KR101921956B1 - 태양광 발전 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

태양광 발전 장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 형상을 가지며, 기 설정된 제1 각도 범위 내 입사되는 태양광을 수신하는 태양광 수신부와 상기 태양광 수신부와 마주하여 상기 태양광 수신부로부터 태양광을 수신하며, 상기 태양광 수신부로부터 수신한 태양광을 상기 태양광 수신부로부터 상기 태양광을 수신한 방향과는 다른 기 설정된 방향으로 유도하는 광 유도부 및 상기 광 유도부로부터 유도된 태양광을 수신하여 전기 에너지를 생산하는 에너지 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 제공한다.

Description

태양광 발전 장치 및 방법{Method and Apparatus for Generating Solar Photovoltaic Power}
본 실시예는 태양광 발전 장치 및 방법, 특히, 건물의 외벽에 부착되어 건물의 외장재로 사용될 수 있는 태양광 발전 장치(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 및 태양광 발전 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 태양전지를 이용한 태양광 발전은 제한없이 제공되는 무공해의 태양에너지를 이용하기 때문에, 화력발전과 같이 발전을 위한 연료비가 따로 들지 않고, 발전 과정상의 부산물 등에 의한 대기오염이나 폐기물 발생이 없다. 태양광 발전은 발전 부위가 반도체 소자이며 발전 부위를 전자적으로 제어하기 때문에, 기계적인 진동과 소음이 없으며, 발전 시스템을 자동화시키기에 용이한 측면이 있다. 또한, 태양광 발전은 태양전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길어, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다
최근, 태양광 발전장치는 건물 옥상이나 지붕 등에 설치되어 사용되거나, 아예 건물 일체형 태양광 발전장치(BIPV: Building Integrated Photovoltaic)로 설치되어 사용되는 비중이 점차 증가하면서, BIPV용 태양광 발전장치의 연구개발이 진행 중이다. 특히, 각국의 태양광 발전 보조 정책과 맞물려 건물 외벽, 지붕 등에 태양광 발전 시스템을 설치하려는 시도가 있으나, 종래의 태양광 발전장치는 발전장치 자체가 건축자재로 활용되는 것에 어려움이 존재하였다. 이에 따라, 태양광 발전장치를 단지 건물의 외장재에 덧붙인 것에 그쳐, 건축자재는 건축자재 대로 필요하며, 태양광 발전 시스템, 특히, 태양광 발전장치는 장치 대로 따로 구비해야 하여 이중으로 자재가 필요해지는 문제가 있었다.
따라서 진정한 의미의 건축자재로 활용할 수 있는 태양광 발전장치에 대한 수요가 존재한다.
본 실시예는, 건물의 외벽에 건축자재로 활용될 수 있으면서도, 태양광 발전을 원활히 할 수 있도록 하는 태양광 발전장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 형상을 가지며, 기 설정된 제1 각도 범위 내 입사되는 태양광을 수신하는 태양광 수신부와 상기 태양광 수신부와 마주하여 상기 태양광 수신부로부터 태양광을 수신하며, 상기 태양광 수신부로부터 수신한 태양광을 상기 태양광 수신부로부터 상기 태양광을 수신한 방향과는 다른 기 설정된 방향으로 유도하는 광 유도부 및 상기 광 유도부로부터 유도된 태양광을 수신하여 전기 에너지를 생산하는 에너지 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 일 측면에 의하면, 태양광 발전장치가 수신되는 태양광을 이용하여 태양광 발전을 하는 방법에 있어서, 기 설정된 형상을 갖는 태양광 수신부를 이용하여, 기 설정된 제1 각도 범위 내 입사되는 태양광을 수신하는 수신과정과 상기 수신과정에서 수신한 태양광을 상기 수신과정에서 상기 태양광을 수신한 방향과는 다른 기 설정된 방향으로 유도하는 유도과정 및 상기 유도과정에서 유도된 태양광을 수신하여 전기 에너지를 생산하는 에너지 생성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 본 실시예의 일 측면에 따른 태양광 발전장치는 태양광 발전을 원활히 할 수 있도록 하면서도, 한편으로 건축자재로 활용될 수도 있기 때문에, 태양광 발전장치와 건축자재를 따로따로 모두 구비해야 하는 불편을 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템이 배치된 건물의 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 수신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 유도부 및 에너지 생성부의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양광을 수신하는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양광 발전을 하는 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템이 배치된 건물의 모습을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광 발전장치(110), 전선(115) 및 충전부(120)를 포함한다.
태양광 발전장치(110)는 건물(130)의 외벽에 설치되며, 태양 전지를 이용하여 수신하는 태양광을 에너지로 변환하는 장치이다. 태양광 발전장치(110)는 타일 또는 육면체 등 복수의 태양광 발전장치(110)가 결합되기 용이한 형상을 가지며, 건물(130)의 외벽에 복수의 태양광 발전장치(110)가 결합되어 설치될 수 있다. 이처럼, 복수의 태양광 발전장치(110)가 결합되어 설치됨에 따라, 태양광 발전장치(110)에 별도의 건축자재를 구비하지 않더라도 타일과 같이 하나의 건축자재로 이용될 수 있다. 태양광 발전장치(110)는 수신하는 태양광을 일 측면에 구비된 태양 전지를 이용하여 에너지를 생성한다. 태양광 발전장치(110)는 일 측면 또는 하단부에 생성된 에너지를 전선(115)로 전달할 전극핀을 구비하고 있다. 이에 따라, 각 태양광 발전장치(110)는 변환한 에너지를 전선(115)을 이용하여 충전부(120)로 전달한다. 태양광 발전장치(110)에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 8을 참조하여 설명하기로 한다.
전선(115)은 태양광 발전장치(110)로부터 생성된 에너지를 수신하여 충전부(120)로 전달한다. 전선(115)은 태양광 발전장치(110)의 전극과 연결되어 태양광 발전장치(110)로부터 생성된 에너지를 수신하며, 수신한 에너지를 충전부(120)로 전달한다.
충전부(120)는 태양광 발전장치(110)가 생성한 에너지를 전선(115)을 이용하여 수신하며, 수신한 에너지를 보관한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면도이다.
태양광 발전장치(110)는 태양광이 입사되는 상부에 전면 보호부(210)를 구비하며, 태양광 발전장치(110)의 내부 구성을 보호하기 위한 구성 보호부(220)를 구비한다. 태양광 발전장치(110)는 상부에 전면 보호부(210)를, 측면 및 하단부에 구성 보호부(220)를 구비함에 따라, 타일과 같이 일정한 형상을 가진 건축 자재의 역할이 가능해진다.
구성 보호부(220)는 태양광 발전장치(110)의 내부 구성이 건물의 외벽과 직접 맞닿으며 건물의 외벽이나 외부로부터 전해지는 충격에서 태양광 발전장치(110)의 내부 구성를 보호한다. 태양광 발전장치(110)는 구성 보호부(220)를 구비함으로써, 태양광 발전장치(110)의 내부 구성으로 직접 외력이 전해지는 것을 방지한다. 또한, 구성 보호부(220)는 건물의 외벽과 맞닿는 구성으로서, 태양광 발전장치(110)를 건물의 외벽에 고정시킨다.
도 3을 참조하면, 태양광 발전장치(110)는 상부에 전면 보호부(210)를, 측면 및 하단부에 구성 보호부(220)를 구비하며 일정한 형상을 가지며, 구성 보호부(220)의 내부에는 태양광 수신부(310), 광 유도부(320) 및 에너지 생성부(330)를 포함한다. 또한, 구성 보호부(220)는 전극(340)이 외부의 전선(115)과 연결될 수 있도록 관통공을 구비한다. 도 3에는 관통공이 구성 보호부(220)의 하단에 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 구성 보호부(220)의 일 측면에 구비될 수도 있다. 이에 따라, 각 태양광 발전장치(110)는 구성 보호부(220)의 일 측면으로 돌출된 전극(340)을 이용하여 연결될 수 있으며, 연결된 모든 태양광 발전장치가 일시에 생성된 모든 에너지를 전선(115)으로 전달할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 도시한 도면이다. 도 4는 태양광 발전장치(110)의 구성 보호부(220) 내 구성만을 도시한 도면으로서, 구성 보호부(220)는 도 4에 도시되지 않고 있으나, 이것이 태양광 발전장치(110) 내에서 구성 보호부(220)를 제외하는 것을 의미하지는 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치(110)는 구성 보호부(210), 태양광 수신부(310), 광 유도부(320) 및 에너지 생성부(330)를 포함한다.
구성 보호부(210)는 충격, 열 등으로부터 태양광 발전장치(110)의 각 구성을 보호한다. 구성 보호부(210)는 강화 유리 등 일정한 강도 이상의 강도를 갖는 재질로 구현되며 태양광 수신부(310)의 상부에 바로 배치되거나 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치될 수 있으며, 구성 보호부(210)는 사람이 밟거나 외풍에 의해 특정 물체가 태양광 발전장치(110)로 날아오는 등 태양광 발전장치(110)로 작용하는 외력을 흡수한다. 구성 보호부(210)는 태양광 발전장치(110)로 작용하는 외력을 흡수함으로써, 외력이 태양광 발전장치(110)의 각 구성에 도달하여 각 구성이 파손되는 것을 방지한다. 또한, 구성 보호부(210)는 투명전극 또는 적외선 차단 필터를 구비함으로써, 태양광(410) 내 적외선을 차단하거나 반사시켜, 태양광 발전장치(110)의 각 구성에 일정 수준 이상의 자외선이 도달하는 것을 방지한다. 태양광 발전장치(110)는 비록 태양광(410)을 이용하여 발전을 하는 장치이기는 하지만, 태양광 발전장치(110) 내 각 구성은 너무 높은 온도에서는 각 구성의 재질에 변형이 발생하는 등 문제가 발생할 가능성이 존재한다. 따라서 구성 보호부(210)는 적외선을 차단하거나 반사함으로써, 적외선이 태양광 발전장치(110)의 각 구성에 도달하여 각 구성이 파손되는 것을 방지한다.
구성 보호부(210)는 AR(Anti Reflection) 코팅 층을 구비할 수 있다. AR 코팅 층은 태양광의 투과성은 향상시키고, 반사되는 태양광의 비율은 감소시키는 역할을 한다. 구성 보호부(210)는 AR 코팅 층을 구비함으로써, 태양광의 흡수 효율을 높여 발전효율을 증가시킬 수 있다.
태양광(410)을 최대한 태양광 발전장치(110)의 나머지 구성으로 전달하고자, 구성 보호부(210)는 투명하게 구현될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 구성 보호부(210)는 태양광 발전장치(110)의 사용자가 원하는 다양한 색상의 조합 또는 다양한 그림을 구성 보호부(210)의 외부에 포함할 수 있다. 이에 따라, 구성 보호부(210)는 태양광 발전장치(110)의 사용자의 의사에 따라 다양한 색상으로 구현될 수 있다.
태양광 수신부(310)는 기 설정된 형상을 가지며, 기 설정된 각도 범위 내에서 입사되는 태양광(410)를 수신한다. 태양광 수신부(310)는 기 설정된 형상을 갖는 단위 태양광 수신부가 연속된 형태를 가지고 있으며, 각 단위 태양광 수신부(314)의 틈으로 태양광(410)이 유입된다. 태양광 수신부(310)에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 수신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 수신부(310)는 단위 태양광 수신부(314) 및 전반사층(318)을 포함한다.
단위 태양광 수신부(314)는 아크릴 재질을 갖는 기 설정된 형상으로 구현되어, 각 단위 태양광 수신부(314)의 사이로 입사되는 태양광을 수신한다. 단위 태양광 수신부(314)는 삼각형 형상으로 구현될 수 있다. 삼각형으로 구현될 경우, 가장 많고 넓은 각 단위 태양광 수신부(314) 간의 틈이 발생한다. 특히, 단위 태양광 수신부(314)는 정 삼각형으로 구현될 경우, 가장 많은 양의 태양광이 수신될 수 있다.
태양광 수신부(310)는 각 단위 태양광 수신부의 일부분에 알루미늄 또는 은 등 빛을 반사시킬 수 있는 물질로 코팅하여 반사거울 층(510)을 형성한다. 반사거울 층(510)은 단위 태양광 수신부(314)의 일부에 형성되는 것으로서, 태양과 가장 가까이에 위치한 꼭지점 또는 광 유도부(320)로부터 가장 멀리 위치한 꼭지점(전술한 꼭지점과 동일한 꼭지점)을 중심으로 일정한 범위에 대해 전술한 코팅이 수행된다. 이처럼 형성된 반사거울 층(510)은 일정 각도 이하 또는 일정 각도 이상으로 입사되는 태양광은 반사시켜 수신을 방지하며, 기 설정된 각도 범위 내에서 입사되는 태양광(410) 만을 수신할 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 단위 태양광 수신부(314)가 정 삼각형으로 구현되는 경우, 30도 이상 150도 이하로 입사되는 태양광은 모두 각 단위 태양광 수신부(314) 간의 틈으로 수신된다. 그러나 30도 미만의 각도로 입사되거나, 150도를 초과한 각도로 입사되는 태양광은 반사거울 층(510)에 반사되어 각 단위 태양광 수신부(314) 간의 틈으로 수신되는 것이 아니라, 태양 방향으로 반사된다. 이에 따라, 30도 미만의 각도로 입사되거나, 150도를 초과한 각도로 입사되는 태양광은 태양광 수신부(310)로 수신되지 않는다. 태양광 수신부(310)는 반사거울 층(510)을 단위 태양광 수신부(314)의 일부에 구비함으로써, 모든 태양광이 아닌 일정 각도 범위 내의 태양광만을 수신한다. 태양광 수신부(310)는 반사거울 층(510)을 단위 태양광 수신부(314)의 일부에만 구비함으로써, 반사거울 층(510)이 구비되지 않은 나머지 부분을 이용하여 태양광을 수신할 수 있도록 한다.
태양광 수신부(310)는 전반사층(318)을 구비한다. 태양광 수신부(310)는 각 단위 태양광 수신부(314)의 바닥면을 이용하여 태양광의 전반사를 유도할 수도 있으나, 보다 확실한 태양광의 전반사를 유도할 수 있도록 전반사층(318)을 구비한다. 태양광 수신부(310)는 전반사층(318)을 포함하여, 단위 태양광 수신부(314)를 광 유도부(320)에 비해 굴절률이 작은 재질로 구성한다. 이에 따라, 태양광 수신부(310)로 입사되어 광 유도부(320)에서 반사된 태양광은 광 유도부(320)와 태양광 수신부(310)의 경계인 전반사층(318)에서 전반사를 일으켜, 다시 태양광 수신부(310)의 틈으로 방사되는 것이 아니라 전반사층(318)을 따라 일 방향으로 유도된다.
다시 도 4를 참조하면, 광 유도부(320)는 아크릴 재질 혹은 유리와 같은 투명한 재질로 구현되어, 태양광 수신부(310)와 마주하며, 태양광 수신부(310)로부터 수신된 태양광을 기 설정된 방향으로 유도한다. 광 유도부(320)는 태양광 수신부(310)와 마주하여 태양광 수신부(310)로부터 태양광을 수신하는 면과 에너지 생성부(330)와 마주하여 에너지 생성부로 태양광을 유도하는 면을 제외한 나머지 4개의 면(바닥면 및 3개의 측면)에 반사거울 층을 포함한다. 이처럼, 나머지 4개의 면에 반사거울 층을 포함하기 때문에, 태양광 수신부(310)로부터 태양광이 수신되는 경우, 기 설정된 방향(에너지 생성부(330)가 위치하는 방향)으로 태양광을 유도할 수 있다. 또한, 광 유도부(320)는, 태양광 수신부(310)에 비해, 굴절률이 높은 재질로 구성된다. 이에 따라, 광 유도부(320)에 반사된 태양광(특히, 광 유도부의 바닥 면에 반사된 태양광)이 광 유도부(320)와 태양광 수신부(310)의 경계면에서 전반사를 일으킴으로써, 기 설정된 방향으로 태양광을 유도할 수 있다. 이에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 유도부의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 유도부(320)는 에너지 생성부(330)와 마주하여 에너지 생성부로 태양광을 유도하는 면을 제외한 세 측면(610) 및 바닥면(620)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 세 측면(310)은 반사거울 층을 포함하여 세 측면(310)으로 향하는 태양광을 반사시킨다. 광 유도부(320)는 에너지 생성부(330)가 위치하는 면으로만 태양광을 유도하여야 하기 때문에, 세 측면(310)은 반사거울 층을 이용하여 태양광을 반사시킨다.
바닥면(620)도 마찬가지로 반사거울 층을 이용하여 태양광을 반사시키며, 돌출된 구간(623)과 평평한 구간(626)으로 나뉜다.
돌출된 구간(623)은 기 설정된 각도(θ˚)를 갖는 빗면의 형태로 돌출되어, 돌출된 구간(623)으로 입사되는 태양광을 반사시킨다. 여기서, 기 설정된 각도는 20.6˚이거나 그 이상일 수 있다. 기 설정된 각도가 20.6˚이거나 그 이상인 경우, 돌출된 구간(623)에서 반사되는 태양광은 전반사층(318)에서 전반사가 일어나도록 하는 임계각 이상의 각도를 갖는다. 따라서 돌출된 구간(623)이 기 설정된 각도(θ˚)를 갖는 빗면의 형태로 돌출되어 있는 경우, 돌출된 구간에서 반사된 태양광은 항상 전반사층(318)에서 전반사가 일어난다. 돌출된 구간(623)이 갖는 돌출된 방향은 빗면의 법선 벡터가 에너지 생성부(330)를 향하는 방향으로 돌출된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 에너지 생성부가 오른쪽 끝에 위치하고 있는 경우라면, 돌출된 구간(623)은 왼쪽에서 오른쪽으로 기울어진 빗면의 형태를 갖는다.
평평한 구간(626)은 돌출된 구간(623)과 교차하여 구비되며, 돌출된 구간(623)과 동일한 폭을 갖는다. 돌출된 구간(623)과 마찬가지로, 평평한 구간(626)은 돌출된 구간(623)에 반사되지 않은 태양광을 반사시켜 전반사층(318)에서 전반사가 일어나도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양광을 수신하는 모습을 도시한 도면이다.
태양광 수신부(310)로부터 수신된 태양광(410)은 광 유도부(320)로 입사되어 광 유도부(320)의 밑면(320)에서 반사된다.
입사된 태양광(410)이 밑면(320)의 돌출된 구간(623)에서 반사되는 경우, 돌출된 구간이 적어도 기 설정된 각도만큼 돌출되어 있기 때문에, 반사되는 태양광(410)은 반드시 전반사가 이루어지도록 하는 임계각 이상의 각도를 갖는다.
이에 따라, 반사된 태양광(410)은 전반사층(318)에서 전반사가 이루어진다. 반사된 태양광(410)은 다시 태양광 수신부(310)의 외부로 방사되지 않으며, 전반사되어 그대로 에너지 생성부(330)의 방향으로 유도되거나, 전반사층(318)에서 밑면(320)의 방향으로 다시 반사됨으로써, 에너지 생성부(330)의 방향으로 유도된다.
도 7에는 도시되어 있지 않으나, 태양광 수신부(310)로부터 수신된 태양광이 밑면(320)의 평평한 구간(626)에서 반사되는 경우에도, 반사된 태양광은 반드시 전반사가 이루어지도록 하는 임계각 이상의 각도를 갖는다.
마찬가지로, 도 7에는 도시되어 있지 않으나, 태양광 수신부(310)로부터 수신된 태양광이 밑면(320)의 평평한 구간(626)에 반사된 후, 다시 돌출된 구간(623)에 반사되어 에너지 생성부(330)가 위치하는 방향과 반대방향으로 유도되는 경우, 광 유도부(320)의 세 측면(610) 중 일 측면에 반사된 후 다시 전반사층(318)에서 전반사가 이루어져 에너지 생성부(330)의 방향으로 유도된다.
즉, 도 7에 태양광이 입사되는 모든 경우의 수가 도시되어 있지는 않으나, 광 유도부(320)로 입사되는 모든 태양광은 전반사층(318)을 이용하여 전반사되든, 광 유도부(320)의 세 측면(310)을 이용하여 반사되든 다양한 방법으로 에너지 생성부(330)의 방향으로 유도되어 에너지 생성부(330)로 도달된다.
평평한 구간(626)은 태양광 수신부(310)의 반사거울 층(510)의 폭과 동일한 폭을 가질 수 있다. 평평한 구간(626)이 태양광 수신부(310)의 반사거울 층(510)의 폭과 동일한 폭을 가짐에 따라, 평평한 구간(626)에 수직으로 입사되어 전반사가 일어나지 않고 바로 태양광 수신부(310)의 외부로 태양광이 방사되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 평평한 구간(626)에 수직으로 입사되는 태양광은 광 유도부(320)에 도달하지 않고 태양광 수신부(310)의 반사거울 층(510)에 의해 미리 반사된다.
다시 도 4를 참조하면, 에너지 생성부(330)는 광 유도부(320)로부터 유도된 태양광을 수신하여 에너지를 생성한다. 에너지 생성부(330)는 태양 전지를 포함한다. 광 유도부(320)로부터 유도된 태양광을 수신하는 경우, 에너지 생성부(330)는 수신한 태양광을 이용하여 태양 전지 내에서 전하를 발생시켜 수집함으로써 에너지를 생성한다. 도 4에는 명시적으로 도시되어 있지 않으나, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 에너지 생성부(330)는 생성한 에너지를 전극(340)로 전달함으로써, 전선(115)을 거쳐 충전부(120)로 생성된 에너지가 전달되도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양광 발전을 하는 방법을 도시한 도면이다.
태양광 발전장치(110)는 태양광 수신부(310)를 이용하여, 기 설정된 각도 범위 내 입사되는 태양광을 수신한다(S810). 태양광 수신부(310)는 일정한 꼭지점을 중심으로 일정한 범위 내에서 반사거울 층을 구비하여, 일정한 범위 내로 입사하는 태양광은 반사한다. 또한, 기 설정된 각도 범위는 태양광 수신부(310)의 형상에 따라 달라진다. 예를 들어, 태양광 수신부(310)가 정삼각형으로 구현되는 경우, 30도 내지 150도 범위 내의 태양광이 수신된다.
태양광 발전장치(110)는 수신한 태양광을 수신한 방향과는 다른 기 설정된 방향으로 유도한다(S820). 태양광 발전장치(110)는 광 유도부(320)를 이용하여, 수신한 태양광을 에너지 생성부(330)가 위치하는 방향으로 유도한다. 이 경우, 태양광 발전장치(110)는 광 유도부(320)와 태양광 수신부(310)의 굴절률 차이를 이용한 전반사를 이용함으로써, 태양광을 기 설정된 방향으로 유도한다.
태양광 발전장치(110)는 유도된 태양광을 수신하여 전기 에너지를 생산한다(S830). 에너지 생성부(330)는 광 유도부(320)에 의해 유도된 태양광을 수신하며, 에너지 생성부(330) 내 태양 전지를 이용하여 전기 에너지를 생성한다.
도 8에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 8에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 태양광 발전장치 115: 전선
120: 충전부 210: 전면 보호부
220: 구성 보호부 310: 태양광 수신부
320: 광 유도부 330: 에너지 생성부
510: 반사거울 층 610: 세 측면
620: 바닥면 623: 돌출된 구간
626: 평평한 구간

Claims (12)

  1. 건물 외벽에 형성할 수 있는 태양광 발전 장치에 있어서,
    기 설정된 형상을 가지며, 기 설정된 제1 각도 범위 내 입사되는 태양광을 수신하는 태양광 수신부;
    상기 태양광 수신부와 마주하여 상기 태양광 수신부로부터 태양광을 수신하며, 상기 태양광 수신부로부터 수신한 태양광을 상기 태양광 수신부로부터 상기 태양광을 수신한 방향과는 다른 기 설정된 방향으로 반사시키는 광 유도부; 및
    상기 광 유도부로부터 유도된 태양광을 수신하여 전기 에너지를 생산하는 에너지 생성부를 포함하며,
    상기 태양광 수신부는 복수의 단위 태양광 수신부 및 전반사층을 포함하고,
    상기 단위 태양광 수신부는 삼각형의 형상으로 구현되고,
    상기 단위 태양광 수신부는,
    상기 삼각형 형상의 단위 태양광 수신부의 꼭지점들 중에서 광 유도부로부터 가장 멀리 있는 꼭지점을 중심으로 기 설정된 범위에 대하여 빛을 반사하기 위한 반사거울 층이 형성되어 있고,
    상기 반사거울 층은 상기 단위 태양광 수신부의 일부에 형성되어 소정의 입사각 범위 내인 태양광만을 수신하고 소정의 입사각 범위 외의 태양광은 반사시켜 수신을 방지하며,
    상기 전반사층은 상기 단위 태양광 수신부보다 굴절률이 큰 재질로 상기 태양광 수신부의 경계에 형성되어 상기 광 유도부와 상기 태양광 수신부의 경계에서 전반사를 일으키며, 상기 태양광 수신부로 입사된 후 상기 광 유도부에 의해 다른 방향으로 반사된 태양광에 대해 전반사를 일으켜 상기 에너지 생성부로 태양광을 유도하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 입사각은 30도 내지 150도 범위 내인 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 수신부는,
    고분자 성분으로 이루어져, 상기 태양광의 자외선 성분을 필터링하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 유도부는,
    상기 태양광 수신부와 마주하는 면과 상기 태양광을 유도하는 방향의 면을 제외한 나머지 면에 태양광을 반사하기 위한 코팅이 수행된 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 유도부는,
    기 설정된 제2 각도 이상을 갖는 빗면의 형태로 돌출된 구간과 평평한 구간을 교차하여 구비하며, 상기 돌출된 구간을 이용하여 상기 태양광 수신부로부터 수신한 태양광을 반사시킴으로써 상기 기 설정된 방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 유도부는,
    상기 태양광 수신부보다 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 매질로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 생성부는,
    일면에 상기 광 유도부로부터 유도된 태양광을 수신하여 상기 전기 에너지를 생산하기 위한 태양 전지를 구비하며, 나머지 일면에는 건물의 지붕, 벽 또는 바닥 중 어느 하나를 구성하기 위한 건축자재를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 발전장치 내 포함된 구성의 상위에 배치되어, 상기 태양광 발전장치 내 포함된 구성을 보호하기 위한 구성 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구성 보호부는,
    상기 태양광을 수신하며 발생하는 열을 흡수함으로써, 열로 인해 상기 태양광 발전장치 내 포함된 구성의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  12. 삭제
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