KR101773883B1 - 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치 - Google Patents

도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치에 대한 것으로서, 태양광장치, 소형풍력장치, 및 양수발전장치에 의해 생산된 전력을 배터리장치에 저장하여 외부로 공급하되, 잉여전력이 생산되는 시간에는 양수발전장치를 이용하여 수력발전을 위한 용수를 고지대로 이동시키고, 태양광장치에는 태양광패널을 경사지도록 설치하여 태양광패널 표면에 세척로드를 와이퍼와 같은 방식으로 세정 및 냉각시킴으로써 태양광패널의 발전효율을 상승시키고 세척수를 재순환시킴으로써 용수사용량을 절약하여 도서지역에 최적화된 융복합 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치{RENEWABLE ENERGY AND WATER SELF-SUPPORTING CONVERGENCE SYSTEM OF ISLAND AREA AND SOLAR MODULE CLEANER THEREOF}
본 발명은 도서지역 신재생에너지 및 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형풍력, 태양광, 및 양수발전이 융복합된 발전시설을 통해 에너지 및 물자립 모델을 구현하고 태양광패널의 청소와 냉각을 위해 제작이 간편하고 청소장치가 구비된 도서지역 신재생에너지 및 물자립 융복합 시스템 및 그에 이용되는 태양광모듈 청소장치에 관한 것이다.
우리나라는 현재 전체 도서(3,358개) 중 2,876개(11개 시도, 55개 시군구)가 무인도서(85.7%)로 이루어져 있다. 대부분의 도서지역에서는 발전에너지원으로 화석연료인 디젤을 사용하고 있는데, 디젤을 이용한 발전은 친환경도서개발 및 에너지 자립화에 한계가 있다.
따라서, 최근 들어 해상풍력을 비롯하여 대형 발전사업이 부분적으로 실시되고 있지만 500가구 정도의 소규모 도서에 이러한 대형발전설비를 구축하기에는 경제적인 면에서 비효율적인 측면이 있다.
이러한 한계로 인해, 도서지역 에너지 자립화를 위하여 상대적으로 설치비용이 저렴하면서 효율이 좋은 소형풍력발전 및 태양광을 이용한 하이브리드 발전시스템이 적용되기 시작하고 있다. 이러한 발전시스템은 연료원을 자체해결할 수 있기 때문에 소규모 주민이 거주하는 도서지역에는 유용한 에너지 공급원으로서 활용가치가 크다고 볼 수 있다.
즉, 도서지역에서는 지역에 따라 산, 바람, 지하수 등이 달리 분포되어 있으며, 각각의 자연에너지를 이용한 소형풍력, 태양광 및 양수발전을 통해 에너지 자립화가 가능하다. 즉, 도서지역 자립화를 위해서는 무엇보다도 에너지 및 물자립이 필요한 실정이다.
이러한 친환경에너지 생산은 기본적으로 소형풍력과 태양광을 이용하고, 부분적으로 양수발전을 이용할 수 있다. 반면에 물 자립화를 위해서는 지하수 개발, 지표수 및 계곡수 포집 및 재이용, 우수저류시설 등이 필요하다.
그러나, 기존의 신재생에너지 융복합 발전모델은 에너지 생산 개념만이 포함되어 있고 물이 부족한 도서지방에서의 빗물, 지표수, 계곡수 등의 재이용 방안이 복합적으로 고려되지 않았기 때문에 도서지역에 적용하기에는 한계가 있다.
한편, 친환경에너지 생산시설 중 태양광 발전은 매우 중요한 역할을 하며, 태양광 판을 이용하여 전력생산이 가능함은 물론이고 이를 이용하여 우수를 회수하여 재사용할 수도 있다. 특히, 태양광 판은 표면에 오염물질이 묻거나 고온상태로 유지되면 효율저하를 가져오기 때문에 적정온도 유지 및 표면 청결을 위해 일정주기마다 세척을 해줘야 한다.
그러나, 기존의 태양광 모듈 청소장치들은 구성이 복잡하고 세정을 위한 물사용량이 많기 때문에 물이 부족한 도서지역에 적용하기에는 한계가 있다.
한국등록특허 제10-1131625호
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 물이 부족한 도서지역에 최적화된 신재생 에너지 융복합 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물이 부족한 도시지역에 적용될 수 있는 태양광모듈 청소장치를 제안하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 태양광모듈 청소장치는 태양광 패널이 일방향으로 경사지도록 거치되는 지지구조체; 상기 지지구조체의 경사방향측 상단에 연결되고, 세척수를 공급하는 공급관; 상기 지지구조체에 연결되고, 상기 태양광 패널의 상면을 세척하는 세척로드; 상기 지지구조체의 경사방향측 하단에 연결되고, 상기 공급관에 의해 공급되는 세척수를 포집도록 구성되는 물받이부; 상기 물받이부로부터 배출된 세척수를 저장하는 포집조;및 외부로부터 공급되는 용수 및 상기 포집조에 의해 포집되는 세척수를 저장하고, 상기 공급관에 세척수를 공급하는 저수조를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 세척로드는 상기 지지구조체의 일단에 고정되는 회전모터와 회전체에 일단이 고정되고, 타단이 자유단으로 구성되어 상기 회전모터와 상기 회전체의 회전에 의해 회전하면서 상기 태양광 패널을 세척하는 것이 바람직하다.
본 발명의 물받이부는 길이방향의 일단으로부터 타단으로 갈수록 경사지도록 형성되고, 경사진 방향의 하측 일단에는 상기 포집조와 연통되는 배출공이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 물받이부는 경사진 방향의 상측 일단에는 이물질을 모이기 위한 이물질통이 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 물받이부는 상기 물받이부의 경사진 바닥면을 따라 슬라이딩 이동하는 걸림망을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 걸림망은 상기 세척로드의 이동과 연동되어 상기 물받이부를 따라 이동하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 걸림망은 일단이 상기 물받이부의 수직벽에 레일결합방식으로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 공급관에 구비되고, 상기 저수조로부터 공급되는 세척수를 분기하여 다수개의 공급관에 공급하도록 구성되는 커넥터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 태양광모듈 청소장치의 제어방법은 지지구조체, 공급관, 세척로드, 물받이부, 포집조 및 저수조를 포함하는 상기 태양광모듈 청소장치를 제어하는 방법에 있어서, 통상시기에는 상기 저수조의 용수를 상기 공급관으로 공급하여 패널을 세척하거나 냉각시킨 후, 다시 상기 포집조에 포집하여 상기 저수조에 저장하도록 구성되고, 우기에는 상기 공급관의 용수 공급을 중지하고, 상기 패널 상면에 낙하하는 우수를 상기 포집조에 포집하여 상기 저수조에 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 통상시기에는 상기 저수조의 수위를 체크하여 외부로부터 용수를 공급받을지 여부를 판단하여 상기 공급관에 용수를 공급하는 저수조 수위 체크단계(S1-100); 상기 패널의 온도가 일정온도 이상일 경우에만 상기 저수조로부터 용수를 공급받아 상기 패널을 세정 및 냉각시키는 세척수 공급단계(S1-200); 상기 저수조로부터 용수를 공급받아 상기 세척로드에 의해 패널의 상면을 세척하는 세척로드 작동단계(S1-300);및 상기 세척로드에 의해 세척된 세척수를 포집하여 다시 상기 저수조에 저장하여 세척수를 순환시키는 물순환단계(S1-400)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 세척로드 작동단계(S1-300)는 상기 세척로드의 작동과 연동하여 상기 물받이부의 걸림망을 이동시켜 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템은 양수발전장치, 소형풍력장치, 태양광장치, 및 상기 발전장치들로부터 생산되는 전기를 저장하여 외부로 공급하는 배터리장치를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 양수발전장치는 우수를 저장하고 상대적으로 고지대에 설치되는 상부저류조; 상기 상부저류조와 연통되고, 상대적으로 저지대에 설치되는 하부저류조; 상기 상부저류조와 상기 하부저류조를 연결하는 제1 연결관에 구비되는 양수펌프;및 상기 상부저류조와 상기 하부저류조를 연결하는 제2 연결관에 구비되는 수력터빈을 포함하고, 전력부족시에는 상기 상부저류조로부터 상기 하부저류조로 용수를 흘려보내 수력발전을 실시하고, 전력잉여시에는 상기 하부저류조로부터 상기 하부저류조로 용수를 끌어올리도록 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명의 태양광장치는 상기 태양광모듈 청소장치를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 의한 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 세척장치에 의하면, 전력부족시에는 고지대의 용수를 흘려보내 수력발전을 하여 전기생산량을 보충하고 전력잉여시에는 저지대의 용수를 고지대로 이동시켜 추후 다시 수력발전을 할 수 있도록 함으로써 용수가 부족한 도서지역에 최적화된 융복합시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
태양광장치의 태양광패널을 경사지도록 설치하고 와이퍼방식으로 작동되는 세척로드에 의해 비교적 적은 전력으로 태양광패널을 세척 및 냉각시킬 수 있고, 태양광패널을 따라 흐르는 용수를 포집하여 재사용함으로써 용수가 부족한 도서지역에 사용가능한 태양광패널 세척장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템의 바람직한 실시예를 보인 배치도.
도 2는 도 1의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광모듈 세척장치를 보인 구성도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 태양광모듈 세척장치의 세척로드 및 걸림망의 작동상태를 순차적으로 보인 부분확대사시도.
도 7은 본 발명의 태양광모듈 세척장치의 세척로드의 작동방향을 보인 작동상태도.
도 8은 본 발명의 태양광모듈 세척장치의 세척로드의 구성을 보인 구성도.
도 9는 본 발명의 태양광모듈 세척장치의 제어상태를 보인 도식도.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템에 대한 배치도 및 구성도가 도시되어 있다. 본 발명의 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템은 소형풍력, 태양광, 및 양수발전의 융복합 발전시설을 구축하되 도서지역에 적용될 수 있는 물자립 모델을 적용하여 안정적인 전기를 공급함과 동시에 용수 사용을 최소화하기 위한 것이다.
본 발명의 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템은 낙차를 이용하여 전력을 생산하는 양수발전장치와; 태양광장치와; 소형풍력장치와; 상기 양수발전장치, 상기 태양광장치, 및 상기 소형풍력장치로부터 생산된 전력을 저장하고 공급하는 배터리장치를 포함한다.
본 발명의 양수발전장치(100)는 우수를 저장하고 상대적으로 고지대에 설치되는 상부저류조(110)와, 상대적으로 저지대에 설치되고 상기 상부저류조(110)와 제1 연결관(111) 및 제2 연결관(112)에 의해 연결되는 하부저류조(120)와, 상기 제1 연결관(111)에 구비되는 양수펌프(130)와, 상기 제2 연결관(112)에 구비되는 수력터빈(140)을 포함한다.
상기 상부저류조(110)는 상대적으로 고지대에 설치되고 우수를 저장할 수 있는 시설이 구비된다. 그리고, 상부저류조(110)는 제1 연결관(111) 및 제2 연결관(112)에 의해 하부저류조(120)와 연결되는데, 하부저류조(120)는 상부저류조(110)에 비해 상대적으로 낮은 저지대에 설치된다. 상부저류조(110)와 하부저류조(120)는 기본적으로 물을 저장하는 기능을 하고, 상기 저류조 내의 물을 용수로 활용할 수 있다.
그리고, 제1 연결관(111)에는 하부저류조(120)에 있는 물을 상부저류조(110)로 양수시키기 위한 양수펌프(130)가 연결되고, 제2 연결관(112)에는 낙차에 의해 상부저류조(110)에서 하부저류조(120)로 이동하는 유수에 의해 수력발전을 하기 위한 수력터빈(140)이 연결된다. 상기 수력터빈(140)에는 발전기(150)가 연결됨으로써 수력터빈(140)에 의한 회전력을 이용하여 전기 생산이 가능하다.
따라서, 우수가 저장된 상부저류조(110)에서 낙차에 의해 하부저류조(120)로 물을 이동시키면서 수력터빈(140) 및 발전기(150)에 의해 전기를 생산하고, 야간시간대에는 남는 전력을 이용하여 양수펌프(130)에 의해 하부저류조(120)의 물을 다시 상부저류조(110)로 이동시켜 전력생산을 위한 준비를 할 수 있다. 이와 같이 시간대에 따라 물을 고지대 내지 저지대로 이동시킴으로써 전력량 생산을 제어할 수 있다.
한편, 하부저류조(120)는 주변 지하수와 연결되어 지하수(160)를 수원으로 이용할 수 있다. 하부저류조(120)에 저장된 용수는 이하에서 설명할 태양광모듈의 세척용수로 사용되거나 상부저류조(110)로 이동하여 수력발전을 하기 위한 용수로 사용될 수 있다.
수력터빈(140) 및 발전기(150)에 의해 생산된 전기는 배터리장치(200)에 저장된다. 그리고, 도서지역의 바람 또는 태양광을 이용한 소형풍력장치(300) 및 태양광장치(400)에서 생산된 전력도 배터리장치(200)에 저장된다. 상기 배터리장치(200)에 저장된 전기는 도서지역 내에 전기를 공급하기 위해 사용되거나 본 발명의 시스템 내에서 사용될 수 있다.
특히, 야간과 같이 전력 사용량이 적어서 잉여전력이 생산되는 시간대에는 하부저류조(120)에 저장된 물을 양수펌프(130)를 이용하여 상부저류조(110)로 이동시킴으로써 전력부족시 수력발전을 하기 위한 준비를 할 수 있다.
도 3 내지 도 6에는 본 발명에 의한 태양광모듈 청소장치가 도시되어 있다. 태양광모듈 청소장치(500)는 태양광장치(400)의 표면온도를 저감시키고 표면의 오염물질을 제거함으로써 태양광 발전효율을 상승시키기 위한 것이다.
태양광모듈 청소장치(500)는 태양광장치(400)의 패널(410)을 지지하기 위한 지지구조체(510)를 포함하고, 상기 지지구조체(510)는 패널(410)이 일방향으로 경사지도록 거치되어 세척수가 일방향으로 흐르도록 구성된다.
상기 지지구조체(510)의 양측면에는 패널(410)을 따라 흐르는 세척수가 외부로 유출되지 않도록 측판(511)이 구비되고, 지지구조체(510)의 하측단에는 패널(410)을 따라 흐르는 세척수가 모이는 물받이부(520)가 구비된다.
상기 물받이부(520)의 바닥면은 일정방향으로 경사지도록 형성되어 세척수가 한쪽 방향으로 흐르도록 형성된다. 물받이부(520)의 상측바닥면에는 이물질을 모으기 위한 이물질통(521)이 구비되고, 물받이부(520)의 하측바닥면에는 세척수를 외부로 배출하기 위한 배출공(522)이 형성된다. 배출공(522)을 통해 배출된 세척수는 별도의 포집조(523)에 포집된다.
그리고, 상기 물받이부(520)에는 경사진 바닥면을 따라 슬라이딩 이동하는 걸림망(530)이 구비된다. 상기 걸림망(530)은 물받이부(520)의 경사진 바닥면을 따라 흐르는 세척수 내의 이물질을 걸러낸다.
도 5의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 걸림망(530)의 일단 상측은 한쪽 면이 연결와이어(531)에 의해 아래에서 설명할 세척로드(540)의 선단과 연결되고, 다른 면이 스프링(532)에 의해 측판(511)의 내측면에 연결된다. 그리고, 걸림망(530)의 타단은 물받이부(520)의 길이방향 수직벽(520')에 연결되어 슬라이딩 이동하도록 구성될 수 있다. 물받이부(520)의 길이방향 수직벽(520')과 걸림망(530) 타단의 연결구성은 공지된 다양한 기술로 구성될 수 있으며, 일 예로 단면이 '
Figure 112016090348601-pat00001
'로 형성된 레일결합방식으로 구성될 수 있다.
걸림망(530)이 물받이부(520)의 길이방향 수직벽(520')에 연결되는 지점에는 물받이부(520)의 경사진 바닥면에 의한 단차를 보상하기 위한 탄성부재(도시되지 않음)가 더 부가될 수 있다.
그리고, 물받이부(520)의 상측바닥면에는 연결핀(524)이 상방으로 돌출되어 걸림망(530)의 일단에 연결된 연결와이어(531)가 연결핀(524)에 걸쳐진 후, 다시 세척로드(540)의 선단에 연결된다.
따라서, 상기 걸림망(530)은 세척로드(540)의 회전에 의해 연결와이어(531)로 당겨짐으로써 물받이부(520)의 경사진 바닥면을 따라 상방으로 이동하고, 세척로드(540)의 반대회전에 의해 스프링(532)에 의해 당겨짐으로써 원위치로 복귀한다. 이와 같은 이동과정을 통해 도 6에 도시된 바와 같이 상기 걸림망(520)에 걸린 이물질들을 이물질통(521)에 포집할 수 있다.
지지구조체(510)에 안착된 패널(410)에는 패널(410)의 표면을 세정하기 위한 세척로드(540)가 구비된다. 세척로드(540)는 차량용 와이퍼와 같이 일단이 고정되어 양방향으로 회전하면서 패널(410)의 표면을 세정한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 세척로드(540)의 일단은 회전모터(541)와 회전체(542)에 연결되고, 타단은 자유단으로 구성되어 회전모터(541) 및 회전체(542)의 회전에 의해 일방향으로 회전한다. 그리고, 회전체(542)와 세척로드(540)의 일단은 복귀스프링(543)에 의해 연결됨으로써 복귀스프링(543)의 복원력에 의해 원위치로 복귀할 수 있다.
상기와 같이 구성된 세척로드(540)는, 도 7에 도시된 바와 같이 패널(410)의 물받이부(520)측에 1개가 구비되고, 패널(410)의 일측면에 1개가 구비되어 각각 대각선방향에서 패널(410)의 표면을 세정할 수 있다.
그리고, 지지구조체(510)에서 경사지도록 설치된 패널(410)의 상측단에는 외부로부터 공급된 세척수가 공급되기 위한 공급관(550)이 길이방향으로 길게 설치된다. 상기 공급관(550)에는 다수개의 통공(551)이 형성되어, 통공(551)을 통해 세척수가 배출되어 경사지도록 설치된 패널(410)의 상면을 따라 흐른다.
상기 공급관(550)의 일단에는 커넥터(552)가 구비되고, 상기 커넥터(552)를 통해 인접하는 지지구조체(510)의 공급관(550)에 세척수를 분기하여 공급할 수 있다.
그리고, 커넥터(552)는 외부에 구비된 저수조(560)로부터 세척수를 공급받는다. 저수조(560)와 커넥터(552)를 연결하는 제1 연결관(561)에는 필터(562)와 공급펌프(563)가 구비될 수 있다. 저수조(560)는 상기에서 설명한 상부저류조(110) 또는 지하수(160)로부터 용수를 공급받을 수 있다.
한편, 물받이부(520)의 배출공(522)을 통해 배출된 세척수가 포집되는 포집조(523)는 제2 연결관(564)을 통해 저수조(560)와 연결된다. 제2 연결관(564)에도 필터(562)와 공급펌프(563)가 구비된다. 따라서, 포집조(523)에 포집된 세척수는 필터(562)에 의해 필터링되어 다시 저수조(560)로 공급됨으로써 세척수를 지속적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템 및 그에 사용되는 태양광모듈 청소장치의 작동상태를 보다 자세하게 설명한다.
본 발명의 도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템의 상부저류조(110)에는 우수를 저장하고, 하부저류조(120)에는 지하수를 저장하여 물이 부족한 도서지역에서 효율적인 물사용이 가능하도록 한다.
그리고, 소형풍력장치(300)와 태양광장치(400)에서 생산된 전력은 모두 배터리장치(200)에 저장되어 주변 인근에 전기를 공급할 수 있다. 다만, 소형풍력장치(300)와 태양광장치(400)에 의해 충분한 전기공급이 어려울 경우, 가령 풍속이 약하거나 구름이 많은 날씨와 같은 경우에는 상부저류조(110)에 저장된 우수를 제1 연결관(111)을 통해 흘려보내면서 수력터빈(140)과 발전기(150)에 의해 전기를 추가 생산한다.
그리고, 야간과 같이 전기 사용량이 감소하여 배터리장치(200)에 여분의 전기가 있는 시간대에는 양수펌프(130)에 의해 하부저류조(120)에 있는 용수를 상부저류조(110)로 다시 이동시킨다. 하부저류조(120)의 용수를 상부저류조(110)로 이동시켜 저장함으로써 소형풍력장치(300)와 태양광장치(400)에 의해 충분한 전기공급이 어려운 시간대에는 다시 수력발전을 할 수 있게 된다.
태양광장치(400)에 구비되는 태양광모듈 청소장치(500)도 용수가 부족한 도서지역의 현실을 고려하여 물사용량을 최소화하도록 구동된다.
도 9에는 본 발명에 의한 태양광모듈 청소장치(500)의 제어방법이 도시되어 있다. 본 발명의 태양광모듈 청소장치(500)는 통상시기와 우기를 구분하여 구동될 수 있다.
먼저, 통상시기에는 저수조(560)의 수위를 체크하는 저수조 수위 체크단계(S1-100)가 실시된다. 저수조 수위 체크단계(S1-100)에서는 저수조(560)의 수위가 세척수 공급하기에 충분하면 커넥터(552) 내지 공급관(550)에 세척수를 공급하고, 저수조(560)의 수위가 충분하지 않으면 상부저류조(110) 내지 하부저류조(120)로부터 용수를 공급받는다.
저수조(560)로부터 세척수가 공급되면, 공급관(550)을 통해 세척수가 흘러나와 패널(410)을 세정 및 냉각시키는 세척수 공급단계(S1-200)가 실시된다. 이때, 패널(410)에 구비된 온도센서에 의해 일정 온도 이상이 되는 경우에만 물이 공급되도록 할 수 있다.
세척수 공급이 이루어지면, 지속적 내지 단속적으로 세척로드(540)가 작동하는 세척로드 작동단계(S1-300)가 실시된다. 세척로드(540)는 회전모터(541)와 회전체(542)의 회전에 의해 회전하면서 패널(410) 상면의 이물질을 닦아 낸다.
그리고, 세척로드(540)가 회전하면서, 세척로드(540)의 선단에 연결된 연결와이어(531)에 의해 걸림망(530)이 당겨지면서 물받이부(520)에 모여진 이물질을 이물질통(521)에 포집한다. 그리고, 걸림망(530)에 의해 이물질이 걸러진 우수는 경사진 물받이부(520)를 따라 배출공(522)을 통해 포집조(523)에 포집된다.
포집조(523)에 포집된 용수는 순환하여 다시 저수조(560)에 저장되는 물순환단계(S1-400)가 실시된다. 물이 부족한 도서지역에서 물을 절약하기 위하여 패널(410)을 세척한 용수를 다시 순환시켜 필터(562)에 의해 필터링한 후 저수조(560)에 저장함으로써 재사용할 수 있도록 한다.
한편, 우기에는 패널(410)의 세정 및 냉각이 필요없기 때문에 우수를 저장하기 위한 우수저장단계(S2-100)를 실시한다. 우수저장단계(S2-100)는 패널(410)로 낙하하는 우수를 저장하여 포집조(523)에 포집한 후, 필터(562)에 의해 필터링한 후, 다시 저수조(560)에 저장하여 추후 패널(410)을 세정하거나 냉각시키기 위해 사용한다.
한편, 우수저장단계(S2-100)에서 저수조(560)에 필요 이상의 우수가 저장된 경우에는 하부저류조(120)로 우수를 이동시키는 용수회귀단계(S2-200)를 실시한다. 용수회귀단계(S2-200)에서 용수를 하부저류조(120)로 회귀시킴으로써 추후 수력발전을 하기 위한 용수를 별도로 저장해둘 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 양수발전장치 110 : 상부저류조
120 : 하부저류조 130 : 양수펌프
140 : 수력터빈 150 : 발전기
200 : 배터리장치 300 : 소형풍력장치
400 : 태양광장치 410 : 패널
500 : 태양광모듈 청소장치 510 : 지지구조체
520 : 물받이부 530 : 걸림망
540 : 세척로드 550 : 공급관
560 : 저수조

Claims (13)

  1. 태양광 패널이 일방향으로 경사지도록 거치되는 지지구조체;
    상기 지지구조체의 경사방향측 상단에 연결되고, 세척수를 공급하는 공급관;
    상기 지지구조체에 연결되고, 상기 태양광 패널의 상면을 세척하는 세척로드;
    상기 지지구조체의 경사방향측 하단에 연결되고, 상기 공급관에 의해 공급되는 세척수를 포집도록 구성되는 물받이부;
    상기 물받이부로부터 배출된 세척수를 저장하는 포집조;및
    외부로부터 공급되는 용수 및 상기 포집조에 의해 포집되는 세척수를 저장하고, 상기 공급관에 세척수를 공급하는 저수조를 포함하되,
    상기 물받이부는
    길이방향의 일단으로부터 타단으로 갈수록 경사지도록 형성되고,
    경사진 방향의 하측 일단에는 상기 포집조와 연통되는 배출공이 형성되고,
    상기 물받이부의 경사진 바닥면을 따라 슬라이딩 이동하는 걸림망을 포함하며,
    상기 걸림망은
    상기 세척로드의 이동과 연동되어 상기 물받이부를 따라 이동하도록 구성되는
    태양광모듈 청소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세척로드는
    상기 지지구조체의 일단에 고정되는 회전모터와 회전체에 일단이 고정되고, 타단이 자유단으로 구성되어 상기 회전모터와 상기 회전체의 회전에 의해 회전하면서 상기 태양광 패널을 세척하는
    태양광모듈 청소장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 물받이부는
    경사진 방향의 상측 일단에는 이물질을 모이기 위한 이물질통이 구비되는
    태양광모듈 청소장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 걸림망은
    일단이 상기 물받이부의 수직벽에 레일결합방식으로 연결되는
    태양광모듈 청소장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급관에 구비되고, 상기 저수조로부터 공급되는 세척수를 분기하여 다수개의 공급관에 공급하도록 구성되는 커넥터를 포함하는
    태양광모듈 청소장치.
  9. 지지구조체, 공급관, 세척로드, 물받이부, 포집조 및 저수조를 포함하는, 제1항, 제2항, 제4항, 제7항, 및 제8항 중 어느 한 항에 의한 태양광모듈 청소장치를 제어하는 방법에 있어서,
    통상시기에는 상기 저수조의 용수를 상기 공급관으로 공급하여 패널을 세척하거나 냉각시킨 후, 다시 상기 포집조에 포집하여 상기 저수조에 저장하도록 구성되고,
    우기에는 상기 공급관의 용수 공급을 중지하고, 상기 패널 상면에 낙하하는 우수를 상기 포집조에 포집하여 상기 저수조에 저장하도록 구성되는
    태양광모듈 청소장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통상시기에는
    상기 저수조의 수위를 체크하여 외부로부터 용수를 공급받을지 여부를 판단하여 상기 공급관에 용수를 공급하는 저수조 수위 체크단계(S1-100);
    상기 패널의 온도가 일정온도 이상일 경우에만 상기 저수조로부터 용수를 공급받아 상기 패널을 세정 및 냉각시키는 세척수 공급단계(S1-200);
    상기 저수조로부터 용수를 공급받아 상기 세척로드에 의해 패널의 상면을 세척하는 세척로드 작동단계(S1-300);및
    상기 세척로드에 의해 세척된 세척수를 포집하여 다시 상기 저수조에 저장하여 세척수를 순환시키는 물순환단계(S1-400)를 포함하는
    태양광모듈 청소장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세척로드 작동단계(S1-300)는
    상기 세척로드의 작동과 연동하여 상기 물받이부의 걸림망을 이동시켜 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는
    태양광모듈 청소장치의 제어방법.
  12. 양수발전장치, 소형풍력장치, 태양광장치, 및 상기 발전장치들로부터 생산되는 전기를 저장하여 외부로 공급하는 배터리장치를 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 양수발전장치는
    우수를 저장하고 상대적으로 고지대에 설치되는 상부저류조;
    상기 상부저류조와 연통되고, 상대적으로 저지대에 설치되는 하부저류조;
    상기 상부저류조와 상기 하부저류조를 연결하는 제1 연결관에 구비되는 양수펌프;및
    상기 상부저류조와 상기 하부저류조를 연결하는 제2 연결관에 구비되는 수력터빈을 포함하고,
    전력부족시에는 상기 상부저류조로부터 상기 하부저류조로 용수를 흘려보내 수력발전을 실시하고, 전력잉여시에는 상기 하부저류조로부터 상기 하부저류조로 용수를 끌어올리도록 제어되되,
    상기 태양광장치는
    제1항, 제2항, 제4항, 제7항, 및 제8항 중 어느 한 항에 의한 태양광모듈 청소장치를 포함하는
    도서지역 신재생에너지와 물자립 융복합 시스템.
  13. 삭제
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