KR101076409B1 - 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥상에 유입된 태양광을 자동제어하여 반사하므로 원하는 곳에 반사된 태양광이 도달하게 하기 위한 것으로,
옥상에 설치되는 바닥고정대(FF); U자형으로 상기 바닥고정대(FF) 상부에 설치되되 양단이 위를 향하도록 설치되는 반사판고정대(RF); 상기 반사판고정대(RF)의 양단 사이에 벤딩축(BA)으로 연결되어 설치되는 반사판(RM); 포토셀을 이용하여 태양의 위치를 추적하는 것으로 상기 반사판(RM)에 부착되는 태양광추적센서(SS); 상기 반사판(RM)에 부착되어 상기 반사판(RM)의 기울기를 감지하는 기울기센서(미도시); 상기 바닥고정대(FF) 내부에 설치되어 상기 반사판고정대(RF)를 수평 회전시키는 수평회전모터(HM); 및, 상기 반사판고정대(RF) 내부에 설치되어 상기 반사판(RM)을 수직 회전시키는 수직회전모터(VM);를 포함하여 구성되되,
상기 태양광추적센서(SS)를 사용하여 상기 수평회전모터(HM)를 회전시켜 태양의 위치를 추적하고, 미리 입력된 지역별 시간별 태양고도에 따라 상기 수직회전모터(VM)를 적절한 회전각으로 회전시키며, 상기 기울기센서(미도시)를 사용하여 상기 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.
또한 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘이고 파손을 줄이기 위하여 상기 반사판(RM)은 벤딩축(BA)을 중심으로 2개로 나뉘어 접히는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.
더불어 상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 감속기(D) 또는 브레이크(B)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

Description

개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템{Improved Automatic Sunlight Tracking Reflecting Mirror System}

본 발명은 태양광이 직접 도달되지 않는 지역에 반사판을 이용하여 태양광을 전달하기 위한 것으로, 설치가 간편하고 미가동시 반사판을 접어서 내구연한을 늘이며 자동제어와 피드백을 통한 각도보정을 통하여 태양광을 목적지에 정확히 도달시킬 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템에 관한 것이다.

최근 도심에 고층건물이 신축 내지 재건축되면서 상대적으로 저층이거나 고층건물에 둘러싸인 지역에는 태양광이 직접 도달되지 않는 음영영역이 증가하고 있다.

태양광이 직접 도달되지 않는 지역의 거주자는 일조량이 부족에 따른 햇볕 결핍 증후군과 같은 질환을 겪는 경우가 빈번히 일어나고 있고, 태양광이 들어오지 않다보니 대낮에도 형광등과 같은 조명기구로 사용함에 따라 불필요한 에너지의 소비가 일어나고 있다.

이러한 이유로 최근에는 일정시간 이상의 일조량을 확보하기 위한 노력으로 다양한 태양광 채광장치가 제안되고 있다.

이러한 태양광 채광장치는 지구온난화를 방지하고, 에너지를 절감시키고, 거주자의 건강을 이롭게 하는 장치로서 장래에 도입 및 확대가 크게 기대되는 자연에너지 활용장치이다.

태양광 채광장치에 관한 종래기술로 공개특허 제2006-100954호 "건물 벽에 설치된 거울을 이용한 태양광 반사장치 및 방법", 등록특허 제729721호 "자연채광장치" 등이 있다.

태양광 채광장치는 입사되는 태양광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울의 각도를 조절하여 반사거울에서 반사되는 빛이 조사하고자하는 음영지역으로 향하도록 하는 각도조절수단이 기본적인 구성요소로 포함된다. 상기 종래기술들 역시 이러한 구성요소를 포함하고 있다.

문제는 현재의 태양위치를 정확히 측정하여 각도조절수단을 보다 정밀하게 제어함으로서 태양광 채광장치의 효율을 높이는 것이다. 상기 공개특허는 중앙컴퓨터가 태양의 고도각과 방위각을 측정한다고 기재되어 있을 뿐 구체적으로 어떠한 수단에 의해 측정하는지 알 수 없고, 상기 등록특허 역시 반사거울과 태양광이 이루는 각도를 제어한다고 기재되어 있을 뿐이다. 또한, 흐린 날과 같이 태양광이 미약한 경우에는 태양의 위치(고도각과 방위각)를 정확하게 측정할 수 있을지 의문이다.

따라서 기존에 축적된 시간별 및 지역별 태양의 위치(방위각, 고도각 등)를 이용하여 반사판의 위치를 자동으로 제어하고 피드백을 통하여 반사판의 위치와 각도를 보정하는 기술의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.

첫째, 기존에 축적된 시간별 및 지역별 태양의 위치(방위각, 고도각 등)를 이용하여 반사판의 위치를 자동으로 제어하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공하고자 한다.

둘째, 설치된 각종 센서 등을 이용한 피드백을 통하여 반사판의 위치를 보정하여 효율을 높이는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공하고자 한다.

셋째, 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘리고 파손을 줄일 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공하고자 한다.

넷째, 외부온도에 맞추어 가동시간을 자동으로 조절할 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공하고자 한다.

다섯째, 브레이크를 도입하여 반사판을 정확한 위치에 감속시키거나 움직임없이 고정할 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 옥상에 유입된 태양광을 자동제어하여 반사하므로 원하는 곳에 반사된 태양광이 도달하게 하기 위한 것으로,

옥상에 설치되는 바닥고정대(FF); U자형으로 상기 바닥고정대(FF) 상부에 설치되되 양단이 위를 향하도록 설치되는 반사판고정대(RF); 상기 반사판고정대(RF)의 양단 사이에 벤딩축(BA)으로 연결되어 설치되는 반사판(RM); 포토셀을 이용하여 태양의 위치를 추적하는 것으로 상기 반사판(RM)에 부착되는 태양광추적센서(SS); 상기 반사판(RM)에 부착되어 상기 반사판(RM)의 기울기를 감지하는 기울기센서(미도시); 상기 바닥고정대(FF) 내부에 설치되어 상기 반사판고정대(RF)를 수평 회전시키는 수평회전모터(HM); 및, 상기 반사판고정대(RF) 내부에 설치되어 상기 반사판(RM)을 수직 회전시키는 수직회전모터(VM);를 포함하여 구성되되,

상기 태양광추적센서(SS)를 사용하여 상기 수평회전모터(HM)를 회전시켜 태양의 위치를 추적하고, 미리 입력된 지역별 시간별 태양고도에 따라 상기 수직회전모터(VM)를 적절한 회전각으로 회전시키며, 상기 기울기센서(미도시)를 사용하여 상기 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

또한 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘이고 파손을 줄이기 위하여 상기 반사판(RM)은 벤딩축(BA)을 중심으로 2개로 나뉘어 접히는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

더불어 상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 감속기(D) 또는 브레이크(B)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 기존에 축적된 시간별 및 지역별 태양의 위치(방위각, 고도각 등)를 이용하여 반사판의 위치를 자동으로 제어하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

둘째, 설치된 각종 센서 등을 이용한 피드백을 통하여 반사판의 위치를 보정하여 효율을 높이는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

셋째, 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘리고 파손을 줄일 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

넷째, 외부온도에 맞추어 가동시간을 자동으로 조절할 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

다섯째, 브레이크를 도입하여 반사판을 정확한 위치에 감속시키거나 움직임없이 고정할 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

도 1은 종래의 태양광 자동추적 반사판 시스템의 사진 및 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 현장에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템에서 반사판의 접히는 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 사용되는 반사판의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 반사판이 접히는 실시예를 도시한 것이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 현장에 대한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템의 측면도이다.

본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템은 도 2에 도시된 것처럼 옥상에 유입된 태양광을 자동제어하여 반사하므로 태양광이 도달하지 않는 곳에 반사된 태양광이 도달하게 하기 위한 것으로,

옥상에 설치되는 바닥고정대(FF); U자형으로 상기 바닥고정대(FF) 상부에 설치되되 양단이 위를 향하도록 설치되는 반사판고정대(RF); 상기 반사판고정대(RF)의 양단 사이에 벤딩축(BA)으로 연결되어 설치되는 반사판(RM); 포토셀을 이용하여 태양의 위치를 추적하는 것으로 상기 반사판(RM)에 부착되는 태양광추적센서(SS); 상기 반사판(RM)에 부착되어 상기 반사판(RM)의 기울기를 감지하는 기울기센서(미도시); 상기 바닥고정대(FF) 내부에 설치되어 상기 반사판고정대(RF)를 수평 회전시키는 수평회전모터(HM); 및, 상기 반사판고정대(RF) 내부에 설치되어 상기 반사판(RM)을 수직 회전시키는 수직회전모터(VM);를 포함하여 구성되되,

상기 태양광추적센서(SS)를 사용하여 상기 수평회전모터(HM)를 회전시켜 태양의 위치를 추적하고, 미리 입력된 지역별 시간별 태양고도에 따라 상기 수직회전모터(VM)를 적절한 회전각으로 회전시키며, 상기 기울기센서(미도시)를 사용하여 상기 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 바닥고정대(FF)는 주로 옥상에 설치되어 시스템 전체를 지지하는 것으로 후술하는 하기 수평회전모터(HM)가 내장되어 있다.

상기 반사판고정대(RF)는 전체적인 형상이 U자를 이루고 상기 바닥고정대(FF) 상부에 설치되되 양단이 위를 향하도록 설치된다.

상기 반사판(RM)은 통상적으로 사용되는 것으로 상기 반사판고정대(RF)의 양단 사이에 벤딩축(BA)으로 연결되어 설치된다.

도 5는 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템에서 반사판의 접히는 실시예를 도시한 것이다. 종래의 경우 풍속이 강할 때 반사판이 접히지 않아 파손 또는 분리가 자주 일어나고, 분리된 부재가 추락하는 안전사고의 위험이 높았다.

그러나 본 발명은 도 5에 도시된 것처럼, 상기 반사판(RM)은 전체시스템의 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘이고 파손을 줄이기 위하여 벤딩축(BA)을 중심으로 2개로 나뉘어 접히도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 사용되는 반사판의 다른 실시예를 도시한 것이고, 도 7은 도 6의 반사판이 접히는 실시예를 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 반사판(RM)의 형상을 볼록거울 형상으로 하여 반사된 태양광이 확산되어 넓은 지역에 태양광이 도달하게 할 수 있다.

상기 태양광추적센서(SS)는 통상적인 포토셀을 이용하여 태양의 위치를 추적하는 것으로 상기 반사판(RM)에 부착되어 설치된다.

도 1(a) 및 (b)는 각각 종래의 태양광 자동추적 반사판 시스템의 사진 및 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 태양광 자동추적 반사판 시스템은 태양광추적센서(SS)가 전체시스템에서 돌출되어 설치되므로 파손의 우려가 높았으며 미관상 문제점이 많았다. 또한 반사된 태양광을 추적하므로 정확도가 떨어지는 단점이 있다.

그러나 본 발명은 태양광추적센서(SS)가 반사판(RM)에 직접 부착되어 설치되므로 돌출되는 부분이 없어 파손의 위험이 낮고 미관상 효과가 우수하며 추적 정밀도가 상승하는 장점이 있다. 상기 태양광추적센서(SS)는 통상적인 포토셀을 이용하는 것이 바람직하며 태양을 추적하여 태양의 방위각 또는 고도각을 조절하는 역할을 할 수도 있고, 미리 입력된 태양의 방위각 및 고도각에 따라 반사판(RM)을 위치시킨 후 수평회전모터(HM) 또는 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하게 할 수 있다.

상기 기울기센서(미도시)는 상기 반사판(RM)에 부착되어 상기 반사판(RM)의 기울기를 감지하는 것으로, 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있으며 본 발명은 상기 기울기센서(미도시)를 사용하여 상기 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하게 된다.

상기 수평회전모터(HM)는 상기 바닥고정대(FF) 내부에 설치되어 상기 반사판고정대(RF)를 수평 회전시키는 것이고, 상기 수직회전모터(VM)는 상기 반사판고정대(RF) 내부에 설치되어 상기 반사판(RM)을 수직 회전시키는 것으로 통상적으로 사용되는 모터를 이용하게 되며, 상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 감속기(D) 또는 브레이크(B)가 설치될 수 있다.

상기 감속기(D) 또는 브레이크(B)는 통상적으로 사용되는 것을 도입하여 이용하는 것이 바람직하다.

종래기술의 경우 반사판을 회전하여 고정시키더라도 반사판의 움직임이 심하여 반사각의 오차를 유발하고, 모터 및 기어 등 부재의 마모가 발생되어 내구연한이 줄어드는 단점이 있었다. 그러나 본 발명은 감속기(D) 또는 브레이크(B)를 도입하여 반사판을 정확한 위치에 감속시키거나 움직임없이 고정할 수 있는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템을 제공한다.

그리고 본 발명은 반사된 태양광의 도달지점이나 상기 반사판(RM)에 온도센서(미도시)를 부착하여 설정온도를 초과할 경우 가동이 자동으로 중지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 다수개의 본 발명의 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템이 설치되어있는 곳의 경우, 설정온도와 온도센서(미도시)의 측정온도를 비교하여 적절한 시스템의 가동개수를 자동으로 조절할 수 있다.

결론으로 본 발명은 기존에 축적된 시간별 및 지역별 태양의 위치(방위각, 고도각 등)를 이용하여 반사판의 위치를 자동으로 제어하며, 설치된 각종 센서 등을 이용한 피드백을 통하여 반사판의 위치를 보정하여 효율을 높일 수 있다. 그리고 미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘리고 파손을 줄이며, 외부온도에 맞추어 가동시간을 자동으로 조절한다. 또한 감속기 및 브레이크를 도입하여 반사판을 정확한 위치에 감속시키거나 움직임없이 고정할 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

FF: 바닥고정대(FF)
RF: 반사판고정대(RF)
RM: 반사판(RM)
BA: 벤딩축(BA)
SS: 태양광추적센서(SS)
HM: 수평회전모터(HM)
VM: 수직회전모터(VM)
D: 감속기(D)
B: 브레이크(B)

Claims (10)

1. 삭제
2. 옥상에 유입된 태양광을 자동제어하여 반사하므로 원하는 곳에 반사된 태양광이 도달하게 하기 위한 것으로,
   옥상에 설치되는 바닥고정대(FF);
   U자형으로 상기 바닥고정대(FF) 상부에 설치되되 양단이 위를 향하도록 설치되는 반사판고정대(RF);
   상기 반사판고정대(RF)의 양단 사이에 벤딩축(BA)으로 연결되어 설치되는 반사판(RM);
   포토셀을 이용하여 태양의 위치를 추적하는 것으로 상기 반사판(RM)에 부착되는 태양광추적센서(SS);
   상기 반사판(RM)에 부착되어 상기 반사판(RM)의 기울기를 감지하는 기울기센서(미도시);
   상기 바닥고정대(FF) 내부에 설치되어 상기 반사판고정대(RF)를 수평 회전시키는 수평회전모터(HM); 및,
   상기 반사판고정대(RF) 내부에 설치되어 상기 반사판(RM)을 수직 회전시키는 수직회전모터(VM);
   를 포함하여 구성되되,
   상기 태양광추적센서(SS)를 사용하여 상기 수평회전모터(HM)를 회전시켜 태양의 위치를 추적하고, 미리 입력된 지역별 시간별 태양고도에 따라 상기 수직회전모터(VM)를 적절한 회전각으로 회전시키며, 상기 기울기센서(미도시)를 사용하여 상기 수직회전모터(VM)의 회전각이 정확한 지를 체크하고 상기 회전각을 보정하여 보정된 정보를 제어부(미도시)로 전송하는 것을 특징으로 하고,
   미가동시간이나 풍속이 강할 때 접어서 내구연한을 늘이고 파손을 줄이기 위하여 상기 반사판(RM)은 벤딩축(BA)을 중심으로 2개로 나뉘어 접히는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
3. 제2항에서,
   상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 감속기(D)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
4. 제2항에서,
   상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 브레이크(B)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
5. 제3항에서,
   상기 수평회전모터(HM) 또는 상기 수직회전모터(VM) 중 어느 하나 이상에 브레이크(B)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
6. 제2항에서,
   반사된 태양광의 도달지점이나 상기 반사판(RM)에 온도센서(미도시)를 부착하여 설정온도를 초과할 경우 가동이 중지되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
7. 제3항에서,
   반사된 태양광의 도달지점이나 상기 반사판(RM)에 온도센서(미도시)를 부착하여 설정온도를 초과할 경우 가동이 중지되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
8. 제4항에서,
   반사된 태양광의 도달지점이나 상기 반사판(RM)에 온도센서(미도시)를 부착하여 설정온도를 초과할 경우 가동이 중지되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
9. 제5항에서,
   반사된 태양광의 도달지점이나 상기 반사판(RM)에 온도센서(미도시)를 부착하여 설정온도를 초과할 경우 가동이 중지되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.
   
10. 제2항에서,
    상기 반사판(RM)의 형상을 볼록거울 형상으로 하여 반사된 태양광이 확산되는 것을 특징으로 하는 개량형 태양광 자동추적 반사판 시스템.

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