태양 에너지의 분포

태양광 분광분포에 대하여

지표면에 도달하는 태양 빛의 분포는 자외선(UV), 사람의 눈으로 인지할 수 있는 가시광선(VIS) 과 근적외선(NIR) 영역으로 구성되어 있다.

절대온도 0도(섭씨 -273도)가 아닌 모든 물체는 그 온도에 상응하는 에너지를 방출한다. 

태양 빛의 경우 태양 표면 온도인 약 6,500 K 에서 방출하는 에너지가 지구 표면에 도달하려면 대기권을 투과 할 때 대기권에 존재하는 오존 층과 산소 및 질소, 이산화탄소 및 수분 등에 의하여 특정 파장 영역대의 에너지가 흡수되고 남은 에너지가 지표면에 도달하게 된다.

일반적으로 태양열 분광분포는 태양 빛이 실내로 유입되는 비율이 여름철 냉방에 영향을 미치게 되므로, 태양방사 투과/반사율을 계산 하기 위하여 규격에서 제시하는 태양광 분광분포는 300nm ~ 2,500nm 영역의 태양광 분광분포를 사용하도록 정의 되어 있다.

아래 그림은 KS L 2514 규격에서 제시한 AM=1.5 태양광 분광분포 곡선이다.

태양방사투과율이나 반사율을 계산하는 경우, 색도를 계산하는 경우와는 다르게 Air Mass를 기준으로 태양광 분광분포를 정의하며, AM=1.0은 대기권을 수직으로 입사하는 경우, AM=1.5는 태양 빛이 대기권의 1.5배에 해당하는 두께를 투과하여 지표면에 도달 할 때의 에너지 분포를 표시한 것이다.

대부분의 최신 규격들은 AM=1.5를 기준으로 정의되어 있으나 이전 규격인 경우 AM=1.0 또는 AM=2.0을 기준으로 계산하도록 되어 있어 태양방사 투과율/ 반사율 또는 태양열 취득율, 차폐계수 등 태양에너지를 기준으로 계산되는 특성들은 측정된 값들을 서로 비교할 때 기준이 되는 Air Mass 값을 확인할 필요가 있다.

태양열이 유리창을 통하여 실내로 유입되는 경로는 300nm ~ 2 500nm 영역의 빛은 직접 유리를 통과하여 복사에너지 형태로 실내로 유입되는 에너지와 창호에 흡수된 에너지가 재 방사되어 실내로 유입되는 경우로 나누어 생각할 수 있다.

태양열이 직접 유리창을 투과하여 입사하는 에너지량을 표시한 것을 태양방사투과율(Te)이라하고 창호에 흡수된 에너지가 재 방사하여 실내로 유입된 량(qi)을 포함한 에너지의 총량을 태양열 취득율(SHGC=Te+qi)이라고 한다.

태양빛의 복사에너지에 해당하는 태양방사투과율 계산방법은 "(태양방사투과율 계산방법 )"을 참고할 수 있으며, 태양열 취득율 계산방법은"(단판유리의 태양열 취득율 계산방법)", "(복층 유리의 태양열 취득율 계산방법) 및 (삼복층 유리의 태양열 취득율 계산 방법)"을 참고하길 바란다.