KR101304356B1 - 태양광 수집 장치 - Google Patents

Abstract

태양광을 수집하는 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 태양광 수집 장치는 태양광이 투과되는 몸체부; 상기 몸체부 내부에 복수 개의 광전 변환하는 태양 전지 또는 태양열 집열관을 적어도 하나 포함하는 수집부를 포함하여 단위체가 구성되고, 복수 개의 상기 단위체가 3차원 공간에 입방 격자를 형성하도록 배열된 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 수집 장치{Solar light collector}

본 발명은 태양광 수집 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 태양광 발전 및 태양광 집열에 사용될 수 있는 태양광 수집 장치에 관한 것이다.

대체 에너지로 태양광을 이용하는 연구가 다양하게 진행되고 있다. 그 중 한 방향이 태양 전지를 이용한 태양광 발전이다.

태양 전지는 태양 전지 셀과 태양 전지 모듈 및 태양 전지 어레이로 구성되는데 그 형상이 패널 형태로 되어 있는 것이 대부분이다. 이 같은 평면적 형태는 그것의 설치도 평면적이 되도록 제약하게 되며 직사광만 이용 가능하고 태양광 추적 장치가 필요한 단점이 있다.

발전 효율을 높이고 발전 비용을 낮추기 위해 이 같은 평면적 형태를 탈피한 구형 태양 전지가 제안되었다. 일본 업체인 교세미(Kyosemi)의 스펠라(Sphelar)와 같은 제품이 그것이다. 구형의 태양 전지는 반사광을 이용 가능하고 입체적인 설치도 가능하며, 태양전지의 단위 면적당 필요한 실리콘의 양을 절감함으로써 비용을 줄이는 장점이 있다.

한편, 태양광 설비 측면에서 보면 평면적인 태양광 수집 장치들은 주로 지면에 고정되어 설치되고, 태양광 추적 시스템을 갖추고 있다. 이 같은 장치는 태양광 수집을 위해 넓은 설치 면적과 복잡한 구동 설비 및 유지 보수 비용이 필요한 단점이 있다.

이에 따라 평면적인 형상의 태양 전지와 태양광 수집 장치들이 가지는 단점들을 경감시킬 수 있는 입체적인 형상의 태양 전지 또는 태양광 수광 장치가 제안될 수 있을 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양광을 입체적이고 비용효과적으로 수집 가능한 태양광 수집 장치를 제공하는 것이다. 동시에 태양광 추적 장치가 필요로 하지 않고, 설치 면적과 설치 비용 및 유지 비용을 줄일 수 있는 태양광 수집 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 수집 장치는 태양광이 투과되는 몸체부; 상기 몸체부 내부에 복수 개의 광전 변환하는 태양 전지 또는 태양열 집열관을 적어도 하나 포함하는 수집부를 포함하여 단위체가 구성되고; 복수 개의 상기 단위체(100)가 3차원 공간에 입방 격자를 형성하도록 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 몸체부는 태양광이 투과 가능한 구형이나 원통형의 케이싱이 될 수 있다. 상기 태양광 수집부는 상기 몸체부 내부에 고정된 복수 개의 태양 전지가 될 수 있다.
여기서 투과라 함은 투명하고 폐쇄된 케이싱을 통해 태양광이 들어오는 것과, 일부가 개방된 케이싱을 통해 태양광이 직접 들어오는 것을 모두 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 상기 수집부는 복수 개의 구상 태양 전지를 연결한 것을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 몸체부에는 태양광 집광을 위한 광학계를 더 포함할 수 있는데, 상기 몸체부 내부 아래쪽에 오목 반사체 또는 평면 반사체를 고정해, 상기 수집부에서 직접 수집되지 않은 광선을 반사하여 상기 수집부로 보낼 수 있다. 또한 몸체부의 외주면이나 내부에 집광 렌즈가 포함될 수 있다.

상기 몸체부와 상기 수집부는 하나의 상기 단위체를 형성한다. 본 발명은 복수 개의 상기 단위체들이 3차원 공간 내 입방 격자를 이루도록 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 배열은 태양광을 입체적으로 수광할 수 있다면 다양한 형태를 가질 수 있다. 일 실시 예에서 상기 배열은 단순 입방 격자, 체심 입방 격자, 면심 입방 격자 가운데 하나가 될 수 있을 것이다.

일 실시 예에서 상기 배열을 형성하기 위해 상기 단위체들을 고정하기 위한 지지 부재로 복수 개의 수직 폴을 사용할 수 있다. 상기 수직 폴들 지면에 설치하고 각각의 수직 폴에 복수 개의 상기 단위체들을 간격을 두고 고정할 수 있다.

또 다른 실시 예에서 상기 배열을 형성하기 위해 상기 단위체들을 고정하기 위한 지지 부재로 현수 케이블을 사용할 수 있다. 이격된 수직 구조 부재들을 구비하고 상기 수직 구조 부재 사이를 수평 구조 부재 또는 가공(架空) 부재로 연결한 후, 상기 부재에서 현수된 복수 개의 케이블에 상기 단위체들을 간격을 두고 고정할 수 있다.

본 발명에 따르면 태양광을 입체적이고 비용효과적으로 수집 가능한 태양광 수집 장치를 제공하는 할 수 있다. 또 태양광 추적 장치가 필요로 하지 않고, 설치 면적과 설치 비용 및 유지 비용을 줄일 수 있는 태양광 수집 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 단위체의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정면도이다.
도 4는 본 발명에 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 5는 본 발명에 일 실시 예에 따른 단위체의 개념도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 단위체의 개념도이다. 본 발명에 따른 태양광 수집 장치는 태양광이 투과되는 몸체부(10); 상기 몸체부 내부에 복수 개의 광전 변환하는 태양 전지(30) 또는 태양열 집열관(35)을 적어도 하나 포함하는 수집부(20)를 포함하여 단위체(100)가 구성되고; 복수 개의 상기 단위체(100)가 3차원 공간에 입방 격자를 형성하도록 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 몸체부(10)는 태양광이 투과 가능한 구형이나 원통형의 케이싱이 될 수 있다.

상기 수집부(20)는 상기 몸체부(10) 내부에 고정된 복수 개의 태양 전지(30)가 될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 상기 수집부(20)는 복수 개의 구상 태양 전지 셀들을 연결한 것을 포함하여 형성될 수 있다. 물론 평면형 태양전지 셀을 복수 개 연결하여 구성하는 것도 가능하다. 또 상기 태양 전지(30)들은 태양광을 투과하는 소재 위에 부착되거나 그 내부에 고정되는 형태로 상기 수집부(20)를 형성할 수 있다.

상기 몸체부(10)에는 태양광 집광을 위한 광학계(40)를 더 포함할 수 있는데, 상기 몸체부(10) 내부 아래쪽에 오목 반사체 또는 평면 반사체를 고정해, 상기 수집부(20)에서 직접 수집되지 않은 광선을 반사해서 다시 수집할 수 있게 해준다. 상기 반사체로는 알루미늄 코팅 거울 등을 사용할 수 있으며, 다른 방법으로 상기 몸체부 내벽에 반사체를 코팅 하여 오목 반사체의 기능을 하도록 할 수 있을 것이다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 광학계(40)로 상기 몸체부(10)의 외주면이나 내부에 설치된 집광 렌즈들을 사용할 수도 있을 것이다.

상기 몸체부(10)와 상기 수집부(20)는 하나의 상기 단위체(100)를 형성한다. 본 발명은 복수 개의 상기 단위체(100)들이 3차원 공간 내 입방 격자를 이루도록 배열된 것을 특징으로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이고, 도 3은 그 정면도, 도 4는 그 평면도이다. 상기 도면들은 3차원 공간 내 입방 격자를 형성하는 상기 배열을 도시하고 있다.

상기 배열은 태양광을 입체적으로 수광할 수 있다면 다양한 형태를 가질 수 있다. 도 2, 도 3 및 도4에서는 상기 배열이 체심 입방 격자인 것을 도시하고 있다. 이 같은 상기 배열은 조사되는 태양광의 방향이 시간에 따라 변하더라도 모든 방향에서 태양광을 수광 가능하도록 하고, 따라서 태양광을 추적하는 장치가 불필요하다.

상기 배열은 다른 실시 예에서 필요에 따라 단순 입방 격자, 체심 입방 격자, 면심 입방 격자를 포함한 다양한 입체 격자 배열 구조를 가질 수 있을 것이다.

상기 배열을 형성하기 위해 상기 단위체들을 고정하기 위한 지지 부재(210)가 필요하다. 일 실시 예에서 상기 지지 부재(210)로 수직 폴을 사용할 수 있다. 복수 개의 수직 폴을 지면 또는 수면에 설치하고 각각의 수직 폴에 복수개의 상기 단위체(100)들을 간격을 두어 고정할 수 있다.

또 다른 실시 예에서 상기 지지부재(210)로 현수 케이블을 사용할 수 있다. 이격된 수직 구조 부재들을 구비하고 상기 수직 구조 부재 사이를 수평 구조 부재 또는 가공(架空) 부재로 연결한 후, 상기 부재에서 현수된 복수 개의 케이블에 상기 단위체(100)들을 간격을 두고 고정할 수 있다.

상기 지지 부재(210)는 상기 단위체(100)에서 발생시킨 전력을 이송하거나 컨트롤 정보를 전달하는 전선의 도관 역할을 겸할 수도 있을 것이다.

상기 지지부재(210)를 사용한 설치 방법은 평면에 설치되는 패널형 태양광 설비와 비교할 때, 지면이나 수면에 설치되는 구조물을 최소화하고 그에 따른 설치 비용과 유지 보수 비용을 줄이는 효과가 있다.

도 5는 본 발명인 태양광 수집 장치가 태양광을 이용한 집열에 사용되는 실시 예에 사용되는 단위체를 도시 하고 있다. 상기 수집부(20) 내부에 집열관(35)이 적어도 하나 구비되고 그 집열관은(35)은 도관(50)을 통해 다른 단위체들과 연결되어 있다. 집열을 돕는 열 흡수 장치로 상기 수집부(20)의 외부 또는 상기 집열관(35)의 외부에 흡열을 위한 도료나 코팅이 사용될 수 있을 것이다. 상기 도관(50)은 열매체의 이동 경로로 사용될 수 있다. 이 같은 구성은 상기 단위체(100)가 평면적 형태의 태양광 집열판과 유사한 집열 기능을 수행할 수 있게 한다.

10: 몸체부
20: 수집부
30: 태양 전지
35: 집열관
40: 광학계
50: 도관
100: 단위체
210: 지지 부재

Claims (10)

1. 태양광이 투과되는 몸체부; 상기 몸체부 내부에 복수 개의 광전 변환하는 태양 전지 또는 태양열 집열관을 적어도 하나 포함하는 수집부를 포함하여 단위체가 구성되고;
   복수 개의 상기 단위체가 3차원 공간에 입방 격자를 형성하도록 배열된 것을 특징으로 하는 태양광 수집 장치
2. 제 1항에 있어서,
   상기 배열은 단순 입방 격자, 체심 입방 격자, 면심 입방 격자 중 하나인 태양광 수집 장치
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 배열을 구성하기 위해 복수 개의 상기 단위체들을 고정하는 지지 부재로 현수 폴(Pole) 또는 현수 케이블을 적어도 하나 포함하는 태양광 수집 장치
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배열을 구성하기 위해 복수 개의 상기 단위체들을 고정하는 지지 부재로 하나 이상의 수직 폴(Pole)을 포함하는 태양광 수집 장치
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부는 구형 또는 원통형 중 하나인 태양광 수집 장치
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 수집부의 복수 개의 광전 변환하는 태양 전지는 구형 태양 전지 셀(Spherical solar cell)인 것을 특징으로 하는 태양광 수집 장치
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 단위체는 태양광 집광을 위한 집광 렌즈, 또는 광학 반사체를 더 포함하는 태양광 수집 장치
10. 삭제

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