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에너지 하베스팅
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에너지 효율
레벨 VII 효율 표준
에너지 하베스팅 및 태양광 발전
태양광 발전
태양광 전지
마이크로그리드 및 배터리 에너지 저장 시스템
마이크로그리드
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지속 가능성 및 에너지 하베스팅
전자 제품의 관점에서 지속 가능성이란 생태계에 미치는 영향을 최소화하면서 전기를 생산하고 사용하는 것을 의미합니다. 전력을 보다 효율적으로 사용하고 전자 제품에 사용되는 유해 화학물질을 줄이기 위한 노력이 꾸준히 진행되고 있습니다.
에너지 하베스팅은 환경으로부터 에너지를 포집하여 전기로 전환하는 과정으로, 예를 들면 태양광, 열, 바람으로부터 전력을 수확할 수 있습니다.
에너지 효율
노트북의 전원 어댑터를 만졌을 때 열기를 느끼신 적이 있나요? 최근에 출시된 전원 어댑터가 열을 덜 방출한다고 느끼신 적은요? 이러한 사실이 바로 실제 에너지 효율의 예입니다.
에너지 효율은 입력 전력이 출력단으로 얼마나 잘 전환되는지를 측정한 값입니다. 입력단과 출력단 사이에서 손실되는 전력은 보통 열로 방출됩니다. 출력 전력을 입력 전력으로 나누어 효율을 측정합니다.
예를 들어, 전원 어댑터의 출력이 800W인데 1000W의 입력이 필요하다면, 해당 어댑터의 손실은 200W이며 효율은 80%라고 할 수 있습니다.
Ƞ=Pout/Pin = 800W/1000W = 80%
에너지 효율이 중요한 이유는 무엇인가요? 답변 보기
에너지 효율은 소비자, 설계자, 심지어 정부 관계자에게도 가장 중요한 고려 사항 중 하나가 되었습니다. 많은 사람들이 고효율에 관심을 갖는 이유는 효율이 높으면 운영 비용을 절감하고 제품 수명을 연장하며 추가 전력 생산으로 인한 추가 오염을 방지할 수 있기 때문입니다.
레벨 VII 효율 표준
외부 전원 공급 장치(EPS)에 대한 레벨 VII 효율 표준은 글로벌 규제와 부합하며, 여러 이점을 제공하는 동시에 몇 가지 주목할 만한 도전 과제도 수반합니다. 2026년 하반기에 발표될 이 새로운 표준의 장단점을 살펴보겠습니다.
장점:
- 에너지 소비량 감소 - 레벨 VII 표준은 EPS가 현재 기술로 실현 가능한 최고 수준의 효율로 작동하도록 보장하여, 에너지 낭비를 대폭 줄입니다. 이러한 효율은 에너지 절감으로 이어지며, 이전 세대의 EPS에 비해 소비되는 에너지를 50% 이상 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
- 글로벌 규제 준수 - 레벨 VII 표준을 충족하면 국제 환경 규제의 목표와도 부합하여, 엄격한 환경 정책을 시행하는 지역에서 보다 원활한 시장 진입과 수용을 도모할 수 있습니다.
- 제품 신뢰성 향상 - 낭비되는 에너지(주로 열)를 줄이기 위해 고효율 EPS는 고급 부품을 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 고급 부품의 선택은 제품의 신뢰성을 개선하고 수명도 연장할 수 있습니다.
단점:
- 제조 비용 증가 - 레벨 VII EPS 생산에 필요한 기술은 종종 높은 제조 원가를 초래하며, 이는 소비자 가격 상승으로 이어질 수 있습니다.
- 더욱 엄격한 테스트 및 인증 요건 - 레벨 VII 표준의 준수에는 테스트 및 인증 절차가 필요합니다. 일반적으로 테스트 절차에 다소 시간이 걸리지만, 신규 인증 및 재인증이 몰릴 경우 추가 지연이 발생할 수 있습니다.
- 구현의 복잡성 - 제조업체는 새로운 기술/토폴로지를 적용하면서도 모든 제품이 레벨 VII 표준을 충족하도록 해야 하는 어려움을 겪을 수 있습니다.
와이드 밴드갭 반도체와 디지털 제어를 사용하여 더 효과적인 역률 보정 설계
디지털 제어 및 와이드 밴드갭 전력 반도체를 사용하여 최신 규정을 효과적으로 충족하는 역률 보정 회로를 설계합니다.
IoT 전력 공급: 차세대 외부 전원 공급 장치로 에너지 소비 최소화를 지원하는 방법
사물 인터넷에는 전력이 필요합니다. 자체 전력 또는 배터리 전력으로 작동하는 센서뿐만 아니라 일반적으로 AC 전선에서 전력이 공급되는 게이트웨이와 같은 장치에서도 전력이 필요합니다.
산업 자동화 장비를 선택할 때 고려해야 할 주요 사항
모터, 구동기, 통신 모듈을 지정할 때 고려해야 할 몇 가지 사항을 응용 분야, 하드웨어, 프로토콜의 예시와 함께 설명합니다.
에너지 하베스팅 및 태양광 발전
중앙 집중식 발전소가 있는 전력망으로부터 전력이 공급될 필요는 없습니다. 분산형 발전과 에너지 하베스팅을 통해 부하 지점과 매우 가까운 곳에서도 전력을 생산할 수 있게 되었습니다.
태양광 발전
태양광 패널 제조 기술의 발전으로 비용이 크게 낮아져, 많은 기업과 가정에서 태양광을 전력 공급원 중 하나로 도입하거나, 경우에 따라 기존 전력망 연결을 완전히 대체할 수 있게 되었습니다.
일반적으로, 태양광 패널에서 생성된 전력은 전기 배선함에 바로 연결할 수 없습니다. 태양광 패널은 배터리처럼 직류(DC) 전력을 생산하는데, 대부분의 가정용 전기 회로는 초당 수십 번씩 전압 극성이 바뀌는 교류(AC)를 사용합니다. 전력 인버터를 사용하면 DC를 AC로 변경하여 태양광 패널의 전력을 가정용 전기 회로에 공급할 수 있습니다.
태양광 설비에서 흔히 볼 수 있는 다른 구성 요소는 다음과 같습니다.
최대 전력 지점 추적(MPPT)이란 무엇인가요? 답변 보기
최대 전력 지점 추적(MPPT)은 풍력 터빈이나 태양광 패널처럼 출력이 변동하는 전원이 환경 조건과 전기 부하의 변화에 따라 생성할 수 있는 최대 전력량을 생성하는 방법입니다. 태양광 패널 출력 전력은 출력 전압과 전류로 구성된 전력 곡선의 그래프로 표시할 수 있습니다. 최대 전력이 발생할 수 있는 지점이 최대 전력 지점으로 P = V * I 방정식으로 구할 수 있습니다. 마이크로 컨트롤러를 사용하여 전압 및 전류를 모니터링함으로써, MPPT 컨트롤러는 태양광 패널 설비의 출력을 최대로 활용할 수 있습니다.
외부 날씨의 맑음/흐림에 따른 최대 전력의 변동성을 보여주는 사진:https://www.digikey.com/en/articles/coping-with-power-variability-in-energy-harvesting
태양광 전지
모든 태양광 패널이 동일한 재료로 만들어지는 것은 아닙니다. 태양광 전지가 햇빛을 전력으로 변환할 수 있는 것은 사실이지만, 정확한 제조 방식과 사용되는 재료는 매우 다양할 수 있습니다. 가장 많이 사용되는 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
- 단결정 - 하나의 연속적인 실리콘 구조/웨이퍼로 만든 태양광 전지입니다. 각 전지에 단일 실리콘 결정을 사용하기 때문에 패널의 전체 효율은 최대 26%까지 상당히 높지만 그에 필요한 공정으로 인해 제조 비용도 높아집니다.
- 다결정 - 전지는 여러 개의 서로 다른 실리콘 구조가 녹은 후 냉각되면서 형성된 무작위 결정 배열로 구성됩니다. 제조가 쉽고 비용이 저렴하여 완성된 패널의 가격을 낮출 수 있지만, 다양한 결정 경계는 불완전한 결정 구조를 만들어 효율이 보통 15% ~ 20% 정도로 떨어지는 편입니다. 다결정 실리콘 기반 태양광 패널은 시중에서 가장 인기 있는 태양광 패널 유형입니다.
- 박막 - 비정질 태양광 패널이라고도 불리며, 비정질 실리콘, 카드뮴 텔루라이드 또는 갈륨 비소 같은 광전지 소재로 된 박막을 층층이 쌓아 만듭니다. 박막 태양광 패널은 고체 실리콘 결정이 필요 없기 때문에 훨씬 더 얇으며, 유연한 플라스틱 기판 위에도 부착할 수 있습니다. 또한 구조가 간단하고 비용이 저렴한 장점으로 인해 소비자 시장뿐 아니라 옥상 설치, 심지어 전력망으로까지 활용이 확산되었습니다. 사용된 구체적인 소재에 따라 박막 전지의 효율은 6~15% 수준이지만, 추가 연구 개발을 통해 더 높아질 수도 있습니다.
태양광 인버터
Onsemi의 태양광 인버터 포트폴리오는 재생 에너지를 사용하여 탄소 배출이 적은 효율적인 전력 솔루션을 만들 수 있도록 설계되었습니다. 지금 바로 DigiKey에서 자세히 알아보세요!
통합 충전기/인버터로 오프 그리드 광발전 전력 솔루션 간소화
단일 통합 AC/DC 충전, DC/AC 반전 및 AC 바이패스 장치로 오프 그리드 전력 시스템 설계를 간소화하십시오.
에너지 수확 마이크로 컨트롤러를 사용하여 IoT 배터리 교체 제거
에너지 수확 컨트롤러가 통합된 마이크로 컨트롤러는 IoT 장치에서 배터리 수명을 연장시키고 배터리 교체를 제거하는 간단한 방법을 제공합니다.
무선 에너지 수확 센서를 사용하여 HVAC 설치 및 개조 간소화
유지보수가 필요 없고 전선이 선택 사항이 아닌 응용 분야에서는 배터리 교체가 필요 없는 무선 에너지 수확 센서를 사용하십시오.
마이크로그리드 및 배터리 에너지 저장 시스템
마이크로그리드
마이크로그리드는 제한된 지역 내에서 전력 공급원과 부하 모두를 동일한 시스템으로 제어하는 전력망입니다. 전력 회사에서 사용하는 대규모의 주 전력망과 달리, 마이크로그리드는 일반적으로 몇 개의 건물만 포함하며, 용량은 수 킬로와트 수준입니다. 이러한 소규모 전력 시스템의 경우, 독립적으로 운영할 수 있도록 주 전력망과 완전히 분리하거나, 주 전력망에 전기적으로 연결할 수 있는 연결 지점을 만들 수도 있습니다.
스마트 그리드의 기본 개념은 스마트 디지털 장치 간의 양방향 통신을 통해 전력 생산과 전력 사용을 모두 세밀하게 추적하고 측정할 수 있다는 점입니다. 스마트 그리드의 장점은 재생 에너지로부터 훨씬 더 유연하게 전력을 생산할 수 있고, 전력망이 전력 장애를 식별하고 해당 망을 재구성 및 복구함으로써 전력망의 안정성을 유지하여 정전이 발생하기 전에 이를 예방할 수 있습니다.
배터리 에너지 저장 시스템
전력 공급이 충분할 때 비용을 절감하고 일관된 전력을 공급하기 위해, 점점 더 많은 전력 회사들이 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 설치를 고려하고 계획하고 있습니다. 이는 전력망에 연결된 대규모의 배터리를 설치하는 것으로, 전력 수요가 높은 시간대에는 방전하여 전력을 공급하고, 수요가 낮을 때는 충전합니다. 사실상 대형 UPS(무정전 전원 공급 장치)라서 배터리 관리 시스템과 전기 절연 기술이 동일하지만 그 규모가 훨씬 더 큽니다.
전기화 및 자동화를 사용하여 보다 효율적이고 지속 가능한 전력망 생성 - 2부 중 1부
오늘날의 전력망은 많은 수의 전기차를 충전하도록 설계되지 않았으므로, 스마트 그리드와 마이크로그리드는 중요한 기술이 될 것입니다.
마이크로그리드와 DER로 산업 시설 및 상업 시설에서 지속 가능성과 회복력을 극대화하는 방법
분산형 에너지 자원은 상업 및 산업 시설에서 지속 가능성과 회복력을 개선하는 데 크게 기여할 수 있습니다.
태양광 전력과 배터리 간의 간극 해소
Power by Linear™/Analog Devices에서는 특히 배터리 충전 및 유지 관리 측면에서 태양광 전력을 보완할 수 있는 광범위한 제품을 제공하고 있습니다.
저전력 응용 제품을 위한 주변 에너지 활용
Nexperia의 콤팩트한 에너지 하베스팅 PMIC를 사용하면 효율성을 유지하면서 저전력 응용 제품의 높은 성능을 실현할 수 있습니다.
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