KR101369925B1 - 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직사광을 흡수하는 직사광 전지판과 직사광 전지판의 일측 끝단과 수직하게 접합되어, 반사광을 흡수하는 반사광 전지판을 포함하며, 직사광 전지판 및 반사광 전지판이 접합된 부위에 구비되며, 태양의 고도에 따라 회전이 가능하도록 형성되는 회전부를 포함하며, 지면으로부터 수직하게 연장 형성되어, 상기 회전부를 지지해주는 지지부를 포함하고, 알베도 측정을 위해 상기 직사광 전지판 및 반사광 전지판과 전기적으로 연결되는 시스템부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치에 관한 것이다.

Description

태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치{Simple albedometer using solar cells}
본 발명은 태양전지를 이용하여 알베도(Albedo)를 추정할 수 있는 장치에 관한 것으로, 직사광선과 반사광선을 측정하는 전지판이 서로 수직으로 접합되어 형성되며, 태양 고도에 따라 태양광을 최대로 흡수할 수 있도록 태양광과 태양전지를 수직하게 배열함과 동시에 지표면으로부터 반사된 태양광과 태양전지를 수직하게 배열하여 보다 정확한 알베도를 간단히 추정할 수 있는 측정장치에 관한 것이다.
대기상단에 도달한 태양복사에너지는 대기를 통과하면 산란과 흡수과정에 의하여 감쇠되어 지표면에 도달하게 되며, 지면에 도달한 태양복사에너지는 지표면의 성질에 따라 그 일부를 반사하게 되며, 입사한 태양복사 에너지량에 대하여 반사된 태양복사 에너지량을 그 면의 알베도라 한다. 모든 태양 스펙트럼 혹은 가시파장 범위에 대하여 물체에 의해 반전되는 전자파량의 물체에 입사하는 전자파량에 대한 비를 백분율로 표시하며, 알베도는 입사각에 영향을 받아, 일반적으로 수직입사인 경우를 가정한다.
중국등록실용신안 제 20-1697877호("Albedo meter", 공개일: 2011.01.05)은 종래의 알베도 측정기에 관한 기술로써, 상기 중국공개실용 제 201697877호는 시료의 반사광을 측정하는 알베도 장치에 관한 것이다. 종래의 알베도 측정장치는 시료의 반사광 측정을 위한 프로브가 구비되며, 상기 프로브는 중앙 컴퓨터와 연결되어 구비되며, 반사광을 측정할 샘플 표준보드를 이용하여 사용 신호 처리를 통해 시료의 반사광을 검출하는 방법에 관한 내용이다.
일반적으로 알베도 측정장치는 고가의 제품으로 교육 컨테츠로의 이용이 어려웠으므로, 저비용으로 제작이 가능하면서 교육 컨텐츠로의 이용이 가능한 알베도 측정장치가 모색되어졌어야 했으나, 종래의 기술에서 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 방법에 관하여 언급하고 있지 않다.
중국등록실용신안 제 20-1697877호 (Albedo Meter, 공개일 2011.01.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저비용으로 제작이 가능한 알베도 측정장치를 구비함으로써, 교육 컨텐츠로 이용이 가능한 알베도 측정장치를 제공하는 것이다.
또한, 태양전지가 태양과 수직으로 배열될 수 있도록 회전부와 태양광 배열용 막대가 구비됨에 따라 직사광선 및 반사광선을 최대로 흡수할 수 있고, 태양을 바라보는 앙각을 손쉽게 측정할 수 있는 알베도 측정장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치에 온도, 습도 등의 주변환경 변수측정이 가능한 부가적 구성이 추가 가능하므로 교육 컨텐츠로의 활용률이 높은 알베도 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명은, 직사광을 흡수하는 직사광 전지판(100a); 직사광과 반사광을 동시에 측정하기 위해, 상기 직사광 전지판(100a)의 일측 끝단과 수직하게 접합되어, 반사광을 흡수하는 반사광 전지판(100b); 상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)이 접합된 부위에 구비되며, 태양의 고도에 따라 상기 직사광 전지판(100a)이 태양광과 수직이 되도록 회전 가능하게 형성되는 회전부(300); 지면으로부터 수직하게 연장 형성되어, 상기 회전부를 지지해주는 지지부(400);및 알베도 측정을 위해 상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)과 전기적으로 연결되는 시스템부(200);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알베도 측정장치(1000)는 온도, 습도를 포함한 주변환경의 변수를 감지하는 센서부(250);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알베도 측정장치(1000)는 지표면과 수평한 면에 형성되어 상기 직사광 전지판(100a)과 태양광을 수직하게 배열될 수 있도록 태양광 배열용 막대(600) 태양광 배열용 막대(600)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알베도 측정장치(1000)는 상기 회전부의 끝단에 위치하여 상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)의 회전각을 측정하는 각도기(500);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부(400)는 하단에 구비되는 이동수단(700)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지를 이용하는 간이 알베도 측정장치는 회전이 가능한 회전부에 태양전지가 구비되어 태양의 고도에 따라 회전이 가능하므로 태양광을 최대로 흡수할 수 있으며 또한, 태양광 배열용 막대가 구비되어 태양광 배열용 막대의 그림자와 태양광 배열용 막대의 길이를 통해 태양광과 태양전지를 수직으로 배열할 수 있어, 정확한 알베도를 추정할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 간단한 구성으로 구성되어 저비용으로 제품 제작이 가능하므로, 교육컨텐츠로의 이용이 가능하다는 장점이 있다.
더불어, 본 발명의 센서부에 온도계, 습도계 등의 사용자 필요여부에 따라 부가적으로 구성을 추가할 수 있어 교육 컨텐츠로의 활용률이 높다는 장점이 있다.
도1은 본 발명에 따른 알베도 측정장치의 사시도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
알베도는 빛을 반사하는 정도를 수치로 나타낸 것으로 반사율이라고도 하며, 일반적으로 빛은 대기 속에서는 주로 산란되므로 대기를 가지는 행성의 알베도는 대기가 없는 천체보다 훨씬 크며, 실제로 지구에 의한 반사에는 구름에 의한 반사, 대기에 의한 산란, 땅(바다) 표면에 의한 반사 등이 있고, 그것들의 분포에 따라 크게 변화한다.
본 발명은 태양전지(100)를 이용하여 알베도를 측정할 수 있는 측정장치로서, 태양전지(100)가 직사광 전지판(100a)과 반사광 전지판(100b)으로 구비되고, 직사광선과 반사광선을 흡수한 상기 태양전지(100)의 전하 및 극간 전압량을 통해 전력량을 계산하여 알베도 추정이 가능한 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 알베도 측정장치의 구조는 크게 태양전지(100) 및 시스템부(200)를 포함하여 이루어진다.
종래의 알베도 측정장치는 고가의 제품으로 사용자의 이용에 있어 한계가 많았으나, 본 발명의 알베도 측정장치는 저비용으로 제작이 가능하여 교육 컨텐츠로도 이용이 가능해 교육에 도움이 될 수 있으며, 태양고도에 따라 회전이 가능한 태양전지를 구비하여 위치가 변하는 태양고도에 따라 회전하여 태양광이 알베도를 추정할 수 있는 알베도 측정장치를 제공하는 것이다. 이하 도면을 참고하여 각부에 대하여 구체적으로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 태양전지(100)를 이용한 간이 알베도 측정장치에 관한 것으로, 태양전지(100), 회전부(300), 태양전지가 고정되는 지지부(400), 시스템부(200)를 포함하여 구성된다.
상기 태양전지(100)는 직사광 전지판(100a)과 반사광 전지판(100b)으로 형성되며, 상기 반사광 전지판(100b)은 상기 직사광 전지판(100a)의 일측 끝단에 수직으로 접합되어 형성된다. 상기 직사광 전지판(100a)과 상기 반사광 전지판(100b)의 형상은 사용자가 원하는 어떤 형태로든 변형하여 설계할 수 있으나, 알베도 측정 시 직사광 및 반사광을 최대로 흡수한 상태에서 측정을 실시해야 정확한 값을 추정할 수 있으므로, 수직을 이루도록 설계한다. 태양광을 최대로 흡수하기 위해서는 직사광을 받는 상기 직사광 전지판(100a)이 직사광선과 수직해야하며, 반사광을 받는 상기 반사광 전지판(100b) 역시 반사광과 수직을 이루며 형성되어야 한다. 상기 직사광 전지판(100a)과 상기 반사광 전지판(100b)은 서로 수직하도록 형성되었기 때문에 상기 직사광 전지판(100a)을 태양광과 수직이 되도록 회전하여 배열한다면, 자동적으로 상기 반사광 전지판(100b)도 반사광선과 수직을 이루며 배열되게 된다.
상기 회전부(300)은 상기 직사광 전지판(100a)의 일측 끝단과 수직으로 접합되는 상기 반사광 전지판(100b)의 접합부에 구비되며, 태양의 고도는 계속 변하기 때문에 상기 태양전지(100)를 태양광과 수직으로 맞추는 것이 중요하다. 상기 직사광 전지판(100a)이 태양광과 수직을 이루며 배열될 수 있도록 상기 회전부(300)을 구비해 태양을 고도에 따라 회전이 가능하도록 한다.
상기 지지부(400)는 지면으로부터 수직하게 연장 형성되며, 상기 회전부(300) 및 상기 태양전지(100)을 지지하는 역할을 한다. 상기 지지부(400)는 복수개가 구비될 수 있으며, 상기 지지부의 형상은 환경 조건에 따라 변경이 가능하며, 사용자가 원하는 어떤 형태로든 변형하여 설계할 수 있다. 또한 구조물의 재질은 금속 및 합금재질의 금속 중 어느 것으로도 변형이 가능하다.
상기 시스템부(200)는 상기 직사광 전지판(100a)과 상기 반사광 전지판(100b)과 전기적으로 연결되는 부분으로, 상기 직사광 전지판(100a)과 상기 반사광 전지판(100b)은 상기 시스템부(200)의 측정단자와 전기적으로 연결되어 전하 및 극간 전압차를 측정한 후 측정값을 통해 전력량을 계산하고, 상기 직사광 전지판(100a)의 계산된 값과 상기 반사광 전지판(100b)의 계산된 값을 비교함으로써, 알베도를 추정할 수 있게 된다.
이하는 본 발명의 기본적 구성 외에 장착될 수 있는 부가적 구성에 관한 설명으로, 본 발명의 알베도 측정장치(1000)는 온도, 습도 등의 주변환경 변수를 측정할 수 있는 센서부(250), 각도기(500), 태양광 배열용 막대(600), 이동수단(700)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 도면을 참고하여 각부에 대하여 구체적으로 상세히 설명한다.
상기 센서부(250)는 지표면의 복사열 및 습도 등의 기타 요소에 의해 영향을 받지 않기 위해 지표면과 일정거리 이격되어 형성되며, 주변환경의 변수를 감지하기 위해, 일례로 온도계, 습도계 등이 구비될 수 있으며, 사용자에 따라 다양하게 구비가 가능하여 교육 컨텐츠로의 활용도를 높일 수 있다.
상기 태양광 배열용 막대(600)는 지표면과 수평인 면에 형성되어야 하며, 상기 센서부(250)에 형성될 수 있다.태양광이 상기 직사광 전지판(100a)과 수직으로 배열하기 위해 구비되며, 태양광과 알베도 측정장치를 나란하게 배열되어 있다는 가정하에, 태양광이 상기 태양광 배열용 막대(600)를 비추면 태양의 고도에 따라 길이가 다른 그림자가 생성될 것이다. 태양광에 의해 형성된 그림자의 길이와 상기 태양 배열용 막대(600)의 길이를 통해 삼각함수를 이용하여 입사각(θ)을 계산할 수 있게 되며, 지표면과 상기 직사광 전지판(100a)을 회전하면, 상기 직사광 전지판(100a)과 직사광선은 수직하게 배열된다. 상기 직사광 전지판(100a)이 직사광선과 수직으로 배열됨에 따라 태양고도에 따라 직사광선을 최대로 흡수할 수 있으며, 상기 직사광 전지판(100a)의 일측 끝단과 수직으로 접합된 상기 반사광 전지판(100b)에도 반사광을 최대로 흡수할 수 있다. 간략히 말하자면, 본 발명에서의 상기 태양광 배열용 막대(600)는 지표면과 수평인 면에 위치해야하며, 태양광에 의해 생성된 상기 태양광 배열용 막대(600)의 길이와 상기 태양과 배열용 막대(600)의 그림자를 통해 계산된 값으로 상기 태양전지(100)를 태양광과 수직이 되도록 배열한다.
상기 각도기(500)는 상기 태양전지(100)의 각도를 측정할 수 있는 방향으로 상기 각도기(500)의 중심점이 상기 회전부(300)의 끝단에 위치하며 상기 회전부(300)을 지지하는 상기 지지부(400)와 상기 각도기(500)의 모서리(0˚)를 가르키는 선)를 맞추어 고정한다. 상기 각도기(500)는 나사고정 및 다양한 고정 방법이 적용 가능하며, 도1에서는 측정범위가 최대 90˚인 각도기를 도시하고 있으나, 상기 각도기(500)는 측정범위가 넓은 각도기로 변경이 가능하며, 상기 각도기(700)의 설치 위치는 역시 사용자의 편의에 따라 변경되어 설계 가능하다.
상기 이동수단(700)은 상기 지지부(400)의 하단에 구비되어 태양의 위치와 나란한 방향으로 이동시킬 수 있으며, 태양광과 알베도 측정장치를 나란하게 배열함에 따라 정확한 알베도 측정이 가능하며 또한, 상기 이동수단(700)이 구비됨에 따라 이동이 가능하므로 쉽게 이동하여 보관할 수 있다. 일례로 상기 이동수단(700)은 바퀴로 한정될 수 있으며, 본 알베도 측정장치의 하중을 견디면서 회전이 가능한 구조를 가지며 고정부를 포함하여 다른 물체와의 고정이 가능한 제품은 사용 가능하다.
본 발명을 요약하면, 태양전지(100)이 직사광 전지판(100a)과 반사광 전지판(100b)으로 형성되는 것을 특징으로 하며, 직사광선과 반사광선을 받는 태양전지(100)가 시스템부(200)과 전기적으로 연결되어 상기 직사광 전지판(100a)과 상기 반사광 전지판(100b)의 전하 및 극간 전압량을 통해 전력량을 계산하고 두 전력량을 비교하여 알베도를 추정할 수 있고, 본 발명의 알베도 측정장치에 부가적인 구성을 추가 가능하여 교육 컨텐츠로 이용가능성이 높은 알베도 측정장치에 관한 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 알베도 측정장치
100 : 태양전지
100a : 직사광 전지판
100b : 반사광 전지판
200 : 시스템부
201 : 직사광 측정단자
202 : 반사광 측정단자
250 : 센서부
300 : 회전부
400 : 지지부
500 : 각도기
600 : 태양광 배열용 막대
700 : 이동수단

Claims (5)

  1. 직사광을 흡수하는 직사광 전지판(100a);
    직사광과 반사광을 동시에 측정하기 위해, 상기 직사광 전지판(100a)의 일측 끝단과 수직하게 접합되어, 반사광을 흡수하는 반사광 전지판(100b);
    상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)이 접합된 부위에 구비되며, 태양의 고도에 따라 상기 직사광 전지판(100a)이 태양광과 수직이 되도록 회전 가능하게 형성되는 회전부(300);
    지면으로부터 수직하게 연장 형성되어, 상기 회전부를 지지해주는 지지부(400);및
    알베도 측정을 위해 상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)과 전기적으로 연결되는 시스템부(200);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알베도 측정장치(1000)는
    온도, 습도를 포함한 주변환경의 변수를 감지하는 센서부(250);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 알베도 측정장치(1000)는
    지표면과 수평한 면에 형성되어 상기 직사광 전지판(100a)과 태양광을 수직하게 배열할 수 있도록 태양광 배열용 막대(600);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 알베도 측정장치(1000)는
    상기 회전부의 끝단에 위치하여 상기 직사광 전지판(100a) 및 반사광 전지판(100b)의 회전각을 측정하는 각도기(500);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 지지부(400)는
    하단에 구비되는 이동수단(700)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치.
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