KR101576427B1

KR101576427B1 - 태양광 발전 블록 제조방법

Info

Publication number: KR101576427B1
Application number: KR1020150100318A
Authority: KR
Inventors: 김상원
Original assignee: 김상원
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2015-12-10

Abstract

본 발명은, 상면에 형성된 고강도의 투명수지강화층에 의해 강한 충격 및 누적된 하중에도 태양전지모듈이 손쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있고, 유색층에 의해 각 구성요소가 견고하게 결합된 상태 및 태양전지모듈의 씰링 상태를 유지할 수 있어서, 보차도용 블록으로서의 기능을 충실히 수행하면서 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 상면의 오염제거가 용이한 태양광 발전 블록 제조방법을 제공한다.

Description

태양광 발전 블록 제조방법{Solar power generation block manufacturing method}

본 발명은 보차도용 블록의 기능을 충실히 수행하면서 외부충격 및 하중으로부터 태양전지모듈을 보호하여 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 오염제거가 용이한 태양광 발전 블록 제조방법에 관한 것이다.

태양광 발전은 태양전지(Solar Cell, Photovoltaic Cell)를 이용하여 햇빛을 받을 때 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜주는 것이다.

이러한 태양광 발전으로, 논, 밭, 대지 등 땅 위에 태양광 설비를 설치하여 발전된 전기를 전력계통(전기회사 송전장치)에 연결시켜 판매하는 계통연계형 태양광 발전 시스템(Grid-connected photovoltaic system)이 있다.

그러나, 상기 계통연계형 태양광발전시스템을 이용한 태양광 발전의 경우, 설치가 용이하여 설치비는 절약되지만 땅을 구입하거나 임대하는 비용이 높은 문제가 있으며, 대단위 지상, 농장 또는 초지 위에 건설하는 태양광 발전소는 농작물의 경작을 위한 유효 토지의 손실을 가져옴은 물론 설치할 수 있는 면적의 한계가 있다.

또한, 상기 시스템의 경우, 주로 땅값이 저렴한 외곽지역에 설치되므로, 전력의 중심소비지역인 도시에서 너무 떨어진 경우 생산된 전력을 도시까지 끌어오는데 추가 비용이 소요된다.

다른 예로서, 주택 지붕이나 상업용 건물의 옥상을 이용하여 발전한 전기를 계통연계(전기회사로 판매)를 하지 않고 자체에서 축전기에 저장하였다가 필요한 전기를 사용하는 독립형 태양광 발전 시스템(Stand-alone photovoltaic system)이 있다.

그러나, 상기 독립형 태양광발전시스템은 건물의 구조적 결함, 옥상 정원 조성 등의 원인으로 설치할 수 있는 주택 지붕과 옥상이 한정되어 있고, 계통연계형 태양광 발전 시스템 못지 않은 설치비용이 발생되는 문제가 있다.

이에, 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템인 건물일체형 태양광발전(BIPV: Building Integrated Photovoltaic)이 경쟁력 있는 대안으로 제시되었지만, 낮은 효율성과 고가의 자재비용으로 인해 널리 사용되지 못하고 있다.

한편, 보행자가 통행하는 도로에 깔도록 만들어진 보차도용 블록이 있다. 종래의 보차도용 블록은 대체로 시멘트나 벽돌과 같은 석재로 이루어지며, 이에 상면이 오염되는 경우 세척 및 청소가 용이하지 못한 문제가 있다. 또한, 상기 보차도용 블록은 도로상에 설치되어 태양광을 받기 좋은 구조이지만, 태양광발전을 위해 표면에 태양전지모듈을 설치한다 하더라도 보행자의 통행에 의해 강한 충격이 가해지거나 하중이 연속하여 누적되면 태양전지모듈이 쉽게 파손되므로 특별한 수단 없이 태양광 발전용으로 사용하기 곤란하였다.

국내공개특허공보 10-2010-0034497 국내등록특허 10-0686940

본 발명의 목적은, 보차도용 블록의 기능을 충실히 수행하면서 외부 충격 및 하중으로부터 태양전지모듈을 보호하여 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 오염제거가 용이한 태양광 발전 블록 제조방법을 제공하는 것이다.

삭제

본 발명의 일 측면은, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 2.0 내지 3.0mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후 반경화시켜 투명수지강화층을 마련하는 단계; 상기 투명수지강화층이 완전 경화되기 전에, 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하여 반경화 일체화시키는 단계; 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계; 상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법을 제공한다.

삭제

본 발명의 또 다른 측면은, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계; 상기 제1 몰드 내에, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 상기 투명수지강화층이 아래를 향하도록 투입하는 단계; 상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 상기 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상기 투명코팅액이 상기 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후, 반경화 일체화시키는 단계; 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계; 상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하기 이전에, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입하는 단계; 상기 투명수지를 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성한 후, 상기 제3 몰드로부터 탈형하는 단계; 및 상기 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성하고, 태양전지모듈을 부착한 후, 양생하는 단계; 를 먼저 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 수지블록은, 상면에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 배합물을 투입하는 단계; 상기 제2 몰드 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상면이 평탄화된 제2 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 제2 가제품을 10 내지 14시간 동안 경화시켜 양생한 후, 상기 제2 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하여 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 10 내지 15분 동안 배합하여 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 제1 및 제2 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 각각 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 태양전지모듈은, 각 모서리에 상기 제1 몰드 또는 제3 몰드의 대향되는 모서리와 각각 밀접되도록 돌출되게 형성된 날개부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록은, 상면에 형성된 고강도의 투명수지강화층에 의해 강한 충격 및 누적된 하중에도 태양전지모듈이 손쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있고, 유색층에 의해 각 구성요소가 견고하게 결합된 상태 및 태양전지모듈의 씰링 상태를 유지할 수 있어서, 보차도용 블록으로서의 기능을 충실히 수행하면서 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상면이 세척이 용이한 투명수지로 이루어진 투명수지강화층으로 구성되어, 보행자의 통행이나 외부 이물질에 의해 태양광 발전 블록의 상면이 오염되더라도 손쉽게 오염된 부분을 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 내부에 태양광 발전 블록이 하나씩 설치되는 복수의 태양광 발전 블록 설치장치를 행렬 형태로 결합시킴으로써, 복수의 태양광 발전 블록을 기존의 공원, 인도 및 자전거도로 등에 원하는 배열로 간단히 설치할 수 있으며, 서로 결합된 복수의 태양광 발전 블록 설치장치는 강한 충격이나 누적된 하중에도 쉽게 아래로 가라앉지 않으며 태양광 발전 블록의 일부가 파손되더라도 하측의 양극전선 및 음극전선의 파손을 방지함으로써, 태양광 발전 블록 설치장치 없이 설치된 태양광 발전 모듈에서 태양광 발전 블록 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전선 중 하나가 단선되어 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이다.
도 2는 도 1을 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 3(a)는 복수의 태양광 발전 모듈이 직렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 3(b)는 복수의 태양광 발전 모듈이 직렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4(a)는 복수의 태양광 발전 모듈이 병렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4(b)는 복수의 태양광 발전 모듈이 병렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치의 사시도이다.
도 6은 도 5를 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 태양광 발전 블록이 2줄로 배치된 태양광 발전 블록 설치장치의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 9는 태양광 발전 블록을 제조하기 위한 제1 몰드의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 평면도이다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 도 9의 제1 몰드에 투입되는 태양전지모듈을 나타낸 평면도이다.
도 12는 도 11의 날개부를 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이고, 도 2는 도 1을 뒤집어서 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록(100)은, 수지블록(40), 태양전지모듈(20), 투명수지강화층(10) 및 유색층(30)을 포함한다. 본 실시예에서는, 태양광 발전 블록(100)이 평면에서 볼 때 정사각형 형상인 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

수지블록(40)은 골재와 수지를 포함하는 배합물로 이루어지며, 내측 중앙에 두께방향으로 소정직경의 전선인출홀(40a)이 관통되게 형성된다. 또한, 수지블록(40)은 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%와, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 포함할 수 있다. 상기 수지는 바람직하게 불포화폴리에스테르를 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료는 내광내후성 및 내열성이 우수한 산화철을 주성분으로 하는 착색안료를 사용할 수 있다.

태양전지모듈(20)은 수지블록(40) 상면에 배치되며, 측면으로부터 가해지는 외력으로부터 보호하기 위하여 가장자리로부터 소정거리 이격되게 설치된다. 예컨대 수지블록(40)의 가장자리에서 0.5 내지 1cm 이격되게 배치된다. 그리고, 태양전지모듈(20)은 외부로 전력을 송전하기 위한 양극전선(51)과 음극전선(52)을 가진다. 양극전선(51)과 음극전선(52)은 수지블록(40)의 전선인출홀(40a)을 통해 수지블록(40)의 배면 밖으로 인출되며, 예컨대 후술하는 태양광 발전 블록 설치장치 하부의 연결관을 통해 서로 연결되어 발전된 전력을 외부로 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.

투명수지강화층(10)은 수지블록(40) 상면에 태양전지모듈(20)을 덮도록 형성된다. 이러한 투명수지강화층(10)은 예컨대 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 50 내지 70wt%, 아크릴계 모노모 4 내지 15wt%, SM(스티렌 모노머) 24 내지 30wt%, UV차단제 1 내지 3wt% 및 경화제 0.5 내지 1.5wt%를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 60wt%, 아크릴계 모노모 10wt%, SM 27wt%, UV차단제 2wt% 및 경화제 1wt%로 이루어질 수 있다. 상기 구성성분들은 통상적으로 수지 제조에 사용되는 것이므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.

이때, 태양전지모듈(20)은, 투명수지강화층(10)의 중앙에 배치되며, 예컨대 투명수지강화층(10)의 가장자리에서 0.5 내지 1cm 이격되게 배치된다.

또한, 투명수지강화층(10)의 상면에는 소정간격을 두고 복수의 반구형의 미끄럼방지돌기(10a)가 돌출되게 형성된다. 투명수지강화층(10)은 내구성이 우수하여 내측에 위치한 태양전지모듈(20)을 보호하며, 세척이 용이한 재질로 이루어져 보행자의 통행이나 외부 이물질에 의해 오염되더라도 손쉽게 오염된 부분을 제거할 수 있다. 또한, 투명수지강화층(10)은 반구형의 미끄럼방지돌기(10a)에 의해 태양전지모듈(20)로 입사되는 빛의 양은 증가시키고, 투명수지강화층(10)의 내부에서 굴절되어 빛의 소멸 양을 감소시킴으로써 태양광 발전량을 높일 수 있다. 이러한 투명수지강화층은 예컨대 애경화학㈜의 겔코트(제품명: AC500)을 사용할 수 있다.

이러한 투명수지강화층(10)은 두께가 2.0 내지 3.0mm로 이루어질 수 있다. 투명수지강화층(10)의 두께가 2.0mm 미만이면 보행자 통행시 예기치 않게 투명수지강화층(10) 또는 태양전지모듈(20)이 파손될 수 있고, 투명수지강화층(10)의 두께가 3.0mm를 초과하면 태양열 발전효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

유색층(30)은 투명수지강화층(10)과 수지블록(40) 사이에 형성되며, 수지블록(40)과 투명수지강화층(10)을 서로 부착시켜 일체화하며, 태양전지모듈(20)을 씰링하여 외부 이물질 및 습기로부터 보호하는 방진/방수의 역할을 한다. 이러한 유색층(30)은 수지블록(40)과 박리 및 이탈이 발생되지 않고, 크랙을 방지할 수 있도록 바람직하게 수지블록(40)과 동일한 재질을 사용할 수 있으며, 예컨대 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 43 내지 55wt%, 석분 43 내지 55wt%, 경화제 0.5 내지 1.5wt% 및 안료 0.5 내지 1.5wt%를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 49wt%, 석분 49wt%, 경화제 1wt% 및 안료 1wt%로 이루어질 수 있다. 이러한 유색층은 예컨대 Cray valley사의 BU라는 제품을 사용할 수 있다.

종래의 태양광 에너지 산업은 99.9%가 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하고 공간토지의 생산성을 저해하고 있다. 그러나, 본 실시예의 태양광 발전 블록(100)은 인도, 차도, 공원, 자전거 도로 등에 자유로이 설치하여 전기를 발전할 수 있어 별도의 추가 공간이 발생하지 않는다.

또한, 태양광 발전 블록(100)의 표면 및 결합구조가 화학적으로 안정된 상태이므로, 내수성, 내알카리성, 내산성 및 내약품성이 우수하여 블록 자체의 수명 연장을 가져올 수 있으며, 오염에도 강하여 내구성이 우수하고, 대량 생산이 가능하여 경제적인 시공이 가능한 효과가 있다.

또한, 블록 제조시 시멘트를 전혀 사용하지 않아 시멘트 경화물에 다량 존재하는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 유출되어 발생하는 백화현상(Whitening Event)이 전혀 발생하지 않으며, 이로 인해 발생하는 가장 심각한 문제인 균열이 발생하지 않게 되므로 시공 후 발생하는 유지보수 비용 등의 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 태양광 발전 블록(100)의 표면이 투명수지강화층(10)에 의해 보호되어 태양전지모듈(20)이 안전하게 주간에 안전하게 태양빛 에너지를 흡수하여 전기를 발생시켜 주간에 직류전압을 바로 사용하거나 배터리에 저장하여 야간에 전기를 소비하는 제품 등에 다양하게 사용할 수 있어 친환경연료로 제공할 수 있는 효과가 있다.

한편, 이러한 태양광 발전 블록(100)은 예컨대 광장에 복수 개를 설치하는 경우 일자로 길게 설치하게 되며, 그 양단 또는 일단에 양극 및 음극 전원을 설치하여 복수의 태양광 발전 블록을 도 3(a) 및 도 3(b)와 같은 직렬 연결 구조 또는 도 4(a) 및 도 4(b)와 같은 병렬 연결 구조로 연결하여 하나의 태양광 발전 모듈을 구성한다.

이때, 태양광 발전 모듈을 병렬로 구성하면 전류치가 태양광 발전 블록의 수만큼 배가되는 효과가 발생한다. 예를 들어 80W(18V*4.45A)를 발전시켜 조명등을 켜고자 한다면 5인치 태양전지모듈(V=0.5V, 1=4.45A)이 포함된 태양광 발전 블록 36개를 바닥에 병렬(0.5V*36=18V*4.45A)로 설치한 후 전기적으로 연결하면 된다.

위와 같은 직렬 또는 병렬 연결을 위해 각각의 태양광 발전 모듈은 하측에 양극전선 및 음극전선을 가지는데, 서로 전기적으로 연결된 태양광 발전 모듈 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전극 중 하나가 함께 단선되면서 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해질 수 있다.

이러한 문제를 방지하기 위해 태양광 발전 블록 설치장치를 지면에 먼저 설치한 후 복수의 태양광 발전 블록을 배치할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치의 사시도이고, 도 6은 도 5를 뒤집어서 도시한 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치(400)는, 몸체와 복수의 제1 및 제2 연결관(440, 450)을 포함한다.

상기 몸체는, 중앙에 구멍(410)이 형성된 사각 띠 형상으로 상면에 전술한 태양광 발전 블록(100)이 거치되는 지지면(420)과, 지지면(420) 둘레에 수직으로 연장되게 설치된 4개의 벽면(430)을 포함한다.

제1 및 제2 연결관(440, 450)은 상기 몸체의 지지면(420)에서, 대향되는 제1 및 제2 배면(S1, S2)에 중공부가 대향되게 각각 설치된다. 이때, 제1 및 제2 연결관(440, 450)은 제1 및 제2 배면(S1, S2)을 따라 복수 개가 서로 이격되게 설치된다. 제1 연결관(440)은 상기 몸체의 바깥쪽을 향해 돌출되게 형성된 결합돌기(440a)를 가진다. 결합돌기(440a)는 인접한 몸체에 설치된 제2 연결관(450)의 중공부(450a) 내에 끼움 결합되어 복수의 태양광 발전 블록 설치장치(400)을 예컨대 일자 형태로 연결시킨다.

이러한 구조에 따라, 예컨대 제1 몸체의 지지면 위에 거치된 제1 태양광 발전 블록의 양극전선 또는 음극전선은 제1 연결관의 중공부를 통해 인출되어 인접한 제2 몸체에 설치된 제2 연결관의 중공부를 통과한 후 제2 몸체의 지지면 상에 거치된 제2 태양광 발전 블록의 음극전선 또는 양극전선과 연결되어 태양광 발전 모듈을 구성하는 것이다. 이때, 인접한 태양광 발전 블록 간의 전기적 연결은 각 전선의 단부에 캡을 씌워 연결할 수 있으며, 상기 캡은 인접한 전선을 서로 연결한 후 그 둘레에 절연성 수지를 코팅되게 도포함으로써, 태양광 발전 블록이 지면 내에 설치된 후 일정시간 시간이 경과하면 이 절연성 수지가 경화되면서 절연문제가 자연적으로 해소되도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 몸체의 지지면(420)의 배면에는 제1 및 제2 연결관(440, 450)이 이격되어 복수 개 설치되므로, 병렬 연결 구조는 물론 복수의 전선 연결이 요구되는 직렬 연결 구조에도 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 상기 몸체의 지지면(420)에서, 제1 및 제2 배면(S1, S2)을 연결하는 제3 및 제4 배면(S3, S4)에는 십자형상으로 된 제3 및 제4 연결관(460, 470)이 각각 더 설치될 수 있다. 제3 및 제4 연결관(460, 470)에서 제1 및 제2 관부(460a, 470a)는, 중공부가 제1 및 제2 연결관(440, 450)의 중공부와 대향되게 이루어지며, 태양전지모듈(20)의 양극전선 및 음극전선(51, 52)이 관통되는 보조 전선지지부의 역할을 수행한다.

또한, 제3 및 제4 연결관(460, 470)의 제3 및 제4 관부(460b, 470b)는, 중공부가 제1 및 제2 연결관(440, 450)의 중공부와 수직방향을 향하도록 각각 설치된다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 태양광 발전 블록 설치장치(400)를 2줄 이상으로 구성할 때 사용할 수 있다. 또한, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 연결관은 태양광 발전 블록 설치장치가 2줄 이상이면서 서로 엇갈리게 배치되는 경우와 같이 필요시 불규칙한 간격으로 구성될 수도 있다.

위와 같이 구성된 태양광 발전 블록의 설치장치는, 내부에 태양광 발전 블록을 하나씩 설치하여 공원, 인도 및 자전거도로 등에 원하는 배열로 간단히 설치할 수 있다. 또한, 강한 충격이나 누적된 하중에도 서로 결합된 상태의 태양광 발전 블록 설치장치는 쉽게 아래로 가라앉지 않으며 내부에 설치된 태양광 발전 블록의 일부가 파손되더라도 하측의 양극전선 및 음극전선의 파손은 방지되므로, 지면에 직접 설치된 복수의 태양광 발전 블록을 포함하는 태양광 발전 모듈에서 태양광 발전 블록 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전선 중 하나가 단선되어 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해지는 문제를 사전에 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법에 대해 설명한다.

도 9 및 도 10을 더 참조하면, 먼저 상면에 후술하는 제1 투명수지가 침투되도록 복수의 소형돌기 음각부(310a)가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드를 준비한다(S100). 상기 제1 몰드는 중앙이 개방된 띠 형상의 바디부(210)와 개방부의 테두리에 형성된 걸림턱(220)을 갖는 지지부(200)와, 지지부(200)에 결합되는 수용부(300)를 포함한다. 수용부(300)는 상면에 소형돌기 음각부(310a)가 형성된 지지면(310)와, 지지면의 가장자리에 수직 설치된 4개의 벽면(320)을 포함하며 내부에 수용공간(330)이 마련된다. 그리고, 벽면(320)의 상단에는 지지부(200)의 걸림턱(220)에 걸림 지지되는 플랜지부(340)가 형성된다. 이러한 제1 몰드 내에 두께가 저점도의 투명수지를 투입하여 투명수지강화층을 형성한다(S200).

이때, 태양전지모듈 상부의 투명수지강화층의 두께가 2.0mm 미만이면 태양전지모듈 투입시 태양전지모듈의 무게에 의해 침전이 발생할 수 있고 투명수지강화층의 강도가 약해지며, 투명수지강화층의 두께가 3.0mm를 초과하면 투명수지강화층의 두께가 지나치게 두꺼워져 태양광 발전 효율이 저하된다.

또한, 상기 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 포함할 수 있다. 이때, 상기 투명수지는 필요시 충진용 글라스비드를 더 포함할 수 있다. 이때, 투명수지의 점도가 3.5ps 이상이면 투명수지가 넓게 퍼지기 어렵기 때문에 상대적으로 제1 몰드 내에 많은 양이 투입되어 투명수지강화층의 두께가 지나치게 두꺼워지게 된다. 이 경우 투명수지강화층이 태양전지모듈의 태양광 발전 효율을 저하시키게 된다.

또한, 상기 제1 몰드의 소형돌기 음각부(310a)는 보도블록 상면에 형성되는 미끄럼방지돌기가 미끄럼 방지효과를 충분히 제공하면서 상부 충격에 의해 쉽게 파손되지 않는 충분한 강도를 가질 수 있도록 최대 깊이 1mm 정도로 형성할 수 있다. 소형돌기 음각부(310a)의 깊이가 1mm를 초과하면 보도블록의 표면이 지나치게 울퉁불퉁해져서 보행에 불편함을 야기할 수 있다.

다음으로, 상기 제1 몰드의 투명수지강화층이 경화되기 전에 태양전지모듈을 곧장 투입하여 투명수지강화층과 태양전지모듈이 동시에 반경화되면서 일체화되도록 한다(S400). 상기 투명수지강화층은 태양전지모듈의 상면을 커버하여 외부충격으로부터 태양전지모듈을 보호하여 파손을 방지하는 역할을 한다.

이때, 투명수지강화층이 완전히 경화된 후 태양전지모듈을 투입하면 투명수지강화층과 태양전지모듈이 압착되지 않아 투명수지강화층과 태양전지모듈 사이에 이격 틈새가 발생되며, 이에 표면에 작은 충격이 가해지더라도 태양전지모듈이 쉽게 파손될 수 있으며, 후술하는 유색층 형성물질이 이러한 이격 틈새를 통해 침투하여 제품불량이 발생될 수 있다.

한편, 본 실시예의 태양전지모듈은 투명수지에 의해 전체가 커버되도록 그 크기를 제1 몰드의 가로 및 세로 길이 보다 각각 0.5 내지 1cm 작게 형성한다. 따라서, 태양전지모듈을 제1 몰드 내에 투입하는 과정에서, 태양전지모듈이 제1 몰드 중앙에 위치하지 않고 한쪽으로 치우치는 문제가 발생할 수 있다. 이렇게 태양전지모듈이 한쪽으로 치우치게 태양광 발전 블록이 제조되면, 통행시 하중이 한쪽으로 쏠리면서 태양전지모듈의 파손 가능성이 커지게 된다.

이를 방지하기 위해, 도 11(a) 및 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 태양전지모듈(20)의 각 모서리에는 제1 몰드의 지지면(310)의 서로 대향되는 모서리와 각각 밀접되는 길이를 갖도록 형성된 날개부(21)가 각각 돌출되게 형성될 수 있다. 즉, 각각의 날개부(21)의 단부가 제1 몰드 내 각 모서리에 지지된 상태로 태양전지모듈(20)이 투입됨으로써 태양전지모듈(20)이 항상 제1 몰드의 중앙에 위치하게 된다. 이때, 날개부(21)는 상면에 소정 높이의 지지핀(21a)을 가지며, 이 지지핀(21a)은 투명수지강화층(10)의 두께가 균일해지는 역할과 태양전지모듈(20)의 상부의 투명수지강화층이 일정한 두께를 갖도록 하여 태양전지모듈이 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 지지핀(21a)은 태양전지모듈(20)이 제1 몰드의 바닥면에 닿게 되어 태양전지모듈이 태양광 발전 보도블록의 표면으로 노출되는 것을 방지한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 날개부(21)의 두께(a)는 약 2.5mm일 수 있으며, 지지핀(21a)의 높이(b)는 바람직하게는 2.0 내지 2.5mm일 수 있다.

다음으로, 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료와 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성한다(S500). 상기 유색층은 투명수지강화층과 상기 태양전지모듈이 서로 분리되지 않도록 단단히 고착시키는 역할을 하며, 또한 외부로부터 습기나 이물질이 침투하는 것을 차단하여 태양전지모듈의 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 수지와 석분은 바람직하게 1:1의 비율로 혼합될 수 있다. 이는 상기 혼합물에 유동성을 부여함으로써 후술하는 수지블록 투입시 상기 혼합물이 수지블록의 기공을 통해 쉽게 침투되도록 하여 유색층과 수지블록, 더 나아가서는 투명수지강화층과 수지블록을 일체화시키기 위한 것이다.

다음으로, 상기 유색층이 경화되기 이전에 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련한다(S700).

본 실시예의 수지블록은, 내측 중앙에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드를 마련하고(S610), 상기 제2 몰드를 이용하여 제조하게 된다. 이때, 상기 전선인출홀 형성돌기는 제조되는 수지블록의 높이와 동일하게 형성하여 수지블록 완성시 내측 중앙부에 양극 및 음극 전선을 인출시키기 위한 전선인출홀이 관통 형성되도록 하는 역할을 한다. 이때, 제2 몰드는 내부 공간이 제1 몰드의 내부 공간과 동일한 가로*세로 사이즈를 갖는다.

이러한 제2 몰드에 골재와 수지를 배합하여 투입하고(S620, S630), 제2 몰드 위에 가로*세로의 길이가 각각 상대적으로 0.2mm 정도 작은 지그판을 덮은 후 고압의 압축기로 지그판을 가압하여 배합물을 평탄화 및 다짐하여 제2 가제품을 마련한 후, 상기 제2 가제품을 10 내지 14시간, 더 바람직하게는 약 12시간 동안 자연 경화시켜 양생한 다음 상기 제2 몰드로부터 탈형하여 표면이 고르고 균일한 높이를 갖는 수지블록을 제조할 수 있다(S640).

또한, 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 이들 재료가 균일하게 혼합되도록 10 내지 15분 동안 배합하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 배합물의 더 바람직한 배합비율은 수지 6wt%, 석분 10wt%, 경화제 1wt% 및 안료 1wt%를 포함할 수 있다. 상기 수지는 바람직하게 불포화폴리에스테르수지를 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료는 내광내후성 및 내열성이 우수한 산화철을 주성분으로 하는 착색안료를 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 제1 가제품을 바람직하게 12시간 정도 자연 경화시켜 상기 유색층에 의해 상기 투명수지강화층, 태양전지모듈 및 수지블록이 구성요소간 분리, 박리 이탈되지 않게 일체화되도록 양생한다(S800). 이후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하여 태양광 발전 블록을 완성한다(S900). 이렇게 완성된 태양광 발전 블록은 필요시 개별 검사 과정을 거쳐 적재 및 포장된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 태양광 발전 블록(실시예)과 본 발명의 실시예에 포함되는 태양전지모듈(비교예)에 대해 전류전압 측정장치를 이용하여 출력을 측정한 결과에 대해 설명한다. 실시예에서 투명수지강화층과 태양전지모듈 사이의 두께 간격은 2mm이다.

이때, 태양전지모듈은 길이와 폭이 150mm*85mm로 구성되며, 최대출력 1.5W, 최대전압(Vmp) 15V, 최대전류(Imp)는 96mA의 규격을 가진다.

또한, 태양광 전류전압 측정장치는 공통적으로 ?L830L"를 사용하였으며, 이를 통해 오전 10시 태양광에 동일시간에 노출시켜 전류전압을 측정하였다.

위와 같은 조건하에서 측정된 결과를 보면, 실시예의 경우 전압은 18.35V이고 비교예의 전압은 17.51V이며, 실시예의 전류는 88.9A이고 비교예의 전류는 88.4A이며, 이에 실시예의 출력(W)는 1.6으로 비교예의 경우 1.5로 측정되었다.

본 실시예의 태양광 발전 블록은 일반적인 보도블록처럼 바닥 면에 설치되므로 오전 12시경에 태양빛과의 각도가 직각이 되어 가장 우수한 태양광 발전 효율을 얻을 수 있다. 본 실험예서와 같이 오전 10시에도 발전 효율이 높게 나오는 것은 태양광 발전 블록의 상면에 배치된 투명수지강화층의 표면에 반구형의 미끄럼방지돌기가 형성되므로, 직각으로 주사되지 않은 빛이 이 투명수지강화층에 굴절되면서 직각과 유사하게 태양전지모듈에 입사되어, 태양전지모듈로 입사되는 빛의 양은 증가하고, 내부에서 굴절된 빛이 태양전지모듈에 부딪혀 소멸되는 양은 줄어들게 되어 태양광 발전효율이 높아지는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 블록은 동일한 규격의 태양전지모듈에 비해 동등하거나 더 우수한 전류/전압 및 출력을 가짐을 확인할 수 있다.

변형예

이하, 본 발명의 태양광 발전 블록 제조방법의 다른 실시예에 대해 설명한다. 여기서, 앞서 설명한 제조방법과 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 그에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 앞서 설명한 실시예와 상이한 부분에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 13을 참조하면, 먼저, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드를 준비한다(S10) 그리고, 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입한다(S20). 상기 투명코팅액은 투명수지와 UV차단제 및 경화제 등을 혼합하여 제조할 수 있다.

그리고, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 마련한다.

본 실시예의 태양전지모듈은, 먼저 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드를 준비하고(S60), 상기 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후(S80) 완전경화시켜 투명수지강화층을 마련하고, 상기 제3 몰드로부터 탈형한다(S80).

그리고, 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성한 후(S90), 태양전지모듈을 부착한다(S95). 이때, 상기 접착층은 에폭시 수지를 중탕시킨 주제와 경화제를 1:1로 배합한 후 스프레이건 등을 사용하여 투명수지강화층의 배반면 전체에 고르게 도포할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이후, 약 12시간 정도 자연 경화에 의한 양생을 하여 투명수지강화층을 갖는 태양전지모듈을 완성한다.

다음으로, 상기 제1 몰드 내에, 투명수지강화층이 아래를 향하도록 태양전지모듈을 투입한다(S30).

다음으로, 상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 투명코팅액이 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후(S40), 반경화하여 일체화시킨다(S50).

이후, 앞서 설명한 실시예의 유색층 투입 공정 및 수지블록 투입 공정 등을 수행하여 태양광 발전 블록을 완성할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

10 ; 투명수지강화층
10a ; 미끄럼방지돌기
20 ; 태양전지모듈
21 ; 날개부
21a ; 지지핀
30 ; 유색층
40 ; 수지블록
40a ; 전선인출홀
51, 52 ; 양극 및 음극전선
100 ; 태양광 발전 블록
200 ; 지지부
210 ; 바디부
220 ; 걸림턱
300 ; 수용부
310 ; 지지면
320 ; 벽면
330 ; 수용공간
340 ; 플랜지부
400 ; 태양광 발전 블록 설치장치
410 ; 구멍
420 ; 지지면
430 ; 벽면
440 ; 제1 연결관
440a ; 결합돌기
450 ; 제2 연결관
450a ; 제2 연결관의 중공부
460 ; 제3 연결관
460a ; 제1 관부
460b ; 제3 관부
470 ; 제4 연결관
470a ; 제2관부
470b ; 제4관부
470c ; 제4 관부의 중공부

Claims

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상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 2.0 내지 3.0mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후 반경화시켜 투명수지강화층을 마련하는 단계;
상기 투명수지강화층이 완전 경화되기 전에, 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하여 반경화 일체화시키는 단계;
상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계;
상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및
상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계;
상기 제1 몰드 내에, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 상기 투명수지강화층이 아래를 향하도록 투입하는 단계;
상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 상기 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상기 투명코팅액이 상기 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후, 반경화 일체화시키는 단계;
상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계;
상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및
상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하기 이전에,
상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입하는 단계;
상기 투명수지를 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성한 후, 상기 제3 몰드로부터 탈형하는 단계; 및
상기 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성하고, 태양전지모듈을 부착한 후, 양생하는 단계; 를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 수지블록은,
상면에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 배합물을 투입하는 단계;
상기 제2 몰드 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상면이 평탄화된 제2 가제품을 마련하는 단계; 및
상기 제2 가제품을 10 내지 14시간 동안 경화시켜 양생한 후, 상기 제2 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 10 내지 15분 동안 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 태양전지모듈은, 각 모서리에 상기 제1 또는 제3 몰드의 대향되는 모서리와 각각 밀접되도록 돌출되게 형성된 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.