KR101776086B1 - 태양광 증폭 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광을 집광하여 증폭하는 태양광 증폭 수단; 및 상기 태양광 증폭 수단을 지지하고, 상기 태양광 증폭 수단으로부터 발생한 전기 에너지 및 열 에너지를 저장하는 에너지 저장 수단을 포함하고, 상기 태양광 증폭 수단은, 내부에 기체, 액체, 젤 또는 고체 형태의 열 전달 매체가 수용되는 금속 소재의 제1 파이프; 상기 제1 파이프를 둘러싸는 금속 소재의 제2 파이프; 상기 제1 파이프와 제2 파이프 사이에 설치되는 태양 전지 모듈; 및 소정 형상의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어지고, 상기 제2 파이프의 외주에 부착되어 태양광을 증폭시키는 태양광 증폭 시트를 포함하고, 상기 태양광 증폭 시트는 서로 다른 크기의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어진 복수의 집광 시트들을 포함하고, 상기 집광 시트들의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 상기 제2 파이프의 반경방향 외측으로부터 반경방향 내측으로 순차적으로 작아지거나 커지는 크기를 갖는 것을 특징으로 하여, 태양광을 집광하여 증폭시킬 수 있는 고효율의 태양광 증폭 발전 장치에 관한 것이다.

Description

태양광 증폭 발전 장치{Apparatus for generating power by amplifying sunlight}
본 발명은 태양광을 집광하여 증폭시킬 수 있는 태양광 증폭 발전 장치에 관한 것이다.
매장량에 한계가 있는 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료 그리고 환경에 큰 재앙을 줄 수 있는 원자력 에너지를 대체할 수 있는 신재생 에너지에 대한 관심이 증가되고 있다. 이러한 신재생 에너지에는 수력, 풍력, 조력, 태양광으로부터 발생하는 운동 에너지, 열 에너지 또는 빛 에너지 등이 있다. 이 중에서 가장 각광받는 신재생 에너지는 고갈의 염려가 없고 친환경적인 태양광 에너지라 할 수 있다.
이러한 태양광 에너지를 이용하는 태양광 발전 시스템은 태양광으로부터 얻은 열 에너지를 직접 사용하거나 이 열 에너지를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 전기 에너지를 생성한다. 이러한 태양광 발전 시스템은 주택, 건물, 공장 또는 발전소 등에서 난방 및 전기를 공급하는데 주로 이용되고 있다.
그런데, 태양광 발전 시스템은 옥외에 태양광 집광판이나 집열기를 설치하여 운영하므로 대량의 에너지를 얻기 위해서는 넓은 장소가 필요하고, 초기 설치시에 많은 비용이 드는 단점이 있다. 또한 무게가 무거워서 설치장소에 제한이 있었다. 더욱이, 태양광 발전 시스템은 일조량이 부족한 극지방의 경우에는 충분한 에너지를 얻기가 불가능하였다.
- 선행기술문헌
1. 공개특허공보 제10-2000-0036516호(2000. 07. 05.)
2. 공개특허공보 제10-2014-0045608호(2014. 04. 17.)
삭제
본 발명은 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 해소하고, 설치 비용이 적게 들며, 태양광을 집광하여 많은 에너지를 얻을 수 있는 태양광 증폭 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 태양광을 집광하여 증폭하는 태양광 증폭 수단; 및 상기 태양광 증폭 수단을 지지하고, 상기 태양광 증폭 수단으로부터 발생한 전기 에너지 및 열 에너지를 저장하는 에너지 저장 수단을 포함하고, 상기 태양광 증폭 수단은, 내부에 기체, 액체, 젤 또는 고체 형태의 열 전달 매체가 수용되는 금속 소재의 제1 파이프; 상기 제1 파이프를 둘러싸는 제2 파이프; 상기 제1 파이프와 제2 파이프 사이에 설치되는 태양 전지 모듈; 및 소정 형상의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어지고, 상기 제2 파이프의 외주에 부착되어 태양광을 증폭시키는 태양광 증폭 시트를 포함하고, 상기 태양광 증폭 시트는 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어진 복수의 집광 시트들을 포함하고, 상기 집광 시트들의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 상기 제2 파이프의 반경방향 외측으로부터 반경방향 내측으로 순차적으로 작아지거나 커지는 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양광 증폭 시트의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 내열성을 갖는 투명 우레탄 소재이고, 집광 시트에 개별적으로 착탈 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양 전지 모듈은 상기 제1 파이프와 제2 파이프 사이에 동심원을 중심으로 서로 중첩되어 배치되는 복수의 태양 전지들로 이루어지고, 상기 복수의 태양 전지들 사이 사이에는 파이프가 배치되고, 각각의 파이프 및 상기 제1 파이프는 열전달을 위한 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에너지 저장 수단은, 상기 태양광 증폭 수단을 회전 가능하게 지지하는 회전 기구; 및 상기 태양광 증폭 수단의 열 에너지를 이용하여 가열된 물을 저장하는 열수 탱크를 포함하고, 상기 열수 탱크는 물이 유입되는 입수구 및 가열된 물을 배출하는 출수구를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에너지 저장 수단은 상기 열수 탱크 내부의 열수를 외부의 보일러 장치로 공급하는 열수 공급 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에너지 저장 수단은 상기 열수 탱크 내부의 고압 증기를 외부의 터빈 장치로 공급하는 증기 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에너지 저장 수단은, 상기 태양 전지 모듈로부터 발생한 전기 에너지를 저장하는 복수의 축전지를 구비한 충전부; 및 상기 태양 전지 모듈로부터 발생한 전기 에너지의 극성을 바꾸는 인버터 또는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열수 탱크는, 상기 태양광 증폭 수단의 열 에너지를 이용하여 가열된 열탕을 저장하는 제1 탱크; 및 상기 제1 탱크의 주변에 배치되고 상기 제1 탱크 내부의 열탕보다는 상대적으로 낮은 온도의 온수를 저장하는 제2 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에너지 저장 수단은 상기 에너지 저장 수단에 내장되고 사용시에 상기 에너지 저장 수단의 외부로 연장되어 상기 태양광 증폭 수단의 표면에 세척수를 분사하는 고압 분사기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 파이프 및 제2 파이프는 수평방향 또는 수직방향으로 배치되어 상기 회전 기구에 의해 회전 가능한 것을 특징으로 한다.
부가적으로, 상기 태양광 증폭 수단이 수직방향으로 배치된 경우, 상기 태양광 증폭 수단의 상단에는 상방으로 면적이 증가하는 깔때기 형상의 집광 부재가 설치되고, 상기 집광 부재의 표면에는 적어도 하나 이상의 태양광 증폭 시트가 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치는 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약이 적고 설치 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치는 설치된 집광 시트의 수에 따라 매우 높은 수준의 태양광을 집광함으로써, 일조량이 부족한 지역에서도 고효율의 에너지를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치의 태양광 증폭 수단을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치의 태양광 증폭 수단을 도시한 단면도,
도 4a 내지 4d는 태양광 증폭 시트의 볼록 렌즈의 형상을 나타낸 도면으로서, 단일 평면 볼록 렌즈를 나타낸 도면,
도 5a 내지 5c는 태양광 증폭 시트의 볼록 렌즈의 형상을 나타낸 도면으로서, 다중 볼록 렌즈를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치의 태양광 증폭 수단의 태양 전지 모듈과 축전지를 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치의 태양광 증폭 수단의 태양 전지 모듈을 개략적으로 도시한 단면도,
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치는 태양으로부터 조사되는 태양광을 집광하여 증폭시키는 태양광 증폭 수단(100) 및 태양광 증폭 수단(100)을 지지하고 이로부터 발생한 전기 에너지 및 열 에너지를 저장하는 에너지 저장 수단(200)으로 구성된다. 여기서, 태양광 증폭 수단(100)은 전체적으로 원통형 구조를 가지며, 제1 파이프(110), 제2 파이프(120), 태양 전지 모듈(130) 및 태양광 증폭 시트(140)를 포함한다.
제1 파이프(110)는 내부에 기체, 액체, 젤(gel) 또는 고체 형태의 열 전달 매체를 수용하고, 열 전달 매체는 태양광에 의해 소정 온도 이상으로 가열된다. 제1 파이프(110)는 태양광으로부터 높은 열전달을 위해 구리, 구리 합금 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 파이프(110)는 내열성을 갖도록 열처리된 비철합금. 예를 들면 탄소 소재, 특히 그래핀(graphene) 소재로 이루어질 수 있다.
제2 파이프(120)는 제1 파이프(110)와 실질적으로 동일한 형상을 가지며 제1 파이프(110)보다는 큰 직경으로 이루어져, 제1 파이프(110)를 둘러싼다. 즉, 제2 파이프(120)는 내부에 제1 파이프(110)를 수용한다. 제2 파이프(120)는 투명 소재로 이루어질 수 있다, 또한, 제2 파이프(120)는 내열성을 갖도록 열처리된 비철합금. 예를 들면 탄소 소재, 특히 그래핀(graphene) 소재로 이루어질 수 있다.
태양 전지 모듈(130)은 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120) 사이에 설치되고, 제2 파이프(120)의 표면에 조사된 태양광에 의해 발생하는 광기전력을 이용하여 전기 에너지를 생성한다. 여기서, 태양 전지 모듈(130)은 서로 분리된 한 쌍의 반원통형 전지로 구성되고, 각각의 전지들은 후술되는 축전지와 연결될 수 있다.
태양광 증폭 시트(140)는 소정 형상의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어진 집광 시트로서, 제2 파이프(120)의 외주에 부착되어 태양광을 집광하여 증폭시키는 역할을 한다. 그리고, 태양광 증폭 시트(140)는 복수의 집광 시트들(141 내지 144)로 이루어진다. 도면에는 4개의 집광 시트들을 도시하였지만, 태양광 증폭 시트(140)는 2개, 3개, 4개, ... 또는 n개의 집광 시트들로 이루어질 수 있다. 그리고, 각각의 집광 시트(141 내지 144)는 소정 형상의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어진다. 또한, 태양광 증폭 시트(140)는 제2 파이프(120)의 양측면에도 부착될 수 있다. 여기서, 제2 파이프(120)의 양측면에는 개폐 가능한 덮개 부재가 설치될 수 있고, 이 덮개 부재에 태양광 증폭 시트(140)가 2개, 3개, 4개, ... 또는 n개로 부착될 수 있다.
여기서, 하나의 집광 시트(141)의 볼록 렌즈들 오목 거울들은 다른 집광 시트(142)의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들의 크기와는 다른 크기로 형성된다. 그리고, 하나의 집광 시트(141)의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 제2 파이프(120)의 반경방향 외측에 부착된 다른 집광 시트(142, 143, 144)의 볼록 렌즈들 오목 거울들보다는 더 큰 크기로 형성된다. 즉, 태양광 증폭 시트(140)의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 제2 파이프(120)의 반경방향 외측으로 갈수록 그 크기가 순차적으로 커지도록 배치된다. 물론, 태양광 증폭 시트(140)의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 그 형상에 따라 제2 파이프(120)의 반경방향 외측으로 갈수록 그 크기가 순차적으로 작아지도록 배치될 수도 있다. 이러한 태양광 증폭 시트(140)의 집광 시트들(141 내지 144)의 배치는 외측에서 내측으로 진행하는 태양광이 증폭될 수 있는 형태라면 어떠한 배치라도 무방하다.
이러한 볼록 렌즈들(또는 오목 거울들)의 배치, 즉 집광 시트들(141 내지 144)의 배치에 의해, 태양광 증폭 시트(140)의 표면에 조사되는 태양광은 제4 집광 시트(144), 제3 집광 시트(143), 제2 집광 시트(142), 제1 집광 시트(141)를 거치면서 집광되어 증폭될 수 있다. 따라서, 태양 전지 모듈(130)에서 발생하는 광기전력의 크기를 상당히 증가시킬 수 있고, 이와 동시에 제2 파이프(120)를 고온으로 가열할 수 있다. 그러면, 고온의 제2 파이프(120)는 제1 파이프(110)에 열을 전달하고, 제1 파이프(110)에 전달된 열은 제1 파이프(110) 내부의 열 전달 매체의 온도를 증가시키게 된다. 이때, 제1 파이프(110) 내부의 열 전달 매체는 고온으로 가열되어, 제1 파이프(110) 내부에는 고압의 증기가 발생하게 된다. 이론적으로, 전기 에너지 및 열 에너지는 태양광 증폭 시트(140)의 집광 시트(141 내지 144)의 수에 따라 기하급수적으로 증가함으로써, 매우 높은 수준의 전기 에너지 및 열 에너지를 얻을 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 제1 파이프(110)는 태양 전지 모듈(130)의 절개된 부분에 삽입되는 형상의 돌출부(111)를 구비한다. 이 돌출부(111)는 제1 파이프(110)의 길이방향을 따라 배열되고, 태양 전지 모듈(130)의 절개된 부분에 삽입되어, 제1 파이프(110)와 태양 전지 모듈(130) 사이의 접촉 면적이 증가하게 된다. 따라서, 제1 파이프(110)와 태양 전지 모듈(130) 사이의 열전달 효율이 더욱 증가된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 대안적으로, 이 돌출부는 제2 파이프(120)에 구비되어, 제2 파이프(120)와 태양 전지 모듈(130) 사이의 열전달 효율을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 도 8을 참조하면, 복수의 파이프(121 내지 123)의 돌출부에 복수의 태양 전지를 순차적으로 배치하여 태양광 발전 장치를 극대화시킬 수 있다.
도 4a 내지 4d를 참조하면, 태양광 증폭 시트(140)의 제1 집광 시트(141, 도 4a 참조)의 볼록 렌즈는 6각형 형태이고, 제2 집광 시트(142, 도 4b 참조)의 볼록 렌즈는 제1 집광 시트(141)의 볼록 렌즈보다 작은 크기를 갖는다. 그리고, 제3 집광 시트(143, 도 4c 참조)의 볼록 렌즈는 제2 집광 시트(142)의 볼록 렌즈보다 더 작은 크기이며, 제4 집광 시트(144, 도 4d 참조)의 볼록 렌즈는 제3 집광 시트(143)의 볼록 렌즈보다 더욱 작은 크기를 갖는다. 이와 같이, 태양광 증폭 시트(140)의 집광 시트들(141 내지 144)은 단일 평면 형태의 볼록 렌즈를 갖는다.
한편, 도 5a 내지 5c를 참조하면, 태양광 증폭 시트(140)는 하나의 집광 시트로 이루어지고, 이 하나의 집광 시트는 다중 형상의 볼록 렌즈들(140a, 140b, 140c, 140d)을 구비할 수 있다. 또한, 다중 형상의 이 집광 시트는 복수개로 이루어져 결합될 수도 있다. 그리고, 다중 형상의 집광 시트는 도 5d에 도시된 것처럼 여러 형상의 볼록 렌즈들의 조합으로 이루어질 수 있고, 이 집광 시트는 크기별로 순차적으로 배열되어 제2 파이프(120)에 부착될 수 있다.
여기서, 도 4a 내지 4d에 도시된 볼록 렌즈들, 그리고 도 5a 내지 5d에 도시된 볼록 렌즈들은 모두 집광 시트에 개별적으로 착탈이 가능하게 구성된다. 이러한 구성에 의해, 파손, 마모 또는 노화에 따른 볼록 렌즈들의 부분적인 교체가 가능하다. 또한, 볼록 렌즈들을 구비한 집광 시트들은 내열성을 갖는 특수 가공 시트, 예를 들면 내열성을 갖는 투명 우레탄 소재일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 에너지 저장 수단(200)은 전술한 태양광 증폭 수단(100)을 회전 가능하게 지지하는 회전 기구(미도시) 및 태양광 증폭 수단(100)의 열 에너지를 이용하여 내부의 물을 가열하는 열수 탱크(210)를 포함한다.
회전 기구는, 태양광 증폭 수단(100)의 외형과 대응되는 외형을 가지며 태양광 증폭 수단(100)이 수평방향으로 안착되는 지지 프레임(220)을 포함하고, 지지 프레임(220)에는 태양광 증폭 수단(100)을 회전시키는 회전 롤러(미도시)가 구비되어 태양광 증폭 수단(100)을 회전시킨다. 이러한 회전 기구에 의해 태양광 증폭 수단(100)의 집광 시트(140) 표면에 태양광이 고르게 집광될 수 있다. 또한, 지지 프레임(220)에는 롤러 대신에 태양광 증폭 수단(100)의 중심축과 연결되어 태양광 증폭 수단(100)을 회전시키는 회전축이 구비될 수도 있다.
열수 탱크(210)는 지지 프레임(220)의 내부에 구비되고, 내부에 물이 유입 및 배출되도록 하는 입수구(211) 및 출수구(212)를 구비한다. 여기서, 열수 탱크(210)의 내부에는 지하수, 빗물, 눈 또는 바닷물 등이 공급될 수 있다. 이때, 지하수, 빗물, 눈 또는 바닷물은 별도의 정류 탱크를 통해 이물질이 여과된 상태로 열수 탱크(210) 내부로 공급될 수 있다. 그리고, 열수 탱크(210)는 내부에 수위 측정 센서(미도시)가 설치되고, 열수 탱크(210)의 입수구(211)에는 개폐 밸브(미도시)가 설치된다. 개폐 밸브는 수위 측정 센서의 측정 결과에 따라 개폐되어, 입수구(211)를 통해 열수 탱크(210)에 지하수가 공급된다.
그리고, 열수 탱크(210)에 공급된 지하수는 태양광 증폭 수단(100)으로부터 발생한 열 에너지를 이용하여 가열된다. 여기서, 지하수는 제1 파이프(110) 내부의 열 전달 매체를 통해 가열될 수 있다. 이때, 열수 탱크(210)에 저장된 지하수는 전술한 태양광 증폭 수단(100)에 의해 매우 높은 온도로 가열되어 열탕으로 전환될 수 있다.
또한, 에너지 저장 수단(200)은 열수 탱크(210) 내부에서 가열된 열수를 외부의 보일러 장치(미도시)로 공급하기 위한 열수 공급 포트(230)를 구비할 수 있다. 그리고, 전술한 태양광 증폭 수단(100)에 의해 매우 높은 온도로 가열된 열탕은 열수 공급 포트(230)를 통해 보일러 장치로 유입되어 건물 난방에 이용될 수 있다.
또한, 에너지 저장 수단(200)은 열수 탱크(210) 내부에서 발생한 고압의 증기를 외부의 터빈 장치(미도시)로 공급하기 위한 증기 배출 포트(240)를 구비할 수 있다. 이러한 터빈 장치로의 증기 공급에 의해, 별도의 전기 에너지를 생성할 수 있다. 여기서, 에너지 저장 수단(200)은 열수 탱크(210) 내부의 압력을 측정하는 압력 측정 센서(미도시)를 구비할 수 있고, 증기 배출 포트(240)는 압력 측정 센서의 측정 결과에 따라 자동으로 개폐될 수 있다.
그리고, 전술한 지하수의 급수, 열수 공급 및 증기 공급은 에너지 저장 수단(200)의 지지 프레임(220)에 구비된 조작 패널(250)을 통해 이루어진다. 조작 패널(250)에는 입수구(211)의 개폐 밸브를 제어하는 급수 버튼, 열수 공급 포트(230)의 개폐를 제어하는 열수 공급 버튼 및 증기 배출 포트(240)의 개폐를 제어하는 증기 배출 버튼 등이 구비될 수 있다.
도 6 내지 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치가 도시된다. 태양 전지 모듈(130)은 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120) 사이에 배치된 복수의 파이프들(121 내지 123) 사이에 동심원을 중심으로 서로 중첩되어 배치되는 복수의 태양 전지들(131 내지 134)로 이루어진다. 그리고, 이 태양 전지들(131 내지 134)은 후술되는 축전지에 개별적으로 연결된다.
그리고, 에너지 저장 수단(200)은 태양 전지 모듈(100)로부터 발생한 전기 에너지를 저장하는 충전부(260) 및 태양 전지 모듈(130)로부터 발생한 전기 에너지의 극성을 변환하는 인버터(inverter)(미도시)를 구비한다.
충전부(260)는 지지 프레임(220)의 일측에 열수 탱크(210)와는 별도의 공간으로 마련되고, 내부에는 복수의 축전지(261 내지 264)를 구비한다. 이 축전지들(261 내지 264)은 고성능의 소형 리튬 축전지들로서, 전술한 태양 전지들의 수와 대응되는 수로 구성되어, 개별 태양 전지들로부터 발생한 전기 에너지를 저장한다. 도면에는 4개의 태양 전지들과 4개의 축전지가 도시되어 있지만, 태양 전지와 축전지의 수는 필요에 따라 증가될 수 있다.
인버터는 태양 전지 모듈(130)로부터 얻어진 직류 전류(DC)를 교류 전류(AC)로 전환하는 역할을 하며, 전기 에너지의 사용 환경에 따라 선택적으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치가 아파트나 주택 등의 중소형 건물에 전력을 공급하기 위해 사용되는 경우에는, 인버터가 작동되어 태양 전지 모듈(130)로부터 얻어진 직류 전류(DC)를 교류 전류(AC)로 변환하고, 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치 공장이나 발전소 등의 대형 건물에 전력을 공급하기 위해 사용되는 경우에는, 인버터는 작동되지 않는다. 물론, 대량의 전력을 공급하기 위해 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치가 사용되는 경우에는, 인버터가 설치될 필요가 없다. 또한, 본 발명에 따른 태양광 증폭 발전 장치는 추가적으로 컨버터(converter)를 구비할 수도 있다.
한편, 열수 탱크(210)는 제1 탱크(211) 및 제2 탱크(212)로 이루어지고, 제1 탱크(211)에는 고온의 열탕이 저장되고, 제2 탱크(212)에는 상대적으로 온도가 낮은 온수가 저장될 수 있다. 온수가 저장된 제2 탱크(212)는 겨울철 동파 방지 및 완충 급수가 되도록 하는 역할을 한다.
그리고, 열수 탱크(210)는 태양광 증폭 수단(100)의 표면에 세척수를 분사하여 세척하는 고압 분사기(270)를 구비할 수 있다. 이 고압 분사기는 도 9에 구체적으로 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치가 도시된다. 여기서, 태양광 증폭 수단(100)은 에너지 저장 수단(200)의 지지 프레임(220) 상에 수직방향으로 설치될 수 있다. 그리고, 수직방향으로 설치된 태양광 증폭 수단(100)은 지지 프레임(200) 상에서 회전 가능하게 구성된다.
또한, 열수 탱크(210)는 열탕을 저장하는 제1 탱크(210a), 제1 탱크(210a)의 양측에 각각 구비되고 제1 탱크(210a)의 열탕보다는 상대적으로 낮은 온도의 온수를 저장하는 제2 탱크(210b) 및 제3 탱크(210c)로 이루어진다. 또한, 에너지 저장 수단(200)은 제2 탱크(210b)의 외측에 구비되는 제1 충전부(260a) 및 제3 탱크(210c)의 외측에 구비되는 제2 충전부(260b)로 이루어진다. 여기서, 제2 충전부(260b)는 제1 파이프(110) 내부의 고온 고압의 증기에 의해 작동되는 터빈에서 발생된 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치로서, 교류 전기를 저장하는 ESS(energe storage system)와 같은 대형 에너지 저장 장치일 수 있다.
이러한 수직 구조의 태양광 증폭 발전 장치는 공장이나 발전소와 같이 많은 전기 에너지를 필요로 하는 곳에 적합한 대형의 발전기로 설계되고, 전술한 수평 구조의 태양광 증폭 발전 장치는 주택이나 상가, 아파트 등에 적합한 중소형의 발전기로 설계될 수 있다.
한편, 에너지 저장 수단(200)은 태양광 증폭 수단(100)의 표면에 세척수를 분사하여 세척하는 고압 분사기(270)를 구비한다. 이 고압 분사기(270)는 제2 탱크(210b) 및 제3 탱크(210c)에 내장되고, 사용시에 외부로 연장되어 고압의 세척수를 분사하도록 구성된다. 이 고압 분사기(270)는 망원경처럼 신축되는 텔레스코픽 타입(telescopic type)의 분사기일 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 증폭 발전 장치가 도시된다. 여기서, 태양광 증폭 수단(100)의 상단에는 상방으로 면적이 증가하는 깔때기 형상의 부가적인 집광 부재(150)가 설치된다. 그리고, 이 집광 부재(150)의 표면에는 전술한 태양광 증폭 시트(140)가 부착된다. 여기서, 집광 부재(150)의 경사각은 20 ~ 45도일 수 있다. 그리고, 집광 부재(150)의 상면에는 1, 2, 3, ... n개의, 즉 복수의 태양광 집광 시트들(140)이 중첩되어 부착될 수 있다. 또한, 집광 부재(150)의 외측면에도 복수의 태양광 집광 시트들(140)이 중첩되어 부착될 수 있다.
바람직하게는, 집광 부재(150)의 상면에는 개폐 가능한 덮개가 설치되고, 이 덮개의 표면에 태양광 집광 시트들(140)이 부착될 수 있다. 그리고, 이 덮개는 태양광 증폭 수단(100)의 내압을 측정하는 압력 센서(미도시)의 측정 결과에 따라 개폐 가능하게 구성된다.
한편, 수직방향으로 설치된 태양광 증폭 수단(100)은 망원경처럼 신축되는 텔레스코픽 타입(telescopic type)의 구조물로 형성되어, 필요에 따라 신축될 수 있다.
삭제
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 태양광을 집광하여 증폭하는 태양광 증폭 수단; 및
    상기 태양광 증폭 수단을 지지하고, 상기 태양광 증폭 수단으로부터 발생한 전기 에너지 및 열 에너지를 저장하는 에너지 저장 수단을 포함하고,
    상기 태양광 증폭 수단은,
    내부에 기체, 액체, 젤 또는 고체 형태의 열 전달 매체가 수용되는 금속 소재의 제1 파이프;
    상기 제1 파이프를 둘러싸는 제2 파이프;
    상기 제1 파이프와 제2 파이프 사이에 설치되는 태양 전지 모듈; 및
    소정 형상의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어지고, 상기 제2 파이프의 외주에 부착되어 태양광을 증폭시키는 태양광 증폭 시트를 포함하고,
    상기 태양광 증폭 시트는 서로 다른 크기의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들로 이루어진 복수의 집광 시트들을 포함하고, 상기 집광 시트들의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 상기 제2 파이프의 반경방향 외측으로부터 반경방향 내측으로 순차적으로 작아지거나 커지는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 증폭 시트의 볼록 렌즈들 또는 오목 거울들은 내열성을 갖는 투명 우레탄 소재이고, 집광 시트에 개별적으로 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 제1 파이프와 제2 파이프 사이에 동심원을 중심으로 서로 중첩되어 배치되는 복수의 태양 전지들로 이루어지고, 상기 복수의 태양 전지들 사이 사이에는 파이프가 배치되고, 각각의 파이프 및 상기 제1 파이프는 열전달을 위한 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 수단은,
    상기 태양광 증폭 수단을 회전 가능하게 지지하는 회전 기구; 및
    상기 태양광 증폭 수단의 열 에너지를 이용하여 가열된 물을 저장하는 열수 탱크를 포함하고,
    상기 열수 탱크는 물이 유입되는 입수구 및 가열된 물을 배출하는 출수구를 구비한 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에너지 저장 수단은 상기 열수 탱크 내부의 열수를 외부의 보일러 장치로 공급하는 열수 공급 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 에너지 저장 수단은 상기 열수 탱크 내부의 고압 증기를 외부의 터빈 장치로 공급하는 증기 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 에너지 저장 수단은,
    상기 태양 전지 모듈로부터 발생한 전기 에너지를 저장하는 복수의 축전지를 구비한 충전부; 및
    상기 태양 전지 모듈로부터 발생한 전기 에너지의 극성을 변환하는 인버터 또는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 열수 탱크는,
    상기 태양광 증폭 수단의 열 에너지를 이용하여 가열된 열탕을 저장하는 제1 탱크; 및
    상기 제1 탱크의 주변에 배치되고 상기 제1 탱크 내부의 열탕보다는 상대적으로 낮은 온도의 온수를 저장하는 제2 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 에너지 저장 수단은 상기 에너지 저장 수단에 내장되고 사용시에 상기 에너지 저장 수단의 외부로 연장되어 상기 태양광 증폭 수단의 표면에 세척수를 분사하는 고압 분사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 태양광 증폭 수단은 수평방향 또는 수직방향으로 배치되어 상기 회전 기구에 의해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 태양광 증폭 수단이 수직방향으로 배치된 경우, 상기 태양광 증폭 수단의 상단에는 상방으로 면적이 증가하는 깔때기 형상의 집광 부재가 설치되고, 상기 집광 부재의 표면에는 적어도 하나 이상의 태양광 증폭 시트가 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 증폭 발전 장치.
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