KR101683785B1 - 태양광 발전에너지의 모니터링 장치 - Google Patents

태양광 발전에너지의 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전에너지의 모니터링 장치에 관한 것으로, 태양전지패널, 기상상태 감지부, 중앙처리장치, 모니터링 시스템, 접속반, 인버터, 촬영부를 포함하여 태양전지의 발전량을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 기상상태와 태양전지패널의 이상유무와 손상여부를 모니터링할 수 있음과 아울러 태양전지패널은 고정프레임에 상하회동 가능하게 설치되는 상하회동프레임, 상하회동프레임에 좌우회동 가능하게 지지되며 태양전지가 부착되는 좌우회동패널과, 상하회동수단 및 좌우회동수단을 구비하여 모니터링된 태양전지의 발전량에 따라 태양전지의 수광량을 최적한 상태로 조절할 수 있게 되어 태양전지의 발전효율을 최대화할 수 있도록 한 것이다.

Description

태양광 발전에너지의 모니터링 장치{Apparatus for monitoring photovoltaic power generation energy}
본 발명은 태양광 분야의 기술 중에서, 태양광 발전에너지의 모니터링 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 태양전지의 발전량을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 모니터링된 태양전지의 발전량 정보에 따라 태양전지를 태양의 고도에 따라 상하방향 경사각도를 조절할 수 있게 함과 아울러 태양전지와 태양 사이의 수평각도에 따라 좌우방향 수평각도를 조절할 수 있도록 함으로써 태양전지의 수광량과 이로 인한 발전량을 최대화할 수 있도록 한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치에 관한 것이다.
지금가지 화석에너지는 인류 문명의 발전에 크게 기여를 해왔으나, 점차 고갈되어 가고 있음은 물론, 환경오염에 따른 지구온난화 등 엄청난 재해를 주고 있다.
따라서 화석에너지에 대체할 수 있음과 아울러 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경 대체에너지의 개발이 절실히 요구되고 있다.
친환경 대체에너지로서는 조력발전, 파력발전, 풍력발전, 지열발전 등이 있으나, 이러한 대체에너지 발전은 대규모 설비와 비용을 필요로 하기 때문에 제한적으로 채용되고 있는 실정이다.
따라서 소규모로 저렴한 비용으로 발전할 수 있는 태양에너지를 이용하는 에너지 생성시스템이 널리 사용되고 있다.
태양 에너지를 이용하는 방법으로서는 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다.
태양열을 이용하는 방법은 태양열에 의하여 가열된 물이나 매체를 이용하여 난방 또는 발전하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양광을 이용하여 전기를 생성시키는 방법이다.
태양광 발전은 태양의 빛 에너지를 태양전지라는 광전변환기를 통하여 직접 전기에너지로 변환시켜 여기서 발전된 전기를 수력, 화력, 원자력 발전에 의한 전기에 대체하도록 하는 기술이다.
또한 태양광 발전은 맑은 날은 물론 흐린 날에도 발전이 가능하기 때문에 가장 보편적으로 보급되고 있는 대체에너지 개발 기술이라고 할 수 있다.
이러한 태양광 발전을 위해서는 태양광을 전기로 변환시키는 태양전지(solar cell)를 이용하게 되는데, 하나의 태양전지에서 나오는 전압은 0.5V로 매우 작기 때문에 여러 개의 태양전지를 직렬 및 병렬로 연결하여 필요한 전압과 전류를 얻을 수 있도록 한다.
따라서 여러 개의 태양전지를 결합하여 일정한 크기의 태양전지모듈을 구성하고, 이 태양전지모듈을 지상 또는 시설물에 설치할 수 있도록 하는 패널 형태로 구성하게 된다.
이러한 태양전지 패널은 통상적으로 지지대를 이용하여 지상이나 건축물의 옥상 또는 시설물의 상부에 설치한다.
또한 태양전지 패널은 일정한 경사각도로 설치하였을 경우 하루 중 시간대 별로 태양의 고도가 달라지고 이에 따라 태양전지의 수광량이 달라지기 때문에 시간대 별로 발전량이 달라지게 되며, 하루 전체로 볼 때 발전효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 태양전지 패널을 상하 회동 가능하게 설치하여 태양의 고도에 따라 경사각도를 다르게 하여 수광량을 최대화할 수 있게 하는 기술이 개발되고 있다.
태양전지의 수광량은 태양의 고도에만 의존하는 것이 아니고, 태양과 태양전지 간의 수평각도에 따라서도 달라지기 때문에 태양전지의 상하 경사각도만 조절하는 것만으로는 수광량을 최대화할 수 없고, 결과적으로 발전량이 저하된다.
종래 선행기술로서는 대한민국 등록특허 제10-0954522호(2010.04.16. 등록) "태양광 구조물의 지지구조"와, 대한민국 등록특허 제10-1035388호(011.05.11. 등록) "각도 조절이 가능한 태양광 구조물" 및, 대한민국 등록특허 제10-1489410호(2015.01.28. 등록) "지붕고정형 태양광 패널의 지지 구조물"등이 있다.
따라서 태양전지의 수광량을 최대화하며 발전량을 최대화할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
또한 종래의 선행기술에서는 지상에 설치하거나 건축물의 옥상 또는 시설물의 상부에 설치하는 데에는 적합하나 아파트 등의 공동주택 또는 단독주택의 각 가정에서 단독으로 사용하는 데에는 부적합하다.
따라서 아파트 등의 공동주택 또는 단독주택의 각 가정에서 단독으로 사용할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0954522호(2010.04.16. 등록) "태양광 구조물의 지지구조" 대한민국 등록특허 제10-1035388호(011.05.11. 등록) "각도 조절이 가능한 태양광 구조물" 대한민국 등록특허 제10-1489410호(2015.01.28. 등록) "지붕고정형 태양광 패널의 지지 구조물"
따라서 본 발명의 목적은 태양전지의 발전량을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 모니터링된 태양전지의 발전량 정보에 따라 태양전지를 태양의 고도에 따라 상하방향 경사각도를 조절할 수 있게 함과 아울러 태양전지와 태양 사이의 수평각도에 따라 좌우방향 수평각도를 조절할 수 있도록 함으로써 태양전지의 수광량과 이로 인한 발전량을 최대화할 수 있도록 한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치를 제공하려는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 태양전지패널과 근접한 거리에 설치되며, 수광량센서, 온도센서, 조도센서, 빗물센서를 포함하여 상기 태양전지패널의 주변 기상 상태를 감지하여 출력하는 기상상태 감지부; 상기 기상상태 감지부로부터 출력되는 상기 태양전지패널의 주변 기상상태 감지정보를 수신 받아 상기 태양전지패널의 발전량과 함께 출력하는 중앙처리장치; 및 상기 중앙처리장치에서 출력되는 기상상태 감지정보 및 발전량을 저장하고, 미리 저장되어 있는 기상상태에 따른 발전량과 비교하여 상기 태양전지패널을 이루는 복수개의 태양광 모듈의 발전효율을 분석하며, 분석결과로 상기 복수개의 태양광 모듈의 작동상태 이상유무를 알려주는 모니터링 시스템;을 포함하며, 상기 태양전지패널과 근접한 위치에 설치되어 있으며, 외부로부터 입력되는 촬영제어신호에 응하여 상기 태양전지패널을 촬영하고, 촬영된 영상을 출력하는 촬영부를 더 포함하며, 상기 중앙처리장치는 상기 복수의 태양광모듈 각각 또는 일정 영역에 구분된 태양광모듈 존에 대해서 발전효율의 이상유무를 판단하고, 발전효율에 이상이 있는 경우로 인지되면 상기 촬영부로 촬영제어신호를 출력하며, 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상을 기반으로 발전효율 이상의 원인을 분석한 후 상기 모니터링 시스템으로 출력하며, 상기 모니터링 시스템은 임의의 태양광모듈 또는 임의의 태양광모듈 존에 이상원인정보가 입력되면 이를 미리 설정된 관리자 단말기로 전송하며, 상기 중앙처리장치는 태양광모듈 또는 태양광모듈 존에 이상이 발생하여 전기적인 이상신호가 감지되는 경우 접속반 및 인버터로 공급되는 전력을 차단시키고, 상기 태양전지패널은 공동주택 또는 단독주택의 벽면에 설치되는 고정프레임과, 상기 고정프레임에 상하방향으로 회동 가능하게 지지되는 상하회동프레임과, 상기 상하회동프레임에 대하여 좌우방향으로 회동 가능하게 설치되는 복수개의 좌우회동패널과, 상기 좌우회동패널의 전면에 부착되는 복수개의 태양전지와, 상기 상하회동프레임을 상하회동시키는 상하회동수단과, 상기 좌우회동패널을 좌후회동시키는 좌우회동수단을 포함하며, 상기 수광량센서는 상기 각 좌우회동패널의 중앙부에 부착되고, 상기 상하회동수단은 후단부가 공동주택 또는 단독주택의 벽체에 상하 회동 가능하게 지지되며 내주면에 암나사부가 형성된 중공형 모터축을 가지는 모터와 상기 암나사부에 맞물리는 수나사부를 가지는 스크루형 작동봉을 가지는 상하회동 리니어액튜에이터와, 상기 작동봉의 선단에 결합된 연결편과, 상기 상하회동프레임의 후면 하단에 결합된 연결편 및, 상기 연결편을 상대회동 가능하게 연결하는 연결핀을 포함하여 구성되며, 상기 좌우회동수단은 상기 상하회동프레임의 상단과 하단에 좌우방향으로 일정 간격을 두고 돌출형성되는 상하부 좌우회동지지축과, 상기 좌우회동패널의 상단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 중간부가 상기 상부 좌우회동지지축에 좌우회동 가능하게 지지되고 후단부에 연결돌기가 돌출 형성된 커넥팅로드와, 상기 좌우회동패널의 하단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 후단부가 상기 하부 좌우회동지지축에 좌우회동 가능하게 연결되는 좌우회동바와, 상기 커넥팅로드의 후단부 하부에 좌우로 길게 설치되며 상기 커넥팅로드의 연결돌기에 대응하는 위치마다 전후로 길게 형성되는 연결장공이 형성된 푸시로드와, 상기 푸시로드를 좌우로 작동시키는 좌우회동 리니어액튜에이터를 포함하여 구성되고, 상기 수광량센서에 의한 수광량 감지정보에 따라 상기 중앙처리장치가 상기 상하회동수단을 제어하여 상기 상하회동프레임이 상하회동하도록 하며, 상기 수광량센서에 의한 수광량 감지정보에 따라 상기 중앙처리장치가 상기 좌우회동수단을 제어하여 상기 좌우회동패널이 좌우로 회동하도록 함을 특징으로 하는 태양광 발전에너지의 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명의 태양광 발전에너지의 모니터링 장치에 의하면, 태양전지패널, 기상상태 감지부, 중앙처리장치, 모니터링 시스템, 접속반, 인버터, 촬영부를 포함하여 태양전지의 발전량을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 기상상태와 태양전지패널의 이상유무와 손상여부를 모니터링할 수 있음과 아울러 태양전지패널은 고정프레임에 상하회동 가능하게 설치되는 상하회동프레임, 상하회동프레임에 좌우회동 가능하게 지지되며 태양전지가 부착되는 좌우회동패널과, 상하회동수단 및 좌우회동수단을 구비하여 모니터링된 태양전지의 발전량에 따라 태양전지의 수광량을 최적한 상태로 조절할 수 있게 되어 태양전지의 발전효율을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치의 바람직한 실시예를 보인 개요도,
도 2 내지 도 6은 본 발명에 의한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치의 바람직한 제2 실시예를 보인 것으로,
도 2는 태양전지패널의 분해 사시도,
도 3은 태양전지패널이 수직을 이룬 상태를 보인 사시도,
도 4는 태양전지패널이 상향 경사진 상태를 보인 사시도,
도 5는 태양전지모듈이 좌우로 회동한 상태를 보인 사시도,
도 6은 태양전지패널이 상향 경사짐과 아울러 태양전지모듈이 좌우로 회동한 상태를 보인 사시도이다.
이하, 본 발명에 의한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치를 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전에너지의 모니터링 장치의 바람직한 실시에를 보인 것이다.
본 실시예에 따른 태양광발전 모니터링 및 제어 관리 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 태양전지패널(100), 기상상태 감지부(200), 중앙처리장치(300), 모니터링 시스템(400), 접속반(500), 인버터(600), 부하(700), 촬영부(800)로 이루어진다.
상기 기상상태 감지부(200)는 태양전지패널(100)과 근접한 거리에 설치되며, 태양전지패널의 주변 기상 상태를 감지하여 출력한다. 기상상태 감지부(200)는 수광량센서(210), 온도센서(220), 조도센서(230), 빗물센서(240) 등으로 이루어진다. 즉 기상상태 감지부(200)의 수광량 센서(210)는 주기적으로 태양전지패널(100)의 수광량을 실시간으로 감지하여 수광량 감지정보를 중앙처리장치(300)로 출력하고, 온도센서(220)는 태양전지패널(100)의 주변온도를 실시간으로 감지하여 중앙처리장치(300)로 출력하고, 조도센서(230)는 태양전지패널(100)의 주변조도를 실시간으로 감지하여 중앙처리장치(300)로 출력하고, 빗물센서(240)는 태양전지패널(100) 주변에 비가 오는지 비가 오는 경우 어느 정도 내리고 있는지를 실시간으로 감지하여 중앙처리장치(300)로 출력한다.
상기 중앙처리장치(300)는 기상상태 감지부(200)로부터 출력되는 태양전지패널(100)의 주변 기상상태 감지정보를 수신 받아 태양전지패널(100)의 발전량과 함께 출력한다.
상기 모니터링 시스템(400)은 중앙처리장치(300)에서 출력되는 기상상태 감지정보 및 발전량을 저장하고, 미리 저장되어 있는 기상상태에 따른 발전량과 비교하여 태양전지패널(100)을 이루는 복수개의 태양광 모듈의 발전효율을 분석하며, 분석결과로 복수개의 태양광 모듈의 작동상태 이상유무를 관리자 단말기(900)로 알려준다. 이에 관리자 단말기(900)를 통해 관리자가 태양패널(100)의 이상상태를 쉽게 알 수 있도록 하고, 후처리가 이루어지도록 하여, 태양전지패널(100)의 발전효율을 극대화시킨다.
여기서 본 실시예에 따른 장치가 공동주택 또는 단독주택 등에 설치된 경우 관리자는 거주자이며, 관리자 단말기(900)는 거주자의 이동통신단말기이다.
상기 촬영부(800)는 카메라로서, 태양전지패널(100)와 근접한 위치에 설치되어 있으며, 중앙처리장치(300)로부터 입력되는 촬영제어신호에 응하여 태양전지패널(100)을 촬영하고, 촬영된 영상을 중앙처리장치(300)로 출력한다. 이때 중앙처리장치(300)는 복수의 태양전지패널(100)에 대해서 발전효율의 이상 유무를 판단하고, 발전효율에 이상이 있는 경우로 인지되면 촬영부(800)로 촬영제어신호를 출력하며, 촬영부(300)에 의해 촬영된 영상을 기반으로 발전효율 이상의 원인을 분석한 후 모니터링 시스템(400)으로 출력하며, 모니터링 시스템(400)은 임의의 태양전지패널(100)에 이상원인정보가 입력되면 이를 미리 설정된 관리자 단말기(900)로 전송한다.
또한 상기 중앙처리장치(300)는 이상이 발생된 태양전지패널(100)의 위치에 따라 촬영부를 일정방향으로 회전시키기 위한 회전제어신호를 촬영부(800)로 출력하고, 촬영부(800)의 줌기능을 제어하기 위한 줌제어신호를 촬영부(800)로 출력하며, 촬영부(800)는 회전제어신호에 응하여 회전하고, 줌제어신호에 응하여 줌기능을 작동시킨 후 태양전지패널(100)을 촬영하여 중앙처리장치(300)로 출력한다.
상기 중앙처리장치(300)는 태양전지패널(100)에 이상이 발생하여 전기적인 이상신호가 감지되는 경우 접속반(500) 및 인버터(600)로 공급되는 전력을 차단시킨다. 이때 접속반(500)는 태양전지패널(100)에 의해 발전된 DC 전력을 모으는 장치이고, 인버터(500)는 DC 전력을 AC 전력으로 변환시켜 부하(700)의 구동전력을 공급하는 장치로서, 태양전지패널에는 반드시 구성되어야 하는 요소로서 널리 알려져 있는 기술이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 중앙처리장치(300)는 접속반(500) 및 인버터(600)로 공급되는 전력을 차단시킬 때 차단정보를 모니터링 시스템(400)에 전송하고, 모니터링 시스템(400)은 중앙처리장치(300)에 의해 제어되는 접속반(500) 및 인버터(600)의 상태를 체크하여 정상적으로 제어된 상태인지를 판단하고 이를 저장시켜 관리한다.
상기 중앙처리장치(300)는 기상상태 감지부(200)에서 출력되는 기상상태정보 중 조도정보를 추출하여 태양전지패널(100)의 발전시점인지의 여부를 판단한 후 발전시점에 인버터(600)가 작동되도록 제어한다.
이와 구성된 태양광발전 모니터링 및 제어 관리 시스템의 운영방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태양전지패널(100)의 일측에 설치된 기상상태 감지부(200)의 수광량센서(210) 및 온도센서(220)는 태양전지패널(100)의 주변의 수광량, 온도를 측정하여 중앙처리장치(300)로 출력한다. 이때 중앙처리장치(300)는 수광량과 온도를 입력받을 때 각각의 태양전지패널(100)의 발전량을 체크한다.
한편 기상상태 감지부(200)의 조도센서(230)는 태양전지패널(100)의 주변 지역의 조도를 감지하여 출력하고, 빗물센서(240)는 태양전지패널(100)의 주변에 비가 오는 경우 이를 감지하고 빗물의 양을 감지하여 출력하고 중앙처리장치태양전지패널(100)의 발전량을 체크한다.
즉, 중앙처리장치(300)는 기상상태 감지부(200)를 통해 태양전지패널(100)의 주변 기상상태를 정확하게 파악하고, 이때의 발전량도 체크함으로써 발전량이 기상상태에 따라 어떻게 달라지는지의 여부를 확인할 수 있게 된다.
이러한 정보들은 중앙처리장치(300)를 통해 모니터링 시스템(400)으로 전송되고, 모니터링 시스템(400)은 이러한 정보들을 지속적으로 저장시켜 둔 후 일정 간격으로 통계자료를 생성시켜 태양전지패널(100)가 정상적으로 동작하여 전력생산을 하고 있는지의 여부를 판단할 수 있도록 한다.
만약 태양전지패널(100)의 발전량이 급격히 떨어지게 되는 경우 태양전지패널(100)에 이상이 있는 것으로 판단하고 중앙처리장치(300)로 이를 알리게 된다. 그러면 중앙처리장치(300)는 하나 이상의 카메라로 이루어진 촬영부(800)로 촬영제어신호를 출력하고, 촬영부(800)는 태양전지패널(100)을 촬영하고, 촬영 영상을 중앙처리장치(300)로 전송하고 중앙처리장치(300)는 모니터링 시스템(400)으로 전송한다. 그러면 모니터링 시스템(400)은 촬영영상을 통해 태양전지패널(100)를 이루고 있는 태양광모듈에 이물질 또는 눈 등 기타 상황으로 정상적인 발전에 지장이 발생하였는지의 여부를 확인한다. 이때 모니터링 시스템(400)은 중앙처리장치(300)의 촬영위치 등을 지정하여 재촬영요청을 할 수 있으며, 중앙처리장치(300)는 촬영위치 지정 등 재촬영요청신호에 응하여, 촬영부(800)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 원하는 위치를 촬영할 수 있도록 하고 촬영부(800)의 줌 기능을 작동시켜 태양전지패널(100)의 소정 부위를 확대하여 촬영시킨 후 촬영영상을 입력받아 모니터링 시스템(400)으로 전송한다.
그러면 모니터링 시스템(400)은 촬영 영상을 데이터베이스에 저장시키는 한편, 관리자 단말기(900)로 전송하여 이상이 발생한 태양광모듈을 확인하여 수리할 수 있도록 한다.
이때 중앙처리장치(300)는 접속반(500) 및 인버터(600)의 전력을 차단시켜 보호하게 한다.
도 2 내지 도 6은 태양전지패널(100)을 보인 것이다.
상기 태양전지패널(100)은 태양의 고도 변화에 따라 상하로 회동시킴과 아울러 태양과 태양전지패널(100) 사이의 수평각도의 변화에 따라 좌우로 회동시킴으로써 태양전지패널(100)이 태양에 대하여 최대한 직각에 가까운 각도를 가지고 향하도록 함으로써 수광량을 항상 최대화할 수 있도록 구성된다.
상기 태양전지패널(100)은 공동주택 또는 단독주택의 벽면에 설치되는 고정프레임(110)과, 상기 고정프레임(110)에 상하방향으로 회동 가능하게 지지되는 상하회동프레임(120)과, 상기 상하회동프레임(120)에 대하여 좌우방향으로 회동 가능하게 설치되는 복수개의 좌우회동패널(130)과, 상기 좌우회동패널(130)의 전면에 부착되는 복수개의 태양전지(140)와, 상기 상하회동프레임(120)을 상하회동시키는 상하회동수단(150)과, 상기 좌우회동패널(130)을 좌후회동시키는 좌우회동수단(160)을 포함하여 구성된다.
상기 수광량센서(210)는 상기 각 좌우회동패널(130)의 중앙부에 부착할 수 있다.
즉, 상기 태양전지(140)가 부착되는 좌우회동패널(130)의 중앙부에는 태양전지(140)를 부착하지 않고, 그 위치에 수광량센서(210)를 부착함으로써 복수개의 태양전지(140)가 수광하는 수광량을 정확하게 감지할 수 있도록 한다.
여기서 태양전지패널(100)이 설치되는 지역의 일자별, 시간대별 수광량 통계값을 중앙처리장치(300)에 미리 저장해두고, 중앙처리장치(300)는 수광량센서(210)에 의하여 감지되어 전송된 수광량 감지정보가 통계에 따른 수광량에 미치지 못할 경우, 상기 상하회동수단(150)과 좌우회동수단(160)을 제어하여 상하회동프레임(120)과 좌우회동패널(130) 및 태양전지(140)의 방향을 가변시키면서 최적의 수광량을 수광하는 위치에서 정지하도록 할 수 있다.
상기 고정프레임(110)은 앵커볼트와 너트에 의하여 공동주택 또는 단독주택 등의 벽체에 설치될 수 있다.
상기 상하회동프레임(120)은 격자형으로 형성되며, 좌우양측 상단이 상기 고정프레임(110)에 상하회동 가능하게 지지된다.
이를 위하여 상기 고정프레임(110)과 상하회동프레임(120)에는 서로 대응하는 힌지공(111, 121)을 형성하고, 힌지핀(122)으로 연결할 수 있다.
상기 복수개의 좌우회동패널(130)은 그 전면에 복수개의 태양전지(140)를 부착할 수 있도록 평판상으로 형성된다.
상기 복수개의 태양전지(140)는 상기 복수개의 좌우회동패널(130)의 전면에 복수 열 및 복수 행으로 부착될 수 있다. 도면에서는 3개의 열과 8개의 행으로 예시하였으나, 그 개수는 공동주택 또는 단독주택의 벽체의 크기와 요구되는 발전용량에 따라서 조정될 수 있다.
상기 상하회동수단(150)은 후단부가 공동주택 또는 단독주택의 벽체에 상하 회동 가능하게 지지되며 내주면에 암나사부가 형성된 중공형 모터축을 가지는 모터(151a)와 상기 암나사부에 맞물리는 수나사부를 가지는 스크루형 작동봉(151b)을 가지는 상하회동 리니어액튜에이터(151)와, 상기 작동봉(151b)의 선단에 결합된 연결편(152)과, 상기 상하회동프레임(120)의 후면 하단에 결합된 연결편(153) 및, 상기 연결편(152, 153)을 상대회동 가능하게 연결하는 연결핀(154)을 포함하여 구성된다.
상기 상하회동 리니어액튜에이터(151)의 모터(151a)의 후단부는 벽체에 고정되는 고정힌지편(155a)과, 모터(151a)의 후단부에 결합된 가동힌지편(155b) 및, 상기 고정힌지편(155a)과 가동힌지편(155b)을 연결하는 힌지핀(155c)에 의하여 상하로 회동 가능하게 설치된다. 상기 고정힌지편(155a)은 공동주택 또는 단독주택의 벽체에 매설, 돌출된 앵커볼트(156a)와 이에 체결되는 너트(156b)에 의하여 벽체에 고정될 수 있다.
상기 좌우회동수단(160)은 상기 상하회동프레임(120)의 상단과 하단에 좌우방향으로 일정 간격을 두고 돌출형성되는 상하부 좌우회동지지축(161, 162)과, 상기 좌우회동패널(130)의 상단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 중간부가 상기 상부 좌우회동지지축(161)에 좌우회동 가능하게 지지되고 후단부에 연결돌기(164)가 돌출 형성된 커넥팅로드(163)와, 상기 좌우회동패널(130)의 하단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 후단부가 상기 하부좌우회동지지축(162)에 좌우회동 가능하게 연결되는 좌우회동바(165)와, 상기 커넥팅로드(163)의 후단부 하부에 좌우로 길게 설치되며 상기 커넥팅로드(163)의 연결돌기(164)에 대응하는 위치마다 전후로 길게 형성되는 연결장공(167)이 형성된 푸시로드(166)와, 상기 푸시로드(166)를 좌우로 작동시키는 좌우회동 리니어액튜에이터(168)를 포함하여 구성된다.
상기 푸시로드(166)는 상기 상하회동프레임(120)에 좌우로 이동 가능하게 지지될 수 있다.
상기 좌우회동 리니어액튜에이터(168)는 내주면에 암나사부가 형성된 중공형 모터축을 가지는 구동모터(168a)와, 상기 암나사부에 맞물리는 수나사부를 가지며 그 선단이 상기 푸시로드(166)의 일단에 연결되는 작동봉(168b)로 구성할 수 있다.
상기 상하회동 리니어액튜에이터(151)의 모터(151a)와 좌우회동 리니어액튜에이터(168)의 모터(168a)는 각각 상기 수광량센서(210)의 수광량 감지정보에 따른 상기 중앙처리장치(300)의 제어에 의하여 작동될 수 있도록 구성된다.
본 실시예에 따른 태양광 발전에너지의 모니터링 장치의 기본 작동은 상술한 제1 실시예와 동일하게 이루어진다.
이에 더하여 본 실시예에서는 상기 수광량센서(210)에 의한 수광량 감지정보와 이에 따라 중앙처리장치(300)에 의하여 제어되는 상하회동수단(150)에 의한 상하회동프레임(120)의 상하회동과, 좌우회동수단(160)에 의한 좌우회동패널(130)의 좌우회동에 따라 태양전지(140)가 태양을 향하도록 함으로써 수광량을 최대한으로 유지할 수 있게 되는 것이다.
즉, 중앙처리장치(300)에는 태양전지패널(100)이 설치된 지역의 일자별, 시간대별 수광량 통계값이 저장되어 있으므로 수광량센서(210)에 의하여 감지된 수광량 감지정보가 중앙처리장치(300)에 전송되면, 중앙처리장치(300)는 상하회동수단(150)의 상하회동 리니어액튜에이터(151)의 모터(151a)와 좌우회동수단(160)의 좌우회동 리니어액튜에이터(167)의 모터(167a)를 제어하게 된다.
상하회동수단(150)의 상하회동 리니어액튜에이터(151)의 모터(151a)가 회전하여 모터(151a)의 모터축의 암나사부와 작동봉(151b)의 수나사부의 나사작용으로 작동봉(151b)이 전진하게 되면, 스크루형 작동봉(151b)의 연결편(152)에 후면의 연결편(153)이 연결핀(154)로 연결되어 있는 상하작동프레임(120)이 전방으로 밀리게 되며, 이때 상하회동프레임(120)의 상단이 고정프레임(110)의 상단에 힌지공(111, 121)과 힌지핀(122)에 의하여 상하회동 가능하게 지지되어 있으므로 상하회동프레임(120)이 힌지핀(122)을 중심으로 전방을 향해 상향회동하게 되고, 상하회동프레임(120)에 커넥팅로드(163)와 좌우회동바(168)에 의하여 지지되어 있는 좌우회동패널(130), 그리고 좌우회동패널(130)의 전면에 부착된 복수개의 태양전지(140)가 힌지핀(122)을 중심으로 전방을 향해 상향회동하게 된다(도 4 참조).
이때, 상하회동 리니어액튜에이터(151)의 모터(151a)도 벽체에 고정된 고정힌지편(156a)와 모터(151a)의 후단에 결합된 가동힌지편(156b) 및 힌지핀(156c)에 의하여 상하회동 가능하게 지지되어 있으므로 상하회동 리니어액튜에이터(151)도 상향회동하게 된다.
좌우회동수단(160)의 좌우회동 리니어액튜에이터(168)의 모터(168a)가 회전하여 모터(168a)의 모터축의 암나사부와 작동봉(168b)의 수나사부의 나사작용에 의하여 작동봉(168b)가 전진 또는 후퇴하게 되고, 작동봉(168b)가 전진 또는 후퇴함에 따라 작동봉(168b)에 연결되어 있는 푸시로드(166)가 전진 또는 후퇴하게 되며, 푸시로드(166)의 연결장공(167)에 연결돌기(164)가 삽입되어 있는 커넥팅로드(163)가 좌우회동지지축(161)을 중심으로 하여 좌우로 회동하게 되며, 커넥팅로드(163)가 결합되어 있는 좌우회동패널(130)이 좌우로 회동하게 되며, 좌우회동패널(130)에 부착된 태양전지(140)가 좌우로 회동하게 된다.
따라서 태양전지(140)는 상하회동 및 좌우회동하게 되어 태양으로부터의 수광량을 조절할 수 있게 된다. 이러한 동작에 따라 수광량센서(210)에 의하여 감지되는 수광량이 변하게 되며, 중앙처리장치(300)는 미리 저장되어 있는 설치 지역의 일자별, 시간대별 수광량 통계값과 수광량 감지정보에 따라 최적의 수광량을 얻을 수 있는 위치로 조절할 수 있게 된다.
또한 태양전지(140)가 부착되는 좌우회동패널(130)의 중앙부에는 태양전지(140)를 부착하지 않고, 그 위치에 수광량센서(210)를 부착함으로써 복수개의 태양전지(140)의 수광량과 수광량센서(10)의 수광량이 동일하게 되며, 결과적으로 복수개의 태양전지(140)가 수광하는 수광량을 정확하게 감지할 수 있어 수광량 조절이 보다 효과적으로 이루어지게 된다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 태양광 발전에너지의 모니터링 장치에 의하면, 태양전지의 발전량을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 기상상태와 태양전지패널의 이상유무와 손상여부를 모니터링할 수 있음과 아울러 모니터링된 태양전지의 발전량에 따라 태양전지의 수광량을 최적한 상태로 조절할 수 있게 되어 태양전지의 발전효율을 최대화할 수 있다.
또한 공동주택 또는 단독주택의 벽체에 설치할 수 있으면서도 태양전지를 상하회동 및 좌우회동 가능하게 설치할 수 있어 태양전지발전 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 태양전지패널 110 : 고정프레임
120 : 상하회동프레임 130 : 좌우회동패널
140 : 태양전지 150 : 상하회동수단
151 : 상하회동 리니어액튜에이터 152, 153 : 연결편
154 : 연결핀 160 : 좌우회동수단
161, 162 : 좌우회동지지축 163 : 커넥팅로드
164 : 연결돌기 165 : 좌우회동바
166 : 푸시로드 167 : 연결장공
168 : 좌우회동 리니어액튜에이터 200 : 기상상태 감지부
210 : 수광량센서 220 : 온도센서
230 : 조도센서 240 : 빗물센서
300 : 중앙처리장치 400 : 모니터링 시스템
500 : 접속반 600 : 인버터
700 : 부하 800 : 촬영부
900 : 관리자 단말기

Claims (1)

  1. 태양전지패널과 근접한 거리에 설치되며, 수광량센서, 온도센서, 조도센서, 빗물센서를 포함하여 상기 태양전지패널의 주변 기상 상태를 감지하여 출력하는 기상상태 감지부;
    상기 기상상태 감지부로부터 출력되는 상기 태양전지패널의 주변 기상상태 감지정보를 수신 받아 상기 태양전지패널의 발전량과 함께 출력하는 중앙처리장치; 및
    상기 중앙처리장치에서 출력되는 기상상태 감지정보 및 발전량을 저장하고, 미리 저장되어 있는 기상상태에 따른 발전량과 비교하여 상기 태양전지패널을 이루는 복수개의 태양광 모듈의 발전효율을 분석하며, 분석결과로 상기 복수개의 태양광 모듈의 작동상태 이상유무를 알려주는 모니터링 시스템;을 포함하며,
    상기 태양전지패널과 근접한 위치에 설치되어 있으며, 외부로부터 입력되는 촬영제어신호에 응하여 상기 태양전지패널을 촬영하고, 촬영된 영상을 출력하는 촬영부를 더 포함하며,
    상기 중앙처리장치는 상기 복수의 태양광모듈 각각 또는 일정 영역에 구분된 태양광모듈 존에 대해서 발전효율의 이상유무를 판단하고, 발전효율에 이상이 있는 경우로 인지되면 상기 촬영부로 촬영제어신호를 출력하며, 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상을 기반으로 발전효율 이상의 원인을 분석한 후 상기 모니터링 시스템으로 출력하며,
    상기 모니터링 시스템은 임의의 태양광모듈 또는 임의의 태양광모듈 존에 이상원인정보가 입력되면 이를 미리 설정된 관리자 단말기로 전송하며,
    상기 중앙처리장치는 태양광모듈 또는 태양광모듈 존에 이상이 발생하여 전기적인 이상신호가 감지되는 경우 접속반 및 인버터로 공급되는 전력을 차단시키고,
    상기 태양전지패널은 공동주택 또는 단독주택의 벽면에 설치되는 고정프레임과, 상기 고정프레임에 상하방향으로 회동 가능하게 지지되는 상하회동프레임과, 상기 상하회동프레임에 대하여 좌우방향으로 회동 가능하게 설치되는 복수개의 좌우회동패널과, 상기 좌우회동패널의 전면에 부착되는 복수개의 태양전지와, 상기 상하회동프레임을 상하회동시키는 상하회동수단과, 상기 좌우회동패널을 좌후회동시키는 좌우회동수단을 포함하며,
    상기 수광량센서는 상기 각 좌우회동패널의 중앙부에 부착되고,
    상기 상하회동수단은 후단부가 공동주택 또는 단독주택의 벽체 또는 지붕에 상하 회동 가능하게 지지되며 내주면에 암나사부가 형성된 중공형 모터축을 가지는 모터와 상기 암나사부에 맞물리는 수나사부를 가지는 스크루형 작동봉을 가지는 상하회동 리니어액튜에이터와, 상기 작동봉의 선단에 결합된 연결편과, 상기 상하회동프레임의 후면 하단에 결합된 연결편 및, 상기 연결편을 상대회동 가능하게 연결하는 연결핀을 포함하여 구성되며,
    상기 좌우회동수단은 상기 상하회동프레임의 상단과 하단에 좌우방향으로 일정 간격을 두고 돌출형성되는 상하부 좌우회동지지축과, 상기 좌우회동패널의 상단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 중간부가 상기 상부 좌우회동지지축에 좌우회동 가능하게 지지되고 후단부에 연결돌기가 돌출 형성된 커넥팅로드와, 상기 좌우회동패널의 하단중간부에 일단이 고정되어 후방으로 연장되며 후단부가 상기 하부좌우회동지지축에 좌우회동 가능하게 연결되는 좌우회동바와, 상기 커넥팅로드의 후단부 하부에 좌우로 길게 설치되며 상기 커넥팅로드의 연결돌기에 대응하는 위치마다 전후로 길게 형성되는 연결장공이 형성된 푸시로드와, 상기 푸시로드를 좌우로 작동시키는 좌우회동 리니어액튜에이터를 포함하여 구성되고,
    상기 수광량센서에 의한 수광량 감지정보에 따라 상기 중앙처리장치가 상기 상하회동수단을 제어하여 상기 상하회동프레임이 상하회동하도록 하며,
    상기 수광량센서에 의한 수광량 감지정보에 따라 상기 중앙처리장치가 상기 좌우회동수단을 제어하여 상기 좌우회동패널이 좌우로 회동하도록 함을 특징으로 하는 태양광 발전에너지의 모니터링 장치.
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