KR100689068B1

KR100689068B1 - 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물

Info

Publication number: KR100689068B1
Application number: KR1020060022863A
Authority: KR
Inventors: 김서운
Original assignee: 주식회사 기린산업
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-03-09
Anticipated expiration: 2026-03-10

Abstract

본 발명은 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물에 관한 것으로, 하나 이상의 단열 판넬과 하나 이상의 태양전지 판넬이 상호 결합되어 구성되는 건축용 복합 구조물로서, 상기 단열 판넬의 상면의 소정 위치에 장착되는 고정 부재와; 상기 고정 부재에 체결되며, 적어도 일부분에 안착면을 가지는 지지 부재; 및 상기 지지 부재에 안착되는 연결 부재를 포함하며, 상기 태양전지 판넬은 상기 연결 부재에 고정되어 결합되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 태양전지 판넬을 건축물의 일부로서 활용할 수 있으며, 특히 건축물의 외부 마감재와 기능적으로는 안정하면서도 구조적으로 견고하게 결합시킴으로써 건축물의 가치를 극대화시킬 수 있다. 본 발명에 따른 복합 구조물은 시공의 편의성, 보수 및 관리의 용이성을 부여하여 다양한 건축물에 응용될 수 있을 것이다.

태양전지 판넬, 단열 판넬, 복합 구조

Description

단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물{COMPLEX STRUCTURE WITH PHOTOVOLTAIC PANEL MOUNTED ON INSULATING PANEL}

도 1은 기존의 건축물에서 태양전지 판넬이 설치된 구조를 보인 모식도.

도 2는 본 발명에 따른 복합 구조물로서 건축물의 외부 마감재 위에 결합된 태양전지 판넬의 구조를 보인 단면도.

도 3은 도 2의 구조를 다른 방향에서 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 복합 구조물로서 건축물의 외부 마감재 위에 결합된 태양전지 판넬의 구조를 확대하여 도시한 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 복합 구조물에 있어서, 다수의 태양전지 판넬이 결합된 구조를 보인 평면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

30:단열 판넬 32:마감재

33:체결 부재 35:시밍(seaming) 처리부

40:태양전지 판넬 50:연결 부재

60:지지 부재 62:체결 부재

64:체결 부재 70:고정 부재

본 발명은 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물에 관한 것으로, 상세하게는 건축물의 외부 마감재로 이용되는 단열 판넬에 태양전지 판넬을 새로운 방식으로 결합하여 태양전지 판넬이 건축물에 시공되는 작업성을 개선하고 태양전지 판넬의 이용도를 향상시킨 복합 구조물을 제공한다.

태양전지는 전기 에너지원으로서 건축물에 이용하기 위하여 대형 판넬 형태의 구조물로 제작되어 오래전부터 이용되어 왔다. 기존의 태양전지 판넬은 건축물의 지붕이나 옥상 등에 별도의 지지 구조물을 설치하고 이 구조물에 다수의 태양 전지 판넬을 장착하여 이로부터 얻어지는 전기 에너지를 건물이 이용하였다.

그런데, 이와 같이 설치되는 태양전지 판넬은 건축물 시공과는 별도의 설치 공정을 거쳐야 하는 불편함이 있었다. 즉, 건물을 시공하는 과정에서 지붕 구조에 태양전지 판넬을 설치하고자 할 때는 마감재를 형성하고, 방수 처리를 시행한 다음, 판넬 장착용 구조물을 별도로 설치하고 최종적으로 태양전지 판넬을 장착하는 과정이 필요하였다.

도 1은 이러한 종래의 태양전지 판넬이 설치된 건축물의 외관을 모식적으로 도시한 것으로, 도시된 바에 따르면, 예를 들어 건물의 지붕이나 옥상(20)에 별도의 태양전지 거치용 구조물이 설치되어 있고, 이 구조물 위에 태양전지 판넬(10)이 고정되어 설치된다.

이러한 시스템에서 태양전지 거치용 구조물은 건물의 옥상이나 지붕 상면에 설치한 지지 프레임(14)과 이 지지 프레임에 수직으로 연결되어 고정되는 수직 지지봉(16) 및 태양전지 판넬 거치용 경사 프레임(18) 등으로 구성되며, 전체적인 설치 과정이 매우 복잡하고 설치 면적이 큰 단점이 있으며, 평평한 건물의 옥상이 아닌 경사진 지붕 표면에는 설치가 용이하지 않은 문제점이 있다. 뿐만 아니라 개별 태양전지 판넬(12)의 보수가 용이하지 않다.

이렇게 태양전지 판넬을 건물과는 별도의 구조물을 통하여 이용하는 것은 시공 및 설치상의 어려움, 제작 및 설치 비용의 증가라는 문제점을 안고 있어, 태양전지의 활용에 부정적인 요소로 작용하였다. 따라서, 국가적인 에너지 활용 측면에서 태양전지의 역할이 감소될 수 밖에 없었다.

태양전지를 건축물의 일부로서 이용할 수 있다면, 건축물 시공상의 편이성 및 에너지 활용 측면에서 다양한 이점들을 얻을 수 있을 것이다. 그러나, 태양전지 자체를 건축물의 일부, 예를 들어 건축물의 외부 마감재로 이용하고자 하면, 여러 가지 해결해야할 과제가 있다. 먼저, 태양전지 판넬 자체는 구조적인 강도가 떨어져 그 자체만으로는 건물의 외부 마감재로 활용하기 어려운 측면이 있다. 또한, 태양전지는 태양열에 의하여 태양전지 자체의 온도가 상승함에 따라 발전 성능이 저하되는 문제가 있는데, 건축물의 마감재로 이용할 경우에 이와 같은 온도 상승을 억제시킬 수 있는 효과적인 수단이 필요하다.

한편, 태양전지 판넬을 건축물의 일부로서 활용하기 위해서는 시공상의 편이성, 보수 및 유지 관리의 용이성, 기타 다양한 과제들을 해결하여야 한다. 또한, 건축물의 외부 마감재와 더불어 태양전지 판넬이 건축물의 일부로서 활용하기 위해 서는 외부 마감재(예를 들어 단열 판넬)와 태양전지 판넬간의 결합 관계가 구조적으로 조화를 이루어야 하며, 기능적으로 상호간의 간섭이 발생되지 않도록 안정적인 결합 구조를 설계하여야 한다.

본 발명은 이와 같은 배경하에 안출된 것으로서, 태양전지 판넬을 건축물의 일부로서 활용하기 위한 복합 구조물을 제안하는데 목적이 있다.

구체적으로 본 발명의 목적은 건축물의 외부 마감재와 태양전지 판넬이 구조적 및 기능적으로 안정적인 복합 구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 태양전지 판넬을 건축물에 설치함에 있어서 작업의 용이성, 시공상의 경제성, 보수 및 유지 관리의 용이성 등을 확보하는데 있다.

기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징은 후술하는 상세한 설명에서 더욱 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나 이상의 단열 판넬과 하나 이상의 태양전지 판넬이 상호 결합되어 구성되는 건축용 복합 구조물로서, 상기 단열 판넬의 상면의 소정 위치에 장착되는 고정 부재와; 상기 고정 부재에 체결되며, 적어도 일부분에 안착면을 가지는 지지 부재; 및 상기 지지 부재에 안착되는 연결 부재를 포함하며, 상기 태양전지 판넬은 상기 연결 부재에 고정되어 결합되는 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물을 제공한다.

상기 단열 판넬의 상면에는 판상의 마감재가 설치되며, 상기 고정 부재는 일단이 상기 단열 판넬에 결합되어 고정됨으로써 상기 마감재의 위치 변동을 억제한다. 상기 마감재는 상기 고정 부재에 의하여 고정되는 부위가 시밍(seaming)처리되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마감재는 상기 고정 부재에 의하여 고정되는 부위가 위로 돌출되어 형성된다.

상기 지지 부재는 일단이 상기 마감재의 시밍 처리된 부위에 결합되며, 상기 연결 부재는 상기 지지 부재에 체결 수단에 의하여 측방향으로 결합 된다.

상기 연결 부재는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 구조적인 안정성 및 시공상의 편의를 위하여 각형의 바(bar) 형태인 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 복합 구조물을 도시한 단면도이며, 도 3은 상기 복합 구조물을 다른 방향에서 도시한 단면도이다.

도시된 바에 따르면, 건축물의 외부 마감재로서 이용되는 단열 판넬(30) 상면에 소정의 간격을 두고 태양전지 판넬(40)이 결합되어 있다. 태양전지 판넬(40)은 단열 판넬(30) 상면의 소정 위치에 설치된 결합부에 의하여 일부분이 고정적으로 결합된다.

상기 결합부는 단열 판넬(30) 상면의 소정 위치에 설치된 다수의 고정 부재(70)와 이 고정 부재에 결합되는 지지 부재(60) 및 이지지 부재에 안착되어 고정된 연결 부재(50)를 포함한다.

상기 고정 부재(70)는 상기 단열판넬(30) 상면에 설치되는 마감재(31), 예를 들어 판상의 방수 판넬 등이 위치가 변동되지 않도록 고정하는 역할을 하며, 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이 단열 판넬(30)에 체결 수단(33)에 의하여 고정된다. 이 고정 부재는 클립 형태의 견고한 구조물로서 구체적인 형태는 크게 제한될 필요가 없다.

상기 마감재(31)는 상기 고정 부재(70)에 의하여 고정되는 부위에 상부로 돌출되어 형성되는 돌출 영역(32)이 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 돌출 영역은 상기 고정 부재(70)를 그 내부에 포함하면서 동시에 단열판넬(30)과 태양전지 판넬(40) 사이에 소정의 공간을 부여하며, 이 공간은 공기의 흐름을 위한 통로로 작용하여 태양전지 판넬(40) 또는 단열 판넬(30)에 방열 효과를 가져온다.

한편, 상기 마감재(31)의 돌출 영역은 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이 일측의 돌출 부위(32a)와 타측의 돌출 부위(32b)가 서로 맞물려 그 양 끝단(35)이 시밍(seaming) 처리되어 있다. 이와 같이 시밍 처리된 끝단(35)은 마감재의 돌출 영역(32)에 상기 고정 부재(70)가 함께 결합되도록 함과 동시에 이러한 결합 관계로 인하여 마감재(31)에 빗물이나 공기 등의 누수가 일어나지 않도록 밀폐하는 역할을 겸하게 된다.

상기 시밍 처리된 끝단(35)에는 상기 지지 부재(60)가 결합된다. 이 지지 부재(60)는 적어도 일부분에 소정의 안착면이 포함되어 있으며, 이 안착면에 태양전지 판넬(40)이 안착되어 고정되는 연결 부재(50)가 장착된다. 상기 지지 부재는 안착면을 가지고 있다면 그 형태에 큰 제한이 없으며, 'L'자형, 'ㄷ'자형 등 다양한 형상으로 변형될 수 있을 것이다. 상기 지지 부재(60)의 하부는 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이 상기 마감재(31)의 시밍 처리된 끝단(35)과 볼트나 나사 등의 체결 부재(64)에 의하여 견고하게 결합된다.

상기 연결 부재(50)는 상기 지지 부재(60)에 안착되어 고정되며, 체결 부재(62)에 의하여 측방향으로 결합된다. 상기 연결 부재의 형태는 각형, 원형, 타원형 등 큰 제한이 필요 없지만, 시공상의 편의를 감안하여 사각 바(bar) 형태의 구조물이 바람직하다. 이 연결 부재의 일면에 태양전지 판넬(40)이 고정적으로 결합된다. 예를 들어, 태양전지 판넬의 외관을 지지하는 프레임(미도시)의 일부를 상기 연결 부재(50)에 체결 수단 등에 의하여 결합하거나 별도의 체결 구조를 형성하여 끼움 결합할 수 있을 것이다.

이와 같은 방식에 의하여 결합된 태양전지 판넬은 최근 대형 건물 등에서 건축물의 외부 마감재로 이용되고 있는 단열 판넬과 용이한 결합이 가능하여 시공이 편리할 뿐만 아니라, 구조적으로 안정성을 부여하여 건축물의 외부, 특히 지붕 등에 용이하게 설치될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 복합 구조물이 설치된 모습을 모식적으로 도시한 평면도로서, 다수의 단열 판넬(미도시) 위에 다수의 태양전지 판넬(40)이 결합되어 있는 모습을 보이고 있다. 다수의 태양전지 판넬은 각형의 바 형태의 연결 부재(50)에 의하여 부분적으로 결합되어 있다. 태양전지 판넬과 연결 부재의 결합 부위(A)는 예를 들어 태양전지 판넬의 프레임의 일부분에 소정 간격으로 형성할 수 있으며, 구체적인 결합 방식은 앞서 도면을 참조하여 전술한 바와 같다.

이상에서 건축물의 외부 마감재로서 이용되는 단열판넬의 상면에 결합된 태양전지 판넬의 복합 구조 형성 방법을 제안하였지만, 본 발명에 따른 기술적 사상은 기존의 건축물의 외부 벽채나 지붕 등에도 적용할 수 있으며, 단열판넬과 태양전지 판넬을 복합화하여 건축물의 일부로서 활용하는 새로운 건축 양식에 크게 기여할 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 태양전지 판넬을 건축물의 일부로서 활용하여 태양전지 판넬의 이용도를 향상시킬 수 있으며, 특히 건축물의 외부 마감재와 기능적으로는 안정하면서도 구조적으로 견고하게 결합시킴으로써 건축물의 가치를 극대화시킬 수 있다. 본 발명에 따른 복합 구조물은 시공의 편의성, 보수 및 관리의 용이성을 부여하여 다양한 건축물에 응용될 수 있을 것이다.

Claims

하나 이상의 단열 판넬과 하나 이상의 태양전지 판넬이 상호 결합되어 구성되는 건축용 복합 구조물로서,

상기 단열 판넬의 상면의 소정 위치에 장착되는 고정 부재와; 상기 고정 부재에 체결되며, 적어도 일부분에 안착면을 가지는 지지 부재; 및 상기 지지 부재에 안착되는 연결 부재를 포함하며,

상기 태양전지 판넬은 상기 연결 부재에 고정되어 결합되는 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 단열 판넬의 상면에는 판상의 마감재가 설치되며, 상기 고정 부재는 일단이 상기 단열 판넬에 결합되어 고정됨으로써 상기 마감재의 위치 변동을 억제하는 것을 특징으로 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된 복합 구조물.
제2항에 있어서,

상기 마감재는 상기 고정 부재에 의하여 고정되는 부위가 시밍(seaming)처리되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 구조물.
제3항에 있어서,

상기 지지 부재는 일단이 상기 마감재의 시밍 처리된 부위에 결합되는 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된복합 구조물.
제2항에 있어서,

상기 마감재는 상기 고정 부재에 의하여 고정되는 부위가 위로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된복합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 연결 부재는 상기지지 부재에 체결 수단에 의하여 측방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된복합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 연결 부재는 각형의 바(bar)인 것을 특징으로 하는 단열 판넬과 태양전지 판넬이 결합된복합 구조물.