KR101552776B1

KR101552776B1 - 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경

Info

Publication number: KR101552776B1
Application number: KR1020130167219A
Authority: KR
Inventors: 김승한
Original assignee: 현대산업개발 주식회사; (주)엔엘에스; 한신공영 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-09-11
Also published as: CN105899999B; WO2015102332A1; CN105899999A; US9709232B2; KR20150078109A; KR101552776B9; US20170030540A1

Abstract

자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경이 제공된다. 본 발명의 일실시예에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경은 일정면적을 갖는 지지플레이트; 일정면적을 갖는 판상의 평면경으로 구비되어 상기 지지플레이트의 일면에 서로 인접하도록 배치되는 복수 개의 반사유닛; 및 상기 복수 개의 반사유닛을 상기 지지플레이트의 일측에 각각 고정하는 적어도 하나의 체결부재;를 포함하고, 상기 복수 개의 반사유닛은 햇빛의 산란 특성을 이용하여 햇빛면적을 확대하여 전달하고 주사영역으로 집중 채광 또는 분산 채광이 가능하다.

Description

자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경{pixel mirror type reflector for natural lighting apparatus}

본 발명은 자연채광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제작이 용이하고 최대의 반사 효율을 활용할 수 있는 평면경으로 이루어진 복수 개의 반사유닛이 체결부재를 통하여 개별적으로 반사각도가 조절되도록 하고 햇빛의 산란 특성을 이용함으로써 채광영역에 빛의 분산 또는 집중을 자유롭게 설정할 수 있는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경에 관한 것이다.

오늘날 현대인들은 아파트, 빌딩 등과 같은 고층건물에서 생활하는 경우가 빈번하다. 이러한 아파트나 빌딩과 같은 고층건물은 태양을 마주하는 전면(북반구의 경우 남향) 측에는 항상 채광이 이루어지지만, 태양과 반대편에 위치하는 건물의 후면(북향)은 건물 자체의 그림자에 의해 햇빛이 차단되며, 그 건물의 후방에 위치한 다른 건물은 전방에 위치한 건물에 의해 전면조차도 햇빛이 전달되지 않는 일조권 침해를 겪게 된다. 이에 따라, 창문이 남향으로 설치되지 않은 공간이나 전방 건물에 의해 일조권 침해를 겪는 곳에서 생활하는 현대인들은 일조량 부족으로 [햇볕 결핍 증후군]과 같은 현대병 질환에 걸릴 확률이 대단히 높은 실정이다.

따라서 이를 해결하기 위하여, 건물옥상과 같은 높은 지역에 자연채광장치를 설치하여 일조량을 확보하기 위한 노력이 지속적으로 일어나고 있으며, 이러한 자연채광장치는 실내 일부 영역에 한정적으로 햇빛을 공급하거나, 아파트나 빌딩 같은 고층건물의 옥상에 설치되어 햇빛이 도달하지 못하는 건물의 일부 영역에 햇빛을 보상해 줄 수 있는 장치이다.

이러한 자연채광장치는 채광영역으로 전달되는 햇빛을 확대하기 위해서, 거울 표면에서 햇빛이 산란되도록 조밀한 표면조도를 갖는 반사판을 사용하거나, 볼록거울을 사용하였다.

그러나, 조밀한 표면조도를 갖는 반사판을 사용하는 경우에는 햇빛이 반사되는 과정에서 채광영역 이외의 영역으로도 햇빛이 흐트러져 반사되므로 채광효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 그리고, 볼록거울을 사용하는 경우에는 자연채광장치와 채광영역과의 거리 및 확대율에 따라 맞춤제작된 별도의 금형이 필요하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 공통적으로 채광영역에 대한 햇빛의 분산 또는 집중을 자유롭게 설정할 수 없다는 문제점이 있었다.

KR

10-1021169

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제작이 용이하고 최대의 반사 효율을 활용할 수 있는 평면경으로 이루어진 복수 개의 반사유닛이 체결부재를 통하여 개별적으로 반사각도가 조절되도록 하고 햇빛의 산란 특성을 이용함으로써 채광영역에 빛의 분산 또는 집중을 자유롭게 설정할 수 있는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자연채광장치에 설치되되, 소정의 주사거리만큼 이격되며 소정의 면적을 갖는 주사영역으로 햇빛을 반사하는 반사경으로서, 상기 반사경은 일정면적을 갖는 지지플레이트; 일정면적을 갖는 판상의 평면경으로 구비되어 상기 지지플레이트의 일면에 서로 인접하도록 배치되며 소정의 반사면적을 각각 갖는 복수 개의 반사유닛; 및 상기 복수 개의 반사유닛을 상기 지지플레이트의 일측에 각각 고정하는 적어도 하나의 체결부재;를 포함하고, 상기 복수 개의 반사유닛 각각은 햇빛의 산란 특성을 이용하여 상기 반사유닛에 의하여 반사되는 햇빛면적을 확대하여 상기 주사영역으로 전달하며, 상기 반사유닛의 반사면적이 10cm×10cm의 크기일 때 80m 이격된 기준거리 위치에서 확대된 햇빛 면적이 상기 반사유닛의 반사면적보다 50~60배 넓고, 상기 반사유닛의 반사면적이 좁을수록 상기 기준거리 위치에서 확대된 햇빛면적의 확대율이 커지며 상기 확대율은 하기의 식 1을 만족하고, 확대된 햇빛의 조도는 상기 평면경의 반사율과 햇빛의 확대율에 따른 하기의 식 2로부터 결정되며, 상기 반사유닛을 통해 확대된 상기 주사거리에서의 햇빛면적은 하기의 식 3 및 이를 기준으로 도출되는 상기 반사유닛의 반사면적과 상기 기준거리에서 확대된 햇빛면적 사이에서의 거리에 따른 점진적 증/감 관계를 만족하며, 상기 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도가 미리 설정된 조도를 만족하도록 하기 위하여, 상기 반사유닛의 반사면적, 상기 평면경으로부터 상기 주사영역까지의 거리, 상기 주사영역의 면적, 상기 주사거리에서의 확대된 햇빛면적 및 상기 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도를 고려하여 상기 복수 개의 반사유닛이 개별적으로 조정되어 상기 주사영역으로 집중 채광되거나 분산 채광되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경을 제공한다.
식 1) 확대율 = 확대된 햇빛면적/반사유닛의 반사면적
식 2) 확대된 햇빛의 조도 = 태양의 직사광선 조도*반사율/확대율
식 3) 확대된 햇빛 면적(㎠) = 7.7*반사유닛의 반사면적(㎠)+4900(㎠)

삭제

바람직하게는, 상기 체결부재는 일정길이를 갖추고 외주면을 따라 나사부가 형성되며 일단부가 상기 지지플레이트를 관통하도록 설치되는 나사봉과, 상기 지지플레이트를 통과한 상기 나사부에 나사결합되는 조절너트 및 상기 지지플레이트와 반사유닛의 사이에 배치되어 상기 반사유닛의 후면에 접하도록 상기 나사봉의 길이중간에 체결되는 고정너트를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 서로 마주하는 지지플레이트와 반사유닛 사이에는 상기 나사봉의 외주면을 감싸도록 스프링부재가 삽입배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 반사유닛은 원형면이나 다각면 또는 이들을 조합한 면형상을 갖도록 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수 개의 반사유닛은 상기 나사봉에 대한 조절너트의 조임 및 풀림을 통하여 초기 반사각도가 개별적으로 조절될 수 있다.

바람직하게는, 상기 체결부재는 3개로 구비되고, 상기 3개의 체결부재는 삼각형을 이루도록 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 평면경으로 이루어진 복수 개의 반사유닛이 체결부재를 통하여 개별적으로 반사각도가 조절되도록 하고 햇빛의 산란 특성을 이용함으로써 제작이 용이하고 최대의 반사 효율을 활용할 수 있으며, 채광영역에 햇빛의 분산 또는 집중을 자유롭게 설정할 수 있게 되므로 사용편의성을 증대시키고 초기설치비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경을 나타낸 전체사시도.
도 2는 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경에서 조절너트를 통한 반사유닛의 설치각도를 조절하는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경이 적용된 자연채광장치를 나타낸 전체사시도.
도 4는 도 3의 설치상태도.
도 5는 도 4에서 반사유닛과 채광영역과의 관계를 나타낸 개념도로써, a)는 분산채광을 하는 경우이고, b)는 집중채광을 하는 경우이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)은 평면경으로 이루어진 복수 개의 반사유닛(120)이 체결부재(130)를 통하여 개별적으로 반사각도가 조절되도록 하고 햇빛의 산란 특성을 이용함으로써 채광영역에 햇빛의 분산 또는 집중을 자유롭게 설정할 수 있는 데 기술적 특징이 있다.

통상적으로 우주 공간에서의 햇빛은 광원인 태양으로부터 사방으로 퍼지는 Omni-Light로서, 태양으로부터의 거리의 제곱에 반비례하여 빛의 세기가 약해진다. 그러나, 태양과 지구 사이의 거리는 워낙 먼 거리이므로 지구상에서는 서로 다른 두 지점의 거리차가 무시된다. 따라서, 지구상에서 서로 다른 두 지점으로 들어오는 태양광은 퍼지지 않고 서로 평행하게 직진만 하는 이상적인 Spot-Light 로 취급할 수 있기 때문에 햇빛 면적의 변화 없이 동일한 모양과 크기가 유지된다.

이때, 지구상으로 유입되는 태양광은 지구의 대기권을 진입하면서 대기권에 존재하는 여러 입자들과 충돌함으로써 평행하게 직진하는 특성 외에 자연스럽게 퍼지는 산란 특성을 함께 갖게 되는데 본 특허에서는 이러한 햇빛의 특성을 이용하는 것이다.

즉, 평면경으로 가까운 거리에 있는 벽면에 햇빛을 반사시키면, 상기 벽면에는 상기 평면거울의 반사면적과 거의 동일한 크기의 반사면적이 획득된다. 그러나, 상기 평면경으로 먼 거리에 있는 벽면에 동일하게 햇빛을 반사시키면, 먼 거리에 있는 벽면에 반사되는 햇빛은 크게 확대된다. 이는, 상술한 햇빛의 산란특성에 따른 것이다.

본 특허에서는 이와 같은 햇빛의 산란특성과 평면경의 특성을 이용하여 거리가 가까운 앞/뒤 건물 사이의 일조권 침해문제를 해결하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 지지플레이트(110), 복수 개의 반사유닛(120) 및 체결부재(130)를 포함한다.

상기 지지플레이트(110)는 일면이 일정면적을 갖는 평면을 갖도록 구비되며, 상기 복수 개의 반사유닛(120)이 상기 평면에 고정된다. 이러한 지지플레이트(110)는 자연채광장치(200)의 일측에 고정설치되어 태양으로부터 유입되는 광을 반사시켜 또 다른 반사판으로 전달하거나 다른 반사판으로부터 반사된 빛을 유입하여 원하는 채광영역 측으로 빛을 전달할 수 있도록 상기 복수 개의 반사유닛(120)을 고정하기 위한 지지구조물이다.

상기 복수 개의 반사유닛(120)은 유입된 광을 사용자가 원하는 영역으로 반사시켜 전달하기 위한 것으로, 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며 평면경으로 구비된다.

한편, 본 출원인은 실험을 통하여 맑은 날 10cm×10cm의 크기를 갖는 사각형상의 평면경으로 햇빛을 기준거리 80m 떨어진 건물에 비추어보면 50~60배로 확대된 반사면적을 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. 이때, 상기 확대된 햇빛의 조도는 아래식과 같이 평면경의 반사율과 확대율에 의해 결정되는 것을 확인할 수 있었다.

[수학식 1]

확대된 햇빛의 조도 = 태양의 직사광선 조도*반사율/확대율
(여기서, 확대율 = 확대된 햇빛면적/반사유닛의 반사면적)

본 발명에서의 반사유닛(120)은 상술한 바와 같이 10cm×10cm의 크기를 갖는 사각형상의 평면경으로 구비되어 햇빛을 기준거리 80m 떨어진 건물에 반사시킬 때 50~60배로 확대된 반사면적을 얻을 수 있는 평면경을 사용하도록 한다.

더불어, 본 출원인은 다양한 측정을 통하여 반사유닛(120)의 반사면적 대비 기준거리 80m에서 획득되는 확대된 햇빛면적의 관계를 아래의 표와 같이 확인하였다..

여기서, 상기 반사유닛(120)은 가로 및 세로의 길이가 동일한 정사각형상의 평면경을 사용하였다.

삭제

[수학식 2]
기준거리에서 확대된 햇빛 면적(㎠) = 7.7*반사유닛의 반사면적(㎠)+4900(㎠)

기준거리 80m일 때, 반사유닛의 반사면적과 채광영역으로 전달되어 확대된 햇빛 면적

반사유닛의 반사면적(㎠)	확대된 햇빛 면적(㎠)	확대율
784	10937	14배
441	8296	19배
196	6409	32배
100	5670	56배
49	5277	108배

상기 표 1을 통해 확인할 수 있듯이 반사유닛(120)의 반사면적이 좁을수록 채광영역에서 획득되는 확대된 햇빛 면적은 좁아지고, 반사유닛(120)의 반사면적이 넓을수록 채광영역에서 획득되는 확대된 햇빛 면적은 넓어지는 것을 확인할 수 있는 반면, 반사유닛(120)의 반사면적이 좁을수록 햇빛면적의 확대율은 더욱 커지는 것도 함께 확인할 수 있다. 이는, 반사유닛(120)의 반사면적이 좁을수록 채광영역으로 전달되는 빛의 확대율은 상대적으로 커지나 전달되는 햇빛의 조도는 더 낮아진다는 것을 의미한다. 따라서, 실제 설치 시에는 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도가 미리 설정된 조도를 만족하도록 하기 위하여 반사유닛(120)의 반사면적, 반사유닛으로부터 주사 영역까지의 거리, 주사 영역의 면적, 주사거리에서의 확대된 햇빛면적 및 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도를 고려하여 본 발명의 반사경과 채광영역 사이의 주사거리 및 원하는 확대율에 따라, 반사유닛의 반사면적과 확대된 햇빛 면적의 거리에 따른 점진적 증/감 관계를 고려하여 적절한 반사면적을 갖는 반사유닛(120)이 다양하게 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
더불어, 본 발명에 사용되는 반사유닛(120)은 10cm×10cm의 크기를 갖는 사각형상의 평면경으로 한정하는 것은 아니며, 표 1에 예시된 면적뿐만 아니라 반사유닛의 반사면적과 확대된 햇빛 면적의 거리에 따른 점진적 증/감 관계를 만족하는 다양한 크기의 면적을 갖는 평면경으로 구비될 수 있음을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사유닛(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 반사유닛(120)이 서로 인접하도록 상기 지지플레이트(110)의 일면에 배치되며 상기 체결부재(130)를 매개로 상기 지지플레이트(110)의 일면에 각각 고정된다.

여기서, 상기 체결부재(130)는 일정길이를 갖추고 외주면을 따라 나사부가 형성되며 일단부가 상기 지지플레이트(110)를 관통하도록 설치되는 나사봉(131)과, 상기 지지플레이트(110)의 후면에 배치되고 상기 지지플레이트(110)를 통과한 나사부에 나사결합되는 조절너트(133) 및 상기 지지플레이트(110)와 반사유닛(120)의 사이에 배치되어 각각의 반사유닛(120)의 후면에 접하도록 나사봉(131)의 길이중간에 체결되는 고정너트(132)를 포함한다.

그리고, 상기 나사봉(131)에는 일단이 상기 지지플레이트(110)의 일면에 접하고 타단이 상기 반사유닛(120)의 후면에 접하도록 스프링부재(134)가 삽입설치된다.

이때, 상기 각각의 반사유닛(120)을 고정하는 체결부재(130)는 3개로 구비되고, 상기 3개의 체결부재(130)는 삼각형을 이루도록 배치된다.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 지지플레이트(110)의 일면에 체결부재(130)를 통하여 각각 고정된 반사유닛(120)은 상기 조절너트(133)의 조임과 풀림을 통하여 상기 지지플레이트(110)에 대한 설치각도가 각각 개별적으로 조절된다. 그리고, 상기 3개의 체결부재(130)가 삼각형을 이루도록 배치됨으로써 3개의 체결부재(130)를 적절하게 조절하여 다양한 설치각도로 조정할 수 있게 된다. 여기서, 상기 조절너트(133)를 조이게 되면 상기 스프링부재(134)는 압축되어 탄성력을 저장한 후 상기 조절너트(133)를 풀게 되면 상기 스프링부재(134)에 저장된 탄성력에 의해 상기 반사유닛(120)을 일방향으로 밀게됨으로써 반사유닛(120)의 설치각도가 변경되게 된다.

이로 인해, 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)은 복수 개의 반사유닛(120)이 상기 체결부재(130)의 조절-더욱, 자세하게는 조절너트(133)의 조절을 통하여 개별적으로 설치각도가 조절됨으로써 원하는 채광영역에 반사된 햇빛을 분산하여 전체적인 채광이 이루어지도록 할 수도 있고, 한 곳에 집중적인 채광을 수행할 수도 있다.

구체적으로 설명하면, 일례로 상기 지지플레이트(110)의 일면에 120개의 반사유닛(120)이 배치되도록 한다. 그리고, 120개의 반사유닛(120)을 10개씩의 반사유닛(120)이 동일한 영역을 채광하도록 설정하여 총 12개의 설정영역을 채광하도록 설정한다. 여기서, 상기 12개의 채광영역은 채광하고자 하는 건물에 설치된 총 12개의 유리창이 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)이 구비된 하나의 자연채광장치(200)를 사용하여 일조권 침해를 받는 여러 영역(창문)에 모두 동일한 햇빛의 양으로 채광할 수 있게 된다.

한편, 상기 12개의 설정영역 중 일부영역에 집중채광을 수행하고자 하는 경우에는 상기 12개의 설정영역 중 선택된 일부의 설정영역에 다른 설정영역보다 더 많은 수의 반사유닛(120)이 빛을 전달하도록 설정각도를 조정함으로써 간편하게 전달되는 빛의 양을 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)은 각각의 반사유닛(120)이 체결부재(130)를 통하여 반사각도가 개별적으로 조절됨으로써 원하는 영역에 분산 채광을 하거나 집중 채광을 수행할 수 있게 된다.

여기서, 도면과 설명에는 상기 각각의 반사유닛(120)이 10cm×10cm의 크기를 갖는 사각형상의 평면경으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 원형 또는 다각면 및 이들을 조합한 다양한 면형상을 갖도록 구비될 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)이 적용된 자연채광장치(200)이다.

이러한 자연채광장치(200)는 본체, 1차반사부(230) 및 2차반사부(100)를 포함한다. 여기서, 상기 2차반사부(100)는 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경이다.

상기 본체는 건물 옥상의 바닥면에 설치되는 베이스부(210)와, 상기 베이스부(111)의 상부에 회전가능하게 결합되는 지지부(220)로 구성된다.

상기 본체는 상기 지지부(220)가 바닥면에 고정되는 베이스부(210)에 대해서 Z축을 중심축으로 회전가능하게 구비된다. 즉, 상기 베이스부(210)에 제1모터(211)가 구비되고, 상기 제1모터(211)와 연결된 기어박스(212)가 상기 지지부(220)에 연결되어 상기 기어박스를 통해 상기 지지부(220)가 베이스부(210)에 대해서 회전되도록 한다.

이때, 상기 제1모터(211)는 제어수단(250)으로부터 신호를 받아 구동이 제어된다. 이에 따라, 시간에 따라 태양의 위치(방위각/고도)가 변하게 되면 상기 제어수단(250)의 신호에 의해 상기 제1모터(211)가 작동되어 상기 지지부(220)가 회전됨으로써 상부에 위치된 1차반사부(230)가 태양의 위치(방위각/고도)에 대응되도록 회전되어 상기 1차반사부(230)로 들어오는 태양광의 2차반사부(100)로의 입사각이 초기 조건과 동일하게 유지되어 원활하게 집광될 수 있도록 한다.

상기 지지부(220)는 하부측이 상기 베이스부(210)에 회전가능하게 결합되고 상부측에 상기 1차반사부(230)가 연결되어 상기 1차반사부(230)를 베이스부(210)로부터 상부로 일정높이 이격시켜 지지하는 역할을 한다. 이때, 상기 지지부(220)의 상부단에는 상기 1차반사부(230)가 상하 방향으로 회동이 가능하도록 연결된다.

상기 1차반사부(230)는 시간에 따라 변화되는 태양의 위치에 대응하는 제어를 수행하여 태양으로부터 입사되는 태양광을 상기 2차반사부(100) 측으로 반사시키기 위한 것이다.

이러한 1차반사부(230)는 일정면적을 갖는 판상의 평면경으로 구비되며, 상기 지지부(220)에 대하여 회전가능하게 연결된다. 즉, 상기 지지부(220)에는 단부에 구동기어가 구비된 제2모터(222)가 구비되고, 상기 구동기어와 서로 맞물리는 피동기어가 상기 1차반사부(230)에 구비된 회전대(224)와 연결된다. 여기서, 상기 제2모터(222) 역시 상기 제어수단(250)으로부터 신호를 받아 구동이 제어된다.

이에 따라, 상기 제2모터(222)로부터 구동력을 전달받아 상기 구동기어가 회전되게 되면 맞물려 있는 피동기어에 의해 상기 회전대(224)가 회전됨으로써 상기 1차반사부(230)가 회동되어 경사도가 조절된다. 이로 인해, 시간에 따라 태양의 위치(방위각/고도)가 변하게 되면 상기 제어수단(250)의 신호에 의해 상기 구동모터가 작동되어 1차반사부(230)를 상하로 회동시켜줌으로써 상기 1차반사부(230)로 들어오는 태양광의 2차반사부(100)로의 입사각이 초기 조건과 동일하게 유지되어 원활하게 집광되게 된다.

상기 2차반사부(100)는 상기 베이스부(210)로부터 연장되는 연결프레임(240)을 매개로 상기 1차반사부(230)의 상부에 설치된다. 이와 같은 2차반사부(100)는 상술한 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 자연채광장치(200)는 주로 가해건물(101)의 옥상에 설치될 수 있다. 이때, 상기 2차반사부(100)는 상기 1차반사부(230)의 상부에 배치되도록 고정설치되며, 상기 1차반사부(230)는 태양으로부터 태양광을 상부에 배치된 2차반사부(100)로 반사하도록 설정되어 있다. 그리고, 상기 2차반사부(100)에 구비되는 복수 개의 반사유닛(120)은 피해건물(102)의 음영지역(S)을 채광하도록 체결부재(130)를 통해 반사각도가 개별적으로 조절되어 있다.

이때, 상기 복수 개의 반사유닛(120)은 도 5a에 도시된 바와 같이 대략 동일한 숫자의 반사유닛(120)이 피해건물(102)의 복수 개의 음영영역(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L)을 각각 분담하여 채광할 수 있도록 설정될 수도 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이 복수 개의 반사유닛(120)이 음영영역 중 일부(A,B,C,D)를 집중적으로 채광하도록 설정될 수도 있다.

이로 인해, 본 발명에 따른 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경(100)을 적용하게 되면, 제작이 용이하고 성능이 효율적인 한 대의 자연채광장치(200)로 채광이 필요한 다수의 음영영역을 함께 채광할 수 있음으로써 초기 설치비를 획기적으로 줄일 수 있으며, 조절너트의 조절을 통해 각각의 반사유닛(120)의 반사각도(또는 설치각도)를 개별적으로 조절함으로써 다양한 방식의 채광을 구현할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 단순한 설계변형 또는 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

100 : 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경
110 : 지지플레이트 120 : 반사유닛
130 : 체결부재 131 : 나사봉
132 : 고정너트 133 : 조절너트
134 : 스프링부재 200 : 자연채광장치
210 : 베이스부 211 : 제1모터
212 : 기어박스 220 : 지지부
222 : 제2모터 224 : 회전대
230 : 1차반사부 240 : 연결프레임
250 : 제어수단

Claims

자연채광장치에 설치되되, 소정의 주사거리만큼 이격되며 소정의 면적을 갖는 주사영역으로 햇빛을 반사하는 반사경으로서,
상기 반사경은 일정면적을 갖는 지지플레이트;
일정면적을 갖는 판상의 평면경으로 구비되어 상기 지지플레이트의 일면에 서로 인접하도록 배치되며 소정의 반사면적을 각각 갖는 복수 개의 반사유닛; 및
상기 복수 개의 반사유닛을 상기 지지플레이트의 일측에 각각 고정하는 적어도 하나의 체결부재;를 포함하고,
상기 복수 개의 반사유닛 각각은 햇빛의 산란 특성을 이용하여 상기 반사유닛에 의하여 반사되는 햇빛면적을 확대하여 상기 주사영역으로 전달하며,
상기 반사유닛의 반사면적이 10cm×10cm의 크기일 때 80m 이격된 기준거리 위치에서 확대된 햇빛 면적이 상기 반사유닛의 반사면적보다 50~60배 넓고, 상기 반사유닛의 반사면적이 좁을수록 상기 기준거리 위치에서 확대된 햇빛면적의 확대율이 커지며 상기 확대율은 하기의 식 1을 만족하고,
확대된 햇빛의 조도는 상기 평면경의 반사율과 햇빛의 확대율에 따른 하기의 식 2로부터 결정되며,
상기 반사유닛을 통해 확대된 상기 주사거리에서의 햇빛면적은 하기의 식 3 및 이를 기준으로 도출되는 상기 반사유닛의 반사면적과 상기 기준거리에서 확대된 햇빛면적 사이에서의 거리에 따른 점진적 증/감 관계를 만족하며,
상기 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도가 미리 설정된 조도를 만족하도록 하기 위하여, 상기 반사유닛의 반사면적, 상기 평면경으로부터 상기 주사영역까지의 거리, 상기 주사영역의 면적, 상기 주사거리에서의 확대된 햇빛면적 및 상기 주사영역으로 반사되는 확대된 햇빛의 조도를 고려하여 상기 복수 개의 반사유닛이 개별적으로 조정되어 상기 주사영역으로 집중 채광되거나 분산 채광되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.
식 1) 확대율 = 확대된 햇빛면적/반사유닛의 반사면적
식 2) 확대된 햇빛의 조도 = 태양의 직사광선 조도*반사율/확대율
식 3) 확대된 햇빛 면적(㎠) = 7.7*반사유닛의 반사면적(㎠)+4900(㎠)
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제 1항에 있어서,
상기 체결부재는 일정길이를 갖추고 외주면을 따라 나사부가 형성되며 일단부가 상기 지지플레이트를 관통하도록 설치되는 나사봉과, 상기 지지플레이트를 통과한 상기 나사부에 나사결합되는 조절너트 및 상기 지지플레이트와 반사유닛의 사이에 배치되어 상기 반사유닛의 후면에 접하도록 상기 나사봉의 길이중간에 체결되는 고정너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.
제 4항에 있어서,
서로 마주하는 지지플레이트와 반사유닛 사이에는 상기 나사봉의 외주면을 감싸도록 스프링부재가 삽입배치되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.
제 1항에 있어서,
상기 반사유닛은 원형면이나 다각면 또는 이들을 조합한 면형상을 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.
제 4항에 있어서,
상기 복수 개의 반사유닛은 상기 나사봉에 대한 조절너트의 조임 및 풀림을 통하여 초기 반사각도가 개별적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.
제 4항에 있어서,
상기 체결부재는 3개로 구비되고, 상기 3개의 체결부재는 삼각형을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치용 픽셀 거울형 반사경.