KR100734217B1

KR100734217B1 - 수동식 태양전지판 각도조절장치

Info

Publication number: KR100734217B1
Application number: KR1020060100113A
Authority: KR
Inventors: 박삼구; 정회걸; 양홍석
Original assignee: (주)탑인프라디벨로퍼
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2007-07-02

Abstract

본 발명은 수동식 태양전지판 각도조절장치에 관한 것으로서,

대부분의 태양광의 발전 설비는 넓은 부지 위에 일정각도로 고정된 거치대위에 설치하고 일정각도로 고정된 태양광발전설비는 발전 효율이 계절에 따라서 심하게 차이가 나며, 종래의 일부 시설에서는 태양의 남중고도에 따라서 모터나 유압장치에 의해서 회전하는 장치가 있지만 회전시에 동력을 소모하기 때문에 태양광을 받아서 발전하는 본래의 목적을 상실하게 된다. 또한, 이러한 설비는 장기간 외부에 노출이 되기 때문에 고장이 나기 쉽고, 설치할 때 단가가 매우 높아지기 때문에 경제성이 떨어진다. 본 발명은 이러한 단점을 극복하기 위한 것으로 수동으로 태양전지판을 계절에 맞게 경사지게 하여 수동으로 조절할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.

태양광, 태양광 발전, 수동식 조정장치

Description

수동식 태양전지판 각도조절장치{Manual system of solar panel angle control chapter}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 예를 보여주는 사용상태 사시도.

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시 예를 배면에서 보여주는 사용상태 사시도.

도 3 은 본 발명의 중요요소인 회전축겸용지지대와 거치대의 분해조립을 나타내는 분해조립사시도

도 4 는 본 발명의 핵심 부분인 회전축겸용지지대와 거치대의 조립된 모습을 나타내는 조립사시도.

도 5 는 본 발명의 핵심요소인 회전축겸용지지대와 태양전지판거치대를 바람직한 연결의 모습을 보여주는 사시도.

도 6 은 본 발명의 완성된 모습을 배면에서 보여주는 부분 사용상태 사시도.

도 7 은 본 발명의 완성된 모습으로 태양전지판을 거치하기전의 구조물의 모습을 보여주는 사시도.

* 도면의 주요한 부호에 대한 설명

10 : 회전축겸용지지대

20 : 덮개

21 : 피스홀

22 : 피스

23 : 돌출부

24 : 각도고정용피스홀

25 : 각도고정용피스

30 : 받침부

40 : 거치대

50 : 회전가이드

60 : 회전장치

70 : 태양전지판거치대

75 : 브라켓

100 : 태양전지판

본 발명은 태양을 이용한 발전시스템 중 계절별 태양의 고도에 따른 입사각에 변화에 의한 태양전지판 경사 조절을 수동식으로 구성하는 장치에 관한 것이다.

태양전지라고 하면 태양을 이용한 발전 시스템으로 태양열 및 태양광 발전 시스템을 들 수 있다. 태양전지판은 태양의 고도와 직각으로 배치해야 가장 최상의 발전을 할 수 있다.

최근에는 태양열보다는 태양광발전으로 전환되는 추세이다.태양광발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전방식이다. 이러한 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(e-h pair)이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pn접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다. 태양광발전은 얇은 박막의 태양광전지를 넓은 판에 부착시켜 태양전지판을 형성하게 된다.

태양광발전을 하기 위해서는 넓은 부지면적이 소요되고, 대체에너지 연구가 진행되고 있는 선진국의 예를 보더라도 이를 대용량 에너지원으로 실용화 하기에는 기술과 경제성 등에서 아직도 현실적인 활용을 기대할 수 없는 실정이지만, 지구온난화를 일으키는 이산화탄소 등 온실가스의 배출원이 주로 화석연료이기 때문에 선진국을 중심으로 화석연료 사용을 줄임으로써 온실가스의 배출감축을 의무화하는 추세이기 때문에 우리나라는 의무국은 아니지만 국제적인 환경규제에 대비하기 위해서 태양광발전을 적극 권장하고 있다.

또한, 태양광으로 생산한 전력은 한전에서 716.4원/kWh에 매입하나 차액보상 제도를 도입하여 태양광발전을 최적으로 하기 위한 태양각도에 따른 광원추적등 자체적으로 사용하는 전력을 제외한 나머지 금액만을 보상받게 된다.

대부분의 태양광의 발전 설비는 넓은 부지 위에 일정각도로 고정된 거치대위에 설치하게 된다. 그런데, 이렇게 일정각도로 고정된 태양광발전설비는 발전 효율이 계절에 따라서 심하게 차이가 난다.

지구가 자전 및 공전을 하기 때문에 각 지역에서 관찰하는 태양의 위치가 매일 바뀌며, 태양의 고도가 매일 바뀌게 된다. 현재 해를 따라 동쪽에서 서쪽으로 이동경로를 추적하는 장치는 경사 고정형’보다 발전 효율이 10~15% 정도 높기 때문에 자전에 의해서 태양의 위치가 바뀌는 것에 대비하여 태양을 추적하는 시스템은 개발이 어느 정도 되어있다. 그러나, 계절의 변화에 의한 태양 고도를 추적하는 시스템은 거의 개발이 되지 않았다.

대부분의 태양광발전은 일정각도가 고정된 방식으로 여름과 동지때의 발전 효율이 상당하게 차이가 난다.

종래의 일부 시설에서는 태양의 남중고도에 따라서 모터나 유압장치에 의해서 회전하는 장치가 있지만 회전시에 동력을 소모하기 때문에 태양광을 받아서 발전하는 본래의 목적을 상실하게 된다. 만약 회전시에 동력을 소모하게 되면 그만큼의 소비량을 차감하여 지급하기 때문에 전력생산에 따른 수익이 감소된다. 또한, 이러한 설비는 장기간 외부에 노출이 되기 때문에 고장이 나기 쉽고, 설치할 때 단가가 매우 높아지기 때문에 경제성이 떨어진다.
또한, 종래의 등록실용신안 제0403785호(2005.12.14:인용발명, 태양전지모듈 거치대)의 구조를 보면, 각도조절시 회전축에 부착이 필요한 상하 덮개 등 보조 장치가 없기 때문에 반드시 용접 등의 방법으로 현장에서 맞춤 시공이 불가피한 방식이고, 회전 기능을 가지는 무거운 구조물을 각기 일정거리로 떨어진 지지대로 거치할 경우 중력 및 풍 하중 때문에 발생 되는 응력으로 태양전지판의 비틀림 현상에 의해 파손우려가 있다. 또한, 상기 등록실용신안 제0403785호(2005.12.14:인용 발명, 태양전지모듈 거치대)의 도면 4.a에서 태양전지판과 거치대 사이의 고정방식을 보면, 회전축에 달린 1개의 전지판이 상단 전지판과 연결되어 있으나 하단 부분의 나머지 다수 전지판들은 별도의 암(arm)들에서 회전하게 되어 있는바, 필연적으로 현장 용접 등의 설치비가 과다하고, 설치 정확도도 매우 낮으며, 태양 전지판을 둘러싼 프레임만을 지지하므로 상당히 넓은 면적을 갖는 태양전지판은 그 면적에 비례하여 풍 하중 및 중력에 의한 파손 우려가 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 계절별 태양의 남중고도에 따른 태양전지판의 경사를 가장 효율적으로 배치하되, 복잡한 설비가 필요없이 수동으로 태양전지판의 회전이나, 거치대의 높낮이 조절에 의해 작동이 되도록 하여 경제적인 발전시스템을 구축하기 위한 것이다.

이와 같은 기술적과제를 해결하기 위해서 본 발명의 구성은 첨부된 도면과 설명하면 다음과 같다.

도 1 과 2 는 본 발명의 바람직한 실시 예를 보여주는 사용상태 사시도 이다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 바닥 위에 설치된 거치대(40)위에 회전축겸용지지대(10)가 조립되어 있고, 상기 회전축겸용지지대(10)위에는 태양전지판거치대(70)가 부착되어 있으며, 상기 태양전지판거치대(70)위에 태양전지판이 부착되어 있다. 상기의 태양전지판 거치대(70)를 계절에 따라 태양고도에 맞춰서 회전시키면 보다 높은 효율의 발전 설비가 되는 것이다.

도 3 은 본 발명의 중요요소인 회전축겸용지지대(10)와 거치대(40)의 분해조립을 나타내는 분해조립사시도이다.

도 3 에 도시한 바와 같이 거치대 위에 형성된 반원모양의 받침부(30)위에 회전축겸용지지대(10)를 안착시킨 후 반원모양의 덮개(20)를 상기 받침부(30)와 일치하고 조립한다.

이때 반원모양의 덮개(20)와 받침부(30)의 양측면에는 돌출된 돌출부(23)가 있고 상기의 돌출부(23)의 여백에 형성된 피스홀(21)에 피스(22)를 삽입시켜 원통 파이프 형상의 회전축겸용지지대(10)를 구속시키는 테두리를 형성한다.

이때, 상기 회전축겸용지지대(10)와 원형파이프형상으로 형성된 테두리 사이에는 회전을 보다 원활하게 하기 위하여 회전가이드(50)를 삽입하는 것이 바람직하다.

이때, 회전가이드(50)는 베어링이나, 스테인레스스틸, 마찰력이 적은 부재가 바람직하다.

상기의 회전축겸용지지대(10)를 일정각도롤 회전시킨 후 고정을 시키기 위해서는 덮개(20)나 받침부(30)의 측면에 형성된 각도고정용피스홀(24)에 각도고정용피스(25)를 삽입시켜 고정을 시킨다.

이때, 상기의 각도고정용피스(25)는 암수나사방식의 조임형태나, 상기 회전축겸용지지대(10)에 인서트홀을 형성하여 고정핀 형식으로 삽입하는 것이 바람직하다.

도 4 는 이와 같은 구성으로 회전축겸용지지대(10)와 거치대(40)의 조립된 모습을 나타내는 조립사시도를 도시한 것이다.

상기 회전축겸용지지대(10)에는 태양전지판거치대(70)가 부착되어 있기 때문에 회전축겸용지지대(10)를 회전시키면 태양전지판거치대(70)위에 부착된 태양전지판(100)도 자동으로 회전하여 태양광에 최적의 경사를 만들 수 있는 것이다.

이때, 회전축겸용지지대(10)는 적은 힘으로도 회전이 가능하도록 태양전지판거치대(70)의 중앙이나 약간 위에 배치하는 것이 바람직하며, 회전축겸용지지 대(10)가 구조물 전반에 걸쳐 동일한 응력이 작용하도록 하기 때문에 대부분 유리에 태양전지를 부착한 태양전지판(100)이 파손될 우려가 없는 것이다.

도 5 는 본 발명의 핵심요소인 회전축겸용지지대(10)와 태양전지판거치대(70)를 바람직한 연결의 모습을 도시한 것으로, 회전축겸용지지대(10)의 외경의 넓이를 지낸 "┌┐"형상의 브라켓(75)을 부착시킨다.

그 위에 태양전지판거치대(70)를 부착시키면 편리하게 구조물을 만들 수 있다.

이때, 상기 회전축겸용지지대(10) 및 브라켓(75)의 부착방법으로는 용접이 바람직하고, 브라켓(75)과 태양전지판거치대(70)의 부착방법으로는 암수나사방식 또는 용접방식이 바람직하다.

도2,도3,도6, 도7에 도시된 회전축겸용지지대(10)와 태양전지판거치대(70)의 부착방법은 각도를 맞추거나, 원형재단이 어렵기 때문에 상기 도 5 에 도시한 방법에 비해서 정확도가 떨어지며, 현장 맞춤가공의 어려운 점이 있다.

그러나, 도 5 에 도시된 방법으로 가공시에는 먼저 다수개의 태양전지판거치대(70)위에 다수개의 브라켓(75)를 동일하게 부착한 후 일정간격으로 각각 배열한 후에 회전축겸용지지대(10)를 브라켓(75)내부에 삽입 후 부착하여 뒤집으면 되기 때문에 보다 쉽게 제작할 수 있다.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 완성된 모습을 각각 배면과 정면에서 보여주는 태양전지판(100)을 거치하기전의 구조물의 모습을 도시한 것으로, 회전축겸용지지대(10)의 일단부에 회전감속장치를 부착하였다.

상기 회전축겸용지지대(10)를 회전하기 위하여 각 거치대에 있는 각도고정용피스(25)를 풀어버리면 양쪽에서 잡지 않는 한 급격히 회전을 할 수가 있으며, 이는 대부분 유리에 태양전지를 부착한 구조이기 때문에 태양전지판(100)이 파손될 우려가 있다. 이러한 불상사를 방지하기 위하여 모든 각도고정용피스(25)가 제거되더라도, 천천히 회전할 수 있도록 회전장치(60)를 부착한 것이다.

이때, 회전장치(60)의 내부는 감속기어가 있고, 외부에는 핸들이 있는 장치가 바람직하다. 회전장치(60)의 핸들을 돌리면 내부의 변속기어에 의해 회전축겸용지지대(10)를 회전시킬 수 있다.

이때, 회전장치(60)는 수동이나 전기모터 또는 유압실린더등을 이용하여 회전 시킨다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 다음과 같다.

태양전지판을 설치함에 있어서, 종래의 기계식 및 전자식에 비하여 설치가 간단해지고, 고장의 염려가 없고, 사람의 힘으로만 작동하기 때문에 현재 차액보상제로 시행하는 태양광발전의 전력손실 없이 발전 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 거치대(40)와 브라켓(75)과 회전축겸용지지대(10)를 단순한 방법으로 구성하여 생산성을 높이고, 설치비를 저렴하게 하며, 회전장치(60)에 의해서 파손의 위험을 줄인다.

Claims

태양으로 전력을 생산하는 태양전지판의 설치에 있어서,

거치대 위에 형성된 반원모양의 받침부(30)위에 회전축겸용지지대(10)를 안착하고,

반원모양의 덮개(20)를 상기 받침부(30)와 일치시킨 후 조립하여 원통 파이프 형상의 회전축겸용지지대(10)를 구속시키는 테두리를 형성하고,

상기의 회전축겸용지지대(10)를 일정각도롤 회전시킨 후 고정을 시키기 위해서는 덮개(20)나 받침부(30)의 측면에 형성된 각도고정용피스홀(24)에 각도고정용피스(25)를 삽입시켜 고정하는 것을 특징으로 하는

수동식 태양전지판 각도조절장치.
제 1항에 있어서, 반원모양의 덮개(20)와 받침부(30)의 양측면에는 돌출된 돌출부(23)가 있고 상기의 돌출부(23)의 여백에 형성된 피스홀(21)에 피스(22)를 삽입시켜 원통 파이프 형상의 회전축겸용지지대(10)를 구속시키는 테두리를 형성하는 것을 특징으로 하는

수동식 태양전지판 각도조절장치.
제 1항에 있어서, 원통 파이프 형상의 회전축겸용지지대(10)를 구속시키는 테두리와 회전축겸용지지대(10)의 사이에 회전이 원활하게 동작되도록

회전가이드(50)를 삽입하는 것을 특징으로 하는

수동식 태양전지판 각도조절장치.
제 1 항에 있어서 회전축겸용지지대(10)의 일단부에는 회전축겸용지지대(10)가 감속회전을 할 수 있는 회전장치(60)가 부착된 것을 특징으로 하는

수동식 태양전지판 각도조절장치.