KR101227088B1 - 추적형 비아이피브이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프레임 상단에 배치되며 상부가 프레임 내면을 따라 가이드되며 이동 가능하도록 결합된 상단 태양광 패널과, 상기 프레임 하단에 배치되며 하부가 상기 프레임 하단에 회동 가능하도록 고정되고 상부는 상기 상단 태양광 패널의 하부와 회동 가능하도록 결합된 하단 태양광 패널, 상기 상단 태양광 패널의 상부와 연결되어 상단 태양광 패널의 상부를 프레임 내에서 일방향으로 이동시키는 구동부, 및 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 추적형 비아이피브이(BIPV)를 제공한다.

Description

추적형 비아이피브이 패널{Tracking BIPV pannel}
본 발명은 건물외장형 태양광 발전시스템(Building-integrated photovoltaics : BIPV)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 건물의 벽면 및 창문 전방에 설치되며, 태양광 패널이 태양의 이동궤적을 따라 구동부와 제어부에 의해 회동이 가능하여 집광 효율이 극대화되고 건물 미관을 향상시키는 BIPV 패널을 제안한다.
일반적으로 태양광 발전장치는 태양광에 의해 전기에너지를 발생시키는 태양전지로부터 전력을 공급받아 안정된 전력을 공급하는 발전설비이다. 이러한 태양광 발전장치는 고품질의 전기를 저렴하고 안전하며, 편리하게 사용할 수 있는 자연 친화적인 발전장치이다.
이러한 자연 친화적인 태양광 발전장치는 전력을 안정적으로 생산하여 공급해야 하는 전제조건으로 양호한 태양광의 일사조건과 광범위한 설치면적을 필요로 하게 된다.
하지만, 태양전지모듈은 태양전지의 종류에 따라 비용이 높고 태양광의 에너지 밀도가 낮아 일정 전력을 얻기 위해서는 태양전지 모듈을 다량 사용해야 하며, 이로 인해 설치장소에 제한이 따른다.
또한, 태양광의 각도에 따른 효율의 변화를 갖는 태양광 발전 시스템의 특성상 건물의 옥상, 지붕 또는 별도로 세운 지주 등에 설치해야 하며, 태양 에너지를 흡수하는 태양전지 모듈의 방향이 남향으로 되어야 한다는 제한도 따른다.
이런 문제로 인해 한정된 건물의 옥상 또는 별도의 시설물을 사용해 태양전지모듈을 설치, 발전하고 있으며, 아파트나 다세대 주택, 공동건물, 옥외 구조물 등에서의 개별 태양광 발전시설의 이용은 설치공간의 부족으로 인해 제한되어 왔다.
종래에는 이처럼 태양광 발전을 위한 태양전지모듈을 지붕, 옥상 또는 기타 한정된 장소에서만 설치됨으로써 효율성이나 경제성의 측면에서 불리한 점이 있다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 건물의 외부에 설치되는 BIPV 패널이 회동 가능하도록 설치되어 건물 외벽의 활용과 동시에 건축물의 미관을 높일 수 있는 추적형 BIPV 패널장치를 제공하는 그 목적이 있다.
기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프레임 상단에 배치되며 상부가 프레임 내면을 따라 가이드되며 이동 가능하도록 결합된 상단 태양광 패널과, 상기 프레임 하단에 배치되며 하부가 상기 프레임 하단에 회동 가능하도록 고정되고 상부는 상기 상단 태양광 패널의 하부와 회동 가능하도록 결합된 하단 태양광 패널, 상기 상단 태양광 패널의 상부와 연결되어 상단 태양광 패널의 상부를 프레임 내에서 일방향으로 이동시키는 구동부, 및 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 추적형 BIPV 패널을 제공한다.
상기 하단 태양광 패널의 하부는 프레임과 힌지 고정바에 의해 회동 가능하도록 고정되고 하단 태양광 패널의 상부는 상단 태양광 패널의 하부와 힌지 고정바에 의해 회동 가능하도록 고정된다.
상기 구동부는 회전룰러와 연결된 외접기어, 상기 제어부와 연결된 모터기어, 및 상기 외접기어와 연결된 제1회전 실린더를 포함할 수 있고, 상기 제어부는 태양의 고도와 방향을 감지하는 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 상단 태양광 패널의 상부에는 제2회전 실린더가 결합되어 있고, 제2회전 실린더는 상기 구동부의 제1회전 실린더와 와이어로 연결된다.
본 발명에 따르면, 태양전지판을 수직으로 다중 설치함으로써, 좁은 면적으로도 넓은 태양광 입사면적을 확보할 수 있고, 태양전지가 태양의 궤적을 추적하도록 하여 태양광의 입사조건을 극대화시킴으로써, 전력을 안정적으로 생산하여 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 건물 외벽의 미관을 높이고 건물 내외부의 공기 순환을 보조하여 건축물의 가치를 상승시킬 수 있다.
도 1a 및 1b는 추적형 BIPV 패널을 나타낸 사시도.
도 2은 추적형 BIPV 패널의 설비를 나타낸 사시도.
도 3은 추적형 BIPV 패널의 구동부와 제어부를 나타낸 정면도.
도 4은 추적형 BIPV 패널의 구동부와 제어부를 나타낸 측면도.
도 5a 및 5b는 추적형 BIPV 패널의 확장을 나타낸 사시도.
본 발명은 건물의 외관을 형성하면서 태양광 발전이 이루어지는 BIPV 패널을 제안한다.
본 발명의 BIPV 패널은 형태가 단순하면서도 건물 외벽에 설치되어 개폐가 가능하고, 태양광을 입사받는 각도를 자동으로 조절 가능하여 BIPV 패널의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 BIPV 패널은 두 장의 태양광 패널을 서로 회동 가능하도록 결합하는 한편, 두 태양광 패널이 이루는 각도가 변화되도록 제어하여 태양 고도나 입사 방향에 따라 태양광 패널의 입사 효율을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a 및 1b를 참고하면, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 발전장치는 건물의 벽면 또는 창문 전방에 설치되는 소정 크기의 BIPV 패널(10)로서, 상기 BIPV 패널(10)은 프레임(30)내에 상단 태양광 패널(11)과 하단 태양광 패널(12)를 포함하고 있다.
건물 외 표면에 전지판을 이용하는 건물외장형 태양광 발전시스템은 창호나 벽면, 발코니 등 건물 외관에 태양광 발전 모듈을 장착하여 자체적으로 전기를 생산하고, 건축 자재로서의 기능도 겸하여 건축물의 일 구성요소로 사용된다.
본 발명에 따른 BIPV 패널은 전기 생산 및 건물 외관의 기능 이외에도 태양 고도나 방향에 따라 태양광 패널의 각도가 조절되고 프레임 내의 두 태양광 패널의 상호 작용으로 부분적인 개폐가 가능하여 건물 내외부의 환기에도 도움을 준다.
이러한 작용을 위하여 본 발명에서는 BIPV 패널을 구성하는 두 태양광 패널을 힌지 결합에 의하여 일체적으로 동작하도록 한다. 구체적으로 도 1b를 참조하면, 상기 하단 태양광 패널(12)의 하부는 프레임(30)과 힌지 고정바(30a)에 의해 고정되어 회동이 가능하며, 하단 태양광 패널(12)의 상부는 상기 상단 태양광 패널(11)의 하부와 힌지 고정바(30b)에 의해 회동이 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 도 2를 참고하면, 상기 상단 태양광 패널(11)의 하부는 상기 하단 태양광 패널(12)의 상부와 상기 힌지 고정바(30c)에 의해 회동이 가능하다.
이와 같이 프레임(30) 내에서 상단 태양광 패널(11)과 하단 태양광 패널(12)의 상단 및 하단이 각각 힌지 결합됨으로써 상단 태양광 패널(11)과 하단 태양광 패널(12)의 동작이 한번에 이루어지며, 이 경우 프레임(30)은 상단 태양광 패널(11)의 상부가 이동하는 가이드 역할을 하게 된다.
프레임에 완전히 밀착된 상태에서는 두 태양광 패널이 창문과 유사한 구조로 건물 내부를 외부에 대해 폐쇄시키게 되는 반면, 태양광 패널이 프레임 내에서 이동하게 되면 시스템 창호와 유사하게 프레임에 열린 공간이 마련되어 건물에 외부 공기가 유입될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상단 태양광 패널(11)과 하단 태양광 패널(12)이 힌지 동작으로 회동하게 되면 최초 프레임에 장착된 수직 상태에서 각 패널면 각도가 변하여 태양 고도에 대해 보다 효과적으로 대응할 수 있게 된다. 그 결과 태양광을 입사받는 효율이 높아진다.
본 발명의 BIPV 패널은 상단 태양광 패널(11)과 하단 태양광 패널(12)이 힌지 동작이 자동으로 이루어질 수 있도록 구동부와 제어부를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상단 태양광 패널(11)의 상부에는 제2회전 실린더(44a)가 결합되어 있고, 이 제2회전 실린더(44a)는 구동부의 제1회전 실린더(44b)와 와이어(45)로 연결되어 있다.
구동부의 제1회전 실린더(44b)가 회전하면 와이어(45)가 감기거나 풀리게 되며, 이에 따라 상단 태양광 패널(11)의 상부는 프레임 내에서 수직 방향으로 이동하게 되며, 상단 태양광 패널(11)의 하부와 하단 태양광 패널(12)의 상부는 힌지 동작으로 회동하여 도 1b에 도시한 바와 같이 프레임에 열린 공간이 마련되고, 두 태양광 패널(11, 12)은 경사진 상태로 변화된다.
본 발명의 BIPV 패널을 동작시키는 구동부 및 제어부의 일실시예를 도 3 및 도 4에 도시하였다. 구동부는 회전룰러(41)와 연결된 외접기어(42), 제어부(40)와 연결된 모터기어(43), 상기 외접기어(42)와 연결된 제1회전 실린더(44b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1회전 실린더(44b)에는 전술한 바와 같이 와이어(45)의 한쪽이 연결되고 와이어의 다른 한쪽이 상단 태양광 패널(11) 상부의 제2회전 실린더(44a)에 연결되어, 동력의 전달이 이루어진다.
상기 와이어는 구동부의 동작에 의하여 제1회전 실린더(44b)가 일방향으로 회전하게 되면 감기거나 반대 방향으로 회전하게 되면 풀리게 된다. 와이어는 자체 무게 및 중력으로 인하여 하방으로 이동하려는 상단 태양광 패널에 인장력을 가하여 정해진 위치에 머무르거나 상방으로 이동시키는 역할을 한다.
상기 제어부(40)는 태양의 고도와 방향을 감지하는 센서를 더 구비할 수 있고, 이 경우 제어부는 상기 센서로부터 태양의 위치 정보를 입력받아 구동부의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 태양 고도나 방향에 따라 구동부의 동작이 제어됨으로써 BIPV 패널의 개폐, 각도 등을 변화시킬 수 있다.
본 발명에서 구동부 및 제어부는 프레임(30) 상단 내측에 설치할 수 있을 것이다.
본 발명의 BIPV 패널은 건물의 창문을 대신하여 설치될 수도 있고, 건물 벽체의 일부분을 구성하여 설치하는 것도 바람직하다. 도 5a 및 5b는 건물 외벽에 BIPV 패널을 설치한 예를 도시한 것으로, 각 층마다 BIPV 패널이 설치되어 창문과 동일한 기능을 하고 있다(도 5b). 또한, 동일 층에서도 여러 영역에 걸쳐 BIPV 패널을 형성하여 벽체와 유사한 기능을 하고 있다(도 5b).
이와 같이 본 발명의 BIPV 패널은 건물의 형태나 높이 등에 따라 다양한 방식으로 설치하여 태양광 발전은 물론, 건물의 외관에 미적 가치를 부여하여 건축물의 가치를 한층 높일 수 있다. 또한, 별도의 설치 장소를 마련하지 않고도 건물 외벽 등을 활용하여 태양광 발전을 수행함으로써 공간 활용도를 크게 높일 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
10:BIPV 패널 11:상단 태양광 패널
12:하단 태양광 패널 30:프레임
30a,30b,30c:힌지 고정바
40:제어부 41:회전룰러
42:외접기어 43:모터기어
44a:제2회전 실린더 44b:제1회전 실린더

Claims (5)

  1. 프레임 상단에 배치되며 상부가 프레임 내면을 따라 가이드되며 이동 가능하도록 결합된 상단 태양광 패널과, 상기 프레임 하단에 배치되며 하부가 상기 프레임 하단에 회동 가능하도록 고정되고 상부는 상기 상단 태양광 패널의 하부와 회동 가능하도록 결합된 하단 태양광 패널과, 상기 상단 태양광 패널의 상부와 연결되어 상단 태양광 패널의 상부를 프레임 내에서 일방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 구동부는 회전룰러와 연결된 외접기어, 상기 제어부와 연결된 모터기어, 및 상기 외접기어와 연결된 제1회전 실린더를 포함하며,
    상기 상단 태양광 패널의 상부에는 제2회전 실린더가 결합되어 있고, 제2회전 실린더는 상기 구동부의 제1회전 실린더와 와이어로 연결되며,
    상기 제어부는 태양의 고도와 방향을 감지하는 센서를 더 구비하여 태양 고도와 방향에 따라 상단 태양광 패널과 하단 태양광 패널의 개폐 및 각도를 변화시키는 추적형 비아이피브이 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하단 태양광 패널의 하부는 프레임과 힌지 고정바에 의해 회동 가능하도록 고정되고 하단 태양광 패널의 상부는 상단 태양광 패널의 하부와 힌지 고정바에 의해 회동 가능하도록 고정되는 추적형 비아이피브이 패널.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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