최대한 단순한 구조의 태양 추척기를 만들려면?

휴대폰 같은 작은 휴대기기를 충전할 수 있는 태양 전지판이 2장 있다.

한 장의 크기는 54Cm x 28Cm이고 최대 출력은 40W이다.

가지고 있는 태양 전지판의 모습

USB 단자가 2개 있는 캠핑용으로 나온 제품이다.

이걸 집에 설치해서 쓸 건데, 발전 효율을 최대로 끌어올리고 싶다.

 

태양 전지는 빛을 많이 받으면 발전이 많이 되는 단순한 발전기다.

전지판과 태양 광선이 수직이 되도록(입사각 0˚)하면 태양빛을 최대한 많이 받아서 발전이 많이 되다.

태양은 움직인다. 정확히는 지구가 자전을 하기 때문에 태양은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다.

태양이 뜨고 질 때까지 입사각이 0˚이 되려면 전지판을 움직여서 태양을 정면으로 바라보게 해야 한다.

 

지구의 자전 말고 신경 써야 할 게 또 있다.

지구의 자전축 기울기다.

지구는 태양계에서 태양을 중심으로 공전을 한다.

이 공전축이 자전축과 일치하지 않아 우리는 계절 변화를 경험한다.

지구의 자전축 기울기는 23.5˚이다.

하루 중 태양의 최고 고도는 1년 주기로 변한다.

일 최고 고도가 가장 높을 때와 가장 낮을 때의 차이는 약 47˚다.

 

태양을 제대로 바라보려면 일 주기로 변하는 것과 년 주기로 변하는 것을 다 고려해야 한다.

태양 추적기는 오래전부터 많이 쓰였고 다양한 형태로 개발되었다.

두 가지 변화에 제대로 대응하려면 2축 이상의 장치가 필요하다.

1축과 2축의 차이는 단순히 2배가 아니다.

한 축이 다른 축을 껴안고 움직여야 해서 3배 이상 품이 든다.

당연히 자재도 많이 들고 구조가 복잡해져서 내구성도 떨어진다.

고정형과 비교할 수 없는 유지보수비가 든다.

 

제작은 쉽고 유지보수 할 것이 없게 만들려면 어떤 구조여야 할까?