KR101570457B1 - 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치에 관한 것으로 태양광 패널 상부의 적설높이를 감지하여 안전높이를 초과한 적설을 최소한의 유지전력으로 일부 제거하도록 함으로써 붕괴 등에 의한 사고를 미연에 방지하도록 하기 위하여, 태양광 패널(2) 상의 적설높이(h1)를 관측하는 적설감지부(10); 상기 태양광 패널(2)의 경사 양측을 따라 설치되는 레일(23); 상기 레일(23)을 보호하도록 감싸지는 형태로 구비되는 레일덮개(27); 상기 레일(23)을 따라 이동되면서 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 적설을 일부 제거하여 전력손실을 최소화하면서 적설량에 의한 태양광 패널(2)의 15∼25㎜의 안전높이(h2)를 유지하도록 적어도 하나 이상의 와이어(21)가 구비되는 제설바(20); 상기 적설감지부(10)로부터 적설높이(h1) 정보를 수신하여 적설상황을 관리서버에 송신하고, 상기 안전높이(h2)를 초과하면 모터(24)를 구동시켜 제설바(20)를 작동시키는 제어부(30)를 포함하여 이루어지며, 상기 와이어(21)는 각각 높이 조절가능한 구조로 다수개 설치하되, 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 전방측 와이어(21)에서 후방측 와이어(21)로 갈수록 낮게 설치되게 함으로써 적설제거시 전력손실을 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치{Snow removing equipment of solar panel for collapse prevention}
본 발명은 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 패널 상부의 적설높이를 감지하여 안전높이를 초과한 적설을 최소한의 유지전력으로 일부 제거하도록 함으로써 붕괴 등에 의한 사고를 미연에 방지하도록 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치에 관한 것이다.
최근 우리나라는 태풍, 폭설, 폭우 등 자연재해가 빈발하고 있으나, 대표적인 그린에너지 중 하나인 태양광 시스템은 외부에 노출된 상태로 설치되기 때문에 이와 같은 자연 재해에 매우 취약하다.
특히, 보행자가 비 또는 눈으로부터 보호됨과 동시에 태양광 발전이 가능하도록 인도 또는 계단 상부에 이격하여 태양광 패널을 설치하거나, 공장을 비롯한 건물 지붕 또는 옥상에 태양광 패널을 설치하였을 경우, 적정 하중을 초과한 적설량으로 인해 태양광 패널이 붕괴될 우려가 있으며, 이로 인해 인명 피해와 막중한 금전적 손실을 초래하게 된다.
일 예로, 2014년 2월, 울산에서 태양광 패널이 지붕에 설치된 공장 3 곳에서 적설로 인해 태양광 패널을 비롯한 지붕이 붕괴되면서 근무하던 근로자들이 숨지거나 경상을 입었으며 이에 의한 금전적 손실이 막중했었던 사고가 보고된 바 있다.
또, 매년 적설량이 26~35cm를 기록하는 등 눈이 잦아지고 있다는 사실이 기상청으로부터 보고된 바, 앞으로 적설로 인한 태양광 패널 붕괴에 인한 사고 및 피해가 심각해질 전망이며, 이를 해결하기 위한 기술의 개발이 절실한 실정이다.
한편, 종래에는 조류의 배설물, 오염 물질, 황사 및 눈 등을 제거하는 태양광 패널 청소 장치를 제공함으로써, 태양광 발전 효율을 최적화 하는 기술이 국내 등록 특허 제10-1127536호에서 선 공개된 바 있다.
그러나, 상기 등록 특허 제10-1127536호에서는 태양광 패널 발전 효율 유지를 목적으로, 스펀지브러시, 고무브러시 등 종류가 상이한 복수개의 브러쉬와 솔 구동수단, 세정제 저장부 및 상기 분사수단 등을 활용하여 태양광 패널 상부 전면을 청소하는 기술로서, 폭설 또는 무리한 하중의 적설을 처리하기 위해 상기 기술의 장치를 구동시킬 경우 많은 작동수단으로 인해 전력 손실이 막중하게 되므로 유지 비용 부담이 크고, 상기의 다양한 구성 요소들의 하중이 오히려 태양광 패널 붕괴에 영향을 미칠 수 있게 된다. 또한, 복수개의 브러쉬 구성은 청소를 위해 태양광 패널의 표면에 직접 마찰되는 구조로서 이는 태양광 패널의 표면을 손상시킬 우려가 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양광 패널 상부의 적설높이를 감지하여 안전높이를 초과한 적설을 최소한의 유지전력으로 일부 제거하도록 함으로써 붕괴 등에 의한 사고를 미연에 방지하도록 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은 태양광 패널(2) 상의 적설높이(h1)를 관측하는 적설감지부(10); 상기 태양광 패널(2)의 경사 양측을 따라 설치되는 레일(23); 상기 레일(23)을 보호하도록 감싸지는 형태로 구비되는 레일덮개(27); 상기 레일(23)을 따라 이동되면서 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 적설을 일부 제거하여 전력손실을 최소화하면서 적설량에 의한 태양광 패널(2)의 15∼25㎜의 안전높이(h2)를 유지하도록 적어도 하나 이상의 와이어(21)가 구비되는 제설바(20); 상기 적설감지부(10)로부터 적설높이(h1) 정보를 수신하여 적설상황을 관리서버에 송신하고, 상기 안전높이(h2)를 초과하면 모터(24)를 구동시켜 제설바(20)를 작동시키는 제어부(30)를 포함하여 이루어지며, 상기 와이어(21)는 각각 높이 조절가능한 구조로 다수개 설치하되, 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 전방측 와이어(21)에서 후방측 와이어(21)로 갈수록 낮게 설치되게 함으로써 적설제거시 전력손실을 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치를 제공하는 데 있다.
이때, 상기 적설감지부(10)는 태양광 패널(2)의 양측에 설치되는 근접감지센서(15), 웹캠(16) 또는 플로트센서 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 제어부(30)는, 적설감지부(10)로부터 적설 감지 신호를 수신하여 제설바(20)로 구동 신호를 전달하는 신호부와, 적설 감지 신호를 통해 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 판단하고 안전높이(h2)를 초과하면 제설바(20)의 구동 명령을 상기 신호부로 전달하는 통계부와, 적설 상황 및 통계부에 의해 산출된 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 관리자에게 유·무선 방식으로 송신하는 통신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 제설바(20)는 와이어(21)에 히팅바(22)를 더 구비하되, 각각 높이조절 가능하게 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히팅바(22)는 이동방향의 전방측에 설치되고, 와이어(21)는 이동방향의 후방측에 설치되며, 상기 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 히팅바(22)는 와이어(21) 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 태양광 패널 상부의 적설높이를 감지하여 안전높이를 초과한 적설을 일부 제거하도록 함으로써 붕괴 등에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해 인명피해 및 막중한 금전적 손실을 줄일 수 있게 된다. 또한, 태양광 패널 상의 적설을 청소하듯이 전부 제거하는 것이 아니라 일부만 제거하는 구조를 채택함으로써 전부 제거하는 작업에 비해 시간이 단축되므로 붕괴 위험에 신속하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 적설 일부 제거시 최소한의 유지전력으로 작동되도록 함으로써 전력손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치의 사시도
도 3은 본 발명에 의한 제설바의 작동 상태도
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 사용 상태도
도 6은 본 발명에 의한 제설바의 높이조절 가능한 구조를 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 붕괴 방지를 위한 태양광 패널의 제설장치에 관련되며, 태양광 패널 상부의 적설높이를 감지하여 안전높이를 초과한 적설을 최소한의 유지전력으로 일부 제거하도록 함으로써 붕괴 등에 의한 사고를 미연에 방지하도록 하기 위하여 적설감지부(10), 제설바(20) 및 제어부(30)를 포함한 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 태양광 패널(2)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 적어도 하나 이상의 태양광 패널(2)로 구비되며, 지지대(6)의 상단부에 안착 설치된다. 이때 태양광 패널(2)은 태양광을 가장 효율적으로 받아들일 수 있는 한국의 위도적 특성을 고려하여 통상 5~30°의 기울기로 지면에 경사지게 설치된다.
상기 적설감지부(10)는 태양광 패널(2) 상의 적설높이(h1)를 관측하도록 구성된다. 실시예로서 도 1 및 도 2에서와 같이 적설감지부(10)는 태양광 패널(2)의 양측에 설치되는 근접감지센서(15), 웹캠(16) 또는 플로트센서(미도시됨) 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성된다.
상기 근접감지센서(15)는 실시간으로 적설높이(h1)를 감지하여, 태양광 패널(2) 상부의 적설량이 붕괴위험 방지를 위한 적정 높이인 안전높이(h2)를 초과하면 이를 즉시 후술되는 제어부(30)로 신호를 송신한다. 이때 안전높이(h2)는 15∼25㎜이다. 이 안전높이(h2)를 15㎜ 이하로 설정하게 되면 붕괴위험이 없는 상태에서 불필요한 작동을 하게 되므로 전력낭비를 초래하게 되고, 25㎜ 이상으로 설정하게 되면 제설장치의 작동 전에 태양광 패널(2)이 붕괴될 수 있는 우려가 있다. 상기 안전높이(h2)는 본 발명자에 의해 시행된 반복적인 태양광 패널 붕괴 위험 높이 실험에서 도출된 것이다.
상기 웹캠(16)은 근접감지센서(15)와 마찬 가지로 실시간으로 적설높이(h1)를 감지하며, 웹캠(16) 자체에서 적설높이(h1)를 관측할 수 있고, 관리자에 의해 관측되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 웹캠(16)은 근접감지센서(15)가 수행할 수 없는 태양광 패널(2) 주변의 모든 상황을 관측, 파악하기 위해 구비된다.
상기 플로트센서는 근접감지센서(15)와 동일 목적으로 설치되나, 그 구조는 태양광 패널(2) 상부에 적설량이 증가하여 적설 표면이 안전높이(h2)에 설치된 플로트센서의 스위치에 접촉하게 되면, 그 스위치가 작동하여 제어부(30)로 신호를 송신하게 된다.
한편, 상기 제설바(20)는 태양광 패널(2)의 붕괴방지를 위해 태양광 패널(2) 상의 적설을 일부 제거하기 위한 구성으로서, 도 1 및 도 2에서와 같이 태양광 패널(2)의 경사 양측을 따라 설치되는 레일(23)에 연결되어 모터(24)의 구동에 의해 레일(23)을 따라 이동되면서 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 적설을 일부 제거하여 적설량에 의한 태양광 패널(2)의 안전높이(h2)를 유지하도록 구성된다.
상기 레일(23)은 태양광 패널(2) 상에 양측에 설치될 수 있고, 도 1에서와 같이 태양광 패널(2)의 하부를 지지하는 받침판(7) 상에 설치될 수 있다. 본 발명에서 레일(23)은 도 3에서와 같이 볼스크류 형태로 형성되고, 제설바(20)는 볼스크류에 연결된 이동체(26) 상에 설치된다. 또한, 모터(24)는 양측 레일(23) 모두에 설치하거나, 일측 레일(23)에만 설치되도록 한다. 이때 도 1 및 도 2에서와 같이 레일(23)을 보호하도록 감싸지는 형태로 레일덮개(27)가 구비된다.
상기 제설바(20)는 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 구비되며, 일실시예로서 도 4의 (a)에서와 같이 적어도 하나 이상의 와이어(21)로 구성될 수 있다. 와이어(21)의 구성은 전력손실을 최소화하기 위한 것으로, 볼스크류로 구성되는 레일(23) 만 작동시키면 와이어(21)가 도 4의 (b)에서와 같이 적설을 쓸고 내려가기 때문에 와이어(21)에 별도의 전력이 소모되지 않게 된다. 이때 와이어(21)는 도 6에서와 같이 이동체(26)에 장공(29)을 형성하고, 그 장공(29) 상에서 고정수단을 채택하여 높이 조절가능하도록 구성함이 바람직하며, 제어부(30)의 지시에 따라 작동되도록 함이 바람직하다.
상기 와이어(21)는 적설된 시간이 짧아, 쓸어내릴 수 있는 밀도가 낮은 눈일 경우 적용되며, 브러쉬, 송풍관, 와이퍼 등 종래의 적설제거 수단에 대비하여, 최소한의 중량으로 구비될 수 있다. 특히 도 4의 (c)에서와 같이 다수개(3개로 예시)의 와이어(21)를 설치하되, 전방측 와이어(21)에서 후방측 와이어(21)로 갈수록 낮게 설치하게 되면, 적설제거시 제설장치에 과부하가 걸리지 않기 때문에 전력손실을 최소화할 수 있어 적설을 효율적으로 제거할 수 있다. 이때 다수개의 와이어(21)는 각각 높이 조절가능한 구조로 설치된다.
또한, 제설바(20)는 다른 실시예로서 도 5의 (a)에서와 같이 와이어(21)에 히팅바(22)를 더 구성할 수 있다. 이때 와이어(21) 및 히팅바(22)의 위치는 필요에 따라 선택적으로 설정 가능하며, 각각 높이 조절가능한 구조로 구성되어 기후상황 또는 태양광 패널(2) 상부의 적설상태에 따라 선택적 또는 복합적으로 사용이 가능하다.
특히, 적설의 표면이 얼어붙은 경우나 적설의 밀도가 높을 경우, 또는 태양광 패널(2)의 적설상황이 위급하거나 영하권의 외부 기온으로 인해 얼음층과 적설을 동시에 처리해야 하는 경우에는 히팅바(22)의 구성이 필요로 하며, 특히 도 5의 (b)에서와 같이 히팅바(22)를 이동방향의 전방측에 설치하고, 와이어(21)를 이동방향의 후방측에 설치하여, 먼저 전방의 히팅바(22)에 의해 얼어붙은 적설을 녹인 후, 후방의 와이어(21)에 의해 적설을 제거하도록함으로써 신속한 제설작업이 수행되어지도록 한다. 이때, 히팅바(22)가 먼저 지나가면서 적설을 완전 녹인 상태에서 와이어(21)가 지나가게 되면 와이어(21)에 적설이 닿지 않기 때문에 와이어(21)의 사용이 불필요하게 되므로, 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 히팅바(22)를 와이어(21) 보다 높게 설치함이 바람직하다.
이와 반대로 미도시되었으나 와이어(21)를 이동방향의 전방측에 설치하고, 히팅바(22)를 이동방향의 후방측에 설치하여, 와이어(21)로 먼저 적설을 일부 제거후, 태양광 패널(2) 표면의 적설이 빠른시간에 녹을 수 있도록 구성할 수 있다.
이와 같은 상기 제설바(20)는 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 적설을 일부 제거하기 때문에 태양광 패널(2)의 표면 손상을 방지할 뿐 아니라, 작업이 짧은시간에 이루어지므로 태양광 패널(2)의 붕괴위험을 신속하게 방지할 수 있다. 또한, 히팅바(22)를 단독으로 사용하여도 무방하다.
한편, 제어부(30)는 적설감지부(10)로부터 적설높이(h1) 정보를 수신하여 적설상황을 관리서버에 유·무선 방식으로 송신하고, 안전높이(h2)를 초과하면 상기 모터(24)를 구동시켜 제설바(20)를 작동시키도록 구성된다.
상기 제어부(30)는 관리자의 컴퓨터 또는 모바일에 설치되며, 신호부, 통계부, 통신부가 주요 구성으로 이루어진다.
상기 신호부는 상기 적설감지부(10)로부터 적설 감지 신호를 수신하고, 상기 제설바(20)로 구동 신호를 전달한다. 그리고, 통계부는 상기 적설 감지 신호를 통해 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 판단하고, 안전높이(h2)를 초과하면 제설바(20)의 구동 명령을 상기 신호부로 전달한다. 또한, 통신부는 적설 상황 및 통계부에 의해 산출된 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 관리자에게 유·무선 방식으로 송신한다.
상기 신호부, 통계부, 통신부로 이루어진 제어부(30)의 구성들에 의해 관리자가 외부에 있더라도 관리자의 모바일에 설치된 제어부(30)를 활용하여 현재 적설 상황을 실시간으로 확인이 가능하기 때문에 적설에 대한 즉각적인 대응이 가능하다.
본 발명에 따른 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치에 의하면, 적설감지부(10)에 의해 실시간 적설높이(h1) 및 안전높이(h2)를 관측할 수 있으며, 상기 안전높이(h2)를 초과할 경우, 제어부(30)의 판단에 따라, 와이어(21), 히팅바(22) 또는 이들의 조합으로 구성된 제설바(20)가 구동되어 태양광 패널(2) 상부의 적설의 일부를 제거하여 안전높이(h2) 미만으로 적설량을 신속하게 조절함으로써 전력소비를 최소화 하면서 태양광 패널(2)의 붕괴 위험을 방지할 수 있다.
아울러, 관리자가 외부에 있더라도 유·무선 방식으로 실시간 적설 상황을 확인, 제어할 수 있어, 적설 위험 상황에도 신속한 대응이 가능하다.
2 : 태양광 패널 10 : 적설감지부
20 : 제설바 25 : 와이어
26 : 히팅바 30 : 제어부

Claims (8)

  1. 태양광 패널(2) 상의 적설높이(h1)를 관측하는 적설감지부(10);
    상기 태양광 패널(2)의 경사 양측을 따라 설치되는 레일(23);
    상기 레일(23)을 보호하도록 감싸지는 형태로 구비되는 레일덮개(27);
    상기 레일(23)을 따라 이동되면서 태양광 패널(2)의 표면과 이격된 상태로 적설을 일부 제거하여 전력손실을 최소화하면서 적설량에 의한 태양광 패널(2)의 15∼25㎜의 안전높이(h2)를 유지하도록 적어도 하나 이상의 와이어(21)가 구비되는 제설바(20);
    상기 적설감지부(10)로부터 적설높이(h1) 정보를 수신하여 적설상황을 관리서버에 송신하고, 상기 안전높이(h2)를 초과하면 모터(24)를 구동시켜 제설바(20)를 작동시키는 제어부(30)를 포함하여 이루어지며,
    상기 와이어(21)는 각각 높이 조절가능한 구조로 다수개 설치하되, 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 전방측 와이어(21)에서 후방측 와이어(21)로 갈수록 낮게 설치되게 함으로써 적설제거시 전력손실을 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적설감지부(10)는 태양광 패널(2)의 양측에 설치되는 근접감지센서(15), 웹캠(16) 또는 플로트센서 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(30)는, 적설감지부(10)로부터 적설 감지 신호를 수신하여 제설바(20)로 구동 신호를 전달하는 신호부와, 적설 감지 신호를 통해 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 판단하고 안전높이(h2)를 초과하면 제설바(20)의 구동 명령을 상기 신호부로 전달하는 통계부와, 적설 상황 및 통계부에 의해 산출된 태양광 패널(2) 붕괴 위험도를 관리자에게 유·무선 방식으로 송신하는 통신부로 구성되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제설바(20)는 와이어(21)에 히팅바(22)를 더 구비하되, 각각 높이조절 가능하게 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히팅바(22)는 이동방향의 전방측에 설치되고, 와이어(21)는 이동방향의 후방측에 설치되며, 상기 태양광 패널(2)의 표면 기준으로 히팅바(22)는 와이어(21) 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 붕괴방지를 위한 태양광 패널의 제설장치.
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