KR101814342B1 - 분립 집광형 태양광 발전장치 - Google Patents

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KR101814342B1 KR1020170081188A KR20170081188A KR101814342B1 KR 101814342 B1 KR101814342 B1 KR 101814342B1 KR 1020170081188 A KR1020170081188 A KR 1020170081188A KR 20170081188 A KR20170081188 A KR 20170081188A KR 101814342 B1 KR101814342 B1 KR 101814342B1
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Abstract

본 발명은 분립 집광형 태양광 발전장치는, 태양광 발전장치에서, 태양과 대면하는 일면에 제1태양광 패널이 장착된 제1모듈 프레임, 제1모듈 프레임의 후방 아래에 배치되어 제1태양광 패널로부터 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 제2태양광 패널이 장착된 제2모듈 프레임과, 지면에 입상으로 고정되고, 상부에 제1모듈 프레임과 제2모듈 프레임이 장착된 지주가 구비된 제1집광수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

분립 집광형 태양광 발전장치{Seperated photovoltatic device for collecting solar}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 집광하면서 비스듬하게 반사하고, 반사된 태양광을 재집광하여 발전 효율이 향상되도록 한 분리 집광형 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근 들어서 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해 온 탓으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지(Energy)의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 매우 심각하게 제기되고 있다.
이러한 이유로 태앙광 발전 개발이 시급하다. 여기서, 태양광 발전이라 함은, 태양 전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 발전 방식으로 기존의 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않는 무공해 에너지 원으로 최근 태양광 산업이 크게 대두되고 있는 실정이며, 또한 이와 관련된 기술이 다양하게 출시되고 있다.
이를 구현하기 위한 태양광 발전장치는, 일례로 태양광이 입사되는 태양광 모듈, 하나 이상의 태양광 모듈이 고정된 모듈 프레임, 모듈 프레임을 지면으로부터 일정 높이에 위치 고정되도록 하는 지지체와, 태양의 이동 및 각도에 따라 모듈 프레임을 회전시키도록 설치된 추적장치를 포함하여 이루어진다. 따라서, 지구가 공전하면서 변하는 태양 및 태양광의 입사 각도에 따라 추적장치에 의해 모듈 프레임과 태양광 모듈의 각도가 변하게 된다.
하지만, 다수 설치된 모듈 프레임은 상호 간섭하지 않은 일정 간격마다 설치되고, 태양을 향한 일측면에만 태양광 모듈이 설치됨으로써, 발전 효율이 매우 낮다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1083827호(2011.11.18. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0900209호(2009.05.29. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1399612호92014.05.30. 공고)
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 모듈 프레임의 양면에 태양광 모듈이 설치되면서 각각 독립된 각도 변경이 이루어지고, 지면에 추가로 모듈 프레임이 설치됨으로써, 전기 발생량이 향상되도록 한 분립 집광형 태양광 발전장치를 제공함에 있다.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 분립 집광형 태양광 발전장치는, 태양광 발전장치에서, 태양과 대면하는 일면에 제1태양광 패널이 장착된 제1모듈 프레임, 제1모듈 프레임의 후방 아래에 배치되어 제1태양광 패널로부터 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 제2태양광 패널이 장착된 제2모듈 프레임과, 지면에 입상으로 고정되고, 상부에 제1모듈 프레임과 제2모듈 프레임이 장착된 지주가 구비된 제1집광수단;을 포함하여 이루어진다.
이러한 제1집광수단이 일정 간격으로 다수 설치되고, 제1태양광 패널에 입사된 태양광 중 일부는 집광되고, 나머지는 인접 배치된 제2태양광 패널로 반사되어 집광되도록 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 지면에 고정된 고정프레임과, 이 고정프레임에 장착되고, 제2모듈 프레임의 하측이면서 제2태양광 패널로부터 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 제3태앙광 패널이 장착된 제3모듈 프레임을 구비한 제2집광수단;을 더 포함하여 이루어진다.
여기서, 제1모듈 프레임 또는 제2모듈 프레임은 지주에 축회전하도록 설치되고, 제3모듈 프레임이 고정프레임에 축회전하도록 설치된다.
이때, 지주에 설치된 제1동력원 및 제1로드 또는, 제2동력원 및 제2로드 또는, 고정프레임에 설치된 제3동력원 및 제3로드를 더 포함한다. 이와 관련하여, 제1로드 또는 제2로드 또는 제3로드는 인출되면서 각각 제1모듈 프레임 또는 제2모듈 프레임 또는 제3모듈 프레임을 밀거나 당겨 각도를 조정하도록 이루어진다.
여기서, 제1태양광 패널과 제2태양광 패널에는 배제되고, 제3태양광 패널에만 광반사 방지막이 구비된다.
한편, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 제1동력원, 제2동력원과 제3동력원을 제어하여 제1모듈 프레임, 제2모듈 프레임과 제3모듈 프레임의 각도를 조정하는 각도변환기;를 더 포함하여 이루어진다.
그리고 각도변환기는 제2태양광 패널과 제3태양광 패널이 평행하도록 제2동력원과 제3동력원을 제어하고, 태양광이 제1태양광 패널에서 제2태양 패널로 반사하도록 제1동력원을 제어하도록 이루어진다.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 태양광이 제1모듈 프레임의 제1태양광 패널에서 일부 집광 및 제2모듈 프레임으로 반사되고, 제2모듈 프레임의 제2태양광 패널에서 일부 집광 및 제3모듈 프레임으로 반사되며, 제3모듈 프레임의 제3태양광 패널에서 집광함으로써, 태양광의 집광 효율을 최대화하여 발전 생산율이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1태양광 패널과 제2태양광 패널에서 반사된 태양광이 지면을 향한 후 제3태양광 패널의 광반사 방지막에 의해 반사가 최소화되어 광반사로 인한 피해가 최소화될 수 있는 효과가 있다.
그리고 제1태양광 패널과 제2태양광 패널의 경사 각도가 태양광의 입사각에 비해 크거나 작게 함으로써, 태양광 패널의 온도를 발전효율이 낮아지는 온도보다 낮게 유지할 수 있어 발전 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분립 집광형 태양광 발전장치가 개략ㅈ거으로 도시된 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1집광수단의 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2집광수단의 분리 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1,2,3,모듈프레임과 각도변환기의 연계 구성이 도시된 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분립 집광형 태양광 발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 입상(立像)의 제1집광수단(100), 와상(臥像)의 제2집광수단(200)과, 각도변환기(300)를 포함하여 이루어진다. 이하에서 모듈 프레임은 최소 일면에 태양광을 집광하기 위한 태양광 패널이 설치된 상태를 말한다.
제1집광수단(100)은 도 1과 도 2에서 보듯이, 제1모듈 프레임(110), 제2모듈 프레임(120)과 지주(130)를 구비한다. 이 제1집광수단(100)은 일정 간격으로 다수의 세트가 설치될 수 있다.
먼저, 제1모듈 프레임(110)은 태양광의 일부를 직접 집광하고, 나머지를 제2모듈 프레임(120)으로 반사하도록 설치된다. 이 제1모듈 프레임(110)은 태양과 대면하는 일면에 장착된 제1태양광 패널과, 지주(130)의 제1회전축(131)과 체결되도록 반대면에 장착된 제1체결축(111)을 구비할 수 있다.
여기서, 제1체결축(111)은 지주(130)의 제1회전축(131)과 축회전 가능하게 체결되도록 측면상 대략 "ㄷ"자 형태로 제작될 수 있다. 물론, 제1체결축(111)은 제1회전축(131)의 형상과 대비하여 축회전이 가능한 적절한 형상으로 제작된 것으로, 제1회전축(131)과 더불어 통상의 다른 형상으로 변경될 수도 있다.
그리고 제1모듈 프레임(110)은 일례로 일정 크기를 갖는 1개로 이루어질 수 있고, 필요에 따라 2개 이상으로 구성되어 상호 연결될 수 있다. 이러한 제1모듈 프레임(110)은 제1태양광 패널에서 반사된 태양광이 제2모듈 프레임(120)의 제2태양광 패널로 반사하는 각도로 설치되고, 태양의 이동을 추적할 수 있도록 축회전이 가능하도록 설치될 수 있다.
이 제1모듈 프레임(110)의 설치 각도는 제1태양광 패널에서 태양광을 최대한 집광하고, 집광하지 못한 태양광을 제2모듈 프레임(120)의 제2태양광 패널로 반사하는 정도로 설정될 수 있다. 이를 위해 제1모듈 프레임(110)의 설치 각도는 제2모듈 프레임(120)의 설치 각도와 연계될 수 있다. 이때, 제2모듈 프레임(120)의 설치 각도는 제3모듈 프레임(220)의 설치 각도와 연계되므로, 결과적으로는 제1모듈 프레임(110)의 설치 각도는 제3모듈 프레임(220)의 설치 각도도 고려할 수 있다. 여기서, 태양광을 반사하기 위해 제1태양광 패널에는 광반사 방지막이 배제될 수 있다.
한편, 제2모듈 프레임(120)은 제1모듈 프레임(110)의 후방 아래에 배치되고, 제1모듈 프레임(110)에서 반사된 태양광의 일부를 집광하며, 나머지 태양광을 제3모듈 프레임(220)으로 반사하도록 설치된다. 정확하게는, 제2모듈 프레임(120)은 이웃한 제1모듈 프레임(110)에서 반사된 태양광을 집광하도록 설치될 수 있다. 이 제2모듈 프레임(120)은 지주(130)가 통과할 수 있는 정도의 간격으로 배치된 2개의 프레임, 2개의 프레임을 연결하여 체결된 1개 이상의 연결프레임(121)과, 어느 하나의 연결프레임(121)에 고정된 제2체결축(122)을 구비할 수 있다. 물론, 2개의 프레임에는 제1모듈 프레임(110)의 태양광 패널에서 반사된 태양광을 집광하기 위한 제2태양광 패널이 장착됨은 당연하다.
여기서, 연결프레임(121)은 대략 일정 길이의 막대 형태일 수 있다.
또한, 제2체결축(122)은 지주(130)의 제2회전축(132)과 체결되도록 측면상 대략 "ㄷ"자 형태이면서, 어느 하나의 연결프레임(121)에 장착될 수 있다. 물론, 제2체결축(122)은 제2회전축(132)의 형상과 대비하여 축회전이 가능한 적절한 형상으로 제작된 것으로, 제2회전축(132)과 더불어 통상의 다른 형상으로 변경될 수도 있다.
그리고 제2모듈 프레임(120)은 제2태양광 패널이 제1태양광 패널에서 반사된 태양광의 일부를 집광하고, 집광하지 못한 나머지 태양광을 제3모듈 프레임(220)의 제3태양광 패널로 반사하는 각도로 설치될 수 있다. 이 제2모듈 프레임(120)의 설치 각도는 제1모듈 프레임(110)의 설치 각도와, 제3모듈 프레임(220)의 설치 각도에 연계되어 설정될 수 있다. 여기서, 태양광을 반사하기 위해 제2태양광 패널에는 광반사 방지막을 배제할 수 있다.
여기서, 제1모듈 프레임(110)과 제2모듈 프레임(120)은 태양광 입사각과 직각으로 대면하기보다는 태양광의 일부는 집광하고, 나머지는 제1모듈 프레임(110)은 제2모듈 프레임(120)으로, 제2모듈 프레임(120)은 제3모듈 프레임(220)으로 반사하도록 설정될 수 있다. 이로 인해 태양광이 직각으로 입사되었을 때보다는 태양광 패널의 온도를 낮출 수 있고, 이는 태양광 패널의 온도를 발전효율이 낮아지는 경계 온도보다 낮게 유지할 수 있다.
한편, 지주(130)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 지면 또는 바닥에 입상으로 고정된 기둥으로, 상부에 제1모듈 프레임(110)과 제2모듈 프레임(120)이 장착되도록 설치된다. 이 지주(130)는 상부에 제1모듈 프레임(110)의 제1체결축(111)과 축회전 가능하게 체결되도록 장착된 제1회전축(131), 제2모듈 프레임(120)의 제2체결축(122)과 축회전 가능하게 체결되도록 장착된 제2회전축(132), 제1모듈 프레임(110)을 밀거나 당겨 각도를 변화시키도록 설치된 제1동력원(133) 및 제1로드(134)와, 제2모듈 프레임(120)을 밀거나 당겨 각도를 변화시키도록 설치된 제2동력원(135) 및 제2로드(136)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1회전축(131), 제1동력원(133) 및 제1로드(134)는 제1모듈 프레임(110)이 설치된 측면에 설치되고, 제2회전축(132), 제2동력원(135) 및 제2로드(136)는 제2모듈 프레임(120)이 설치된 측면에 설치되며, 대략 상호 반대 방향에 위치될 수 있다.
또한, 제1동력원(133) 또는 제2동력원(135)은 일례로 실린더일 수 있다. 이 제1동력원(133) 또는 제2동력원(135)은 제1로드(134) 또는 제2로드(136)를 인출시켜 길이를 가변시킴으로써, 제1로드(134) 또는 제2로드(136)가 제1모듈 프레임(110) 또는 제2모듈 프레임(120)을 밀거나 당겨 각도를 변화시키도록 설치될 수 있다.
한편, 상술된 실시 예에서는 1개의 지주(130)에 제1모듈 프레임(110)과 제2모듈 프레임(120)이 장착된 것으로 기재되었지만 각 프레임마다 1개씩의 지주(130)가 설치될 수도 있다.
제2집광수단(200)은 도 1과 도 3에서 보듯이, 고정프레임(210)과 제3모듈 프레임(220)을 포함한다.
먼저, 고정프레임(210)은 제3모듈 프레임(220)이 축회전 가능하도록 설치된다. 이 고정프레임(210)은 지면 또는 바닥에 단단히 고정된 대략 막대 형상 또는 판 형상일 수 있다. 이러한 고정프레임(210)은 제3모듈 프레임(220)이 축회전 가능하도록 체결되기 위해 상면 일부위에 돌출된 제3회전축(211)과, 제3모듈 프레임(220)을 밀거나 당겨 각도를 변화시키도록 설치된 제3동력원(212) 및 제3로드(213)를 포함할 수 있다.
여기서, 제3동력원(212)은 실린더일 수 있다. 이 제3동력원(212)은 제3로드(213)를 인출시켜 길이를 가변시킴으로써, 제3로드(213)가 제3모듈 프레임(220)을 밀거나 당겨 각도를 변화시키도록 설치될 수 있다.
그리고 제3모듈 프레임(220)은 제2모듈 프레임(120)에서 반사된 태양광을 집광하도록 제2모듈 프레임(120)의 하측에 설치된다. 이 제3모듈 프레임(220)은 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 장착된 제3태양광 패널과, 고정프레임(210)의 제3회전축(211)과 체결되도록 반대면에 장착된 제3체결축(221)을 구비할 수 있다.
여기서, 제3체결축(221)은 제3회전축(211)과 축회전 가능하게 체결되도록 측면상 대략 "ㄷ"자 형태로 제작될 수 있다. 물론, 제3체결축(221)은 제3회전축(211)의 형상과 대비하여 축회전이 가능하게 적절한 형상으로 제작된 것으로, 제3회전축(211)과 더불어 통상의 다른 형상으로 변경될 수도 있다.
그리고 제3모듈 프레임(220)은 일례로 제1모듈 프레임(110)과 같이 일정 크기를 갖는 1개로 이루어질 수 있고, 필요에 따라 제2모듈 프레임(120)과 같이 2개 이상으로 구성되어 상호 연결될 수 있다. 이러한 제3모듈 프레임(220)은 제2모듈 프레임(120)에서 반사된 태양광을 최대한 집광하는 각도로 설치된다. 이를 위해 제3모듈 프레임(220)은 제2모듈 프레임(120)과 최대한 평행한 경사 각도를 갖도록 설정될 수 있다. 이때, 최대한 집광하면서 반사광을 방지하기 위해 제3모듈 프레임(220)에 장착된 제3태양광 패널은 광반사 방지막을 구비할 수 있다.
각도변환기(300)는 도 4에서와같이, 제1동력원(133), 제2동력원(135)과 제3동력원(212)을 제어하여 로드들의 인출 길이를 조정하도록 설치된다. 이 각도변환기(300)는 우선적으로 제2동력원(135)과 제3동력원(212)을 제어하여 제2모듈 프레임(120)의 제2태양광 패널과 제3모듈 프레임(220)의 제3태양광 패널들이 상호 평행하도록 조정할 수 있다. 이후, 각도변환기(300)는 제1모듈 프레임(110)의 제1태양광 패널에서 제2태양광 패널로 반사할 수 있도록 제1동력원(133)을 제어하여 제1모듈 프레임(110)의 각도를 조정할 수 있다.
그러므로 대기의 태양광은 제1태양광 패널에서 일부 집광되면서 나머지가 제2태양광 패널로 반사되고, 제2태양광 패널에서 일부 집광하면서 나머지가 제3태양광 패널로 반사되며, 제3태양광 패널에서 최대한 집광하면서 광반사를 최소화하게 된다. 이와 같이, 태양광을 제1태양광 패널, 제2태양광 패널과 제3태양광 패널에서 반복하여 최대한 집광함으로서, 종래의 1개의 태양광 패널로 집광할 때보다 대략 30% 이상의 발전 효율을 얻을 수 있다.
한편, 제1동력원(133) 및 제1로드(134), 제2동력원(135) 및 제2로드(136), 제3동력원(212) 및 제3로드(213)와, 각도변환기(300)가 배제되고, 제1모듈 프레임(110), 제2모듈 프레임(120)과 제3모듈 프레임(220)이 상술된 연계 각도로 고정될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:제1집광수단 110:제1모듈 프레임
111:제1체결축 120:제2모듈 프레임
121:연결프레임 122:제2체결축
130:지주 131:제1회전축
132:제2회전축 133:제1동력원
134:제1로드 135:제2동력원
136:제2로드
200:제2집광수단 210:고정프레임
211:제3회전축 212:제3동력원
213:제3로드 220:제3모듈 프레임
221:제3체결축
300:각도변환기.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 태양과 대면하는 일면에 제1태양광 패널이 장착된 제1모듈 프레임(110)과,
    상기 제1모듈 프레임(110)의 후방 아래에 배치되어 제1태양광 패널로부터 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 제2태양광 패널이 장착된 제2모듈 프레임(120)과,
    지면에 입상으로 고정되고, 상부에 제1모듈 프레임(110)과 제2모듈 프레임(120)이 장착된 지주(130)가 구비되고 일정 간격으로 다수 설치된 제1집광수단(100)과;
    상기 지면에 고정된 고정프레임(210)과,
    상기 고정프레임(210)에 장착되고, 제2모듈 프레임(120)의 하측이면서 제2태양광 패널로부터 반사된 태양광을 집광하도록 일면에 제3태양광 패널이 장착된 제3모듈 프레임(220)을 구비한 제2집광수단(200); 및
    상기 지주(130)에 설치된 제1동력원(133) 및 제1로드(134) 또는, 제2동력원(135) 및 제2로드(136) 또는, 고정프레임(210)에 설치된 제3동력원(212) 및 제3로드(213)를 포함하고,
    상기 제1태양광 패널에 입사된 태양광 중 일부는 집광되고, 나머지는 인접 배치된 제2태양광 패널로 반사되어 집광되며;
    상기 제1모듈 프레임(110) 또는 제2모듈 프레임(120)은 지주에 축회전하도록 설치되고, 제3모듈 프레임(220)이 고정프레임(210)에 축회전하도록 설치되며,
    상기 제1로드(134) 또는 제2로드(136) 또는 제3로드(213)는 인출되면서 각각 제1모듈 프레임(110) 또는 제2모듈 프레임(120) 또는 제3모듈 프레임(220)을 밀거나 당겨 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 분립 집광형 태양광 발전장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1태양광 패널과 제2태양광 패널에는 배제되고, 제3태양광 패널에만 광반사 방지막이 구비되는 것을 특징으로 하는 분립 집광형 태양광 발전장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제1동력원(133), 제2동력원(135)과 제3동력원(212)을 제어하여 제1모듈 프레임(110), 제2모듈 프레임(120)과 제3모듈 프레임(220)의 각도를 조정하는 각도변환기(300)를 더 포함하고,
    상기 각도변환기(300)는 제2태양광 패널과 제3태양광 패널이 평행하도록 제2동력원(135)과 제3동력원(212)을 제어하고, 태양광이 제1태양광 패널에서 제2태양 패널로 반사하도록 제1동력원(133)을 제어하는 것을 특징으로 하는 분립 집광형 태양광 발전장치.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3199366B2 (ja) 1999-03-17 2001-08-20 鹿島建設株式会社 石垣修復方法
KR200461530Y1 (ko) 2011-06-30 2012-07-24 김정술 반사집속형 태양광 발전장치
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