KR101316484B1 - 태양광 추진 항공기 구조 및 태양 전지판 제어 방법 - Google Patents

태양광 추진 항공기 구조 및 태양 전지판 제어 방법 Download PDF

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Abstract

태양전지 모듈이 날개 내부에 장착되는 태양광 항공기에 있어서, 항공기의 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 태양으로부터 직접 광 에너지를 전달 받는 제1 태양전지 모듈, 항공기의 주 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 지상으로부터 지향성 에너지를 공급받는 제2 태양전지모듈, 제 1태양전지 모듈, 상기 제2태양전지 모듈은 양방향으로 대응하며, 회전시키는 회전축으로 구성되었다. 윗면에 있는 제1 태양전지 모듈은 태양을 통하여 광 에너지를 획득하고, 아랫면의 제 2태양전지 모듈은 지상에서 송출 되는 지향성 에너지를 획득한다. 양면의 태양전지 모듈의 회전을 통해 보다 많은 에너지를 획득하며, 날개 내부에 위치하여 비행 중 환경에 대한 영향을 덜 받아 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Description

태양광 추진 항공기 구조 및 태양 전지판 제어 방법{Solar propelled aircraft structure and solar panels control method}
본 발명은 태양광 추진 항공기의 날개 구조 및 그에 포함된 태양전지 제어에 관한 것으로, 보다 구체적으로 날개표면이 투명하거나 해당 에너지를 투과 할 수 있는 재질로 구성되어 양면의 태양 전지 부착된 지지대가 항공기 날개 내부에 존재하여 광 에너지 및 지향성 에너지를 획득하는 태양전지판 제어 방법에 관한 것이다.
미국 등록특허 2009-0292407에서는, 항공기 꼬리날개 표면에 태양전지판을 부착시켜 에너지를 획득하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 경우는, 항공기동체의 꼬리날개가 회전한다. 꼬리날개는 V자 모양으로 태양전지 모듈이 부착되어있으며, 비행 방향에 따라 꼬리날개가 회전을 하며 태양에너지를 받는다. 이 같은 경우는 꼬리 날개 표면에 모듈이 부착되기 때문에 외부 환경에 대한 영향을 많이 받는다. 오염이나 외부 충돌 등에 취약하며, 변형 시 공력에 영향을 미칠 가능성이 있다. 또한, 태양전지가 꼬리날개에 부착되어 있기 때문에 에너지를 포집하기 위해 항공기가 비행경로를 선택하여 가동해야 했다.
한국 등록특허 2011-0128455에서는, 항공기 꼬리날개 표면에 태양전지판을 부착시켜 에너지를 획득하는 방법이 개시되어 있다. 이 경우 날개 혹은 꼬리에 전지판이 고정되기 때문에 계절이나 날씨에 따라 에너지 획득이 어려운 문제가 있었으며, 겨울이나 흐린 날씨에는 특히 일사량 감소뿐만 아니라 일조량도 감소되기 때문에 충분한 에너지를 받기 어려운 문제점이 있었다. 외부환경에 영향을 받지 않으며, 에너지 송출 위치에 따라 전지판이 회전하여 효율적으로 많은 에너지를 획득하는 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 태양 전지모듈이 항공기 날개 표면에 부착되어 비행중 환경에 영향을 받거나, 항공기의 운용경로, 자세 변화 등에 따른 태양 혹은 지향성 에너지 위치의 상대적인 변화에 따라 에너지를 획득하는 양이 달라지는 문제점을 해결하기 위한 것 이다. 따라서, 본 발명의 목적은 태양전지 모듈이 날개 내부에 장착되고, 그 공간에서 제어기에 의해 태양 전지모듈이 태양 및 지향성 에너지를 향하도록 회전하여 효율적으로 많은 에너지를 획득하는 것을 제공하기 위한 것이다.
태양전지 모듈이 내부에 장착되는 태양광 항공기에 있어서, 항공기의 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 태양으로부터 직접 광 에너지를 전달 받는 제1 태양전지 모듈, 항공기의 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 지상으로부터 지향성 에너지를 공급받는 제2 태양전지모듈, 제 1태양전지 모듈, 상기 제2태양전지 모듈은 양방향으로 대응하며, 회전시키는 회전축으로 구성되었다. 항공기 날개 혹은 꼬리날개의 표면이 투명하거나 해당에너지 투과가 가능한 재질인 것을 특징으로 하며, 제1태양전지 모듈은 회전축의 상면에 설치 되며, 태양 위치에 따라 회전시키는 제어기를 더 포함하는 하며, 제2태양전지 모듈은 회전축의 하면에 설치 되며, 지향성 에너지송출 위치에 따라 회전시키는 제어기를 더 포함한다. 제1태양전지 모듈 및 제2 태양전지 모듈은 에너지원의 위치에 따라 독립적으로 회전시키는 것을 특징으로 한다. 태양광 항공기는 자신의 위치를 상시 확인하는 GPS와, 태양의 위치를 확인 할 수 있는 센서와, 지향성 에너지를 송출하는 기지국의 위치를 알 수 있는 통신을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 항공기 내부에 양면의 태양전지가 회전축을 통하여 회전되며, 윗면에 있는 제1 태양전지 모듈은 태양을 통하여 에너지를 획득하고, 아랫면의 제 2태양전지 모듈은 지상에서 송출 되는 지향성 에너지를 획득한다. 양면의 태양전지 모듈의 회전을 통해 보다 많은 에너지를 획득하며, 날개 내부에 위치하여 비행 중 환경에 대한 영향을 덜 받아 내구성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 태양전지 모듈이 항공기 날개 혹은 꼬리부분 내에 장착된 태양광 추진 항공기의 구성도 이다.
도 2는 항공기 날개 내부에 태양 전지모듈이 장착된 측면도이다.
도 3은 항공기 꼬리 내부에 태양 전지모듈이 장착된 측면도이다.
도4는 태양 전지모듈 제어방법의 구성도 이다.
도 1은 태양전지 모듈이 항공기 날개 혹은 꼬리부분 내에 장착된 태양광 추진 항공기의(100) 구성도 이며, 도 2는 항공기 날개(10) 내부에 태양전지 모듈이 장착된 측면도이며, 도 3은 항공기 꼬리(20) 내부에 태양전지 모듈이 장착된 측면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 태양광 추진 항공기(100)는 몸체(30), 주 날개(10), 꼬리 날개(20), 프로펠러(31)로 구성되어 있다. 태양광 추진 항공기(100)는 터빈 엔진이 없기 때문에 연료를 저장할 필요가 없어 날개 내부 공간에는 연료 탱크가 있을 이유가 없다. 따라서, 연료가 사라짐으로써 확보된 내부공간에 태양전지 모듈을 장착시킴으로써 공간활용을 하였다.
태양전지 모듈은 상면, 하면의 양면으로 양방향을 대응하도록 부착되어 있으며, 상면 및 하면의 태양 전지모듈이 부착된 패널은 회전축(13)과 연결되어 있다. 상면에 있는 제1태양전지 모듈(11)은 태양에너지를 획득하고, 하면에 있는 제2태양전지 모듈(12)은 지상에서 송출되는 지향성 에너지(32)를 획득한다. 이는 태양의 이동경로에 따라 제어기에 의해 회전축(13)이 회전하면서, 태양 전지모듈이 태양쪽을 향하게 되어 에너지를 획득하고, 아랫면의 제2태양전지 모듈은 지상에 있는 지향성에너지 공급장치에 의해 지향성 에너지(32)를 전달 받는다. 항공기 날개(10) 혹은 꼬리 날개(20) 내에 있는 제1태양전지 모듈(11)과 제2 태양전지 모듈(12)이 에너지원을 바라 볼 수 있도록 방향이 제어된다.
도2에 도시된 바와 같이, (a), (b)는 주 날개(10)내의 제1태양전지 모듈(11)이 태양의 이동경로에 따라 회전하여 에너지를 획득한다. (c), (d)는 주 날개(10)내의 제2태양전지 모듈(13)이 지향성에너지 공급장치의 송출방향에 따라 지향성 에너지(32)를 획득한다.
도3은 (a), (b)는 꼬리날개(20)내의 제1태양전지 모듈(11)이 태양의 이동경로에 따라 회전하여 에너지를 획득한다. (c), (d)는 꼬리날개(20)내의 제2태양전지 모듈(12)이 지향성에너지 공급장치의 송출방향에 따라 지향성 에너지(32)를 획득한다.
이하 구동방법에 대하여 설명한다.
항공기 날개(10) 혹은 꼬리 날개(20) 내에 있는 제1태양전지 모듈(11)과 제2 태양전지 모듈(12)이 에너지원을 바라 볼 수 있도록 방향이 제어되는 전원공급시스템(80)으로 구성된다. 항공기(100)는 GPS(40)를 이용하여 자신의 위치를 상시 체크하고, 센서(50)를 통하여 태양의 위치를 확인한다. 태양의 위치를 확인 후 제1태양전지 모듈(11)을 태양쪽으로 향하게 하여 에너지를 획득한다.
또한, 지향성 에너지를 송출하는 기지국의 위치를 확인하여 지상과 상시적으로 통신(60)을 하여 교류를 하며, 제2태양전지 모듈(12)은 지향성 공급장치로부터 지향성에너지(32)를 공급받는다. 태양전지 무인 항공기(100)에 탑재된 제어기(70)는 자신과 에너지 원의 상대적 위치, 위도를 계산하여 최대한의 에너지를 획득 할 수 있는 각도를 계산하여 위치에 따라 태양전지 모듈을 회전시킨다.
제1태양 전지모듈(11), 제 2태양 전지모듈(12)은 날개(10) 내부에 존재하기 때문에 비행 중 환경에 대한 영향을 덜 받아 내구성이 크게 향상되며, 먼지 등이 묻지 않아 청결상태, 제품 사용을 보다 더 오래 사용 할 수 있는 특징이 있다. 항공기 표면에 장착되는 것이 아닌 내부에서 제어기(70)를 통한 회전을 하기 때문에 보다 많은 에너지를 획득 할 수 있다. 또한, 날개(10) 혹은 꼬리날개(20)의 표면은 투명하거나 해당 에너지 투과가 가능한 재질로 되어있어 에너지를 보다 많이 획득할 수 있는 장점이 있으며 상대적 위치를 확인 하여 이동하기 때문에 에너지를 효율적으로 얻을 수 잇는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 주 날개 11: 제1태양전지 모듈
12: 제 2태양전지 모듈 13: 회전축
20: 꼬리날개 30: 몸체
31: 프로펠러 32: 지향성 에너지
40: GPS위치체크 50: 센서 태양 위치 확인
60: 통신 70: 제어기
80: 제어 공급 시스템 100: 항공기

Claims (7)

  1. 태양전지 모듈이 내부에 장착되는 태양광 항공기에 있어서,
    상기 항공기의 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 태양으로부터 직접 광 에너지를 전달 받는 제1 태양전지 모듈;
    상기 항공기의 날개 혹은 꼬리날개 내부에 위치해 있으며, 지향성 에너지 공급장치로부터 지향성 에너지를 공급받는 제2 태양전지모듈;
    상기 제 1태양전지 모듈, 상기 제2태양전지 모듈은 양방향으로 대응하며, 제어기를 통하여 회전하는 회전축;
    으로 구성된 태양광 추진 항공기 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 항공기의 날개 혹은 상기 꼬리 날개의 표면이 투명하거나 해당에너지 투과가 가능한 재질인 것을 특징으로 하는 태양광 추진 항공기 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1태양전지 모듈은 상기 회전축의 상면에 설치 되어 태양 위치에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광 추진 항공기 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2태양전지 모듈은 상기 회전축의 하면에 설치 되어 지향성 에너지송출 위치에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광 추진 항공기 구조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈은 에너지원의 위치에 따라 독립적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지판 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 태양광 항공기는 자신의 위치를 상시 확인하는 GPS와, 태양의 위치를 확인 할 수 있는 센서와, 지향성 에너지를 송출하는 기지국의 위치를 알 수 있는 통신을 포함하는 태양 전지판 제어 방법.
KR1020130049817A 2013-05-03 2013-05-03 태양광 추진 항공기 구조 및 태양 전지판 제어 방법 KR101316484B1 (ko)

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