KR101663897B1 - 제설기능을 갖는 태양광 발전장치 - Google Patents

제설기능을 갖는 태양광 발전장치 Download PDF

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Abstract

제설기능을 갖는 태양광 발전장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 탑재되는 태양전지 패널; 상기 베이스 프레임에 설치되어, 상기 태양전지 패널을 회전시키는 회전구동부; 상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 전면에 입사하는 빛의 세기를 감지하는 광원센서; 상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 상기 전면에 퇴적되는 수분의 존재 유무를 감지하는 레인센서; 및 상기 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태에서, 상기 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제1 기준세기 이하가 되고 상기 레인센서에서 수분이 감지되면, 상기 태양전지 패널의 후면이 수평면과 이루는 고도각이 증가되도록, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 회전시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치가 제공될 수 있다.

Description

제설기능을 갖는 태양광 발전장치{solar power generating apparatus with snow removing function}
본 발명은 대체로 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 태양전지 패널에서의 적설 여부를 판단하여 제설 기능을 수행할 수 있는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
오지, 예를 들어 고지대, 계곡, 하천, 화산 등의 지역에는 동식물 관찰 또는 재난 감시의 목적으로 CCTV 및 방송 시스템이 설치될 수 있다. 하지만, CCTV 및 방송 시스템 작동을 위한 전기 및 인터넷통신 연결에 필요한 케이블 포설에 많은 비용이 소요되고 환경 훼손 등의 이유로 재생 에너지를 이용한 자가 발전장치, 예를 들어 태양광 발전장치 및 무선통신 장치의 활용 방안이 논의되고 있다. 태양광 발전장치는 전기 전송에 필요한 전력 케이블 포설을 필요로 하지 않는다는 점에서 상술한 문제점들을 해결할 수 있지만, 겨울철에는 적설로 인해 발전이 원활하게 이루어지지 않아 CCTV 및 방송 시스템 가동이 중단될 우려가 있다. 종래, 열선 또는 와이퍼를 이용한 제설 장치가 구비된 태양광 발전장치가 개발된 바 있지만, 열선을 이용한 경우에도 적설량이 많아지면 열선 가동에 과도한 전력이 소요되어 축전지가 방전됨으로써 열선 가동이 중단될 수 있고, 와이퍼를 이용한 경우에도 태양전지 패널에 퇴적된 눈이 결빙되면 와이퍼 작동이 중단되거나 와이퍼가 손상될 우려가 있다. 따라서, 태양전지 패널에서의 적설 여부를 판단하여 적은 전력으로도 제설 기능을 수행할 수 있는 태양광 발전장치의 개발에 대한 연구가 이루어질 필요가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0006207호(2015. 01. 16, 태양광 발전 시스템의 세척장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들은 태양전지 패널에서의 적설 여부를 판단하여 적은 전력으로도 제설 기능을 수행할 수 있는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 탑재되는 태양전지 패널; 상기 베이스 프레임에 설치되어, 상기 태양전지 패널을 회전시키는 회전구동부; 상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 전면에 입사하는 빛의 세기를 감지하는 광원센서; 상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 상기 전면에 퇴적되는 수분의 존재 유무를 감지하는 레인센서; 및 상기 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태에서, 상기 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제1 기준세기 이하가 되고 상기 레인센서에서 수분이 감지되면, 상기 태양전지 패널의 후면이 수평면과 이루는 고도각이 증가되도록, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 회전시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치가 제공될 수 있다.
상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 상기 전면에 퇴적되는 상기 수분의 무게를 감지하는 무게센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태에서, 상기 광원센서에서 감지되는 상기 빛의 세기가 기 설정된 상기 제1 기준세기 이하가 되고 상기 레인센서에서 상기 수분이 감지되고, 상기 무게센서에서 감지된 상기 수분의 상기 무게가 제1 기준무게 이상이 되면, 상기 태양전지 패널의 상기 후면이 수평면과 이루는 상기 고도각이 증가되도록, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 회전시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 패널의 전면이 지면을 향할 때까지 상기 태양전지 패널을 회전시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 패널의 꼭지점 중 하나의 꼭지점을 나머지 다른 꼭지점보다 낮게 배치되도록 상기 태양전지 패널을 회전시킬 수 있다.
상기 태양전지 패널에 진동을 발생시키는 진동발생부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 태양전지 패널에 대한 자세 제어를 완료한 후에, 상기 진동발생부를 제어하여 상기 태양전지 패널의 전면에 퇴적된 눈이 낙하하도록 상기 태양전지 패널에 진동을 발생시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 패널에 진동을 발생시킨 후 기 설정된 기준시간이 경과하면, 상기 진동발생부를 정지시키고 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 발전 자세로 복원시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 패널에 진동을 발생시킨 후 상기 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제2 기준세기보다 커지면, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 발전 자세로 복원시킬 수 있다.
상기 제2 기준세기는 상기 제1 기준세기보다 크게 설정될 수 있다.
상기 태양전지 패널에서 상기 베이스 프레임으로 전달되는 진동을 완화시키는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 회전구동부는 상기 베이스 프레임에 결합되는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 길이 방향에 대하여 횡방향으로 연장되도록 고정되고, 제1 웜 기어를 구비하는 제1 고정축; 상기 제1 고정축에 회전 가능하게 결합되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임에 탑재되고, 상기 제1 웜 기어에 치합하는 제1 기어드 모터; 상기 상부 프레임에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 고정축과 서로 이격된 상태로 소정의 각도로 교차되어 배치되고, 제2 웜 기어를 구비하는 제2 고정축; 상기 상부 프레임에 탑재되고, 상기 제2 웜 기어에 치합하는 제2 기어드 모터; 및 상기 제2 고정축 및 상기 태양전지 패널의 후면에 고정되어, 상기 태양전지 패널을 지지하는 연결 링크를 포함할 수 있다.
상기 하부 프레임은 상기 댐퍼를 통해 상기 베이스 프레임에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 태양광 발전장치에 광원센서 및 레인센서를 설치함으로써, 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 감소되고 레인센서에서 수분을 감지하게 되면, 태양전지 패널에 눈이 쌓인 것으로 판단할 수 있다. 이 경우에, 제어부는 태양전지 패널의 고도각을 증가시키는 것만으로도 제설 기능을 수행할 수 있다. 즉, 태양전지 패널의 고도각이 증가하게 되면, 눈은 자체 하중에 의해 태양전지 패널에서 분리되어 낙하할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 제어부를 나타낸 도면이다.
도 3은 회전구동부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 상부 프레임의 일부를 절단하여 내부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널의 고도각이 증가된 상태로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널의 꼭지점 중 하나의 꼭지점이 나머지 다른 꼭지점보다 낮게 배치된 상태로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 나타낸 도면, 도 2는 제어부를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치(10)는 베이스 프레임(100), 태양전지 패널(200), 회전구동부(300), 광원센서(600), 레인센서(610) 및 제어부(620)를 포함할 수 있고, 진동발생부(400) 및 댐퍼(500)를 더 포함할 수 있다.
베이스 프레임(100)은 지면에 설치되는 기둥 형상으로 이루어질 수 있다.
베이스 프레임(100)에는 각종 기기, 예를 들어 CCTV, 무선통신 장치 등이 탑재될 수 있다.
태양전지 패널(200)은 회전구동부(300)를 통해 베이스 프레임(100)에 결합될 수 있다.
태양전지 패널(200)은 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 장치로서, 태양전지 패널(200)에서 생산된 전기는 베이스 프레임(100)에 탑재된 각종 기기에 공급되거나 축전지에 충전될 수 있다.
태양전지 패널(200)은 직사각형의 플레이트 형상으로 이루어질 수 있지만, 태양전지 패널(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서, 태양전지 패널(200)의 전면은 전기 생산을 위해 태양광이 입사되어야 할 태양전지 패널(200)의 일면을 의미할 수 있고, 태양전지 패널(200)의 후면은 회전구동부(300)가 결합되는 태양전지 패널(200)의 타면을 의미할 수 있다.
회전구동부(300)는 베이스 프레임(100) 및 태양전지 패널(200)에 결합될 수 있다.
회전구동부(300)는 태양전지 패널(200)을 회전시킬 수 있다.
도 3은 회전구동부를 확대하여 나타낸 도면, 도 4는 상부 프레임의 일부를 절단하여 내부를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회전구동부(300)는 하부 프레임(310), 제1 고정축(320), 상부 프레임(330), 제2 고정축(340) 및 연결 링크(350)를 포함할 수 있다.
하부 프레임(310)은 브래킷(bracket)을 통해 베이스 프레임(100)에 고정될 수 있다.
하부 프레임(310)의 형상에는 제한이 없으나, 도면에 예로서 도시된 바와 같이 하부프레임(310)은 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
제1 고정축(320)은 하부 프레임(310)의 길이 방향에 대하여 횡방향으로 하부 프레임(310)에 배치될 수 있다. 일례로, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 고정축(320)은 수평 방향으로 연장되도록 하부 프레임(310)의 상단에 고정될 수 있다.
제1 고정축(320)에는 제1 웜 기어(321)가 구비될 수 있다. 제1 웜 기어(321)는 상부 프레임(330)에 탑재되는 제1 기어드 모터(323)에 치합할 수 있다. 그 결과, 제1 기어드 모터(323)에 전기가 공급되면, 제1 고정축(320)이 하부 프레임(310)에 고정된 상태이기 때문에, 상부 프레임(330)은 제1 고정축(320)을 중심으로 회전할 수 있게 된다.
상부 프레임(330)은 제1 고정축(320)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제2 고정축(340)은 상부 프레임(330)에 회전 가능하게 결합됨과 동시에 연결 링크(350)에 고정될 수 있다.
제2 고정축(340)에는 제2 웜 기어(341)가 구비될 수 있다. 제2 웜 기어(341)는 상부 프레임(330)에 탑재되는 제2 기어드 모터(343)에 치합할 수 있다. 그 결과, 제2 기어드 모터(343)에 전기가 공급되면, 제2 고정축(340)이 연결 링크(350)에 고정된 상태이기 때문에, 연결 링크(350)는 제2 고정축(340)과 함께 회전할 수 있게 된다. 한편, 제1 고정축(320)과 제2 고정축(340)은 서로 이격된 상태로 소정의 각도로 교차되어 배치될 수 있다. 일례로, 도면에 도시된 바와 같이 제1 고정축(320)과 제2 고정축(340)은 상호간에 수직을 이루는 꼬인 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 고정축(320)이 남북 방향으로 배치되는 경우에, 제2 고정축(340)은 동서 방향으로 배치될 수 있다. 이를 통하여 태양전지 패널(200)의 자세를 자유롭게 조절이 가능할 수 있다. 다시 말하면, 제2 기어드 모터(343)에 전기가 공급되면, 제2 웜 기어(341)는 회전하며, 제2 웜 기어(341)의 회전에 따라 제2 고정축(340)이 회전한다. 제2 고정축(340)에 고정된 연결링크(350)는 제2 고정축(340)의 회전에 따라 회전한다. 이때, 연결링크(350)에 의하여 지지되는 태양전지 패널(200)은 남북 방향으로 움직일 수 있다. 한편, 제1 웜 기어(321)는 상부 프레임(330)에 탑재되는 제1 기어드 모터(323)에 치합되므로, 제1 기어드 모터(323)에 전기가 공급되면 제1 고정축(320)이 하부 프레임(310)에 고정된 상태이므로 상부 프레임(330)은 제1 고정축(320)을 중심으로 회전할 수 있다. 이때, 연결링크(350)를 통하여 상부 프레임(330)과 연결되는 태양전지 패널(200)은 동서 방향으로 움직일 수 있다.
연결 링크(350)는 제2 고정축(340) 및 태양전지 패널(200)의 후면에 고정될 수 있다.
연결 링크(350)는 태양전지 패널(350)을 지지할 수 있다.
한편, 회전구동부(300)는 상부 프레임(330)에 탑재되어 각각 제1 고정축(320)과 상부 프레임(330) 사이의 회전 각도 및 상부 프레임(330)과 제2 고정축(340) 사이의 회전 각도를 제한하는 2개의 리미트 스위치(limit switch)를 더 포함할 수 있다. 리미트 스위치는 회전 각도가 기 설정된 임계각도에 이르면 제1 기어드 모터(323) 또는 제2 기어드 모터(343)의 작동을 정지시킬 수 있다.
진동발생부(400)는 태양전지 패널(200) 또는 회전구동부(300)에 탑재될 수 있다.
진동발생부(400)는 태양전지 패널(200)에 진동을 발생시킬 수 있다.
진동발생부(400)는 예를 들어 진동 또는 편심 모터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
댐퍼(500)는 하부 프레임(310)과 베이스 프레임(100)을 연결하는 브래킷에 설치될 수 있다.
댐퍼(500)는 태양전지 패널(200)에서 베이스 프레임(100)으로 전달되는 진동을 완화시킬 수 있다. 그 결과, 진동발생부(400) 또는 바람 등의 환경적 요인에 의해 태양전지 패널(200)에 진동이 발생한 경우에도, 댐퍼(500)가 태양전지 패널(200)에서 베이스 프레임(100)으로 전달되는 진동을 완화시킴으로써, 태양전지 패널(200)의 진동이 베이스 프레임(100)에 탑재되는 각종 기기에 악 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 댐퍼(500)는 바람 등의 환경적 요인에 의해 태양전지 패널(200)에 진동이 발생한 경우에 댐퍼(500)가 진동을 흡수하여 바람 등의 환경적인 요인에 의하여 태양전지 패널(200)에 악 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
광원센서(600) 및 레인센서(610)는 태양전지 패널(200)에 설치될 수 있다. 또한, 무게센서(미도시)는 태양전지 패널(200)에 설치될 수 있다.
광원센서(600)는 태양전지 패널(200)의 전면에 입사하는 빛의 세기를 감지할 수 있다. 일례로, 광원센서(600)는 태양전지 패널(200)이 발전 자세에 있는 상태를 기준으로 지면에서 가장 먼 태양전지 패널(200) 부분에 인접하여 배치될 수 있다. 이를 통하여 광원센서(600) 위에 퇴적되는 눈의 양을 최소화 할 수 있다.
레인센서(610)는 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적되는 수분의 존재 유무를 감지할 수 있다. 예를 들어, 레인센서(610)는 태양전지 패널(200)의 전면이 비 또는 눈에 의해 젖으면 이를 감지할 수 있다.
무게센서는 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적되는 수분의 무게를 감지할 수 있다.
제어부(620)는 광원센서(600) 및 레인센서(610)에서 감지된 결과에 따라 회전구동부(300) 및 진동발생부(400)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 광원센서(600), 레인센서(610) 및 무게센서에서 감지된 결과에 따라 회전구동부(300) 및 진동발생부(400)를 제어할 수 있다. 이하에서는, 도 5 내지 7을 참조하여 각종 시나리오별 제어부(620)의 제어 방식을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어부(620)는 광원센서(600)에서 감지되는 빛의 세기를 통해 햇빛이 비치거나 비가 오더라도 발전에 필요한 최소한의 빛의 세기가 보장되는 낮 시간인 것으로 판단되면 태양전지 패널(200)이 발전 자세를 취하도록 회전구동부(300)를 제어할 수 있다. 태양전지 패널(200)의 발전 자세에서는, 태양전지 패널(200)의 고도각(α), 즉 태양전지 패널(200)의 후면이 수평면과 이루는 각도는 예각을 이룰 수 있다.
제어부(620)는 태양의 고도가 시간의 흐름에 따라 달라지게 되면 회전구동부(300), 구체적으로는 제2 기어드 모터(343)를 제어함으로써 태양전지 패널(200)의 고도각(α)을 조절하여 발전 효율을 향상시킬 수도 있다. 또한, 제어부(620)는 태양이 시간의 흐름에 따라 동에서 서로 이동하면 회전구동부(300), 구체적으로는 제1 기어드 모터(323)를 제어함으로써 태양전지 패널(200)의 전면이 태양의 이동방향을 따라가도록 조절하여 발전 효율을 향상시킬 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널의 고도각이 증가된 상태로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(620)는 태양전지 패널(200)이 발전 자세에 있는 상태에서 광원센서(600)에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제1 기준세기 이하가 되고 레인센서(610)에서 수분이 감지되는 경우에는 태양전지 패널(200)의 전면에 눈이 쌓인 것으로 판단하여 태양전지 패널(200)의 고도각(α)이 증가되도록 회전구동부(300), 구체적으로는 제2 기어드 모터(343)를 제어할 수 있다. 태양전지 패널(200)의 고도각(α)이 증가하게 되면, 태양전지 패널(200)의 전면에 쌓인 눈은 자체 하중에 의해 더욱 용이하게 태양전지 패널(200)에서 분리되어 낙하할 수 있다. 이 경우, 제어부(620)는 태양전지 패널(200)의 전면이 지면을 향할 때까지 회전구동부(300), 구체적으로는 제2 기어드 모터(343)를 제어함으로써 태양전지 패널(200)을 회전시킬 수도 있다. 그 결과, 태양전지 패널(200)의 전면에 쌓인 눈은 태양전지 패널(200)과의 마찰력에 상관없이 자체 하중에 의해 더욱 용이하게 태양전지 패널(200)에서 분리되어 낙하할 수도 있다. 제1 기준세기는 태양전지 패널(200)에 허용되는 눈의 적설 두께, 발전에 필요한 빛의 세기의 최소값 등을 고려하여 설정될 수 있다.
제어부(620)는 광원센서(600)에서 감지되는 빛의 세기를 통해 햇빛이 비치지 않는 밤 시간인 것으로 판단되면 적설 예방을 위하여 태양전지 패널(200)의 전면이 지면을 향하도록 회전구동부(300)를 제어할 수도 있다.
다른 예로, 제어부(620)는 태양전지 패널(200)이 발전 자세에 있는 상태에서 광원센서(600)에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제1 기준세기 이하가 되고 레인센서(610)에서 수분이 감지되고, 무게센서에서 감지된 상기 수분의 무게가 제1 기준무게 이상이 되면, 태양전지 패널(200)의 전면에 눈이 쌓인 것으로 판단하여 태양전지 패널(200)의 후면이 수평면과 이루는 고도각(α)이 증가되도록 회전구동부(300), 구체적으로는 제2 기어드 모터(343)를 제어하여 태양전지 패널(200)을 회전시킬 수 있다. 태양전지 패널(200)의 고도각(α)이 증가하게 되면, 태양전지 패널(200)의 전면에 쌓인 눈은 자체 하중에 의해 더욱 용이하게 태양전지 패널(200)에서 분리되어 낙하할 수 있다. 이 경우, 제어부(620)는 태양전지 패널(200)의 전면이 지면을 향할 때까지 회전구동부(300), 구체적으로는 제2 기어드 모터(343)를 제어함으로써 태양전지 패널(200)을 회전시킬 수도 있다. 그 결과, 태양전지 패널(200)의 전면에 쌓인 눈은 태양전지 패널(200)과의 마찰력에 상관없이 자체 하중에 의해 더욱 용이하게 태양전지 패널(200)에서 분리되어 낙하할 수도 있다. 제1 기준무게는 태양전지 패널(200)에 허용되는 눈의 적설 두께, 발전에 필요한 빛의 세기의 최소값 등을 고려하여 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제설기능을 갖는 태양광 발전장치를 태양전지 패널의 꼭지점 중 하나의 꼭지점이 나머지 다른 꼭지점보다 낮게 배치된 상태로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(620)는 회전구동부(300), 구체적으로는 제1 기어드 모터(323)를 제어하여 도 6의 자세에 있는 태양전지 패널(200)을 더 회전시킴으로써 태양전지 패널(200)의 꼭지점 중 하나의 꼭지점(210)을 나머지 다른 꼭지점(220, 230, 240)보다 낮게 배치시킬 수 있다. 그 결과, 태양전지 패널(200)의 전면을 따라 녹아 흘러내지는 눈이 제1 꼭지점(210)에 모여 더욱 용이하게 태양전지 패널(200)에서 분리되어 낙하할 수 있다.
제어부(620)는 태양전지 패널(200)에 대한 자세 제어를 완료한 후, 예를 들어 태양전지 패널(200)의 꼭지점 중 하나의 꼭지점(210)이 나머지 다른 꼭지점(220, 230, 240)보다 낮게 배치된 자세로의 제어를 완료한 후에는 진동발생부(400)를 제어하여 태양전지 패널(200)에 진동을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적된 눈이 관성에 의해 태양전지 패널(200)로부터 분리되어 낙하할 수 있다. 다르게는, 제어부(620)는 태양전지 패널(200)에 대한 자세 제어 과정 중에, 예를 들어 태양전지 패널(200)의 꼭지점 중 하나의 꼭지점(210)이 나머지 다른 꼭지점(220, 230, 240)보다 낮게 배치된 자세로의 제어 과정 중에 진동발생부(400)를 제어하여 태양전지 패널(200)에 진동을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적된 눈이 관성에 의해 태양전지 패널(200)로부터 분리되어 낙하할 수 있다.
제어부(620)는 태양전지 패널(200)에 진동을 발생시킨 후 기 설정된 시간이 경과되거나 광원센서(600)에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제2 기준세기보다 커져 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적된 눈이 원하는 수준까지 제거된 것으로 판단되면 회전구동부(300)를 제어하여 태양전지 패널(200)을 발전 자세로 복원시킬 수 있다.
태양전지 패널(200)을 상기 발전 자세로 복원시키는 과정은 광원센서(600)와 연동하여 진행될 수 있다. 다시 말하면, 광원센서(600)는 태양으로부터 수신되는 광의 세기, 입사각 등의 정보를 제어부(620)에 제공할 수 있다. 제어부(620)는 수신되는 광의 세기, 입사각 등을 통하여 광원의 위치, 즉 태양의 현재 위치를 파악할 수 있다. 이후, 제어부(620)는 회전구동부(300)를 구동하여 태양전지 패널(200)이 태양을 향하도록 할 수 있다. 태양전지 패널(200)의 전면에 퇴적된 눈이 제거된 후에 태양전지 패널(200)의 전면에 입사하는 빛의 세기가 증가되는 것을 고려하면, 제2 기준세기는 제1 기준세기보다 크게 설정될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 제설기능을 갖는 태양광 발전장치
100: 베이스 프레임
200: 태양전지 패널
210, 220, 230, 240: 꼭지점
300: 회전구동부
310: 하부 프레임
320: 제1 고정축
321: 제1 웜 기어
323: 제1 기어드 모터
330: 상부 프레임
340: 제2 고정축
341: 제2 웜 기어
343: 제2 기어드 모터
350: 연결 링크
400: 진동발생부
500: 댐퍼
600: 광원센서
610: 레인센서
620: 제어부

Claims (11)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 탑재되는 태양전지 패널;
    상기 베이스 프레임에 설치되어, 상기 태양전지 패널을 회전시키는 회전구동부;
    상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 전면에 입사하는 빛의 세기를 감지하는 광원센서;
    상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 상기 전면에 퇴적되는 수분의 존재 유무를 감지하는 레인센서; 및
    상기 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태에서, 상기 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제1 기준세기 이하가 되고 상기 레인센서에서 수분이 감지되면, 상기 태양전지 패널의 후면이 수평면과 이루는 고도각이 증가되도록, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 회전시키는 제어부를 포함하되,
    상기 회전구동부는,
    상기 베이스 프레임에 결합되는 하부 프레임;
    상기 하부 프레임의 길이 방향에 대하여 횡방향으로 연장되도록 상기 하부 프레임에 고정되고, 제1 웜 기어를 구비하는 제1 고정축;
    상기 제1 고정축에 회전 가능하게 결합되는 상부 프레임;
    상기 상부 프레임에 탑재되고, 상기 제1 웜 기어에 치합하는 제1 기어드 모터;
    상기 상부 프레임에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 고정축과 서로 이격된 상태로 소정의 각도로 교차되어 배치되고, 제2 웜 기어를 구비하는 제2 고정축;
    상기 상부 프레임에 탑재되고, 상기 제2 웜 기어에 치합하는 제2 기어드 모터; 및
    상기 제2 고정축 및 상기 태양전지 패널의 후면에 고정되어, 상기 태양전지 패널을 지지하는 연결 링크를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 기어드 모터와 상기 제2 기어드 모터를 제어하여 상기 태양전지 패널을 다양한 각도로 회전시킴으로써, 태양전지 패널의 꼭지점이 다양한 방향을 향하도록 이동시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 패널에 배치되며, 상기 태양전지 패널의 상기 전면에 퇴적되는 상기 수분의 무게를 감지하는 무게센서를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 태양전지 패널이 발전 자세에 있는 상태에서, 상기 광원센서에서 감지되는 상기 빛의 세기가 기 설정된 상기 제1 기준세기 이하가 되고 상기 레인센서에서 상기 수분이 감지되고, 상기 무게센서에서 감지된 상기 수분의 상기 무게가 제1 기준무게 이상이 되면, 상기 태양전지 패널의 상기 후면이 수평면과 이루는 상기 고도각이 증가되도록, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 회전시키는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 패널의 전면이 지면을 향할 때까지 상기 태양전지 패널을 회전시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 패널의 꼭지점 중 하나의 꼭지점을 나머지 다른 꼭지점보다 낮게 배치되도록 상기 태양전지 패널을 회전시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 패널에 진동을 발생시키는 진동발생부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 패널에 대한 자세 제어를 완료한 후에, 상기 진동발생부를 제어하여 상기 태양전지 패널의 전면에 퇴적된 눈이 낙하하도록 상기 태양전지 패널에 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 패널에 진동을 발생시킨 후 기 설정된 기준시간이 경과하면, 상기 진동발생부를 정지시키고 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 발전 자세로 복원시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 패널에 진동을 발생시킨 후 상기 광원센서에서 감지되는 빛의 세기가 기 설정된 제2 기준세기보다 커지면, 상기 회전구동부를 제어하여 상기 태양전지 패널을 발전 자세로 복원시키는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 기준세기는 상기 제1 기준세기보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지 패널에서 상기 베이스 프레임으로 전달되는 진동을 완화시키는 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하부 프레임은 상기 댐퍼를 통해 상기 베이스 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 제설기능을 갖는 태양광 발전장치.
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