KR101256374B1 - 태양광 발전장치를 구비한 가로등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전장치 및 이를 구비한 가로등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지모듈이 설치되는 프레임과, 상기 프레임을 지상에서 소정 높이로 고정하는 지지대를 포함하는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 태양전지모듈 주변의 풍속 및 풍향을 센싱하는 감지부와, 상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 상기 프레임의 방향 및 각도를 풍향에 맞게 조정하는 구동부를 포함한다.
이에 따라, 강풍 발생시 태양전지모듈이 최소한의 저항을 받도록 위치를 조정할 수 있으므로, 바람의 저항 및 비산물로 인한 태양전지모듈의 오염 또는 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가로등의 경우에는 가로등 전복이나 태양전지판 분리로 인한 인명피해를 미연에 방지할 수 있다.

Description

태양광 발전장치를 구비한 가로등{Streetlamp Having Photovoltaic System}

본 발명은 태양광을 이용한 발전장치 및 이를 구비한 가로등에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 에너지의 상당 부분은 화석 연료로부터 얻는 에너지이다. 그러나, 이러한 화석 연료는 그 양이 한정되어 있어 언젠가는 고갈될 수밖에 없으며, 각종 오염 물질이나 이산화탄소 등을 배출하기 때문에 대기 오염과 온실 효과를 유발하는 문제가 있다.

이러한 문제들로 인해 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경적인 에너지원 개발의 필요성이 증대하고 있다. 그 예로, 태양 에너지, 풍력, 조력, 지열 등을 대표적인 대체 에너지원으로 거론되고 있으나, 이 중에서도 태양 에너지가 가장

각광받는 대체 에너지원으로 평가받고 있다.

태양 에너지를 이용하여 전기를 생성하는 방법은 태양열을 이용하여 데워진 물로 터빈을 돌려 전기를 얻는 태양열 발전과, 태양광을 이용하여 전기를 직접 생성하는 태양광 발전으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 태양광 발전이 소음, 방열, 그리고 진동이 작은 장점이 있어 많은 주목을 받고 있다.

상기 태양광 발전은 대규모 태양광 발전소를 비롯하여, 시계나 휴대폰과 같은 소형 가전에서 가로등까지 산업 전반에 널리 적용되고 있으며, 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지셀 분야의 기술발전으로 인해 발전효율이 향상됨에 따라 그 적용분야는 갈수록 확장될 전망이다.

일반적으로 태양광 발전장치에는 복수의 태양전지셀로 구성된 태양전지판이 설치되는데, 상기 태양전지판은 태양광을 정면으로 수광할 수 있도록 지지대 상부에 고정된다. 최근에는 발전량 증대를 위하여 태양광의 입사각도 변화에 따라 태양전지판의 각도를 자동으로 조정하는 장치가 개발되어 적용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 태양광 발전장치는 바람의 영향을 고려하지 않은 것으로, 강한 바람이 대면적의 태양전지판 표면에 충돌할 경우 상기 태양전지판이 설치된 지지대가 전복되거나 태양전지판의 고정부위가 파손되어 분리 또는 파손될 우려가 있었다. 또한, 강풍으로 비산되는 돌, 토사, 나뭇가지 등의 물체가 태양전지판에 충돌시 표면이 파손 또는 오염될 우려가 있었다.

상술한 바와 같이 강풍에 의해 태양전지판이 오염 또는 파손되는 경우 발전량 저하는 물론 고가의 태양전지판을 교체해야 하는 문제점이 있으며, 태양전지판이 설치된 가로등의 경우에는 가로등 전복이나 태양전지판 분리로 인한 인명피해까지 우려되는 등 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 바람으로 인해 태양전지판이 파손되거나 지지대로부터 분리되는 것을 방지할 수 있도록 한 태양광 발전장치 및 이를 구비한 가로등을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 태양전지모듈이 설치되는 프레임과, 상기 프레임을 지상에서 소정 높이로 고정하는 지지대를 포함하는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 태양전지모듈 주변의 풍속 및 풍향을 센싱하는 감지부와, 상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 상기 프레임의 방향 및 각도를 풍향에 맞게 조정하는 구동부를 포함하는 태양광 발전장치가 제공된다.

이때, 상기 제어신호는 상기 감지부에서 센싱된 풍향에 따라 보정된 상기 프레임의 방향 및 기울기 데이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는 상기 방향 데이터에 따라 상기 프레임을 회전시키는 제1구동부재와, 상기 기울기 데이터에 따라 상기 프레임의 각도를 조정하는 제2구동부재로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1구동부재는 상기 지지대측에 설치되는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되며 센터에 상기 프레임측과 연결되는 힌지부가 구비된 회전판으로 구성하고, 상기 제2구동부재는 상기 힌지부의 일측에 구비되며 양단이 각각 상기 프레임과 회전판에 힌지고정되는 실린더로 구성할 수 있다.

한편, 상기 제1구동부재는 상기 지지대측에 설치되는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 회전판으로 구성하고, 상기 제2구동부재는 양단이 각각 상기 프레임과 회전판에 힌지 고정되는 2개 이상의 실린더로 구성할 수 있다.

또한, 상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 타이머를 작동하여 설정된 시간에 제어신호를 발생하도록 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 태양광 발전장치 가운데 어느 한 태양광 발전장치와, 상기 태양전지모듈에서 발생되는 전력을 저장하는 충전부와, 상기 충전부의 전력으로 점등되는 광원부와, 상기 광원부의 점등을 제어하는 점등 제어부를 포함하는 가로등이 제공된다.

이때, 상기 태양전지모듈을 상기 프레임의 센터를 중심으로 방사상으로 배치할 수 있다.

또한, 태양광의 조도를 측정하는 조도센서를 구비하여 상기 조도센서에 의해 측정되는 태양광의 조도에 따라 상기 광원부를 점등하도록 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 강풍 발생시 태양전지모듈이 최소한의 저항을 받도록 위치를 조정할 수 있도록 구성되어, 바람의 저항 및 비산물로 인하여 태양전지모듈이 오염 또는 파손되거나 지지대로부터 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 종래와는 달리 유지보수 비용이 적게들 뿐만 아니라 인명피해를 미연에 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 가로등의 일 실시예를 보인 사시도.
도 3은 도 2에 따른 측면도.
도 4a,b는 도 3에 따른 작동 상태도.
도 5a,b는 본 발명에 따른 가로등의 다른 실시예를 보인 작동상태도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 가로등의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가로등의 일 실시예를 보인 사시도이다.

도시된 바와 같이, 태양광 발전장치는 기본적으로 태양전지모듈(11)이 설치되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)을 지상에서 소정 높이로 고정하는 지지대(20)를 구비하고 있으며, 상기 태양전지모듈(11) 주변의 풍속 및 풍향을 센싱하는 풍속 감지부 및 풍향 감지부와, 상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 상기 프레임의 방향 및 각도를 풍향에 맞게 조정하는 구동부로 구성된다.

상기 태양전지모듈(11)은 복수의 솔라셀이 고밀도로 집적된 판상의 모듈로서 태양광을 전력으로 변환하는 기능을 수행하며, 요구되는 발전량에 따라 프레임(10)에 다수 설치할 수 있다. 또한 상기 감지부는 통상의 풍속/풍향 감지 센서를 사용하며 후술하는 도 4에서 구체적으로 설명한다.

상기 제어부는 상기 감지부로부터 풍속/풍향 측정값을 수신하며, 풍속 측정값이 기 설정된 임계값 이상인 경우에는 풍향 측정값과 현재 프레임(10)의 방향 및 기울기값을 비교연산하여 보정된 데이터를 출력한다.

상기 구동부는 상기 제어부에서 출력된 데이터 중 방향 데이터에 따라 프레임(10)을 회전시키는 제1구동부재와, 기울기 데이터에 따라 상기 프레임(10)의 각도를 조정하는 제2구동부재로 구성되며, 상기 제1,2구동부재의 구성 및 작동관계는 후술하는 도 3,4에서 상세하게 설명한다.

도 3은 도 2에 따른 측면도이다. 도시된 바와 같이, 상술한 제1구동부재는 지지대(20)의 상부에 내측에 설치되는 모터(M)와, 상기 모터에 의해 회전되며 센터에 프레임(10)측과 연결되는 힌지부(31)가 구비된 회전판(30)으로 구성되고, 제2구동부재는 상기 힌지부(31)의 일측으로 양단이 상기 프레임(10)과 회전판(30)에 각각 힌지고정되는 실린더(S)로 구성된다.

한편, 본 실시예에 따른 가로등은 지지대(20)의 내부에 태양전지모듈(11)에서 발생되는 전력을 저장하는 충전부(40)가 구비되고, 상기 충전부의 전력으로 점등되는 광원부(50)가 설치되며, 상기 광원부의 점등을 제어하는 점등 제어부(미도시)가 구비된다. 상기 점등 제어부는 상술한 제어부와 함께 PCB 형태로 구성할 수 있다.

도 4a,b는 도 3에 따른 작동 상태도이다. 도시된 바와 같이, 프레임(10)을 향하여 화살표 방향에서 바람이 불어오면 감지부(12)에서 풍속과 풍향을 센싱하고, 상기 제어부에서는 풍속 측정값이 기 설정된 임계값 이상인 경우 풍향 측정값과 현재 프레임(10)의 방향 및 기울기값을 비교연산하여 보정된 데이터를 출력한다.

이때, 감지부(12)는 도시된 바와 같이 프레임(10)의 외측 둘레에 일정 간격으로 장착할 수 있으며, 사용하고자 하는 센서의 종류에 따라 상기 프레임(10) 또는 그 주변에 설치할 수 있다.

상기 제어부의 제어신호에 따라 모터(M)가 구동하여 회전판(30) 및 프레임(10)을 보정값 만큼 회전시키며, 상기 프레임(10)은 그 정면 즉 힌지부(31)에 의해 각도 조정이 가능한 방향이 바람이 불어오는 방향을 마주보게 된다.

그 다음, 상기 제어부의 제어신호에 따라 실린더(S)가 작동하여, 프레임(10)을 바람이 불어오는 각도로 기울여준다. 이에 따라 상기 프레임(10)은 바람의 방향과 수평으로 놓이게 되며 바람의 저항을 최소로 받게 되는 것이다.

도 5a,b는 본 발명에 따른 가로등의 다른 실시예를 보인 작동상태도로서, 상술한 실시예와 차이점을 위주로 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 감지부(12)에서 풍속과 풍향을 센싱하고, 상기 제어부에서는 풍속 측정값이 기 설정된 임계값 이상인 경우 풍향 측정값과 현재 프레임(10)의 방향 및 기울기값을 비교연산하여 보정된 데이터를 출력하는 부분과, 상기 제어부의 제어신호에 따라 모터(M)가 구동하여 회전판(30) 및 프레임(10)을 보정값 만큼 회전시키는 부분은 상술한 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예에서는 프레임(10)이 회전판(30)측에 직접 힌지 고정되지 않고 2개의 실린더(S1,S2)에 의해 상기 회전판(30)측에 고정되는 부분에서 구성상 차이점이 있으며, 상기 프레임(10)의 회전 완료 후 상기 2개의 실린더(S1,S2) 중 어느 하나가 작동하여 상기 프레임(10)을 바람이 불어오는 각도로 기울여주는 부분에서 작동상 차이점이 있다.

한편, 2개 이상의 실린더를 사용하여 상기 프레임(10)을 3점이나 4점에서 지지하도록 구성하면 상술한 바와 같이 모터(M)를 이용하여 프레임(10)을 회전시키기 않더라도 상기 프레임(10)을 바람이 불어오는 각도로 조정할 수 있게 된다.

또한, 상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 상기 제어부에서 제어신호를 출력하게 되는데, 이때 타이머를 이용하여 설정된 시간동안 풍속이 유지되는 경우에만 제어신호를 발생하도록 구성하면, 풍속이 시시각각으로 변하는 경우 불필요하게 움직이는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 태양전지모듈(11)을 프레임(10)의 센터를 중심으로 방사상으로 배치하고 상기 프레임(10)에 빈공간을 형성하면, 자연 통풍이 가능하여 바람의 저항을 적게 받을 수 있으므로 가로등에 안전하게 적용할 수 있다.

한편, 광원부(50)의 점등을 제어함에 있어서 태양광의 조도를 측정하는 조도센서(미도시)를 추가하면, 상기 조도센서에 의해 측정되는 태양광의 조도에 따라 상기 광원부를 점등할 수 있으므로 불필요한 전력소비를 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 프레임 11 : 태양전지모듈
12 : 감지부 20 : 지지대
30 : 회전판 31 : 힌지부
40 : 충전부 50 : 광원부
M : 모터 S, S1, S2 : 실린더

Claims (6)

1. 태양전지모듈이 설치되는 프레임과, 상기 프레임을 지상에서 소정 높이로 고정하는 지지대를 포함하는 태양광 발전장치;
   상기 지지대 내부에 태양전지장치에서 발생되는 전력을 저장하는 충전부;
   상기 프레임에 설치되며, 상기 충전부의 전력으로 점등되는 광원부;
   태양광의 조도를 측정하는 조도센서; 및
   상기 광원부의 점등을 제어하는 것으로, 상기 조도센서에 의해 측정되는 태양광의 조도에 따라 상기 광원부를 점등하는 점등 제어부;를 포함하는 것으로,
   상기 태양광 발전장치는,
   상기 태양전지모듈 주변의 풍속을 센싱하는 풍속 감지부와,
   상기 태양전지모듈 주변의 풍향을 센싱하는 풍향 감지부와,
   상기 풍속 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 제어신호를 발생하는 제어부와,
   상기 제어신호에 따라 상기 프레임의 방향 및 각도를 풍향과 동일하도록 조정하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 가로등.
2. 제1항에 있어서 상기 제어신호는,
   상기 감지부에서 센싱된 풍향에 따라 보정된 상기 프레임의 방향 및 기울기 데이터를 포함하고,
   상기 구동부는,
   상기 지지대측에 설치되는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되며 센터에 상기 프레임측과 연결되는 힌지부가 구비된 회전판을 포함하여, 상기 방향 데이터에 따라 상기 프레임을 회전시키는 제1구동부재와,
   상기 힌지부의 일측에 구비되며 양단이 각각 상기 프레임과 회전판에 힌지고정되는 실린더를 포함하는 것으로, 상기 기울기 데이터에 따라 상기 프레임의 각도를 조정하는 제2구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 가로등.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임에는 상기 지지대를 중심으로 방사상으로 형성된 빈 공간이 형성되고, 상기 태양전지모듈은 상기 빈 공간에 상기 프레임과 평행되면서 자연통풍되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 가로등.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1구동부재는 상기 지지대측에 설치되는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 회전판을 포함하고,
   상기 제2구동부재는 양단이 각각 상기 프레임과 회전판에 힌지 고정되는 2개 이상의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 가로등.
6. 제1항에 있어서 상기 제어부는,
   상기 감지부에서 센싱된 풍속이 기 설정된 임계값 이상일 경우, 타이머를 작동하여 설정된 시간에 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 가로등.

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