KR101159195B1 - 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치에 관한 것으로서, 이는 동절기에 장애물로 인해 태양광이 조사되지 않는 노면의 음지영역에서 주로 발생하는 결빙상태의 지속에 의해 교통사고가 야기되는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 태양의 이동궤도를 따라 회전하는 태양광추적부(10)와; 다수개의 염료감응 태양전지 셀이 부착되고 상기 태양광추적부(10) 상부에 직립설치되며 상호간에 일정간격 이격되는 복수개의 태양전지기판(20)과; 복수개의 상기 태양전지기판(20) 상부에 고정되는 확산렌즈패널(30)과; 상기 태양전지기판(30)으로부터 전원을 공급받고 노면에 매설되는 발열체(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 친환경적인 태양에너지를 활용하여 겨울철에 태양광이 조사되지 않는 특정 노면부분이 결빙되지 않도록 할 수 있는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 겨울철과 같은 동절기에는 강설로 인한 도로면의 결빙을 방지하기 위해 차량을 통해 제설작업을 하거나 염화칼슘, 염화마그네슘 등과 같은 제설제를 살포하는 방식이 주로 채택되고 있다.
그런데 종래의 도로 시설물인 방음벽, 옹벽이나 도로 시공을 위해 축조된 사면에 의해 형성되는 그림자로 인해 특정 도로 구간에 거의 햇빛이 들지 않게 되는 이유로, 제설작업이나 제설제 사용에 의한 효과가 미치지 않게 되고 그에 따라 도로 구간이 겨울철동안 계속적으로 결빙된 상태로 남아 있음에 따라 빈번하게 해당 도로 구간에서 교통사고가 야기되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 친환경적인 태양에너지를 이용하여 겨울철 음지영역으로 지속되는 부분의 노면이 결빙되는 것을 방지하기 위한 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 태양의 이동궤도를 따라 회전하는 태양광추적부와; 다수개의 염료감응 태양전지 셀이 부착되고 상기 태양광추적부 상부에 직립설치되며 상호간에 일정간격 이격되는 복수개의 태양전지기판과; 복수개의 상기 태양전지기판 상부에 고정되는 확산렌즈패널과; 상기 태양전지기판으로부터 전원을 공급받고 노면에 매설되는 발열체;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광추적부에는 노면의 결빙위치에 지속적으로 태양광을 조사하기 위한 광조사부가 설치되고, 상기 태양전지기판 및 발열체 사이에는 축전지가 구비되며, 상기 발열체 및 축전지 사이에는 온도감지센서를 통해 일정온도 이하에서 그 발열체에 전원이 공급되도록 하는 전원공급부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치는 태양광추적부를 통해 태양전지기판으로 조사되는 태양광량을 증가시켜 전기에너지 발생 효율을 향상시킴과 아울러 발생된 전기를 통해 도로 음지영역에 매설된 발열체를 동작시킴으로써 노면의 결빙을 방지하여 안전사고에 대비토록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 중 태양광추적부, 태양전지기판 및 렌즈패널을 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 중 태양광추적부, 태양전지기판 및 렌즈패널을 도시한 결합사시도.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치의 연결구조를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 중 태양광추적부, 태양전지기판 및 렌즈패널을 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 중 태양광추적부, 태양전지기판 및 렌즈패널을 도시한 결합사시도.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치의 연결구조를 개략적으로 도시한 블록도.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100)는 기본적으로 태양의 이동궤도를 따라 회전하는 태양광추적부(10)와, 다수개의 염료감응 태양전지 셀이 부착되고 태양광추적부(10) 상부에 직립설치되며 상호간에 일정간격 이격되는 복수개의 태양전지기판(20)과, 복수개의 태양전지기판(20) 상부에 고정되는 확산렌즈패널(30)과, 태양전지기판(30)으로부터 전원을 공급받고 노면에 매설되는 발열체(40)를 포함한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치 중 태양광추적부, 태양전지기판 및 렌즈패널을 도시한 도면이다.
상기 태양광추적부(10)는 태양광을 받아 광센서가 생성하는 전류를 비교하여 태양의 위치를 추적하기 위한 것으로 종래의 다양한 태양광추적기가 이를 위해 사용될 수 있으며, 각종 모터, 기어축 등을 통해 태양광의 조사량이 가장 큰 방향으로 태양광추적부(10) 상부에 구비된 안착패널(11)이 회전하게 된다.
상기 태양전지기판(20)은 복수개의 염료감응 태양전지 셀을 통해 전기 에너지를 생성하기 위한 것으로, 염료감응 태양전지 셀이 비교적 흐린 날의 낮은 광량에도 충분히 반응하는 특성이 있음에 따라 이에 의해 발열체(40)에 지속적으로 전원을 공급하게 되는데, 복수개의 태양전지기판(20)을 태양광추적부(10) 상부, 즉 안착패널(11) 상면에 직립시켜 근접 배열하게 되면 보통의 무기 태양전지의 2차원 평면 배열에 비하여 3차원 공간 배열을 형성할 수 있으므로 전기의 이용 효율이 비약적으로 높아지게 되며, 태양광추적부(10)의 이동에 대응하여 태양전지기판(20) 또한 태양광량을 가장 많이 입사시킬 수 있는 위치로 배치된다.
여기서 상기 태양광추적부(10)와 태양전지기판(20) 체결구조의 일례를 살펴보면, 안착패널(11) 상부에 복수개의 슬라이딩홈을 형성하거나 리브를 설치하여 그 슬라이딩홈 또는 리브에 태양전지기판(20)의 하부가 끼움결합되도록 하는 방식을 사용할 수 있다.
참고로 복수개의 상기 태양광추적부(10)와 태양전지기판(20)는 태양 집광의 효율을 높이기 위해 지형조건에 따라 일조량이 많은 최적의 장소에 배치하고, 태양전지기판(20)의 상호간 이격 거리는 태양광이 충분히 그 간격 사이로 입사될 수 있도록 고려되는 것이 바람직하다.
상기 확산렌즈패널(30)은 복수개의 태양전지기판(20) 상부를 고정시킴과 아울러 기판과 기판 사이에서 태양광을 분산시키기 위한 기능을 담당하게 되는데, 그 하면에 가로, 세로 또는 사선방향으로 태양광의 산란 또는 굴절을 위한 미세패턴, 예로써 V자형 패턴이 새겨져 있어 태양전지기판(20) 하부의 염료감응 태양전지 셀까지 태양광의 균일한 전달을 가능하게 하는 한편으로, 태양전지기판(20) 상부가 끼움되는 홈을 통해 이와 고정되고 추가로 접착제에 의해 보다 견고히 고정될 수 있다.
상기 발열체(40)는 니켈, 크롬 또는 탄소섬유와 같은 종래의 다양한 발열물질을 그 재질로 하는 것으로, 별도의 발열체 보호용 금속 관체 내측에 설치된 다음으로 노면에 매설되어 장기간 사용을 가능하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치의 연결구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
또한 상기 태양전지기판(30)에 의해 생성된 전기에너지의 효율적 관리를 위해 그 태양전지기판(30) 및 발열체(40) 사이에 축전지(60)를 설치하여 야간과 같은 시간대에 태양전지기판(30)으로부터 전기 생성이 이루어지지 않아도 발열체(40)가 가열되도록 할 수 있으며, 온도감지센서(71)를 통해 일정온도 이하, 예로써 0℃ 이하에서 발열체(40)에 전원이 공급되도록 하는 전원공급부(70)를 그 발열체(40) 및 축전지(60) 사이에 설치함으로써 불필요하게 전력이 낭비되거나 발열체(40)가 구동되는 것을 방지한다. 여기서 발열체(40)가 태양광을 통해 축전지(60)에 저장되는 전기에너지에 의해서만 전원공급을 받을 경우, 겨울철과 같이 전력을 많이 요구되어 그 축전지(60) 용량이 부족한 상황이나 축전지(60)의 급작스런 고장이 발생할 수 있으므로, 이를 대비하기 위해 그 발열체(40)가 외부의 상용전력원, 즉 가로등과 같은 각종 건축구조물로부터 전원을 공급받을 수 있도록 하며, 그 상용전력원(80)의 공급 여부는 별도의 스위치 온/오프를 통해 결정된다.
한편으로 상기 태양광추적부(10)의 이동에 따라 결빙상태가 지속적으로 유지되는 노면 부분, 즉 발열체(40)가 매설되는 부분으로 태양광을 반사시키기 위한 광조사부(50)를 그 태양광추적부(10)에 설치하여 발열체(40)와 함께 해당 노면에 결빙이 발생되지 않도록 할 수 있는데, 이러한 광조사부(50)는 태양추적부(10)가 태양전지기판(30)측으로 가장 많은 태양광이 입사되도록 회전하는 과정에서 결빙된 노면측으로 태양광을 반사하게 되고, 이의 일례로는 등록특허 제10-451048호에 기재된 바와 같이 태양광추적부(10)에 의해 판단되는 태양광량의 최대 입사각을 거쳐 입사된 태양광이 음지의 해당 노면 부분으로 반사되도록 하는 종래의 회전식 반사거울을 들 수 있다.
Claims (5)
- 태양의 이동궤도를 따라 회전하는 태양광추적부(10)와;
다수개의 염료감응 태양전지 셀이 부착되고 상기 태양광추적부(10) 상부에 직립설치되며 상호간에 일정간격 이격되는 복수개의 태양전지기판(20)과;
복수개의 상기 태양전지기판(20) 상부에 고정되는 확산렌즈패널(30)과;
상기 태양전지기판(30)으로부터 전원을 공급받고 노면에 매설되는 발열체(40);가 포함되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100). - 청구항 1에 있어서,
상기 태양광추적부(10)에는 노면의 결빙위치에 지속적으로 태양광을 조사하기 위한 광조사부(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100). - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 태양전지기판(30) 및 발열체(40) 사이에는 축전지(60)가 구비되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100). - 청구항 3에 있어서,
상기 발열체(40) 및 축전지(60) 사이에는 온도감지센서(71)를 통해 일정온도 이하에서 그 발열체(40)에 전원이 공급되도록 하는 전원공급부(70)가 설치되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100). - 청구항 4에 있어서,
상기 발열체(40)는 외부의 상용전력원으로부터 전원을 공급받아 발열가능한 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 이용한 노면 결빙 방지장치(100).
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