태양의 위치 (The Sun's Position)

태양 정오(solar noon)에서 방위각과 고도각이 태양광 모듈의 위치를 설정할 때 사용하는 가장 중요한 2개의 핵심 각이다. 그러나 하루 중의 태양의 위치를 계산하기 위해서는 하루 중의 고도각과 방위각이 계산되어야 한다. 이들 각도들은 태양시(solar time)를 이용하여 계 산한다. 기존에 시각 관리를 위하여 지구의 지역들은 몇 개의 존으로 구분되어 있다. 그러 나 이 시각대에서 정오(noon)는 반드시 태양이 하늘에서 가장 높을 때에 일치하지 않는다. 마찬가지로 일출은 하나의 시간대에서 태양이 떠오르는 단계로 정의한다. 그러나 단일 시간 대에서 커버하는 거리 때문에 한부분의 시간대에서 태양이 실제로 수평선을 밝혀주는 시간 은 위에서 정의한 일출(혹은 공식적으로 인정된 일출시간)과 매우 다를 수 있다. 그러나 실 제로 어떤 집에서 한 블록 떨어진 집이 시각상으로 몇 초 다르지 않는 이상 이런 규약은 필 요한 것이다. 반면에 태양시(solar time)는 특정 지역의 경도에 하나밖에 없는 것이다. 그 결과 태양의 위치를 계산하기 위해서는 우선 지방 태양시간을 찾고, 그 다음 고도각과 방위 각을 계산하여야 한다.

지방 태양시 (Local Solar Time : LST)와 지방 시각(Local Time : LT)

12시 정오에 지방 태양시(local solar time : LST)는 태양이 하늘 가장 높이 있을 때로 정의 한다. 지방시각은 지구 궤도가 타원형으로 인한 편심(eccentricity) 현상과 시각 조정 그리고 하절기 일광 절약을 위한 서머타임제 등을 위한 시간 조정 때문에 LST와는 항상 차이가 있 다.

지방 표준 시간 자오선 (Local Standard Time Meridian : LSTM)

지방 표준 시간 자오선은 임의의 시간대에만 사용되는 기준(reference) 자오선인데, 이는 그 리니치 표준시에 사용되는 본초자오선과 유사하다. 아래 그림은 LSTM을 나타 낸 것이다.

LSTM

LSTM은 아래 식으로 계산한다.

여기서, ΔT_GMT 는 GMT와 지방시각(LT) 사이의 차이 (시간). 1 시간 = 15° = 360°/24 시간.

시각 방정식 (Equation of Time : EoT)

시각 방정식(분)은 지구 궤도의 편심과 지구 축의 기울기를 보정하는 경험식이다.

여기서,

(각도) 이고, d는 연중 날짜의 수이다. 아래 그림은 시각 보정 방정식을 그린 것이다.

Equation of Time

Sundial with equation of time

해시계(sundial)는 연중 정확한 시각을 제공하기 위하여 표의 형태로 방정식 시간을 포함하고 있다, 여타 시각 보정은 해시계의 설계에 집어넣거나 혹은 상수의 상쇄(constant offset)로 주어진다.

시각 보정 계수(Time Correction Factor : TC)

순수 시간 보정계수(minute : 분)는, 주어진 시간대 내에서 경도 변화에 따라 일어나는 지 방 태양시각(LST)의 변화를 감안하기 위한 것으로, 여기에 역시 위에서 설명한 시각 방정식 이 들어가 있다.

계수 4 분이라는 것은 지구가 4 분마다 1° 씩 회전한다는 사실로부터 나온 것이다.

지방 태양시간 (Local Solar Time : LST)

LST는 지방 시각(LT)을 조정하는데 필요한 위의 2 가지 보정을 이용하여 도출할 수 있다.

시간 각도 (Hour Angle : HRA)

시간 각도는 지방 태양시(LST)를 태양이 하늘을 가로질러 움직이는 각도 수로 변환시켜 준 다. 정의상 태양 정오(solar noon)에서의 시간 각도는 0° 이다. 지구가 시간 당 15° 씩 회전 하므로 태양 정오로부터 매 시간이 지날 때마다 하늘에서 태양이 움직인 각도가 15° 가 된 다. 아침에 시간 각도는 음수이다. 오후에는 시간 각도가 양수이다.