도록 각도를 설정해야만 겨울철에도 발전이 가능합니다.
- 충전 컨트롤러 (Charge Controller):
- 가능한 충전 효율이 높은 MPPT 방식을 적용합니다.
- 배터리 (Batteries):
- 배터리 전압을 높이면 전선에서의 저항을 줄일 수 있습니다.
- 일반적으로 리튬이온, 리튬인산철 배터리 또는 납산 배터리가 사용됩니다. 리튬 배터리의 경우에는 영하의 온도에서 충전하지 않아야 합니다.
- 인버터 (Inverter) (필요한 경우 사용합니다. 단, 인버터 스스로 작동하기 위한 자체 소비전력이 많으며, 고장이 많을 수밖에 없는 제품이므로 가능한 사용하지 않는 것이 유리합니다.):
- 직류(DC) 전기를 교류(AC) 전기로 변환합니다.
- 대부분의 CCTV 카메라가 직류로 동작하기 때문에, 인버터는 주로 AC 기기를 함께 사용할 때 필요합니다.
- 관측 센서 (Observation Sensors):
- 특정 환경 변수(예: 온도, 습도, 기압, 풍속 등)를 측정합니다.
- 다양한 종류의 센서가 포함될 수 있습니다.
- 데이터 로거 (Data Logger):
- 센서 데이터를 수집하고 저장합니다.
- 실시간으로 데이터를 처리하고 전송할 수 있습니다.
- 데이터 통신 장비 (Data Communication Equipment):
- 수집된 데이터를 원격 서버나 클라우드로 전송합니다.
- 무선 송신기, 위성 통신, 또는 인터넷 연결을 통해 데이터를 전송합니다.
시스템 구성 방법
- 전력 요구 사항 계산:
- 각 센서가 소비하는 전력을 계산합니다.
- 이를 바탕으로 필요한 배터리 용량과 태양광 패널 크기를 결정합니다. 직류를 기준으로 계산하는 것이 편리합니다.
- 전압을 배터리 전압으로 정하고, 전류 Ampere 와 시간 hour 를 적용하면 쉽게 계산이 됩니다.
사용되는 센서 부하가 30watt 이고 12volt 배터리를 사용하는 경우라면, 30watt / 12volt = 2.56A 입니다.
여기에 사용 시간을 곱하면, 즉 24시간 사용하는 경우 2.56A x 24hour = 60.96Ah 가 되므로 최소 60Ah 이상의 배터릴 사용하면 됩니다.
- 태양광 패널 설치:
- 태양광 패널을 최대한 햇빛을 많이 받을 수 있는 장소에 설치합니다.
- 패널 각도와 방향을 최적화하여 효율을 극대화합니다. 가능한 남쪽을 향하게 하지만, 산이나 건물로 인한 그림자에 유의해서 설치합니다.
- 태양광 패널과 충전 컨트롤러 사이에는, 반드시 서지 프로텍터(surge protector)를 사용해서 전자기기들을 안전하게 보호해야 합니다.
- 충전 컨트롤러와 배터리 연결:
- 충전컨트롤러에는 마이크로 컨트롤러가 내장되어 있으며 항상 안정적인 전기를 공급 받을 수 있어야 합니다. 그러므로 컨트롤러가 항상 제어권을 유지할 수 있도록 배터리와 컨트롤러는 맨 처음 연결하고 해체할 때는 가장 마지막에 연결을 끊어 주어야 합니다.
- 차단기(직류)를 사용하면 설치 및 점검, 배터리 교환 등의 작업을 할 때 편리하며 안전합니다.
- 센서 및 장비 설치:
- 감지용 센서를 설치합니다.
- 무선 송신기를 사용하여 데이터를 전송할 수 있도록 설정합니다.
- 시스템 테스트 및 조정:
- 모든 구성 요소가 올바르게 작동하는지 확인합니다.
- 시스템을 점검할 때는 전압은 물론이고 전류의 흐름을 확인하는 것이 좋습니다. 특히 태양광 충전이 정상적으로 진행되는지 여부를 확인한 후에 철수하시기 바랍니다.
태양광 발전을 이용한 계측 및 관측 시스템은 전력 인프라가 부족한 지역이나 외부 전원 연결이 어려운 장소에서 매우 유용합니다.