KR101379497B1 - 태양광 발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 태양광을 반사하는 리플렉터; 상기 리플렉의 태양광을 집중시켜서 제공하는 집광기; 상기 집광기의 태양광을 전기로 전환하는 솔라셀모듈; 상기 리플렉터가 고정되는 프레임; 상기 프레임을 수평회전시키는 회전유닛; 상기 프레임을 수직으로 기립시키거나 경사를 형성하는 기립유닛; 상기 기립유닛에 의해 기립되거나 상기 회전유닛에 의해 회전되는크래들; 및 상기 회전유닛 및 기립유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함한다. 본 발명은, 집광기가 태양광을 집중시켜서 솔라셀모듈에 제공하므로 솔라셀모듈의 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 회전유닛 및 기립유닛에 의해 프레임이 회전되거나 기립되므로 필요시 리플렉터를 태양의 위치에 언제든지 대향시킬 수 있다.

Description

태양광 발전시스템 { SUNLIGHT GENERATING SYSTEM }

본 발명은 태양광 발전시스템에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 태양광을 솔라셀들 마다 각각 집중시켜서 집광효율을 극대화할 수 있으며, 필요에 따라 회전이나 기립이 가능한 태양광 발전시스템에 관한 것이다.

인류는 화석에너지의 고갈로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지 자원을 개발하고 있으며, 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 사용할 수 있는 태양광 에너지에 관심이 집중되고 있다. 따라서, 최근에는 태양광으로 발전을 실시하는 태양광 발전시스템의 개발이 대두되고 있다.

태양광 발전시스템은 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며, 태양전지판의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 반도체 소자 및 전자부품으로 구성되므로 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이할 뿐만 아니라 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있다.

또한, 태양광 발전시스템은 대규모 발전 설비를 필요로 하지 않고 소규모 발전이 가능하기 때문에 가정용으로도 설치하여 사용할 수 있다.

이러한, 태양광 발전시스템은 반도체로 구성된 다수의 솔라셀이 평면으로 배열된 태양전지판에 태양광이 조사될 경우, 솔라셀이 태양전지판의 표면에 조사되는 태양광을 집광하여 전기에너지로 전환한다. 따라서, 태양광 발전시스템은 발전된 전기에너지를 조명 또는 난방에 사용되도록 제공할 수 있다.

그러나, 이와 같은 일반적인 태양광 발전시스템은 태양전지판이 판재형태로 형성되어 태양광이 면상으로 집광되므로 각각의 솔라셀에 태양광을 집중시켜서 집광시키지 못한다. 따라서, 일반적인 태양광 발전시스템은 집광효율을 극대화시키지 못함에 따라 입사되는 태양광에 비해 집광효율 및 발전효율이 낮다는 문제점이 있다.

또한, 태양전지판이 한곳에 고정되어 태양을 따라 이동하지 못하므로 발전효율이 한정되는 문제점도 있다.

더욱이, 태양광의 열기를 냉각시키는 구조가 마련되지 않아서 태양광의 열기에 의해 솔라셀의 온도가 상승하므로 발전효율이 저하되는 문제점도 있다.

덧붙여, 풍압으로 인한 피해를 방지하고자 태양전지판을 경사상태로 설치하거나 수평상태로 설치하지만, 태양전지판의 유동이 근본적으로 불가능하므로 태풍이나 돌풍이 발생할 경우 풍압에 의해 구조가 손상되는 문제점이 있다.

한편, 본 발명의 출원인은 태양전지판이 고정되어 이동하지 못하는 것을 개선한 기술을 대한민국특허청에 특허출원하여 등록 제959455호(명칭: 태양추적시스템)로 등록받은 바가 있다. 이러한 종래기술은 태양의 이동경로에 따라 태양전지판을 회전시키거나 기립시킨다. 따라서, 종래기술은 태양광의 집광효율이 매우 우수하다.

하지만, 종래기술은 전술한 바와 같이 솔라셀이 평면으로 배열된 태양전지판에 의해 태양광을 집광하여 전기를 생산하므로 전력생산효율이 매우 낮다는 문제가 있다.

KR 10-0959455 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 태양광을 전기로 전환하는 반도체에 태양광을 점형태로 집중시켜서 제공할 수 있으며, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 기기를 필요에 따라 회전시키거나 기립시킬 수 있는 태양광 발전시스템을 제공하기 위함이 그 목적이다.

특히, 태양광이 입사되는 유입구 보다 태양광이 출사되는 유출구가 협소하게 형성되고, 입사된 태양광을 연속적으로 반사시켜서 유출구에 점형태로 집중시킬 수 있는 집광기기가 마련된 태양광 발전시스템을 제공하기 위함이 그 목적이다.

또, 전술한 반도체를 실시간으로 냉각시켜서 반도체가 태양열에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 더하여 반도체가 태양광의 다양한 광파장을 수광하여 전기로 전환할 수 있는 태양광 발전시스템을 제공하기 위함이 다른 목적이다.

또한, 태양의 이동궤적을 추적하여 전기를 생산하는 기기를 회전시키거나 기립시킬 수 있는 태양광 발전시스템을 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전시스템은, 태양광을 반대편으로 반사하는 리플렉터; 상기 리플렉터와 이격되고, 리플렉터에서 반사되는 태양광을 집광하여 점형태로 집중시켜서 제공하는 집광기; 상기 집광기에서 점형태로 집중되어 제공되는 태양광을 수광하여 전기에너지로 전환하는 솔라셀모듈; 상기 솔라셀모듈, 상기 집광기 및 상기 리플렉터가 고정되는 프레임; 상기 프레임에 회전력을 제공하여 프레임을 수평회전시키는 회전유닛; 상기 회전유닛에 의해 상기 프레임과 함께 회전하고, 수직으로 기립하면서 경사를 형성하거나 수직을 형성하는 기립유닛; 상기 기립유닛에 결합되어 기립유닛에 의해 기립되거나 상기 회전유닛에 의해 회전되고, 상기 프레임이 장착되는 크래들; 및 상기 크래들의 기립이나 회전이 가능하도록 상기 회전유닛 및 기립유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.

상기 집광기는 예컨대, 상기 리플렉터의 태양광을 반사시키는 한쌍의 반사재로 구성되어 서로 대향상태를 이루면서 점진적으로 벌어져서 리플렉터를 향하는 일측에 태양광이 입사되는 유입구를 형성하고, 반대되는 타측에 상기 유입구 보다 협소한 크기로 이루어져서 태양광이 출사되는 유출구를 형성하며, 유입구로 입사되는 태양광을 반사하면서 유출구로 안내하여 유출구를 통해 태양광을 점형태로 집중시켜서 출사시키는 개더플레이트; 및 상기 개더플레이트의 상부 및 하부를 차폐하는 차폐판;을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 솔라셀모듈은 예컨대, 상기 집광기에서 점형태로 집중된 태양광을 전기에너지로 전환하는 솔라셀; 및 상기 솔라셀에서 발생되는 열기를 방열하여 냉각시키는 히트싱크;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 솔라셀은 예컨대, 상기 집광기의 태양광을 전기에너지로 전환하는 반도체가 복수로 구성되어 다층을 이루는 MSC 솔라셀;로 구성할 수 있다.

본 발명은, 상기 컨트롤러(CT)에 태양의 위치를 추적하여 추적한 추적값을 제공하는 광센서;를 더 포함한다.

상기 회전유닛은 예컨대, 지면이나 바닥에 안착되는 안착프레임; 상기 안착프레임에 설치되어 수평상태로 회전하는 회전프레임; 및 상기 회전프레임을 회전시키는 회전부재;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 회전부재는 예컨대, 상기 회전프레임에 수평상태로 결합되는 회전링; 상기 회전링의 하부를 지지한 상태로 상기 안착프레임에 수직으로 설치되어 회전하면서 상부의 회전링을 회전시키는 롤러; 및 상기 롤러를 구동시키는 구동모터;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 기립유닛은 예컨대, 상기 회전유닛에 의해 회전되는 상기 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드; 상기 가이드에 의해 수평이동되는 상기 크래들에 의해 설치각도가 변형되면서 크래들을 수직으로 기립시키는 기립기구; 및 상기 기립기구의 기립을 위해 상기 크래들을 견인하여 크래들을 이동시키는 이동부재;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 가이드는 예컨대, 상기 회전유닛의 양측에 평행하게 설치되어 상기 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드레일; 및 상기 크래들의 양측에 설치되어 상기 가이드레일 따라 이동하면서 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드롤러;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 기립기구는 예컨대, 상기 이동부재에 의해 이동하는 상기 크래들에 의해 절첩되면서 수직상태를 형성하거나 수평상태를 형성하는 절첩링크;로 구성할 수 있다.

상기 절첩링크는 예컨대, 상기 가이드에 타단부가 회전 및 이동가능한 상태로 고정되고, 상기 크래들에 일단부가 회전가능하게 고정되며, 이동하는 크래들에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하는 동시에 가이드에 의해 이동하면서 크래들을 수직으로 세우는 스텐딩바; 및 상기 스텐딩바에 일단부가 힌지로 고정되어 스텐딩바와 경사를 이루면서 대향하고, 타단부가 상기 가이드에 회전가능하게 고정되어 편축회전하는 스텐딩바에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하며, 힌지를 통해 스텐딩바를 지지하는 서포트바;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 이동부재는 예컨대, 상기 크래들에 일부분이 연결되는 커넥터; 상기 커넥터에 결합되어 회전하면서 커넥터를 이동시키는 리드스크류; 및 상기 리드스크류를 회전시키는 회전모터;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 커넥터는 예컨대, 상기 크래들에 양단부가 결합되어 크래들과 일체를 이루면서 상기 리드스크류에 의해 이동하는 이동프레임; 및 상기 이동프레임에 설치되고, 상기 리드스크류가 끼워져서 리드스크류의 회전에 의해 리드스크류를 따라 이동하는 스크류너트;를 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명은, 상기 안착프레임 상에서 상기 회전링의 측방을 지지하여 회전링이 상기 롤러에서 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지구;를 더 포함할 필요가 있다.

상기 이탈방지구는 예컨대, 상기 안착프레임에 설치되고, 상기 회전링의 측방 일부분이 삽입되는 삽입홈을 가지며, 삽입홈을 통해 회전링에 밀착된 상태로 회전링의 측방을 지지하는 지지대;로 구성할 수 있다.

상기 크래들은 예컨대, 상기 프레임을 수용하고, 상기 기립유닛에 설치되는 수용프레임; 및 상기 수용프레임의 강성을 보강하는 보강대;를 포함하여 구성할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 태양광 발전시스템은, 집광기가 태양광을 점형태로 집중시켜서 솔라셀모듈에 제공하므로 집광효율 및 솔라셀모듈의 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 회전유닛 및 기립유닛에 의해 프레임이 회전되거나 기립되므로 필요시 리플렉터를 태양의 위치에 언제든지 대향시킬 수 있다.

특히, 개더플레이트의 유입구가 유출구 보다 넓은 폭으로 형성되므로 태양광의 입사량을 증량시킬 수 있을 뿐만 아니라 입사된 태양광을 반사하여 유출구에 점형태로 집중시켜서 출사시키므로 다량의 태양광을 용이하게 집광할 수 있다.

또, 솔라셀의 열기가 히트싱크에 의해 방열되므로 솔라셀을 안정적으로 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라 내구성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 솔라셀이 태양광의 다양한 광파장을 전기로 전환할 수 있는 MSC로 구성되므로 발전효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 광센서에서 감지되는 태양의 위치에 따라 회전유닛 및 기립유닛을 작동시킬 수 있으므로 리플렉터가 자동으로 태양의 이동궤적을 추종할 수 있다.

게다가, 회전유닛의 안착프레임 상에서 회전프레임이 회전부재에 의해 수평회전되므로 회전프레임을 안정적으로 회전시킬 수 있으며, 특히 회전부재가 회전링과 롤러 및 구동모터로 구성되므로 회전부재를 용이하게 제조할 수있다.

아울러, 기립유닛이 가이드를 통해 크래들의 수평이동을 안내하고, 기립기구 및 이동부재가 크래들을 수직으로 기립시키면서 이동시키므로 크래들을 용이하게 기립시킬 수 있다.

이에 더하여, 가이드가 가이드레일 및 가이드롤러로 구성되므로 크래들을 원활하게 수평이동시킬 수 있으며, 더 나아가 기립기구가 기계적으로 작동하는 절첩링크로 구성되므로 기립기구를 거의 영구적으로 작동시킬 수 있으며, 덧붙여 절첩링크가 스텐딩바 및 서포트바로 구성되므로 스텐딩바의 기립상태를 견고하게 지지할 수 있다.

더욱이, 이동부재가 커넥터, 리드스크류 및 회전모터로 구성되므로 프레임이 설치된 크래들의 무게중심 변경을 최소화하면서 신속하고 정확하게 크래들을 기립시킬 수 있으며, 특히 리드스크류에 의해 정밀하게 크래들을 이동시킬 수 있다.

또, 이탈방지구가 회전링의 이탈을 방지하므로 회전링을 안정적으로 회전시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 집광기의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 리플렉터 및 집광기의 작동상태를 개략적으로 도시한 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 집광기의 사용상태를 도시한 측단면도.
도 5는 도 1에 도시된 프레임 고정기의 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 회전유닛의 구성을 도시한 사시도.
도 7은 도 5에 도시된 기립유닛의 구성을 도시한 사시도.
도 8은 도 5에 도시된 크래들의 사시도.
도 9는 도 5에 도시된 프레임 고정기에 풍향 및 풍량센서모듈이 설치된 것을 도시한 사시도.
도 10은 도 1에 도시된 프레임 고정기의 작동상태를 도시한 사시도.
도 11은 도 1에 도시된 기립유닛의 작동상태를 도시한 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 기립유닛의 작동상태를 도시한 측면도.
도 13은 일반적인 고정형 발전장치의 집광효율을 도시한 그래프.
도 14는 도 1에 도시된 태양광 발전장치의 집광효율을 도시한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전시스템은 도시된 바와 같이 리플렉터(10), 집광기(30), 솔라셀모듈(50), 프레임(41), 회전유닛(100), 기립유닛(200), 크래들(300) 및 컨트롤러(CT)를 포함한다.

리플렉터(10)는 도시된 바와 같이 후술되는 집광기(30)의 하부에 수평상태로 설치된다. 리플렉터(10)는 미러 또는 태양광을 반사시킬 수 있는 재질의 금속판로 구성되거나, 반사면(11)에 반사도료가 도포되거나 반사필름이 부착된 판재로 구성된다. 즉, 리플렉터(10)는 입사되는 태양광을 반대편의 집광기(30)로 반사할 수 있는 소재로 구성된다. 이러한 리플렉터(10)는 반사되는 태양광을 반대편의 집광기(30)에 집중되도록, 도시된 바와 같이 반사면(11)이 원호형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

집광기(30)는 도시된 바와 같이 리플렉터(10)의 상부에 설치되어 리플렉터(10)와 대향상태로 이격되고, 리플렉터(10)에서 반사되는 태양광을 집광하여 후술되는 바와 같이 점형태로 집중시켜서 제공한다. 집광기(30)는 확대 도시된 바와 같이 케이스(70)로 차폐되며, 일측이 리플렉터(10)를 향한다. 이러한 집광기(30)는 확대 도시된 바와 같이 리플렉터(10)를 향하는 일측에 투명재로 이루어진 투광판(90)이 설치된다. 따라서, 집광기(30)는 일측이 투광가능하게 차폐된다.

솔라셀모듈(50)은 확대 도시된 바와 같이 집광기(30)에 설치된 상태로 집광기(30)에서 집광되는 태양광을 수광하여 전기에너지로 전환한다. 즉, 솔라셀모듈(50)은 태양광을 이용하여 발전을 실시한다. 이러한 솔라셀모듈(50)은 도시된 바와 같이 전술한 케이스(70)의 타측에 설치된다.

프레임(41)은 도시된 바와 같이 일측(하부)에 리플렉터(10)가 설치되고, 타측(상부)에 집광기(30)가 장착된다. 프레임(41)은 도시된 바와 같이 구멍이 형성된 판재로 구성할 수 있다.

회전유닛(100)은 도시된 바와 같이 지면이나 바닥에 설치된다. 그리고, 기립유닛(200)은 도시된 바와 같이 회전유닛(100)의 상부에 설치된다. 또, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 기립유닛(200)의 상부에 설치된다. 이러한 크래들(300)은 도시된 바와 같이 프레임(41)의 수용이 가능한 형태로 구성되어 프레임(41)이 고정된다.

여기서, 전술한 회전유닛(100), 기립유닛(200) 및 크래들(100)은 전술한 프레임(41)을 유동가능하게 고정하는 고정기기이다.

한편, 컨트롤러(CT)는 도시된 바와 같이 고정기기에 설치될 수 있으며, 이와 달리 고정기기가 아닌 별개의 장소나 구조물에 설치될 수도 있다. 컨트롤러(CT)는 크래들(300)의 기립이나 회전이 가능하도록 회전유닛(100) 및 기립유닛(200)의 작동을 제어한다.

도 2를 참조하면, 집광기(30)는 예컨대, 도시된 바와 같이 개더플레이트(31) 및 차폐판(33)을 포함하여 구성될 수 있다. 개더플레이트(31)는 길게 형성되어 한쌍이 한조를 이루는 반사재로 구성된다. 개더플레이트(31)는 도시된 바와 같이 다수로 구성된다. 즉, 개더플레이트(31)는 한조를 이루는 반사재가 다수로 구성된다. 이러한 개더플레이트(31)는 한쌍이 한조를 이루는 다수의 반사재가 도시된 바와 같이 지그재그 형태로 배치되어 상부에서 볼 때 알파벳의 'V'나 'W'와 같은 형태를 갖는다.

개더플레이트(31)는 도시된 바와 같이 한쌍의 반사재가 서로 대향상태를 이루면서 점진적으로 벌어져서 전술한 리플렉터(10)를 향하는 일측에 태양광이 입사되는 유입구(ET)를 형성한다. 그리고, 개더플레이트(31)는 도시된 바와 같이 반대되는 타측에 유입구(ET) 보다 협소한 크기로 이루어져서 태양광이 출사되는 유출구(EX)를 형성한다. 즉, 개더플레이트(31)는 도시된 바와 같이 태양광이 입사되는 유입구(ET)에서부터 태양광이 출사되는 유출구(EX)로 갈수록 폭이 점점 좁아진다. 따라서, 개더플레이트(31)는 유입구(ET)로 입사되는 태양광을 후술되는 바와 같이 반사하면서 유출구(EX)로 안내하여 유출구(EX)를 통해 태양광을 점형태로 집중시켜서 출사시킨다.

차폐판(33)은 예컨대, 반사재로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 개더플레이트(31)의 상부 및 하부에 제각기 설치된다. 즉, 차폐판(33)은 복수로 구성되어 개더플레이트(31)의 상부 및 하부를 차폐한다. 따라서, 차폐판(33)은 전술한 투광판(90)이 마련된 케이스(70)의 일측으로 태양광이 입사될 경우, 태양광이 누설되는 것을 방지하면서 개더플레이트(31)를 향해 태양광을 반사시킨다. 이러한 차폐판(33)은 개더플레이트(31)가 설치된 상태로 케이스(70)의 내측에 고정된다.

차폐판(33)들은 체결부재(75)에 의해 개더플레이트(31)가 개재된 상태로 결합될 수 있다. 이와 달리, 차폐판(33)은 체결부재(75)가 체결되는 후술되는 케이스(70)를 통해 결합될 수도 있다.(이에 대해서는 후술함) 이때, 차폐판(33)들은 체결부재(75)의 체결력에 의해 개더플레이트(31)를 가압한다. 따라서, 개더플레이트(31)는 차폐판(33)들 사이에 개재된 상태로 지그재그 배열을 유지하면서 압박되어 고정된다. 즉, 개더플레이트(31)들은 체결부재(75)의 결합력에 의해 차폐판(33)들에게 가압되므로 차폐판(33)들의 사이에 수직상태를 이루면서 견고하게 고정된다.

한편, 전술한 솔라셀모듈(50)은 예컨대, 솔라셀(51) 및 히트싱크를 포함하여 구성할 수 있다. 솔라셀(51)은 태양광을 전기에너지로 전환하는 반도체이다. 이러한 솔라셀(51)은 예컨대, MSC(Multi-junction Solar Cells)로 구성될 수 있다. MSC는 태양광을 발전하는 반도체가 단수로 구성되어 단층을 갖는 일반적인 종래의 싱글 솔라셀과 달리, 태양광을 발전하는 반도체가 복수로 구성되어 다중으로 접합된 다층구조물이다. 이러한 MSC는 다층의 반도체들이 집광되는 태양광으로부터 다양한 광파장을 흡수하므로 전술한 종래의 싱글 솔라셀에 비해 전기에너지 효율이 40%이상 높다. 특히, MSC는 적외선의 먼 부분까지 파장을 흡수하여 전기로 전환하므로 전기에너지 효율이 매우 높다. 이와 같은 MSC는 ARIMA ECO-TAIWAN, EMCORE-USA, Sol3G-SPAIN 및 CSLM-SPAIN 등의 제조사들에 의해 제조되어 판매되고 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않는다.

히트싱크는 예컨대, 확대 도시된 바와 같이 솔라셀(51)이 부착되어 솔라셀(51)의 열기을 흡수하는 방열판(53) 및 방열판(53)에 일체로 형성되어 방열판(53)의 열을 방열하는 방열날개(55)으로 구성된다. 방열판(53)은 솔라셀(51)이 고정된 후 도시된 바와 같은 모듈고정판(56)의 후방에 볼트로 고정된다. 방열날개(55)은 방열판(53)의 열기를 방열하여 솔라셀(51)을 열적 스트레스로부터 보호한다.

여기서, 전술한 솔라셀(51)은 확대 도시된 바와 같은 메탈PCB(52)에 고정되어 메탈PCB(52)를 통해 히트싱크의 방열판(53)에 일체적으로 부착될 수 있다. 이러한 메탈PCB(52) 및 방열판(53)은 솔라셀(51)에서 발전된 전기를 후술되는 축전지에 인가하는 전선이 배선되도록, 확대 도시된 바와 같이 전선공(54)이 마련된다.

한편, 솔라셀(51) 및 히트싱크로 구성된 솔라셀모듈(50)은 도시된 바와 같이 복수로 구성된다. 물론, 솔라셀모듈(50)은 다수의 솔라셀(51) 및 다수의 히트싱크에 의해 복수로 구성된다. 이러한 솔라셀모듈(50)들은 방열판(53)이 도시된 바와 같이 길이를 갖는 모듈고정판(56)에 볼팅으로 고정됨에 따라 솔라셀유닛(SU)을 형성한다. 이때, 솔라셀모듈(50)들은 모듈고정판(56)에 횡방향으로 나란하게 정렬되어 일렬로 길게 정렬된 솔라셀유닛(SU)을 형성한다.

솔라셀모듈(50)은 모듈고정판(56)에 의해 도시된 바와 같이 개더플레이트(31)의 유출구(EX)측에 배치되어 유출구(EX)로 출사되는 태양광을 수광한다. 이때, 개더플레이트(31)는 'V'자를 이루면서 유출구(EX)를 형성하는 한쌍의 일단부가 확대 도시된 바와 같이 모듈고정판(56)에 이격형성된 한쌍의 고정공(56b)에 끼워져서 고정될 수 있으며, 이와 달리 한쌍의 일단부가 용접이나 볼팅으로 모듈고정판(56)에 고정될 수도 있다. 그리고, 솔라셀(51)은 방열판(53)에 고정된 상태로 확대 도시된 바와 같이 모듈고정판(56)의 중앙공(56a)에 배치된다. 따라서, 솔라셀모듈(50)은 개더플레이트(31)의 유출구(EX)를 통해 점형태로 집중되어 출사되는 태양광을 수광한다.

솔라셀모듈(50)은 집광기(30)에 의해 태양광이 개더플레이트(31)의 유출구(EX)에 점형태로 집중되면서 각각의 솔라셀(51)에 태양광이 제각기 제공됨에 따라 집광효율이 최대화되므로 다수의 일반적인 싱글 솔라셀로 구성된 종래의 판재식 태양전지판 보다 발전효율이 50%이상 향상된다. 즉, 솔라셀모듈(50)은 다수의 솔라셀(51)이 종래의 싱글 솔라셀 보다 약 40% 이상의 발전효율을 제공하는 MSC로 구성되고, 이에 더하여 집광기(30)에 의해 태양광이 점형태로 각각의 솔라셀(51)에 제각기 집광되므로 종래의 판재식 태양전지판 보다 전체적으로 약 50% 이상의 발전효율을 제공한다.

한편, 집광기(30)는 도시된 바와 같이 케이스(70)에 의해 차폐될 수 있다. 케이스(70)는 도시된 바와 같이 어퍼플레이트(71) 및 로워플레이트(73) 그리고 체결부재(75)로 구성된다. 이러한 어퍼플레이트(71) 및 로워플레이트(73)는 전술한 차폐판(33)들의 상부 및 하부를 차폐하는 상태로 체결부재(75)에 의해 체결된다. 이때, 개더플레이트(31)들은 어퍼플레이트(71) 및 로워플레이트(73)의 결합에 의해 차폐판(33)들 사이에 개재된 상태로 지그재그 배열을 유지하면서 압박되어 고정된다. 즉, 개더플레이트(31)들은 체결부재(75)의 결합력에 의해 어퍼플레이트(71) 및 로워플레이트(73)에 가압되므로 케이스(70)의 내부에 수직상태를 이루면서 견고하게 고정된다.

여기서, 전술한 로워플레이트(73)는 도시된 바와 같이 복수의 지지돌기(72)가 등간격으로 마련될 수 있다. 지지돌기(72)는 전술한 차폐판(33)을 관통하여 후술되는 바와 같이 개더플레이트(31)들의 유입구(ET)측을 지지한다. 이러한 지지돌기(72)는 전술한 체결부재(75)가 체결될 수 있다.

또한, 로워플레이트(73)는 도시된 바와 같이 양측 단부에 상부로 절곡된 측벽(73a)이 마련될 수 있다. 이에 따라, 케이스(70)는 어퍼플레이트(71) 및 로워플레이트(73)가 결합될 경우 일측이 개방된 관체나 함체형태를 형성한다. 이러한 케이스(70)는 일측에 투광판(90)이 설치되고, 타측에 솔라셀유닛(SU)이 설치되어 타측이 차폐된다. 따라서, 케이스(70)는 투광판(90)을 통해 태양광이 유입되며, 집광기(30)를 통해 입사된 태양광을 솔라셀유닛(SU)으로 안내한다. 물론, 케이스(70)는 투광판(90)에 의해 이물질이 유입되지 않으므로 이물질에 의한 집광효율의 저하가 방지된다.

케이스(70)는 차폐판(33)을 차폐하여 보호한다. 이러한 케이스(70)는 차폐판(33)이 강성재로 구성될 경우 생략이 가능하다.

여기서, 전술한 투광판(90)은 리플렉터(10)에서 반사되는 태양광이 외부로 반사되는 것이 방지되면서 용이하게 투과되도록, 도시된 바와 같이 경사상태로 케이스(70)나 차폐판(33)에 설치된다. 이러한 투광판(90)은 약 45도의 경사로 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 집광기(30)는 전술한 차폐판(33) 및 개더플레이트(31)에 케이스(70) 및 투광판(90)이 결합된 후 수직으로 세워져서 전술한 프레임(41)에 고정된다. 따라서, 집광기(30)는 투광판(90)을 통해 리플렉터(10)의 반사광을 수광한다.

도 3을 참조하면, 리플렉터(10)는 빗금으로 도시된 바와 같이 입사되는 태양광을 반대편의 집광기(30)로 반사한다. 이때, 리플렉터(10)는 반사면(11)이 원호형태로 형성될 경우, 빗금형상의 삼각형으로 도시된 바와 같이 반사되는 태양광을 집광기(30)의 투광판(90)에 촛점형태로 집중시킨다. 따라서, 집광기(30)는 확대 도시된 바와 같이 투광판(90)을 통해 입사되는 태양광을 차폐판(33)을 통해 지그재그 형태로 반사시켜서 솔라셀모듈(50)에 안내한다.

도 4를 참조하면, 전술한 집광기(30)는 측단면도로 도시된 바와 같이 한쌍의 반사재로 구성된 개더플레이트(31)가 유입구(ET)에서부터 유출구(EX)로 갈수록 점진적으로 폭이 좁아지므로, 태양광이 유입구(ET)로 입사될 경우 파선으로 도시된 바와 같이 태양광을 지그재그 형태로 반사하면서 유출구(EX)로 안내한다. 따라서, 집광기(30)는 태양광을 점형태로 집중시켜서 솔라셀모듈(50)에 제공한다.

이러한 개더플레이트(31)는 반사재의 외측이 도시된 바와 같이 전술한 케이스(70)의 지지돌기(72)에 지지되므로 기립상태를 용이하게 유지한다. 물론, 개더플레이트(31)는 한쌍이 한조를 이루면서 복수로 구성된 반사재들의 일단부가 전술한 바와 같이 모듈고정판(56)의 고정공(56b)에 고정되고, 유입구(ET)를 형성하는 반대편의 타단부가 용접이나 솔더링 또는 볼팅으로 접합되어 기립상태를 유지할 수도 있다.

한편, 솔라셀모듈(50)은 확대 도시된 바와 같이 태양광이 집광기(30)에 점형태로 집중되어 입사되고, 태양의 이동궤적에 대응하여 프레임(41)이 회전됨에 따라 리플렉터(10)에서 태양광이 지속적으로 집광기(30)에 반사되므로 집광효율 및 발전효율이 극대화된다. 특히, 솔라셀모듈(50)은 전술한 바와 같이 솔라셀(51)이 MSC로 구성되고, 확대 도시된 바와 같이 집광기(30)의 차폐판(33)이 리플렉터(10)의 태양광을 지그재그형태로 반사하여 솔라셀(51)에 안내하며, 전술한 바와 같이 집광기(30)의 개더플레이트(31)에 의해 태양광이 솔라셀(51)에 점형태로 수광되므로 최고의 발전효율을 갖는다.

또한, 솔라셀모듈(50)은 태양광에 의해 가열되는 솔라셀(51)이 전술한 바와 같이 방열판(53) 및 방열날개(55)로 구성된 히트싱크에 의해 냉각되므로 솔라셀(51)의 발열로 인한 발전효율의 저하가 방지된다.

도 5를 참조하면, 회전유닛(100)은 지면이나 건물의 바닥에 안착되어 수평으로 회전하면서 크래들(300)을 회전시키는 장치이다. 그리고, 기립유닛(200)은 회전유닛(100)에 의해 회전하고, 회전유닛(100) 상에서 수직으로 기립하면서 경사를 형성하거나 수직을 형성하는 장치이다. 또, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 기립유닛(200)에 결합되어 전술한 프레임(41)과 함께 기립유닛(200)에 의해 기립되거나 회전유닛(100)에 의해 회전된다.

여기서, 도면상 미설명부호 M1은 후술되는 구동모터이고, M2는 후술되는 회전모터이며, 20은 후술되는 광센서모듈이다. 여기서, 구동모터 및 회전모터는 스테핑모터로 구성되는 것이 바람직하다.

도 6을 참조하면, 회전유닛(100)은 예컨대, 도면의 (a)에 도시된 바와 같이 지면이나 바닥에 안착되는 안착프레임(110), 이 안착프레임(110)상에 설치되어 수평상태로 회전하는 회전프레임(130) 및 회전프레임(130)을 회전시키는 회전부재(150)를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 회전유닛(100)은 안착프레임(110), 회전프레임(130) 및 회전부재(150)를 포함하여 구성할 수 있다.

안착프레임(110)은 도시된 바와 같이 복수의 강봉에 의해 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 하지만, 안착프레임(110)은 도시된 바와 달리 플라스틱판이나 금속판으로 구성될 수도 있다.

회전프레임(130)은 (b)에 도시된 바와 같이 안착프레임(110)의 상부에 수평상태로 안착된다. 회전프레임(130)은 도시된 바와 같이 안착프레임(110)에 대응되는 크기로 형성된다. 회전프레임(130)은 안착프레임(110)에 안착된 상태로 후술되는 회전부재(150)에 의해 수평상태로 회전된다. 이러한 회전프레임(130)은 도시된 바와 같이 보강대(120a)가 대각선 방향으로 설치될 수 있다.

회전부재(150)는 예컨대, 도면의 (a)에 도시된 바와 같이 회전프레임(130)에 수평상태로 결합되는 회전링(150a), 이 회전링(150a)의 하부를 지지한 상태로 안착프레임(110)에 수직으로 설치되어 회전하면서 상부의 회전링(150a)을 회전시키는 롤러(150b) 및 이 롤러(150b)를 구동시키는 구동모터(M1)를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 회전부재(150)는 회전링(150a), 롤러(150b) 및 구동모터(M1)를 포함하여 구성할 수 있다.

회전링(150a)은 도시된 바와 같이 원형으로 형성된 금속이다. 회전링(150a)은 도시된 바와 같이 회전프레임(130)의 하부에 일체적으로 고정된다. 회전링(150a)은 도시된 바와 같이 안착프레임(130)의 보강대(120a)에 용접이나 볼팅으로 부착된 금속판(120b)을 통해 안착프레임(130)에 일체적으로 고정된다. 이때, 회전링(150a)은 용접이나 볼팅에 의해 금속판(120b)에 고정된다. 회전링(150a)은 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 롤러(150b)에 안착된다.

롤러(150b)는 도시된 바와 같이 복수개로 구성되어 안착프레임(110)의 사방에 마련된다. 롤러(150b)는 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 회전링(150a)의 하부를 지지한다. 롤러(150b)는 도면상의 확대도 "가"에 도시된 바와 같이 원주방향을 따라 회전링(150a)의 하부를 수용하는 홈이 형성된 쉬브롤러로 구성하는 것이 바람직하다. 롤러(150b)는 확대도 "가" 및 "나"에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 케이스에 회가능하게 고정되는 것이 바람직하다.

구동모터(M1)는 도시된 바와 같이 적어도 하나의 롤러(150b)에 일체적으로 연결된다. 이때, 구동모터(M1)는 구동축이 확대도 "가"에 도시된 바와 같이 감속기(M1-1)을 통해 롤러(150b)의 회전축에 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 구동모터(M1)는 감속기(M1-1)를 갖는 기어드모터로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구동모터(M1)는 후술되는 컨트롤러(CT)에 의해 구동이 제어된다. 따라서, 롤러(150b)는 구동모터(M1)의 구동력에 의해 회전하면서 회전링(150a)을 회전시킨다.

한편, 회전유닛(100)은 안착프레임(110)상에서 회전링(150a)의 측방을 지지하여 회전링(150a)이 롤러(150b)에서 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지구를 더 포함하여 구성할 필요가 있다. 즉, 이탈방지구는 회전링(150a)의 회전시회전링(150a)의 측방을 지지한다.

이탈방지구는 예컨대, 도시된 바와 같이 안착프레임(110)에 설치되는 지지대(190)로 구성할 수 있다. 지지대(190)는 도시된 바와 같이 안착프레임(110)상에 수직으로 설치되는 막대형태의 금속판으로 구성하는 것이 바람직하다. 지지대(190)는 도면상의 확대도 "다"에 도시(측면도)된 바와 같이 회전링(150a)의 측방 일부분이 삽입되는 삽입홈(190a)이 형성될 수 있다. 이러한 지지대(190)는 확대 도시된 바와 같이 삽입홈(190a)을 통해 회전링(150a)에 밀착된 상태로 회전링(150a)의 측방을 지지한다.

도 7을 참조하면, 기립유닛(200)은 도시된 바와 같이 전체적인 형태가 전술한 회전유닛(100)의 회전프레임(130)에 대응되는 형태로 형성되어 회전프레임(130)상에 수평상태로 안착되어 고정된다. 기립유닛(200)은 전술한 바와 같이 회전프레임(130)상에 직결될 수 있으며, 이와 달리 도시된 바와 같은 베이스프레임(200a)을 통해 전술한 회전프레임(130)상에 고정될 수 있다. 이때, 베이스프레임(200a)은 볼팅이나 용접에 의해 회전프레임(130)상에 고정된다. 이러한 기립유닛(200)은 예컨대, 도시된 바와 같은 가이드(210), 후술되는 기립기구 및 이동부재를 포함하여 구성할 수 있다.

가이드(210)는 도시된 바와 같이 베이스프레임(200a)의 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일(210a) 및 확대 도시된 바와 같이 가이드레일(210a)에 삽입되어 가이드레일(210a)을 따라 이동하는 가이드롤러(210b)를 포함하여 구성할 수 있다. 가이드레일(210a)은 확대도 "라"에 도시된 바와 같이 "ㄷ"과 같은 단면을 갖는 챤넬로 구성하는 것이 바람직하다. 가이드롤러(210b)는 후술되는 바와 같이 크래들(300)의 하부 양측에 설치되어 가이드레일(210a)에 삽입된다.

기립기구는 예컨대, 도시된 바와 같이 실질적으로 삼각형 형태를 형성하는 절첩링크(230)로 구성할 수 있다. 절첩링크(230)는 후술되는 이동부재에 의해 후술되는 크래들(300)이 이동할 경우, 크래들(300)에 의해 절첩되면서 수직상태를 형성하거나 수평상태를 형성한다.

절첩링크(230)는 예컨대, 도시된 바와 같이 가이드(210)의 가이드레일(210a)에 타단부가 회전 및 이동가능한 상태로 고정되고, 후술되는 크래들(300)에 일단부가 회전가능하게 고정되며, 이동하는 크래들(300)에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하는 동시에 가이드(210)에 의해 이동하면서 크래들(300)을 수직으로 세우는 스텐딩바(230a) 및 이 스텐딩바(230a)에 일단부가 힌지(H)로 고정되어 스텐딩바(230a)와 경사를 이루면서 대향하고, 타단부가 가이드(210)의 가이드레일(210a)에 회전가능하게 고정되어 편축회전하는 스텐딩바(230a)에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하며, 힌지(H)를 통해 스텐딩바(230a)를 지지하는 서포트바(230b)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 절첩링크(230)는 스텐딩바(230a) 및 서포트바(230b)를 포함하여 구성할 수 있다. 스텐딩바(230a) 및 서포트바(230b)는 도시된 바와 같이 힌지(H)에 의해 삼각형 형태를 이룬다.

전술한 이동부재는 예컨대, 후술되는 크래들(300)에 일부분이 연결되는 커넥터(250a), 이 커넥터(250a)에 결합되어 회전하면서 커넥터(250a)를 이동시키는 리드스크류(250b) 및 이 리드스크류(250b)를 회전시키는 회전모터(M2)를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 이동부재는 커넥터(250a), 리드스크류(250b) 및 회전모터(M2)를 포함하여 구성할 수 있다.

커넥터(250a)는 예컨대, 확대도 "마"에 도시된 바와 같이 양단부가 가이드레일(210a)을 향하며, 후술되는 크래들(300)에 양단부가 결합되어 크래들(300)과 일체를 이루면서 리드스크류(250b)에 의해 가이드레일(210a)을 따라 이동하는 이동프레임(250a-1) 및 이 이동프레임(250a-1)에 장착되고, 리드스크류(250b)가 끼워져서 리드스크류(250b)의 회전에 의해 리드스크류(250b)를 따라 이동하는 스크류너트(250a-2)를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 커넥터(250a)는 이동프레임(250a-1) 및 스크류너트(250a-2)를 포함하여 구성할 수 있다. 이때, 이동프레임(250a-1)은 도시된 바와 같이 삼각형의 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 스크류너트(250a-2)는 이동프레임(250a-1)의 꼭지점에 해당하는 위치에 볼팅이나 용접으로 고정되는 것이 바람직하다.

리드스크류(250b)는 도시된 바와 같이 가이드레일(210a)과 평행하게 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 리드스크류(250b)는 볼스크류로 구성할 수도 있다.

회전모터(M2)는 도시된 바와 같이 베이스프레임(200a)에 장착된다. 회전모터(M2)는 도시된 바와 같이 회전축이 리드스크류(250b)에 일체적으로 연결된다. 따라서, 회전모터(M2)는 리드스크류(250b)를 회전시켜서 커넥터(250a)를 이동시킨다. 이러한 회전모터(M2)는 컨트롤러(CT)에 의해 구동이 제어된다.

한편, 전술한 절첩링크(230)의 스텐딩바(230a)는 타단부에 타단롤러(230d)(도10참조)가 마련된다. 타단롤러(230d)는 확대도 "라"에 도시된 바와 같이 가이드롤러(210b)와 동일하게 구성되어 가이드(210)의 가이드레일(210a)에 삽입되어 스텐딩바(230a)가 세워질 경우 가이드레일(210a)을 따라 이동한다. 따라서, 스텐딩바(230a)는 타단롤러(230d)에 의해 타단부가 회전 및 이동가능한 상태로 가이드(210)에 고정된다.

또한, 스텐딩바(230a)는 도시된 바와 같이 일단부에도 일단롤러(230c)가 마련될 수 있다. 이러한, 일단롤러(230c)는 중앙의 축부분이 후술되는 크래들(300)에 힌지로 고정된다. 따라서, 스텐딩바(230a)는 일단부가 크래들(300)에 회전가능하게 고정된다.

여기서, 전술한 일단롤러(230c)는 크래들(300)의 이동시 크래들(300)의 하부를 지지하면서 회전된다. 따라서, 크래들(300)은 일단롤러(230c)의 회전에 의해 원활하게 이동한다.

도 8을 참조하면, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 전술한 프레임(41)의 수용이 가능하도록 가운데에 공간을 갖는 형태로 형성된다. 이러한 크래들(300)은 예컨대, 도시된 바와 같이 사각형 형태로 형성되어 전술한 프레임(41)을 수용하는 수용프레임(320) 및 이 수용프레임(320)의 강성을 보강하는 보강대(340)를 포함하여 구성할 수 있다. 수용프레임(320)은 도시된 바와 같이 상부가 개방된 형태로 구성하는 것이 바람직하며, 전술한 프레임(41)이 용이하게 삽입되어 볼팅이나 용접으로 고정되도록 측방 및 하부가 개방된 형태로 구성하는 것이 보다 바람직하다.

크래들(300)은 도시된 바와 같이 하단의 양측에 전술한 가이드(210)의 가이드롤러(210b)가 설치된다. 또, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 가이드롤러(210b)가 설치된 일측의 하단에 전술한 커넥터(250a)가 연결된다. 이때, 커넥터(250a)는 도시된 바와 같이 이동프레임(250a-1)의 양단부가 가이드롤러(210b)의 축(210b-1)을 통해 크래들(300)에 연결된다. 즉, 이동프레임(250a-1)은 양단부(일부분)가 가이드롤러(210b)의 축(210b-1)에 고정된다. 따라서, 크래들(300)은 커넥터(250a)가 전술한 리드스크류(250b)에 의해 이동할 경우 커넥터(250a)와 함께 이동한다.

한편, 도면상 미설명부호 80은 크래들(300)에 작용하는 바람의 특성 즉, 풍향 및 풍량을 측정하고 측정된 측정값에 대한 감지신호를 전술한 컨트롤러(CT)에 인가하는 풍향 및 풍량센서모듈이다. 이러한, 풍향 및 풍량센서모듈(80)은 바람의 방향을 측정하는 통상적인 센서이다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 태양추적장치는 풍향 및 풍량센서모듈(80)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 도면상 미설명부호 20은 광센서이다. 광센서(20)는 태양광을 감지하여 태양의 이동궤적을 추적할 수 있는 통상적인 센서이다. 이러한, 광센서(20)는 태양의 이동궤적에 해당하는 추적신호를 컨트롤러(CT)에 제공한다.

컨트롤러(CT)는 광센서(20)에서 제공되는 태양의 방위각에 해당하는 감지신호를 기반으로 회전유닛(100)의 구동모터(M1)를 제어한다. 따라서, 회전유닛(100)은 크래들(300)을 태양의 방위각, 즉 태양의 이동위치에 대응상태로 회전시킨다.

도 9를 참조하면, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 기립유닛(200)상에 수평상태로 설치된다. 이때, 크래들(300)은 양측의 가이드롤러(210b)가 기립유닛(200)의 가이드레일(210a)에 삽입됨에 따라 기립유닛(200)상에 이동가능하게 설치된다.

여기서, 전술한 기립기구의 절첩링크(230)는 도면의 (a)에 도시된 바와 같은 타단롤러(230d)에 의해 스텐딩바(230a)의 타단부가 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 가이드레일(210a)에 회전 및 이동가능하게 고정되고, 전술한 도 7에 도시된 바와 같이 일단롤러(230c)가 장착된 스텐딩바(230a)의 일단부가 크래들(300)에 힌지(H)로 고정된다. 그리고, 절첩링크(230)는 도시된 바와 같이 서포트바(230b)의 일단부가 스텐딩바(230a)의 중간부분에 힌지(H)로 고정되고, 서포트바(230b)의 타단부가 브래킷(BK)에 의해 힌지(H)로 가이드레일(210a)에 회전가능하게 고정된다.

도 10을 참조하면, 컨트롤러(CT)는 광센서모듈(20)이 입사되는 태양광을 통해 태양의 방위각을 제공할 경우, 회전유닛(100)의 구동모터(M1)를 작동시켜서 태양의 이동방향으로 도시된 바와 같이 크래들(300)을 회전시킨다. 이때, 회전유닛(100)은 구동모터(M1)에 의해 구동되는 롤러(150b)에 의해 회전링(150a)이 회전됨에 따라, 상부에 설치된 기립유닛(200) 및 크래들(300)을 회전시킨다. 따라서, 크래들(300)은 태양의 이동경로에 대응되는 각도로 회전된다.

물론, 크래들(300)에 설치되는 전술한 프레임(41)은 크래들(300)의 회전에 의해 태양의 이동경로를 따라 수평회전된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(41)에 설치된 리플렉터(10)는, 프레임(41)이 회전되므로 태양광을 전술한 집광기(30)에 지속적으로 반사시킨다. 그리고, 집광기(30)에 설치된 도 1에 도시된 바와 같은 전술한 솔라셀모듈(50)은 태양광을 수광하여 전기를 생산한다.

도 11을 참조하면, 컨트롤러(CT)는 광센서모듈(20)에서 제공되는 태양의 고도각을 기반으로 기립유닛(200)의 회전모터(M2)를 작동시켜서 태양의 크래들(300)을 태양의 고도각에 적합한 상태로 기립시킨다. 물론, 크래들(300)은 기립유닛(200)에 의해 도시된 바와 같이 기립되면서 경사를 형성한다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(41)에 설치된 리플렉터(10)는 크래들(300)에 의해 프레임(41)과 함께 기립되므로 태양의 고도에 최적화된 상태로 세워진다. 따라서, 전술한 집광기(30)에 설치된 도 1에 도시된 바와 같은 전술한 솔라셀모듈(50)은 태양광을 원활하게 수광하여 전기를 생산한다.

이와 달리, 컨트롤러(CT)는 풍향 및 풍량센서모듈(80)에서 제공되는 측정값과 미리설정된 기준값을 기반으로 회전유닛(100) 또는 기립유닛(200)을 구동시킬 수도 있다. 즉, 컨트롤러(CT)는 회전모터(M2)를 작동시켜서 기립유닛(200)을 통해 크래들(300)을 눕혀서 크래들(300)의 높이를 낮추거나, 구동모터(M1)를 구동시켜서 회전유닛(100)을 통해 크래들(300)이 바람의 풍향과 최소하는 방향으로 크래들(300)을 회전시킨다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(41)에 설치된 리플렉터(10)는 바람의 저항이 최소화되는 방향으로 기립되거나 회전된다.

한편, 기립유닛(200)은 컨트롤러(CT)에 의해 회전모터(M2)가 작동함에 따라 리드스크류(250b)를 통해 이동부재의 커넥터(250a)를 이동시킨다. 이러한 커넥터(250a)는 도시된 바와 같이 스크류너트(250a-2)가 리드스크류(250b)를 따라 이동하므로 가이드레일(210a)을 따라서 이동한다. 물론, 커넥터(250a)는 양단부가 크래들(300)의 양측에 연결됨에 따라 크래들(300)을 견인하면서 이동한다. 이때, 크래들(300)의 양측에 설치된 전술한 가이드(210)의 가이드롤러(210b)는 회전유닛(100)의 양측에 설치된 가이드레일(210a)을 따라 이동하면서 크래들(300)의 수평이동을 안내한다. 따라서, 크래들(300)은 커넥터(250a)가 연결된 일측에 의해 가이드레일(210a)을 따라 수평상태로 이동한다. 즉, 크래들(300)은 기립유닛(200)의 이동부재에 의해 수평상태로 이동한다.

기립유닛(200)은 수평이동되는 크래들(300)을 수직으로 기립시킨다. 이때, 크래들(300)은 도시된 바와 같이 커넥터(250a)가 연결된 일측을 중심으로 회전하면서 수직으로 기립된다.

기립유닛(200)은 크래들(300)의 수평이동에 의해 절첩링크(230)의 스텐딩바(230a)가 도시된 바와 같이 급경사를 형성하면서 기립된다. 이때, 스텐딩바(230a)는 가이드레일(210a)에 고정된 타단부를 중심으로 편축회전 하면서 기립된다. 따라서, 크래들(300)은 스텐딩바(230a)에 의해 수직으로 세워진다. 이러한 스텐딩바(230a)는 도시된 바와 같이 절첩링크(230)의 서포트바(230b)에 의해 지지되면서 세워짐에 따라 크래들(300)을 안정적으로 기립시킨다. 물론, 서포트바(230b)는 스텐딩바(230)가 세워짐에 따라 스텐딩바(230a)와 함께 세워진다.

도 12을 참조하면, 기립유닛(200)은 태양의 고도가 낮거나 바람이 심하게 불 경우 도면의 (a)에 도시된 바와 같이 크래들(300)을 눕혀서 크래들(300)의 높이를 낮게 한다. 그리고, 기립유닛(200)은 태양의 고도가 높아지고 방위각이 변경될 경우 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 크래들(300)을 경사상태로 형성하거나, 도면의 (c)에 도시된 바와 같이 크래들(300)을 수직으로 기립시킬 수 있다. 이때, 기립유닛(200)의 기립기구를 구성하는 절첩링크(230)는 도시된 바와 같이 세워지고, 전술한 바와 같이 회전모터(M2)와 리드스크류(250b) 및 커넥터(250a)로 구성된 기립유닛(200)의 이동부재는 크래들(300)을 수평이동시킨다.

여기서, 전술한 절첩링크(230)는 도시된 바와 같이 스텐딩바(230a)가 서포트바(230b)에 지지된 상태로 세워지면서 크래들(300)을 경사상태로 세우거나 수직으로 세운다. 이러한 절첩링크(230)는 도시된 바와 같이 스텐딩바(230a)의 일단부 및 타단부와 서포트바(230b)의 일단부 및 타단부가 회전가능하게 구성됨에 따라 관절운동을 하면서 크래들(300)을 경사상태로 세우거나 수직으로 세운다. 이때, 스텐딩바(230a)는 크래들(300)이 이동부재에 의해 세워질 경우, 도면의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 타단부를 중심으로 회전되는 동시에 타단부가 전술한 타단롤러(230d)에 의해 가이드레일(210a)을 따라 이동한다. 즉, 스텐딩바(230a)는 회전되어 세워지면서 타단부가 가이드레일(210a)을 따라 이동한다. 또한, 스텐딩바(230a)는 일단부의 일단롤러(230c)를 통해 크래들(300)의 하부에 힌지(H)고정된 상태로 크래들(300)의 하부 일부분을 지지한다.

한편, 절첩링크(230)는 도시된 바와 같이 서포트바(230b)가 스텐딩바(230a)와 함께 세워지면서 스텐딩바(230a)의 중간부분을 지지한다. 이때, 서포트바(230b)는 가이드레일(210a)에 고정된 브래킷(BK)의 힌지(H)에 의해 타단부를 중심 회전되는 동시에, 스텐딩바(230a)의 중간부분에 힌지(H)로 고정된 일단부를 중심으로 회전된다. 따라서, 서포트바(230b)는 회전과 동시에 기립되면서 스텐딩바(230a)의 중간부분을 지지한다.

다른 한편, 첨부된 도 13은 일반적인 고정형 발전장치의 집광효율을 도시한 그래프이고, 도 14는 도 1에 도시된 태양광 발전장치의 집광효율을 도시한 그래프이다. 이러한 그래프는 오전 6시부터 오후 7시까지의 방위각에 따른 1년 동안 집광효율을 3D모듈로 계산한 것이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 출원인이 실험한 바에 따르면 일반적인 종래의 고정형 태양광 발전시스템은 전술한 바와 같이 싱글 솔라셀로 구성되고, 한곳에 고정된 상태로 태양광을 집광하여 발전을 실시하므로, 즉 본 발명의 실시예와 달리 태양의 이동궤적을 추종할 수 없으므로, 도시된 바와 같이 오전 7시 10분경~오전 7시 50분경과 오후 5시 10분경~오후 5시 50분경에는 약 10% 정도의 집광효율을 보였다. 그리고, 고정형 발전장치는 오전 7시 50분경~오전 8시 30분경과 오후 4시 50분경~오후 5시 10경에는 약 20% 정도의 집광효율을 보였다. 또, 고정형 발전장치는 오전 8시 30분경~오전 9시경과 오후 4시 10경~오후 4시 50경에는 약 30% 정도의 집광효율을 보였다. 또한, 오전 9시경~오전 9시 10분경과 오후 4시경~오후 4시 10분경 및 오전 9시 10분경~오전 9시 30분경과 오후 3시 30분경~오후 4시경에는 약 40% 정도의 집광효율을 보였다. 그리고, 오전 9시 30분경~오전 10시경과 오후 3시 10분경~오후 3시 30분경에는 약 50% 정도의 집광효율을 보였으며, 오전 10경~오전 10시 10분경과 오후 2시 55분경~오후 3시 10분경에는 약 60% 정도의 집광효율을 보였다. 또, 오전 10시 10분경~오전 10시 30분경과 오후 2시 30분경~오후 2시 55분경에는 약 70%의 집광효율을 보였고, 오전 10시 30분경~오후 2시 55분에는 약 80%의 집광효율을 보였다.

결론적으로, 일반적인 고정형 발전시스템은 집광효율 측정이 실시된 오전 7시부터 오후 6시까지의 총 11시간 중 약 3시간 가량 약 80%정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 70% 정도의 집광효율을, 약 30분 가량 약 60% 정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 50% 정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 40% 정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 30% 정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 20% 정도의 집광효율을, 약 1시간 가량 약 10% 정도의 집광효율을 보였다.

따라서, 고정형 발전시스템은 전술한 시간당 집광효율을 모두 합산한 수치와 총 측정시간인 11시간을 기준으로 평균 집광효율을 산출할 경우 약 33%의 집광효율을 보였다. 즉, 고정형 발전장치는 태양의 이동궤적에 따른 방위각의 조절이 불가능하므로 약 33%의 집광효율을 보였다.

도 14를 참조하면, 전술한 바와 달리 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전시스템은, 전술한 바와 같이 집광기(30)가 태양광을 점형태로 집광하여 제공하고, 솔라셀모듈(50)의 솔라셀(51)이 MSC로 구성되며, 회전유닛(100) 및 기립유닛(200)에 의해 태양의 이동궤적을 추종하면서 집광하여 발전하므로, 도시된 바와 같이 오전 8시 30분경부터 오후 4시 50분경에는 약 90% 이상의 집광효율을 보였다. 그리고, 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전장치(1)는 오전 7시 30분경부터 오전 8시 30분경과, 오후 4시 50분경부터 오후 5시 50분경에는 약 80%이상의 집광효율을 보였다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전장치(1)는 오전 7시 10분경부터 오전 7시 30분경과, 오후 5시 50분경부터 오후 6시경에는 약 70%이상의 집광효율을 보였다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전시스템은, 전술한 시간당 집광효율을 모두 합산한 수치와 총 측정시간인 11시간을 기준으로 평균 집광효율을 산출할 경우 약 73%의 집광효율을 보였다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전장치(1)는 전술한 바와 같이 리플렉터(10)가 태양을 추종하고, 점형태로 태양광이 집중되어 집광효율이 우수할 뿐만 아니라, 솔라셀(51)이 MSC로 구성되므로 종래 보다 월등히 우수한 발전효율을 보인다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 태양광 발전시스템은, 집광기(30)가 태양광을 점형태로 집중시켜서 솔라셀모듈(50)에 제공하므로 솔라셀모듈(50)의 집광효율 및 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 회전유닛(100) 및 기립유닛(200)에 의해 프레임(41)이 회전되거나 기립되므로 필요시 리플렉터(10)를 태양의 위치에 언제든지 대향시킬 수 있다.

특히, 개더플레이트(30)의 유입구(ET)가 유출구(EX) 보다 넓은 폭으로 형성되므로 태양광의 입사량을 증량시킬 수 있을 뿐만 아니라 입사된 태양광을 반사하여 유출구(EX)에 점형태로 집중시켜서 출사시키므로 다량의 태양광을 용이하게 집광할 수 있다.

또, 솔라셀(51)의 열기가 히트싱크에 의해 방열되므로 솔라셀(51)을 안정적으로 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라 내구성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 솔라셀(51)이 태양광의 다양한 광파장을 전기로 전환할 수 있는 MSC로 구성되므로 발전효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 광센서(20)에서 감지되는 태양의 위치에 따라 회전유닛(100) 및 기립유닛(200)을 작동시킬 수 있으므로 리플렉터(10)가 자동으로 태양의 이동궤적을 추종할 수 있다.

게다가, 회전유닛(100)의 안착프레임(41) 상에서 회전부재(150)에 의해 회전프레임(41)이 수평회전되므로 회전프레임(41)을 안정적으로 회전시킬 수 있으며, 특히 회전부재(150)가 회전링(150a)과 롤러(150b) 및 구동모터(M1)로 구성되므로 회전부재(150)를 용이하게 제조할 수있다.

아울러, 기립유닛(200)이 가이드(210)를 통해 크래들(300)의 수평이동을 안내하고, 기립기구 및 이동부재가 크래들(300)을 수직으로 기립시키면서 이동시키므로 크래들(300)을 용이하게 기립시킬 수 있다.

이에 더하여, 가이드(210)가 가이드레일(210a) 및 가이드롤러(150b)로 구성되므로 크래들(300)을 원활하게 수평이동시킬 수 있으며, 더 나아가 기립기구가 기계적으로 작동하는 절첩링크(230)로 구성되므로 기립기구를 거의 영구적으로 작동시킬 수 있으며, 덧붙여 절첩링크(230)가 스텐딩바(230a) 및 서포트바(230b)로 구성되므로 스텐딩바(230a)의 기립상태를 견고하게 지지할 수 있다.

더욱이, 이동부재가 커넥터(250a), 리드스크류(250b) 및 회전모터(M2)로 구성되므로 프레임(41)이 설치된 크래들(300)의 무게중심 변경을 최소화하면서 신속하고 정확하게 크래들(300)을 기립시킬 수 있으며, 특히 리드스크류(250b)에 의해 정밀하게 크래들(300)을 이동시킬 수 있다.

또, 이탈방지구가 회전링(150a)의 이탈을 방지하므로 회전링(150a)을 안정적으로 회전시킬 수 있다.

전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 리플렉터 20 : 광센서
30 : 집광기 50 : 솔라셀모듈
70 : 케이스 90 : 투광판
CT : 컨트롤러 100 : 회전유닛
200 : 기립유닛 300 : 크래들

Claims (11)

1. 태양광을 반대편으로 반사하는 리플렉터;
   상기 리플렉터와 이격되고, 리플렉터에서 반사되는 태양광을 집광하여 점형태로 집중시켜서 제공하는 집광기;
   상기 집광기에서 점형태로 집중되어 제공되는 태양광을 수광하여 전기에너지로 전환하는 솔라셀모듈;
   상기 솔라셀모듈, 상기 집광기 및 상기 리플렉터가 고정되는 프레임;
   상기 프레임에 회전력을 제공하여 프레임을 수평회전시키는 회전유닛;
   상기 회전유닛에 의해 상기 프레임과 함께 회전하고, 수직으로 기립하면서 경사를 형성하거나 수직을 형성하는 기립유닛;
   상기 기립유닛에 결합되어 기립유닛에 의해 기립되거나 상기 회전유닛에 의해 회전되고, 상기 프레임이 장착되는 크래들; 및
   상기 크래들의 기립이나 회전이 가능하도록 상기 회전유닛 및 기립유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
   상기 집광기는,
   상기 리플렉터의 태양광을 반사시키는 한쌍의 반사재로 구성되어 서로 대향상태를 이루면서 점진적으로 벌어져서 리플렉터를 향하는 일측에 태양광이 입사되는 유입구를 형성하고, 반대되는 타측에 상기 유입구 보다 협소한 크기로 이루어져서 태양광이 출사되는 유출구를 형성하며, 유입구로 입사되는 태양광을 반사하면서 유출구로 안내하여 유출구를 통해 태양광을 점형태로 집중시켜서 출사시키는 개더플레이트; 및
   상기 개더플레이트의 상부 및 하부를 차폐하는 차폐판;을 포함하는 태양광 발전시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 솔라셀모듈은,
   상기 집광기에서 점형태로 집중된 태양광을 전기에너지로 전환하는 솔라셀; 및
   상기 솔라셀에서 발생되는 열기를 방열하여 냉각시키는 히트싱크;를 포함하며,
   상기 솔라셀은,
   상기 집광기의 태양광을 전기에너지로 전환하는 반도체가 복수로 구성되어 다층을 이루는 MSC 솔라셀;로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러(CT)에 태양의 위치를 추적하여 추적한 추적값을 제공하는 광센서;를 더 포함하는 태양광 집광기를 갖는 태양광 발전시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전유닛은,
   지면이나 바닥에 안착되는 안착프레임;
   상기 안착프레임에 설치되어 수평상태로 회전하는 회전프레임; 및
   상기 회전프레임을 회전시키는 회전부재;를 포함하며,
   상기 회전부재는,
   상기 회전프레임에 수평상태로 결합되는 회전링;
   상기 회전링의 하부를 지지한 상태로 상기 안착프레임에 수직으로 설치되어 회전하면서 상부의 회전링을 회전시키는 롤러; 및
   상기 롤러를 구동시키는 구동모터;를 포함하는 태양광 발전시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 기립유닛은,
   상기 회전유닛에 의해 회전되는 상기 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드;
   상기 가이드에 의해 수평이동되는 상기 크래들에 의해 설치각도가 변형되면서 크래들을 수직으로 기립시키는 기립기구; 및
   상기 기립기구의 기립을 위해 상기 크래들을 견인하여 크래들을 이동시키는 이동부재;를 포함하는 태양광 발전시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 가이드는,
   상기 회전유닛의 양측에 평행하게 설치되어 상기 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드레일; 및
   상기 크래들의 양측에 설치되어 상기 가이드레일 따라 이동하면서 크래들의 수평이동을 안내하는 가이드롤러;를 포함하는 태양광 발전시스템.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 기립기구는,
   상기 이동부재에 의해 이동하는 상기 크래들에 의해 절첩되면서 수직상태를 형성하거나 수평상태를 형성하는 절첩링크;로 구성되며,
   상기 절첩링크는,
   상기 가이드에 타단부가 회전 및 이동가능한 상태로 고정되고, 상기 크래들에 일단부가 회전가능하게 고정되며, 이동하는 크래들에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하는 동시에 가이드에 의해 이동하면서 크래들을 수직으로 세우는 스텐딩바; 및
   상기 스텐딩바에 일단부가 힌지로 고정되어 스텐딩바와 경사를 이루면서 대향하고, 타단부가 상기 가이드에 회전가능하게 고정되어 편축회전하는 스텐딩바에 의해 타단부를 중심으로 편축회전하며, 힌지를 통해 스텐딩바를 지지하는 서포트바;를 포함하는 태양광 발전시스템.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 이동부재는,
   상기 크래들에 일부분이 연결되는 커넥터;
   상기 커넥터에 결합되어 회전하면서 커넥터를 이동시키는 리드스크류; 및
   상기 리드스크류를 회전시키는 회전모터;를 포함하며,
   상기 커넥터는,
   상기 크래들에 양단부가 결합되어 크래들과 일체를 이루면서 상기 리드스크류에 의해 이동하는 이동프레임; 및
   상기 이동프레임에 설치되고, 상기 리드스크류가 끼워져서 리드스크류의 회전에 의해 리드스크류를 따라 이동하는 스크류너트;를 포함하는 태양광 발전시스템.
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 안착프레임 상에서 상기 회전링의 측방을 지지하여 회전링이 상기 롤러에서 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지구;를 더 포함하며,
    상기 이탈방지구는,
    상기 안착프레임에 설치되고, 상기 회전링의 측방 일부분이 삽입되는 삽입홈을 가지며, 삽입홈을 통해 회전링에 밀착된 상태로 회전링의 측방을 지지하는 지지대;로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 크래들은,
    상기 프레임을 수용하고, 상기 기립유닛에 설치되는 수용프레임; 및
    상기 수용프레임의 강성을 보강하는 보강대;를 포함하는 태양광 발전시스템.

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