1. 개요
현재 건축물에는 태양광 발전시스템의 본래 기능인 전기에너지 생산은 물론 건축 구성요소인 외벽, 창호 파사드, 차양 등에 이용될 수 있는 건물일체형 태양광발전시스템(Building Integrated PhotoVoltaic system)의 적용이 점차적으로 증가되고 있다.
2. BIPV 구조
PV모듈의 Back Sheet 대신에 단열성능을 강화하기 위해 공기층을 두고 유리를 덧붙인 구조임
3. BIPV 등급 분류
| 분 류 | 내 용 |
| 통합등급 1 | – PV모듈이 건물외피 구성체 최외각에 설치- PV모듈은 건축물 내, 외부의 그 어떤 기능도 갖지 않음- 건축물 완공 후 추가 설치되는 경우 |
| 통합등급 2 | – PV모듈이 건축외피 구성체 최외각 건축재 대신 사용- 건축외장재. 지붕재의 기능 가짐. 건축물의 필수적 구성요소- 건축자재 절감효과와 자원. 에너지 및 비용절감 가능 |
| 통합등급 3 | – PV가 통합된 건축자재가 건물 외피 대체- 외피가 갖는 모든 기능을 가짐 |
4. BIPV의 특징
1) 장점
(1) 친환경에너지 사용 : 청정에너지인 태양광을 이용 무공해, 무한정, 무소음 에너지 사용
(2) 미려한 외관 : 건축물과 일체화되어 미려한 외관 구현
(3) 효율적인 설치면적 : 설치대지가 별도로 필요 없고 일부 건축자재와 사용으로 인한 절감효과
2) 단점
(1) 유리 자체 무게로 인한 모듈 중량 큼
(2) 제작결함에 따른 유리판과 유리판 사이에 습기 및 공기침투로 기능저하 우려
(3) 수직으로 설치되어 발전량 일부 감소
5. BIPV 설계 시 고려사항
1) 일사량에 따른 발전 성능
경사각과 방위각에 따른 발전성능을 사전에 예측하여 적절한 위치 선정
2) 음영에 따른 발전성능
그늘의 모양이나 움직이는 방향이 다양하기 때문에 음영도를 작성한 뒤 종합적으로 배선계획을 검토
3) 온도에 따른 발전성능
태양전지의 온도상승은 70도 이하가 되는 것이 가장 이상적임. 따라서 온도에 의한 손실을 최소화하기 위해 PV모듈과 건물외피 사이에 에어갭 확보
4) 단락전류, 개방전압에 따른 발전성능
(1) 고전압 시스템의 경우 전류를 높이기 위해서 모듈을 병렬로 연결하여 어레이를 구성
(2) 전류, 전압 특성이 다른 태양전지를 직, 병렬 연결할 때는 발전량이 감소하고 연결부위 발열이 발생하므로 동일한 전기적 특성을 가지고 있는 모듈을 사용해야 함
5) PCS(Power Conditioning System)의 설계
PCS은 인버터 기능, 전력 감시 및 보호 기능을 수행하는 장치로 BIPV에 중요한 요소임
6. BIPV 시공 시 고려사항
1) PV모듈에 음영이 발생하지 않도록 함
2) PV후면의 환기 확보 : 에어갭 15cm 이상 이격
3) 발전효율 최대의 방위각은 정남향, 설치각은 35~45도 지향
4) 일사 또는 습기로부터 배선 보호
7. 결론
BIPV를 적용함에 있어 별도의 설치공간을 확보하지 않아도 되는 차원에서 그 효용성이 크다고 할 수 있으나 태양광 발전설비가 최대의 효율 운전할 수 있는 방위각과 입사각에 대해서는 다소 불리한 부분이 있다. 또한 건축물 외벽에 태양전지 셀을 부착할 경우 외피의 부피와 중량 증가 문제, 빛의 투과와 내부 근무자의 외부에 대한 시각적인 장해 등의 문제가 발생할 수 있으므로 설계 초기단계에서부터 건축주 및 건축설계 담당자와 상호 충분한 협의를 거친 후 최적의 시스템을 적용할 수 있도록 해야 한다.