KR101498551B1 - 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체 - Google Patents

조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편평한 조립식 지붕 위에 간편한 방법으로 태양전지 모듈을 경사지게 설치할 수 있도록 한 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체에 관한 것으로, 상단면이 예각으로 경사지게 구성되면서 상단면에 상방향으로 개방된 제1 요홈과 걸림홈이 나란하게 형성되며, 걸림홈 형성위치 방향의 측면에는 수평방향으로 개방된 제2 요홈이 형성되어 태양전지 모듈과 지붕패널의 사이에서 태양전지 모듈의 일단부를 경사지게 지지하는 제1 프로파일과; 측면상 "
Figure 112013082576512-pat00004
" 형상으로 이루어져 제1 프로파일의 제1 요홈에 고정된 상태로 제1 프로파일의 걸림홈에 걸쳐진 태양전지 모듈 일단부의 상단을 고정해주는 모듈 고정클립과; 상단면이 제1 프로파일의 상단면 각도와 동일한 각도로 경사지게 구성되면서 제1 프로파일의 높이보다는 높게 구성되어 태양전지 모듈의 타단부를 고정해주는 모듈 지지대와; 적어도 양측면에 수평방향으로 개방된 제3 요홈과 제4 요홈이 각각 형성된 상태로 태양전지 모듈과 지붕패널의 사이에 위치되어 모듈 지지대를 제3 요홈에 고정시켜주는 제2 프로파일과; 측면상 "L" 형상으로 각각 구성되어 측면은 제1 프로파일의 제2 요홈과 제2 프로파일의 제4 요홈에 각각 고정되고, 하면은 지붕패널의 요홈에 각각 고정되어 제1 프로파일과 제2 프로파일을 지붕패널에 각각 고정시켜주는 지붕 연결클립으로 구성된 것이다.

Description

조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체{Mounting assembly to install solar panel on sectional roof}
본 발명은 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편평한 조립식 지붕 위에 간편한 방법으로 태양전지 모듈을 경사지게 설치할 수 있도록 한 것이다.
주지하다시피, 조립식 건축물의 시공시 지붕체는 크게 단열과 흡음, 누수 차단 및 지지력을 높일 수 있는 몇 가지 요소에 중점을 두어 구조화되어 있는 바, 단열성과 흡음성이 높은 폴리에스터울 또는 무기단열재인 글라스울 등의 충전재가 철판 사이에 위치된 지붕패널을 나란하게 깔아 각 지붕패널의 단부끼리 서로 이음하여 시공하고 있다.
그러나, 상기와 같이 조립식 건축물의 지붕 시공시 지붕패널을 고정하기 위한 볼트의 체결부위측으로 누수가 발생되는 단점이 있어 일부에서는 지붕패널의 이음부위 위쪽에 브라켓을 위치시켜 볼트로 한꺼번에 고정하고, 브라켓의 위에 캡을 끼워 누수를 방지하기도 하였으나, 이럴 경우 캡이 풍압 등의 외부 요인에 의해 브라켓으로부터 쉽게 분리되어 그 본래의 목적을 달성하지 못하였으며, 이를 개선하기 위해 캡의 외부에 별도의 캡고정브라켓 등의 고정수단으로 조여주는 경우도 있으나, 이럴 경우 누수방지를 위한 구조물이 너무 많아지는 문제는 물론 캡의 구조를 캡고정브라켓과의 체결이 가능하도록 변경해주어야 하였으므로 누수방지를 위한 구조물의 제작이 매우 어려워지는 단점도 있는 것이었다.
한편, 최근에는 화석 에너지의 고갈로 인해 새로운 대체 에너지의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 시대적 요구의 일환으로 태양광 발전을 위한 태양전지 모듈을 기 시공된 건축물의 지붕 위쪽에 추가 시공하는 경우도 있다.
일반적인 건축물의 지붕에 태양전지 모듈을 추가시공할 때에는 먼저 지붕을 이루는 지붕패널에 태양전지 모듈 설치를 위한 브라켓을 고정볼트 등으로 고정하고, 브라켓에 태양전지 모듈을 고정해주게 되는데, 상기한 방법을 따르는 경우 고정볼트가 외부로 노출되어 우수가 고정볼트를 따라 지붕 안쪽으로 유입될 수밖에 없는 구조이고, 고정볼트가 빗물과 접촉하면서 산화됨은 물론 지붕이 계절적인 요인에 의해 늘어나면서 태양전지 모듈의 지지위치가 유동됨으로써 태양전지 모듈을 원활히 지지하지 못하는 단점이 있으며, 이러한 이유로 풍압이 발생될 경우 지붕패널은 물론 태양전지 모듈이 파손될 염려가 있는 것이었다.
이를 감안하여 특허 제 1175115 호에서는, 구조물에 시공되는 제1 하지 패널 및 제2 하지 패널과, 상기 제1 하지 패널 및 상기 제2 하지 패널 상에 시공되는 마감 패널과, 상기 마감 패널의 위치를 고정시키는 접합 철물을 포함하는 패널 시스템으로서, 상기 제1 하지 패널 및 상기 제2 하지 패널의 각각의 일단부에는 패널의 길이방향을 따라 한 쌍의 돌출부 및 상기 한 쌍의 돌출부 사이에 골이 각각 형성되고, 상기 제1 하지 패널 및 상기 제2 하지 패널의 각각의 타단부에는 상기 한 쌍의 돌출부 및 상기 골을 커버할 수 있도록 덮개부가 각각 형성되며, 상기 덮개부에는 상기 골에 수용될 수 있는 형상의 요(凹)홈(11)이 함입되고, 상기 요홈(11)은 입구 부분이 내부 공간보다 좁은 형상으로 형성되고, 상기 제1 하지 패널은, 상기 제1 하지 패널의 일단부의 골 부분에 볼트를 체결함으로써 상기 구조물에 고정되며, 상기 제2 하지 패널은, 상기 제2 하지 패널의 타단부의 덮개부로 상기 제1 하지 패널의 한 쌍의 돌출부 및 골과 상기 볼트를 커버하도록 상기 제1 하지 패널에 결합되고, 상기 접합 철물은, 상기 제2 하지 패널의 타단부의 덮개부의 요홈(11)에 상기 접합 철물의 단부가 정합되도록 설치됨으로써 제1 하지 패널과 제2 하지 패널을 고정시키는 볼트의 외부 노출을 막아 누수 및 볼트의 부식을 방지토록 하면서 자연스럽게 마감패널로 적용되는 태양전지 모듈(20) 설치를 위한 접합철물을 고정시킬 수 있는 자리를 확보하여 태양전지 모듈(20) 설치의 편의성을 도모할 수 있는 패널 시스템이 개시된 바 있다. 여기서, 제1 하지패널과 제2 하지패널은 지붕패널(10)로 통칭하기로 한다.
그런데, 태양전지 모듈(20)은 원활한 태양광 발전을 도모할 수 있도록 태양광이 비치는 방향을 향해 어느 정도 경사지게 설치되어야 함은 자명하며, 특허 제 1175115 호에 따른 패널 시스템 등을 통해 태양전지 모듈(20)을 설치할 경우에도 마찬가지인바, 도 1에 도시한 바와 같이 특허 제 1175115 호에 따른 패널 시스템을 통해 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치하기 위해서는 불가분 지붕패널(10) 자체를 경사지게 설치할 수밖에 없으며, 이럴 경우 건축물의 설계에 따라 지붕패널(10)의 각도가 정해지므로 태양광이 비치는 각도에 적합하게 태양전지 모듈(20)을 설치하기 어려운 단점이 있으며, 특히 지붕패널(10)을 편평하게 설치해야하는 건축물에서는 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치할 수 없는 문제가 있게 된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 편평한 구조의 지붕 위에 간편한 방법으로 태양전지 모듈을 경사지게 설치할 수 있도록 한 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상단면이 예각으로 경사지게 구성되면서 상단면에 상방향으로 개방된 제1 요홈과 걸림홈이 나란하게 형성되며, 상기 걸림홈 형성위치 방향의 측면에는 수평방향으로 개방된 제2 요홈이 형성되어 태양전지 모듈과 지붕패널의 사이에서 태양전지 모듈의 일단부를 경사지게 지지하는 제1 프로파일; 측면상 "
Figure 112013082576512-pat00001
" 형상으로 이루어져 상기 제1 프로파일의 제1 요홈에 고정된 상태로 상기 제1 프로파일의 걸림홈에 걸쳐진 상기 태양전지 모듈 일단부의 상단을 고정해주는 모듈 고정클립; 상단면이 상기 제1 프로파일의 상단면 각도와 동일한 각도로 경사지게 구성되면서 상기 제1 프로파일의 높이보다는 높게 구성되어 상기 태양전지 모듈의 타단부를 고정해주는 모듈 지지대; 적어도 양측면에 수평방향으로 개방된 제3 요홈과 제4 요홈이 각각 형성된 상태로 상기 태양전지 모듈과 상기 지붕패널의 사이에 위치되어 상기 모듈 지지 대를 상기 제3 요홈에 고정시켜주는 제2 프로파일; 및 측면상 "L" 형상으로 각각 구성되어 측면은 상기 제1 프로파일의 제2 요홈과 상기 제2 프로파일의 제4 요홈에 각각 고정되고, 하면은 상기 지붕패널의 요홈에 각각 고정되어 상기 제1 프로파일과 상기 제2 프로파일을 상기 지붕패널에 각각 고정시켜주는 지붕 연결클립을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 요홈, 상기 제2 요홈, 상기 제3 요홈, 상기 제4 요홈은 입구측 폭보다 안쪽의 폭이 더 넓게 형성되어 각각의 부재를 고정해주는 T볼트가 상기의 각 요홈의 입구측에 걸리도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 프로파일과 상기 제2 프로파일은, 사각관 형상으로 이루어진 외관과 중앙부에 위치한 원형의 내관 사이에 다수의 연결대가 연결되어 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 태양전지 모듈 중 임의의 태양전지 모듈을 지지하는 모듈 지지대와, 이와 측방으로 인접한 다른 태양전지 모듈을 지지하는 모듈 지지대의 사이에 크로스되도록 각각 고정되어 각각의 태양전지 모듈을 서로 지지해주는 한 쌍의 크로스바가 더 구비될 수 있다.
본 발명은 상단면이 예각으로 경사진 제1 프로파일에 태양전지 모듈의 일단부를 지지시키고, 제1 프로파일보다는 높은 높이의 모듈 지지대를 제2 프로파일에 고정시킨 상태에서 태양전지 모듈의 타단부를 모듈 지지대에 지지시켜줌으로써 지붕패널 위쪽에 태양전지 모듈을 예각으로 경사지게 각각 설치할 수 있게 된다.
따라서, 지붕패널 자체를 경사지게 설치하지 않고 편평하게 설치하더라도 태양광이 비치는 방향으로 태양전지 모듈을 각각 경사지게 설치할 수 있어 태양전지 모듈 설치의 편의성을 도모할 수 있으며, 지붕의 형태가 경사진 형태이든 편평한 형태이든 상관없이 태양전지 모듈을 설치할 수 있는 이점이 있는 것이다.
또한, 제1 프로파일 및 모듈 지지대를 경사각도가 상이한 여러 종류로 구비할 수 있어 필요에 따라 태양전지 모듈의 설치각도를 변경할 수도 있게 된다.
도 1은 종래 태양전지 모듈 설치용 지붕패널을 이용하여 태양전지 모듈을 경사지게 설치한 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 마운팅 구조체를 이용하여 태양전지 모듈을 경사지게 설치한 상태도.
도 3은 도 2의 A부 상세도.
도 4는 도 2의 B부 상세도.
도 5는 본 발명에 적용되는 제1 프로파일의 상세도.
도 6은 본 발명에 적용되는 모듈 고정클립의 상세도.
도 7은 본 발명에 적용되는 제2 프로파일의 상세도.
도 8은 본 발명에 적용되는 지붕 연결클립의 상세도.
도 9는 본 발명에 적용되는 크로스바를 이용하여 인접한 태양전지 모듈을 서로 고정시키는 경우의 상태도.
이하, 본 발명의 제시되는 실시예 및 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.
본 발명은 지붕패널을 편평하게 시공하면서 그 위쪽에 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치하고자 하는 것으로, 도 2 내지 도 9에 도시한 바와 같이 여기에는 특허 제 1175115 호에 따른 패널 시스템 등에 부가하여 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치하기 위한 제1 프로파일(30), 제2 프로파일(40), 모듈 고정클립(50), 모듈 지지대(60), 지붕 연결클립(70)이 구비된다.
제1 프로파일(30)은, 상단면이 예각으로 경사지게 구성되면서 상단면에 상방향으로 개방된 제1 요홈(31)과 걸림홈(32)이 나란하게 형성되며, 걸림홈(32) 형성위치 방향의 측면에는 수평방향으로 개방된 제2 요홈(33)이 형성되어 태양전지 모듈(20)과 지붕패널(10)의 사이에서 태양전지 모듈(20)의 일단부를 경사지게 지지해주도록 구성된다. 여기서 지붕패널(10)은 특허 제 1175115 호에 따른 패널 시스템 등에 적용되는 상방향으로 개방된 요홈(11)을 갖는 지붕패널(10)을 의미한다.
제1 프로파일(30)의 걸림홈(32)에는 태양전지 모듈(20)의 일단부가 단순히 걸쳐지게 되므로 별도의 구조물을 통해 태양전지 모듈(20)의 일단부를 고정시켜주어야 하며, 이를 위해 측면상 "
Figure 112013082576512-pat00002
" 형상으로 이루어져 T볼트(1)를 통해 제1 프로파일(30)의 제1 요홈(31)에 고정된 상태로 제1 프로파일(30)의 걸림홈(32)에 걸쳐진 태양전지 모듈(20) 일단부의 상단을 고정해주는 모듈 고정클립(50)이 더 구비하게 된다.
제1 프로파일(30)의 설치위치 반대측에는 제1 프로파일(30)의 높이보다는 높으면서 상단면이 제1 프로파일(30)의 상단면 각도와 동일한 각도로 경사지게 구성된 모듈 지지대(60)가 위치되어 태양전지 모듈(20)의 타단부 하면을 받쳐주면서 고정나사 등으로 태양전지 모듈(20)측에 고정되어 태양전지 모듈(20)의 타단부를 고정해주게 된다.
이러한 모듈 지지대(60)는 제2 프로파일(40)에 수직방향으로 고정되어 그 위치를 유지할 수 있게 되며, 이를 위해 제2 프로파일(40)은 적어도 양측면에 수평방향으로 개방된 제3 요홈(41)과 제4 요홈(42)이 각각 형성된 상태로 태양전지 모듈(20)과 지붕패널(10)의 사이에 위치되어 T볼트(1)를 통해 모듈 지지대(60)를 제3 요홈(41)에 고정시켜주도록 구성된다.
또한, 제1 프로파일(30)과 제2 프로파일(40)을 요홈(11)을 갖는 지붕패널(10)에 고정시키줄 수 있도록 지붕 연결클립(70)이 각각 구비되는데, 지붕 연결클립(70)은 측면상 "L" 형상으로 각각 구성되어 측면은 T볼트(1)를 통해 제1 프로파일(30)의 제2 요홈(33)과 제2 프로파일(40)의 제4 요홈(42)에 각각 고정되고, 하면은 T볼트(1)를 통해 지붕패널(10)의 요홈(11)에 각각 고정되도록 구성된다.
이때, 제1 프로파일(30)에 형성되는 제1 요홈(31)과 제2 요홈(33), 제2 프로파일(40)에 형성되는 제3 요홈(41)과 제4 요홈(42)은 모두 입구측 폭보다 안쪽의 폭이 더 넓게 형성되어 T볼트(1)가 각 요홈(31)(33)(41)(42)의 입구측에 걸리도록 구성된다.
또한, 제1 프로파일(30)과 제2 프로파일(40)은, 사각관 형상으로 이루어진 외관(35)(45)과 중앙부에 위치한 원형의 내관(36)(46) 사이에 다수의 연결대(37)(47)가 연결되어 강한 강성을 갖도록 구성된다.
아울러, 태양전지 모듈(20) 중 임의의 태양전지 모듈(20)을 지지하는 모듈 지지대(60)와, 이와 측방으로 인접한 다른 태양전지 모듈(20)을 지지하는 모듈 지지대(60)의 사이에 크로스되도록 각각 고정되어 각각의 태양전지 모듈(20)을 서로 지지해주는 한 쌍의 크로스바(80)가 더 구비된다.
이와 같이 구성된 상태에서 특허 제 1175115 호에 따른 패널 시스템 등에 따른 구성된 상방향으로 개방된 요홈(11)을 갖는 지붕패널(10)을 건축물의 지붕에 시공하고, 지붕패널(10)의 요홈(11)에 T볼트(1)를 이용하여 각각의 지붕 연결클립(70)을 고정해주며, 각각의 지붕 연결클립(70)에 T볼트(1)를 이용하여 제1 프로파일(30)과 제2 프로파일(40)을 각각 고정해주게 된다.
이때, 제1 프로파일(30)과 제2 프로파일(40)의 이격 간격은 태양전지 모듈(20)의 경사각을 감안하여 태양전지 모듈(20) 경사방향 길이보다는 짧아야 함은 자명하다.
제2 프로파일(40)의 제3 요홈(41)에 모듈 지지대(60)를 T볼트(1)를 이용하여 수직방향으로 고정한 후 태양전지 모듈(20)을 제1 프로파일(30)의 걸림홈(32)과 모듈 지지대(60) 위쪽에 얹어주게 되며, 모듈 고정클립(50)을 제1 프로파일(30)의 제1 요홈(31)에 T볼트(1)를 이용하여 고정해주면서 모듈 고정클립(50)이 태양전지 모듈(20) 일단부의 상단을 홀딩토록 하고, 모듈 지지대(60)와 태양전지 모듈(20)의 타단부를 고정나사 등의 고정수단을 통해 고정하면 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치하는 작업이 완료된다.
이러한 과정을 반복하여 편평하게 설치된 지붕 위쪽에 태양전지 모듈(20)을 경사지게 설치할 수 있게 되며, 태양전지 모듈(20)을 모두 경사지게 설치한 후에는 태양전지 모듈(20) 중 임의의 태양전지 모듈(20)을 지지하는 모듈 지지대(60)와, 이와 측방으로 인접한 다른 태양전지 모듈(20)을 지지하는 모듈 지지대(60)의 사이에 크로스바(80)를 크로스되도록 각각 고정하여 각각의 태양전지 모듈(20)을 서로 지지해주게 된다.
이와 같이 본 발명에 따르게 되면 특허 제 1175115 호의 패널 시스템 등에 따른 상방향으로 요홈(11)을 갖는 지붕패널(10)을 굳이 경사지게 설치하지 않고 편평하게 시공하더라도 태양전지 모듈(20)을 간편한 방법을 통해 경사지게 설치할 수 있으며, 제1 프로파일(30)과 모듈 지지대(60)의 경사각을 10°, 20°등 다양하게 종류별로 구비할 수 있어 태양광이 비치는 각도에 맞는 태양전지 모듈(20)의 맞춤 설치가 가능해지는 이점도 있는 것이다.
10 : 지붕패널 11 : 요홈
20 : 태양전지 모듈 30 : 제1 프로파일
31 : 제1 요홈 32 : 걸림홈
33 : 제2 요홈 35 : 외관
36 : 내관 37 : 연결대
40 : 제2 프로파일 41 : 제3 요홈
42 : 제4 요홈 50 : 모듈 고정클립
60 : 모듈 지지대 70 : 지붕 연결클립
80 : 크로스바

Claims (4)

  1. 상단면에 상방향으로 개방된 제1 요홈이 형성되며, 측면에는 수평방향으로 개방된 제2 요홈이 형성되어 태양전지 모듈과 지붕패널의 사이에서 태양전지 모듈의 일단부를 지지하는 제1 프로파일과; 상기 제1 프로파일의 제1 요홈에 고정된 상태로 상기 제1 프로파일에 걸쳐진 상기 태양전지 모듈 일단부의 상단을 고정해주는 모듈 고정클립과; 상기 제1 프로파일의 높이보다는 높게 구성되어 상기 태양전지 모듈의 타단부를 고정해주는 모듈 지지대와; 적어도 양측면에 수평방향으로 개방된 제3 요홈과 제4 요홈이 각각 형성된 상태로 상기 태양전지 모듈과 상기 지붕패널의 사이에 위치되어 상기 모듈 지지대를 상기 제3 요홈에 고정시켜주는 제2 프로파일과; 측면상 "L" 형상으로 각각 구성되어 측면은 상기 제1 프로파일의 제2 요홈과 상기 제2 프로파일의 제4 요홈에 각각 고정되고, 하면은 상기 지붕패널의 요홈에 각각 고정되어 상기 제1 프로파일과 상기 제2 프로파일을 상기 지붕패널에 각각 고정시켜주는 지붕 연결클립을 포함하는 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체에 있어서,
    상기 제1 프로파일과 상기 모듈 지지대의 상단면은 동일하게 예각으로 경사지게 구성되어 상기 태양전지 모듈의 양단부 하면을 상기 제1 프로파일과 상기 모듈 지지대의 상면을 통해 경사지게 받쳐줄 수 있도록 구성되며;
    상기 제1 프로파일에는 상기 제1 요홈과 나란한 위치에 걸림홈이 형성되어 상기 태양전지 모듈의 일단부를 지지함과 동시에 상기 모듈 고정클립을 통한 태양전지 모듈의 완전 고정 전에 상기 태양전지 모듈을 유동되지 않게 올려놓을 수 있도록 구성되고;
    상기 모듈 고정클립은 측면상 "
    Figure 112014092655613-pat00014
    " 형상으로 이루어져 상기 태양전지 모듈 일단부의 측면과 상면 일부를 동시에 지지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 프로파일과 상기 제2 프로파일은, 사각관 형상으로 이루어진 외관과 중앙부에 위치한 원형의 내관 사이에 다수의 연결대가 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈 중 임의의 태양전지 모듈을 지지하는 모듈 지지대와, 이와 측방으로 인접한 다른 태양전지 모듈을 지지하는 모듈 지지대의 사이에 크로스되도록 각각 고정되어 각각의 태양전지 모듈을 서로 지지해주는 한 쌍의 크로스바가 더 구비된 것을 특징으로 하는 조립식 지붕에 태양전지 모듈 설치를 위한 마운팅 구조체.
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