KR101776867B1 - 태양광 발전 방음벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전 방음벽에 관한 것으로, 음발생원(도로, 철로, 산업단지 등)에 설치되어 소음을 저감함으로써 소음 공해로 인한 민원 발생을 극소화하고 방음과 함께 태양광 발전을 통해 전기 에너지를 발전하여 전력 소모량을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽은, 도로 변을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 세워 설치되는 다수의 지주(10)와; 상기 지주들 사이에 설치되는 방음판(20)과; 상기 방음판의 일측과 상부 중 일측 이상에 종방향 또는 횡방향을 따라 다단으로 배치되면서 각도 조절 가능하게 장착되며, 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전하는 방음 및 태양광 발전모듈(30)과; 상기 방음 및 태양광 발전모듈의 각도를 조절하는 각도조절수단(40)을 포함하고, 상기 방음 및 태양광 발전모듈은 소음의 회절을 위하여 곡선형 단면으로 이루어진 모듈 베이스판(31), 상기 모듈 베이스판의 일면에 장착되며 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전하는 솔라셀(32)로 구성된다.

Description

태양광 발전 방음벽{SOLAR SOUNDPROOF WALL}

본 발명은 방음벽에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로 등에서 발생되는 소음을 효과적으로 저감함과 아울러 태양광을 이용한 전기 에너지를 발전하는 태양광 발전 방음벽에 관한 것이다.

일반적으로 소음은 공기의 진동을 인간이 들을 수 있는 가청 주파수에서 생활에 불편을 주는 주파수대의 진동을 지칭하는 것이다.

이러한 소음은 도로, 철도 및 일반 산업현장 등 우리가 생활하는 주변에 널리 분포하고 있다.

소음은 인간이 생활을 하는데 많은 영향을 끼치며, 심한 경우 인간이 생활을 지속하는데 지장을 주는 공해로 분류된다. 그러므로 도로, 철로 및 소음이 심한 산업현장에서는 그 인근에 거주하는 거주자를 위하여 방음시설(방음벽, 방음터널 등)을 하여야 한다.

종래 기술에 의한 방음시설은 소음 저감의 기능만을 할 뿐 다른 용도로는 전혀 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 최근 들어 자원고갈과 환경파괴에 대한 관심이 높아지면서 녹색 에너지(신재생 에너지)를 방음벽에 접목한 기술들이 제안되고 있다.

특허문헌 1(등록특허 제10-0606258호)은 방음패널의 이면에 태양전지를 설치하고, 방음패널의 전면에 형성된 그릴을 통해 유입되는 분진을 흡착하기 위해 일정한 패턴으로 배열되고 이면을 향해 돌출된 제 1집진원통을 갖고, 고압발생부의 양극에 접속되는 제 1양극집진판과; 제 1양극집진판과 이격된 위치에 설치되고, 제 1집진원통과 중심이 일치하는 전면 돌출형의 제 2집진원통이 설치되며, 고압발생부의 양극에 접속되는 제 2양극집진판과; 제1양극집진판과 제 2양극집진판 사이에 일정한 거리를 두고 위치되어 제 1양극집진판과 제 2양극집진판에 형성된 제 1집진원통과 제 2집진원통의 중심에 위치되어 통과하는 공기 중의 분진을 대전시키기 위한 양면돌출형의 방전바늘을 갖고, 고압발생부의 음극에 접속되는 음극판과; 방전바늘 사이사이의 음극판에 일정한 패턴으로 설치되어 제 1집진원통을 거쳐 제 2집진원통으로 향하는 소음의 경로를 연장하고 회절시키기 위한 양면 돌출형태의 소경관으로 구성된 방음패널로서, 구조가 복잡하고 제작 비용이 과도하여 실적용에 문제가 있는 것이다.

특허문헌 2(등록특허 제10-0880921호)는 주 프레임의 상부에 등간격으로 설치되는 횡축에 일측 단부가 고정되는 횡 프레임의 상부에 설치되고 평면에는 등 간격으로 경사면이 형성되고 경사면과 경사면 사이에는 통기공이 형성된 경사패널 및 상기 횡축을 경계로 상기 횡 프레임을 회전시키는 횡축 회전부를 포함하는 집광판 회전체; 및 상기 집광판 회전체의 경사패널의 경사면에 설치되어 태양광으로부터 전기를 생산하는 태양전지 포함하는 방음벽이며, 태양발전설비는 시공에 많은 비용이 소요되어 활용성이 낮다.

특허문헌 3(등록특허 제10-1447448호)은, 집광패널이 결합된 방음패널이 설치되어 태양광 발전을 할 수 있는 방음벽에 있어서, 소음 발생 구간의 경계 측변을 따라 서로 이격되어 설치되는 다수의 지주부재; 막대부재 4개가 서로 결합되어 창틀 형상으로 이루어진 몸체와, 플레이트 상부면에 다수의 솔라셀이 배열된 것으로 배면이 상기 몸체의 하면에 설치되어 상기 몸체의 공간을 막는 집광패널과, 상기 몸체의 상면으로 삽입되어 상기 집광패널의 배면에 안착되는 흡음판과, 상기 몸체의 내부공간 형상으로 되어 있는 판 부재로 상기 몸체의 상면에 삽입되는 방법으로 설치되어 상기 흡음판을 눌러주는 역할을 하는 덮개판으로 구성되는 것으로 상기 지주부재 사이에 상기 몸체 부분만이 물리도록 삽입되는 방법으로 설치되는 조립식 방음패널; 및 상기 집광패널에서 집전된 전기에너지를 축전하는 배터리와, 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터와, 상기 배터리와 상기 인버터에 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 직류전원을 직접 주위의 전자장치에 공급할 뿐만 아니라 상기 인버터에서 변환된 교류 전원을 전력회사로 공급하는 제어장치로 구성되는 제어부를 포함하되, 상기 몸체를 이루는 상부와 하부의 막대부재에 슬라이드홈이 있어 상기 집광패널이 상기 슬라이드홈에 끼움 결합되어 상기 몸체의 내부 공간을 막고, 상기 집광패널은 플레이트가 판 형상의 부재로 일측면에 결합홈이 파져 있는 제1집광패널; 및, 플레이트가 판 형상의 부재로 일측면에 상기 제1집광패널의 결합홈에 결합되는 결합돌기가 돌출되어 있는 제2집광패널으로 구성되고, 상기 덮개판은 상면 일측에 다수의 관통공이 뚫려 있어 일정한 모양을 표현하는 태양광 발전식 방음벽이다.

특허문헌들 모두 집광구성(집광패널)이 고정식이며 즉 태양의 위치에 맞는 위치에 설치되지 못하여 발전량이 적은 문제점이 있다.

특허문헌 4(등록특허 제10-0938734호)는 두 장의 투명판의 가장자리부를 테두리체로 감싸는 것을 구비한 다수의 방음부재가 지면에 세워져 설치되는 다수의 지주 사이사이에 설치되는 것으로 이루어지는 태양광 방음벽에 있어서, 테두리체의 상부 내측에 채널이 설치되고, 상기 채널의 내부에서 회전 가능하게 설치되는 회전축을 회전하는 모터가 상기 채널의 내부에 설치되고, 상기 회전축에 이격 설치된 다수의 드럼 상에 권취되는 선재에 의해 지지 회전되는 다수의 요동판이 상하로 상호 이격 설치되고, 다수의 요동판의 상부면에 솔라셀이 각각 부착되며, 상기 채널과 모터, 선재, 요동판 및 솔라셀이 다수의 방음부재의 내부에 각각 내장되는 것으로 이루어지는 태양광 방음벽이다.

특허문헌 4는 솔라셀의 각도 조절이 가능하지만 투명판 안에 솔라셀이 설치되기 때문에 투명판의 잦은 파손이 발생되고, 또한 솔라셀은 태양광 발전만이 가능하여 소음의 차음은 투명판에 의해 가능할 수 있지만 소음의 감쇄능력이 매우 약하다.

등록특허 제10-0606258호 등록특허 제10-0880921호 등록특허 제10-1447448호 등록특허 제10-0938734호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소음발생원(도로, 철로, 산업단지 등)에 설치되어 소음을 저감함으로써 소음 공해로 인한 민원 발생을 극소화하고 방음과 함께 태양광 발전을 통해 전기 에너지를 발전하여 전력 소모량을 줄일 수 있는 태양광 발전 방음벽을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽은, 도로 변을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 세워 설치되는 다수의 지주와; 상기 지주들 사이에 설치되는 방음판과; 상기 방음판의 일측과 상부 중 일측 이상에 종방향 또는 횡방향을 따라 다단으로 배치되면서 각도 조절 가능하게 장착되며, 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전하는 방음 및 태양광 발전모듈과; 상기 방음 및 태양광 발전모듈의 각도를 조절하는 각도조절수단을 포함하고, 상기 방음 및 태양광 발전모듈은 소음의 회절을 위하여 곡선형 단면으로 이루어진 모듈 베이스판, 상기 모듈 베이스판의 일면에 장착되며 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전하는 솔라셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽에 의하면, 방음판을 통해 소음이 주변으로 전달되는 것을 차단함으로써 소음 공해로 인한 민원 발생을 극소화하고 쾌적하고 안락한 거주 환경을 조성하는 효과가 있고, 더불어 태양광 발전을 통해 전기 에너지를 발전하여 전력업체에 제공하거나 방음벽 주변의 전기시설에 공급함으로써 전력 소모량을 줄이고 그에 따른 환경 오염을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 측면도.
도 4은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽에 적용된 태양광 발전 모듈의 각도 변화를 보인 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 방음판과 태양광 발전 모듈의 다른 배열 상태를 보인 측면도.
도 6은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 태양광 발전 모듈에 흡음재가 적용된 예를 보인 측면도.
도 7은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 태양광 발전 모듈에 적용된 레일이 연결된 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽의 태양광 발전 모듈에 적용된 모듈 베이스판의 다른 예시도.

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 태양광 발전 방음벽은, 도로(방음벽이 설치되는 모든 곳을 포함한다) 변을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 세워 설치되는 다수의 지주(10), 지주(10)들 사이에 예를 들어 다단으로 적층 설치되는 방음판(20), 방음판(20)의 일측면 이상(도면에는 일측면으로 도시됨)에 설치되는 방음 및 태양광 발전모듈(30), 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 각도를 조절하는 각도조절수단(40)으로 구성되며, 방음벽, 방음터널 등 방음 시설에 적용된다.

지주(10)는 방음시설에서 널리 사용되고 있는 H 빔이며, 물론 H 빔 이외의 다양한 자재의 사용도 가능하다.

방음판(20)은 차음형 방음판과 흡음형 방음판 중 하나 이상의 사용이 가능하고, 종래와 동일하므로 구체적인 구성의 설명을 생략한다.

방음판(20)은 좌우 폭방향의 양측이 각각 이웃하는 지주(10)의 홈에 삽입된 후 고정수단을 통해 지주(10)에 고정되며, 상기 고정수단 및 방음판(20)의 고정 구조 역시 종래 다양한 기술이 적용 가능하므로 구체적인 설명을 생략한다.

방음 및 태양광 발전모듈(30)은 방음판의 양측 중 일측 이상에 종방향 또는 횡방향을 따라 다단으로 배치되면서 각도 조절 가능하게 장착되며, 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전함과 아울러 소음을 감쇄하는 것으로, 모듈 베이스판(31), 솔라셀(32)을 포함한다.

모듈 베이스판(31)은 솔라셀(32)이 설치되는 공간을 제공함과 더불어 소음의 감쇄가 가능하도록 구성되며, 바람직하게 소음의 회절에 의한 감쇄가 가능하도록 곡선형 단면으로 구성된다.

모듈 베이스판(31)은 솔라셀(32)이 직선형인 점을 감안하여 직선형의 솔라셀 장착부(33), 솔라셀 장착부(33)의 상하 양측에 각각 곡선형 단면으로 연장 형성되는 상하측 회절부(34,35)로 구성된다.

모듈 베이스판(31)은 다수개가 상하 일렬로 배열되는 상태에서 소음이 모듈 베이스판(31)들을 따라 회절하면서 감쇄되도록 하고, 상하측 회절부(34,35)의 각도 조절에 의해 상하부에 공간이 형성되는 경우 소음이 상하측 회절부(34,35)를 따라 회절되면서 방음판(20)쪽으로 흐르도록 함으로써 감쇄되도록 한다.

모듈 베이스판(31)은 하나 이상의 통공(31a)이 구성된다. 통공(31a)은 풍압의 해소를 통해 모듈 베이스판(31)의 파손을 방지하고, 곡면을 따라 흐르는 소음의 회절과 함께 일부 소음을 후방으로 유도하여 소음이 방음판(20)과의 사이에서 감쇄되도록 한다.

도 8에서 보이는 바와 같이, 모듈 베이스판(31)은 평평한 것도 가능하다.

솔라셀 장착부(33)는 모듈 베이스판(31)은 경량화를 위하여 구멍이 형성되는 것도 가능하다.

상하측 회절부(34,35)는 솔라셀 장착부(33)의 상하부에서 각각 뒤쪽으로 오목한 형태의 곡선형일 수 있으며, 물론, 이에 한정되지 아니하고 곡선이 반복된 요철형도 가능하다.

모듈 베이스판(31)은 물에 의해 부식되지 않는 SUS 등의 재질이 바람직하다.

솔라셀(32)은 기성품이며 모듈 베이스판(31)의 솔라셀 장착부(33)에 하나 이상이 볼팅 등을 통해 교체 가능하게 장착된다.

방음 및 태양광 발전모듈(30)은 각도 조절이 가능하도록 방음판(20)과 일정한 간격을 두고 설치된다. 상기 간격은 소음을 감쇄하는 기능도 하고, 모듈 베이스판(31)과 방음판(20) 사이에 들어온 소음은 모듈 베이스판(31)의 곡면을 따라 회절하면서 저감되고 아울러 방음판(20)에 의해 저감(차음, 흡음)된다.

본 발명은 방음판(20)과 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 다양한 조합 형태가 가능하고, 도 3과 같이 방음 및 태양광 발전모듈(30)이 방음판(20)의 일측면에 전체적으로 설치되는 형태[방음판(20)과 방음 및 태양광 발전모듈(30)이 횡방향을 따라 적층], 바닥에서부터 일정 높이로 방음판(20)이 설치되는 한편 최상위 높이의 방음판(20) 위에 방음 및 태양광 발전모듈(30)이 1단 이상으로 상하 적층되는 형태 등이 가능하다. 상하 종방향으로 적층되는 후자의 경우 모듈 베이스판(31)의 각도 변화에 의해 모듈 베이스판(31)의 상하부에 소음이 누출되는 공간이 생길 수 있으므로 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 배면에는 소음의 누출 방지를 위한 차음판(36)이 설치된다. 또한 방음판(20)과 방음 및 태양광 발전모듈(30)은 교대로 적층되는 것도 가능하다.

방음 및 태양광 발전모듈(30)은 각도 조절이 가능한 전제하에서 지주(10), 방음판(20), 각도조절수단(40) 중 어느 하나에 설치될 수 있으며, 본 발명에서는 각도조절수단(40)에 설치되는 것을 예로 들어 도시하고 설명한다.

각도조절수단(40)은 이웃하는 지주(10)에 각각 설치되는 한 쌍의 레일(41), 레일(41)에 각각 승강 가능하게 연결되는 래크(42), 모듈 베이스판(31)의 양측에 형성(고정 포함)되는 회전축(43), 회전축(43)에 형성되며 래크(42)에 치합되어 래크(42)의 승강에 의해 양방향으로 회전하는 피니언(44), 래크(42)를 승강 구동하는 액추에이터로 구성된다.

한 쌍의 레일(41)은 래크(42)의 안정적인 승강을 위하여 래크 안내부[홈, 돌기 등이며 래크(42)의 좌우 양측을 지지함]가 구성되고, 또한, 회전축(43)이 회동 가능하게 지지되는 축홈이 구비되며, 바람직하게 마주하는 면이 개방되는 "ㄷ"형태이다.

래크(42)는 레일(41)에 승강 가능하게 설치되면서 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 피니언(44)에 치합되고, 상기 액추에이터에 의해 상승 또는 하강하여 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 각도를 조절한다.

회전축(43)은 바람직하게 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 모듈 베이스판(31)의 폭방향 양측에 돌출 형성되어 방음 및 태양광 발전모듈(30)이 비틀림없이 회동하도록 하며, 모듈 베이스판(31)의 배면에 폭방향을 따라 전체적으로 배열되면서 폭방향 양측이 모듈 베이스판(31)의 양측으로 돌출되어 레일(41)의 축홈에 회동 가능하게 지지되는 형태이다.

피니언(44)은 회전축(43)의 둘레부에 결합되며 전술한 것처럼 래크(42)에 치합된다.

상기 액추에이터는 래크(42)를 승강시키는 모든 것이 가능하고, 모터[구동기어가 래크(42)에 치합], 솔레노이드[플런저가 래크(42)에 연결], 실린더[로드가 래크(42)에 연결] 등이 가능하다.

상기 액추에이터는 태양광의 위치에 따라 솔라셀(32)의 각도를 조절하도록 컨트롤러의 제어를 받으며, 예를 들어 추적자 센서를 통해 태양광의 위치를 추적하고 컨트롤러가 상기 추적자 센서의 감지 값을 근거로 하여 솔라셀(32)의 각도를 조절하고, 이는 공지된 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

물론, 래크(42)는 관리자의 수동 조작에 의해 회동하는 것도 가능하다.

이와 같은 구성의 각도조절수단(40)은 다양한 방식의 설치가 가능하고, 예를 들어 레일(31)이 지주(10)에 볼팅으로 설치되는 방법, 레일(31)이 지주(10)와 방음판(20) 사이에 억지끼움되어 설치되는 방법 등이 있다.

또한, 도 7에서 보이는 바와 같이, 한 쌍의 레일(41)은 서로 연결대(47)를 통해 연결되어 각도조절수단(40)과 방음 및 태양광 발전모듈(30)이 일체화됨으로써 단일 공정으로 설치되는 것도 가능하다.

연결대(47)는 길이방향의 양측이 레일(41)에 각각 볼팅 등을 통해 분리 가능하게 조립되는 것이 바람직하고, 전면에 솔라셀이 설치되어 태양광 발전량을 증가하는 것도 바람직하다.

본 발명에 의한 태양광 방음벽의 작용은 다음과 같다.

1. 방음.

도로측에서 발생되는 소음은 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 모듈 베이스판(31)의 곡면을 따라 회절하면서 감쇄된다.

방음 및 태양광 발전모듈(30)이 방음판(20)과 평행한 상하 종방향의 일렬로 배열되는 경우 모듈 베이스판(31)이 대부분의 소음을 회절에 의해 감쇄시켜 방음하고, 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 각도 변경에 의해 방음 및 태양광 발전모듈(30)의 상하부에 공간이 생기는 경우 모듈 베이스판(31)의 곡면을 따라 흐르는 소음은 모듈 베이스판(31)의 상하부를 통해 후방의 방음판(20)으로 흐르게 되고, 모듈 베이스판(31)과 방음판(20) 사이의 공간에서 회절하면서 감쇄됨과 아울러 방음판(20)에 의해 저감된다.

2. 태양광 발전.

솔라셀(32)은 태양광 에너지를 집광한 후 전기 에너지로 전환하여 축전지에 축전하거나 전력업체에 공급한다.

방음 및 태양광 발전모듈(30)은 각도조절수단(40)을 통해 솔라셀(32)을 태양의 위치로 이동시키며, 따라서, 태양의 위치가 달라지지만 솔라셀(32)에 의한 전기 에너지 발전량을 최적으로 유지한다.

한편, 본 발명은 방음 및 태양광 발전모듈(30)을 이용한 방음 효과를 높이기 위하여 다음과 같이 구성된다.

도 6에서 보이는 바와 같이, 회전축(43)은 내부가 빈 중공의 파이프 형태이며 둘레부에 내부와 외부가 연통하는 다수의 통공(43a)이 구비된다.

통공(43a)은 회전축(43)에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되며 도로측을 향하는 것은 소음이 흡입되는 흡입공으로 사용되고 반대쪽에 있는 것은 배출공으로 사용된다.

그리고, 회전축(43) 내부에는 흡음재(45)가 삽입된다.

10 : 지주, 20 : 방음판
30 : 방음 및 태양광 발전모듈, 31 : 모듈 베이스판
32 : 솔라셀, 33 : 솔라셀 장착부
34,35 : 상하측 회절부, 40 : 각도조절수단
41 : 레일, 42 : 래크
43 : 회전축, 44 : 피니언

Claims (7)

1. 도로 변을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 세워 설치되는 다수의 지주(10)와;
   상기 지주들 사이에 설치되는 방음판(20)과;
   상기 방음판의 일측에 종방향 또는 횡방향을 따라 다단으로 배치되는 방음 및 태양광 발전모듈(30)과;
   상기 방음 및 태양광 발전모듈의 각도를 조절하는 각도조절수단(40)을 포함하고,
   상기 방음 및 태양광 발전모듈은 소음의 회절을 위하여 곡선형 단면으로 이루어진 모듈 베이스판(31), 상기 모듈 베이스판의 일면에 장착되며 태양광 에너지로부터 전기에너지를 발전하는 솔라셀(32)을 포함하고,
   상기 모듈 베이스판은 상기 솔라셀이 장착되는 직선형의 솔라셀 장착부(33) 및 상기 솔라셀 장착부의 상하 양측에 각각 곡선형 단면으로 형성되어 소음을 감쇄시키는 상하측 회절부(34,35), 소음을 상기 방음판으로 유도하는 통공을 포함하며,
   상기 각도조절수단은 한 쌍의 레일(41), 상기 한 쌍의 레일에 각각 승강 가능하게 설치되는 래크(42), 상기 모듈 베이스판의 양측에 각각 형성되면서 상기 한 쌍의 레일에 회동 가능하게 지지되는 회전축(43), 상기 회전축의 둘레부에 형성되며 상기 래크에 치합되는 피니언(44)을 포함하고,
   상기 회전축(43)은 내부가 빈 중공형이면서 내부와 외부가 통하는 통공(43a), 내부에 흡음재(5)가 삽입되어 상기 통공(43a)을 통해 유입되는 소음을 흡음하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 방음벽.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서, 상기 한 쌍의 레일은 연결대를 통해 일체화되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 방음벽.

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