KR101498566B1 - 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치 - Google Patents

태양광전지 모듈 가변 클램핑장치 Download PDF

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Abstract

건물 지붕에 태양광전지 모듈을 견고하게 설치하면서도 집광효율을 위한 위치조절이 용이하도록, 본 발명은 요철부가 기설정된 간격으로 구비된 조립식 판넬지붕의 상기 요철부에 고정되는 태양광전지 모듈 가변클램핑 장치에 있어서, 중앙부에 체결부재가 체결되는 제1관통공이 형성되고 상기 요철부와 형합되도록 절곡된 요철형합부와, 상기 요철형합부의 양단부로부터 상측으로 일체로 연장된 측면지지부를 포함하는 베이스프레임부; 상기 측면지지부의 외면에 밀착되는 수직고정부와, 각 첨단부가 대향 인접하도록 상기 수직고정부의 길이방향을 따라 직각으로 절곡된 수평고정부를 포함하는 한 쌍의 직각프레임부; 상기 수평고정부의 대향 인접하는 첨단부 사이의 내면에 걸림 고정되는 헤드부와, 상기 수평고정부의 상측 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 제1고정수단; 상기 직각프레임부의 상면에 교차하는 방향으로 안착되며 상측에 상기 태양광전지 모듈이 체결되는 다각프레임부; 상기 수직고정부를 상기 베이스프레임부의 내측방향을 가압하여 클램핑고정하는 한 쌍의 측면가압부; 및 상기 측면가압부에 가압력을 제공하도록 상기 측면지지부와 상기 측면가압부를 관통하여 회전체결되는 제2고정수단을 포함함을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 제공한다.

Description

태양광전지 모듈 가변 클램핑장치{variable clamping apparatus for solar cell module}
본 발명은 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물 지붕에 태양광전지 모듈을 견고하게 설치하면서도 집광효율을 위한 위치조절이 용이한 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되는 화석에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염물질을 배출하기 때문에 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다.
상기 화석에너지를 대체할 수 있는 에너지는 여러 종류가 있는데, 조수간만의 차를 이용하여 에너지를 생성하는 조력, 파도를 이용하여 에너지를 생성하는 파력, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 생성하는 풍력, 그리고 땅 속의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 지열 등이 있으며, 이들 에너지의 근원이 되는 태양에너지가 있다. 한편, 이들 여러 대체에너지를 이용하는 방법은 상당 부분 실용화되고 있으며, 태양에너지를 이용하여 발전 및 난방에 이용하는 것도 그 중 하나이다.
상기 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 먼저, 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 생성시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광발전이라고 한다.
이 중 태양광발전은 태양의 빛 에너지를 태양 전지라는 광전 변환기를 이용하여 직접 전기에너지로 변환시켜 이용하는 것으로서, 전력계통과의 연계 유무에 따라 생산된 전기를 전력망에 연결하기 않고 사용하는 독립형과, 생산된 전기를 전력망에 연결하여 전력공급회사로 보내는 형색으로, 쓰고 남은 전기를 전력회사에 팔고 생산된 전기만으로는 필요한 전력을 충당하지 못할 경우에는 전력망을 통해 전기를 공급받을 수 있도록 한 계통연계형으로 구별되며 부분적으로 빛을 이용하는 것이기 때문에 흐린 날에도 이용이 가능하여 태양에너지의 이용 효율이 태양열발전보다 높은 것이 특징이다.
이러한 태양광발전은 무한정, 무공해의 태양에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며 발전부위가 반도체소자이고 제어부가 전자부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없다. 또한, 태양전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고, 발전시스템을 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다.
상기와 같은 태양광발전에 이용되는 태양전지는 통상적으로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 상세히, 상기 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다. 대부분의 태양전지는 대면적의 P-N접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N접합 다이오드의 양극단에 발생하는 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용한다.
이러한 태양전지의 최소 단위를 셀(cell)이라고 하는데, 실제 태양전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 실제로 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여 하나의 셀로부터 출력되는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문에, 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양전지가 야외에서 사용되는 경우 여러가지 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 한 태양전지모듈(solar cell module)로 구성하여 사용한다.
이때, 상기 태양전지모듈은 일정 전력을 얻기 위하여 다량 사용되어야하며 집광효율을 위해 주로 건물 지붕과 같이 상대적으로 높이가 높고 주위환경에 대해 채광 제한이 최소화된 위치에 설치하게 된다.
한편, 상기 건물 지붕은 주로 한 쌍의 금속판 사이에 스티로폼이나 폴리우레탄 폼 등과 같은 합성수지 발포제 또는 미네랄울, 글라스 울 등의 단열재가 충진되어 제작된 샌드위치 판넬을 사용하여 시공된다. 상기 샌드위치 판넬은 제작 및 시공이 용이하고, 제조비용이 저렴하며, 단열성능이 우수하여 간이 구조물, 건축물, 각종 시설물의 시공시 지붕, 벽체 등 외피를 구성하기 위한 패널로서 각광받고 있다.
여기서, 상기 건물의 지붕을 구성하는 샌드위치 판넬의 경우 상기 지붕의 경사방향을 따라 연장된 다수개의 요철부가 기설정된 간격으로 형성되며 상기 요철부에 상기 태양전지모듈을 설치할 수 있다.
그러나, 지붕을 구성하는 샌드위치 판넬에 상기 태양전지모듈을 설치하기 위해 많은 수의 타공작업을 해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 상기 샌드위치 판넬 내구성이 떨어지고 방수효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
더욱이, 상기 지붕이 남향으로 위치하지 못할 경우, 상기 지붕에 설치되는 상기 태양전지모듈의 집광효율이 저하되므로 충분한 양의 전기에너지를 생산하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 태양전지모듈의 설치지역의 위도에 따라 상기 태양광의 입사각도가 상이한데, 종래에는 상기 태양전지모듈과 상기 태양광의 조사방향이 수직을 이루도록 하기 위한 구조물 자체가 각각의 환경에 따라 별도로 설비됨에 따라 설치가 번거로운 문제점이 있었다.
한국 등록실용신안 제20-0412968호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 요철부가 기설정된 간격으로 구비된 조립식 판넬지붕의 상기 요철부에 고정되는 태양광전지 모듈 가변클램핑 장치에 있어서, 중앙부에 체결부재가 체결되는 제1관통공이 형성되고 상기 요철부와 형합되도록 절곡된 요철형합부와, 상기 요철형합부의 양단부로부터 상측으로 일체로 연장된 측면지지부를 포함하는 베이스프레임부; 상기 측면지지부의 외면에 밀착되는 수직고정부와, 각 첨단부가 대향 인접하도록 상기 수직고정부의 길이방향을 따라 직각으로 절곡된 수평고정부를 포함하는 한 쌍의 직각프레임부; 상기 수평고정부의 대향 인접하는 첨단부 사이의 내면에 걸림 고정되는 헤드부와, 상기 수평고정부의 상측 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 제1고정수단; 상기 직각프레임부의 상면에 교차하는 방향으로 안착되며 상측에 상기 태양광전지 모듈이 체결되는 다각프레임부; 상기 수직고정부를 상기 베이스프레임부의 내측방향을 가압하여 클램핑고정하는 한 쌍의 측면가압부; 및 상기 측면가압부에 가압력을 제공하도록 상기 측면지지부와 상기 측면가압부를 관통하여 회전체결되는 제2고정수단을 포함함을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 제공한다.
여기서, 태양광 조사방향에 대응하여 상기 태양광전지 모듈 방향을 선택적으로 가변하도록 상기 수평고정부의 대향 인접하는 각 첨단부 사이에는 길이방향을 따라 상기 제1고정수단이 이동되는 레일홈이 형성되며, 상기 제1고정수단이 이동됨에 따라 연동 회전되도록 상기 다각프레임부에는 상기 제1고정수단이 관통 체결되는 회전관통공이 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 측면가압부의 중앙부에는 외측으로 돌설된 돌설가압부가 형성됨이 바람직하다.
더욱이, 일단이 상기 다각프레임부의 상면에 연결된 제1지지부와, 타단이 상기 태양광전지 모듈의 일측테두리 하면에 연결된 제2지지부와, 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 간격을 선택적으로 조절하는 신장부를 포함하는 높낮이조절수단이 더 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 제1관통공은 상기 베이스프레임부의 길이방향을 따라 기설정된 길이로 연장된 슬롯홈으로 형성되며, 상기 측면지지부의 외면과 상기 측면가압부의 내면에는 가압가스켓부가 더 구비됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 베이스프레임부의 양측 상단부에 대향 고정되는 직각프레임부 사이에 형성된 레일홈을 관통하는 상기 제1고정수단이 상기 태양광전지 모듈이 고정되는 상기 다각프레임부를 선택적으로 회전된 상태로 고정하도록 상기 레일홈을 따라 이동되므로 지붕의 방향이 정남향이 아닌 경우에도 상기 태양광전지 모듈을 정남향 방향으로 회전 설치할 수 있으므로 집광효율이 현저히 향상될 수 있다.
둘째, 상기 다각프레임부의 상면에 높낮이조절수단이 구비되어 상기 태양광전지 모듈의 설치 방향뿐만 아니라 설치지역의 위도에 따른 태양의 입사각도를 수직에 가깝도록 선택적으로 조절할 수 있으므로 상기 태양광전지 모듈로부터 생산되는 에너지효율이 현저히 향상될 수 있다.
셋째, 상기 직각프레임부와 상기 다각프레임부는 일반적으로 시판되는 'ㄱ'자형 내지 'ㄷ'자형 형강 등을 활용함으로써 상기 가변 클램핑장치에 필요한 부속품을 손쉽게 확보할 수 있으며, 상기 베이스프레임부는 요철형합부와 측면지지부가 일체로 형성되어 구조가 단순화됨에 따라 제작공정 및 제작을 위한 소재 수급이 최소화되고 설치시간 및 설치비용을 절약할 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈이 설치된 건물을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈이 설치된 지붕을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 사용상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 사용상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 변형예를 나타낸 분해사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 변형예의 사용상태를 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈이 설치된 건물을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈이 설치된 지붕을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 사용상태를 나타낸 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 사용상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치(100)는 건물 지붕(K)의 요철부(5)에 고정되며 베이스프레임부(10), 직각프레임부(20), 제1고정수단(30), 다각프레임부(40), 측면가압부(50) 및 제2고정수단(60)을 포함하여 구비된다.
상세히, 상기 건물의 지붕(K)을 구성하는 조립식 지붕판넬(1)은 한 쌍의 금속판(2,3) 사이에 스티로폼, 미네랄울 등의 단열재(4)가 충진되어 형성되며 상측을 이루는 상기 금속판(3)은 기설정된 간격으로 요철부(5)가 형성되도록 구비된다. 이때, 상기 요철부(5)는 상면(5a)을 향하여 협소화되도록 양면에 경사면(5b)이 형성된다. 여기서, 상기 경사면(5b)은 양면이 대칭으로 형성될 수도 있고 경우에 따라 각각 상이한 각도를 이룰 수도 있다.
그리고, 상기 베이스프레임부(10)는 상기 지붕(K)의 상측, 바람직하게는 상기 요철부(5)의 상면(5a)에 고정되며, 요철형합부(11)와 측면지지부(13)를 포함하여 구비됨이 바람직하다. 상세히, 상기 요철형합부(11)는 상기 지붕(K) 상측에 형성되는 요철부(5) 형상에 대응하여 형합되도록 소정의 폭으로 형성된 평판의 양단부가 기설정된 각도로 하측으로 경사지게 절곡되어 형성된다. 여기서, 상기 기설정된 각도는 상기 요철부(5)의 경사면(5a)에 대응하는 각도임이 바람직하다.
더불어, 상기 베이스프레임부(10)가 상기 요철부(5)에 고정되도록 상기 요철형합부(11)의 중앙부에는 제1관통공(12)이 형성되며 상기 제1관통공(12)을 관통하는 체결부재(15)의 단부가 상기 요철부(5)에 삽입 및 구속되어 체결된다.
이때, 상기 요철형합부(11)는 상기 요철부(5)의 상면(5a)뿐만 아니라 양측으로 경사진 상기 경사면(5b)을 감싸는 형태로 구비됨으로써 상기 지붕(K)의 상측으로 체결되는 상기 태양광전지 모듈(P)이 바람이나 진동 등의 외부 요소에 의해 기울어지거나 요동되는 것이 최소화되므로 안정성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 측면지지부(13)는 상기 요철형합부(11)의 양단부로부터 상측으로 일체로 연장되도록 형성된다. 상세히, 상기 측면지지부(13)는 상기 요철형합부(11)의 양단부로부터 내면이 상호 평행하도록 일체로 연장되되, 상기 조립식 지붕판넬(1)의 상측면과 실질적으로 직교하도록 상향 절곡된다. 물론, 상기 측면지지부(13)는 각각의 첨단부를 향하여 좁아지거나 넓어지는 형태로 기설정된 각도로 상향 절곡될 수도 있으나, 상측으로 체결되는 상기 태양광전지 모듈(P)의 하중을 안정적으로 지지하기 위해 상기 조립식 지붕판넬(1)의 상측면과 직교하도록 절곡됨이 바람직하다.
즉, 상기 베이스프레임부(10)의 상측으로부터 전해지는 하중의 방향과 상기 측면지지부(13)의 연장된 방향이 실질적으로 일치하므로 하중에 의한 변형이 최소화되므로 내구성이 개선되고 사용수명이 현저히 연장될 수 있다.
또한, 상기 요철형합부(11)와 상기 측면지지부(13)가 일체로 형성됨으로써 상기 가변 클램핑장치(100)의 구조가 단순화됨에 따라 제작 및 설치에 소요되는 자재 및 시간을 절약하여 경제성이 현저히 개선될 수 있다. 이때, 상기 베이스프레임부(10)는 금속재질의 판재를 절곡 내지 프레스 가압하여 형성할 수도 있고 경우에 따라 섬유강화플라스틱과 같이 강성이 향상된 합성수지재질을 사출성형하여 형성할 수도 있다.
더욱이, 상기 베이스프레임부(10)는 상기 요철부(5)의 길이방향을 따라 연속적으로 연장된 상태로 구비될 수도 있으나 소정의 길이로 형성된 단위체가 상기 요철부(5)의 길이방향을 따라 기설정된 간격으로 이격되어 구비됨이 바람직하다.
즉, 상기 베이스프레임부(10)는 상기 태양광전지 모듈(P)이 체결되는 상기 다각프레임부(40)가 상기 요철부(5)와 기설정된 각도를 이루도록 회전 체결되도록 후술되는 상기 제1고정수단(30)이 슬라이딩 이동되는 레일로써 구비되는 상기 한 쌍의 직각프레임부(20)를 상기 요철부(5)의 길이방향을 따라 지지할 수 있을 정도의 개수로만 고정되면 되므로 비용절감의 효과를 제공받을 수 있다.
한편, 상기 측면지지부(13)의 상측으로 한 쌍의 직각프레임부(20)가 구비됨이 바람직하다. 상세히, 상기 한 쌍의 직각프레임부(20)는 길이방향으로 연장된 판재의 중앙부를 절곡하여 단면형상이 'ㄱ'자 형태로 형성되며, 수직고정부(21)와 수평고정부(22)를 포함하여 구비된다.
상세히, 상기 직각프레임부(20)는 절곡된 중앙부 내측이 상기 측면지지부(13)의 첨단부(13c)에 각각 안착되되, 상기 수직고정부(21)는 내면이 상기 측면지지부(13)의 외면(13b)에 밀착되며 상기 측면지지부(13)와 후술되는 상기 측면가압부(50) 사이에 클램핑 가압되어 고정된다.
그리고, 상기 수평고정부(22)는 상기 수직고정부(21)의 길이방향을 따라 직각으로 절곡되되, 각 첨단부(22c)가 대향 인접하도록 구비된다. 이때, 대향 인접한 상기 수평고정부(22)의 첨단부(22c) 사이에는 길이방향을 따라 레일홈(25)이 형성된다. 여기서, 상기 레일홈(25)은 후술되는 상기 제1고정수단(30)이 상향 관통되어 선택적으로 슬라이딩 이동될 수 있는 가이드레일 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 직각프레임부(20)는 길이방향으로 연장된 판재의 중앙부를 절곡하는 방법으로 제작하여 사용할 수도 있지만 일반적으로 시판되는 'ㄱ'자형 형강을 사용함으로써 상기 가변 클램핑장치(100)에 필요한 부속품을 손쉽게 확보하여 활용할 수 있다. 이는, 별도의 제작공정 및 제작을 위한 소재의 수급이 최소화되므로 제작비용 및 제작시간이 현저히 감축되어 경제성이 현저히 개선될 수 있다. 더불어, 상기 직각프레임부(20)의 외면에는 후술되는 상기 제1고정수단(30)의 체결위치를 가시적으로 확인할 수 있는 길이표시부가 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 레일홈(25)을 통해 상기 베이스프레임부(10)의 내측으로부터 상측으로 관통 연결되는 상기 제1고정수단(30)이 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제1고정수단(30)은 상기 베이스프레임부(10)의 상측에 상기 다각프레임부(40)를 고정하도록 구비되며, 헤드부(31), 연장부(32) 그리고 고정너트(33)를 포함한다.
상세히, 상기 헤드부(31)는 일면이 상기 레일홈(25)의 테두리 즉, 상기 수평고정부(22)의 대향 인접한 첨단부(22c)의 내면(22b)에 밀착하여 걸림 고정되도록 상기 레일홈(25)의 폭보다 큰 면적으로 형성된다. 그리고, 상기 헤드부(31)의 일면으로부터 상기 연장부(32)가 연장된다.
여기서, 상기 연장부(32)는 상기 수평고정부(22)의 상측 방향으로 연장되되 상기 헤드부(31)의 일면이 상기 수평고정부(22)의 각 첨단부(22c) 내면(22b) 즉, 상기 레일홈(25)의 테두리에 걸림 고정됨에 따라 구속될 수 있다. 이때, 상기 제1고정수단(30)은 공지된 볼트 등을 활용할 수 있으며, 상기 레일홈(25)의 간격에 상기 헤드부(31)가 견고하게 고정되도록 와셔 등의 보조걸림수단이 더 구비될 수도 있다.
한편, 상기 직각프레임부(20)의 상면(22a)에는 상기 다각프레임부(40)가 구비됨이 바람직하다. 상기 다각프레임부(40)는 상측으로 체결되는 상기 태양광전지 모듈(P)이 상기 베이스프레임부(10)의 상측에 구비되는 상기 직각프레임부(20)의 상면(22a)에 안정적으로 체결될 수 있는 보강수단으로서 구비된다.
이때, 상기 다각프레임부(40)는 상기 제1고정수단(30)이 관통체결됨에 따라 상기 직각프레임부(20)와 직교하거나 기설정된 각도를 이루어 교체하는 방향으로 안착 및 고정된다. 즉, 상기 직각프레임부(20)의 상측(22a)에 안착되는 상기 다각프레임부(40)는 상기 레일홈(25)을 상향 관통하는 상기 제1고정수단(30)에 의해 상기 직각프레임부(20)와 상호 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제1고정수단(30)이 상향 관통되어 상기 다각프레임부(40)와 상기 직각프레임부(20)의 연결상태를 유지하도록 상기 제1고정수단(30)의 연장부(32)에는 상기 고정너트(33)가 구비된다. 즉, 상기 연장부(32)가 상기 다각프레임부(40)를 관통하되 상기 헤드부(31)는 상기 수평고정부(22)의 대향 인접하는 첨단부(22c) 내면(22b)에 걸림 고정되고 상기 고정너트(33)는 상기 다각프레임부(40)의 상면(41)에 걸림 고정됨으로써 상기 제1고정수단(30)에 의해 상기 다각프레임부(40)와 상기 직각프레임부(20)가 견고하게 고정될 수 있다.
더욱이, 상기 베이스프레임부(10)는 상기 체결부재(15)에 의해 상기 요철부(5)에 실질적으로 고정된 상태가 유지되고 상기 제1고정수단(30)이 상기 직각프레임부(20)에 형성된 상기 레일홈(25)을 따라 슬라이딩 이동됨으로써 상기 직각프레임부(20)의 상측에 연결되는 상기 다각프레임부(40)의 위치 및 상기 요철부(5)와 이루는 각도(θ)를 조절할 수 있다.
그리하여, 상기 태양광전지 모듈(P)의 위치를 변경하기 위해 상기 베이스프레임부(10) 자체의 위치를 변경해야하는 번거로움이 해소될 뿐만 아니라, 상기 베이스프레임부(10)의 위치 이동에 의해 상기 체결부재(15)가 삽입 및 고정되는 체결홈이 상기 요철부에 불필요하게 형성되는 것이 최소화되므로 상기 지붕(K)의 안전성 및 내구성이 개선될 수 있다.
이때, 상기 다각프레임부(40)는 도면에서와 같이 일측이 개구된 'C'자형 강관 형태로 구비될 수도 있고 경우에 따라 사각 내지 다각 파이프 형태로 구비될 수도 있으며, 상측에 상기 태양광전지 모듈(P)을 체결하면서도 상기 모듈(P)의 하중을 지지할 수 있다면 그 형태에 제한을 두지 않는다. 더욱이, 상기 다각프레임부(40) 역시 상기 직각프레임부(20)와 마찬가지로 일반적으로 시판되는 강관 내지 형강 제품을 사용함으로써 제작비용을 현저히 절감할 수 있다.
한편, 상기 직각프레임부(20)가 상기 베이스프레임부(10)에 클램핑 고정되도록 상기 수직고정부(21)를 상기 베이스프레임부(10)의 내측방향으로 가압하는 한 쌍의 상기 측면가압부(50)가 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 측면가압부(50)는 상기 측면지지부(13)의 외측(13b)으로 구비되되, 하단부(52)는 상기 측면지지부(13)의 외측(13b) 하면과 실질적으로 밀착되고 상단부(51)는 상기 측면지지부(13)의 외측(13b) 상면과 소정의 간격으로 이격되도록 중앙부가 절곡 형성된다.
이때, 상기 측면지지부(13)의 외측(13b) 상면과 상기 측면가압부(50)의 상단부(51) 사이 간격은 상기 직각프레임부(20)의 수직고정부(21) 두께와 실질적으로 대응되도록 절곡 형성될 수 있다. 이는, 상기 측면가압부(50)의 상단부(51) 내면과 하단부(52) 내면이 각각 상기 측면지지부(13)의 외면(13b)과 상기 수직고정부(21)의 외면에 밀착됨에 따라 더욱 견고하고 안정적인 클램핑 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 상기 측면가압부(50)와 상기 측면지지부(13)를 연결하여 상기 측면가압부(50)에 가압력을 제공하도록 상호 인접하는 상기 측면가압부(50)와 상기 측면지지부(13)의 중앙부에 각각 형성된 관통공(13d,53a)를 관통하여 회전체결되는 제2고정수단(60)이 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 제2고정수단(60) 역시 상기 제1고정수단(30)과 마찬가지로 상기 측면지지부(13) 내면에 걸림 고정되는 헤드부(61)와, 상기 측면지지부(13)와 상기 측면가압부(50)에 형성된 관통공(13d,53a)를 동시에 관통하는 연장부(62)를 포함한다. 이때, 상기 헤드부(61)는 상기 측면지지부(13)의 내면(13a)에 걸림고정되며 상기 연장부(62)는 상기 측면지지부(13)로부터 상기 측면가압부(50) 방향으로 연장된다.
즉, 상기 연장부(62)가 상기 베이스프레임부(10)의 내측으로부터 외측을 향하여 관통되도록 연장되되, 상기 제2고정수단(60)이 걸림 구속되도록 상기 헤드부(61)는 상기 측면지지부(13) 및 측면가압부(50)에 형성된 상기 관통공(13d,53a)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 더불어, 상기 연장부(62)에는 상기 헤드부(61)와 대응되어 측면지지부(13)와 상기 측면가압부(50)를 조여주는 가압너트(63)가 더 구비된다.
그리하여, 상기 헤드부(61)와 상기 가압너트(63)의 상호 대향면 사이 간격이 좁아지도록 회전 체결함에 따라 상기 측면지지부(13)의 외면(13b)와 상기 측면가압부(50) 상단부(51) 내면 간의 간격이 좁아지면서 그 사이에 삽입된 상기 수직고정부(21)가 가압되어 클램핑 고정될 수 있다.
더욱이, 상기 측면가압부(50)가 상기 수직고정부(21)를 상기 측면지지부(13)측으로 가압하는 가압력이 보다 보강되도록 상기 측면가압부(50)의 중앙부에는 외측으로 돌설된 돌설가압부(53)가 형성될 수 있다. 여기서, 외측이라 함은 상기 베이스프레임부(10)의 외측 방향을 의미하며 상기 제2고정수단(60)의 연장부(62)가 연장되는 방향과 동일하게 이해함이 바람직하다.
이때, 상기 돌설가압부(53)가 외측으로 돌설됨에 따라 상기 돌설가압부(53)의 내측에는 오목하게 함몰된 부분이 형성되며, 상기 오목한 부분의 폭에 대응하는 만큼 상기 측면가압부(50)가 상기 수직고정부(41)를 가압할 수 있는 간격이 보다 연장될 수 있다.
그리고, 상기 돌설가압부(53)가 외측으로 돌설됨에 따라 상기 제2고정수단(60)의 헤드부(31)와 가압너트(63) 사이에 좁아질 수 있는 간격이 보다 연장됨에 따라 상기 측면가압부(50)가 상기 수직고정부(21)를 가압하는 가압력이 보다 증가할 수 있다. 그리하여, 상기 수직고정부(21)가 상기 측면지지부(13)와 상기 측면가압부(50) 사이에 보다 견고하게 클램핑 고정될 수 있다.
이때, 상기 수직고정부(21)가 상기 측면지지부(13)와 상기 측면가압부(50) 사이에 단지 클램핑 고정되는 것만으로도 상기 직각프레임부(20)가 견고하게 체결될 수 있으며, 상기 제2고정수단(60)을 회전함에 따라 클램핑 체결 및 분리가 용이하여 수리 및 재설치가 용이하다. 또한, 상기 직각프레임부(20) 자체에 체결공 등이 형성되지 않으므로 내구성이 현저히 향상될 수 있다. 더욱이, 상기 베이스프레임부(10)의 각 단위체가 설치된 간격에 상관없이 상기 요철부(5)의 길이방향을 따라 클램핑 고정되므로 설치편의성이 현저히 개선될 수 있다.
더불어, 도면에는 나타나지 않았지만 상기 측면지지부(13)의 외면과 상기 측면가압부(50)의 내면에는 가압가스켓부가 더 구비될 수도 있다. 여기서, 상기 가압가스켓부는 고무, 실리콘 등의 합성수지 재질로 형성될 수 있으며 상기 측면지지부(13)와 상기 수직고정부(21), 그리고 상기 측면가압부(50)와 상기 수직고정부(21) 사이의 가압력을 보강할 뿐만 아니라 상호 마찰력이 증가되도록 하여 상기 베이스프레임부(10)와 상기 직각프레임부(20)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 태양광이 집광되는 상기 태양광전지 모듈(P) 상면의 방향에 따라 상기 태양광전지 모듈(P)의 전력 생산 효율이 달라진다. 즉, 태양광이 조사되는 입사각도와 상기 태양광전지 모듈(P)이 실질적으로 수직을 이룰 때 최대한의 전력 생산효율을 얻을 수 있으며, 상기 태양광전지 모듈(P)이 실질적으로 정남향을 바라보도록 설치됨이 더욱 바람직하다.
그러나, 기존 건물의 지붕(K)이 정남향으로 형성되지 못한 경우, 지붕(K) 상면 방향과 대응되도록 설치되는 상기 태양광전지 모듈(P)의 집광효율이 저하되므로 전력 생산량이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 설치지역의 위도에 따라 상기 태양광의 입사각도가 상이하므로 각 설치지역의 위도에 따른 상기 태양광전지 모듈(P)의 설치를 위한 구조물 설비가 각각 달라져야 하는 번거로움이 있었다.
이에, 본 발명에서는 건물의 지붕(K)이 정남향으로 형성되지 않더라도 상기 태양광전지 모듈(P)을 상기 태양광이 조사방향에 대응하여 선택적으로 가변하여 고정할 수 있는 구조를 제공한다.
상세히, 상기 제1고정수단(30)은 상기 베이스프레임부(10)에 클램핑 고정된 상기 직각프레임부(20)와 상기 다각프레임부(40)를 상호 연결하도록 상기 레일홈(25)의 테두리 내면 즉, 상기 수평고정부(22)의 대향 인접한 첨단부(22c) 내면(22b)에 상기 헤드부(31)가 걸림 구속된 상태로 상기 연장부(32)가 상측으로 연장된다. 이때, 상기 연장부(32)가 상기 다각프레임부(40)를 관통하되 상기 연장부(32)에 상기 고정너트(33)가 구비됨에 따라 상기 직각프레임부(20)와 상기 다각프레임부(40)가 고정될 수 있다.
여기서, 상기 제1고정수단(30)에 의해 상기 직각프레임부(20)의 상측에 고정된 상기 다각프레임부(40)는 상기 직각프레임부(20)의 길이방향 즉, 상기 요철부(5)의 길이방향과 교차되는 방향으로 고정된다. 이때, 상기와 같이 교차되는 상기 요철부(5)와 상기 다각프레임부(40)가 이루는 각도(θ)가 가변됨에 따라 상기 태양광전지 모듈(P)을 태양광의 집광효율이 최대인 남향으로 회전체결할 수 있다.
이를 위해, 상기 제1고정수단(30)은 상기 수평고정부(22)의 대향 인접하는 첨단부(22c) 사이에 형성된 상기 레일홈(25)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동될 수 있다. 그리고, 상기 제1고정수단(30)이 상기 레일홈(25)을 따라 각각 이동된 위치에 따라 상기 다각프레임부(40)는 기설정된 각도(θ)로 회전될 수 있다.
이때, 상기 제1고정수단(30)이 상기 레일홈(25)을 따라 슬라이딩 이동된 위치에 따라 상기 다각프레임부(40)가 기설정된 각도(θ)로 회전체결되도록 상기 다각프레임부(40)에는 상기 제1고정수단(30)의 연장부(32)가 상향 관통되는 회전관통공(42)이 형성됨이 바람직하다.
상세히, 상기 베이스프레임부(10)의 상측으로 클램핑 고정되는 상기 직각프레임부(20)의 상측으로 상기 다각프레임부(40)가 교차되어 고정된다. 이때, 상기 다각프레임부(40)는 실질적으로 상기 태양광전지 모듈(P)의 사이즈에 대응하는 길이로 구비될 수 있으며, 상기 베이스프레임부(10) 및 상기 직각프레임부(20)는 상기 다각프레임부(40)의 연장된 각 양단부를 고정할 수 있는 간격으로 상기 요철부(5)에 고정될 수 있다.
이때, 상기 다각프레임(40)의 일단부를 고정하는 상기 제1고정수단(30)과 타단부를 고정하는 제1고정수단(30)은 실질적으로 동일한 선상에 위치하여 고정될 수도 있으나, 경우에 따라 각각의 제1고정수단(30)이 상기 레일홈(25)을 따라 상기 지붕(K)의 상측 및 하측으로 반대방향으로 이동되어 사선을 이루어 고정될 수도 있다. 여기서, 상기 제1고정수단(30)을 분리하지 않고도 단지 상기 레일홈(25)을 따라 슬라이딩 이동시키기만 하면 각각의 제1고정수단(30)의 위치를 손쉽게 변경할 수 있으므로 설치성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 제1고정수단(30)의 위치를 변경함에 따라 상기 제1고정수단(30)에 의해 상기 직각프레임부(20)의 상측에 고정된 상기 다각프레임부(40)는 상기 회전관통공(42)을 중심으로 상기 직각프레임부(20)와 기설정된 각도(θ)를 이루도록 회전체결될 수 있다. 그리하여, 상기 다각프레임부(40)의 상측에 설치되는 상기 태양광전지 모듈(P)의 방향 역시 손쉽게 정남향을 바라보도록 회전되어 변경될 수 있다.
즉, 상기 레일홈(25)을 따라 슬라이딩 이동되는 상기 제1고정수단(30)을 중심으로 상기 다각프레임부(40)가 기설정된 각도(θ)로 회전체결됨에 따라 상기 지붕(K)이 형성된 방향에 상관없이 상기 태양광전지 모듈(P)을 정남향으로 설치할 수 있다. 이때, 상기 제1고정수단(30)이 상기 레일홈(25)을 따라 슬라이딩 이동된 위치에 따라 상기 다각프레임부(40)와 상기 요철부(5)가 이루는 각도를 탄력적으로 조절할 수 있으므로 집광효율이 현저히 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 다각프레임부(40)의 상면 내지 측면에 상기 태양광전지 모듈(P)이 직접적으로 연결될 수도 있으나 경우에 따라 상기 다각프레임부(40) 상면과 상기 태양광전지 모듈(P)의 하면 사이에는 높낮이조절수단(70)이 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 높낮이조절수단(70)의 길이(L)를 선택적으로 가변함에 따라 상기 지붕(K)의 상면과 상기 태양광전지 모듈(P)이 이루는 각도가 변경될 수 있다. 이로 인해, 상기 태양광전지 모듈(P)이 설치되는 지역의 위도에 따른 태양광의 입사각도를 상기 태양광전지 모듈(P)과 수직에 가깝도록 조절하여 에너지 생산 효율이 현저기 향상될 수 있다. 그리하여, 상기 태양광전지 모듈(P)이 설치되는 지역의 위치 및 방향에 상관없이 상기 태양광이 조사되는 방향에 대응하여 더욱 정밀한 위치조절이 가능하므로 집광효율이 개선되고 에너지 생산량이 극대화될 수 있다.
여기서, 상기 높낮이조절수단(70)은 일단이 상기 다각프레임부(40)의 상면에 연결되는 제1지지부(71)와, 타단이 상기 태양광전지 모듈(P)의 일측 테두리 하면에 연결되는 제2지지부(72)를 포함하여 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제1지지부(71)와 상기 제2지지부(72) 사이의 간격(L)을 선택적으로 조절하는 신장부(73)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 신장부(73)는 상기 제1지지부(71)의 타단부가 상기 제2지지부(72)의 내측으로 삽입되되 중첩되는 폭을 선택적으로 조절함으로써 상기 태양광전지 모듈(P)과 상기 지붕(K) 사이 간격(L)을 탄력적으로 조절할 수 있다.
또는, 상기 제1지지부(71)와 상기 제2지지부(72) 사이가 힌지연결되어 힌지회전되어 이루는 각도에 따라 상기 태양광전지 모듈(P)과 상기 지붕(K) 사이의 간격(L)을 조절할 수도 있으며 이러한 변형예는 본 발명의 범위에 속한다. 더욱이, 상기 높낮이조절수단(70)은 상기 태양광전지 모듈(P)의 각 모서리부에 대응하여 구비되되, 각 높낮이조절수단(70)의 길이(L)를 각각 상이하게 조절함으로써 상기 태양광전지 모듈(P)의 방향을 보다 손쉽고 정밀하게 조절할 수 있다.
물론, 상기 제1고정수단(30) 및 상기 높낮이조절수단(70)은 작업자가 수동으로 각도 및 길이를 조절할 수도 있으며 경우에 따라 제어부로부터 인가된 신호에 따라 활성화되는 동력수단이 더 구비되어 자동으로 조절될 수도 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 변형예를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치의 변형예의 사용상태를 나타낸 사시도이다. 본 변형예에서는 제1관통공(212) 형상을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 제1관통공(212)은 상기 베이스프레임부(210)의 길이방향을 따라 기설정된 길이로 연장된 슬롯홈으로 형성될 수 있다.
상세히, 상기 체결부재(15)에 의해 상기 요철부(5)에 구속된 상기 베이스프레임부(210)는 상기 슬롯홈으로 형성된 상기 제1관통공(212)의 장방향 길이만큼 슬라이딩 이동될 수도 있다. 그리하여, 상기 제1고정수단(30)이 상기 직각프레임부(20)에 형성된 레일홈(25)을 따라 이동됨에 의한 상기 다각프레임부(240)의 회전뿐만 아니라 상기 베이스프레임부(210)의 이동에 의해서도 상기 태양광전지 모듈(P)의 방향을 선택적으로 조절할 수도 있다.
또한, 상기 베이스프레임부(210)가 고정된 위치를 소폭 수정해야할 경우, 상기 체결부재(15)를 분리하지 않고도 단지 상기 제1관통공(212)의 길이방향을 따라 상기 베이스프레임부(210)를 이동하기만 하면 되므로 설치성이 현저히 개선될 수도 있다. 이는, 상기 베이스프레임부(210)의 재설치로 인해 상기 요철부(5)에 불필요한 체결홈이 형성되는 것을 방지하므로 상기 지붕(K)의 누수방지 및 내구성이 유지되어 안전성이 현저히 개선될 수도 있다.
더불어, 상기 측면가압부(250)의 상측 첨단부는 내측으로 절곡된 직각보강부(254)가 더 구비될 수도 있다. 여기서, 상기 직각보강부(254)는 상기 직각프레임부(220)의 외측을 실질적으로 감싸도록 구비됨으로써 상기 직각프레임부(220)와 상기 베이스프레임부(210) 사이의 결속력을 보강하여 안정적인 체결상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 다각프레임부(240)와 그의 상측으로 구비되는 상기 태양광전지 모듈(P)의 하중을 지지할 수 있도록 상기 직각프레임부(220)가 실질적으로 이중으로 구비됨으로 내구성이 현저히 개선될 수도 있다.
그리하여, 본 발명에 따른 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치(100)는 베이스프레임부(10)의 양측 상단부에 대향 고정되는 상기 직각프레임부(20) 사이에 형성된 레일홈(25)을 관통하는 상기 제1고정수단(30)이 상기 태양광전지 모듈(P)이 고정되는 상기 다각프레임부(40)를 선택적으로 회전된 상태로 고정하도록 상기 레일홈(25)을 따라 이동되므로 지붕(K)의 방향이 정남향이 아닌 경우에도 상기 태양광전지 모듈(P)을 정남향 방향으로 회전 설치할 수 있으므로 집광효율이 현저히 향상될 수 있다.
또한, 상기 다각프레임부(40)의 상면에 높낮이조절수단(70)이 구비되어 상기 태양광전지 모듈(P)의 설치 방향뿐만 아니라 설치지역의 위도에 따른 태양의 입사각도를 수직에 가깝도록 선택적으로 조절할 수 있으므로 상기 태양광전지 모듈(P)로부터 생산되는 에너지효율이 현저히 향상될 수 있다.
이때, 상기 직각프레임부(20)와 상기 다각프레임부(40)는 일반적으로 시판되는 'ㄱ'자형 내지 'ㄷ'자형 형강 등을 활용함으로써 상기 가변 클램핑장치(100)에 필요한 부속품을 손쉽게 확보할 수 있으며, 상기 베이스프레임부(10)는 요철형합부(11)와 측면지지부(13)가 일체로 형성되어 구조가 단순화됨에 따라 제작공정 및 제작을 위한 소재 수급이 최소화되고 설치시간 및 설치비용을 절약할 수 있어 경제적이다.
더불어, 상기 직각프레임부(20)는 상기 제2고정수단(60)이 회전체결됨에 따라 상기 측면지지부(13)와 상기 측면가압부(50) 사이에 단지 클램핑 고정되는 것만으로도 견고하게 고정되면서도 손쉽게 분리하여 수리 및 재설치가 용이하며, 상기 직각프레임부(20) 자체에 체결공 등을 형성하지 않아도 되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 베이스프레임부(10)는 상기 요철부(5)에 실질적으로 고정된 상태가 유지되고 상기 직각프레임부(20)를 따라 상기 제1고정수단(30)이 이동됨으로써 상기 다각프레임부(40)에 연결된 상기 태양광전지 모듈(P)의 위치를 변경할 수 있으므로 상기 태양광전지 모듈(P)을 설치하기 위한 지붕판넬(1)의 훼손이 최소화되어 내구성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 베이스프레임부 11 : 요철형합부
12 : 제1관통공 13 : 측면지지부
20 : 직각프레임부 21 : 수직고정부
22 : 수평고정부 30 : 제1고정수단
40 : 다각프레임부 50 : 측면가압부
53 : 돌설가압부 60 : 제2고정수단
70 : 높낮이조절수단 P : 태양광전지 모듈
100 : 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치

Claims (5)

  1. 요철부가 기설정된 간격으로 구비된 조립식 판넬지붕의 상기 요철부에 고정되는 태양광전지 모듈 가변클램핑 장치에 있어서,
    중앙부에 체결부재가 체결되는 제1관통공이 형성되고 상기 요철부와 형합되도록 절곡된 요철형합부와, 상기 요철형합부의 양단부로부터 상측으로 일체로 연장된 측면지지부를 포함하는 베이스프레임부;
    상기 측면지지부의 외면에 밀착되는 수직고정부와, 각 첨단부가 대향 인접하도록 상기 수직고정부의 길이방향을 따라 직각으로 절곡된 수평고정부를 포함하는 한 쌍의 직각프레임부;
    상기 수평고정부의 대향 인접하는 첨단부 사이의 내면에 걸림 고정되는 헤드부와, 상기 수평고정부의 상측 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 제1고정수단;
    상기 직각프레임부의 상면에 교차하는 방향으로 안착되며 상측에 상기 태양광전지 모듈이 체결되는 다각프레임부;
    상기 수직고정부를 상기 베이스프레임부의 내측방향을 가압하여 클램핑고정하는 한 쌍의 측면가압부; 및
    상기 측면가압부에 가압력을 제공하도록 상기 측면지지부와 상기 측면가압부를 관통하여 회전체결되는 제2고정수단을 포함하되,
    상기 제1관통공은 상기 베이스프레임부의 길이방향을 따라 기설정된 길이로 연장된 슬롯홈으로 형성되며, 상기 측면지지부의 외면과 상기 측면가압부의 내면에는 가압가스켓부가 더 구비됨을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    태양광 조사방향에 대응하여 상기 태양광전지 모듈 방향을 선택적으로 가변하도록 상기 수평고정부의 대향 인접하는 각 첨단부 사이에는 길이방향을 따라 상기 제1고정수단이 이동되는 레일홈이 형성되며,
    상기 제1고정수단이 이동됨에 따라 연동 회전되도록 상기 다각프레임부에는 상기 제1고정수단이 관통 체결되는 회전관통공이 형성됨을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면가압부의 중앙부에는 외측으로 돌설된 돌설가압부가 형성됨을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    일단이 상기 다각프레임부의 상면에 연결된 제1지지부와, 타단이 상기 태양광전지 모듈의 일측테두리 하면에 연결된 제2지지부와, 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 간격을 선택적으로 조절하는 신장부를 포함하는 높낮이조절수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 태양광전지 모듈 가변 클램핑장치.
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