KR101634949B1 - 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치 - Google Patents

태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수상 또는 해수면 상에 태양전지가 플로팅되는 것으로 가정하고 태양전지가 파도 및 풍향 등에 의하여 움직이는 것을 시뮬레이션하기 위한 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서,
본 발명의 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는, 바닥면에 설치되는 베이스, 상기 베이스의 상부에 길이가 조절 가능하도록 연결된 다수의 길이가변부재; 상기 다리의 길이가변부재의 길이 조절에 따라 움직이도록 연결된 지지부재; 상기 지지부재의 외주면을 따라 연결된 고정부재; 상기 지지부재의 상부에 배치되며 상기 고정부재에 의해 고정되는 태양전지판; 및 상기 각각의 길이가변부재의 일측에 연결되어 다리 길이를 검출하는 센서; 상기 센서로부터 상기 길이가변부재의 길이에 대한 정보를 수신하고 상기 길이가변부재의 길이를 조절하도록 제어하는 단말기를 포함하여 구성되어,
태양전지판이 수상 또는 해수면 상에서 플로팅하는 것으로 시뮬레이션하여 플로팅으로 인한 손실분을 계산하고 효율적으로 동작하는 지의 여부를 알 수 있는 효과가 있다.

Description

태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치{INSTALLATION FOR SIMULATING WATER FLOATING OF THE SOLAR BATTERY}
본 발명은 태양 전지의 플로팅(floating) 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수상 또는 해수면 상에 태양전지가 플로팅되는 것으로 가정하고 태양전지가 파도 및 풍향 등에 의하여 움직이는 것을 시뮬레이션하기 위한 태양 전지의 플로팅(floating) 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
자연환경의 오염이 심화되고 있는 가운데, 친환경 에너지를 이용하여 얻을 수 있는 전기 에너지에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 보다 구체적으로는 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 조력 발전, 태양열 발전 등에 대한 연구가 진행되고 있으며 이로부터 소량의 전기를 수득하는 수준을 넘어서서 종래의 발전시설이 생산하던 전기를 대체할 수 있도록 하는 방향으로 연구가 이루어지고 있다.
이와 관련하여 최근에는 태양광 및 태양열 발전시설이 널리 보급되고 있는데, 기존의 발전수단을 통해 수득하던 전기에너지를 상기 태양광 및 태양열 발전시설을 통해 보완하기 위해서는 상기 태양광 또는 태양열 발전시설을 대규모로 설치해야 하는 단점이 있으며, 이를 위해서는 넓은 평지가 필요하다는 문제점이 있다.
지상에 설치되는 태양광 및 태양열 발전소는 고정식이 최초로 제안되고, 태양을 따라 이동가능한 단축식, 양축식 등이 차례로 제안되었으며, 이러한 단축식 및 양축식은 편평한 철근콘크리트 기반과 수직으로 연결된 기둥 상부에 설치된 전기 모터 또는 유압을 사용하여 축을 중심으로 태양전지가 장착된 구조물을 회전시키는 구조로 되어 있다.
이와 같은 태양광 또는 태양열 발전 설비를 설치함에 있어서, 육상에서는 건물의 옥상 또는 지붕 등에 설치하여 충분한 빛 또는 열을 받을 수 있도록 설치한다. 그러나, 대규모의 설치를 위해서는 넓은 공터를 확보해야 한다. 넓은 공터를 확보할 수단으로는 임야에 설치할 수 있으나, 산림 훼손이 우려되므로 이 또한, 쉽게 적용하기 어렵다. 그러나 지상에 설치되는 태양광 발전소 또는 태양열 발전소는 태양전지를 고정시키는 구조물의 크기가 증가함에 따라 상기 구조물의 자세안정성을 위한 설치비용이 증가되는 문제점이 있었다.
한편, 태양열 발전 및 태양광 발전 중, 특히 태양광 발전의 경우에는 주변 온도가 중요하다. 예컨대, 태양광 전지판에 냉각수를 직접 분사시켜 열을 식혀주는 경우 대략 10% 내외의 출력 향상을 얻을 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 넓은 수면에 태양광 발전시설 또는 태양열 발전시설을 설치하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 이와 같이 수면에 태양광 또는 태양열 발전시설을 설치하게 되면, 넓은 지역을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 지열에 의해 태양광 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있는 등의 여러 가지 이점을 갖는다.
일반적으로 수상 태양 발전시설은 일정 두께와 넓은 면적으로 형성되되, 복수의 부구를 지지대로 상호 연결하여 일정 크기로 수면에 부유할 수 있도록 한 부유체에 다수의 태양전지 모듈을 등간격으로 설치하여 이루어지는 대용량 수상 태양 발전시설로 구성된다. 수상에 설치되는 태양 발전 시설은 수면에 설치되는 모든 부유체가 그러하듯이 파도에 의해 흔들리는 경우가 많고, 상기 태양 발전장치는 태양을 받아들이는 위치와 각도가 중요한데, 수면에서는 상기 태양광 또는 태양열을 받아들이는 위치와 각도의 고정이 용이하지 않으므로 수위변화에 효과적으로 대처하기 어려운 점이 있다. 또한, 태양 발전시설은 태양 추종을 위한 추적설비가 매우 복잡한 점 등 여전히 개선되어야 할 문제점들이 존재하고 있다.
그러나 현재는 이와 같은 부유 상태에서의 태양전지판의 효율이나 파도 및 기타 풍향의 영향에 의한 플로팅으로 인하여 태양 전지로부터 포집되는 에너지의 효율에 대한 연구가 필요하게 되었다. 즉, 대량으로 설치 예정인 태양전지판에 대하여 플로팅의 영향으로 인한 효율을 사전에 판단하고, 판단에 따라 수상 또는 해수면에 설치될 최대 효율을 갖는 태양전지판을 선택해야 한다. 수상에 놓여질 태양전지판을 시뮬레이션하지 못하고 설치하는 경우 그 설치되는 규모에 따라 수천 kw에서 수백만 kw까지의 에너지 손실을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 수상에 부유하는 태양전지판에 대하여 그 에너지 효율을 시뮬레이션할 필요성이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수상 또는 해수면 상에 태양전지가 플로팅되는 것으로 가정하고 태양전지가 파도 및 풍향 등에 의하여 움직이는 것을 시뮬레이션함으로서 수상 또는 해수면 상에서 플로팅으로 인한 손실분을 계산하고 효율적으로 동작하는 지의 여부를 알 수 있는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는, 바닥면에 설치되는 베이스, 상기 베이스의 상부에 길이가 조절 가능하도록 연결된 다수의 길이가변부재; 상기 길이가변부재의 길이 조절에 따라 움직이도록 연결된 지지부재; 상기 지지부재의 외주면을 따라 연결된 고정부재; 상기 지지부재의 상부에 배치되며 상기 고정부재에 의해 고정되는 태양전지판; 및 상기 각각의 길이가변부재의 일측에 연결되어 다리 길이를 검출하는 센서; 상기 센서로부터 상기 길이가변부재의 길이에 대한 정보를 수신하고 상기 길이가변부재의 길이를 조절하도록 제어하는 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단말기는, 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간에 대한 정보를 입력받는 입력부; 상기 입력부로부터 입력된 상기 파도의 형태 및 크기에 따라 상기 길이가변부재 간의 간격에 대응하도록 파형정보를 양자화하는 양자화부; 상기 양자화된 신호를 위상정보로 변환하는 위상정보 변환부; 및 상기 위상정보를 이용하여 길이가변부재의 길이 변화를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는, 상기 태양전지판에서 축적되는 에너지양을 기록하고, 상기 입력된 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간을 기록하는 저장부; 및 상기 각각의 길이가변부재의 일측에 연결되어 상기 각각의 길이가변부재의 길이를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치는, 상기 태양전지에 빛을 조사하고 열을 방사하며, 상기 태양전지판의 상부에 구성된 반원형의 궤도; 상기 궤도를 따라 이동할 수 있도록 구성된 램프; 및 상기 램프가 상기 궤도 상에서 이동할 수 있는 동력을 제공하는 램프구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정부재는 상기 태양전지판과 상기 지지부재의 대칭되는 지점에 고정시키고 일측에 형성된 나사를 회전시켜 고정시키는 클램프, 상기 태양전지판과 상기 지지부재의 대칭되는 지점에 각각 맞물리도록 하여 고정시키는 클립, 상기 지지부재의 모서리에 상기 태양전지판을 고정시킬 수 있도록 상기 지지부재에 고정된 수용체, 및 밴드 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치는, 상기 지지부재의 하부 중앙에 회동가능하도록 연결된 제1 유니버셜 조인트; 상기 제1 유니버셜 조인트에 연결된 지주부재; 및 상기 지주부재의 하부와 상기 베이스에 회동 가능하도록 연결된 제2 유니버셜 조인트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 길이가변부재는, 상기 베이스 및 지지부재에 연결되는 부분을 볼조인트 및 유니버셜조인트 중 어느 하나로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치는 수상 또는 해수면 상에 태양전지가 플로팅되는 것으로 가정하고 태양전지가 파도 및 풍향 등에 의하여 움직이는 것을 시뮬레이션함으로서 수상 또는 해수면 상에서 플로팅으로 인한 손실분을 계산하고 효율적으로 동작하는 지의 여부를 알 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 2는 은 본 발명에 따른 태양 전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치를 나타낸 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 파형생성부로 입력된 파형을 양자화 및 위상정보화하는 과정을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 램프와 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 사시도.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 태양 전지의 플로팅 시뮬레이션 장치는 입력부(110), 양자화부(120), 위상정보 변환부(130), 저장부(140), 센서부(150), 4축 길이가변부재(160), 태양전지판(170), 램프구동부(180) 및 제어부(190)로 구성된다.
먼저, 태양전지 플로팅 시뮬레이션 장치의 운영자는 파도의 형태, 크기, 파도의 유지 시간에 대한 정보 등을 입력부(110)를 통해 입력한다. 제어부(190)는 입력부(110)를 통해 입력받은 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간에 대한 정보를 양자화부(120)로 전송하도록 제어한다.
양자화부(120)는 제어부(190)의 제어에 따라 입력된 파도의 형태, 크기 및 유지시간에 대응하도록 파형정보를 생성하고 이를 디지털신호로 양자화한다. 양자화부(120)에 의해 양자화된 디지털신호는 제어부(190)에 의해 위상정보 변환부(130)로 전송된다.
위상정보 변환부(130)는 양자화된 디지털신호를 4축 길이가변부재(160)에서 사용되는 신축 길이, 즉 위상정보로 변환하여 이 정보를 실시간으로 제어부(190)에 제공한다. 제어부(190)는 위상정보를 이용하여 4축 길이가변부재(160)의 길이 변화를 제어한다. 따라서, 제어부(190)는 파도 또는 수상에서 플로팅하는 태양전지판(170)을 시뮬레이션할 수 있다.
저장부(140)는 제어부(190)의 제어에 의해 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지양을 기록하며 동시에 운용자가 입력한 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간에 대한 정보 등을 기록한다.
센서부(150)는 상기 각각의 4축 길이가변부재(160)의 일측에 연결되어 상기 각각의 4축 길이가변부재(160)의 길이 변화를 감지하여 이를 제어부(190)로 전송한다.
4축 길이가변부재(160)는 제어부(190)의 제어에 따라 그 길이가 가변하도록 구성된다. 제어부(190)는 전술한 위상정보에 따라 4축 길이가변부재(160)의 길이가 가변하도록 하여 태양전지판(170)이 파도 또는 물결에 의해 움직이는 상태 및 시간을 시뮬레이션 할 수 있으며, 태양전지판(170)이 수상에서 플로팅하는 상태 및 시간을 시뮬레이션할 수 있다. 예컨대, 태양전지판(170)이 높은 파도, 또는 잔잔한 호수에서 설정된 시간 동안 플로팅하는 상태를 시뮬레이션 할 수 있다.
태양전지판(170)은 직사각형 형태일 수 있다. 태양전지판(170)은 지지부재의 상부에 배치되며 고정부재에 의해 지지부재에 고정된다. 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지의 양은 제어부(190)에 의해 저장부(140)에 기록된다.
램프구동부(180)는 태양 궤적을 시뮬레이션한다. 램프구동부(180)는 태양의 이동 궤적에 대응하여 반원형의 레일의 내측을 따라 램프를 이동시킨다. 램프구동부(180)는 모터를 포함하며 타원형으로 설치된 레일의 일측 단부로부터 타측 단부까지 사용자가 입력부(110)를 통해 입력한 시간 동안 레일의 설정된 궤적을 이동하도록 한다.
한편, 전술한 입력부(110), 양자화부(120), 위상정보 변환부(130), 저장부(140) 및 제어부(190)는 전술한 센서부(150), 4축 길이가변부재(160), 태양전지판(170), 램프구동부(180)에 연결된 단말기(100)로 구성할 수 있다.
도 2는 은 본 발명에 따른 태양 전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는, 바닥면에 설치되는 베이스(210), 상기 베이스(210)의 상부면에 길이가 신축 가능하도록 연결된 다수의 길이가변부재(162, 164, 166, 168), 상기 길이가변부재(162, 164, 166, 168)에 길이 조절에 따라 움직이도록 하부면의 일측 단부에 각각 연결된 지지부재(220), 상기 지지부재(220)의 중심과 상기 베이스(210)의 중심을 연결하며 연결부분은 조인트로 회동 가능하도록 연결된 지주부재(230), 상기 지지부재(220)의 외주면 또는 모서리에 연결되어 상부에 놓여진 태양전지판(170)을 고정시키는 고정부재(240), 상기 지지부재(220)의 상부에 배치되며 상기 고정부재(240)에 의해 상기 지지부재(220)에 고정되는 태양전지판(170) 및 상기 각각의 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 일측에 연결되어 다리 길이를 검출하는 센서(152, 154, 156, 158), 센서(152, 154, 156, 158)로부터 상기 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이에 대한 정보를 수신하고 상기 다리의 길이를 조절하도록 제어하여 상기 지재부재(220)가 파도의 움직임을 시뮬레이션하도록 제어하는 단말기(100)로 구성된다.
베이스(210)는 바닥면에 설치되며 바닥면에 지지하는 역할을 하므로 본 발명에 따른 태양전지판(170)의 플로팅 시뮬레이션 장치가 흔들리지 않도록 충분한 하중을 갖도록 구성한다. 예컨대, 콘트리트와 철근이 복합적으로 구성된 넓은 기저면을 갖도록 구성한다.
다수의 길이가변부재(162, 164, 166, 168)는 제어부(190)의 제어에 따라 그 길이가 가변하도록 구성된다. 제어부(190)는 전술한 위상정보에 따라 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이가 가변하도록 하여 태양전지판(170)이 파도 또는 물결에 의해 움직이는 상태를 시뮬레이션 할 수 있다. 즉, 태양전지판(170)이 수상에서 플로팅하는 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 예컨대, 입력부(110)를 통해 입력된 파도의 유지 시간 동안 동작하도록 설정된다. 또한, 입력부(110)를 통해 입력된 파도의 형태 및 크기에 따라 높은 파도를 시뮬레이션할 수 있으며, 또는 잔잔한 물결을 시뮬레이션 할 수 있다.
지주부재(230)는 상기 지지부재(220)의 중심과 상기 베이스(210)의 중심을 연결하며 각각의 연결부분은 조인트로 회동 가능하도록 연결된다. 지주부재(230)와 베이스(210)의 상부 중심을 연결하는 부분은 조인트로 구성하되, 볼조인트 또는 유니버셜조인트 중 어느 하나로 구성할 수 있다. 지주부재(230)와 지지부재(220)의 하부 중심을 연결하는 부분도 볼조인트 또는 유니버셜조인트 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
지지부재(220)는 상기 길이가변부재(162, 164, 166, 168) 및 지주부재(230)에 의해 지지된다. 지지부재(220)와 길이가변부재(162, 164, 166, 168)를 연결하는 부분은 볼조인트 또는 유니버셜조인트 등으로 구성하여 다수의 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이 변화에 따라 그 틸팅(tilting)되는 각도가 계속적으로 변화될 수 있도록 한다. 제어부(190)는 전술한 바와 같이 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 신축되는 길이를 제어함으로써 지지부재(220)의 틸팅되는 각도를 변화시켜 지지부재(220)가 파도 또는 물결의 움직임을 시뮬레이션할 수 있도록 한다. 지지부재(220)의 형태는 태양전지판(170)의 형태에 대응하여 직사각형일 수 있으며 또는 원형으로 구성된 패널 형태일 수 있다.
고정부재(240)는 지지부재(220)의 외주면 또는 코너에 고정되어 연결될 수 있으며, 또는 별도로 구성될 수 있다. 고정부재(240)는 태양전지판(170)을 고정시킬 수 있도록 별도로 구성된 클램프 형태일 수 있다. 고정부재(240)가 클램프인 경우에 클램프는 태양전지판(170)과 지지부재(220)의 대칭되는 지점에 고정시키고 클램프를 관통하는 나사를 회전시켜 조임으로서 고정시킬 수 있다. 또는 지지부재(220)와 태양전지판(170)을 고정시킬 수 있는 별도의 클립일 수도 있다. 고정부재(240)가 클립인 경우에는 다수의 클립을 태양전지판(170)과 지지부재(220)의 대칭되는 지점에 각각 맞물리도록 하여 고정시킬 수 있다. 또는 지지부재(220)가 직사각형인 경우에는 4개의 모서리에 태양전지판(170)을 고정시킬 수 있도록 지지부재(220)에 고정된 수용체 또는 밴드일 수 있다. 지지부재(220)가 수용체 또는 밴드인 경우에는 수용체 또는 밴드가 지지부재(220)의 4곳의 모서리에 고정되어 구성되어 태양전지판(170)의 모서리를 고정시킨다. 한편, 고정부재(240)의 형태 및 구성에 대하여 설명하였지만, 설명되지 않은 기타의 고정부재(240)를 이용하여 지지부재(220)에 태양전지판(170)을 고정시킬 수 있다.
태양전지판(170)은 직사각형 형태일 수 있다. 태양전지판(170)은 상기 지지부재(220)의 상부에 배치되며 고정부재(240)에 의해 상기 지지부재(220)의 상부에 고정된다.
센서(152, 154, 156, 158)는 상기 각각의 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 일측에 연결되어 상기 각각의 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이 변화를 감지하여 감지한 길이정보를 제어부(190)로 전송한다.
전술한 바와 같이 단말기(100)는 전술한 입력부(110), 양자화부(120), 위상정보 변환부(130), 저장부(140) 및 제어부(190)로 구성된다. 단말기(100)는 운용자로부터 입력된 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간에 대한 정보를 입력받아 상기 길이가변부재(162, 164, 166, 168) 간의 간격에 대응하도록 파형정보를 양자화하고 다시 이를 위상정보로 변환하여 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이 변화를 제어한다. 단말기(100)는 에너지의 양에 관한 정보, 운용자가 입력한 파도의 강도, 해당 파도의 상태, 파도의 유지시간 등을 종합적으로 판단한다. 또한 단말기(100)는 길이가변부재(162, 164, 166, 168)가 오작동하는 것을 방지한다.
특히, 제어부(190)는 전술한 바와 같이 위상정보를 이용하여 상기 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이를 조절하여 지지부재(220)가 물결 또는 파도 등의 움직임을 시뮬레이션 할 수 있도록 한다.
제어부(190)는 위상정보에 의한 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 변화 후의 길이와 센서(152, 154, 156, 158)로부터 입력된 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이의 오차가 임계치를 넘어서는 경우에는 센서(152, 154, 156, 158)로부터 입력된 값으로 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이를 보정한다. 이와 같이 보정함으로써 제어부(190)는 태양전지판(170)이 실제 파도 또는 물결에 의해 움직이는 것, 즉 태양전지판(170)이 수면 위에서 플로팅하는 것을 시뮬레이션 할 수 있다. 또한, 오차를 수정함으로서 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 오작동을 방지한다.
제어부(190)는 저장부(140)에 기록된 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지의 양에 관한 정보, 운용자가 입력한 파도의 강도, 해당 파도의 상태 및 파도의 유지시간 등을 종합적으로 판단하여 해당 파도 또는 물결의 상태에 따라 태양전지판(170)의 효율을 종합적으로 판단한다. 예컨대, 파도 또는 물결이 없는 상태, 즉 일반적인 평지에서 타 조건이 동일한 상태에서 측정한 에너지를 100이라고 가정하고 본 발명에 따른 시뮬레이션 상태에서 측정한 에너지를 비교하여 상대적인 에너지 효율을 비교 판단할 수 있다. 제어부(190)는 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지의 양에 관한 정보를 저장부(140)에 기록한다.
저장부(140)는 제어부(190)에 의해 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지의 양에 관한 정보를 저장하며 동시에 운용자가 입력한 파도의 강도, 해당 파도의 상태, 파도의 유지시간 등을 저장한다.
제어부(190)는 위상정보에 의한 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 변화 후의 길이와 센서(152, 154, 156, 158)로부터 입력된 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이의 오차가 임계치를 넘어서는 경우에는 센서(152, 154, 156, 158)로부터 입력된 값으로 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이를 보정한다. 이와 같이 보정함으로써 오작동에 의한 떨림 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제어부(190)는 저장부(140)에 기록된 태양전지판(170)에서 축적되는 에너지의 양에 관한 정보, 운용자가 입력한 파도의 강도, 해당 파도의 상태, 파도의 유지시간 등을 종합적으로 판단하여 해당 파도 또는 물결의 상태에 따라 태양전지판(170)의 효율을 종합적으로 판단한다. 예컨대, 파도 또는 물결이 없는 상태, 즉 일반적인 평지에서 타 조건이 동일한 상태에서 측정한 에너지를 100이라고 가정하고 본 발명에 따른 시뮬레이션 상태에서 측정한 에너지를 비교하여 상대적인 에너지 효율을 비교 판단할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 파형생성부로 입력된 파형을 양자화 및 위상정보화하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면 예컨대, 길이가변부재(162, 164, 166, 168)가 4축으로 구성된 것으로 가정하고, 일렬로 배치되는 2개의 축에 대응하여 하나의 일련의 파도에 대응하는 파형이 입력되는 것을 가정한다. 따라서 도 1에 도시된 4축으로 구성된 길이가변부재(162, 164, 166, 168)의 길이를 가변하기 위해서는 2개의 그래프가 필요하다. 상부에 도시된 그래프는 상하로 출렁이는 물결을 시뮬레이션한 파형이다.
먼저, 도 3a에서 상하로 출렁이는 물결을 시뮬레이션한 파형에 따라 4축 길이가변부재(160) 중 제1 길이가변부재(162)와 제3 길이가변부재(166)가 작용하는 것으로 가정한다.
이때, t1 시간에 제1 길이가변부재(162)는 t1 시간에 앞서는 s2의 값에 대응하는 위치, 즉 s2에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 되며, 제3 길이가변부재(166)는 t1 시간에 대응하는 s1의 위치, 즉 s1에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다. 다시 말하면, 제어부(190)는 이 양자화된 위상정보를 이용하여 t1 시점에 제1 길이가변부재(162)가 제3 길이가변부재(166)보다 높은 위치에 있도록 제어한다.
t2 시간에 제1 길이가변부재(162)는 t2 시간에 앞서는 s3의 값에 대응하는 위치, 즉 s3에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 되며, 제3 길이가변부재(166)는 t2 시간에 대응하는 s2의 위치, 즉 s2에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다.
t3 시간에 제1 길이가변부재(162)는 t3 시간에 앞서는 s2(=s4)의 값에 대응하는 위치, 즉 s2에(=s4) 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 되며, 제3 길이가변부재(166)는 t3 시간에 대응하는 s3의 위치, 즉 s3에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다. 즉, 시간의 변화에 따라 물결이 출렁이는 상태를 전후 방향으로 시뮬레이션 할 수 있다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같은 상하로 출렁이는 물결을 시뮬레이션한 파형에 따라 4축 길이가변부재(160) 중 제2 길이가변부재(164)와 제4 길이가변부재(168)가 작용하는 것으로 가정한다. 도 3b에 도시된 도면은 좌우로 출력이는 물결을 시뮬레이션한 파형이다.
이때, t11 시간에 제2 길이가변부재(164)는 t11 시간보다 앞선 위치, 즉 s12에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 되며, 제4 길이가변부재(168)는 t11 시간에 대응하는 s11의 위치, 즉 s11에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다. 다시 말하면, 제어부(190)는 이 양자화된 위상정보를 이용하여 t11 시점에 제2 길이가변부재(164)가 제4 길이가변부재(168) 보다 낮은 위치에 있도록 제어한다.
t12 시간에 제2 길이가변부재(164)는 t12 시간보다 앞선 위치, 즉 s13의 값에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 되며, 제4 길이가변부재(168)는 t12 시간에 대응하는 s12의 위치, 즉 s5에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다.
t13 시간에 제2 길이가변부재(164)는 t13 시간보다 앞선 위치인 s14의 값에 대응하는 위치를 표시하게 되며, 제4 길이가변부재(168)는 t13 시간에 대응하는 s13의 위치, 즉 s13에 대응하는 위상을 표시하도록 동작하게 된다. 즉, 제어부(190)의 제어에 따라 시간의 변화에 따라 물결이 출렁이는 상태를 전후 방향으로 시뮬레이션 할 수 있다.
다시 말하면, 도 3a 및 도 4b의 그래프를 이용하여 4축 길이가변부재(160)를 시뮬레이션할 수 있다. 만약 6축 길이가변부재를 이용하는 경우에는 3개의 물결을 각각 120도 각도로 모사한 3개의 파형을 입력함으로써 구현할 수 있다. 즉, 전술한 실시예에서는 4축 길이가변부재(160)인 경우을 예로 들어 설명하였지만, 6축 또는 8축의 길이가변부재를 사용하여 보다 세밀한 파도 또는 물결을 시뮬레이션할 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 램프와 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 4를 참조하면, 램프(410)는 베이스의 양측의 단부 근방에 반원형으로 고정된 레일(420) 상에서 움직일 수 있도록 설치될 수 있다. 램프(410)는 태양광 또는 태양열을 시뮬레이션하기 위한 것으로 그 운용자가 입력부(110)를 통해 입력한 설정에 따라 램프구동부(180)에 구성된 모터를 구동하여 타원형으로 설치된 레일(420)의 일측 단부로부터 타측 단부까지 이동하도록 설정할 수 있다.
그러나, 도 4에서는 램프가 태양을 시뮬레이션하여 반원형의 궤도를 움직이는 경우에 대하여 설명하였지만, 일측에 고정된 램프를 사용할 수도 있으며 또는 전장의 하부면에 고정시킨 레일을 따라 움직이는 램프일 수도 있다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
100 : 단말기 110 : 입력부
120 : 양자화부 130 : 위상정보 변환부
140 : 저장부 150, 152, 154, 156, 158 : 센서
160, 162, 164, 166, 168 : 길이가변부재
170 : 태양전지판 180 : 램프구동부
190 : 제어부 210 : 베이스
220 : 지지부재 230 : 지주부재
240 : 고정부재

Claims (7)

  1. 바닥면에 설치되는 베이스;
    상기 베이스의 상부에 길이가 조절 가능하도록 연결된 다수의 길이가변부재;
    상기 다수의 길이가변부재의 길이 조절에 따라 움직이도록 연결된 지지부재;
    상기 지지부재의 외주면을 따라 연결된 고정부재;
    상기 지지부재의 상부에 배치되며 상기 고정부재에 의해 고정되는 태양전지판; 및
    상기 각각의 길이가변부재의 일측에 연결되어 다리 길이를 검출하는 센서; 상기 센서로부터 상기 길이가변부재의 길이에 대한 정보를 수신하고 상기 길이가변부재의 길이를 조절하도록 제어하는 단말기를 포함하고,
    상기 단말기는,
    파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간에 대한 정보를 입력받는 입력부;
    상기 입력부로부터 입력된 상기 파도의 형태 및 크기에 따라 상기 길이가변부재 간의 간격에 대응하도록 파형정보를 양자화하는 양자화부;
    상기 양자화된 신호를 위상정보로 변환하는 위상정보 변환부; 및
    상기 위상정보를 이용하여 길이가변부재의 길이 변화를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는,
    상기 태양전지판에서 축적되는 에너지양을 기록하고, 상기 입력된 파도의 형태, 크기 및 파도의 유지 시간을 기록하는 저장부; 및
    상기 각각의 길이가변부재의 일측에 연결되어 상기 각각의 길이가변부재의 길이를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는,
    상기 태양전지판에 빛을 조사하고 열을 방사하며, 상기 태양전지판의 상부에 구성된 반원형의 궤도;
    상기 궤도를 따라 이동할 수 있도록 구성된 램프; 및
    상기 램프가 상기 궤도 상에서 이동할 수 있는 동력을 제공하는 램프구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정부재는,
    상기 태양전지판과 상기 지지부재의 대칭되는 지점에 고정시키고 일측에 형성된 나사를 회전시켜 고정시키는 클램프, 상기 태양전지판과 상기 지지부재의 대칭되는 지점에 각각 맞물리도록 하여 고정시키는 클립, 상기 지지부재의 모서리에 상기 태양전지판을 고정시킬 수 있도록 상기 지지부재에 고정된 수용체, 및 밴드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치는,
    상기 지지부재의 하부 중앙에 회동가능하도록 연결된 제1 유니버셜 조인트;
    상기 제1 유니버셜 조인트에 연결된 지주부재; 및
    상기 지주부재의 하부와 상기 베이스에 회동 가능하도록 연결된 제2 유니버셜 조인트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 길이가변부재는, 상기 베이스 및 지지부재에 연결되는 부분을 볼조인트 및 유니버셜조인트 중 어느 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 수상 플로팅 시뮬레이션 장치.
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