KR101796014B1 - 태양에너지 획득시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광에 포함되어 있는 여러가지 파장의 빛을 그 특성에 맞추어 분할하고, 이를 활용하여 전기에너지와 열에너지를 매우 높은 효율로 동시에 획득하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양에너지 획득시스템은, 입사되는 광을 전방의 수평선 상에 반사 및 집광하는 실린드리컬 반사경; 상기 반사경의 전방에 상기 반사경과 평행하게 설치되며, 상기 반사경에 의하여 반사 및 집광된 광 중 발전 기여 파장의 빛은 통과시키고, 그 이외의 파장의 빛은 전방으로 반사하는 광분할 반사경; 상기 광분할 반사경의 후방에 설치되며, 상기 광분할 반사경을 통과하는 광을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 태양광 발전 모듈; 상기 실린드리컬 반사경와 광분할 반사경 사이에 설치되며, 상기 광분할 반사경에 의하여 반사된 광을 이용하여 열매체를 가열하는 열매체 가열 모듈; 상기 실린드리컬 반사경의 양 측부에 결합되며, 상기 실린드리컬 반사경을 벽체에 회전가능하게 설치하는 반사경 회전 설치부; 상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 태양의 위치를 감지하는 태양 감지 센서; 상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 상기 태양 감지 센서에 의하여 감지되는 태양을 향하도록 상기 실린드리컬 반사경을 회전시키는 반사경 회전부;를 포함한다.

Description

태양에너지 획득시스템{A SYSTEM FOR ACQUIRING SOLAR ENERGY}
본 발명은 태양에너지 획득시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광에 포함되어 있는 여러가지 파장의 빛을 그 특성에 맞추어 분할하고, 이를 활용하여 전기에너지와 열에너지를 매우 높은 효율로 동시에 획득하는 장치에 관한 것이다.
최근 지구와 인류는 과도한 화석연료 사용으로 인한 지구 온난화를 필두로한 기후 변화와 환경오염 문제를 해결해야 하는 절체절명의 위기에 처해있다. 이러한 문제의 핵심에는 에너지 문제가 위치해있고, 에너지 문제를 해결하지 않고서는 전술한 문제들의 근본적인 해결은 어렵다고 보아야 한다.
따라서 현재 세계 각국은 저마다 온실가스를 배출하지 않고 환경을 오염시키지 않는 신재생에너지, 예를 들어 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 조력 발전, 파력 발전 등의 개발 및 보급에 국가적인 명운을 걸고 나서고 있다. 이러한 신재생 에너지 중에서 전세계적으로 가장 많이 사용되고 보급된 것은 단연 태양에너지 활용 분야이다.
이러한 태양광 발전은 크게 평판형 태양전지를 활용하는 방안과 집광형 태양광 발전 방안이 있다. 평판형 태양전지는 다시 결정형 태양전지와 박막형 태양전지로 나뉘는데, 현재 가장 많이 활용되고 보급되어 있는 태양전지는 대부분 결정형 태양전지이다. 현재 전세계 각국은 평판형 태양전지를 이용한 태양광 발전의 연구개발, 보급 및 설치에 많은 역량을 쏟고 있으며, 특히, 평판형 태양전지의 발전효율을 높이는데 많은 연구 역량을 투여하고 있다. 그런데 평판형 태양전지는 그 이론적 발전 효율이 20% 정도로 한계가 있으며, 실제 발전 효율은 발전 중의 셀 온도 상승 등 다양한 문제로 인하여 15% 정도의 효율만이 달성되는 문제가 있다.
한편 평판형 태양광 발전보다 높은 발전효율을 달성할 수 있는 집광형 태양광발전에 대해서도 세계 각국에서 연구개발에 나서고 있으며, 일부 상용화 수준에도 도달하고 있다. 그런데 집광형 태양광 발전은 태양광을 집광하여 발전에 이용하므로, 셀의 냉각에 평판형 태양광 발전보다 더 큰 어려움이 발생하는 상황이다.
따라서 태양전지셀이 최적의 상태에서 발전을 수행하여 셀 자체가 보유하고 있는 발전 효율이 달성될 수 있도록 발전 여견을 조성할 수 있는 발전시스템과 태양에너지 중 많은 부분을 차지하는 열에너지를 동시에 획득할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 태양광에 포함되어 있는 여러가지 파장의 빛을 그 특성에 맞추어 분할하고, 이를 활용하여 전기에너지와 열에너지를 매우 높은 효율로 획득하는 태양에너지 획득시스템에 관한 것이다.
전술한 기술적 과제 달성을 위한 본 발명에 따른 태양에너지 획득시스템은, 입사되는 광을 전방의 수평선 상에 반사 및 집광하는 실린드리컬 반사경; 상기 반사경의 전방에 상기 반사경과 평행하게 설치되며, 상기 반사경에 의하여 반사 및 집광된 광 중 발전 기여 파장의 빛은 통과시키고, 그 이외의 파장의 빛은 전방으로 반사하는 광분할 반사경; 상기 광분할 반사경의 후방에 설치되며, 상기 광분할 반사경을 통과하는 광을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 태양광 발전 모듈; 상기 실린드리컬 반사경와 광분할 반사경 사이에 설치되며, 상기 광분할 반사경에 의하여 반사된 광을 이용하여 열매체를 가열하는 열매체 가열 모듈; 상기 실린드리컬 반사경의 양 측부에 결합되며, 상기 실린드리컬 반사경을 벽체에 회전가능하게 설치하는 반사경 회전 설치부; 상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 태양의 위치를 감지하는 태양 감지 센서; 상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 상기 태양 감지 센서에 의하여 감지되는 태양을 향하도록 상기 실린드리컬 반사경을 회전시키는 반사경 회전부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 실린드리컬 반사경은, 원통형 반사경의 일부로 이루어지는 반사부; 상기 반사부의 가장자리에 전방으로 절곡되어 형성되는 측벽부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 태양에너지 획득 시스템에는 상기 측벽부의 전단에 결합되어 설치되며, 상기 실린드리컬 반사경 내부 공간을 외부와 차단하는 투명 재질의 보호유리;가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 태양광 발전 모듈은, 상기 광분할 반사경의 가장자리가 전면에 결합되는 설치 프레임; 상기 설치 프레임과 광분할 반사경에 의하여 형성되는 공간 내에 설치되며, 상기 광분할 반사경을 통과하는 광을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 태양전지셀; 상기 태양전지셀이 전면에 설치되며, 상기 설치 프레임의 후면에 결합되어 상기 태양전지셀을 냉각하는 방열판; 상기 설치 프레임을 상기 측벽부에 고정하는 설치 브라켓;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 태양전지셀은 상기 광분할 반사경을 향해 가상의 중앙선을 중심으로 하여 일정 각도로 절곡된 구조를 가지며, 상기 절곡된 구조의 태양전지셀 형상과 밀찰되도록 절곡된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 열매체 가열모듈은, 상기 측벽부의 마주보는 단변부를 관통하여 길이 방향으로 설치되며, 내부에 열매체가 순환하는 순환 유로가 형성되는 열매체 순환관; 상기 열매체 순환관을 상기 측벽부에 결합하는 순환관 결합부; 상기 열매체 순환관의 일측 말단에 결합되어 설치되며, 상기 열매체 순환관에 열매체를 순환시키고, 상기 열매체 순환관에서 가열된 열매체로부터 열을 회수하는 열교환부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 열 교환부는, 상기 열매체 순환관과 연결되어 상기 열매체 순환관에 차가운 열매체를 공급하고, 가열된 열매체를 회수하는 열매체 공급/회수부; 상기 열매체 공급/회수부에 연결되어 설치되며, 가열된 열매체에서 열을 회수하는 열교환기; 상기 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기에 물을 공급하여 온수를 회수하는 온수 탱크;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 태양에너지 획득시스템은, 열에너지와 전기에너지를 고효율로 동시에 획득하면서 발전부에 대하여 고효율로 태양광 발전이 가능한 온도 조건을 조성해주는 획기적인 장점이 있다.
또한 본 발명은 2차 반사경 및 열매체 가열부의 설치가 단순 용이하며, 1차 반사경에서 집광된 태양광을 완벽하게 열에너지와 전기에너지로 전환할 수 있는 광학 시스템을 구현한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치의 구조를 도시하는 다른 방향의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치에서의 광 흐름을 예시적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치에서의 광 흐름을 예시적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득장치의 구조를 도시하는 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 분할 반사경 및 태양광 발전 모듈의 구조를 도시하는 분리 사시도이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 감지 센서의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 11, 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고각 변동부의 작동 과정을 도시하는 도면들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 모듈의 구조를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 태양에너지 획득시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 실린드리컬 반사경(100), 광분할 반사경(200), 태양광 발전 모듈(300) 및 열매체 가열 모듈(400)을 포함하여 구성된다.
먼저 상기 실린드리컬 반사경(100)은 입사되는 광을 전방의 수평선 상에 반사 및 집광하는 구성요소이다. 즉, 상기 실린드리컬 반사경(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 긴 원통의 일부를 분할하여 형성되는 형상을 가지며, 이 실린드리컬 반사경(100)의 단면 형상은 포물경을 이루고 도 5에 도시된 바와 같이, 전방에 형성되는 초점에 반사광(L2)을 집광시킨다.
따라서 상기 실린드리컬 반사경(100)의 전방에 초점들로 이루어지는 가상의 수평선이 형성되고, 이 수평선 상에 상기 실린드리컬 반사경(100)에 의하여 반사되는 광들이 집광된다. 구체적으로 상기 실린드리컬 반사경(100)은 이러한 포물경 구조를 가져서 입사되는 광을 반사하는 반사부(110)와, 상기 반사부(110)의 가장자리에 전방으로 절곡되어 형성되는 측벽부(120)로 구성될 수 있다. 이때 상기 반사부(110)와 측벽부(120)는 별도로 형성되어 결합될 수도 있고, 일체로 형성될 수 있다. 이 측벽부(120)에 의하여 상기 반사부(110)가 다른 구성요소들과 결합될 수 있을 뿐만아니라, 상기 반사부(110)를 설치벽면 등에 고정시킬 수 있는 것이다.
그리고 상기 측벽부(120)의 전단에는 보호유리(130)의 안착 및 결합을 위한 보호유리 안착홈(122)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서 상기 실린드리컬 반사경(100)은, 경량으로 제조할 수 있으며, 정밀한 광학 형상의 성형이 용이한 내열성 플라스틱으로 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 실린드리컬 반사경(100)은 시중에서 쉽게 입수할 수 있으며, 열에 변형되지 않는 내열성 플라스틱 소재로 이루어질 수 있으며, 사출 성형 방법으로 대량생산할 수 있는 구조를 가진다.
또한 상기 실린드리컬 반사경(100)의 내부 특히, 반사부(110)는 입사되는 광을 반사하는 부분으로서 높은 반사 효율을 유지하기 위하여 오염되지 않는 것이 중요하다. 이를 위하여 상기 실린드리컬 반사경(100)의 전면에는 보호유리(130)가 구비되는 것이 바람직하다. 이 보호유리(130)는 투명 재질로 이루어져서 광 투과도가 높은 것이 바람직하며, 상기 보호유리 안착홈(122)에 안착된 상태로 구성되어 설치된다.
다음으로 상기 광분할 반사경(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실린드리컬 반사경(100)의 전방에 상기 실린드리컬 반사경(100)과 평행하게 설치되며, 상기 실린드리컬 반사경에 의하여 반사 및 집광된 광(L2) 중 발전 기여 파장의 빛(L3)은 통과시키고, 그 이외의 파장의 빛(L4)은 전방으로 반사하는 구성요소이다.
상기 태양광 발전 모듈(300)은 집광된 태양광을 이용하여 발전하는 경우 더 높은 효율로 전기를 생산할 수 있지만, 태양광 발전 모듈(300)의 온도가 상승하는 경우 급격하게 발전효율이 낮아진다. 따라서 태양광 발전 모듈(300)의 온도 상승을 방지하기 위하여 발전에 기여하는 파장의 빛(L3)을 제외한 나머지 열 발생에 기여하는 파장의 빛(L4)을 반사하여 제거하는 것이다. 이 광분할 기능을 상기 광분할 반사경(200)이 수행하는 것이다.
본 실시예에서 상기 광분할 반사경(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전체적으로 볼록한 실린드리컬 반사경 구조를 가지며, 그 표면에 광 스플리팅 코팅막(도면에 미도시)이 형성되어 광분할 기능을 수행할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 태양광 발전 모듈(300)에서 폴리 실리콘(p-Si) 태양전지를 사용하므로 발전 유효파장이 0.3 ~ 1.1 ㎛이다. 따라서 상기 광분할 반사경(200)은 0.3 ~ 1.1 ㎛의 파장대를 가지는 빛은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 전방으로 반사한다.
그리고 본 실시예에서 상기 광분할 반사경(200)은 상기 실린드리컬 반사경(100)의 전방에 상기 실린드리컬 반사경(100)과 분리되어 설치된다. 구체적으로 상기 광분할 반사경(200)은 후술하는 설치 프레임(310)에 고정되어 설치된다.
한편 본 실시예에서 상기 태양광 발전 모듈(300)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광분할 반사경(100)의 후방에 설치되며, 상기 광분할 반사경(200)을 통과하는 광(L3)을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서 상기 태양광 발전 모듈(300)은 구체적으로, 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 설치 프레임(310), 태양전지셀(320), 방열판(330) 및 설치 브라켓(340)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 설치 프레임(310)은 전체적으로 사각틀 형상을 가지며, 전면에는 상기 광분할 반사경(200)이 고정되어 설치되며, 후면에는 상기 방열판(330)이 고정되어 설치된다. 그리고 상기 태양전지셀(320)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 설치 프레임(310)과 광분할 반사경(200)에 의하여 형성되는 공간 내에 설치되며, 상기 광분할 반사경(200)을 통과하는 광(L3)을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 구성요소이다. 이 태양전지셀(320)은 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 다양한 태양전지가 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 폴리실리콘(P-Si) 태양전지가 바람직하다.
이 태양전지셀(320)은 전체적으로 플레이트 형상을 가지며, 상기 방열판(330)의 전면에 밀착되어 설치된다. 그리고 상기 방열판(330)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지셀(320)이 전면에 설치되며, 상기 설치 프레임(310)의 후면에 결합되어 상기 태양전지셀(320)을 냉각하는 구성요소이다. 따라서 상기 방열판(330)은 열전도율이 우수한 금속 소재로 이루어지며, 후면에는 효과적인 방열을 위하여 방열핀이 형성되어 표면적을 극대화하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 설치 브라켓(340)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 설치 프레임(310)을 상기 측벽부(120)에 고정하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 광분할 반사경(200), 설치 프레임(310), 태양전지셀(320) 및 방열판(330)은 일체로 결합되어 상기 실린드리컬 반사경(100) 전방에 고정되어 설치된다. 이때 상기 설치 브라켓(340)이 상기 설치 프레임(310)의 측면과 결합되어 상기 설치 프레임(310)을 상기 실린드리컬 반사경(100)의 측벽부(120)에 결합시키는 것이다.
한편 본 실시예에서 상기 광분할 반사경(200)을 투과하는 발전기여 파장의 빛(L3)은 도 5에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 넓게 퍼져서 입사된다. 따라서 상기 태양전지셀(320)이 상기 실린드리컬 반사경(100)으로 입사되는 태양광(L1)과 수직한 방향으로 설치되면 태양전지셀(320)로 입사하는 태양광(L3)의 입사각이 작아진다. 이렇게 입사각이 작아지면 발전효율이 낮아진다.
따라서 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지셀(320a)은 상기 광분할 반사경(200a)을 향해 가상의 중앙선(C)을 중심으로 하여 일정 각도로 절곡된 구조를 가지도록 분할하여 형성할 수 있다. 그러면 상기 태양전지셀(320a)로 입사하는 태양광(L3)의 입사각이 커져서 발전효율이 향상된다.
물론 이렇게 태양전지셀(320a)이 절곡된 구조를 가지면, 태양전지셀(320a)을 냉각하기 위한 방열판(330a)도 동일하게 절곡된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 열매체 가열 모듈(400)은 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린드리컬 반사경(100)와 광분할 반사경(200) 사이에 설치되며, 상기 광분할 반사경(200)에 의하여 반사된 광(L4)을 이용하여 열매체를 가열하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 태양광 발전 모듈(300)에 의하여 전기 에너지가 생산되고, 상기 열매체 가열 모듈(400)에 의하여 열에너지가 생산되는 것이다. 이때 상기 열매체 가열 모듈(400)에는 상기 실린드리컬 반사경(100)과 광분할 반사경(200)에 의하여 2차 집광된 태양광(L4)이 조사되므로 매우 높은 온도의 빛이 상기 열매체 가열 모듈(400)을 효율적으로 가열하게 된다.
이렇게 효율적으로 열에너지를 획득하기 위하여 본 실시예에서 상기 열매체 가열 모듈(400)은 구체적으로 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 열매체 순환관(410), 순환관 결합부(420) 및 열교환부(430)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 열매체 순환관(410)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 측벽부(120)의 마주보는 단변부(122)를 관통하여 길이 방향으로 설치되며, 내부에 열매체가 순환하는 순환 유로(412)가 형성되는 구성요소이다. 즉 상기 열매체 순환관(410)은 상기 실린드리컬 반사경(100)과 상기 광분할 반사경(200) 사이에 설치되되, 정확하게는 상기 광분할 반사경(200)에 의하여 2차 반사되는 태양광(L4)의 초점 위치에 설치된다.
그리고 이 열매체 순환관(410) 내부에는 열매체가 흐를 수 있는 순환 유로(412) 한 쌍이 형성되어 열매체가 왕복하면서 순환할 수 있는 구조를 가진다.
다음으로 상기 순환관 결합부(420)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 열매체 순환관(410)을 상기 측벽부(120)에 결합하는 구성요소이다. 이 순환관 결합부(420)는 긴 봉 형태의 상기 열매체 순환관(410)의 일단은 상기 측벽부(120)를 관통하여 고정시키고 상기 열교환부(430)에 연결시킨다. 그리고 상기 열매체 순환관(410)의 타단은 상기 측벽부(120)의 반대 방향에 고정시키되, 상기 열매체 순환관(410)을 한번 통과한 열매체가 다시 열매체 순환관(410)을 통과하도록 되돌려 보내는 구조를 가진다.
다음으로 상기 열교환부(430)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 열매체 순환관(410)의 일측 말단에 결합되어 설치되며, 상기 열매체 순환관(410)에 열매체를 순환시키고, 상기 열매체 순환관(410)에서 가열된 열매체로부터 열을 회수하는 구성요소이다. 이 열교환부(430)에 의하여 회수된 열 에너지는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 본 실시예에서 상기 열교환부(430)는 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 열매체 공급/회수부(432), 열교환기(434) 및 온수 탱크(436)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 열매체 공급/회수부(432)는 상기 열매체 순환관(410)과 연결되어 상기 열매체 순환관(410)에 차가운 열매체를 공급하고, 가열된 열매체를 회수하는 구성요소이다. 따라서 상기 열매체 공급/회수부(432)는 한 쌍의 관으로 구성되며, 상기 열교환기(434)와 상기 열매체 순환관(410) 사이를 연결하되, 상기 열교환기(434)에서 냉각된 열매체를 상기 열매체 순환관(410)의 인입부로 연결하고 상기 열매체 순환관(410)에서 가열된 열매체를 상기 열교환기(434)의 인입부로 연결한다.
다음으로 상기 열교환기(434)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열매체 공급/회수부(432)에 연결되어 설치되며, 가열된 열매체에서 열을 회수하는 구성요소이다. 이 열교환기(434)는 일반적인 열교환기 구조를 가질 수 있으며, 상기 온수 탱크(436)와 물 순환관(435)에 의하여 연결된다. 이렇게 열교환기(434)를 이용하여 열매체로부터 열 에너지를 회수하고 이를 이용하여 온수를 생산하면 고가의 열매체를 소량 사용하여 경제성을 높일 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 온수 탱크(436)는 상기 열교환기(434)에 연결되며, 상기 열교환기(434)에 물을 공급하여 온수를 회수하여 보관하는 구성요소이다. 이 온수 탱크(436)에 보관되는 온수는 온수 공급관(437) 등을 이용하여 다양한 용도로 사용할 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 태양에너지 획득 시스템(1)에는 발전 효율 및 에너지 획득 효율을 높이기 위하여 태양감지 센서(600)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 태양 감지 센서(600)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측벽부(120)에 설치되며, 상기 실린드리컬 반사경(100)과 함께 움직이도록 설치된다. 따라서 상기 태양 감지 센서(600)는 상기 실린드리컬 반사경(100)이 태양을 바라보는 각도와 동일한 각도로 태양을 향하게 설치되어서, 상기 실린드리컬 반사경(100)의 태양 조향 각도를 감지하는 것이다. 이 태양 감지 센서(600)에 의하여 감지된 태양의 조향 각도가 수직에서 벗어나는 경우에는 후술하는 반사경 회전부(700)를 이용하여 상기 실린드리컬 반사경(100)을 좌우로 회전시키면서 최선의 각도를 유지한다.
따라서 상기 반사경 회전부(700)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실린드리컬 반사경(100)에 설치되며, 상기 태양 감지 센서(600)에 의하여 감지되는 태양을 향하도록 상기 실린드리컬 반사경(100)을 회전시키는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 실린드리컬 반사경(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 설치판넬(500)에 좌우 방향으로 회전가능하게 설치된다. 이를 위해 상기 실린드리컬 반사경(100)과 설치판넬(500) 사이에는 반사경 설치부(800)가 구비된다. 그리고 상기 반사경 회전부(700)는 한 쌍의 반사경 설치부(800) 중 일측에 설치되어 상기 실린드리컬 반사경(100)을 회전시킬 수 있는 모터로 구성될 수 있다.
한편 상기 반사경 설치부(800) 중 상측 반사경 설치부(810)는 상기 설치판넬(500)에 상하 방향으로 회전가능하게 결합된다. 이렇게 상하 회전 힌지(820)에 의하여 상기 상측 반사경 설치부(810)가 설치되면, 상기 실린드리컬 반사경(100)이 태양을 향하는 고각을 변화시킬 수 있다. 지구상에서 태양의 고도는 계절 변화에 따라 달라지므로 상기 상하 회전 힌지(820)를 이용하여 상기 실린드리컬 반사경(100)이 설치되는 각도를 변화시킬 수 있도록 하는 것이다.
또한 상기 실린드리컬 반사경(100) 후면과 상기 설치 판넬(500) 사이에는 도 4, 11에 도시된 바와 같이, 고각 변동부(840)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 고각 변동부(840)는 필요에 따라 상기 실린드리컬 반사경(110)의 고각을 조정하되, 조정된 상태에서 그 고각을 유지하면서 좌우 회전하여 고효율로 태양에너지를 획득하는 것이다.
본 실시예에서 상기 고각 변동부(840)는 상기 실린드리컬 반사경(100)의 고각을 45° 범위내에서 변동할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 획득시스템
100 : 실린드리컬 반사경 200 : 광분할 반사경
300 : 태양광 발전 모듈 400 : 열매체 가열 모듈
500 : 설치 판넬 600 : 태양 감지 센서
700 : 반사경 회전부 800 : 반사경 설치부

Claims (7)

  1. 원통형 반사경의 일부로 이루어지는 반사부와 상기 반사부의 가장자리에 전방으로 절곡되어 형성되는 측벽부를 구비하며, 입사되는 광을 전방의 수평선 상에 반사 및 집광하는 실린드리컬 반사경;
    상기 측벽부의 전단에 결합되어 설치되며, 상기 실린드리컬 반사경 내부 공간을 외부와 차단하는 투명 재질의 보호유리;
    상기 반사경의 전방에 상기 반사경과 평행하게 설치되며, 상기 반사경에 의하여 반사 및 집광된 광 중 발전 기여 파장의 빛은 통과시키고, 그 이외의 파장의 빛은 전방으로 반사하는 광분할 반사경;
    상기 광분할 반사경의 후방에 설치되며, 상기 광분할 반사경을 통과하는 광을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 태양광 발전 모듈;
    상기 실린드리컬 반사경와 광분할 반사경 사이에 설치되며, 상기 광분할 반사경에 의하여 반사된 광을 이용하여 열매체를 가열하는 열매체 가열 모듈;
    상기 실린드리컬 반사경의 양 측부에 결합되며, 상기 실린드리컬 반사경을 벽체에 회전가능하게 설치하는 반사경 회전 설치부;
    상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 태양의 위치를 감지하는 태양 감지 센서;
    상기 실린드리컬 반사경에 설치되며, 상기 태양 감지 센서에 의하여 감지되는 태양을 향하도록 상기 실린드리컬 반사경을 회전시키는 반사경 회전부;를 포함하며,
    상기 태양광 발전 모듈은,
    상기 광분할 반사경의 가장자리가 전면에 결합되는 설치 프레임;
    상기 설치 프레임과 광분할 반사경에 의하여 형성되는 공간 내에 상기 광분할 반사경을 향해 가상의 중앙선을 중심으로 하여 일정 각도로 절곡된 구조를 가지도록 설치되며, 상기 광분할 반사경을 통과하는 광을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 태양전지셀;
    상기 태양전지셀이 전면에 상기 절곡된 구조의 태양전지셀 형상과 밀찰되도록 절곡된 구조를 가지도록 설치되며, 상기 설치 프레임의 후면에 결합되어 상기 태양전지셀을 냉각하는 방열판;
    상기 설치 프레임을 상기 측벽부에 고정하는 설치 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 획득시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 열매체 가열모듈은,
    상기 측벽부의 마주보는 단변부를 관통하여 길이 방향으로 설치되며, 내부에 열매체가 순환하는 순환 유로가 형성되는 열매체 순환관;
    상기 열매체 순환관을 상기 측벽부에 결합하는 순환관 결합부;
    상기 열매체 순환관의 일측 말단에 결합되어 설치되며, 상기 열매체 순환관에 열매체를 순환시키고, 상기 열매체 순환관에서 가열된 열매체로부터 열을 회수하는 열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 획득시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열 교환부는,
    상기 열매체 순환관과 연결되어 상기 열매체 순환관에 차가운 열매체를 공급하고, 가열된 열매체를 회수하는 열매체 공급/회수부;
    상기 열매체 공급/회수부에 연결되어 설치되며, 가열된 열매체에서 열을 회수하는 열교환기;
    상기 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기에 물을 공급하여 온수를 회수하는 온수 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 획득시스템.
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