KR100655421B1 - 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설에 관한 것이다. 상기 집수시설은 지면에 대하여 특정 경사를 가지도록 설치되는 복수개의 태양전지판, 상기 각 태양전지판의 하측 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수의 유로를 제공하는 복수개의 집수채널, 상기 각 태양전지판의 하측을 제외한 나머지 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수가 외부로 이탈되는 것을 방지하는 복수개의 격벽, 상기 각 집수채널의 일측에 마련되어 집수채널에 흐르는 우수를 하방으로 유도하는 복수개의 배수관, 상기 각 배수관과 연통되어 상기 복수개의 태양전지판에 떨어지는 우수를 한곳으로 모으는 집수탱크, 상기 집수탱크로부터 선택적으로 분기되는 제1 유로 및 제2 유로, 상기 제1 유로 상에 마련되어 비-음료용 우수를 제공하는 제1 저장탱크, 상기 제2 유로 상에 마련되어 음료용 우수를 제공하는 제2 저장탱크, 상기 제2 유로상에 마련되어 상기 집수탱크의 우수를 정수하는 정수장치, 및 상기 정수장치와 상기 제2 저장탱크 사이에 마련된 살균장치를 구비한다. 상기와 같은 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설은 현재 급속히 증가하고 있는 태양광발전소의 태양전지판에 유입되는 우수를 버리지 않고 음료용 또는 비음료용으로 재활용함으로써 물 부족의 문제점을 획기적으로 해결할 수 있는 이점을 제공한다.
Description
도1은 본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설의 일 실시예를 도시한 개략적 구성도,
도2는 도1의 실시예에 따른 집수시설의 태양전지판 부분을 확대 도시한 사시도,
도3은 도2에 도시된 태양전지판의 일부 확대 사시도,
도4는 본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설의 다른 실시예를 도시한 일부 절제 사시도이다.
본 발명은 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설에 관한 것으로서, 특히 태양광발전소에 설치되는 태양전지판에 유입되는 빗물을 모아 음료용 또는 비음료용을 재활용함으로써 물 부족의 문제를 해결할 수 있는 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설에 관한 것이다.
'국제인구행동단체(PAI)'는 세계 각국의 연간 1인당 가용한 재생성 가능 수 자원량을 산정하고, 이에 따라 전세계 국가를 '물기근(water-scarcity), 물부족 (water-stressed), 물풍요(relative sufficency)' 국가로 분류 발표하고 있다.
PAI에 따르면, 국민 1인당 확보된 연간 담수량이 매년 1,000㎥미만(물기근 국가)인 경우 만성적인 물부족을 경험하며 그 결과 경제발전 및 국민복지·보건이 저해되고 있고, 연간 담수량이 매년 1,700㎥미만(물부족국가)인 경우 주기적인 물압박을 경험하고 있으며, 연감 담수량이 매년 1,700㎥이상(물풍요국가)인 경우에는 지역적 또는 특수한 물 문제 만을 경험하는 것으로 드러났다.
위 기준에 따르면, 물기근 국가군은 지부티. 쿠웨이트. 몰타. 카타르. 바레인. 싱가포르. 이스라엘. 사우디아라비아. 아랍에미리트연방. 요르단. 예멘. 튀니지. 카포베르데. 케냐. 부룬디. 알제리. 르완다.말라위. 소말리아가 포함되어 있으면, 물부족 국가군에는 리비아. 모로코. 이집트. 오만. 키프로스. 남아프리카. 한국. 폴란드 등이 포함되어 있다.
이와 같이 한국을 포함한 세계의 많은 국가에서 향후 물 부족에 대한 문제가 심각하게 대두됨으로써, 이를 해결하기 위한 여러가지 기술적 방안들이 논의되고 있는 실정이다.
한편 세계 각국에서 최근의 유가급등, 기후변화협약에 따른 화석연료 사용의 규제 등으로 대체에너지 개발의 중요성이 재인식되고 있으며, 기술개발확대를 통하여 에너지 공급원의 다원화와 기후변화협약 등의 적극적인 대응을 도모할 필요성이 증가함으로써, 재생에너지들을 이용한 에너지 생산 및 활용방안이 급속히 증대되고 있다.
위와 같은 대체에너지 개발의 일환으로서, 우리나라를 비롯한 세계 각국에서 태양광발전소가 급속히 증가하고 있으며, 태양광발전소의 기초적인 설비로서 다수개의 태양전지판이 설치되고 있다. 태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기적 에너지를 변화시키는 장치로서, 태양전지모듈에서 발생되는 직류전류를 교류로 변환시켜 가정에 공급하는 장치이다.
태양광발전소 및 이에 설비되는 태양전지판은 그 의미와 활용도 측면에서 볼 때 비교적 넓은 설비 면적을 요구하고 있을 뿐만 아니라, 태양전지판은 태양광의 투사 각도에 맞추어 지면에 대하여 소정의 경사를 두고 설치하는 것이 일반적이다.
따라서 날씨가 쾌청할 때에는 다량의 태양광 에너지를 태양전지판이 조사받을 수 있으나, 비가 오는 날에는 태양전지판에 상당량의 빗물이 투입되고, 이러한 빗물은 태양전지판의 경사면을 따라 흘러내려 지면으로 소실되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 물 부족의 문제점 및 태양광발전소의 설비 확대에 착안하여 태양광발전소에 설치되는 태양전지판을 이용하여 우수를 모아 음료용 또는 비-음료용으로 사용할 수 있도록 처리함으로써 물 부족의 문제점을 해결하기 위한 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설은 지면에 대하여 특정 경사를 가지도록 설치되는 복수개의 태양전지 판, 상기 각 태양전지판의 하측 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수의 유로를 제공하는 복수개의 집수채널, 상기 각 태양전지판의 하측을 제외한 나머지 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수가 외부로 이탈되는 것을 방지하는 복수개의 격벽, 상기 각 집수채널의 일측에 마련되어 집수채널에 흐르는 우수를 하방으로 유도하는 복수개의 배수관, 상기 각 배수관과 연통되어 상기 복수개의 태양전지판에 떨어지는 우수를 한곳으로 모으는 집수탱크, 상기 집수탱크로부터 선택적으로 분기되는 제1 유로 및 제2 유로, 상기 제1 유로 상에 마련되어 농업용수를 포함하는 비-음료용 우수를 제공하는 제1 저장탱크, 상기 제2 유로 상에 마련되어 음료용 우수를 제공하는 제2 저장탱크, 상기 제2 유로상에 마련되어 상기 집수탱크의 우수를 정수하도록 정수용 재료가 구비한 정수장치, 및 상기 정수장치와 상기 제2 저장탱크 사이에 마련되어 정수된 우수를 살균하는 자외선 살균기를 구비한 살균장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 배수관과 집수탱크 사이의 유로 상에 수차 및 상기 수차의 회전운동으로부터 전기적 에너지를 발생시키는 발전기가 더 마련된 것이 바람직하다.
또한, 상기 집수채널의 끝단부에는 우수의 유입방향에 대하여 실질적으로 수직방향으로 연장되는 플랜지부가 더 마련된 것이 바람직하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도1 내지 도3은 본 실시예에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 실시예의 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설은 지면에 대하여 특정 경사를 가지도록 설치되는 복수개의 태양전지판(10)에 설치된다. 상기 태양전지판(10)은 복수개의 모듈로 구획된 대략 직사각형의 형태를 가지고, 그 지역의 태양의 남중 고도를 고려하여 효율이 가장 좋은 방향을 따라 지면에 대하여 경사지게 설치된다. 한편 상호 인접하는 태양전지판들 사이의 거리는 그림자가 길게 드리워지는 겨울에도 인접한 태양전지판의 그림자에 의하여 가려지지 않을 정도로 설정되어야 한다. 태양전지판(10)의 하부에는 태양전지판(10)을 지면 상에서 지지하는 복수개의 지지부(12)가 마련되어 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 각 태양전지판(10)의 하측의 외곽 테두리를 따라 집수채널(13)이 길이방향으로 형성되어 태양전지판(10)에 떨어지는 우수의 유로를 제공한다. 상기 집수채널(13)은 태양전지판(10)의 하측 단부에서 하방으로 연장되는 제1 부분(13a), 상기 제1 부분(13a)에서 수평방향으로 연장되는 제2 부분(13b), 상기 제2 부분(13b)에서 상방으로 연장되는 제3 부분(13c)으로 구성됨으로써 전체적으로 "U"자형 홈을 형성한다. 상기 제3 부분(13c)의 끝단은 내측을 향하여 소정각도로 절곡됨으로써 집수채널(13)의 내부의 우수의 흐름을 안정시킨다.
상기 각 태양전지판(10)의 하측을 제외한 나머지(즉, 상측 및 좌,우측) 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 복수개의 격벽(14a, 14b, 14c)이 형성되어 태양전지판(10)에 떨어지는 우수가 외부로 이탈되는 것을 방지한다.
상기 각 집수채널(13)의 일측에는 배출공(13d)이 형성되고, 상기 배출공(13d)과 연통되도록 배수관(15)이 각각 마련되어 집수채널(13)에 흐르는 우수를 하 방으로 유도한다. 상기 배수관(15)과 후술하는 집수탱크(20) 사이에 마련되는 유로에는 각각 밸브(16)가 설치된다.
상기 각 배수관(15)과 연통된 집수탱크(20)가 마련되어 상기 복수개의 태양전지판(10)에 떨어지는 우수를 한곳으로 모은다. 도1에 도시된 실시예에서는 3개의 태양전지판에 떨어지는 우수를 집수하는 시스템이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 몇 십 내지 몇 백개의 태양전지판의 우수를 집수하는 시스템을 예정하고 있음은 물론이다.
상기 복수개의 배수관(15)과 집수탱크(20) 사이의 유로 상에는 집수된 우수의 작용에 의하여 회전하는 수차(17) 및 상기 수차(17)의 회전운동으로부터 전기적 에너지를 발생시키는 발전기(18)가 마련되는 것이 바람직하다. 상기 기술구성에 따르면, 우수의 집수 기능과 함께 수력발전에너지를 더 생산할 수 있는 이점을 제공한다.
상기 집수탱크(20)의 하류 쪽에는 제1 유로(30) 및 제2 유로(31)가 펌프(P) 및 밸브(32, 33)에 의하여 선택적으로 분기됨으로써 태양전지판에 의해 집수된 우수를 음료용 또는 비음료용 으로 처리한다.
먼저 상기 제1 유로(30) 상에는 제1 저장탱크(40)가 마련되어 농업용수, 가정 생활용수 등의 비-음료용 우수를 저장한다.
상기 제2 유로(32) 상에는 음료용 우수를 제공하는 설비가 마련된다. 즉 상기 제2 유로(32) 상에 소정의 정수용 재료(41a)를 내장한 정수장치(41)가 마련되어 상기 집수탱크(20)에서 이송된 우수를 정수한다. 상기 정수용 재료(41a)는 모래여 과층, 자갈여과층 등의 환경친화적 여과재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 자외선 살균기(42a))를 내장한 살균장치(42)가 상기 정수장치(41)의 하류에 마련되어 정수된 우수에 포함되어 있는 세균이나 대장균 등을 살균시킨다.
상기 살균장치(42)에서 배출된 정수 및 살균된 우수는 제2 저장탱크(44)에 저장되어 음료용 식수로 사용될 수 있도록 한다.
도4는 본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설의 다른 실시예를 도시한 것이다.
본 실시예에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설은 집수채널(13)의 끝단부에는 우수의 유입방향에 대하여 실질적으로 수직방향으로 연장되는 플랜지부(13e)가 더 마련되어 있다.
본 실시예의 구성에 따르면, 다량의 비가 태양전지판(10)의 경사를 따라 하측으로 유입되어 비교적 강한 유속이 발생하는 경우에도, 상기 플랜지부(13e)가 우수의 일부가 태양전지판(10)의 외부로 누출되는 것을 방지함으로써 집수 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 기술구성 중에서 위에서 설명되지 않는 다른 구성요소는 도1 내지 도3에 도시된 실시예의 기술구성과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 및 도면에 기재된 사항은 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 예시적으로 제시된 것으로서, 본 발명의 보호범위가 이들 사항에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설은 현재 급속히 증가하고 있는 태양광발전소의 태양전지판에 유입되는 우수를 버리지 않고 음료용 또는 비음료용으로 재활용함으로써 물 부족의 문제점을 획기적으로 해결할 수 있는 이점을 제공한다.
Claims (3)
- 지면에 대하여 특정 경사를 가지도록 설치되는 복수개의 태양전지판,상기 각 태양전지판의 하측 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수의 유로를 제공하는 복수개의 집수채널,상기 각 태양전지판의 하측을 제외한 나머지 외곽 테두리를 따라 길이방향으로 형성되어 태양전지판에 떨어지는 우수가 외부로 이탈되는 것을 방지하는 복수개의 격벽,상기 각 집수채널의 일측에 마련되어 집수채널에 흐르는 우수를 하방으로 유도하는 복수개의 배수관,상기 각 배수관과 연통되어 상기 복수개의 태양전지판에 떨어지는 우수를 한곳으로 모으는 집수탱크,상기 집수탱크로부터 선택적으로 분기되는 제1 유로 및 제2 유로,상기 제1 유로 상에 마련되어 농업용수를 포함하는 비-음료용 우수를 제공하는 제1 저장탱크상기 제2 유로 상에 마련되어 음료용 우수를 제공하는 제2 저장탱크,상기 제2 유로상에 마련되어 상기 집수탱크의 우수를 정수하도록 정수용 재료가 구비한 정수장치상기 정수장치와 상기 제2 저장탱크 사이에 마련되어 정수된 우수를 살균하는 자외선 살균기를 구비한 살균장치를 구비한 것을 특징으로 하는 태양전지판을 이용한 우수의 집수시설.
- 제1항에 있어서, 상기 복수개의 배수관과 집수탱크 사이의 유로 상에 수차 및 상기 수차의 회전운동으로부터 전기적 에너지를 발생시키는 발전기가 더 마련된 것을 특징으로 하는 태양전지판을 이용한 우수의 집수시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 집수채널의 끝단부에는 우수의 유입방향에 대하여 실질적으로 수직방향으로 연장되는 플랜지부가 더 마련된 것을 특징으로 하는 태양전지판을 이용한 우수의 집수시스템.
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