계절별 태양의 정오고도각

계절별 지역별(대표지역 3군데) 태양의 정오 고도각 변화를 일목요연하게 볼 수 있도록 <표>로 만들어 보았습니다.
아래 <참고글>인 '태양열 온풍기'의 집열판의 기울기를 <계절에 따라 조정>할 때, 또는 지역별 태양광전지판 설치각도에 참고하시기 바랍니다.

계절별 지역별 태양의 정오 고도각

 

 

 

계산식

● 동지 태양 정오 고도각 = 90 - (L + 23.5)

● 하지 태양 정오 고도각 = 90 - (L - 23.5)

● 춘,추분 태양 정오 고도각 = 90 - L

● 나머지 다른 절기의 고도각은 춘분~하지~추분~동지 간의 태양적위가 23.5도 로서, 이 기간은 여섯절기로 나누어지므로 한 절기당 3.9도(23.5 ÷ 6 = 3.9)씩 고도각이 변화, 이 각도를 대표절기인 춘분, 하지, 추분, 동지 고도각에 가감하여 산출.

여기서
* L : 위도(Latitude)
* 23.5 : 태양적위(지구 자전축 기울기)

4계절(봄,여름,가을,겨울)은 각 계절당 약 6절기(한 절기는 15일)로 구분할 수 있으므로 태양적위 23.5도를 6절기로 나누면 한 절기(15일)당 태양의 고도각은 약 3.9도씩 변화됩니다.

바꾸어 말하면, 계절에 따라 한 절기당 3.9도씩 변하는 태양고도각에, 집열판의 각도를 태양에너지에 수직이 되도록 계절(절기)에 따라 적절히 조정해 주어야, 태양(열)에너지가 집열판에 잘 집중되어 집열온도를 높게 지속적으로 유지할 수 있습니다.

태양 정오 고도각은 춘,추분을 기준으로 높아졌다(하지) 낮아졌다(동지) 합니다.

즉, 춘추분을 기준으로 최대각(하지)과 최소각(동지)을 형성한 후 다시 회귀합니다.

마찬가지로 집열판의 기울기 각도도 춘,추분 태양고도각을 기준으로 수직을 유지하도록 눕혔다 세웠다 조정해 줍니다.

 

 

태양집열판(태양집광판) 기울기 각도 조정 예 :

 

서울지역(위도37도34분), 봄 춘분(태양정오 고도각 52.4도)의 경우, 집열면(집광면)은 일사(태양조사)와 직각(90)에 가까울수록 일사량이 증가하기때문에 태양집열판(태양집광판) 기울기 각도 = 90도 - 52.4도 = 37.6도 정도 (지면수평 0도 기준, 방위는 정남향 기준)

대전지역(위도36도19분), 봄 춘분(태양정오 고도각 53.7도)의 경우, 집열면(집광면)은 일사(태양조사)와 직각(90)에 가까울수록 일사량이 증가하기때문에 태양집열판(태양집광판) 기울기 각도 = 90도 - 53.7도 = 36.3도 정도 (지면수평 0도 기준, 방위는 정남향 기준)

부산지역(위도35도05분), 봄 춘분(태양정오 고도각 54.9도)의 경우, 집열면(집광면)은 일사(태양조사)와 직각(90)에 가까울수록 일사량이 증가하기때문에 태양집열판(태양집광판) 기울기 각도 = 90도 - 54.9도 = 35.1도 정도 (지면수평 0도 기준, 방위는 정남향 기준)

제주지역(위도33도30분), 부산지역의 위도보다 2도 정도 낮으므로, 태양집열판(태양집광판) 기울기 각도 = 약 33.5도 정도 (지면수평 0도 기준, 방위는 정남향 기준)

 

태양광 전지판(집광면)의 기울기 각도는 일사(태양조사)와 직각(90도)에 가까울수록 일사량(방사조도)이 증가하여 전지판 발전효율이 높아집니다만, 전지판 기울기 각도를 이보다 낮거나 높게 설치하면 태양 일사가 비스듬히 조사되어 

집광(투사)면적이 줄어들기 때문에 일사량이 낮아져 발전효율이 떨어집니다.

 

 

 

우리나라 주요 도시별 경도(동경)와 위도(북위) 좌표

 

   속초 128도 36분 38도 12분

   춘천 127도 44분 37도 53분
   강릉 128도 54분 37도 46분
   서울 127도 00분 37도 34분
   동해 129도 07분 37도 31분
울릉도 130도 54분 37도 29분
   인천 126도 42분 37도 27분
   원주 127도 57분 37도 21분
   수원 127도 02분 37도 16분
   태백 128도 59분 37도 10분
   울진 129도 24분 37도 00분

   평택 127도 07분 36도 59분
   충주 127도 55분 36도 58분
   소백 128도 27분 36도 56분
   천안 127도 09분 36도 48분
   서산 126도 27분 36도 46분
   청주 127도 29분 36도 38분
   안동 128도 44분 36도 34분
   상주 128도 10분 36도 25분
   대덕 127도 22분 36도 24분
   보령 126도 47분 36도 21분
   대전 127도 25분 36도 19분
   보현 128도 59분 36도 10분
   김천 128도 07분 36도 07분
   포항 129도 22분 36도 03분

   군산 126도 43분 35도 59분
   대구 128도 37분 35도 52분
   경주 129도 13분 35도 50분
   전주 127도 09분 35도 49분
   정주 126도 52분 35도 34분
   울산 129도 19분 35도 33분
   남원 127도 23분 35도 25분
   마산 128도 34분 35도 12분

   진주 128도 04분 35도 10분
   광주 126도 54분 35도 09분
   부산 129도 02분 35도 05분

   사천 128도 04분 34도 51분
   통영 128도 26분 34도 47분
   목포 126도 23분 34도 46분
   여수 127도 44분 34도 44분
   완도 126도 45분 34도 17분

   제주 126도 32분 33도 30분
서귀포 126도 34분 33도 15분

 ※ 분(minute)은 1도를 60등분 한 것.

 

  

■ 동지와 하지의 태양 고도각 (Solar Noon Altitude Angle) 예시도 - 북위 약 36도 기준

 

 

 

 

 

 

참고로 한국 천문연구원에 방문하시면 위도/경도/날짜 별 태양 고도/방위각을 구할 수 있는 JS 소스를 구할 수 있습니다.

한국천문연구원 - 태양고도/방위각계산

 

 

 

 

 

 

출처 : https://cafe.naver.com/strawbalehouse/13503 - 계절별 태양의 정오고도각 (태양광전지판 설치각도에 참고) (스트로베일 하우스)

참고 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/14142 - 태양열 온풍기 (Solar warm air circulator)

참고 : https://astro.kasi.re.kr/life/pageView/10 - 한국천문연구원