KR101802642B1 - 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택 - Google Patents

태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 관한 것으로서, 이동식 주택이 위치한 위치정보 및 배치방향과 등고선 정보를 이용하여 이동식 주택의 상부에 설치되어 있는 집광부 본체의 경사면 상부의 양쪽 모서리에 독립적으로 높낮이 제어가 가능한 높낮이 조절수단을 제어함으로써, 태양광 발전장치가 태양을 추종하도록 함으로써 이동식 주택에 구비되는 태양광 발전장치의 발전효율을 높일 수 있는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 관한 것이다.

Description

태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택{Mobile house with solar light power generation device}
본 발명은 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 관한 것으로서, 이동식 주택이 위치한 위치정보 및 배치방향과 등고선 정보를 이용하여 이동식 주택의 상부에 설치되어 있는 집광부 본체의 경사면 상부의 양쪽 모서리에 독립적으로 높낮이 제어가 가능한 높낮이 조절수단을 제어함으로써, 태양광 발전장치가 태양을 추종하도록 함으로써 이동식 주택에 구비되는 태양광 발전장치의 발전효율을 높일 수 있는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 관한 것이다.
최근 석탄과 석유와 같은 화석연료의 고갈 문제 및 환경 오염 문제의 심각성으로 인하여, 이를 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 다양한 모델이 제시되고 있으며, 이중 태양광 에너지를 이용한 발전 및 난방은 화석 연료에 대한 에너지 의존도를 줄이고, 무공해 환경을 조성할 수 있어서 활발한 연구가 이루어지고 있다.
또한, 거주지역이 고정되지 않은 임의 지역에서의 생활을 위한 이동식 주택, 산불감시를 위한 산불감시 초소 또는 펜션 등이나, 전기가 공급되지 않는 임시 지역에서의 특정한 행사 또는 군사 작전 중에도 전기가 필요하게 되지만, 이를 위하여 전주나 배관을 통해 전선을 설치하여 전기를 공급하기에는 상당히 비경제적일 뿐만 아니라, 전선 설치작업에도 상당한 어려움이 존재한다.
이를 개선하기 위해서는 태양광으로부터 전기를 생성하기 위한 태양광 발전 시스템 또는 태양열에 의해 가열된 증기로 증기 터빈을 가동시켜 전기를 얻는 태양열 발전 시스템이 주목받고 있는 실정이다.
이와 같이 태양광 에너지를 전기 또는 열로 변환하기 위해서는 집광판이 필요하며, 이러한 집광판은 종래에는 대부분 집광판의 각도가 고정되는 방식이었으나, 그 효율이 낮아 최근에는 태양의 이동에 따라 집광판의 각도를 변화시켜 집광 효율을 높일 수 있는 태양광 추적 방식이 많이 이용되고 있다.
태양광 추적 방식에는 광센서를 이용하여 태양 위치를 추적하는 방법과 태양의 위치를 미리 계산하여 추적하는 프로그램 방식, 센서와 프로그램을 병행하는 방법 등 크게 3가지 방법이 있다.
이중 대한민국 등록특허 제10-0799094호에서는 도1에 도시한 바와 같이 태양광을 집광하는 집광 혹은 집열부, 집광 혹은 집열부에 대한 방향을 제어하는 구동부, 그리고 태양의 방향을 추적하여 방향제어 명령을 내리는 제어부로 구성된 태양광 집열 및 발전 시스템에 있어서, 태양광 집열집광판이 하측 중앙부에 고도각 구동부를 설치하고, 이 고도각 구동부의 출력축과 연동되어 회전하는 수평축(12)으로 태양광 집열집광판의 중심부를 횡으로 받쳐주도록 하며, 상기한 태양광 집열집광판의 하측에는 기어어셈블리와 수직축을 매개로 지면에 고정되어진 방위각 구동부(15)와 연결토록 하며, 상기한 고도각 구동부와 방위각 구동부는 DGPS, 조도측정구(3), 풍속측정구(4)로부터 전달된 신호를 받아 마이크로프로세서(1)에서 연산되어 출력된 신호에 의하여 구동하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집열 및 발전 시스템용 태양광 추적 장치를 제안하고 있다.
이러한 종래의 기술은 태양 에너지 집열 및 집광판의 무게중심이 되는 중앙부의 저면에 고도각 구동부와 조도 측정구(3)를 설치하고 있으며, 태양 에너지 집열 및 집광판의 하측에는 기어 어셈블리와 수직축을 매개로 지면에 고정되어진 방위각 구동부(15)에 의하여 태양광을 추적하도록 하고 있으나, 이동식 주택과 같은 설치 대상물에는 설치위치에 따른 공간적인 제약 및 고도각과 방위각을 변경하기에 다소 복잡한 기구물이 설치되어야 하는 문제점 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 설치공간의 제약이 있는 이동식 주택에 설치하여 태양광 발전장치가 태양을 추적하기 위하여 볼조인트 및 높낮이 조절수단으로 이루어지는 간단한 구조를 갖는 태양광 발전장치를 제공하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 GPS 수신기에서 이동식 주택의 고도, 위도 및 경도를 연산하여 이동식 주택의 설치위치와 배치방향에 따라 태양광 발전장치의 태양광 추적을 위한 제어가 가능하도록 하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명의 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택이 설치되는 위치의 주변의 지형정보인 등고선 정보를 이용하여 태양광 발전장치의 태양광 추적을 위한 효율성을 제고하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 있어서, 이동식 주택 본체, 상기 이동식 주택 본체의 상부면에 설치되는 태양광을 수집하여 전기를 발생시키는 태양전지 모듈을 탑재하며 저면 중앙부에 구비되는 볼 조인트 및 상기 집광부 본체의 경사면 상부의 양쪽 모서리에 독립적으로 높낮이 제어가 가능한 높낮이 조절수단을 구비하는 집광부 본체, 상기 집광부 본체의 높낮이 조절수단을 조절하기 위하여 상기 이동식 주택에 설치되는 복수개의 GPS 수신기로부터의 GPS 신호 또는 상기 이동통신단말기의 위치 이동에 따라 수신되는 GPS 신호로부터 2개 이상의 위치정보를 연산하여 상기 이동식 주택이 위치한 위치정보 및 상기 이동식 주택의 배치방향을 연산하는 위치 취득부 및 상기 위치 취득부에 의하여 취득된 상기 이동식 주택이 위한 위치정보 및 상기 이동식 주택의 배치방향에 의하여 상기 집광부 본체의 높낮이 조절수단을 제어하기 위한 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택은 이동식 주택에 최적화된 단순한 구조를 가지는 태양광 추적이 가능한 태양광 발전장치에 의하여 이동식 주택, 산불감시 초소 또는 펜션 등에서 사용할 수 있는 전력을 생산하여 공급함으로써 급전설비의 설치에 소요되는 비용의 절감 및 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동식 주택의 설치위치의 변경이 있는 경우에도 태양광 추적을 위한 조도측정 없이 GPS 신호에 의하여 복수 개의 위치정보를 획득하여 태양광 추적을 위한 최적의 조건 설정 및 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택이 설치되는 위치의 주변의 지형정보인 등고선 정보를 이용하여 이동식 주택의 설치위치에서 태양광이 태양광 발전장치로 비추어지는 상태를 고려함으로써 태양광 발전장치의 태양광 추적을 위한 효율성을 제고할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 태양 에너지 집열 및 발전 시스템용 태양광 추적장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택의 배치도,
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 제어 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택의 배치도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택은 이동식 주택 본체(100)와, 이동식 주택 본체의 상부면에 설치되는 태양광을 수집하여 전기를 발생시키는 태양전지 모듈을 탑재하며 저면 중앙부에 구비되는 볼 조인트(210) 및 집광부 본체(200)의 경사면 상부의 양쪽 모서리에 독립적으로 높낮이 제어가 가능한 높낮이 조절수단(220)을 구비하는 집광부 본체(200)를 기본 구성으로 한다.
이러한 집광부 본체(200)에는 태양전지 모듈이 태양광을 추적할 수 있도록 집광부 본체(200)의 경사면 상부에는 공압 실린더 또는 유압 실린더를 집광부 본체(200)의 경사면 상부의 양쪽 모서리부분에 설치하여 집광부 본체(200)의 경사각을 조정할 수 있도록 높낮이 조절수단(220)을 구동시킨다.
집광부 본체(200)는 이러한 높낮이 조절수단(200)의 구동에 의하여 집광부 본체(200)의 저면 중앙부에 구비되는 지지수단의 역할을 하는 볼 조인트(210)을 설치함으로써 볼 조인트(210)을 기준점으로 하여 집광부 본체(200)의 경사각이 조절되도록 한다.
또한, 집광부 본체(200)은 높낮이 조절수단(220) 및 볼 조인트(210)에 의하여 충분히 이동식 주택(100)의 상부면에 지지될 수 있으나, 보다 바람직하기로는 집광부 본체(200)의 경사면 하부 양쪽 모서리 또는 하부 중앙부중 어느 하나 이상에 완충수단(230)을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 완충수단(230)은 높낮이 조절수단(220)과 같이 공압실린더 또는 유압실린더를 설치하여 높낮이 조절수단(220)의 구동에 따라 집광부 본체(200)의 각도 정에 따른 충격을 완충하는 것이 가능하다.
그러나, 이와 같이 공압 실린더 또는 유압 실린더를 완충수단(230)으로 사용하는 경우 높낮이 조절수단(220)과 동시에 완충수단(230)을 동시에 제어하여야 하는 어려움 및 설치 비용의 증가로 인하여 완충수단(230)은 단순한 스프링과 같은 탄성재질을 채택함으로써 제어의 어려움 및 설치 비용 증가의 문제점을 해결하는 것이 가능하다.
또한, 상기 집광부 본체 저면 중앙부에는 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전력을 축전기로 전송하여 저장하기 위한 전기적인 결선을 위하여 슬립 링(미도시)을 구비한다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 제어 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 집광부 본체(200)에는 높낮이 조절수단(220)이 구비되며, 높낮이 조절수단(220)을 제어함으로써 태양광을 추적하도록 한다.
이동식 주택(100)에 설치되는 복수개의 GPS 수신기로부터의 GPS 신호 또는 상기 이동통신단말기의 위치 이동에 따라 수신되는 GPS 신호로부터 2개 이상의 위치정보를 연산하여 이동식 주택(100)이 위치한 위치정보 및 이동식 주택(100)의 배치방향을 연산하는 위치 취득부(400)에서 취득된 위치정보에 의하여 집광부 본체(200)의 높낮이 조절수단(220)을 제어하기 위한 제어부(300)를 구비한다.
예를 들어 높낮이 조절수단(220)의 동작을 예시하면, 일반적으로 이동식 주택(100)의 설치방향은 북쪽을 제외한 방향으로 설치방향이 결정되는 것이 일반적이며, 이동식 주택(100)에 설치되는 집광부 본체(200)가 남쪽 방향을 향하도록 설치가 되면 일출시에는 집광부 본체(200)가 동쪽 방향을 향하도록 집광부 본체(200)의 경사면 상부의 양쪽 모서리중 정면에서 보았을 때 오른쪽의 높낮이 조절수단(220)은 높이를 낮추고 왼쪽의 높낮이 조절수단(220)은 높이를 높이며, 일몰시에는 집광부 본체(200)가 서쪽 방향을 향하도록 집광부 본체(200)의 경사면 상부의 양쪽 모서리중 정면에서 보았을 때 왼쪽의 높낮이 조절수단(220)은 높이를 낮추고 오른쪽의 높낮이 조절수단(220)은 높이가 높이도록 한다. 이후 일몰후에는 일출을 고려하여 높낮이 조절수단(220)의 높낮이 초기값을 제어하여 일출방향으로 집광부 본체(200)가 향하도록 초기화된다.
이동식 주택(100)이 위치하는 위치정보는 하나의 수신지점에서 4개 이상의 GPS 위성으로부터 전송된 신호를 수신하여 연산함으로써 위도, 경도 및 고도 값을 연산하여 취득된다. 또한, 이동식 주택(100)의 배치방향을 연산하기 위해서는 하나의 수신지점으로서는 배치방향을 연산할 수 없으므로 2개 이상의 GPS 수신기를 이동식 주택(100)에 설치(영구설치 또는 임시설치중에 선택)하거나, 또는 GPS 수신기가 내장된 이동통신단말기의 위치를 이동시켜 2개 이상의 수신지점에서 수신되는 GPS 신호로부터 2개 이상의 위치정보를 연산하여 이동식 주택(100)의 배치방향을 결정하는 것이 가능하다.
또한, 이와 같은 이동식 주택(100)이 위치하는 위치정보 및 이동식 주택(100)의 배치방향은 일반적인 개활지인 경우 정확하게 집광부 본체(200)의 높낮이 조절수단(220)을 제어함으로써 태양의 위치에 따라 태양광을 추종하는 것이 가능하다.
그러나, 이동식 주택(100)이 설치되는 위치가 주변에 높은 산과 같은 장애물이 존재하는 경우 태양의 위치에 따라 태양광이 높은 산과 같은 장애물에 가려져 집광부 본체(200)으로 입사되지 않는 경우가 발생한다.
이를 개선하기 위해서는 이동식 주택(100)이 위치한 위도, 경도 값의 위치정보를 기준으로 이동식 주택(100)이 위치한 주변의 등고선 정보를 취득하여, 태양광이 높은 산과 같은 장애물에 의하여 태양광이 이동식 주택(100)의 집광부 본체(200)에 입사되지 않는 경우 높낮이 조절수단(220)이 구동되는 시기를 늦추기 위하여 높낮이 조절수단(220)의 높낮이 초기값을 주변의 등고선 정보를 고려하여 결정한다.
이를 위하여 취득되는 등고선 정보는 이동식 주택(100)이 위치한 위치정보를 위치 취득부(400)에 구비된 통신수단(410)을 통하여 지도정보 서버(500)로 전송하고, 이동식 주택(100)이 위치한 위치정보를 기반으로 지도정보 서버(500)에서 결정하여 위치취득부(400)로 전송된다.
이러한 지도정보 서버(500)에서 결정하여 전송하는 등고선 정보는 이동식 주택(100)의 위치정보 및 배치방향에 따라 결정되는 소정 면적의 등고선 정보이며, 이동식 주택(100)의 설치위치 및 배치방향을 고려하여 태양의 일출과 일몰의 위치를 고려한 일정 각도의 부채꼴 형상의 면적에 대한 정보인 것이 보다 바람직하다.
또한, 이와 같이 이동식 주택(100)의 설치 위치 및 배치방향과 등고선에 의하여 높낮이 조절수단(220)의 초기값을 결정하는 경우에도, 계절에 따라 태양의 고도가 상이하여 이에 대한 고려가 필요하다.
이를 위해서는 이동식 주택(100)이 위치하는 고도 값, 태양의 위치 및 등고선 정보에 의하여 이동식 주택(100)이 위치하는 주변의 산과 같은 장애물의 등고선에 의해 태양의 위치중 고도에 따라 태양광이 이동식 주택(100)의 집광부 본체(200)이 입사되는 시각이 상이하므로 이에 따른 조정을 위해서는 높낮이 조절수단(220)의 초기값은 태양의 위치값(고도값)에 의하여 조절되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 이동식 주택 200 : 집광부 본체
210 : 볼 조인트 220 : 높낮이 조절수단
230 : 완충수단 300 : 제어부
400 : 위치 취득부 410 : 통신수단
500 : 위치정보 서버

Claims (8)

  1. 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택에 있어서,
    이동식 주택 본체;
    상기 이동식 주택 본체의 상부면에 설치되는 태양광을 수집하여 전기를 발생시키는 태양전지 모듈을 탑재하며 저면 중앙부에 구비되는 볼 조인트 및 집광부 본체의 경사면 상부의 양쪽 모서리에 독립적으로 높낮이 제어가 가능한 높낮이 조절수단을 구비하는 집광부 본체;
    상기 집광부 본체의 높낮이 조절수단을 조절하기 위하여 상기 이동식 주택에 설치되는 복수개의 GPS 수신기로부터의 GPS 신호 또는 이동통신단말기의 위치 이동에 따라 수신되는 GPS 신호로부터 2개 이상의 위치정보를 연산하여 상기 이동식 주택이 위치한 위치정보 및 상기 이동식 주택의 배치방향을 연산하는 위치 취득부; 및
    상기 위치 취득부에 의하여 취득된 상기 이동식 주택이 위한 위치정보 및 상기 이동식 주택의 배치방향에 의하여 상기 집광부 본체의 높낮이 조절수단을 제어하기 위한 제어부를 구비하며,
    상기 위치정보는 위도, 경도 및 고도 값이며, 상기 이동식 주택이 위치한 위치정보를 기준으로 소정 면적의 등고선 정보를 취득하여 상기 집광부 본체의 상기 높낮이 조절수단의 높낮이 초기값을 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정 면적의 등고선 정보는 상기 이동식 주택이 위치한 위치정보를 상기 위치 취득부에 구비된 통신수단을 통하여 지도정보 서버로 전송하고, 상기 이동식 주택이 위치한 위치정보를 기반으로 상기 지도정보 서버에서 결정하여 위치취득부로 전송되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 등고선 정보와 태양의 위치값을 이용하여 상기 높낮이 초기값은 조절되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 집광부 본체의 경사면 하부 양쪽 모서리 또는 하부 중앙부중 어느 하나 이상에 완충수단이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 집광부 본체 저면 중앙부에는 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전력을 축전기로 전송하기 위하여 슬립 링이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 높낮이 조절수단은 공압 실린더 또는 유압 실린더인 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 구비한 이동식 주택.
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