KR100973774B1

KR100973774B1 - 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기

Info

Publication number: KR100973774B1
Application number: KR1020090060211A
Authority: KR
Inventors: 이재성; 최우정; 김성수
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2010-08-04

Abstract

본 발명은 태양광을 이용하여 전기를 발생시키도록 한 태양광 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지인 솔라셀을 반구형의 전지모듈로 형성시켜 이를 투명 소재가 되는 반구형 케이스의 내측면에 삽입시킨 다음, 각각의 케이스를 조립하여 구형의 태양광 발전기를 제공토록 하는 한편, 상기 전지모듈로부터 발생한 전기를 케이블에 의하여 전력변환설비로 공급시킬 수 있도록 하고, 각각의 태양광 발전기를 서로간의 상대운동이 가능하게 사방으로 연결시킬 수 있도록 함으로서, 전지모듈과 태양광의 접촉면적 및 접촉시간을 최대한으로 확보하면서도 태양광 발전기의 설치에 따른 비용과 그 설치면적은 최소화시킬 수 있도록 하며, 특히 직사광선보다 빛에너지가 매우 강한 반사광을 태양광 발전에 적용시킬 수 있도록 함으로서, 태양광 발전기로부터 생성되는 전력량을 한층 더 증대시킬 수 있도록 한 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기(10)는, 수면으로부터 반사되는 반사광을 태양광 발전에 이용할 수 있도록 투명한 소재인 반구 형상의 상부케이스(11)와 하부케이스(12)를 조립 설치하여 구성된 부이(Buoy)식의 구형케이싱과, 솔라셀(21)간의 전기접속이 이루어진 상태로 상기 상,하부케이스(11)(12)의 내측면에 삽입 설치되는 반구형 전지모듈(20)을 포함하여서 이루어지며, 상기 상부케이스(11)에는 각각의 반구형 전지모듈(20)로부터 발생한 전기를 전력변환설비로 공급시키는 케이블(16) 접속용 케이블포트(15)가 설치되고, 상기 상,하부케이스(11)(12)의 조립면에는 커넥팅로드(19)를 사용하여 각각의 태양광 발전기(10)를 사방으로 연결시키기 위한 커넥터(14)가 형성되고, 상기 커넥터(14)는 태양광 발전기(10) 사이의 상대운동이 가능한 유니버셜 죠인트가 되는 것을 특징으로 한다.

태양광 발전기, 태양전지(Solar cell), 부이(Buoy)

Description

반사광을 이용한 구형 태양광 발전기{Spherical photovoltaic power generation device using reflect light}

본 발명은 태양전지인 솔라셀을 반구형의 전지모듈로 형성시켜 이를 투명 소재가 되는 반구형 케이스의 내측면에 삽입시킨 다음, 각각의 케이스를 조립하여 구형의 태양광 발전기를 제공토록 하는 한편, 상기 전지모듈로부터 발생한 전기를 케이블에 의하여 전력변환설비로 공급시킬 수 있도록 하고, 각각의 태양광 발전기를 서로간의 상대운동이 가능하게 사방으로 연결시킬 수 있도록 함으로서, 전지모듈과 태양광의 접촉면적 및 접촉시간을 최대한으로 확보하면서도 발전기의 설치비용과 설치면적은 최소화시킬 수 있도록 하며, 특히 직사광선보다 빛에너지가 매우 강한 반사광을 태양광 발전에 적용시킬 수 있도록 한 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 태양광선을 전기에너지로 직접 변환시키는 기술로서, 태양광선을 받으면 광전효과에 의하여 전기를 발생시키는 태양전지를 이용한 발전방식이며, 이러한 태양광 발전장치는 태양전지(Solar cell, Solar battery)로 구성된 전지모듈(Cell module)과, 축전지 등을 구비하는 전력변환설비를 포함하여서 이루어지는 것이 대부분이다.

상기 태양전지 즉, 솔라셀은 태양에너지를 전기에너지로 변환시킬 목적으로 제작된 광전지로서, 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합부에 태양광선을 조사(照射)하게 되면, 광전효과에 의하여 광기전력이 발생하는 원리를 이용한 것이다.

다시 말해서, 외부로부터 태양광선이 태양광모듈에 입사되면, p형 반도체의 전도대(Conduction band)에 존재하는 전자가 입사된 광에너지에 의하여 가전자대(Valence band)로 여기되고, 이와 같이 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP : Electron hole pair)을 생성하게 되며, 이와 같이 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n접합 사이에 존재하는 전기장에 의하여 n형 반도체로 넘어가게 되며, 이 과정에서 외부로 전류를 공급하게 되는 것이다.

통상 태양전지는 하나의 크기가 개략 10×10 cm²에 해당하며, 태양광선과 접촉할 경우 약 0.6볼트(V) 정도의 전압이 발생하는 동시에, 최대 1.5와트(W)의 전기용량을 가지게 되며, 전류의 세기는 태양전지의 크기에 따라 달라지게 되는 바, 태양전지는 매우 다양한 소재로 제조될 수 있지만, 실리콘(Silicon, 규소) 성분이 가장 널리 사용된다.

최근까지 개발되어진 태양전지의 대표적인 예를 들자면, 결정질 실리콘 태양전지(Crystalline silicon cells)와, 비결정질 실리콘 태양전지(Amorphous silicon cells)와, GaAs화합물 태양전지와, CuInSe2화합물 태양전지(CIS cells)와, CdTe화합물 태양전지가 있으며, 이외에도 단가가 저렴하며 성형성이 우수한 염료감응형 태양전지와 유기분자형 태양전지 등을 들 수 있다.

상기 태양전지를 이용한 태양광 발전은, 무한의 청정에너지인 태양광을 이용한다는 점과, 필요한 장소에서 필요한 량만큼의 발전이 가능하다는 점과, 유지보수 및 무인자동화가 용이하다는 등의 장점이 있으나, 다른 화력발전 또는 원자력발전과 달리 전력생산량이 지역별 태양의 일사량에 의존한다는 점과, 에너지의 밀도가 낮아 매우 넓은 설치면적을 필요로 한다는 점과, 태양광 발전장치의 초기 설비에 따른 비용부담이 크게 되고, 이로 인하여 발전단가가 높게 된다는 등의 단점 또한 가지고 있다.

특히, 기존의 태양광 발전장치는, 태양의 남중고도를 고려한 일사량에 맞추어 태양광선을 보다 오랜시간 동안 넓은 면적으로 회수할 수 있도록, 수십 내지 수백 개의 사각형 전지모듈을 평면 형상으로 배치함에 따라, 태양광 발전장치의 전체적인 설비를 위하여 매우 넓은 면적이 소요되는 바, 우리나라와 같이 국토의 면적이 좁고 인구밀도가 높은 상황에서는 태양광 발전장치의 설비를 위한 토지의 확보가 매우 어려운 실정이다.

이러한 부지확보의 문제점을 어느 정도 해소시킬 수 있도록, 호소(湖沼)나 연안해역 등의 수면에 태양광 발전장치를 설치하는 것이 제안되고 있지만, 태양광 발전장치를 수면에 설치하는 경우에 있어서도, 바람이나 물결 등을 고려하여 평면형의 전지모듈이 태양의 남중고도 변화에 따라 태양과 정면으로 배치되도록 하는 작업이 수반되어져야 한다.

상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록, "수상구조물에 설치된 태양광 발전장 치"가 대한민국 공개실용신안공보(공개번호: 20-2007-0001317호)에 기재되어 알려져 있는 바, 상기 고안은 평면형 전지모듈이 구비된 수상구조물을 수면상에 부상시키도록 하는 한편, 태양의 이동방향에 맞추어 수상구조물을 회전시킴으로서, 수상구조물에 장착된 전지모듈이 태양광을 효율적으로 포집할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 태양광 발전장치에 있어서도, 전지모듈의 설치를 위한 수상구조물이 추가로 시설되어야 함은 물론이고, 평면형의 태양광 전지모듈을 사용함에 따라 상기 수상구조물 또한 비교적 넓은 면적을 가져야 하며, 전지모듈이 설치된 수상구조물을 태양의 이동경로에 맞추어 회전시킬 수 있도록 하는 동력전달수단과 동력발생부의 상관 관계가 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 태양광 발전장치를 수상구조물과 함께 수면에 설치하는 작업시 많은 시간과 비용이 소요됨은 물론이고, 태양의 이동경로에 맞추어 태양광 발전장치를 가동시키기 위한 추가 동력이 필요하게 됨으로서, 태양광 발전장치를 이용한 발전단가가 여전히 고가인 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 태양광 발전장치의 유지보수에도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기는, 태양전지인 솔라셀을 반구형의 전지모듈로 형성시켜 이를 투명 소재가 되는 반구형 케이스의 내측면에 삽입시킨 다음, 각각의 케이스를 조립하여 구형의 발전기를 제공토록 하는 한편, 상기 전지모듈로부터 발생한 전기를 케이블에 의하여 전력변환설비로 공급시킬 수 있도록 함으로서, 전지모듈과 태양광의 접촉면적 및 접촉시간을 최대한으로 확보하면서도 태양광 발전기의 설치에 따른 비용과 그 설치면적은 최소화시킬 수 있도록 하며, 특히 직사광선보다 빛에너지가 매우 강한 반사광을 태양광 발전에 적용시킬 수 있도록 함으로서, 태양광 발전기로부터 생성되는 전력량을 한층 더 증대시킬 수 있도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

또한, 본 발명은 발전기용 케이스에 커넥터를 형성시켜 각각의 태양광 발전기를 사방으로 연결시킬 수 있도록 함은 물론, 상기 커넥터가 유니버셜 죠인트가 되도록 하여 태양광 발전기 사이의 상대운동이 가능하도록 함으로서, 해당 수역에 걸쳐 요구하는 면적대로 태양광 발전기를 신속하고 용이하게 시설할 수 있도록 함은 물론, 물결이나 파랑 등에 의한 요동시에도 시설된 발전기의 안전성을 보장할 수 있도록 하며, 태양광 발전기의 하부측에 오목거울 형상의 반사판을 설치함으로서, 반사광의 휘도(輝度)를 증대시켜 반사광을 보다 더 효율적으로 회수 및 활용할 수 있도록 하는 한편, 상기 태양광 발전기를 반사판과 함께 육상에도 설치가 가능하게 함으로서, 태양광 발전기의 기능성과 상품적 가치 및 그 활용방안을 한층 더 증대시킬 수 있도록 하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기는, 수면으로부터 반사되는 반사광을 태양광 발전에 이용할 수 있도록 투명한 소재인 반구 형상의 상부케이스와 하부케이스를 조립 설치하여 구성된 부이식의 구형케이싱과, 솔라셀간의 전기접속이 이루어진 상태로 상기 상,하부케이스의 내측면에 삽입 설치되는 반구형 전지모듈을 포함하여서 이루어지며, 상기 상부케이스에는 각각의 반구형 전지모듈로부터 발생한 전기를 전력변환설비로 공급시키는 케이블 접속용 케이블포트가 설치되고, 상기 상,하부케이스의 조립면에는 커넥팅로드를 사용하여 각각의 태양광 발전기를 사방으로 연결시키기 위한 커넥터가 형성되고, 상기 커넥터는 태양광 발전기 사이의 상대운동이 가능한 유니버셜 죠인트가 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반구형 전지모듈은, 다수 매의 솔라셀을 반구형으로 연결 형성시킨 것과, 반구형의 골조프레임이 되는 셀프레임을 따라 다수 매의 솔라셀이 연결 설치된 것과, 솔라셀 자체가 반구형으로 형성된 것 중에서 택일하여서 되는 것을 특징으로 하며, 상기 하부케이스의 바닥면 중앙부에는 지지대가 설치되고, 상기 지지대에는 오목거울 형상의 반사판이 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 반사판의 하부측에는 링 형상의 부력튜브가 고정 설치되도록 하는 한편, 상기 반사판의 중앙부에는 배수공이 형성되도록 하거나, 상기 지지대가 반사판을 관통하여 소정 길이만큼 하부로 연장 형성되도록 한 상태에서, 상기 지지대의 하단부에 바닥판이 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기와 같은 본 발명에 따르면, 별도의 수상구조물이나 복잡한 구동설비를 적용시키지 아니하고, 각각의 태양광 발전기를 전,후 및 좌,우 방향으로 연결시키는 손쉽고 간단한 작업만으로도 태양광 발전설비를 수면상에 용이하게 시설토록 함은 물론 우수한 발전성능을 보장하는 효과가 있으며, 이로 인하여 태양광 발전설비 의 시설에 따른 시간과 비용을 최대한으로 단축 및 절감시키고, 동일 발전량을 기준으로 태양광 발전설비의 시설에 필요한 면적 또한 최소화시키는 효과가 있다.

특히, 구형의 투명케이스 내부에 구형의 표면을 제공하는 전지모듈을 적용시킴에 따라, 직사광선보다 강한 빛에너지를 수반하는 반사광을 태양광 발전에 추가적으로 이용할 수 있게 됨으로서, 소규모의 발전설비만으로도 충분한 발전성능의 확보가 가능한 효과가 있으며, 이로 인하여 태양광 발전에 의한 발전단가를 낮추어 실생활에 적용이 가능한 최적의 발전설비를 제공하는 효과가 있다.

또한, 각각의 태양광 발전기를 연결하는 커넥터 및 커넥팅로드가 유니버셜 죠인트를 제공토록 함으로서, 물결이나 파랑 등에 의하여 각각의 태양광 발전기가 요동하게 되더라도, 이러한 요동현상을 유니버셜 죠인트가 적절하게 완충시켜 줄 수 있음에 따라, 수면상에 시설된 전체적인 태양광 발전설비의 안전성을 보장할 수 있는 효과를 가지게 된다.

이와 더불어, 태양광 발전기의 하부에 오목거울 형상의 반사판을 설치한 경우에는, 태양광 발전기의 설비에 따른 면적은 다소 증가할 수 있지만 수면으로부터 반사되는 반사광에 비하여 보다 높은 휘도를 가지는 반사광을 확보할 수 있게 됨으로서, 태양광 발전기에 의한 발전성능의 향상 측면에 한층 더 기여할 수 있음은 물론, 태양광 발전기를 수상과 육상에 동시에 적용 가능토록 하는 효과가 있다.

위에서 설명되어진 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전기는 호소나 연안해역의 수면 뿐만 아니라 육상에서도 적용이 가능한 우수한 기능성과 발전성능을 가지게 되며, 이로 인하여 태양광 발전기의 상품적 가치를 보다 더 크게 향상시킬 수 있는 한편, 태양광 발전기의 실질적인 활용방안 측면에서도 보다 다양한 잇점을 제공할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기(10)는, 도 1 내지 도 3에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 투명한 소재를 사용하여 반구(半球) 형상으로 형성되는 상부케이스(11)와 하부케이스(12)가 조립 설치되어 구형(球形) 케이싱이 제공되도록 하는 한편, 상기 상,하부케이스(11)(12)의 내측면에는 태양전지인 솔라셀(21)간의 전기접속이 이루어진 반구형 전지모듈(20)이 삽입 설치된 것이다.

상기 상,하부케이스(11)(12)의 재질로서는 투명 아크릴 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 그 이외에도 태양광선의 투과가 가능한 투명 소재라면 어떠한 소재를 적용시키더라도 무방하며, 상,하부케이스(11)(12)의 조립에 의하여 형성되는 구형케이싱의 내부공간은 태양광 발전기(10)의 경량화 및 부력의 제공을 위하여 빈 공간으로 형성됨으로서, 본 발명의 태양광 발전기(10) 자체를 수면에 부이(Buoy)식으로 띄워 놓은 상태로 사용할 수 있게 된다.

도면상 상,하부케이스(11)(12)간의 조립을 위하여 상부케이스(11)의 하단과 하부케이스(12)의 상단에는 조립플랜지(13)가 돌출 형성되어 있고, 상,하부케이스(11)(12)의 조립면에는 수분의 유입을 방지하기 위한 밀폐링(17)이 개재되며, 각각의 조립플랜지(13)와 밀폐링(17)에는 조립볼트(18)와 조립너트(18a)에 의한 케이 싱의 조립작업을 위하여 체결공(13a)(17a)이 대응 형성된다.

그러나, 도면에 도시된 것과는 달리, 상부케이스(11)의 하단 외주면과 하부케이스(12)의 상단 내주면에 볼트부와 너트부가 각각 형성되도록 하거나, 해당 부위에 끼움돌출부와 끼움홈이 각각 형성되도록 하여, 상,하부케이스(11)(12)를 체결방식이나 끼움방식으로 조립시킬 수도 있음을 밝혀두는 바이며, 이 경우 상,하부케이스(11)(12)간의 체결부나 끼움부에 밀폐링(17)이 개재되도록 하면 된다.

본 발명의 주된 요부에 해당하는 구성요소로서, 상,하부케이스(11)(12)의 내측면에 삽입되는 반구형 전지모듈(20)은, 도 2의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 다수 매의 솔라셀(21)을 반구형으로 연결시킨 것이나, 도 2의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 반구형의 골조프레임이 되는 셀프레임(24)을 기초로 다수 매의 솔라셀(21)을 조립시킨 것이나, 도 2의 (다)에 도시되어 있는 바와 같이 솔라셀(21) 자체를 반구형으로 형성시킨 것 중에서 택일(擇一)한 것을 사용하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전기(10)는 반구형 전지모듈(20)을 적용시키는 것이므로, 반구형 전지모듈(20)에 적용되는 단위전지(Unit cell)로서의 솔라셀(21)은 임의의 형상대로 굴곡이 가능한 유연한 소재인 실리콘 태양전지나, 종래의 기술내용에서 언급되어진 바와 같이 요구하는 형상으로 손쉽게 제작이 가능한 염료감응형 태양전지 또는 유기분자형 태양전지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 염료감응형 태양전지는, 값싼 유기염료와 나노기술을 이용하여 저렴하면서도 고도의 에너지 효율을 가지도록 개발된 태양전지로서, 가시광선을 투과시킬 수 있기 때문에 건물의 유리창이나 자동차 유리에 그대로 붙여 사용할 수 있는 소 재이며, 기존의 실리콘 태양전지에 비하여 제조단가가 현저히 낮기 때문에 가격 경쟁력이 우수하다는 장점이 있다.

그리고, 상기 유기분자형 태양전지는 가벼운 플라스틱 태양전지로서의 기능성을 지니고 있는 바, 저렴하며 자유자재로 휠 수 있는 기판 위에 유기물질을 분사하여 제조되므로 다양한 형상으로 대량생산이 가능하며, 기술개발에 따라 효율성이 높아진다면 앞으로 더 많은 종류의 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 예상되는 소재이다.

상기와 같이 실리콘 태양전지나 염료감응형 태양전지 또는 유기분자형 태양전지 이외에도, 임의의 형상대로 변형이 용이하거나 요구하는 형상에 맞추어 제조가 가능한 태양전지라면 종래의 기술내용에서 언급되어진 GaAs화합물 태양전지와, CuInSe2화합물 태양전지와, CdTe화합물 태양전지 뿐만 아니라 어떠한 종류의 태양전지를 적용시키더라도 무방함을 밝혀두는 바이다.

상기와 같은 태양전지 즉, 솔라셀(21) 중에서 임의의 형상대로 굴곡된 상태를 유지할 수 있는 소재는, 도 2의 (가)에 도시된 방식을 사용하여 반구형 전지모듈(20)을 형성시키는 것이 바람직하며, 임의의 형상대로 굴곡은 가능하나 탄성력에 의하여 원래의 형상대로 복원되는 소재는, 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 셀프레임(24)을 기초로 한 조립방식에 의하여 반구형 전지모듈(20)을 형성시키는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 상기 유기분자형 태양전지와 같은 종류의 솔라셀(21)은, 도 2의 (다)에 도시된 바와 같이, 솔라셀(21)간의 연결방식이나 셀프레임(24)을 기초로 한 조립방식에 의하지 아니하더라도, 솔라셀(21) 자체를 반구형으로 형성시켜 사용할 수 있는 바, 발전성능이 동일하다는 조건하에서는 도 2의 (다)에 도시된 경우가 반구형 전지모듈(20)의 가장 바람직한 실시예라고 할 수 있다.

또한, 도 2의 (가) 및 (나)에 도시된 반구형 전지모듈(20)의 경우에는, 각각의 솔라셀(21)에 제공된 (+)극과 (-)극이 직렬 방식에 의하여 순차적으로 연결됨으로서, 반구형 전지모듈(20)을 이루는 각각의 솔라셀(21)이 일련(一連)되고 연속적인 전극배치를 이루게 됨은 물론이고, 각각의 반구형 전지모듈(20) 역시 직렬방식에 의하여 전기적으로 접속된다.

따라서, 각각의 솔라셀(21)로부터 발생한 전기가 하나의 전기접속경로를 통하여 태양광 발전기(10)로부터 미도시된 전력변환설비로 공급되는 것이며, 이러한 전기공급경로의 제공을 위하여 상부케이스(11)에는 케이블(16) 접속용 케이블포트(Cable port)(15)가 설치되는 바, 솔라셀(21)간의 전기접속과 관련된 사항은 태양광 발전 분야에서는 공지된 사항이다.

상기 케이블포트(15)는 각각의 솔라셀(21)로부터 발생된 전기의 최종 공급단에 해당하는 위치에서 전지모듈(20)과 접속되는 한편, 미도시된 전력변환설비로부터 연장되는 케이블(16)이 연결 설치되며, 상기 케이블포트(15)와 케이블(16)간의 접속기구는 플러그(Plug)와 소켓(Socket) 형식으로 착탈 가능한 수중용 케이블 커넥터를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 반구형 전지모듈(20)은, 상,하부케이스(11)(12)와 별도로 제조하여 각각의 케이스(11)(12) 내측면에 삽입시킬 수도 있고, 상,하부케이스(11)(12)의 내측 면에 솔라셀(21)을 직접 부착시켜 전지모듈(20)을 설치하는 것도 가능하며, 각각의 반구형 전지모듈(20)은 상,하부케이스(11)(12)간의 조립에 의하여 궁극적으로 구형의 전지모듈을 제공하게 되므로, 반구형 전지모듈(20) 2개를 하나의 구형 전지모듈로 형성시키는 것도 가능하다.

그러나, 본 발명에서는, 태양광 발전기(10)의 제작 및 분해조립에 따른 편의성을 향상시킬 수 있도록, 상기 전지모듈(20) 또한 상,하부케이스(11)(12)의 형상에 맞추어 2개의 반구형으로 분할 형성시킨 다음, 상,하부케이스(11)(12)의 조립작업시 각각의 반구형 전지모듈(20)이 전기적으로 접속되도록 한 것이며, 상기 조립플랜지(13)가 형성된 부분으로는 태양광선의 투과율이 미약하기 때문에, 해당 부분에는 솔라셀(21)이 위치하지 않도록 한 것이다.

본 발명의 다른 요부에 해당하는 구성요소로서는 도 1 및 도 3에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 상,하부케이스(11)(12)의 조립면, 즉 조립플랜지(13)측에는 각각의 태양광 발전기(10)를 전,후 및 좌,우 방향에 걸쳐 연결시킬 수 있도록 하는 커넥터(14)가 형성된다.

도면상 상기 커넥터(14)는 상,하부케이스(11)(12)의 조립시 구형(球形)의 연결홈(14a)을 제공함으로서, 해당 연결홈(14a)에 삽입되는 구형의 헤드부(Head)가 양측단에 형성된 아령(Dumbbell) 형상의 커넥팅로드(19)를 사용하여 각각의 태양광 발전기(10)를 전,후 및 좌,우 방향으로 연결시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 구형의 연결홈(14a)이 내부에 형성된 커넥터(14) 및 이에 대응되는 헤드부가 형성된 커넥팅로드(19)를 사용하여 각각의 태양광 발전기(10)를 연 결시키게 되면, 상기 커넥터(14)와 커넥팅로드(19)가 태양광 발전기(10)간의 유니버셜 죠인트(Universal joint)를 제공하게 됨으로서, 각각의 태양광 발전기(10)가 그 연결부를 중심으로 하여 임의방향의 상대운동이 가능하게 된다.

상기와 같이 태양광 발전기(10)간의 연결기능이라는 기본적인 사항과 더불어, 태양광 발전기(10)간의 유니버셜 죠인트를 제공할 수 있다는 조건하에서, 상기 커넥터(14)는 도 1 및 도 3에 도시된 형태로 한정되는 것이 아니며, 어떠한 종류의 커넥터가 적용되더라도 무방함을 밝혀두는 바이다.

예를 들어, 상기 커넥터(14) 자체를 연결로드로 형성시킨 다음, 각각의 연결로드 선단에 로드간의 조립이나 연결을 위한 나사체결부나 끼움조립부 또는 유니버셜 죠인트부가 제공되도록 할 수도 있고, 각각의 연결로드 선단부가 링크핀(Rink pin)에 의하여 연결되도록 할 수도 있으며, 각각의 연결로드 선단부가 유연한 재질의 연결파이프 등에 의하여 연결되도록 할 수도 있다는 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기(10)를 나타내는 것으로서, 상기 하부케이스(12)의 바닥면 중앙부에 지지대(22)를 수직 방향으로 설치하는 한편, 상기 지지대(22)에는 오목거울 형상의 반사판(23)이 하부케이스(12)와 일정한 간격을 두고 설치되도록 한 것이며, 그 이외의 나머지 구성은 앞에서 설명되어진 일실시예의 구성과 동일하게 이루어진다.

상기 반사판(23)은 외부 표면 즉, 도면상 상부 표면에 태양광선의 반사면이 코팅된 플라스틱판이 사용될 수도 있고, 그 자체가 우수한 반사도를 가지는 금속판이 사용될 수도 있는 바, 반사광의 휘도(輝度: 빛의 밝기)를 증대시킬 수 있도록 하는 측면 및 태양광 발전기(10)의 시설에 따른 강도측면을 동시에 고려하여 반사판(23)의 재질을 선택하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 하부측에 반사판(23)이 구비된 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기(10)는, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기(10)와 마찬가지로 호소나 연안해역의 수면에 시설하는 부이식 발전기로 사용할 수도 있고, 이와는 달리 육상에 시설하는 육상용 발전기로도 적용이 가능하게 된다.

상기와 같이 반사판(23)이 구비된 태양광 발전기(10)를 부이식 발전기로 적용시킬 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 반사판(23)의 하부측에 링(Ring) 형상의 부력튜브(25)가 고정 설치되도록 하는 한편, 상기 반사판(23)의 중앙부에는 반사판(23)으로 넘어 들어온 물을 하부측 수면으로 배수시키는 배수공(26)이 형성되도록 한다.

상기 부력튜브(25)는 본 발명의 태양광 발전기(10)를 반사판(23)과 함께 수면상에 설치할 경우, 반사판(23)이 수중에 잠기지 않도록 하는 기능을 담당하는 것이고, 상기 배수공(26)은 반사판(23)의 상부면에 물이 고이지 않도록 함으로서, 반사판(23)에 의한 반사광의 휘도를 보장할 수 있도록 한 것이며, 지지대(22)와 반사판(23)의 조립부위에는 수밀처리용 팩킹 등을 개재시키는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 반사판(23)이 구비된 태양광 발전기(10)를 육상용 발전기로 적용시킬 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(22)가 반사판(23)을 관통하여 소정 길이만큼 하부로 연장 형성되도록 하는 한편, 상기 지지대(22)의 하단부에는 바닥판(27)이 설치되도록 한 것이다.

상기 바닥판(27)은 지면(地面) 또는 태양광 발전을 위하여 육상에 설비된 구조물에 태양광 발전기(10)를 안정적으로 장착시키기 위한 것이며, 경우에 따라서는 별도의 바닥판(27)을 형성시키지 아니하고, 상기 지지대(22) 또는 반사판(23)측을 지면이나 육상구조물과 직접 연결 설치하더라도 무방하며, 바닥판(27)에 형성된 구멍은 태양광 발전기(10)의 시설을 위한 장착구멍이 된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 작용관계를 도 6 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6의 (가) 및 (나)에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터(14) 및 커넥팅로드(19)를 사용하여 본 발명의 태양광 발전기(10)를 전,후 방향과 좌,우 방향에 걸쳐 수 개 내지 수십 개를 연결시킨 다음, 이를 호소나 연안해역의 수면에 설치하되, 육상에 구비된 미도시된 전력변환설비로부터 연장되는 케이블(16)이 각각의 태양광 발전기(10)에 형성된 케이블포트(15)와 접속되도록 하게 된다.

상기와 같은 상태로 본 발명에 따른 태양광 발전기(10)를 호소나 연안해역의 수면에 시설하게 되면, 내부에 빈 공간이 조성된 구형케이싱 형상의 태양광 발전기(10)가 호소나 연안해역의 수면에 자연적으로 부상(浮上)되므로, 별도의 수상구조물을 추가적으로 설치하지 않더라도 태양광 발전기(10) 자체를 부이(Buoy) 형식으로 수면상에 시설할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 각각의 태양광 발전기(10)는 반구형의 전지모듈(20)이 투명케이스 내부에 상,하로 위치하는 구조를 가지고 있으므로, 동일한 설치공간을 기준으로 할 경우 평면형 전지모듈보다 태양광의 접촉면적을 보다 폭넓게 확보할 수 있음 은 물론이고, 태양의 이동경로에 거의 구애를 받지 아니하고 일정한 면적이 태양광선과 지속적으로 접촉되도록 할 수 있게 된다.

이로 인하여, 본 발명의 태양광 발전기(10)를 수면상에 고정식으로 설치하여 놓으면, 태양의 위치에 관계없이 태양광 발전기(10)의 상부에 위치한 반구형 전지모듈(20)에는 태양광이 직접 조사되어 일정한 수준의 발전이 이루어지는 동시에 발전기(10)의 하부에 위치한 반구형 전지모듈(20)에는 태양으로 부터 직접 조사되는 직사광선이 수면으로부터 반사됨에 따라 직사광선보다 강한 빛에너지를 갖게되는 반사광이 조사되므로 수면으로부터 반사되는 반사광까지 효율적으로 회수하여 추가적인 전기발전이 이루어지게 된다.

상기와 같이 태양의 경로에 따라 태양광 발전기(10)를 이동시키는 복잡한 구동설비 및 별도의 수상구조물을 적용시키지 아니하고, 각각의 태양광 발전기(10)를 전,후 및 좌,우 방향으로 연결시키는 손쉽고 간단한 작업만으로도 태양광 발전설비를 수면상에 용이하게 시설할 수 있으므로, 태양광 발전설비의 시설에 따른 시간과 비용을 최대한으로 단축 및 절감시킬 수 있고, 동일 발전량을 기준으로 태양광 발전설비의 시설에 필요한 면적 또한 최소화시킬 수 있다.

특히, 구형의 투명케이스 내부에 구형의 표면을 제공하는 전지모듈(20)을 적용시킴에 따라, 직사광선보다 강한 빛에너지를 수반하는 반사광을 태양광 발전에 추가적으로 이용할 수 있게 됨으로서, 소규모의 발전설비만으로도 충분한 발전성능을 확보할 수 있게 되며, 이로 인하여 태양광 발전에 의한 발전단가를 낮추어 실생활에 적용이 가능한 최적의 발전설비를 제공할 수 있는 것이다.

또한, 상기 태양광 발전기(10)를 연결하는 커넥터(14) 및 커넥팅로드(19)가 유니버셜 죠인트를 제공토록 한 경우에는, 물결이나 파랑(波浪) 등에 의하여 각각 의 태양광 발전기(10)가 요동하게 되더라도, 이러한 요동현상을 유니버셜 죠인트가 적절하게 완충시켜 줄 수 있음에 따라, 수면상에 시설된 전체적인 태양광 발전설비의 안전성을 보장할 수 있게 된다.

이와 더불어, 태양광 발전기(10)의 하부에 오목거울 형상의 반사판(23)을 설치한 경우에는, 태양광 발전기(10)의 설비에 따른 면적은 다소 증가할 수 있지만 수면으로부터 반사되는 반사광에 비하여 보다 높은 휘도를 가지는 반사광을 확보할 수 있게 됨으로서, 태양광 발전기(10)에 의한 발전성능의 향상 측면에 한층 더 기여할 수 있게 되는 것이다.

도 7의 (가) 및 (나)에 도시된 것은 본 발명에 따른 태양광 발전기(10)를 반사판(23)과 함께 육상에 설치한 상태를 나타내는 것으로서, 이러한 경우에도 상기 반사판(23)에 의하여 태양광 발전기(10)를 수면에 설치한 것과 동일한 효과, 즉 반사광을 발전기능에 추가적으로 이용하는 효과를 발휘할 수 있다.

뿐만 아니라, 각각의 태양광 발전기(10)를 연결하는 커넥터(14) 및 커넥팅로드(19)가 유니버셜 죠인트를 제공토록 한 경우에는, 지면의 형태나 육상구조물의 형태에 거의 구애를 받지 않고 각각의 태양광 발전기(10)를 지면 또는 육상구조물의 표면을 따라 용이하게 연결 설치할 수 있는 바, 바닥판(27)을 사용하여 태양광 발전기(10)를 지면이나 육상구조물에 개별적으로 고정시키는 경우, 상기 커넥터(14)와 커넥팅로드(19)는 적용하지 않더라도 무방하다.

위에서 설명되어진 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전기(10)는 호소나 연안해역의 수면 뿐만 아니라 육상에서도 적용이 가능한 우수한 기능성과 발전성능 을 가지게 되며, 이로 인하여 태양광 발전기(10)의 상품적 가치를 보다 더 크게 향상시킬 수 있는 한편, 태양광 발전기(10)의 실질적인 활용방안 측면에서도 보다 다양한 잇점을 제공하게 되는 것이다.

마지막으로, 위에서 설명되어진 내용은 본 발명에 대한 이해의 편의를 돕기 위하여 최적 실시예만이 상세하게 설명되어진 것에 불과하며, 본 발명이 추구하고자 하는 기술적 사상의 범주를 벗어남이 없이 예시된 구조를 기초로 하여 다양한 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백한 사항이며, 본 발명은 첨부된 청구항에 기재된 기술적 내용을 기초로 평가되어져야 함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기의 분해사시도.

도 2의 (가) 내지 (다)는 본 발명에 사용되는 반구형 전지모듈을 종류별로 나타내는 사시도.

도 3은 도 1의 결합된 상태의 정단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 정단면도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 정단면도.

도 6의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 태양광 발전기가 수면에 설치된 상태를 나타내는 측면도 및 평면도.

도 7의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 태양광 발전기가 육상에 설치된 상태를 나타내는 측면도 및 평면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 태양광 발전기 11 : 상부케이스 12 : 하부케이스

13 : 조립플랜지 13a,17a : 체결공 14 : 커넥터

14a : 연결홈 15 : 케이블포트 16 : 케이블

17 : 밀폐링 18 : 조립볼트 18a : 조립너트

19 : 커넥팅로드 20 : 반구형 전지모듈 21 : 솔라셀

22 : 지지대 23 : 반사판 24 : 셀프레임

25 : 부력튜브 26 : 배수공 27 : 바닥판

Claims

태양전지인 솔라셀(Solar cell)(21)을 사용하여 태양광으로부터 전기를 발생시키도록 한 태양광 발전기에 있어서,

상기 태양광 발전기(10)는, 수면으로부터 반사되는 반사광을 태양광 발전에 이용할 수 있도록 투명한 소재인 반구 형상의 상부케이스(11)와 하부케이스(12)를 조립 설치하여 구성된 부이(Buoy)식의 구형케이싱과, 솔라셀(21)간의 전기접속이 이루어진 상태로 상기 상,하부케이스(11)(12)의 내측면에 삽입 설치되는 반구형 전지모듈(20)을 포함하여서 이루어지며,

상기 상부케이스(11)에는 각각의 반구형 전지모듈(20)로부터 발생한 전기를 전력변환설비로 공급시키는 케이블(16) 접속용 케이블포트(15)가 설치되고,

상기 상,하부케이스(11)(12)의 조립면에는 커넥팅로드(19)를 사용하여 각각의 태양광 발전기(10)를 사방으로 연결시키기 위한 커넥터(14)가 형성되고,

상기 커넥터(14)는 태양광 발전기(10) 사이의 상대운동이 가능한 유니버셜 죠인트가 되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기.
제 1항에 있어서, 상기 반구형 전지모듈(20)은, 다수 매의 솔라셀(21)을 반구형으로 연결 형성시킨 것과, 반구형의 골조프레임이 되는 셀프레임(24)을 따라 다수 매의 솔라셀(21)이 연결 설치된 것과, 솔라셀(21) 자체가 반구형으로 형성된 것 중에서 택일하여서 되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기.
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제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하부케이스(12)의 바닥면 중앙부에는 지지대(22)가 설치되고, 상기 지지대(22)에는 오목거울 형상의 반사판(23)이 설치되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기.
제 5항에 있어서, 상기 반사판(23)의 하부측에는 링 형상의 부력튜브(25)가 고정 설치되고, 상기 반사판(23)의 중앙부에는 배수공(26)이 형성되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기.
제 5항에 있어서, 상기 지지대(22)는 반사판(23)을 관통하여 소정 길이만큼 하부로 연장 형성되며, 상기 지지대(22)의 하단부에는 바닥판(27)이 설치되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 구형 태양광 발전기.