KR101898130B1 - 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법 - Google Patents

태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 하나 이상의 태양광 패널로서 그룹화되고, 각 그룹별로 설정된 간격별로 설치되는 하나 이상의 태양광 패널 그룹과, 태양광 패널 그룹을 회전시키는 회동부와, 광량과 풍속 및 풍향을 감지하는 센서부와, 센서부의 광량 감지신호가 설정된 기준에 해당 되면 태양광 패널 그룹 전체를 수평상태로 유지하도록 회동부를 제어하는 제어부를 포함하여 기상환경에 따라 태양광 모듈의 파손을 방지함과 동시에 전기에너지의 생산이 가능하다.

Description

태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법{SAFE MODE SYSTEM FOR SOLAR MODULE AND MRTHOD THEREOF}
본 발명은 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상환경에 따라 태양광 모듈의 파손을 방지함과 동시에 전기에너지의 생산이 가능한 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 석유자원의 고갈, 지구 환경문제 및 미래 에너지원의 다각화 대책으로서, 무공해성 및 무한정성에 장점이 있는 태양 에너지를 이용한 태양광 발전 시스템이 세계 각국에서 활발히 연구 및 개발되고 있다.
즉, 우리나라와 같이 자원이 부족한 국가에서는 향후 대체에너지의 개발이 절대적으로 필요하며, 지구 온난화와 같이 환경오염을 최소화하기 위한 친환경적 에너지 개발이 필요하므로, 이에 대한 일환으로서 태양광 발전 시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다.
예컨대, 태양광 발전 시스템은 태양광 집광판에서 생산된 직류전기를 출력조절장치를 거쳐 축전지에 충전하거나 인버터에서 교류로 변환하여 수용가에 공급하는 설비로서, 야간에는 일조량이 없으므로 주간에 축전지에 충전된 전기를 야간에 사용하고 있으며, 우천시나 일조량이 부족하여 전기를 생산하지 못할 경우에는 발전기를 운전 후 전기를 생산하여 수용자에게 공급하는 시스템이다.
이와 같은 태양광 발전 시스템은 다 수개의 집광판이 정렬되도록 설치된다. 이때, 앞열과 뒷열의 거리가 짧다면, 태양의 위치에 따라 앞열의 집광판에 의해 뒷열의 집광판에 음영이 발생되는 문제점이 있고, 앞열과 뒷열의 거리가 길다면 한정된 면적에 설치가능한 집광판의 숫자가 적어진다.
따라서, 종래에는 앞열과 뒷열간의 거리를 최소화하는 대신에 뒤열의 집광판에 음영이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 태양의 위치를 실시간으로 추적하여 집광판을 지향각을 조절하는 태양광 추적장치가 제안되었다.
이와 같은 종래의 태양광 추적장치는 강풍, 강설 및 황사와 같은 이상기후 발생시 집광판의 영향을 최대 적게 받을 수 있도록 집광판의 경사각도를 제어하는 기술(특허문헌 1 : 한국 공개특허공보 제10-2010-0021319호, 2010.02.24)이 제안되었다.
특허문헌 1은 강우와 풍속, 풍향, 강설, 황사, 우박을 센싱하는 장치를 구비하여 집광판에 가해지는 압력을 최소화할 수 있도록 집광판의 경사각을 제어하는 것을 요지로 한다.
또한, 특허문헌 2(한국 등록특허공보 제10-0892061호, 2009.03.31)는 강풍이나 강우와 같은 악천후 기상 상황에서는 집광판을 접어서 바람에 의한 압력을 최소화할 수 있는 기술이 제안되었다.
이와 같은 종래 기술은 주로 집광판의 손상을 방지하기 위한 기술로서 태양의 위치와 상관없이 강풍이나 강우, 폭설에 영향을 받지 않는 각도로 집광판을 회전시키거나, 분할된 집광판을 폴딩(FOLDING) 시키기 때문에 태양광 발전이 중단된다.
그러나, 태양광 발전은 강풍이나 강우, 폭설과 같은 기상 상황이라 하더라도 구름층을 뚫고 지면으로 입사되는 태양광이 존재하기에 악천후 상황에서도 가능하다. 하지만, 상술한 바와 같이 종래의 태양광 추적장치는 집광판의 손상방지에만 주력하는 대신 태양광 발전을 포기하고 있어 이에 대한 개선책이 시급한 실정이다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0021319호(2010.02.24, 공개) 한국 등록특허공보 제10-0892061호(2009.03.31, 등록)
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 구름층이 두텁고, 악천후 상황에서도 태양광 발전이 가능하고, 강풍에 의한 손상이 방지될 수 있는 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 태양광 모듈의 안전모드 시스템은, 태양광을 전기에너지로 변환시키는 하나 이상의 태양광 패널로서 그룹화되고, 각 그룹별로 설정된 간격별로 설치되는 하나 이상의 태양광 패널 그룹과, 태양광 패널 그룹을 회전시키는 회동부와, 광량과, 풍속 및 풍향중 하나 이상을 감지하는 센서부와, 센서부에서 광량과 풍향 및 풍속중 하나 이상의 감지신호중 강풍의 판단기준으로 설정된 감지신호가 수신되면 회동부를 구동시켜 태양광이 수직으로 입사되도록 상기 태양광 패널 그룹 전체를 수평상태로 유지하도록 제어하는 제어부 및 제어부의 제어에 의해 태양광 패널 그룹의 외측에서 정렬되는 복수개의 차단판을 구동시켜 강풍을 차단하는 풍압지지부를 포함하고, 풍압지지부는 복 수개의 차단판을 잠금 또는 해제하는 락킹수단과, 차단판을 승하강시키는 승강수단 및 제어부의 제어에 상기 락킹수단 및 승강수단을 제어하는 차단제어수단을 포함하는 태양광 모듈의 안전모드 시스템을 제공할 수 있다.
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본 발명은 강풍을 동반하는 흐린 날씨에서 태양광 발전 효율을 높일 수 있고, 강풍에 의한 태양광 모듈의 손상을 방지할 수 있어 전기에너지 생산성 및 안전도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 모듈의 안전모드 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 풍압지지부(300)를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 풍압지지부(300)의 차단판 배치예를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 태양광 모듈의 안전모드 시스템의 일예를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명에서 차단판의 일예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 태양광 안전모드 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 태양광 안전모드 방법에서 해제모드를 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 이중 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다.
이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제 하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서는 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 본 발명의 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 모듈의 안전모드 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 다 수개의 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')이 그룹화된 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')과, 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')을 태양의 위치에 따라 순차적으로 회동시키는 회동부(500, 500', 500'', 500''')와, 태양각을 연산하여 회동부(500, 500', 500'', 500''')를 제어하는 제어부(200)와, 풍속과 풍향 및 광량을 감지하는 센서부(400)와, 제어부(200)의 제어에 따라서 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 외측에서 바람을 차단하는 풍압지지부(300)를 포함한다.
태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')은 다 수개가 동일 방향으로 정렬되어 그룹화되어, 다 수개의 태양광 패널 그룹이 상호간에 설정된 간격만큼 이격되어 배치된다. 여기서 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')은 지면에 고정된 지지대외에 수평 및 수직으로 연장되는 프레임에 의해 지지된다.
또한, 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 지지하는 프레임은 회동부(500, 500', 500'', 500''')와 기계적으로 결합되어 회동부(500, 500', 500'', 500''')에 의해 태양이 위치된 방향으로 순차적으로 회전된다.
이와 같은 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')의 지지구조 및 회동부(500, 500', 500'', 500''')와의 기계적 결합 구조는 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 도면 및 상세한 설명에서 생략되었다.
회동부(500, 500', 500'', 500''')는 제어부(200)의 제어에 의하여 회전되며, 각 그룹별로 연결되는 다 수개로 구성된다. 예를 들면, 제1회동부(500)는 제1태양광 패널그룹(100)을 회전시키고, 제2회동부(500')는 제2태양광 패널 그룹(100'), 제3회동부(500'')는 제3태양광 패널 그룹(100''), 제4회동부(500''')는 제4태양광 패널 그룹(100''')을 회전시킨다.
센서부(400)는 풍속과 풍향을 감지하는 풍속센서와, 조도(광량)를 감지하는 조도센서를 포함한다. 여기서, 풍속센서와 조도센서는 후술되는 풍압지지부(300)의 구동 여부와 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 수평으로 유지하기 위한 기준으로 설정된다. 또한, 센서부(400)는 태양의 위치를 측정하는 태양각 측정센서(도시되지 않음)와, 강우량 및 적설량을 감지하는 장치(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
제어부(200)는 GPS 위성정보(예를 들면, 일출 및 일몰 시간과, 현재 시간)와 과거기상정보 및 태양의 위치가 포함된 통계 데이터와 센서부(400)의 감지신호를 수신하여 풍압지지부(300) 및 회동부(500, 500', 500'', 500''')를 제어한다. 이를 위하여 제어부(200)는 과거 날짜별, 시간대별 태양의 위치와, 기상정보(기간, 날짜 및 시간대별 풍향과 풍속 및 광량 정보)가 포함된 빅데이터(BIG DATA)가 저장되는 데이터베이스(210)(DATABASE)를 포함한다.
예를 들면, 제어부(200)는 센서부(400)의 광량 감지신호와 GPS 위성정보를 통하여 일출 및 일몰시간과, 현재 태양의 위치(이하에서는 태양각이라 총칭함)를 연산하여 회동부(500, 500', 500'', 500''')를 순차 제어한다.
여기서, 제어부(200)는 일출 및 일몰 시간에는 앞열과 뒷열의 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 음영을 방지하고, 태양광 발전 가능한 시간을 늘리기 위하여 태양의 회전방향과 반대 방향으로 회전시킨다.
또한, 제어부(200)는, 도 4를 참조하면, 센서부(400)에서 수신된 광량 감지신호가 설정된 기준에 해당 되면, 각 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 회전각을 수평으로 유지하도록 한다.
예를 들면, 구름이 많은 날씨는 태양광이 구름에 의하여 산란됨에 따라서 태양의 위치와 상관없이 거의 수직으로 입사된다.
따라서, 이와 같은 구름에 의하여 태양이 모두 가려진 날씨에서는 태양광이 구름층을 뚫고 수직으로 입사됨에 따라 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')을 태양의 위치에 따라 경사지도록 제어하면 태양광의 입사율이 떨어진다.
그러므로, 본 발명은 위와 같이 구름이 많아서 광량이 낮은 경우에 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')을 시간 및 태양의 위치와 상관없이 수평으로 유지하도록 제어하는 것이 특징이다.
또한, 제어부(200)는 센서부(400)의 풍향 및 풍속감지신호를 수신하여 설정된 레벨의 풍속이 감지되면, 강풍에 의하여 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 파손을 방지하기 위하여 풍압지지부(300)를 구동시킨다.
또한, 제어부는 상술한 풍향 및 풍속 감지신호가 아닌 광량 감지신호와 통계데이터를 이용하여 풍압지지부를 제어함도 가능하다. 이는 후술한다.
풍압지지부(300)는 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 풍압지지부를 도시한 블럭도, 도 3은 차단판의 배치를 일예로 도시한 블럭도, 도 4는 태양광 모듈의 안전모드 시스템의 일예를 도시한 측면도, 도 5는 차단판의 일예를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 풍압지지부(300)는 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 전후방과 양측방에서 각각 설치되는 하나 이상의 차단판(350)과, 차단판(350)을 승강시키는 승강수단(320)과, 차단판(350)을 지지하는 에어백(360)과, 에어백(360)에 공기를 충진 및 배출시키는 에어펌프(330)와, 차단판(350)을 잠금시키는 락킹수단(340)과, 승강수단(320) 내지 락킹수단(340)을 제어하는 차단제어수단(310)과, 지면에 고정되어 차단판(350) 및 에어백(360)을 수납하는 수납패널(380)을 포함한다.
차단판(350)은 전체 태양광 패널 그룹을 사이에 두고 전후좌우측에서 각각 배치된다. 예를 들면, 제1차단판(350)은 전체 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 전방에서 가로 방향으로 배치되고, 제2차단판(350)은 우측방에서 세로방향으로 배치되고, 제3차단판(350)은 후방에서 가로방향으로 배치되고, 제4차단판(350)은 좌측방에서 세로 방향으로 배치된다.
여기서, 각 차단판(350) 사이에는 상호 이격된 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 각 차단판(350) 사이의 이격된 공간에서 콘크리트, 철재, 석재, 목재, 플라스틱중 어느 하나로서 틈새를 차폐시킬 수 있도록 지면에서 상향 돌출되는 차단벽(370)을 더 포함할 수 있다.
또한, 차단판(350, 351)은, 도 5를 참조하면, 바람에 의한 압력을 분산할 수 있도록 바람이 가해지는 일면에서 만곡부(351a)를 형성하고, 만곡부(351a)로부터 일측(상측)과 타측(하측)으로 각각 내향되어 연장되는 다 수개의 가이드홈(351b)을 구비할 수 있다.
만곡부(351a)는 외면의 중심부에서 외측으로 돌출되는 볼록형의 곡면으로 형성된다. 여기서, 만곡부(351a)의 꼭지점은 차단판(350)에서 중심부에 형성되거나, 또는 차단판(350)이 승강되었을 때, 지면에 가까운 쪽으로 설치되어 바람이 곡면을 따라서 흘러가도록 형성된다.
가이드홈(351b)은 내향된 홈으로서 만곡부(351a)에서 연장되어 차단판(350)의 상부와 하부 및 측부로 연장 형성된다. 이와 같은 가이드홈(351b)은 차단판(350)에 가해지는 바람의 압력을 분산시키기 위함이다.
승강수단(320)은, 예를 들면, 에어실린더로서 제어부(200)의 제어에 의하여 구동되어 차단판(350)을 승강시킨다. 예를 들면, 승강수단(320)은 제1차단판(350)을 승강시키는 제1승강수단(321)과, 제2차단판(350)을 승강시키는 제2승강수단(322)과, 제3차단판(350)을 승강시키는 제3승강수단(323)과, 제4차단판(350)을 승강시키는 제4승강수단(324)을 구비한다.
수납패널(380)은 지면에 매립 및/또는 고정되어 내측에서 차단판(350)과 에어백(360)이 수납되는 공간을 형성한다. 예를 들면, 수납패널(380)은 내측에서 에어백(360)이 수납되고, 차단판(350)에 의하여 차폐되는 수납홈(382)과, 수납홈(382)을 중심으로 상방으로 돌출되어 차단판(350)을 지지하는 지지턱(381)과, 차단판(350)의 힌지 결합시키는 힌지수단(383)을 포함한다.
수납홈(382)은 내측에서 에어백(360)이 수납되는 빈공간을 형성하며, 좌우측과 전방측에서 상향 돌출되는 지지턱(381)에 의하여 구획된다. 여기서 차단판(350)은 수납홈(382)의 상측에서 상방으로 승강되므로, 평상시에는 수납홈(382)의 상부를 밀폐시키는 역할을 수행한다.
지지턱(381)은 수납홈의 전방과 양측방에서 각각 상향 돌출되어 내측의 수납홈(382)을 구획함과 동시에 차단판(350)을 지지한다. 이때, 전방과 양측방에서 각각 상향 돌출된 지지턱(381)중 어느 하나에서 락킹수단(340)이 구비될 수 있다.
힌지수단(383)은 승강수단(320)에 의하여 차단판(350)이 승강될 수 있도록 차단판(350)과 수납패널 간을 힌지 결합시킨다.
락킹수단(340)은 전자식으로 작동하는 장치로서 제어부(200)에 의하여 차단판(350)을 잠금 해제한다. 예를 들면, 락킹수단(340)은 차단판(350)의 배면측 변중 어느 하나에 설치된 걸림고리(도시되지 않음)가 삽입될 수 있도록 삽입공(도시되지 않음)이 형성되고, 삽입공의 내측에서 걸림고리(도시되지 않음)에 체결되는 고리잠금수단(도시되지 않음)이 구비된다. 이때, 고리잠금수단(도시되지 않음)은 전자식으로서 차단제어수단(310)의 제어에 의하여 잠금을 해제한다. 이와 같은 락킹수단(340)은 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 구체적인 설명을 생략하였다.
에어백(360)은 압축된 상태에서 수납홈에 수납된 이후에 에어펌프(330)로부터 공급된 에어에 의하여 팽창하여 차단판(350)을 탄성 지지한다. 여기서, 에어백(360)은 차단판(350)으로 지지가능한 풍속의 범위를 초과하는 경우에 차단판(350)을 하측에서 탄성 지지하기 위한 목적으로 설치된다.
예를 들면, 차단판(350)은 강풍에 의한 압력으로 승강수단(320)에 손상을 입을 수 있다. 따라서, 본 발명은 위와 같은 차단판(350)의 손상을 방지하기 위하여 차단판(350)의 하측에서 강풍에 의한 압력을 탄성지지할 수 있도록 에어백(360)을 더 구비한 것이다.
또한, 본 발명은 에어백(360)에 의해 차단판(350)을 승강시킴도 가능하다. 예를 들면, 승강수단(320)은 위 실시예에와 같이 에어실린더에 의하여 구동되는 것이 아닌 안테나 식으로 절첩되는 다수개의 봉으로 구비되어 에어백(360)의 팽창과 수축에 의하여 승하강될 수 있다. 이때, 승강수단(320_)은 봉의 외면에 설치된 스프링(도시되지 않음)에 의해 탄성력을 갖고 차단판을 탄성지지한다.
즉, 차단판(350)은 에어백(360)에 에어가 충진되면서 승강되어 해당 방향의 강풍을 차단하여 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')을 보호하고, 에어백(360)에서 에어가 배출되어 수축되면 점차 하강될 수 있다.
이와 같은 실시예는 사업자나 설계자의 의도에 따라서 선택적으로 적용가능한 것으로서, 본 발명의 범위에 해당되는 다양한 실시예중 어느 하나에 해당된다.
에어펌프(330)는 각 에어백(360)별로 설치되어 차단제어수단(310)에 의해 구동되어 연결되는 에어백(360)에 공기를 충진 시키거나 또는 배출시킨다.
차단제어수단(310)은 제어부(200)의 제어에 의하여 동서남북에 각각 배치되는 제1차단판(350) 내지 제4차단판(350)을 선택적으로 승하강시킨다. 즉, 차단제어수단(310)은 제어부(200)의 제어에 의하여 해당 방향에 설치된 제1승강수단(321) 내지 제4승강수단(324) 또는 에어펌프(330)를 구동시켜 차단판(350) 및/또는 에어백(360)을 작동시킨다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 안전모드 방법을 첨부된 순서도를 참조하여 설명한다.
여기서, 본 발명은 광량을 감지하여 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 수평으로 회전시키는 수평모드와, 풍향과 풍속에 따른 차단판(350)의 구동단계와, 차단판(350)의 해제모드 단계를 포함한다. 이중에서 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')의 수평모드와 차단판(350)의 구동단계는 도 6에서 안전모드 작동단계(S100)로 통합하여 설명하고, 차단판(350)의 해제모드 단계(S200)는 도 7의 해제모드로서 설명한다.
도 6은 본 발명의 태양광 안전모드 방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 태양광 안전모드 방법에서 안전모드 작동단계(S100)는 광량을 감지하는 감지단계(S110)와, 감지된 조도(광량)가 강풍발생의 판단기준으로 설정된 기준값에 해당되는 지를 판단하는 설정기준 판단단계(S120)와, 설정기준 판단단계(S120)에서 감지된 광량이 설정 기준에 해당되면 수평모드로 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 제어하는 수평모드 단계(S130)와, 수평모드 단계(S130) 이전 또는 이후에서 풍속과 풍향을 감지하는 풍속 및 풍향 감지단계(S140)와, 설정된 풍속 기준에 해당되면 차단판(350)을 승강시키는 차단판 승강단계(S150)와, 감지된 풍속이 설정된 강화기준에 해당 되는 지를 판단하는 강화기준 판단단계(S160)와, 강화기준에 해당되면 에어백(360)을 구동시키는 에어백 구동단계(S170)를 포함한다.
감지단계(S110)는 제어부(200)가 센서부(400)에서 광량을 감지한 광량 감지신호를 수신하는 단계이다. 제어부(200)는 GPS 위성정보와 센서부(400)의 태양각 정보와, 현재 시간과, 센서부(400)의 광량 감지신호를 각각 수신한다.
여기서, 제어부(200)는 GPS 위성정보와 데이터베이스(210)에 저장된 동일 날짜의 과거 일출 및 일몰 시간과, 동일 날짜의 시간대별 과거 태양각 정보를 포함하는 빅데이터를 통하여 시간대별 태양각 정보를 연산 및 산출할 수 있다.
따라서, 제어부(200)는 위와 같이 산출된 태양각 정보로서 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')의 회전각을 산출하여 회동부(500, 500', 500'', 500''')를 순차 제어한다. 즉, 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')은 시간대별로 태양과 수직각을 이루도록 회동부(500, 500', 500'', 500''')에 의하여 순차 회전된다. 여기서, 센서부(400)는 현재 광량과 풍속 및 풍향을 감지하여 제어부(200)에 출력한다.
설정기준 판단단계(S120)는 제어부(200)가 센서부(400)로부터 수신된 광량 감지신호가 설정된 기준에 해당되는 지를 판단한다. 즉, 제어부(200)는 현재 날씨가, 예를 들면, 구름이 많은 흐린 날씨, 비 또는 눈, 황사나 미세먼지로 인하여 태양광이 산란되어 태양각이 태양의 위치에 상관없이 산란되어 수직으로 입사되는 날씨인지를 확인한다.
여기서, 제어부(200)는 감지단계(S110)에서 감지된 광량감지신호를 기준으로 하여 수평모드 구동 여부를 결정할 수 있다.
또는, 제어부(200)는 감지단계(S110)에서 감지된 광량감지신호가 설정된 기준에 해당되면, 데이터베이스(210)에 저장된 통계데이터를 참조하여 수평모드 구동여부를 결정함도 가능하다.
즉, 제어부(200)는 광량감지신호가 설정된 기준에 해당되면, 데이터베이스(210)에 저장된 과거의 동일 월, 날짜 및 시간 대 중에서의 풍향 및 풍속 정보를 확인하여 과거 동일 기간(동일 월, 일 및 시간 대중 적어도 하나 이상) 동안에 강풍 발생 이력이 있다면, 강풍이 발생된 것 또는 강풍 발생 가능성이 높은 것으로 판단하여 수평모드를 구동할 수 있다.
이와 같은 통계 데이터를 이용한 강풍 발생 여부의 판단은 후술되는 수평모드 단계 이전 또는 이후에도 진행가능하며, 그 순서에 한정되는 것이 아니다.
수평모드 단계(S130)는 제어부(200)가 센서부(400)에서 감지된 광량이 설정기준에 해당되면, 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 수평상태로 유지하도록 제어하는 단계이다. 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')은 태양각에 상관없이 수평상태로 유지되어 구름층에 의하여 산란되어 수직으로 입사된 태양광을 수집한다. 이와 같은 수평모드는 구름층이 두터운 흐린 날씨에 태양광이 지면으로 수직으로 입사됨에 따라 태양광이 수직으로 입사된다.
풍속 및 풍향감지 단계(S140)는 제어부(200)가 센서부(400)의 풍향 및 풍속 감지신호를 수신하는 단계이다.
일반적으로 흐린 날씨, 특히 비가 오는 날씨일 경우에는 강풍을 동반하는 경우가 많다. 따라서, 이번 실시예를 강풍을 동반하는 우천상황을 고려한 실시예로서 설명한다.
센서부(400)는 풍향을 감지하여 전체 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')에 바람의 방향을 감지하고, 풍속을 감지하여 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')에 가해지는 바람에 의한 압력을 감지하여 제어부(200)에 출력한다.
따라서, 제어부(200)는 센서부(400)의 풍향 및 풍속 감지신호를 수신하여 설정된 기준에 해당되는 지를 비교 판단하여 차단판(350)의 승강여부를 결정한다.
또는, 본 발명은 풍속 및 풍향을 감지하는 센서의 고장에 대비할 수 있도록 광량 감지신호와 데이터베이스에 저장된 통계 데이터를 이용하여 차단판(350)의 작동여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(200)는 광량 감지기준을 보다 세분화시켜 제1레벨보다 낮은 광량이 감지되면 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 수평모드로 제어하고, 제1레벨보다 낮은 제2레벨의 광량이 감지되거나, 제2레벨의 광량이 설정된 시간동안 감지되고, GPS 위성정보와 과거의 기상 정보(빅데이터)가 포함된 통계 데이터로 풍향(바람 방향)을 산출하여 차단판(350)의 작동여부를 결정할 수 있다.
차단판 승강단계(S150)는 제어부(200)가 센서부(400)에서 수신된 감지신호를 설정된 기준과 비교하여 차단판(350)을 작동시키도록 제어하는 단계이다. 제어부(200)는 센서부(400)의 풍향 및 풍속 감지신호, 또는 광량 감지신호를 확인하여 설정된 기준에 해당 되면 차단제어수단(310)에 구동명령을 송신한다. 따라서 차단제어수단(310)은 락킹수단을 제어하여 차단판(350)의 잠금을 해제하고, 승강수단(320)을 구동시켜 차단판(350)을 승강시킨다.
예를 들면, 제어부(200)는 동남풍이 감지되면, 해당 위치에 설치된 제2차단판(350)과 제3차단판(350)을 지지하는 제2승강수단(322)과 제3승강수단(323)을 구동시키도록 제어명령을 차단제어수단(310)에 출력한다. 따라서, 제2차단판(350)과 제3차단판(350)은 차단 제어수단(310)의 제어에 의하여 승강되면서 바람을 차단한다.
따라서, 제2차단판(350)과 제3차단판(350)은 승강되어 강풍에 의한 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 손상을 방지할 수 있다. 이때, 제2차단판(350)과 제3차단판(350)은 만곡부(351a)와 가이드홈(351b)을 통하여 바람을 흘려보내서 차단판(350)에 가해지는 압력을 최소화한다.
강화기준 판단단계(S160)는 제어부(200)가 센서부(400)의 광량 감지신호 또는 풍향과 풍속의 감지신호에 따라서 차단판(350)의 강화여부를 판단하는 단계이다. 예를 들어, 제어부(200)는 수평모드 단계(S130) 이후 또는 수평모드 단계(S130) 이전의 광량이 강화 기준에 해당 되거나, 풍속 및 풍향의 감지신호의 레벨이 차단판(350)의 작동기준을 넘어서 강화기준에 해당 되는 지를 판단한다.
에어백 구동단계(S170)는 강화기준 판단단계에서 광량 감지신호 또는 풍향 및 풍속감지신호가 설정된 강화기준에 해당 되면, 제어부(200)가 에어백(360) 구동명령을 출력하는 단계이다. 따라서, 차단제어수단(310)은 제어부(200)의 강화명령이 수신되면, 해당 차단판(350)에 설치된 에어백(360)에 공기를 충진시키는 에어펌프(330)를 구동시킨다.
따라서, 에어백(360)은 에어펌프(330)의 구동에 의하여 에어가 충진되면서 팽창되어 차단판(350)의 하측을 탄성 지지한다. 그러므로, 차단판(350) 및 승강수단(320)은 에어백(360)의 탄성 지지에 의하여 풍압에 의한 손상이 방지될 수 있다.
여기서, 본 발명은 차단판(350)과 에어백(360)의 순차적인 구동에 의하여 이중으로 강풍으로부터 보호하는 실시예로서 설명하였느나, 앞서 설명한 바와 같이, 에어백(360)과 차단판(350)의 동시 구동 역시 가능하다.
즉, 차단판(350)은 에어실린더에 의해 승강수단(320)을 통하여 승강되는 것이 아니라, 에어백(360)의 팽창으로 인하여 승강되고, 이때 승강수단(320)은 스프링에 의한 탄성력으로 지지되는 안테나식의 지지봉으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 풍향과 풍속에 의한 차단판(350)의 구동외에, 광량을 기준으로 차단판(350)을 구동시킴도 가능하다. 예를 들면, 제어부(200)는 광량감지기준을 보다 세분화하여 광량 감지신호 레벨을 수평모드의 기준이 되는 제1레벨과, 차단판(350)의 구동기준이 되는 제2레벨과, 에어백(360)의 구동기준이 되는 강화기준을 설정함도 가능하다.
이때, 차단판(350)은 태양광 패널 그룹(100, 100', 100'', 100''')의 동서남북 전방위에 걸쳐 작동시키거나 통계 데이터를 통하여 과거 오늘 날짜와 시간대의 풍향 정보에 따라서 바람의 방향을 산출하여 해당 위치에 설치된 차단판(350)을 구동시킨다.
즉, 예를 들면, 제어부(200)는 데이터베이스(210)의 통계 데이터에서 남서풍이 불어오는 시기에는 남서쪽에 위치된 차단판(350)과 에어백(360)을 구동시키고, 북동풍이 불어오는 시기에는 북동쪽에 위치된 차단판(350)을 작동시킴도 가능하다.
즉, 본 발명은 통계화된 기상정보와 센서부(400)의 광량 감지신호의 조합에 의해 차단판(350) 및/또는 에어백(360)을 구동시켜 강풍에 의한 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')의 손상을 방지한다.
도 7은 본 발명의 태양광 안전모드 방법에서 해제모드를 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 해제모드 단계(S200)는 센서부(400)의 감지신호를 수신하는 감지신호 수신단계(S210)와, 감지신호가 설정된 1차 해제기준에 해당되는 지를 판단하는 1차 해제 판단단계(S220)와, 1차 해제 판단단계(S220)에 해당되면 에어펌프(330)를 구동시켜 에어백(360)을 오프시키는 에어백 오프 단계(S230)와, 에어백 오프 단계(S230) 이후에 2차 해제기준에 해당되는 지를 판단하는 2차 해제 판단단계(S240)와, 2차 해제 판단단계(S240)에서 2차 해제기준에 해당 되면, 차단판(350)을 오프시키는 차단판 오프단계(S250)를 포함한다.
감지신호 수신단계(S210)는 제어부(200)가 센서부(400)의 풍향 및 풍속 감지신호, 또는 광량 감지신호를 수신하는 단계이다. 여기서 센서부(400)는 풍향과 풍속을 감지하여 제어부(200)에 출력한다. 또는, 센서부(400)는 광량 감지신호를 제어부(200)에 출력한다.
1차 해제 판단단계(S220)는 제어부(200)가 센서부(400)의 감지신호 및/또는 빅데이터의 통계 데이터를 참조하여 1차 해제기준에 해당 되는 지를 판단하는 단계이다. 여기서, 제어부(200)는 풍속이 설정된 1차 해제레벨에 해당되는 지의 여부, 또는 광량감지레벨이 설정된 레벨 이하에 해당 되는 지를 판단한다.
에어백 오프 단계(S230)는 제어부(200)가 센서부(400)의 감지신호가 1차 해제 기준에 해당되면, 에어백(360)을 오프시키는 단계이다. 즉, 제어부(200)는 차단판(350)만으로 현재 가해지는 바람의 압력에 지지될 수 있는 상황으로 판단되면, 에어백(360)을 오프시키도록 차단제어수단(310)에 에어백(360) 오프명령을 출력한다.
따라서, 차단제어수단(310)은 제어부(200)의 에어백(360) 오프 명령이 수신되면, 에어펌프(330)를 구동시켜 해당 에어백(360)에 충진된 에어를 배출시키도록 제어한다.
2차 해제 판단단계(S240)는 제어부(200)가 센서부(400)의 감지신호를 수신하여 2차 해제 기준에 해당되는 지를 판단하는 단계이다. 제어부(200)는 센서부(400)의 풍향 및 풍속, 또는 광량 감지신호를 수신하여 강풍이 중단되었는지 또는 구름이 걷혀진 상황을 판단한다.
차단판 오프 단계(S250)는 제어부(200)가 센서부(400)의 감지신호가 2차 해제 기준에 해당되면, 차단판(350) 오프 명령을 차단제어수단(310)으로 출력하는 단계이다. 따라서, 차단제어수단(310)은 승강수단(320)을 구동시켜 차단판(350)을 오프시킨다.
이와 같이, 본 발명은 구름층에 의하여 태양광이 수직으로 입사되는 상황을 광량을 감지하여 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 수평모드로 구동시켜 구름이 많아서 일조량이 적은 날씨에서의 발전효율을 높일 수 있었다.
또한, 본 발명은 강풍이 발생되는 굳은 날씨에서 차단판(350)과 에어백(360)에 의해 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')을 보호할 수 있어 강풍에 의한 태양광 패널(110, 110', 110'', 110''')의 파손을 방지할 수 있고, 보다 바람직하게로는 에어백(360)을 통하여 차단판(350)을 지지할 수 있어 강풍에 의한 차단판(350)의 파손을 방지할 수 있다.
100, 100', 100'', 100''' : 태양광 패널 그룹
110, 110', 110'', 110''' : 태양광 패널
200 : 제어부 210 : 데이터베이스
300 : 풍압지지부 310 : 차단제어수단
320, 321~324 : 승강수단 330, 331~334 : 에어펌프
340 : 락킹수단 350, 351~354 : 차단판
360, 361~364 : 에어백 400 : 센서부
500, 500', 500'', 500''' : 회동부

Claims (4)

  1. 태양광을 전기에너지로 변환시키는 하나 이상의 태양광 패널로서 그룹화되고, 각 그룹별로 설정된 간격별로 설치되는 하나 이상의 태양광 패널 그룹;
    상기 태양광 패널 그룹을 회전시키는 회동부;
    광량과, 풍속 및 풍향중 하나 이상을 감지하는 센서부;
    상기 센서부에서 광량과 풍향 및 풍속중 하나 이상의 감지신호중 강풍의 판단기준으로 설정된 감지신호가 수신되면 상기 회동부를 구동시켜 태양광이 수직으로 입사되도록 상기 태양광 패널 그룹 전체를 수평상태로 유지하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 의해 태양광 패널 그룹의 외측에서 정렬되는 복수개의 차단판(350)을 구동시켜 강풍을 차단하는 풍압지지부(300);를 포함하고,
    상기 풍압지지부(300)는
    상기 복 수개의 차단판을 잠금 또는 해제하는 락킹수단(340);
    상기 차단판을 승하강시키는 승강수단(320); 및
    상기 제어부의 제어에 상기 락킹수단(340) 및 승강수단(320)을 제어하는 차단제어수단(310);을 포함하는 태양광 모듈의 안전모드 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    과거의 일출 및 일몰시간과 풍속과 풍향, 강우량, 적설량, 일조량중 하나 이상의 통계 데이터가 저장되는 데이터베이스;를 포함하는 태양광 모듈의 안전모드 시스템.
  3. 센서부의 광량, 풍향 및 풍속중 하나 이상의 감지신호를 수신하는 감지단계;
    상기 감지단계에서 수신된 감지신호가 강풍의 판단기준으로 설정된 기준값에 해당되는 지를 판단하는 설정기준 판단단계;
    상기 설정기준 판단단계에서 감지신호가 설정된 기준값에 해당되면, 전체 태양광 패널 그룹을 수평으로 유지하도록 회전시키는 수평모드 단계; 및
    상기 수평모드 단계 이후 센서부의 감지신호를 수신하여 설정된 풍속 기준에 해당되면, 태양광 패널 그룹들의 외측에 정렬된 복 수개의 차단판을 승강시켜 강풍으로부터 태양광 패널을 보호하는 차단판 승강단계;를 포함하는 태양광 모듈의 안전모드 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 설정기준 판단단계는
    상기 감지단계에서 감지된 감지신호가 설정된 광량 기준값에 해당 되면, 데이터베이스에 저장된 통계 데이터중에서 과거 동일 기간, 날짜 및 시간대중 어느 하나에 포함된 풍향 및 풍속 정보를 확인하여 상기 수평모드 단계의 진행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 안전모드 방법.
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