KR101232730B1 - 나무 모양의 태양광 발전 장치 - Google Patents

나무 모양의 태양광 발전 장치 Download PDF

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Abstract

나무 모양의 태양광 발전 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는, 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지; 상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지; 상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며, 상기 2 이상의 태양 전지는, 위에서 아래로 바라보는 경우, 상기 가지 또는 상기 나무 몸통을 중심으로 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 상기 가지 또는 상기 나무 몸통의 둘레에 배치된다.
이로써, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무 몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가장 효율적으로 태양광을 흡수할 수 있으며, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무 몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가지와 가지 사이의 공간이나 나뭇잎 사이의 공간으로 바람이 잘 통과할 수 있어 바람과 같은 외부 요인에 의한 피해를 최소화할 수 있다.

Description

나무 모양의 태양광 발전 장치 {Tree-type solar power generator}
본 발명은 나무 모양의 태양광 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 나뭇잎 모양의 태양 전지가 장착된 나무 모양의 태양광 발전 장치에서 2 이상의 태양 전지가 가지 또는 나무의 몸통을 중심으로 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 가지 또는 나무 몸통의 둘레에 배치됨으로써 나뭇잎 모양의 태양 전지들 간의 간격을 적당히 유지함과 동시에 모든 나뭇잎들의 총괄적인 태양광 흡수량이 최대화될 수 있는, 나무 모양의 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
태양광 발전이란 발전기의 도움없이 태양 전지를 이용하여 태양광을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식으로서, 일반적으로 태양 전지, 축전지 및 전력변환장치로 구성된다. 태양광이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양 전지에 쪼여지면 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양 전지에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생되며, 이에 의해 전위차가 생성되어 전류가 흐르게 되는 원리를 이용하고 있다.
이러한 태양광 발전 방식에는 탑집광 방식과 포물면 집광 방식이 존재한다.
탑집광 방식은 높은 탑 위에 물탱크를 설치하고 탑 주위에 수많은 반사경을 설치하여 반사된 태양빛으로 물탱크의 물을 가열하는 것으로서, 이때 물탱크에서 발생된 증기로 터빈을 돌려 발전하는 방식이다. 포물면 집광 방식은 태양을 향해 일렬로 배치된 포물면 거울의 초점 위치에 물이 흐르는 도관을 설치하여 증기를 얻는 방식이다.
또 다른 방식으로는 태양 전지를 거치식 평판에 일렬로 정렬한 후 입사된 빛을 전기로 변환하는 방식이 존재하는데, 이러한 방식은 넓은 설치 면적이 요구되고 태양 전지 후면의 용지를 사용할 수 없으며, 더군다나 효율이 낮아 완전한 실용화 단계에 이르지 못하고 있는 실정이다.
이러한 기존의 태양광 발전 방식의 단점을 극복하기 위해 최근에는 박막형 태양 전지를 나뭇잎과 같은 모양으로 만들어 인공 나뭇가지에 연결함으로써 태양전지에서 발생된 전기를 축전지에 축전시켜 이를 사용할 수 있도록 하는 나무 형태의 태양광 발전 시스템이 제안되었다.
하지만, 이는 나뭇잎 모양의 태양 전지를 인공 나뭇가지에 부착하여 나무 형태의 태양광 발전 시스템을 만들고자 하는 기술에 불과할 뿐, 구체적으로 어떤 패턴으로 나뭇잎 모양의 태양 전지를 부착시켜야지 실제 자연이 만든 나무들처럼 태양광을 최대한 흡수하여 효율을 극대화시킬 수 있는지에 대해서는 개시되지 않았다.
따라서, 나무 형태의 태양광 발전 장치를 설치할 장소의 위치와 넓이 등에 따라 가장 알맞은 나무 형태를 우선 선택한 후 그에 맞는 나무 형태와 나뭇가지 및 나뭇잎을 부착시켜 최대한의 태양광을 태양전지판(solar panel)이 받을 수 있는 태양광 발전 시스템이 요구된다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양 전지를 나뭇잎 모양으로 만들어 나뭇가지에 부착하는 경우에 상기 나뭇가지 또는 나무 몸통을 중심으로 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 배치될 수 있도록 하는 나무 모양의 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가장 효율적으로 태양광을 흡수할 수 있는 나무 모양의 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무 몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가지와 가지 사이의 공간이나 나뭇잎 사이의 공간으로 바람이 잘 통과할 수 있어 바람과 같은 외부 요인에 의한 피해를 최소화할 수 있는 나무 모양의 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는, 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지; 상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지; 상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며, 상기 2 이상의 태양 전지는, 위에서 아래로 바라보는 경우, 상기 가지 또는 상기 나무 몸통을 중심으로 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 상기 가지 또는 상기 나무 몸통의 둘레에 배치된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는, 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지; 상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지; 상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며, 상기 가지는, 위에서 아래로 바라보는 경우, 상기 나무 몸통을 중심으로 상기 가지의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 상기 나무 몸통의 둘레에 배치된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는, 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지; 상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지; 상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며, 상기 가지가 수평 방향으로 형성된 경우에 있어서, 상기 가지의 외주면에 내접하는 정오각형의 5개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 2개의 꼭지점에 제1 쌍의 태양 전지 또는 보조 가지가 부착되고, 나머지 3개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 나머지 2개의 꼭지점에 제2 쌍의 태양 전지 또는 보조 가지가 부착되고, 상기 제1 쌍과 제2 쌍의 태양 전지 또는 보조 가지가 부착된 지점 상에 제3 쌍과 제4 쌍의 태양 전지 또는 보조 가지가 부착되는 방식으로 상기 가지의 외주면에서 72도의 각도로 회전하면서 번갈아 부착되며, 각 쌍 간에는 일정한 거리를 유지한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는, 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지; 상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지; 상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며, 상기 가지가 수평 방향으로 형성된 경우에 있어서, 상기 가지의 외주면에 내접하는 정오각형의 5개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 2개의 꼭지점에만 제1 쌍 내지 제n 쌍의 태양 전지 또는 보조 가지가 부착되며, 각 쌍 간에는 일정한 거리를 유지한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에 의하면, 다음과 같은 효과가 하나 이상 존재한다.
첫째, 태양 전지를 나뭇잎 모양으로 만들어 나뭇가지에 부착하는 경우에 상기 나뭇가지 또는 나무 몸통을 중심으로 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 배치되는 나무 모양의 태양광 발전 장치를 제공할 수 있다.
둘째, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무 몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가장 효율적으로 태양광을 흡수할 수 있다.
셋째, 나뭇잎 모양의 태양 전지를 나뭇가지나 나무 몸통의 둘레에 오각형을 이루면서 부착함으로써 가지와 가지 사이의 공간이나 나뭇잎 사이의 공간으로 바람이 잘 통과할 수 있어 바람과 같은 외부 요인에 의한 피해를 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치의 전체 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제7 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제8 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제9 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제10 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제11 실시예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제12 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제13 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치의 전체 외관을 나타내는 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치는 나뭇잎 모양의 태양 전지(110), 가지(120), 나무 몸통(130) 및 축전지(140)를 포함하여 구성되는 인공적인 나무 형태로 구성됨을 알 수 있다.
나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지(110)는 일 실시예로서 상기 가지(120)나 나무 몸통(130)을 중심으로 부착되는 경우에, 위에서 아래로 바라보면 상기 나뭇잎 형태의 태양 전지(110)의 바깥쪽 끝을 서로 연결한 선이 다각형을 이루면서 배치될 수 있다.
가지(120)는 상기 2 이상의 태양 전지(110)가 부착되어 상기 태양 전지(110)에 의해 생성된 전력을 전달하는 역할을 수행한다.
나무 몸통(130)은 태양 전지(110) 또는 가지(120)가 부착되는 중심 기둥으로서, 태양 전지(110)나 가지(120)로부터 전력을 전달받아서 축전지(140)에 축전시키는 역할을 수행한다. 실제로 상기 나무 몸통(130)은 상기 태양 전지(110)가 내부의 도선을 통해 다수 연결되는 줄기 및 줄기에서 파생된 가지(120)의 형태로 조합되되, 외피에 외관을 일반 나무의 형태로 구비할 수도 있다.
더욱이, 상기 나무 몸통(130)은 내부에 (-) 전극과 (+) 전극을 가진 도체가 장착되고 도체 간에 절연물질이 장입될 수 있다. 또한, 나무 몸통(130)은 바람이나 눈과 같은 자연 하중에서도 견딜 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
축전지(140)는 상기 나무 몸통(130)을 통해 내부로 연결되는 도선들과 연결되어 낮 동안 생산된 잉여 전력을 축전시키는 역할을 수행하며, 축전지(140)에 의해 축전된 전력은 전력 소비체에 의해 소비될 수 있다. 상기 축전지(140)는 각 태양광 발전 장치마다 별도로 구비될 수도 있으며, 다수개의 태양광 발전 장치로부터 수집된 전력을 한 곳으로 모을 수 있는 공통의 축전지를 구비할 수도 있다.
전술한 바와 같은 나무 모양의 태양광 발전 장치는 태양광을 충분한 양으로 골고루 흡수할 수 있도록 하기 위해 특정 공간 상에 일정한 간격을 유지하면서 설치할 수 있다. 이 경우, 각각의 태양광 발전 장치는 전선 망으로 연결될 수 있으며, 수집된 전력은 상기 축전지(140)에 축전될 수 있다.
이제, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)를 가지(120)나 나무 몸통(130)의 둘레에 부착하는 다양한 방식에 대해 도 2 내지 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)가 가지(120)나 나무 몸통(130)의 둘레에 부착되는 경우, 상기 가지(120) 또는 나무 몸통(130)을 중심으로 나선 형태로 부착되면서 위로 올라오는데, 가지(120)나 나무 몸통(130)의 위에서 아래로 바라보면, 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 오각형을 이루면서 배치됨을 알 수 있다.
물론, 본 발명은 오각형 형태의 배치 뿐 아니라 사각형이나 육각형 등을 포함하는 다각형 형태의 배치도 가능하지만, 태양광 흡수의 효율을 고려할 때 오각형 형태의 배치가 가장 바람직하므로, 이하에서는 주로 오각형 형태의 배치를 위주로 설명하기로 한다.
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 오각형을 이루면서 배치되는 5개의 태양 전지의 집합을 (Si1, Si2, Si3, Si4, Si5)(상기 i는 1에서 n까지의 임의의 정수)라고 할 경우, 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)는 가지(120)나 나무 몸통(130)의 아래에서 위를 향하여 (S11, S12, S13, S14, S15), (S21, S22, S23, S24, S25), ..., (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)의 순서로 배치되면서 올라온다.
상기 도 2의 우측 상단에 도시된 단면도를 참조하면, 상기 5개의 태양 전지의 집합들인 (S11, S12, S13, S14, S15), (S21, S22, S23, S24, S25), ..., (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 일치하게 보일 것이다.
또한, 상기 Si1과 Si2, Si3과 Si4, Si5와 S(i+1)1, S(i+1)2와 S(i+1)3, S(i+1)4와 S(i+1)5는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성한다. 즉, S11과 S12, S13과 S14, S15와 S21, S22와 S23, S24와 S25는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는 것이다.
그리고, 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리(A)보다는 길거나 같다. 즉, 상기 도 2에서 S12와 S13, S14와 S15, S21과 S22, S23과 S24 간의 수직 거리(B)는 S11과 S12, S13과 S14, S15와 S21, S22와 S23, S24와 S25 간의 수직 거리(A)보다 더 길거나 같은 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 3에서는 상기 도 2의 부착 방식을 따르되, 다만 5개의 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)가 1회전 부착된 다음에는 36도 쉬프트 하여 다시 5개의 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)가 부착된다는 점에서 차이가 있다. 즉, 상기 (S11, S12, S13, S14, S15), 상기 (S21, S22, S23, S24, S25), ..., 상기 (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 36도 만큼 회전된 상태로 보일 것이다.
그러므로, 상기 Si1과 Si2, Si3과 Si4, S(i+1)2와 S(i+1)3, S(i+1)4와 S(i+1)5는 144도의 각도를 유지하나, Si5와 S(i+1)1은 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성할 것이다. 즉, S11과 S12, S13과 S14, S22와 S23, S24와 S25는 144도의 각도를 유지하지만, 예외적으로 S15와 S21은 144도에서 36도를 뺀 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는 것이다.
그리고, 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리(A)보다는 길거나 같은 점은 전술한 도 2와 동일하다. 즉, 상기 도 3에서 S12와 S13, S14와 S15, S21과 S22, S23과 S24 간의 수직 거리(B)는 S11과 S12, S13과 S14, S15와 S21, S22와 S23, S24와 S25 간의 수직 거리(A)보다 더 길거나 같은 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 4의 제3 실시예에서는 전술한 상기 도 2의 제1 실시예에서의 부착 방식과 동일하되, 다만 상기 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되고 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리(A)는 0이 된다는 점에서 차이가 존재한다. 즉, 나뭇잎 모양의 태양 전지(110) 중 S11과 S12, S13과 S14, S15와 S21, S22와 S23, S24와 S25는 동일한 높이에서 부착된다는 의미이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 5의 제4 실시예에서는 전술한 상기 도 3의 제2 실시예에서의 부착 방식과 동일하되, 다만 상기 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되고 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리(A)는 0이 된다는 점에서 차이가 존재한다. 즉, 나뭇잎 모양의 태양 전지(110) 중 S11과 S12, S13과 S14, S15와 S21, S22와 S23, S24와 S25는 동일한 높이에서 부착된다는 의미이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식은 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)를 부착하는 경우 뿐 아니라 가지(120)를 나무 몸통(130)의 둘레에 배치하는 경우에도 적용될 수 있으며, 이는 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 나뭇잎 모양의 태양 전지(110)를 부착하는 가지(120)가 나무 몸통(130)의 둘레에 부착되는 경우, 상기 나무 몸통(130)을 중심으로 나선 형태로 부착되면서 위로 올라오는데, 나무 몸통(130)의 위에서 아래로 바라보면, 상기 가지(120)의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 오각형을 이루면서 배치됨을 알 수 있다.
물론, 본 발명은 오각형 형태의 배치 뿐 아니라 사각형이나 육각형 등을 포함하는 다각형 형태의 배치도 가능하지만, 태양광 흡수의 효율을 고려할 때 오각형 형태의 배치가 가장 바람직하므로, 이하에서는 주로 오각형 형태의 배치를 위주로 설명하기로 한다.
다시 도 6을 참조하여 설명하면, 오각형을 이루면서 배치되는 5개의 가지(120)의 집합을 (Li1, Li2, Li3, Li4, Li5)(상기 i는 1에서 n까지의 임의의 정수)라고 할 경우, 가지(120)는 나무 몸통(130)의 아래에서 위를 향하여 (L11, L12, L13, L14, L15), (L21, L22, L23, L24, L25), ..., (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)의 순서로 배치되면서 올라온다.
상기 도 6의 우측 상단에 도시된 단면도를 참조하면, 상기 5개의 가지의 집합들인 (L11, L12, L13, L14, L15), (L21, L22, L23, L24, L25), ..., (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 일치하게 보일 것이다.
또한, 상기 Li1과 Li2, Li3과 Li4, Li5와 L(i+1)1, L(i+1)2와 L(i+1)3, L(i+1)4와 L(i+1)5는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성한다. 즉, L11과 L12, L13과 L14, L15와 L21, L22와 L23, L24와 L25는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는 것이다.
그리고, 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리(A)보다는 길거나 같다. 즉, 상기 도 6에서 L12와 L13, L14와 L15, L21과 L22, L23과 L24 간의 수직 거리(B)는 L11과 L12, L13과 L14, L15와 L21, L22와 L23, L24와 L25 간의 수직 거리(A)보다 더 길거나 같은 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 7에서는 상기 도 6의 부착 방식을 따르되, 다만 5개의 가지(120)가 1회전 부착된 다음에는 36도 쉬프트 하여 다시 5개의 가지가 부착된다는 점에서 차이가 있다. 즉, 상기 (L11, L12, L13, L14, L15), 상기 (L21, L22, L23, L24, L25), ..., 상기 (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 36도 만큼 회전된 상태로 보일 것이다.
그러므로, 상기 Li1과 Li2, Li3과 Li4, L(i+1)2와 L(i+1)3, L(i+1)4와 L(i+1)5는 144도의 각도를 유지하나, Li5와 L(i+1)1은 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성할 것이다. 즉, L11과 L12, L13과 L14, L22와 L23, L24와 L25는 144도의 각도를 유지하지만, 예외적으로 L15와 L21은 144도에서 36도를 뺀 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는 것이다.
그리고, 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리(A)보다는 길거나 같은 점은 전술한 도 6의 경우와 동일하다. 즉, 상기 도 7에서 L12와 L13, L14와 L15, L21과 L22, L23과 L24 간의 수직 거리(B)는 L11과 L12, L13과 L14, L15와 L21, L22와 L23, L24와 L25 간의 수직 거리(A)보다 더 길거나 같은 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제7 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 8의 제7 실시예에서는 전술한 상기 도 6의 제5 실시예에서의 부착 방식과 동일하되, 다만 상기 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되고 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리(A)는 0이 된다는 점에서 차이가 존재한다. 즉, 가지(120) 중 L11과 L12, L13과 L14, L15와 L21, L22와 L23, L24와 L25는 동일한 높이에서 부착된다는 의미이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제8 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 9의 제8 실시예에서는 전술한 상기 도 7의 제6 실시예에서의 부착 방식과 동일하되, 다만 상기 각 쌍들 간의 수직 거리(B)는 일정하게 유지되고 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리(A)는 0이 된다는 점에서 차이가 존재한다. 즉, 가지 중 L11과 L12, L13과 L14, L15와 L21, L22와 L23, L24와 L25는 동일한 높이에서 부착된다는 의미이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제9 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 10에서는 주로 가지가 수평 방향이나 수평에 가깝게 기울어진 상태에서 나뭇잎 모양의 태양 전지를 부착하는 경우를 설명하고 있다.
즉, 상기 가지(120)의 외주면에 정오각형이 내접한다고 가정하면, 내접하는 정오각형의 5개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 임의의 2개의 꼭지점에 제1 쌍의 태양 전지(110) 또는 보조 가지가 부착되고, 나머지 3개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 나머지 2개의 꼭지점에 제2 쌍의 태양 전지(110) 또는 보조 가지가 부착된다. 그리고, 상기 제1 쌍과 제2 쌍의 태양 전지(110) 또는 보조 가지가 부착된 지점 상에서 다시 제3 쌍과 제4 쌍의 태양 전지(110) 또는 보조 가지가 부착되는 방식이다. 상기 가지(120)의 외주면에서 72도의 각도로 회전하면서 번갈아 부착되며, 각 쌍 간에는 일정한 거리를 유지할 수 있다.
이로써 각 쌍과 쌍이 72도의 각도로 회전하면서 부착해 나가기 때문에 잎사귀가 넓어 서로 닿을 정도의 간격으로 붙여도 아래 위로 덮어지면서 태양광에 가장 많은 면적을 노출시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제10 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 11은 상기 도 10과 마찬가지로 주로 가지가 수평 방향이나 수평에 가깝게 기울어진 상태에서 나뭇잎 모양의 태양 전지를 부착하는 또 다른 실시예를 나타내고 있다.
상기 도 10에서의 부착 방식과는 달리, 상기 가지의 외주면에 내접하는 정오각형의 5개의 꼭지점 중 서로 인접하지 않는 2개의 꼭지점에만 제1 쌍 내지 제n 쌍의 태양 전지가 부착된다는 점에서 상기 도 10의 경우와 다르다. 각 쌍 간에 일정한 거리를 유지한다는 점은 동일하다.
상기 도 11의 경우는 나뭇잎의 면적이 비교적 넓지 않은 경우에 있어서 태양광을 받아들이는 면적을 최대화할 수 있다는 점에서 유용한 부착 방식이라 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제11 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 12에서는 전술한 도 11에서의 부착 방식과 동일하지만, 가지(120)의 외주면에 다시 보조 가지가 전술한 도 11에서와 같은 방식으로 부착된다는 점에서 차이가 존재한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제12 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 13에서는 나뭇잎 형태를 가지는 태양 전지(110)가 실제 자연상의 나뭇잎과 유사하게 부착되어 태양 전지판(Solar Panel)을 형성하고 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 나뭇잎 형태를 길이 방향으로 양분하는 중심 프레임 및 상기 중심 프레임에서 좌우 방향으로 비스듬히 뻗어나가는 보조 프레임으로 구성되며, 상기 보조 프레임은 상기 중심 프레임을 기준으로 서로 144도의 각도를 유지하면서 쌍을 이루고 있음을 알 수 있다.
이렇게 하면 경사가 형성되어 태양 전지판에 먼지나 이물질이 끼었을 경우에 자연에서 내리는 비로 깨끗이 씻어지게 할 수 있어 태양광을 흡수하는 효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 쌍을 이루는 2개의 보조 프레임의 한쪽 끝이 상기 중심 프레임 상에서 만나는 경우(도 13에서의 왼쪽 그림)와, 만나지 않고 엇갈리는 경우(도 13에서의 오른쪽 그림)의 두 가지 형태로 형성할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치에서의 부착 방식의 제13 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 14에서는, 나뭇잎 형태를 가지는 태양 전지에 형성된 중심 프레임의 안쪽 끝(X)을 바깥쪽 끝(Y)보다 두껍게 형성함으로써 나뭇잎의 바깥쪽 끝(Y)이 아래로 휘도록 형성된 것을 나타내고 있다. 이로 인해, X 쪽 방향에서 Y 방향으로 둥글게 휘게 함으로써 태양광이 어느 방향에서 비추던지 간에 태양 전지가 태양광을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하며, 이와 동시에 비나 물을 이용하여 효율적인 세척을 가능하게 한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 나무 모양의 태양광 발전 장치를 활용하면, 실제 나뭇잎과 같이 다층 구조로 설계가 가능하기 때문에, 설치 단위면적당 집광 면적이 크며, 하나의 잎을 투과한 태양 광선이 이웃하거나 아래의 다른 나뭇잎에 의해 흡수될 수 있기에 발전 효율이 높다는 장점이 있다.
한편, 상기 태양 전지는 반투명 또는 투명화가 가능하되 반투명일 경우 현재 나무 가로수와 같이 여름에는 일정 그늘막 역할을 할 수 있으며, 겨울에는 온실의 역할도 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
110: 나뭇잎 모양의 태양 전지
120: 가지
130: 나무 몸통
140: 축전지

Claims (16)

  1. 나뭇잎 형태를 가지는 2 이상의 태양 전지;
    상기 2 이상의 태양 전지가 부착되어 상기 태양 전지에 의해 생성된 전력을 전달하는 가지;
    상기 태양 전지 또는 상기 가지가 부착되며, 상기 태양 전지 또는 상기 가지로부터 상기 전력을 전달받아서 축전지에 축전시키는 나무 몸통을 포함하며,
    상기 2 이상의 태양 전지는,
    위에서 아래로 바라보는 경우, 상기 가지 또는 상기 나무 몸통을 중심으로 상기 나뭇잎 형태의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 오각형을 이루면서 상기 가지 또는 상기 나무 몸통의 둘레에 배치되고,
    상기 오각형을 이루면서 배치되는 5개의 태양 전지의 집합 (Si1, Si2, Si3, Si4, Si5)(상기 i는 1에서 n까지의 임의의 정수)는,
    상기 가지 또는 상기 나무 몸통의 아래에서 위를 향하여 (S11, S12, S13, S14, S15), (S21, S22, S23, S24, S25), ..., (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)의 순서로 배치되고,
    상기 (S11, S12, S13, S14, S15), (S21, S22, S23, S24, S25), ..., (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 일치하며,
    상기 Si1과 Si2, Si3과 Si4, Si5와 S(i+1)1, S(i+1)2와 S(i+1)3, S(i+1)4와 S(i+1)5는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하고,
    상기 가지는,
    위에서 아래로 바라보는 경우, 상기 나무 몸통을 중심으로 상기 가지의 한쪽 끝을 서로 연결한 선이 오각형을 이루면서 상기 나무 몸통의 둘레에 배치되고,
    상기 오각형을 이루면서 배치되는 5개의 가지의 집합 (Li1, Li2, Li3, Li4, Li5)(상기 i는 1에서 n까지의 임의의 정수)는,
    상기 나무 몸통의 아래에서 위를 향하여 (L11, L12, L13, L14, L15), (L21, L22, L23, L24, L25), ..., (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)의 순서로 배치되고,
    상기 (L11, L12, L13, L14, L15), (L21, L22, L23, L24, L25), ..., (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 일치하며,
    상기 Li1과 Li2, Li3과 Li4, Li5와 L(i+1)1, L(i+1)2와 L(i+1)3, L(i+1)4와 L(i+1)5는 144도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (S11, S12, S13, S14, S15), 상기 (S21, S22, S23, S24, S25), ..., 상기 (Sn1, Sn2, Sn3, Sn4, Sn5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 36도 만큼 회전되며,
    상기 Si1과 Si2, Si3과 Si4, S(i+1)2와 S(i+1)3, S(i+1)4와 S(i+1)5는 144도의 각도를 유지하고, Si5와 S(i+1)1은 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 각 태양 전지 쌍들 간의 수직 거리는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리보다 길거나 같은, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 각 태양 전지 쌍들 간의 수직 거리는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 태양 전지 간의 수직 거리는 0인, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (L11, L12, L13, L14, L15), 상기 (L21, L22, L23, L24, L25), ..., 상기 (Ln1, Ln2, Ln3, Ln4, Ln5)는 위에서 아래로 바라볼 경우에 오각형의 꼭지점의 위치가 36도 만큼 회전되며,
    상기 Li1과 Li2, Li3과 Li4, L(i+1)2와 L(i+1)3, L(i+1)4와 L(i+1)5는 144도의 각도를 유지하고, Li5와 L(i+1)1은 108도의 각도를 유지하면서 하나의 쌍을 형성하는, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 각 가지 쌍들 간의 수직 거리는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리보다 길거나 같은, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 각 가지 쌍들 간의 수직 거리는 일정하게 유지되며, 상기 쌍을 이루는 가지 간의 수직 거리는 0인, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 나뭇잎 형태를 가지는 태양 전지는,
    상기 나뭇잎 형태를 길이 방향으로 양분하는 중심 프레임 및 상기 중심 프레임에서 좌우 방향으로 비스듬히 뻗어나가는 보조 프레임으로 구성되며, 상기 보조 프레임은 상기 중심 프레임을 기준으로 144도의 각도를 유지하는, 나무 모양의 태양광 발전 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 나뭇잎 형태를 가지는 태양 전지는,
    상기 중심 프레임의 안쪽 끝을 바깥쪽 끝보다 두껍게 형성하여 상기 나뭇잎 형태의 태양 전지의 바깥쪽 끝이 아래로 휘는, 나무 모양의 태양광 발전 장치.

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