KR101249689B1

KR101249689B1 - 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치

Info

Publication number: KR101249689B1
Application number: KR1020110083298A
Authority: KR
Inventors: 정영호
Original assignee: (주)월드에너텍
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-04-05
Also published as: KR20130021028A

Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈의 거치대 크기와 무게를 감소시켜 계절에 따라 태양 전지 모듈의 경사 설치 각도를 변경할 경우 관리자가 적은 힘으로 경사 각도를 수동 조절할 수 있는 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 지면에 설치된 일정 길이의 지지대 끝단이 태양광 발전을 수행하는 태양 전지 모듈의 중심으로부터 일정 거리 편심된 위치에 고정되도록 하여 상기 태양 전지 모듈이 경사지게 배치되어도 상기 태양 전지 모듈의 무게 중심이 상기 태양 전지 모듈의 하부로 이동하는 것을 방지한다. 따라서 본 발명은 태양 전지 모듈의 무게 중심이 한쪽으로 편중되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치{APPARATUS FOR FIXING CONSTRUCTION OF FIXABLE ALTERATION TYPE SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER FACILITIES}

본 발명은 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 태양 전지 모듈의 거치대 크기와 무게를 감소시켜 계절에 따라 태양 전지 모듈의 경사 설치 각도를 변경할 경우 관리자가 적은 힘으로 경사 각도를 수동 조절할 수 있는 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 기술은 태양으로부터 전달되는 복사 열에너지를 이용하는 태양열 기술과 구분되고, 태양광을 이용한 발전은 무한한 청정 에너지를 이용한 것으로 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모 시스템의 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치제한에 영향을 받지 않은 이점이 있다.

반면, 태양광 발전은 발전량이 일사 시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 많은 태양광 발전 설비가 필요하며 상용전력에 비해 고가이고, 직류 전력이 먼저 얻어지는 점 등에 유의해야 한다.

상술한 태양광 발전 설비는 발전효율을 극대화하기 위해 태양의 직사광선이 항상 태양광 발전 설비의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기 조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 추적식, 계절 또는 월별로 상하로 위치가 변화되는 반고정식, 태양과의 고도에 관계없이 위치가 고정되는 고정식 등이 있다.

그러나 대부분의 태양광 발전 설비는 넓은 부지 위에 일정각도로 고정된 거치대 위에 설치된 고정식이 주류를 이루고, 이렇게 일정 각도로 고정된 태양광 발전 설비는 발전 효율이 계절에 따라서 심하게 차이가 난다.

우리나라에서 일반적인 태양의 남중 고도와 태양 전지 모듈의 각도를 개략적으로 살펴보면, 북위 37.5° 지역에서의 태양의 남중 고도(h)는 "90°- 그 지방의 위도 + 적위"와 같으며, 적위는 하지에 +23.5°, 동지에 -23.5°이며, 춘분과 추분에는 0°이다.

따라서 위도가 37.5°인 우리나라에서 계절별 남중 고도는 춘분(봄)과 추분(가을)에는 90°-37.5°+ 0 = 52.5°이고, 하지(여름)에는 90°- 37.5°+ 23.5°= 76°이며, 동지(겨울)에는 90°-37.5°- 23.5°= 29°가 된다.

도 1은 계절별 태양 전지판의 경사 설치 각도를 나타낸 것으로 겨울철에는 태양 전지 모듈(10)이 지면과 45°의 경사 설치 각도를 갖도록 하고, 봄철 및 가을철에는 태양 전지 모듈(10')이 지면과 30°의 경사 설치 각도를 갖도록 하며, 여름철에는 태양 전지 모듈((10")이 지면과 15°의 경사 설치 각도를 갖도록 하여 태양의 남중 고도에 따라 최적의 발전이 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 도 2는 종래 기술에 따른 태양 전지 모듈의 고정 장치를 나타낸 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 태양 전지 모듈(10)이 동일한 크기의 태양 전지 모듈 거치대(11) 상에 부착되어 설치되고, 예를 들면, 전체 길이가 "A"인 태양 전지 모듈(10)의 "A/2"가 되는 태양 전지 모듈 거치대(11)의 저면 중간 위치에 브라켓(12)이 지지대(20)의 회전축(21)과 결합되어 상기 태양 전지 모듈(10)이 지지대(20)의 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있도록 설치된다.

이러한 종래 기술에 따른 태양 전지 모듈의 고정 장치는 태양 전지 모듈(10)의 발전 효율이 가장 높게 하기 위해 시소의 원리로 각각 봄, 가을, 여름 및 겨울에 태양의 남중 고도에 따라 경사 각도를 조정한다.

그러나 태양 전지 모듈(10)의 경사 각도를 관리자가 수동 조정할 경우 태양 전지 모듈의 고정 장치의 과도한 무게로 인해 많은 인력이 필요하게 되는 문제점이 있다.

또한, 태양 전지 모듈(10)이 경사지게 설치된 경우 태양 전지 모듈(10)의 무게 중심이 아래쪽으로 이동하게 되어 중력으로 인한 전체 하중의 약 80%가 브라켓(12)과 회전축(21)에 집중되고, 이에 따른 하중으로 인하여 브라켓(12)과 회전축(21)이 파손되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 태양 전지 모듈의 거치대 크기와 무게를 감소시켜 계절에 따라 태양 전지 모듈의 경사 설치 각도를 변경할 경우 관리자가 적은 힘으로 경사 각도를 수동 조절할 수 있는 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일정 크기의 면적을 갖는 태양 전지 모듈과, 상기 태양 전지 모듈을 고정하는 태양 전지 모듈 거치대와, 상기 태양 전지 모듈 거치대의 저면에 설치된 브라켓과 회전축을 통해 회전 가능하게 결합하여 상기 태양 전지 모듈이 지면과 경사지게 고정되도록 지지하는 지지대 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치에 있어서,

상기 태양 전지 모듈 거치대의 하단부 길이는 상기 태양 전지 모듈의 상단부 길이와 하단부 길이보다 일정 크기 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 태양 전지 모듈 거치대의 상단부 길이는 상기 태양 전지 모듈의 상단부보다 일정 크기 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성한 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 태양 전지 모듈의 거치대 크기와 무게를 감소시킴으로써 계절에 따라 태양 전지 모듈의 경사 설치 각도를 변경하여도 관리자가 적은 힘으로 경사 각도변경할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 적은 힘으로 태양 전지 모듈의 각도를 조절하는 것이 가능하여 유지보수를 위한 관리 인원의 축소와 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 계절별 태양의 위치에 따른 태양 전지 모듈의 경사 설치 각도를 개략적으로 표시한 구조도.
도 2 는 종래 기술에 따른 태양 전지 모듈의 고정 장치를 나타낸 측면도.
도 3 은 본 발명에 따른 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치를 나타낸 측면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치를 나타낸 측면도로서, 도 3에 나타낸 바와 같이 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치(100)는 태양 전지 모듈(110)과, 태양 전지 모듈 거치대(120)와, 브라켓(130)과, 지지대(140)와 회전축(150)을 포함하여 구성된다.

상기 태양 전지 모듈(110)은 태양광 발전이 효율적으로 발생될 수 있도록 일정 크기의 면적을 갖으며, 복수개의 태양 전지셀이 종방향 및 횡방향으로 연결된 태양 전지 모듈(110)이다.

상기 태양 전지 모듈 거치대(120)는 태양 전지 모듈(110)의 저면과 밀착하여 고정되도록 하고, 상기 태양 전지 모듈(110)이 일정 크기의 경사 설치 각도를 유지할 수 있도록 지지하는 구성으로서, 상기 태양 전지 모듈 거치대(120)의 크기는 상기 태양 전지 모듈(110)의 크기보다 작은 크기로 이루어진다.

또한, 상기 태양 전지 모듈 거치대(120)는 브라켓(130)을 중심으로 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)와 태양 전지 모듈 거치대 상단부(120b)로 구분되고, 상기 브라켓(130)은 태양 전지 모듈(110)의 1/2 위치에 설치된다.

상기 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)는 태양 전지 모듈(110)의 하단 저면에 밀착하여 고정되고, 상기 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)의 길이(B)는 상기 태양 전지 모듈의 하단부 길이(A/2)보다 일정 크기(a) 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

즉 A/2 = B + a 로서, 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)의 길이가 짧아지므로 태양 전지 모듈 거치대(120) 전체의 무게가 감소하게 되고, 또한 상기 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)의 길이가 짧아짐으로써 상기 태양 전지 모듈 거치대(120) 하단으로 편중되는 무게가 감소하게 된다.

상기 태양 전지 모듈 거치대 상단부(120b)는 태양 전지 모듈(110)의 상단 저면에 밀착하여 고정되고, 상기 태양 전지 모듈 거치대 상단부(120b)의 길이(B')는 상기 태양 전지 모듈의 상단부 길이(A/2)보다 일정 크기(a') 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

즉 A/2 = B' + a' 로서, 태양 전지 모듈 거치대 상단부(120b)의 길이가 짧아지므로 태양 전지 모듈 거치대(120) 전체의 무게가 감소하게 된다.

또한, 상기 태양 전지 모듈 거치대 하단부(120a)의 길이(B)는 상기 태양 전지 모듈 상단부(120b)의 길이(B')보다 짧게 형성함으로써, 상기 브라켓(130)을 중심으로 상기 태양 전지 모듈 상단부(120b)에 무게 중심이 위치되도록 하여 관리자가 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도를 변경시 적은 힘으로도 쉽게 움직일 수 있도록 한다.

상기 브라켓(130)은 태양 전지 모듈 거치대(120)의 저면에 설치되어 상기 태양 전지 모듈(110)이 지지대(140)와 결합되도록 한다.

상기 지지대(140)는 원통 형상의 지지부재로써, 일측이 지면에 밀착하여 고정되고, 타측 단부는 브라켓(130)과 연결되어 태양 전지 모듈(110)이 경사지게 직립되도록 지지한다.

상기 회전축(150)은 지지대(140)의 끝단에 회동가능하게 설치됨과 동시에 브라켓(130)과 결합하여 태양 전지 모듈(110)이 상기 지지대(140)의 끝단에서 회전축(150)을 중심으로 일정 각도씩 회전되도록 한다.

또한, 상기 회전축(150)은 지지대(140)와 회전축(150) 사이에 원활한 회전이 가능하도록 베어링, 롤러 가이드 등이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전축(150)은 외부에 고정공(미도시)을 형성하여 일정 각도씩 회전하는 회전축(150)이 상기 고정공과 체결되는 고정수단을 통해 지지대(140)에 고정되도록 함으로써 미리 설정된 경사 설치 각도에서 고정되도록 한다.

즉 상기 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도는 봄/가을에는 30°, 여름에는 15°, 겨울에는 45°가 되도록 하여 태양광 발전이 최적의 발전 효율을 제공할 수 있도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치(100)의 동작 과정을 설명한다.

태양 전지 모듈(110)과 밀착된 태양 전지 모듈 거치대(120)의 저면 중심에 고정된 브라켓(130)과, 지지대(140)의 끝단에 설치된 회전축(150)이 결합된 상태에서 상기 태양 전지 모듈(110)이 계절에 따라 미리 설정된 경사 각도를 갖도록 상기 회전축(150)을 중심으로 회전시킨다.

이때, 태양 전지 모듈(110)은 시소와 같은 원리를 이용하여 회전축(150)을 중심으로 계절에 따라 미리 설정된 경사 설치 각도가 되도록 직립시킨 후 고정수단을 통해 지지대(140) 상에 고정된다.

이후 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도를 변경할 경우 고정수단을 지지대(140)와 회전축(150)으로부터 제거한 후 관리자가 상기 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도를 조절하기 위해 힘을 가할 경우 태양 전지 모듈 거치대(120)의 짧은 길이 및 무게와 태양 전지 모듈 거치대 상단부(120b)에 위치한 무게 중심으로 인해 태양 전지 모듈(110)의 이동이 쉽게 되고, 새로운 경사 설치 각도에서 태양 전지 모듈(110)을 고정한다.

따라서 관리자가 계절의 변화에 따른 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도를 변경할 경우에도 적은 힘으로 태양 전지 모듈(110)의 경사 설치 각도를 용이하게 수동 변경할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 고정 장치
110 : 태양 전지 모듈
120 : 태양 전지 모듈 거치대
120a : 태양 전지 모듈 거치대 하단부
120b : 태양 전지 모듈 거치대 상단부
130 : 브라켓
140 : 지지대
150 : 회전축

Claims

일정 크기의 면적을 갖는 태양 전지 모듈과, 상기 태양 전지 모듈을 고정하는 태양 전지 모듈 거치대와, 상기 태양 전지 모듈 거치대의 저면에 설치된 브라켓과 회전축을 통해 회전 가능하게 결합하여 상기 태양 전지 모듈이 지면과 경사지게 고정되도록 지지하는 지지대 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치에 있어서,
상기 태양 전지 모듈 거치대의 하단부 길이는 상기 태양 전지 모듈의 상단부 길이와 하단부 길이보다 일정 크기 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성한 것을 특징으로 하는 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 태양 전지 모듈 거치대의 상단부 길이는 상기 태양 전지 모듈의 상단부보다 일정 크기 만큼 짧은 길이를 갖도록 형성한 것을 특징으로 하는 고정 가변형 태양광 발전 설비 구조물의 고정 장치.
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