KR101126430B1 - 발포 알루미늄을 이용한 기능성 판재 - Google Patents

발포 알루미늄을 이용한 기능성 판재 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 건물외장형 태양광 발전시스템(BIPV:Building Integrated PhotoVoltaic System)에 있어서, 건물 일체형 태양광 모듈을 탑재한 건축 외장재로도 사용될 수 있고, OLED 조명 패널을 붙여 취급상의 취약성을 극복할 수 있는, 발포 알루미늄으로 된 판재에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 발포 알루미늄 판재의 뒷면을 가공하여 요철부를 형성하고, 상기 요철부의 결합으로 판재들을 용이하게 조립할 수 있으며, 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명 모듈을 상기 판재에 탑재할 경우, 상기 요철부에 전기 커넥터를 내장하여 솔라셀 또는 OLED 조명의 전기적인 연결 또한 간편하게 할 수 있다.
BIPV, 발포 알루미늄 판재, 솔라셀 모듈, OLED 조명, 전기 커넥터

Description

발포 알루미늄을 이용한 기능성 판재{A functional panel using foamed aluminium}
본 발명은 건물 외벽을 장식하는 솔라셀이 부착된 건축 자재에 관한 것으로, 상세하게는, 태양광 발전소의 대형 발전 패널 또는 건물 외피에 전지판을 이용하는 건물외장형 태양광 발전시스템(BIPV:Building Integrated PhotoVoltaic System)에 있어서, 건물 일체형 태양광 모듈을 탑재한 건축 외장재에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 박막형 또는 웨이퍼형 솔라셀을 발포 알루미늄 판재에 접착시킨 건축 외장재로 쓰일 수 있는 기능성 판재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, OLED 조명 패널의 취약성을 개선할 수 있는 발포 알루미늄으로 구성된 기능성 판재에 관한 것이기도 하다.
최근 녹색 성장에 대한 관심의 고조와 함께 태양에너지를 비롯한 신재생 에너지 개발 및 그 활용 시스템 개발이 가속되고 있다.
그 중 태양광을 흡수하여 전자ㆍ정공 쌍을 발생시켜 전류로 바꾸는 솔라셀에 대한 개발과 솔라셀 모듈에 대한 개발이 한창 진행중이다.
솔라셀의 경우, Si를 재료로 하는 것과 그 외의 것을 재료로 하는 화합물 반 도체 솔라셀로 나뉠 수 있으며, 단결정 또는 다결정 실리콘을 재료로 하는 경우는 기판형의 솔라셀이 제작되며, 박막형 폴리실리콘 또는 비정질 실리콘 박막 솔라셀의 경우는 화합물 반도체 솔라셀과 함께 박막형 솔라셀로 제작된다. 화합물 반도체 솔라셀로는, CdTe, CIS, GaAs, InGaAs, 양자우물 도트 셀, 염료 감응형 솔라셀 등이 있고, 이외에도 도포면으로 형성될 수 있는 것이 있다.
상기와 같은 솔라셀들은 0.6 V 전압과 3 A 이상의 전류를 생성하며, 적절한 전압과 전류를 생성하기 위하여 여러개의 솔라셀들을 서로 연결하고 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 충진재, 유리 등과 함께 압축하여 솔라셀 모듈로 제작된다.
결정질 실리콘 솔라셀 모듈은 여러 개의 솔라셀을 얇은 선으로 연결하여 충진재와 유리기판, 백 시이트(Back sheet) 등과 함께 압축시켜 제조된다.
이와 달리 박막 솔라셀 모듈은 솔라셀 자체가 모듈형태로 제작되며, 후에 보호막을 입히는 과정만이 추가된다.
상기와 같은 솔라셀 모듈은 크게 일반 솔라셀 모듈과 건자재 일체형 솔라셀 모듈(BIPV)로 구분될 수 있다. 최근 반투명 솔라셀 모듈, 컬러 솔라셀 모듈 등 소비자의 요구에 맞춘 다양한 형태의 모듈이 소개되고 있으며, 박막 솔라셀 모듈의 경우 반사 방지막이 없기 때문에 다양한 컬러의 모듈을 제작할 수는 없지만 기판의 형태에 따라서 휘어지는 솔라셀 모듈의 제작이 가능하다.
건자재 일체형 솔라셀 모듈의 경우, 건물 외벽이나 창문 전체에 투명 태양전지를 설치하게 되는 데, 아직까지는 창문에 설치하는 것이 일반적이다.
또한, 건물 외벽에 설치하는 솔라셀 모듈을 포함한 건축재에 대해, 대한민국 등록 특허공보 제10-0730699호에는 솔라셀 모듈을 금속 단열재에 탑재시킨 건자재가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 건자재는 무거워서 시공상의 주의를 요하고, 금속의 경우 가공성이 나쁘며, 높은 비용을 요하는 단점이 있다.
한편, 유리 기판에 여러 가지 물질을 증착하여 제작되는 OLED 조명 패널의 경우, 얇은 유리 기판의 취약성으로 인하여 취급이 조심스러우며, 파손이 잦다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 가볍고 저렴하며 가공성이 우수한, 솔라셀 또는 OLED 조명 탑재 건자재로 쓰일 수 있는 판재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 건물 내 외벽 등에 시공이 간편하고 구조가 간단한 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명을 탑재한 블록형 판재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 솔라셀 또는 OLED 조명을 탑재한 블록형 판재에 있어서, 상기 블록의 연결을 용이하게 함과 동시에 별도의 전기 커넥팅을 시공하지 않고도 각 블록의 결합만으로도 전기 접속이 가능한 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명을 포함한 솔라셀 탑재 판재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 발포 알루미늄 판재를 블록으로 만들어 솔라셀 또는 유리기판으로 된 OLED 조명 패널의 취약성을 극복할 수 있는 기능성 판재를 제공하고자 한다.
본 발명은, 발포 알루미늄 판재의 뒷면에 판재들을 서로 접속시킬 수 있는 볼록부와 오목부를 포함한 요철부를 형성한 발포 알루미늄 판재 위에, 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명 패널을 접착시키고,
상기 발포 알루미늄 판재 안에 전기 커넥터를 구비한 전선을 내장하고,
상기 발포 알루미늄 판재의 뒷면에 형성된 요철부 내부에 전기적 접속이 가능한 전기 커넥터가 배치되게 하여 상기 요철부의 결합으로 전기접속이 되게 한 것을 특징으로 하는 발포 알루미늄을 이용한 기능성 판재를 제공할 수 있다.
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본 발명에 따르면, 가볍고 방열, 방음 및 조합과 설치가 간단하면서도 가공성이 우수하며 저렴한, 건물 일체형 솔라셀 모듈 외장재 또는 태양광 발전소용 대형 발전 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유리 기판으로 된 OLED 조명 패널을 발포 알루미늄 판재에 탑재하여 유리 기판의 취약성을 극복할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블록 구조를 가진 발포 알루미늄 판재의 상호 조립이 간편하여 솔라셀을 건물 내 외벽, 지붕 또는 태양광 발전소나 조명을 원하는 면적만큼 간편하게 시공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블록 구조를 가진 발포 알루미늄 패널들이 조립하기 쉽도록 형성한 요철부를 전기 커넥터로 구성하므로 솔라셀 또는 OLED 조명 모듈의 전기 접속 또한 매우 편리하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발포 알루미늄 판재의 앞면과 뒷면의 구조를 보여주는 사시도 이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발포 알루미늄 판재(100)는 앞에서 보면 평탄면을 가진 사각형, 바람직하게는, 정사각형이나, 그 뒷면을 보면 판재 간의 조립을 용이하게 하도록 요철부가 형성되어 있다. 즉, 요철부는 좌우로 상기 판재들을 연결하기 위한 제1 볼록부(110)와 제2 볼록부(120) 및 제1 오목부(130)와 제2 오목부(140)가 있으며, 상하로 연결하기 위한 제3 볼록부(150)와 제4 볼록부(160) 및 제3 오목부(170)와 제4 오목부(180)를 포함한다.
상기와 같은 요철부를 구비한 하나의 판재(100)를 건물 외벽 또는 지붕 등의 면에 고정하고 나면, 계속하여 상기 볼록부들과 오목부들이 맞물리도록 판재를 조립할 수 있다. 즉, 제1 볼록부(110)는 인접한 판재의 제2 오목부(140)에 결합되고, 2개의 볼록부로 형성된 제2 볼록부(120)는 인접 판재의 제1 오목부(130)에 결합된다. 또한, 상기 판재(100)들을 상하 방향으로 조립할 경우, 제3 볼록부(150)는 위에 인접한 판재의 제4 오목부(180)과 결합된다.
상기와 같은 요철부의 가공은 발포 알루미늄의 가공성이 우수하다는 점으로 인해 비교적 용이하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 발포 알루미늄 판재(100)들의 조립 과정을 개념적으로 도시한다. 도 2에서 보듯이, 하나의 판재(100)를 벽면에 고정하고 나서, 다음번에 고정하고자 하는 판재(100)는 아래로 밀어 넣은 후 우측으로 밀어 넣어 조립한다. 이러한 조립은 볼록부에 형성된 고정구(115), 또는 연직 고정구(135)을 볼트 등의 고정 수단으로 고정하여 완성된다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른, 발포 알루미늄 판재(100) 위에 탑재물(300), 예를 들면, 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명 패널을 접착하는 것을 개념적으로 보여주는 사시도 이다. 솔라셀 모듈의 경우, 발포 알루미늄 판재(100)에 강력 접착제 등 으로 접착하여 블록 구조를 갖게 되면, 건물의 외벽이나 지붕 또는 태양광 발전소의 집광체에 용이하게 설치할 수 있으며, 특히 원하는 형상의 면적에 솔라셀을 설치할 수 있게 된다.
OLED 조명 패널의 경우, 유리 기판에 여러 가지 증착 또는 패턴 형성 공정을 거치게 되는데, 유리 기판의 취약성으로 취급이 조심스러우며, 파손되는 경우가 발생한다. 따라서, 본 발명의 발포 알루미늄 판재(100)에 OLED 조명 패널을 접착하여 여러 가지 공정을 수행할 경우, 파손 위험을 훨씬 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 발포 알루미늄 판재(100)에 솔라셀 모듈을 탑재할 경우, 그 전기 접속의 구성을 보여주는 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 판재(100) 뒷면에 형성된 요철부들이 전기 커넥터를 내장함을 뜻하는 도해도로 채용될 수 있는 전기 커넥터들 또한 예시한다.
솔라셀의 경우, 태양광을 전력으로 전환하는 효율이 현재까지는 낮은 편으로, 다수의 솔라셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 원하는 수준의 전력을 얻고 있다. 따라서 본 발명의 블록 구조의 판재에 탑재된 솔라셀 모듈 또한 여러 개의 판재를 조립함과 동시에 솔라셀들 간의 전기적 연결을 필요로 하게 된다.
필름 형태의 소형 솔라셀을 도선으로 서로 연결하며, 상기 도선은, 발포 알루미늄 판재(100)에 고랑을 형성하여 상기 고랑 안에 위치시키고, 상기 도선이 하나의 판재(100)의 단부에 이르면, 요철부 중 어느 하나의 볼록부, 예를 들면, 좌우로 인접한 판재들을 통해 솔라셀을 직렬 연결할 경우, 도 1의 제1 볼록부(110)에 도선을 집속시키고 일반적인 전기 커넥터를 상기 제1 볼록부(110)와 그에 결합되는 인접 판재의 제2 오목부(140)에 착설하여, 판재(100)들을 조립함과 동시에 솔라셀의 전기적인 연결을 간편하게 완성할 수 있다. 즉, 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 발포 알루미늄 판재에 내장된 전선 단부들은 제 볼록부(110)나 제2 오목부(140)에 도달하게 되고, 전선 단부에 구성된 전기커넥터는 제1 볼록부(110)와 제2 오목부(140) 각각에 내장되며, 전기커넥터 각각은 서로 맞물려 결합할 수 있어, 판재(100)의 조립은 곧 전기적인 직렬연결이 되는 것이다. 여기서 제1 볼록부(110)와 제2 오목부(140)의 결합을 예로 들었지만 그외 다수의 볼록부와 오목부가 조립시 결합함은 자명하다.
또한, 도 7에서 보듯이, 판재(100)의 조립을 할 때는 시작하는 마감재(400)를 고정한 후, 원하는 크기로 판재(100)를 조립하고 마지막 마감재(400)를 조립하여 외관을 깔끔하게 마감한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 발포 알루미늄 판재의 앞면과 뒷면의 구조를 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 발포 알루미늄 판재(100)들의 조립 과정을 개념적으로 도시하는 사시도.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른, 발포 알루미늄 판재(100) 위에 탑재물(300), 예를 들면, 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명 패널을 접착하는 것을 개념적으로 보여주는 사시도.
도 5는 솔라셀 모듈을 탑재한 발포 알루미늄 판재의 전기 접속의 구성을 보여주는 사시도.
도 6은 본 발명의 판재(100) 뒷면에 형성된 요철부들이 전기 커넥터를 내장함을 뜻하는 도해도 및 채용될 수 있는 전기 커넥터들의 예시도.
도 7은 본 발명의 판재(100)를 조립한 대형 패널을 마감하는 마감재를 도시하는 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100: 발포 알루미늄 판재 110: 제1 볼록부
115: 고정구 120: 제2 볼록부
130: 제1 오목부 135: 연직 고정구
140: 제2 오목부 150: 제3 볼록부
160: 제4 볼록부 170: 제3 오목부
180: 제4 오목부 300: 탑재물
400: 마감재
Figure 112009050375193-pat00001

Claims (3)

  1. 발포 알루미늄 판재의 뒷면에 판재들을 서로 접속시킬 수 있는 볼록부와 오목부를 포함한 요철부를 형성한 발포 알루미늄 판재 위에, 솔라셀 모듈 또는 OLED 조명 패널을 접착시키고,
    상기 발포 알루미늄 판재 안에 전기 커넥터를 구비한 전선을 내장하고,
    상기 발포 알루미늄 판재의 뒷면에 형성된 요철부 내부에 전기적 접속이 가능한 전기 커넥터가 배치되게 하여 상기 요철부의 결합으로 전기접속이 되게 한 것을 특징으로 하는 발포 알루미늄을 이용한 기능성 판재.
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  3. 삭제
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