KR101016793B1

KR101016793B1 - 태양전지를 포함하는 지붕재 및 이를 연결한 지붕

Info

Publication number: KR101016793B1
Application number: KR1020100010793A
Authority: KR
Inventors: 이구; 황창선; 박종하; 김우진; 임선아
Original assignee: 주식회사 에스에너지
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-02-25

Abstract

본 발명은, 복수의 태양전지를 가지는 제1 지붕재, 복수의 태양전지를 가지고 상기 제1 지붕재와 끼움 결합되는 제2 지붕재, 그리고 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 고정시키고 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 전기적으로 연결하는 커넥터부를 포함함으로써, 출력을 향상시키고 시공을 간편하게 할 수 있으며 배선을 사용하지 않고 복수의 태양전지를 연결할 수 있는, 태양전지를 포함하는 지붕재 및 이를 연결한 지붕을 제공한다.

Description

태양전지를 포함하는 지붕재 및 이를 연결한 지붕{ROOF UNIT INCLUDING SOLAR CELL AND ROOF CONNECTING THE SAME}

본 발명은 태양전지를 포함하는 지붕재 및 이를 연결한 지붕에 관한 것이다.

최근, 전 세계적으로 환경 문제에 대한 의식이 상당히 높아지고 있는 추세에 있다. 그 중에, CO₂배출로 인한 지구 온난화 현상에 대한 관심이 깊어지고 있으며 녹색 에너지에 대한 요구가 그 어느 때보다 강해지고 있다. 이러한 추세에 따라, 녹색 에너지원으로 태양광에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 태양전지는 광전효과를 이용한 빛 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 반도체 소자로써, 무공해, 무소음, 무한 공급이라는 장점으로, 전자기기, 건물, 자동차 등에 적용되며 녹색 산업의 중심에 서 있다.

한편, 종래의 태양광 발전식 지붕은 사전에 시공된 지붕면에 각각 복수의 태양전지를 구비한 지붕재들을 서로 연결하여 설치하였고, 이러한 지붕재들의 연결을 위해 고정금구를 이용하였다. 그러나 이러한 방식의 지붕 설치는 반드시 고정금구를 사용해야 함에 따라 추가 시공비와 설치 노무비를 수반하게 되었다. 그리고 종래의 지붕재는 복수의 단위 셀을 가지는 태양전지로부터 인출되는 수많은 배선들에 의해 구조가 복잡해지고 배선들 간의 접촉으로 인해 배선 간의 단락 및 이로 인한 발화가 발생될 우려를 항상 내포하고 있으며, 지붕재들의 연결이 완료된 후에는 분리가 용이하지 않아 특정 지붕재에 문제가 발생된 경우 수리 및 교체에 어려움이 있었다. 또한, 이와 같이 수많은 배선들이 외부에 노출되면, 미관 상으로도 좋지 않으며, 길게 늘어져 있는 수많은 배선들로 인해, 태양전지들의 전체적인 저항 증가가 불가피하고, 이는 출력 효율 감소로 이어지게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 출력을 향상시키고 시공을 간편하게 할 수 있으며 배선을 사용하지 않고 복수의 태양전지를 연결할 수 있는, 태양전지를 포함하는 지붕재 및 이를 연결한 지붕을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 지붕은, 복수의 태양전지를 가지는 제1 지붕재, 복수의 태양전지를 가지고 상기 제1 지붕재와 끼움 결합되는 제2 지붕재, 그리고 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 고정시키고 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 전기적으로 연결하는 커넥터부를 포함하고, 상기 복수의 태양전지는 일측 및 타측에 복수로 형성되는 버스 바를 통해 하나의 태양전지 모듈로 형성되며, 상기 커넥터부와 인접되는 상기 버스 바는 상기 커넥터부와 접촉되어 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 버스 바에는 다이오드가 연결될 수 있다.
또한, 서로 동일한 형태로 형성되는 상기 제1 지붕재 및 상기 제2 지붕재의 테두리는 각각, 좌측 베젤과 상기 좌측 베젤과 평행하게 이격되는 우측 베젤, 상기 좌측 베젤과 상기 우측 베젤을 각각 연결하며 서로 평행하게 마주보는 상측 베젤 및 하측 베젤로 구분되며, 상기 제1 지붕재의 좌측 베젤과 이웃하는 상기 제2 지붕재의 우측 베젤끼리 그리고 상기 제1 지붕재의 하측 베젤과 이웃하는 상기 제2 지붕재의 상측 베젤끼리 서로 맞물릴 수 있도록 상응되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 좌측 베젤 및 상기 하측 베젤은, 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재의 각 좌측 테두리면과 하측 테두리면에 결합되는 제1 측면부, 상기 제1 측면부에서 각 테두리면과 반대 방향으로 돌출되게 형성되는 제1 수평부, 그리고 상기 제1 수평부의 끝단에서 상부로 절곡되어 상기 제1 측면부와 평행하게 형성되는 제1 측부를 포함하고, 상기 제1 측부의 상단은 상기 제1 측면부의 상단보다 낮은 위치로 형성될 수 있다.
또한, 상기 우측 베젤 및 상기 상측 베젤은, 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재의 각 우측 테두리면과 상측 테두리면에 결합되는 제2 측면부, 상기 제2 측면부의 상단에서 각 테두리면과 반대 방향으로 수평되게 돌출되게 형성되는 제2 수평부, 그리고 상기 제2 수평부의 끝단에서 하부로 절곡되어 상기 제2 측면부와 평행하게 형성되는 제2 측부를 포함하고, 상기 제2 측면부의 상단과 상기 제2 수평부의 상단은 수평을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 측면부와 상기 제1 측부의 높이 차는 상기 제1 수평부의 두께와 동일할 수 있다.
여기서, 상기 제1 수평부 및 상기 제2 수평부 각각에는, 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 평행하고 동일한 높이를 갖는 제1 격벽 및 제2 격벽이 형성될 수 있다 .
또한, 상기 제1 격벽의 두께, 상기 제1 격벽과 상기 제1 측부 간의 거리 및 상기 제1 격벽과 상기 제1 측면부 간의 거리는 모두 동일하고, 상기 제2 격벽의 두께, 상기 제2 격벽과 상기 제2 측부 간의 거리 및 상기 제2 격벽과 상기 제2 측면부 간의 거리는 모두 동일할 수 있다.
또한, 상기 좌측 베젤 및 상기 하측 베젤은 상기 제1 측면부에서 돌출 형성되는 제1 걸림구를 더 포함하고, 상기 우측 베젤 및 상기 상측 베젤은, 상기 제2 측면부에서 돌출 형성되어 상기 제1 걸림구에 결합되는 제2 걸림구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커넥터부는, 상기 제1 지붕재에 구비되는 제1 에지 커넥터, 상기 제2 지붕재에 구비되는 제2 에지 커넥터, 그리고 상기 제1 지붕재 및 제2 지붕재가 설치되는 지붕면에 결합되어 있고, 상기 제1 에지 커넥터와 상기 제2 에지 커넥터에 연결되는 루프 커넥터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 에지 커넥터는, 상기 제1 지붕재의 후면에 결합되는 제1 베이스판, 상기 제1 베이스판에서 돌출되며, 내부가 중공되어 있는 제1 커버부, 상기 제1 커버부의 중공된 내부에 설치되어 있는 금속봉, 그리고 상기 제1 지붕재와 상기 제1 베이스판 사이에 배치되고 상기 금속봉 및 상기 버스 바와 연결되는 제1 금속부재를 포함하고, 상기 제2 에지 커넥터는, 상기 제2 지붕재의 후면에 결합되는 제2 베이스판, 상기 제2 베이스판에서 상기 제1 커버부보다 외경이 작게 돌출 형성되며, 내부가 중공되어 있는 제2 커버부, 상기 제2 커버부의 중공된 내부에 설치되어 있는 금속판, 그리고 상기 제2 지붕재와 상기 제2 베이스판 사이에 배치되고 상기 금속판 및 상기 버스 바와 연결되는 제2 금속부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 루프 커넥터는, 상기 지붕면에 결합되는 제3 베이스판, 상기 제3 베이스판의 일측에 형성되고 상기 제1 에지 커넥터와 동일한 형태로 형성되는 제1 연결부, 그리고 상기 제3 베이스판의 타측에 형성되고 상기 제2 에지 커넥터와 동일한 형태로 형성되는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 연결부는 상기 제2 에지 커넥터와 연결되고, 상기 제2 연결부는 상기 제1 에지 커넥터와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제3 베이스판에는 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 사이에 형성되고 상기 지붕면에 결합되는 볼트가 삽입되는 체결공이 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 베이스판의 내측에는 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 금속부재가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 베이스판 또는 상기 제2 베이스판에는 상기 버스바와 제1,2 금속부재를 각각 솔더링하기 위한 작업공이 형성될 수 있다.
또한, 지붕면과 상기 제1 지붕재 및 상기 제2 지붕재 사이에는 방수시트가 설치될 수 있다.
이웃하는 프레임과 서로 결합 가능하며 테두리를 형성하는 프레임과, 상기 프레임 내측에 설치되는 복수의 태양전지와, 상기 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바를 포함하는 태양전지 모듈, 그리고 이웃하게 배치되는 복수의 태양전지 모듈을 전기적으로 연결하며, 상기 복수의 태양전지 모듈을 지붕면에 고정시키는 커넥터부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버스 바에는 상기 태양전지로부터 발생하는 전류의 역류를 방지하는 다이오드가 연결될 수 있다.

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본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 태양전지를 연결하는 버스 바를 구비하고 이러한 버스 바와 직접 접촉되어 전기적으로 연결될 뿐만 아니라 지붕재를 지붕면에 고정하는 각종 커넥터를 구비함으로써, 배선의 사용이 필요치 않으며, 이를 통해, 직렬 저항을 감소시켜 모듈화된 태양전지의 전체적인 출력을 향상시킬 수 있다. 그리고 종래에 사용했던 고정금구 또한 필요 없게 되어, 비용을 절감시킬 수 있고 시공뿐만 아니라 유지보수 또한 손쉽게 진행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 위와 같이 배선을 사용하지 않음으로써, 깔끔한 지붕 외관을 구현할 수 있고, 종래에 발생되던 배선들 간의 접촉으로 인한 단락을 원천적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 지붕재를 암수 체결방식에 의해 간편하게 조립하고 이를 통해 대면적으로 확장함으로써, 시공의 편의를 더욱 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 연결되는 지붕재들끼리 틈새를 갖지 않고 맞물림으로써, 작업 또는 우천 시 지붕면으로 물이 새는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지붕재 테두리 간의 암수 체결뿐만 아니라 테두리 후면에 형성되어 있는 에지 커넥터 및 지붕면 또는 미끄럼방지턱에 설치되어 있는 루프 커넥터 간의 체결을 통해 복수의 지붕재를 연결함으로써, 복수의 지붕재로 만들어지는 지붕의 체결력 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있고, 복수의 지붕재를 모두 직렬로 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지붕재 후면에 상기 미끄럼방지턱에 걸리는 걸림부재를 형성함으로써, 경사진 지붕면에 설치되는 지붕재 및 이들의 조합체인 지붕이 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지붕면과 지붕 사이에 방수시트를 설치함으로써, 건물 내부로 물이 새는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지붕재를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 지붕재 간의 결합 상태를 나타낸 정면도.
도 5는 도 1의 배면도.
도 6은 도 5의 C 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 커넥터부의 결합 상태를 나타낸 부분 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 지붕재의 연결을 나타낸 사시도.
도 9는 도 9의 D 부분에 대한 단면도.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 에지 커넥터를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 루프 커넥터를 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따라 건물에 설치된 지붕을 나타낸 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재를 나타낸 사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재 간의 결합 상태를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 지붕재 및 지붕에 대하여 도 1 내지 도 12를 참고하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 12를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 지붕은, 건물의 천장 등에 설치되어 건물 내부를 외부 환경으로부터 보호할 뿐만 아니라 태양전지(121)를 이용하여 전기를 생산하는 발전형 건축 구조물로, 서로 끼움 결합되는 복수의 지붕재(10) 및 이들을 경사진 지붕면에 안정적으로 고정할 뿐만 아니라 이들을 전기적으로 연결시키는 커넥터부(20)를 포함한다.

지붕재(10)는 지붕을 형성하는 단위 조립체로, 각형의 프레임(100)으로 형성되어 있으나 목적에 맞게 기타 다른 형태로도 형성될 수 있다. 이때, 프레임(100)의 테두리는 이웃하는 지붕재(10)와의 끼움 결합이 가능한 구조의 끼움부(110)로 형성되고, 전면에는 복수의 태양전지(121)를 모듈화시킨 태양전지모듈(120)이 안착된다.

여기서, 태양전지모듈(120)은 복수의 태양전지(121)를 전기적으로 연결하여 형성되는 태양전지(121)들의 조합체이다. 태양전지(121)는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로, 각각의 태양전지(121)는 에너지를 변환시키는 복수의 단위 셀로 구성된다. 이러한 태양전지(121)는 4인치, 5인치, 6인치 등 다양한 크기로 제조되고 있으며, 평균 전력 발생량은 그 크기에 비례하게 된다. 따라서, 건물의 벽면, 건물의 옥상, 지붕, 도로, 산간지역 등에 설치되는 대부분의 태양전지(121)는 보다 큰 전력을 얻기 위해, 태양전지(121)를 복수개 연결한 태양전지모듈(120)을 사용하고 또한, 이러한 태양전지모듈(120)을 복수개 구비하여 대용량의 전력을 얻는다.

도시하진 않았지만, 태양전지모듈(120)은 태양전지(121) 하부에 태양전지(121)를 외부의 충격 등으로부터 보호하기 위해 배치되는 유리를 포함할 수 있고, 이러한 유리 하부에는 자외선 차단 필름과 같은 보호필름이 사용되어 태양전지(121)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 태양전지(121)의 상부에는 비교적 유연하고 강도가 낮은 절연체가 배치될 수 있다. 이와 같이, 태양전지모듈(120)은 복수의 태양전지(121)를 버스 바(122)를 통해 전기적으로 연결하고, 상, 하부에 유리와 절연체를 배치하여 단일 모듈로 만들어지는 것이다.

한편, 복수의 태양전지(121) 일측 및 타측에는 도전성을 가지는 버스 바(122)가 복수개 형성된다. 버스 바(122)는 복수의 태양전지(121)를 직렬 또는 병렬로 연결하는 도전성 부재로, 태양전지(121)에서 발생된 전자들이 움직일 수 있는 일종의 대면적 통로 역할을 한다. 즉, 버스 바(122)는 복수의 태양전지(121)를 하나의 태양전지모듈(120)로 모듈화하는 전기적 연결수단으로 작용하게 된다. 이러한 버스 바(122)는 납땜 등의 방식으로 설치될 수 있다. 한편, 이러한 버스 바(122)에는 태양전지(121)로부터 발생되는 전류의 역류를 방지하는 다이오드(미도시)가 연결될 수 있다. 그리고 버스 바(122)는 후술되는 제1 에지 커넥터(200) 또는 제2 에지 커넥터(300)와 전기적으로 연결되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도시한 바와 같이, 지붕재(10)의 4측 테두리 부분인 끼움부(110)는 좌측 베젤(110a), 이와 마주보는 우측 베젤(110b), 좌측 베젤과 우측 베젤의 일측과 타측을 각각 연결하고 서로 마주보는 하측 베젤(110c) 및 상측 베젤(110d)로 구분할 수 있다. 이때, 좌측 베젤과 하측 베젤, 우측 베젤과 상측 베젤은 각각 서로 동일한 단면을 가진다. 그리고 어느 한 지붕재의 좌측 베젤과 이웃하는 지붕재의 우측 베젤은 서로 맞물릴 수 있도록 상응되게 형성되고, 어느 한 지붕재의 하측 베젤과 이웃하는 지붕재의 상측 베젤은 각각 서로 맞물릴 수 있도록 상응되게 형성되는데, 이는, 기준이 되는 지붕재(10)의 좌측 베젤과 우측 베젤이 동일한 형태로 이웃하는 지붕재(10)의 하측 베젤, 상측 베젤과 맞물려 끼움 결합된다는 의미이다.

먼저, 좌측 베젤(110a)과 하측 베젤(110c)은 서로 동일한 단면을 가진다. 이러한 좌측 베젤(110a) 및 하측 베젤(110c)은 각각 제1 측면부(111), 제1 수평부(112) 및 제1 측부(113)를 포함한다.

여기서, 제1 측면부(111)는 지붕재(10)의 측면을 덮는 형태 즉, 수직하게 세워진 형태로 지붕재(10)의 측면에 형성된다. 즉, 좌측 베젤(110a)의 제1 측면부(111)는 지붕재(10)의 좌측 테두리면에, 하측 베젤(110c)의 제1 측면부(111)는 지붕재(10)의 하측 테두리면에 형성된다. 그리고 제1 수평부(112)는 지붕면과 수직하게 형성되는 제1 측면부(111)의 상단 일측으로부터 수직하게 즉, 지붕면 또는 지붕재(10)가 이루는 수평면과 평행하게 돌출된다. 또한, 제1 측부(113)는 제1 수평부(112)의 끝단에서 위로 수직하게 이어져 형성된다. 즉, 제1 측부(113)는 제1 측면부(111)와 평행을 이루게 된다. 이때, 제1 측부(113)의 상단은 제1 측면부(111)의 상단보다 낮은 위치, 정확하게는 제1 수평부(112) 및 후술되는 이와 동일한 제2 수평부(115)의 두께만큼의 편차를 갖도록 형성되어야 한다. 이는, 지붕재(10) 간의 끼움 결합이 완료됐을 시 복수의 지붕재(10)가 전체적으로 동일한 평면을 이뤄 빗물이 고이지 않게 하기 위함이고 무엇보다도 제1 측면부(111)와 제1 측부(113)의 높이 편차가 약간이라도 어긋나게 되면, 복수의 지붕재(10)를 조립하는 것 자체가 불가능해질 수 있으므로, 제조과정에서의 엄격한 관리가 필요하다.

다음으로, 우측 베젤(110b)과 상측 베젤(110d)은 서로 동일한 단면을 가진다. 이러한 우측 베젤(110b) 및 상측 베젤(110d)은 각각 제2 측면부(114), 제2 수평부(115) 및 제2 측부(116)를 포함한다.

여기서, 제2 측면부(114)는 제1 측면부(111)와 마찬가지로, 지붕재(10)의 측면을 덮도록 수직으로 세워져 형성된다. 즉, 우측 베젤(110b)의 제2 측면부(114)는 지붕재(10)의 우측면, 상측 베젤(110d)의 제2 측면부(114)는 지붕재(10)의 상측면에 형성된다. 그리고 제2 수평부(115)는 지붕면과 수직하게 형성되는 제2 측면부(114)의 상단으로부터 수직하게 즉, 지붕재(10)의 상면과 단차 없이 나란하게 돌출되고 그 돌출 방향은 제1 수평부(112)와 반대이다. 또한, 제2 측부(116)는 제2 수평부(115)의 끝단에서 아래로 수직하게 즉, 제1 측부(113)와 반대방향으로 이어져 형성된다. 결국, 이러한 제2 측부(116)는 제2 측면부(114)와 평행을 이루게 된다.

그러면, 위와 같은 구조의 끼움부(110)를 가지는 지붕재(10)들의 연결에 대해 설명하기로 한다.

복수의 지붕재(10) 가운데 어느 하나를 기준 지붕재(10)로 정하면, 기준 지붕재(10)의 좌측 베젤(110a)에는 이웃하는 지붕재(10)의 우측 베젤(110b)이 위에서 아래로 끼움 결합된다. 그리고 하측 베젤(110c)에는 이에 이웃하는 지붕재(10)의 상측 베젤(110d)이 위에서 아래로 끼움 결합된다. 또한, 우측 베젤(110b)에는 이에 이웃하는 지붕재(10)의 좌측 베젤(110a)이 끼움 결합되고, 상측 베젤(110d)에는 이에 이웃하는 지붕재(10)의 하측 베젤(110c)이 끼움 결합된다. 이와 같이, 각각의 지붕재(10)들의 나머지 베젤에는 위와 같은 방식으로 지붕재(10)들이 연속해서 끼움 결합으로 연결되어 하나의 지붕을 만들게 된다.

그런데, 구조적인 특성 상 지붕재(10)의 연결은, 먼저, 지붕의 폭에 맞게 한 방향으로 연결한 지붕재(10) 조립체를 다수 연결한 다음, 이러한 지붕재(10) 조립체들끼리 다시 위의 방향과 수직한 방향으로 끼움 결합시키는 것이 편리할 수 있다. 이는, 기준 지붕재(10)의 좌측 베젤(110a)에는 이웃하는 지붕재(10)의 우측 베젤(110b)이 위에서 아래로 끼움 결합되지만, 기준 지붕재(10)의 우측 베젤(110a)에는 이에 이웃하는 지붕재(10)의 좌측 베젤(110a)이 아래에서 위로 끼움 결합되어야 하는데, 어느 한 쪽 베젤의 끼움 결합이 완료되면, 이와 대응되는 다른 쪽 베젤을 움직이기가 용이하지 않고, 지붕면과 지붕재(10) 사이에 지붕재(10)를 한 쪽으로 기울일 충분한 공간을 확보하기 어렵기 때문이다. 그렇지만, 위와 같이 서로 대응되는 베젤의 결합구조가 암수 형태로 서로 상반되어 있는 지붕재(10)를 연결할 경우 어느 정도의 기울임은 불가피하다. 그래서 본 발명의 제1 수평부(112) 및 제2 수평부(115)는 제1 측부(113) 및 제2 측부(116)의 두께보다 폭이 넓게 형성된다. 즉, 제1 측면부(111), 제1 수평부(112), 제1 측부(113), 제2 측면부(114), 제2 수평부(115) 및 제2 측부(116)의 결합 구조를 보면, 이웃하는 지붕재(10)의 제2 측부(116)는 지붕재(10)의 제1 측면부(111)에 밀착되고 반대로, 제1 측부(113)는 이웃하는 지붕재(10)의 제2 측면부(114)에 밀착된다. 그리고 제1 수평부(112) 및 제2 수평부(115)는 제1 측부(113) 및 제2 측부(116)의 두께보다 폭이 넓게 형성되므로, 이들이 서로 맞물린 상태의 단면을 보면, 제1 수평부(112), 제1 측부(113), 제2 수평부(115) 및 제2 측부(116)로 둘러 쌓인 빈 공간이 형성된다. 이에 따라, 지붕재(10)나 이웃하는 지붕재(10)는 제1 측부(113) 및 제2 측부(116)가 위의 빈 공간 상에서 어느 정도 기울어지는 것이 가능하게 되어, 지붕재(10) 간의 연결을 보다 용이하게 진행할 수 있다.

한편, 지붕재(10) 간의 결합부분은 이웃하는 지붕재(10)의 제2 수평부(115)가 최상단에서 지붕재(10)들과 수평을 이루고, 그 아래에는 기준 지붕재(10)의 제1 수평부(112)가 평행하게 배치되며, 제2 측부(116)는 일체로 형성되는 제1 측면부(111)와 제1 수평부(112)에 의해 감싸여 있는 형태로 배치되므로, 빗물이 아래의 지붕면까지 흘러내릴 수 없는 구조를 형성하게 된다.

커넥터부(20)는 지붕재(10)를 고정시키고 지붕재(10)들을 전기적으로 연결하는 장치로, 제1 에지 커넥터(200), 제2 에지 커넥터(300) 및 루프 커넥터(400)를 포함한다.

제1 에지 커넥터(200)는 지붕재(10)의 일측, 보다 상세하게는 제1 측면부(111)를 기준으로, 제1 수평부(112)와 반대되는 영역 즉, 프레임(100) 후면 내측에 설치된다. 그리고 제1 에지 커넥터(200)는 지붕재(10)의 후면에 목적에 따라 복수개 형성될 수 있다. 이러한 제1 에지 커넥터(200)는 제1 베이스판(210), 제1 커버부(220), 금속봉(230) 및 제1 금속부재(240)를 포함한다.

여기서, 제1 베이스판(210)은 평판 형태로 형성되고 프레임(100)에 결합된다. 그리고 제1 커버부(220)는 제1 베이스판(210) 하면으로부터 아래로 돌출되어 형성된다. 이때, 제1 커버부(220)의 내측에는 중공이 형성된다. 즉, 제1 커버부(220)는 속이 빈 원기둥 혹은 원뿔 형태로 형성될 수 있다. 또한, 금속봉(230)은 제1 커버부(220) 내측에 설치되고 제1 커버부(220)의 개방된 단부까지 그 끝단이 위치될 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 그리고 제1 금속부재(240)는 프레임(100)과 제1 베이스판(210) 사이에 배치된다. 이러한 제1 금속부재(240)는 금속봉(230)을 버스 바(122)와 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 여기서, 제1 금속부재(240)와 버스 바(122)는 솔더링을 통해 결합될 수 있다. 이와 같은 솔더링 작업을 진행하기 위해, 제1 베이스판(210)의 일측에는 제1 금속부재(240) 및 이의 상부에 중첩되어 있는 버스 바(122)를 노출시키는 작업공(211)이 형성된다. 그리고 이러한 작업공(211) 내부로 솔더링을 위한 장비를 투입시켜 금속부재(240)와 버스 바(122)의 솔더링 작업을 진행하게 된다.

제2 에지 커넥터(300)는 제1 에지 커넥터(200)와 대응되는 위치의 프레임(100) 후면에 설치된다. 보다 상세하게는, 기준 지붕재(10)와 이에 이웃하는 지붕재(10)를 나란하게 배치했을 경우 기준 지붕재(10)의 제2 에지 커넥터(300)는 이웃하는 지붕재(10)의 제1 에지 커넥터(200)와 인접되는 위치에 설치된다. 이러한 제2 에지 커넥터(300)는 제2 베이스판(310), 제2 커버부(320), 금속판(330) 및 제2 금속부재(340)를 포함한다.

여기서, 제2 베이스판(310)은 제1 베이스판(210)과 마찬가지로 평판 형태로 형성되고 프레임(100)에 결합된다. 그리고 제2 커버부(320)는 제2 베이스판(310) 하면으로부터 아래로 돌출되어 형성된다. 이때, 제2 커버부(320)는 제1 커버부(220)보다 외경이 작게 형성되어 서로 암수 결합 가능한 상태를 이룬다. 그리고 제2 커버부(320)는 제1 커버부(220)와 마찬가지로 내측에는 중공이 형성된다. 즉, 제2 커버부(320)도 속이 빈 원기둥 혹은 원뿔 형태로 형성될 수 있다. 또한, 금속판(330)은 제2 커버부(320) 내측에 설치된다. 여기서, 금속판(330)은 박판이 아니라 단지 금속봉(230)보다 상대적 길이가 짧게 형성될 뿐 어느 정도의 길이를 갖도록 형성된다. 즉, 제1 에지 커넥터(200)와 제2 에지 커넥터(300)가 결합 할 경우 제1 에지 커넥터(200)의 금속봉(230)과 제2 에지 커넥터(300)의 금속판(330)이 서로 접촉될 수 있도록 그 길이가 조절될 수 있다. 하지만, 이는 단지, 예를 든 것이고, 실제 제1 에지 커넥터(200)는 후술되는 제2 에지 커넥터(300)와 동일한 형태의 제2 연결부(430)와 암수 결합하고, 제2 에지 커넥터(300)는 제1 에지 커넥터(200)와 동일한 형태의 제1 연결부(420)와 암수 결합하게 된다. 이들의 결합관계에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 한편, 제2 금속부재(340)는 프레임(100)과 제2 베이스판(310) 사이에 배치된다. 이러한 제2 금속부재(340)는 금속판(330)을 버스 바(122)와 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 그리고 이러한 제2 금속부재(340)와 버스 바(122) 또한 제2 베이스판(310)에 형성되어 있는 작업공(211)을 통해 솔더링되어 연결될 수 있다.

한편, 루프 커넥터(400)는, 제1 에지 커넥터(200) 및 제2 에지 커넥터(300)가 지붕재(10)에 결합되어 있는데 반해, 지붕면 또는 지붕재(10)가 경사진 지붕면에서 미끄러지는 것을 방지하기 위해 지붕면에 설치될 수 있는 미끄럼방지턱(30)에 고정되어 있다. 여기서, 지붕면에 미끄럼방지턱(30)이 설치되면, 지붕재(10)가 이에 걸릴 수 있도록, 지붕재(10)의 후면에는 후방으로 돌출되는 걸림부재(130)가 형성될 수 있고, 그 형태 및 수량은 다양하게 조절될 수 있다.

루프 커넥터(400)는 제3 베이스판(410), 제1 연결부(420), 제2 연결부(430) 및 제3 금속부재(440)를 포함한다.

여기서, 제3 베이스판(410)은 평판 형태로 형성되고, 지붕면 또는 미끄럼방지턱(30)에 고정되는데, 이를 위해, 제3 베이스판(410)에는 복수의 체결공(411)이 형성되어 있고, 이러한 체결공(411) 각각에는 볼트(412)가 삽입되어 하부의 지붕면 또는 미끄럼방지턱(30)에 결합됨으로써, 제3 베이스판(410)이 고정된다. 이때, 볼트 결합은 하나의 예로 든 것이고, 기타 다른 방식으로도 제3 베이스판(410)을 지붕면 또는 미끄럼방지턱(30)에 결합시킬 수 있다.

한편, 제1 연결부(420) 및 제2 연결부(430)는 체결공(411)을 사이에 두고 각각 제3 베이스판(410) 양쪽에 형성되는데, 예컨대, 제1 연결부(420)는 제1 에지 커넥터(200)와 동일한 형태로 형성되고, 제2 연결부(430)는 제2 에지 커넥터(300)와 동일한 형태로 형성된다. 이에 따라, 실제 결합은 제1 연결부(420)는 제2 에지 커넥터(300)와 결합되고 제2 연결부(430)는 제1 에지 커넥터(200)와 결합된다. 그리고 제3 금속부재(440)는 제3 베이스판(410) 내측에 설치되어 제1 연결부(420)와 제2 연결부(430)를 전기적으로 연결한다.

그러면, 위와 같은 커넥터부(20)의 연결관계에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

루프 커넥터(400)가 지붕면 또는 미끄럼방지턱(30)에 고정되면, 기준 지붕재(10) 후면에 형성되어 있는 제1 에지 커넥터(200) 또는 제2 에지 커넥터(300) 중 어느 하나가 암수 결합관계가 되는 제1 연결부(420) 또는 제2 연결부(430)에 결합된다. 그리고 이웃하는 지붕재(10)는 기준 지붕재(10)에 끼움 결합된 다음, 예컨대, 기준 지붕재(10)의 제1 에지 커넥터(200)와 제2 연결부(430)가 결합되어 있으면, 이웃하는 지붕재(10)의 제2 에지 커넥터(300)는 제1 연결부(420)와 결합된다. 이를 통해, 나란하게 배치되는 복수의 지붕재(10)는 서로 연결되고 고정된다.

그리고 제1 에지 커넥터(200)와 제2 연결부(430) 및 제2 에지 커넥터(300)와 제1 연결부(420)는 서로 암수 결합됨과 동시에 각각의 내측에 형성되어 있는 금속봉(230)과 금속판(330)이 접촉되어 전기적으로 연결되고, 이를 통해 흐르는 전류는 제1 연결부(420)와 제2 연결부(430)를 전기적으로 연결하는 제3 금속부재(440)를 통해 흐르게 된다. 이에 따라, 기준 지붕재(10)에 형성되어 있는 태양전지모듈(120)과 이웃하는 지붕재(10)들에 형성되어 있는 태양전지모듈(120)은 모두 직렬로 연결된다. 그리고 이를 통해, 종래와 같은 배선이 필요치 않게 되고, 이는, 저항을 감소시켜 태양광 발전의 전체적인 출력 향상으로 이어지게 된다. 또한, 지붕재(10)들을 연결하는 복수의 루프 커넥터(400) 중 어느 하나는 별도의 인버터(미도시)와 연결될 수 있다.

한편, 지붕의 기능은 건물 내부를 외부 환경으로부터 보호하는 것이 본연의 목적이므로, 지붕재(10)와 건물의 지붕면 사이에는 방수시트(40)가 설치되어 빗물 등이 건물 내부로 침투되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 지붕면에 방수시트(40)가 설치되면, 미끄럼방지턱(30)은 방수시트(40) 상면에 설치된다. 그리고 건물의 지붕면에는 방수시트(40) 외에도 방수기능이 있는 어떠한 구조물 또는 도료 등이 방수시트(40) 대신 사용될 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재 및 지붕에 대하여 도 13 및 도 14를 참고하여 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재를 나타낸 사시도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재 간의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.

도 13 및 도 14를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕은, 지붕재(50) 및 커넥터부(20)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 한 실시예와 비교하여 끼움부의 구조적 형태만 약간의 차이가 있을 뿐, 다른 구성요소는 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

지붕재(50)는 지붕을 형성하는 단위 조립체로, 각형의 프레임(500)으로 형성되어 있는데, 기타 다른 형태로도 형성될 수 있다. 그리고 프레임(500)의 테두리는 이웃하는 지붕재(50)와의 끼움 결합이 가능한 구조의 끼움부(510)로 형성되고, 전면에는 태양전지모듈(120)이 안착된다.

여기서, 도면을 기준으로, 끼움부(510)는 좌측 베젤(510a), 우측 베젤(510b), 하측 베젤(510c) 및 상측 베젤(510d)을 포함한다. 이때, 좌측 베젤(510a)과 하측 베젤(510c) 및 우측 베젤(510b)과 상측 베젤(510d)은 각각 동일한 형태로 형성된다. 이에 따라, 좌측 베젤(510a)과 하측 베젤(510c)은 각각 제1 측면부(511), 제1 수평부(512) 및 제1 측부(513)를 포함하고, 우측 베젤(510b)과 상측 베젤(510d)은 각각 제2 측면부(514), 제2 수평부(515) 및 제2 측부(516)를 포함한다. 제1 측면부(511), 제1 수평부(512), 제1 측부(513), 제2 측면부(514), 제2 수평부(515) 및 제2 측부(516)는 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 측면부(111), 제1 수평부(112), 제1 측부(113), 제2 측면부(114), 제2 수평부(115) 및 제2 측부(116)와 동일한 형태로 형성된다. 이때, 제1 수평부(512)에는 제1 측부(513)와 평행하고 동일한 높이를 갖는 제1 격벽(517)이 제1 측부(513)와 떨어져 형성된다. 이 경우, 제1 격벽(517) 및 제1 측부(513)의 두께, 제1 격벽(517) 및 제1 측부(513) 간의 거리 및 제1 격벽(517)과 제1 측면부(511) 간의 거리는 모두 동일하게 형성된다.

또한, 제2 수평부(515)에는 제2 측부(516)와 평행하고 동일한 높이를 갖는 제2 격벽(519)이 제2 측부(516)와 떨어져 형성된다. 이 경우, 제2 격벽(519) 및 제2 측부(516)의 두께, 제2 격벽(519) 및 제2 측부(516) 간의 거리 및 제2 격벽(519)과 제2 측면부(514) 간의 거리는 모두 동일하게 형성된다.

이는, 본 발명의 한 실시예에 따른 끼움부(110)보다 더 견고한 구조로, 이와 같은 구조로 인해, 예컨대, 기준 지붕재(50)의 좌측 베젤(510a)과 이와 이웃하는 지붕재(50)의 우측 베젤(510b)이 끼움 결합되면, 베젤부분에는 어떠한 틈새도 생기지 않아 빗물이 지붕면으로 흘러내릴 염려가 없으며 그 결합력 또한 본 발명의 한 실시예보다 더욱 향상될 수 있다.

한편, 지붕재(50)가 대면적으로 구비될 경우 지붕재(50) 상측 테두리의 끼움 결합만으로 지붕재(50)들의 연결을 공고히 하는 데는 한계가 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 측면부(511) 하측에는 이로부터 제1 수평부(512)와 동일한 방향으로 돌출되는 제1 걸림구(518)가 형성된다. 그리고 제1 걸림구(518)에 상응되는 제2 측면부(514) 하측에는 이로부터 제2 수평부(515)와 동일한 방향으로 돌출되고 제1 걸림구(518)에 상응되게 형성되는 제2 걸림구(520)가 형성된다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕재(50)는 측면 상측과 하측이 이웃하는 지붕재(50)들과 모두 끼움 결합됨으로써, 지붕재(50) 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있고, 이러한 결합 구조는 대면적 지붕재(50) 간의 연결에 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지붕은 본 발명의 한 실시예에 따른 지붕보다 지붕재(50) 간 결합력을 월등히 향상시킬 수 있고, 이로 인해, 대면적, 대용량의 지붕재(50)들도 안정적으로 연결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10, 50: 지붕재 100, 500: 프레임
110, 510: 끼움부 120: 태양전지모듈
121: 태양전지 122: 버스 바
130: 걸림부재 20: 커넥터부
200: 제1 에지 커넥터 210: 제1 베이스판
220: 제1 커버부 230: 금속봉
240: 제1 금속부재 300: 제2 에지 커넥터
310: 제2 베이스판 320: 제2 커버부
330: 금속판 340: 제2 금속부재
400: 루프 커넥터 410: 제3 베이스판
420: 제1 연결부 430: 제2 연결부
440: 제3 금속부재 30: 미끄럼방지턱
40: 방수시트

Claims

복수의 태양전지를 가지는 제1 지붕재,
복수의 태양전지를 가지고 상기 제1 지붕재와 끼움 결합되는 제2 지붕재, 그리고
상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 고정시키고 상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재를 전기적으로 연결하는 커넥터부를 포함하고,
상기 복수의 태양전지는 일측 및 타측에 복수로 형성되는 버스 바를 통해 하나의 태양전지 모듈로 형성되며, 상기 커넥터부와 인접되는 상기 버스 바는 상기 커넥터부와 접촉되어 전기적으로 연결되는 지붕.
삭제
제1항에서,
상기 버스 바에는 다이오드가 연결되는 지붕.
제1항에서,
서로 동일한 형태로 형성되는 상기 제1 지붕재 및 상기 제2 지붕재의 테두리는 각각,
좌측 베젤,
상기 좌측 베젤과 평행하게 이격되는 우측 베젤,
상기 좌측 베젤과 상기 우측 베젤을 각각 연결하며 서로 평행하게 마주보는 상측 베젤 및 하측 베젤로 구분되며,
상기 제1 지붕재의 좌측 베젤과 이웃하는 상기 제2 지붕재의 우측 베젤끼리 그리고 상기 제1 지붕재의 하측 베젤과 이웃하는 상기 제2 지붕재의 상측 베젤끼리 서로 맞물릴 수 있도록 상응되게 형성되는 지붕.
제4항에서,
상기 좌측 베젤 및 상기 하측 베젤은,
상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재의 각 좌측 테두리면과 하측 테두리면에 결합되는 제1 측면부,
상기 제1 측면부 중 테두리면과 결합되는 면의 반대되는 면에서 돌출되어 있는 제1 수평부, 그리고
상기 제1 수평부의 끝단에서 상부로 절곡되어 상기 제1 측면부와 평행하게 형성되는 제1 측부를 포함하고,
상기 제1 측부의 상단은 상기 제1 측면부의 상단보다 낮은 위치로 형성되는 지붕.
제5항에서,
상기 우측 베젤 및 상기 상측 베젤은,
상기 제1 지붕재와 상기 제2 지붕재의 각 우측 테두리면과 상측 테두리면에 결합되는 제2 측면부,
상기 제2 측면부 중 테두리면과 결합되는 면의 반대되는 면에서 돌출되어 있는 제2 수평부, 그리고
상기 제2 수평부의 끝단에서 하부로 절곡되어 상기 제2 측면부와 평행하게 형성되는 제2 측부를 포함하고,
상기 제2 측면부의 상단과 상기 제2 수평부의 상단은 수평을 형성하는 지붕.
제5항에서,
상기 제1 측면부와 상기 제1 측부의 높이 차는 상기 제1 수평부의 두께와 동일한 지붕.
제6항 또는 제7항에서,
상기 제1 수평부 및 상기 제2 수평부 각각에는, 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 평행하고 동일한 높이를 갖는 제1 격벽 및 제2 격벽이 형성되는 지붕.
제8항에서,
상기 제1 격벽의 두께, 상기 제1 격벽과 상기 제1 측부 간의 거리 및 상기 제1 격벽과 상기 제1 측면부 간의 거리는 모두 동일하고,
상기 제2 격벽의 두께, 상기 제2 격벽과 상기 제2 측부 간의 거리 및 상기 제2 격벽과 상기 제2 측면부 간의 거리는 모두 동일한 지붕.
제9항에서,
상기 좌측 베젤 및 상기 하측 베젤은 상기 제1 측면부에서 돌출 형성되는 제1 걸림구를 더 포함하고,
상기 우측 베젤 및 상기 상측 베젤은, 상기 제2 측면부에서 돌출 형성되어 상기 제1 걸림구에 결합되는 제2 걸림구를 더 포함하는 지붕.
제1항에서,
상기 커넥터부는,
상기 제1 지붕재에 구비되는 제1 에지 커넥터,
상기 제2 지붕재에 구비되는 제2 에지 커넥터, 그리고
상기 제1 지붕재 및 제2 지붕재가 설치되는 지붕면에 결합되어 있고, 상기 제1 에지 커넥터와 상기 제2 에지 커넥터에 연결되는 루프 커넥터
를 포함하는
지붕.
제11항에서,
상기 제1 에지 커넥터는,
상기 제1 지붕재의 후면에 결합되는 제1 베이스판,
상기 제1 베이스판에서 돌출되며, 내부가 중공되어 있는 제1 커버부,
상기 제1 커버부의 중공된 내부에 설치되어 있는 금속봉, 그리고
상기 제1 지붕재와 상기 제1 베이스판 사이에 배치되고 상기 금속봉 및 상기 버스 바와 연결되는 제1 금속부재
를 포함하고,
상기 제2 에지 커넥터는,
상기 제2 지붕재의 후면에 결합되는 제2 베이스판,
상기 제2 베이스판에서 상기 제1 커버부보다 외경이 작게 돌출 형성되며, 내부가 중공되어 있는 제2 커버부,
상기 제2 커버부의 중공된 내부에 설치되어 있는 금속판, 그리고
상기 제2 지붕재와 상기 제2 베이스판 사이에 배치되고 상기 금속판 및 상기 버스 바와 연결되는 제2 금속부재
를 포함하는
지붕.
제12항에서,
상기 루프 커넥터는,
상기 지붕면에 결합되는 제3 베이스판,
상기 제3 베이스판의 일측에 형성되고 상기 제1 에지 커넥터와 동일한 형태로 형성되는 제1 연결부, 그리고
상기 제3 베이스판의 타측에 형성되고 상기 제2 에지 커넥터와 동일한 형태로 형성되는 제2 연결부
를 포함하는 지붕.
제13항에서,
상기 제1 연결부는 상기 제2 에지 커넥터와 연결되고, 상기 제2 연결부는 상기 제1 에지 커넥터와 연결되는 지붕.
제13항에서,
상기 제3 베이스판에는 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 사이에 형성되고 상기 지붕면에 결합되는 볼트가 삽입되는 체결공이 더 형성되는 지붕.
제13항에서,
상기 제3 베이스판의 내측에는 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 금속부재가 형성되는 지붕.
제12항에서,
상기 제1 베이스판 또는 상기 제2 베이스판에는
상기 버스바와 제1,2 금속부재를 각각 솔더링하기 위한 작업공이 형성되어 있는 지붕.
제1항에서,
지붕면과 상기 제1 지붕재 및 상기 제2 지붕재 사이에는 방수시트가 설치되는 지붕.
이웃하는 프레임과 서로 결합 가능하며 테두리를 형성하는 프레임과, 상기 프레임 내측에 설치되는 복수의 태양전지와, 상기 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 버스 바를 포함하는 태양전지 모듈, 그리고
이웃하게 배치되는 복수의 태양전지 모듈을 전기적으로 연결하며, 상기 복수의 태양전지 모듈을 지붕면에 고정시키는 커넥터부를 포함하는 지붕재.
제19항에서,
상기 버스 바에는 상기 태양전지로부터 발생하는 전류의 역류를 방지하는 다이오드가 연결되는 지붕재.