KR101907638B1 - 건축 외장용 태양광발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 외장용 태양광발전 장치에 관한 것으로서, 외벽, 옥상, 지붕, 방음벽 또는 중앙분리대에 결합되며, 길이방향을 따라 연장되어 폭방향으로 기울기가 적어도 1회 이상 변하도록 형성된 주름구조를 형성하는 주름판넬을 구비하며, 주름판넬이 주름판넬의 폭방향을 따라 복수로 결합되어 서로 이웃하는 주름판넬 사이에 공간이 형성된 판넬모듈; 각 주름판넬에 길이방향을 따라 연속해서 연결되는 태양광 패널; 이웃하여 배치된 각 주름판넬의 태양광 패널에 태양광을 분산 제공하여 태양광의 집광효율을 증대시키는 렌즈; 및 렌즈의 전면에 배치되어 상기 판넬모듈의 노출면을 마감하는 태양광 패널 보호커버;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 판넬모듈이 주름판넬의 폭방향을 따라 복수로 결합되어 서로 이웃하는 주름판넬 사이에 공간을 형성하고, 형성된 공간에 렌즈가 배치되어 렌즈를 중심으로 양방향으로 위치하는 태양광 패널에 균일하게 태양광이 제공되도록 함으로써 태양광의 집광효율을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다.

Description

건축 외장용 태양광발전 장치{Solar generating apparatus for building outer wall}

본 발명은 건축 외장용 태양광발전 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 건물의 외벽, 옥상, 지붕, 방음벽, 또는 중앙분리대 등에 배치되어 태양광 패널을 고정시키고 태양광발전 효율을 증대시킬 수 있는 건축 외장용 태양광발전 장치에 관한 것이다.

일반적인 에너지원은 원자력발전, 화력발전 및 신재생에너지 등이 있다. 이중에서 원자력은 방사능으로 인한 환경오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적이며, 핵폐기물의 처리 문제 등이 있다. 그리고 화력발전은 연료의 비용이 크고, 석탄, 석유와 같은 화석연료 연소시 환경오염 물질을 배출로 인해 오염방지를 위한 추가적인 시설을 필요로 하게 된다.

이에 따라, 최근에는 환경오염 물질이 발생하지 않는 청정에너지인 신재생에너지의 사용이 증가하고 있다. 이와 같은 청정에너지를 이용한 발전장치로는 풍력발전, 태양광발전 등이 있다. 풍력발전은 설치위치가 제한적인 측면이 있는 반면, 태양광발전은 풍력발전에 비해서 설치위치가 제한적이지 않으며, 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있어 일반 가정에서도 설치를 하고 있는 추세에 있다.

이러한 태양광 발전장치는 발전면적 및 일조량에 따라 발전 능력이 차이가 발생한다. 따라서 태양광 발전량을 증대시키기 위한 넓은 면적의 토지를 필요로 하지만, 한국과 같이 영토가 좁고 토지가 고가인 경우에 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

이러한 이유로 대도시에는 건축물의 외벽을 활용하여 태양광 패널을 설치하여 태양광발전을 활용하는 방법이 적용되고 있다. 이때, 태양광 패널은 집광효율을 높이기 위해서 외벽에 대해서 기울어져서 배치된다. 하지만 일방향으로 배치되어 있는 태양광 패널이 기울어져서 배치되면, 태양광을 집광할 수 있는 노출면이 제한되고, 기울어진 패널에 그림자가 형성되면서 태양광 패널의 효율을 제한시키는 문제점이 발생하게 된다.

(한국등록특허 10-1751643호, 2017년 6월 21일)

본 발명의 목적은 외벽, 옥상, 지붕, 방음벽 또는 중앙분리대에 배치되어 태양광 패널을 고정시키며, 태양광발전 효율을 증대시킬 수 있는 건축 외장용 태양광발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치는 외벽, 옥상, 지붕, 방음벽 또는 중앙분리대에 결합되며, 길이방향을 따라 연장되어 폭방향으로 기울기가 적어도 1회 이상 변하도록 형성된 주름구조를 형성하는 주름판넬을 구비하며, 주름판넬이 주름판넬의 폭방향을 따라 복수로 결합되어 서로 이웃하는 주름판넬 사이에 공간이 형성된 판넬모듈; 각 주름판넬에 길이방향을 따라 연속해서 연결되는 태양광 패널; 이웃하여 배치된 각 주름판넬의 태양광 패널에 태양광을 분산 제공하여 태양광의 집광효율을 증대시키는 렌즈; 및 렌즈의 전면에 배치되어 상기 판넬모듈의 노출면을 마감하는 태양광 패널 보호커버;를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 주름판넬은 폭방향 단면형상이 삼각형, 사다리꼴 형상 및 반원형 중 어느 하나로 형성되고, 렌즈는 이웃하여 배치된 주름판넬을 통해 형성된 공간과 대응되는 형상으로 형성된다.

본 실시예에 있어서, 태양광 패널은 각 주름판넬에 직병렬로 연결되고, 폭방향으로 이웃하는 각 주름판넬 간에 직병렬로 연결된다.

본 실시예에 있어서, 서로 이웃하여 배치된 주름판넬 간의 각도는 60 ~ 120°로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 태양광 패널 보호커버는 전면에 코팅 또는 필름으로 마감될 수 있다.

본 발명에 의한 건축 외장용 태양광발전 장치는 판넬모듈이 주름판넬의 폭방향을 따라 복수로 결합되어 서로 이웃하는 주름판넬 사이에 공간을 형성하고, 형성된 공간에 렌즈가 배치되어 렌즈를 중심으로 양방향으로 위치하는 태양광 패널에 균일하게 태양광이 제공되도록 함으로써 태양광의 집광효율을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 "A" 방향 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 렌즈의 다른 실시예에 대한 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 측면 상세도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 "A" 방향 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 판넬모듈과 렌즈의 다른 실시예에 대한 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치(10)는 건물의 외벽(W), 옥상, 지붕, 방음벽 또는 중앙분리대에 배치되어 태양광 패널을 고정시켜 태양광발전 효율을 증대시킬 수 있는 것으로서, 판넬모듈(110), 태양광 패널(120), 렌즈(130) 및 태양광 패널 보호커버(140)를 포함하여 구성된다.

판넬모듈(110)은 길이방향을 따라 연장되어 폭방향으로 기울기가 적어도 1회 이상 변하도록 형성된 주름구조를 형성하는 주름판넬(111)을 구비한다. 판넬모듈(110)은 주름판넬(111)이 폭방향을 따라 복수로 결합되어 형성되고, 서로 이웃하는 주름판넬(111) 사이에 렌즈(130)가 배치될 수 있도록 공간(S)을 형성하여 공간(S)이 전면으로 노출된다.

판넬모듈(110)은 주름판넬(111)이 일체로 형성될 수 있으나 기설정된 형상의 복수의 주름판넬(111)이 폭방향으로 따라 연속해서 결합되어 형성될 수 있다. 주름판넬(111)이 폭방향으로 따라 연속해서 결합되는 경우, 벽체(W)의 높이에 따라 높이를 가변적으로 조정이 가능하다. 도 1 내지 도 4에서 판넬모듈(110)이 일체로 형성된 것으로 예시하였으나, 이는 개략적으로 도시한 것이며, 폭방향으로 연속해서 결합되어 가변적으로 높이 조정이 가능한 주름판넬(111)의 결합되는 구조에 대해서는 도 5를 참조하여 이하에서 더욱 구체적으로 설명한다.

태양광 패널(120)은 각 주름판넬(111)에 길이방향을 따라 연속해서 연결된다. 이때, 태양광 패널(120)은 길이방향을 따라 연장된 각 주름판넬(111)에 직병렬로 연결되고, 폭방향으로 이웃하는 각 주름판넬(111) 간에는 직병렬로 연결된다.

이와 같이, 태양광 패널(120)이 각 주름판넬(111)에서 직병렬로 연결되고, 이웃하는 각 주름판넬(111)에 직병렬로 연결됨으로써, 어느 한 위치에서 태양광 패널에 문제가 발생하는 경우, 해당하는 태양광 패널에 해당하는 위치에서만 태양광발전을 하지 않게 되고, 나머지 다른 위치의 태양광 패널은 발전을 할 수 있어 태양광발전 장치 전체가 작동하지 않는 것을 방지하여 태양광 발전출력이 감소되는 것을 최대한 방지할 수 있다. 이때, 각 주름판넬(111)에 일방향을 따라 직병렬로 연결되는 태양광 패널(120)은 750V 정도의 출력을 얻을 수 있도록 형성될 수 있으나, 출력의 크기는 사용자 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

렌즈(130)는 각 주름판넬(111)의 태양광 패널(120)에 태양광을 분산시켜 태양광의 집광효율을 증대시키는 역할을 한다. 본 실시예에 도시된 바와 같이 렌즈(130)는 삼각형 형상으로 형성됨으로써 일면을 통과한 태양광이 양방향을 통해 분산되도록 함으로써 플러스(+) 기울기와 마이너스(-) 기울기를 갖는 주름판넬(111)의 사이에 위치하는 태양광 패널(120)에 태양광이 제공되도록 함으로써 태양광 집광효율을 크게 증대시킬 수 있다. 렌즈(130)는 단면형상이 삼각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하만, 이에 제한되지 않고, 판넬모듈(110) 형상등을 고려하여 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 오목렌즈 또는 볼록 렌즈로 형성될 수 있는 것으로서, 그 형상이 이에 제한되지 않는다.

태양광 패널 보호커버(140)는 렌즈(130)의 전면에 배치되어 판넬모듈(120)의 노출면을 마감한다.

이때, 태양광 패널 보호커버(140)는 렌즈(130)와 일체 또는 분리되어 단독으로 형성될 수 있다. 태양광 패널 보호커버(140)와 렌즈(130)는 서로 일체로 형성되는 경우, 동일한 재질로 형성됨으로써 태양광 패널 보호커버(140)를 투과한 태양광이 렌즈(130)를 통해 태양광이 투사할 때에 태양광의 불규칙한 산란을 방지하여 효율을 증대시킬 수 있다.

태양광 패널 보호커버(140)는 전면에 추가적으로 컬러보호커버가 배치될 수 있다. 컬러보호커버는 도시 경관을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 코팅 또는 필름으로 마감되어 태양광 패널 보호커버(140)를 외부환경으로부터 보호하여 내구성을 증대시킬 수 있다. 이때, 바람직하는게는 태양광의 투사량을 감소시키지는 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 측면 상세도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 판넬모듈(110)은 폭방향을 따라 주름이 형성된 주름판넬(111)이 폭방향을 따라 연속해서 결합되어 형성되는 것으로서, 결합구조에 대해서 이하에서 더욱 구체적으로 설명한다.

주름판넬(111)은 도 5와 같이 폭방향으로 폐합되지 않은 '〉'와 같은 삼각형 형상의 주름구조로 형성되어 적어도 한번 이상의 기울기가 변경되어 서로 대칭으로 형성될 수 있다.

이때, 주름판넬(111)은 각각 벌어진 양측 종단에 끼움홈(1111)이 형성된다. 끼움홈(1111)은 대략적으로 반장구형상으로 형성된다. 이때, 주름판넬(111)이 폭방향을 따라 결합될 때에, 서로 이웃하는 주름판넬(111)은 고정구(1112)를 통하여 결합된다. 고정구(1112)는 단면형상이 대략적으로 직사각형 형상으로 형성되고, 끼움홈(1111)에 대응되는 형상의 돌출구(1113)를 구비한다.

따라서, 폭방향을 따라 배치된 주름판넬(111)은 고정구(1112)에 의해 결합 지지되면서 견고한 체결상태를 유지할 수 있어, 벽체(W)의 높이에 따라 판넬모듈(110)의 높이를 가변적으로 조정할 수 있다. 이때, 서로 이웃하여 배치된 주름판넬(111)의 각도는 60 ~ 120°로 형성될 수 있다.

이에 더하여, 주름판넬(111)의 바깥 노출면에는 태양광 패널(120)이 슬라이딩 이동하는 것을 방지할 수 있도록 미끄럼 방지턱(1114)을 구비할 수 있다. 미끄럼 방지턱(1114)은 상측면에 돌출되는 렌즈고정구(1115)가 형성된다. 렌즈고정구(1115)는 렌즈(130)에 내측면에 소정깊이 삽입되기 때문에 렌즈(130)를 판넬모듈(110)에 견고하게 고정시켜 렌즈(130)가 충격 또는 진동에 의해서 전방으로 전도되는 것을 효과적으로 제어할 수 있다.

또한, 서로 이웃하는 고정구(1112) 사이에는 단열재(1116)를 구비할 수 있다. 단열재(1116)는 벽체(W)의 외벽의 단열성능을 증대시킴으로써 냉난방에 따른 실내의 단열효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 각 주름판넬(111)의 후방 모서리 영역에는 앵커체 고정구(1117)가 결합되며, 앵커체 고정구(1117)는 앵커체(1118)와 결합될 수 있도록 나사산(미도시)이 형성될 수 있다. 앵커체(1118)는 일단이 나사산에 결합되고, 타단이 벽체에 고정됨으로써 전체적으로 견고한 결합상태를 제공할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건축 외장용 태양광발전 장치의 측면 상세도이다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 주름판넬(111)의 단면형상은 대략적으로 폐합되지 않은 사다리꼴의 '〔'으로 형성되어 기울기가 변하도록 주름 형성되며, 수직부재를 중심으로 양측부재가 서로 대칭으로 벌어지지도록 형성된다. 이때, 각각 벌어져 서로 이웃하는 맞닿는 면에서는 끼움홈(1111)이 형성된다. 끼움홈(1111)은 주름판넬(111)이 결합될 때에 서로 이웃하는 주름판넬(111)을 고정구(1112)를 통하여 결합하게 된다. 고정구(1112)는 대략적으로 단면형상이 장구형상으로 형성되어 끼움홈(1111)에 삽입고정 된다. 따라서, 폭방향을 따라 배치되는 주름판넬(111)은 고정구(1112)에 지지되면서 결합되어 견고한 체결상태를 유지할 수 있으며, 벽체(W)의 높이에 따라 판넬모듈(110)의 높이를 가변적으로 조정할 수 있다.

도 7은 주름판넬(111)의 단면형상은 대략적으로 폐합되지 않은 반원의 '（'으로 형성된다. 주름판넬(111)이 반원형으로 형성되는 경우에, 태양광 패널(120)은 플렉서블 태양광 패널로 형성되어, 곡률형성형되는 주름판넬(111)의 외형에 능동적으로 대응할 수 있다. 주름판넬(111)이 반원형 형상으로 형성되는 경우에도, 전술한 사다리꼴 형상과 동일하도록 서로 이웃하는 종단에 끼움홈(1111)이 형성되며, 장구형상으로 형성되는 고정구(1112)에 의해 지지 결합될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110 : 판넬모듈 111 : 주름판넬
1111 : 끼움홈 1112 : 고정구
1113 : 돌출구 1114 : 미끄럼 방지턱
1115 : 렌즈고정구 1116 : 단열재
120 : 태양광 패널 130 : 렌즈
140 : 태양광 패널 보호커버

Claims (4)

1. 외벽, 옥상, 지붕, 방음벽 또는 중앙분리대에 결합되며, 길이방향을 따라 연장되어 폭방향으로 기울기가 적어도 1회 이상 변하도록 폐합되지 않은 주름구조로 형성되는 주름판넬을 구비하고, 상기 주름판넬이 상기 주름판넬의 폭방향을 따라 연속해서 결합되어 서로 이웃하는 상기 주름판넬 사이에 공간이 형성된 판넬모듈;
   상기 각 주름판넬에 길이방향을 따라 연속해서 연결되는 태양광 패널;
   상기 이웃하여 배치된 각 주름판넬의 태양광 패널에 태양광을 분사 제공하여 태양광의 집광효율을 증대시키는 렌즈; 및
   상기 렌즈의 전면에 배치되어 상기 판넬모듈의 노출면을 마감하는 태양광 패널 보호커버;를 포함하며,
   상기 렌즈는,
   상기 이웃하여 배치된 주름판넬을 통해 형성된 공간에 대응되는 형상으로 형성되며,
   상기 주름판넬은,
   양측 종단에 반장구 형상의 끼움홈이 형성되고, 상기 끼움홈에 대응되는 돌출구가 형성된 고정구와 상기 끼움홈이 결합되어 서로 이웃하는 상기 주름판넬이 고정되는 것을 특징으로 하는 건축 외장용 태양광발전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주름판넬은,
   폭방향 단면형상이 삼각형, 사다리꼴 형상 및 반원형 중 어느 하나로 형성는 것을 특징으로 하는 건축 외장용 태양광발전 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 태양광 패널은,
   상기 각 주름판넬에 직병렬로 연결되고, 상기 폭방향으로 이웃하는 각 주름판넬 간에 직병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 건축 외장용 태양광발전 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 서로 이웃하여 배치된 주름판넬 간의 각도는,
   60 ~ 120°인 것을 특징으로 하는 건축 외장용 태양광발전 장치.
   
   

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