KR101970635B1 - 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존 창호의 외부에 미닫이 식으로 움직일 수 있도록 구조재를 설치하고 상기 구조재에 태양전지 모듈을 결합하여, 실내 채광상태를 조절하면서 태양광 발전을 할 수 있는 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 태양전지 덧창 시스템은 건물의 기존 창호에 추가로 설치할 수 있으므로, 채광여부와 무관하게 태양광 발전이 가능하다.

Description

기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템 {Solar Cell Systems Padded on Existing Windows}
본 발명은 태양전지 덧창 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 창호의 외부에 미닫이 식으로 움직일 수 있도록 구조재를 설치하고 상기 구조재에 태양전지 모듈을 결합하여, 실내 채광상태를 조절하면서 태양광 발전을 할 수 있는 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템에 관한 것이다.
최근 국내외적으로 온실가스 감축을 위해 신재생에너지의 활용이 크게 증가하고 있는데, 특히 태양전지 모듈의 효율이 크게 향상됨에 따라 육상 및 수상의 다양한 유휴공간에 태양광 패널을 설치하는 곳이 갈수록 많아지고 있다.
도시에서도 가옥이나 건물의 옥상 또는 지붕 등에 태양광 패널을 설치하는 곳이 늘어나는 추세이다. 그러나 고층건물의 경우 옥상 등에 태양광 패널을 설치한다고 하더라도, 건물 전체의 에너지 사용량 등에 비추어볼 때에 태양광 패널로 에너지를 크게 절감하기는 어렵고, 태양광 패널을 다량으로 설치할 수 있는 유휴공간을 확보하기도 쉽지 않다.
따라서 고층건물 외부 면적의 큰 부분을 차지하는 창문이나 창호 부분에 태양광 패널을 설치하거나 창문 자체에 태양전지 모듈을 내장하도록 한다면, 건물 전체의 에너지 절감 및 활용에 크게 도움이 될 것이다. 대한민국 등록특허 1252291호 및 대한민국 공개특허 2015-0111669호는 이와 관련된 선행특허들이나, 실질적으로 이용하기에는 상당한 불편이 따르거나, 고가의 복잡한 시스템을 포함하고 있어서 실용성이 크게 떨어진다는 문제점이 있다.
즉 대한민국 등록특허 1252291호는 커튼월식 구조물로서 태양전지 모듈을 포함하고 있으나, 창문이나 창호가 없는 건물의 외벽에는 설치 가능할지 몰라도 창문이 있는 쪽에 설치할 경우 창문을 열고 닫기가 거의 불가능해진다. 즉 건물 내의 환기를 하기 위하여 또는 창 바깥을 보기 위하여 창문을 열어야 할 경우도 많을 것이나, 창문을 커튼월식 구조물이 막고 있다면 큰 문제가 생길 수밖에 없다. 명세서에 상세히 도시되지는 않았지만, 만약에 태양전지 모듈을 포함하는 커튼월식 구조물 자체를 열고 닫는 식으로 구현한다면, 태양전지 모듈을 연결하는 배선구조의 문제로 인하여 창문을 열고 닫을 때마다 배선의 연결부분을 붙였다 떼었다 해야만 하는 번거로움이 가중될 수 있다.
대한민국 공개특허 2015-0111669호는 태양전지 모듈을 포함하는 기능성 창문시스템을 개시하고 있으나, 이는 창문 자체에 환기용 송풍모터 등까지 장착한 복합적이며 고가인 창문시스템이다. 즉 기존의 창문이나 창호를 그대로 두고 태양광 패널만을 추가로 간편하게 설치할 수 있는 시스템과는 거리가 멀다.
따라서 사용에 편리하면서도 실용적인 태양광 창문 시스템의 개발이 절실하다.
대한민국 등록특허 1252291호, 공개특허 2015-0111669
본 발명은 기존의 창문이나 창호를 그대로 두고 태양전지 덧창을 설치하여, 창문의 사용에 불편함이 없고, 저렴하면서도 실용적인 태양전지 덧창 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템은, 기존 창호의 외부에 미닫이식으로 덧대는 태양광 덧창부; 태양전지 덧창부를 상부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드하는 상부가이드부; 및 태양전지 덧창부를 하부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드하는 하부가이드부를 포함하고, 태양전지 덧창부는 상면에 호차를 구비하는 상부프레임과 하면에 레일 가이드 홈을 구비하는 하부프레임을 포함하는 사각형 프레임부, 사각형 프레임부와 접하여 위치하는 태양전지 모듈, 및 태양전지 모듈과 외부 연결 케이블을 전기적으로 연결하는 케이블 연결부를 포함하고, 상부 가이드부는 호차로 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하며 슬라이딩 가이드하는 상부가이드 프레임, 및 상부가이드 프레임을 기존 창호 상부 벽면골조에 고정하는 상부가이드 연결부재를 포함하며, 하부 가이드부는 레일 가이드 홈으로 가이드되는 레일부재, 레일부재를 고정하는 하부 가이드프레임, 및 하부가이드 프레임을 기존 창호 하부 벽면골조에 고정하는 하부가이드 연결부재를 포함하는, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 태양전지 덧창부의 사각형 프레임부는 상부프레임의 상면, 하부프레임의 하면, 및 상부프레임과 하부프레임을 연결하는 두 개의 측면프레임 각각의 외부면이 기존 창호 바깥쪽으로 연장되어, 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀을 형성하고, 태양전지 모듈은 사각기둥 틀 내부에 위치하되, 태양전지 모듈의 모서리 단면과 사각기둥 틀 내면 사이에는 웨더코킹용 재료가 개재되고, 태양전지 모듈의 모서리 측면과 사각형 프레임부 사이에는 구조코킹용 재료가 개재되는, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상부가이드 프레임에서 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하도록 걸치며 수평 운동하는 하나 또는 두 개의 바퀴를 구비하고, 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 태양전지 덧창부의 상부프레임의 상면에 탈착방식으로 고정되는, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상부가이드 프레임은, 호차가 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하며 수평운동을 하도록 평행한 하부판을 구비하되, 하부판에 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 이동할 수 있는 평행 방향 틈새를 구비하고, 기존 창호 상부 벽면골조에 고정하는 상부가이드 연결부재는 벽면골재에 고정되는 앵커부재 및 브라켓부재를 포함하는, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 레일 가이드 홈은 태양광 덧창부의 하부 위치를 유지하도록 하부가이드 프레임의 단면이 철(凸) 형상인 레일부재를 둘러싸는 단면이 요(凹) 형상이며, 하부가이드 프레임은 레일부재를 내부에 고정하며, 하부가이드 연결부재는 벽면골재에 고정되는 앵커부재 및 브라켓부재를 포함하는, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 태양전지 덧창부의 사각형 프레임부 및 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고, 웨더코킹용 재료 및 상기 구조코킹용 재료는 실란트, 고무, 유연 폴리염화비닐(soft PVC), 또는 이피디엠 고무(EPDM Rubber, Ethylene Propylene Diene monomer Ruber)이며, 레일부재의 재질은 폴리아미드인, 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템을 제공한다.
본 발명의 태양전지 덧창 시스템은 건물의 기존 창호에 추가로 설치할 수 있으므로, 태양광 발전의 효과를 제공하면서도 채광조절을 위해 기존 창문이나 창호를 열고 닫는 데에 불편함이 없다. 아울러 설치가 간편하고 경제적이다.
도 1a는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 열린 상태의 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 열린 상태의 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 열린 상태의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 닫힌 상태의 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 닫힌 상태의 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 닫힌 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템이 열린 상태에서의 좌측 상부의 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템이 닫힌 상태에서의 좌측 상부의 확대 평면도이다.
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템이 닫힌 상태에서의 중앙부의 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 상부의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 하부의 확대 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템(10)을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도1a, 도1b, 도1c는 각각 본 발명의 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템(10)이 열린 상태에서의 정면도, 평면도, 단면도이며, 도2a, 도2b, 도2c는 각각 본 발명의 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템(10)이 닫힌 상태에서의 정면도, 평면도, 단면도이다.
한 양태에서 본 발명은, 태양전지 덧창부(20), 상부가이드부(40) 및 하부가이드부(50)를 포함한다. 태양전지 덧창부(20)는 기존 창호의 외부에 미닫이식으로 덧대는 방식으로 설치된다. 상부가이드부(40)는 태양전지 덧창부(20)를 상부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드하며, 하부가이드부(50)는 태양전지 덧창부(20)를 하부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드한다. 기 설치 창호(30)는 점선으로 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템이 열린 상태에서의 좌측 상부의 확대 평면도이고, 도 4는 닫힌 상태에서의 좌측 상부의 확대 평면도이며, 도 5는 닫힌 상태에서의 중앙부의 확대 평면도이다. 도 6과 도 7은 각각 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템의 상부의 확대 단면도 및 하부의 확대 단면도이다.
태양전지 덧창부(20)는 상면에 호차(80)를 구비하는 상부프레임(23)과 하면에 레일 가이드 홈을 구비하는 하부프레임(26)을 포함하는 사각형 프레임부를 포함한다. 사각형 프레임부는 별도로 도면부호를 도시하지 않았으나, 상부프레임(23)과 하부프레임(26)이 따로 떨어져서 형성되지 않는다. 즉 상부프레임(23)과 하부프레임(24), 그리고 이들을 연결하는 두 개의 측면프레임(도면부호 없음)이 연결되어 있어서, 상부프레임(23)의 상면, 하부프레임(24)의 하면, 및 상부프레임(23)과 하부프레임(24)을 연결하는 두 개의 측면프레임 각각의 외부면이 기존 창호 바깥쪽으로 연장되어, 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀을 형성한다.
태양전지 덧창부(20)는 또한 사각형 프레임부와 접하여 위치하는 태양전지 모듈(21) 및 태양전지 모듈(21)과 외부 연결 케이블을 전기적으로 연결하는 케이블 연결부(90)를 포함한다. 태양전지 모듈(21)은 사각형 프레임부의 사각기둥 틀 내부에 위치하며, 태양전지 모듈(21)의 모서리 단면과 사각기둥 틀 내면 사이에는 웨더코킹용 재료(24, 28)가 개재되고, 태양전지 모듈(21)의 모서리 측면과 사각형 프레임부 사이에는 구조코킹용 재료(25, 27)가 개재된다. 즉 태양전지 덧창부(20)에서 태양전지 모듈(21)의 윗면과 상부프레임(23)의 돌출부(29a) 아랫면 사이를 상부 웨더코킹 재료(24)가 밀착 고정하며, 태양전지 모듈(21)의 아랫면과 하부프레임(26)의 돌출부(29b) 윗면 사이를 하부 웨더코킹 재료(28)가 밀착 고정한다. 또한 태양전지 모듈(21)의 안측면과 상부프레임(23)의 외측면 사이를 상부 구조코킹 재료(25)가 밀착 고정하며, 태양전지 모듈(21)의 안측면과 하부프레임(26)의 외측면 사이를 하부 구조코킹 재료(27)가 밀착 고정한다.
상부 가이드부(40)는 호차(80)로 태양광 덧창부(20)의 무게를 지탱하며 슬라이딩 가이드하는 상부가이드 프레임(41) 및 상부가이드 프레임(41)을 기존 창호 상부 벽면골조(60)에 고정하는 상부가이드 연결부재(42)를 포함한다. 상부가이드 연결부재(42)는 상부가이드 프레임(41)에 고정, 체결하는 상부가이드 체결부재(43), 그리고 기존 창호 상부 벽면골조(60)에 고정하는 앵커부재(44) 및 브라켓부재를 포함한다.
호차(80)는 상부가이드 프레임(41)에서 태양전지 덧창부(20)의 무게를 지탱하도록 걸치며 수평 운동하는 하나 또는 두 개의 바퀴를 구비한다. 또한 호차(80)는, 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 태양전지 덧창부(20)의 상부프레임(23)의 상면에 탈착방식으로 고정된다. 그리고 상부가이드 프레임(41)은, 호차(80)가 태양전지 덧창부(20)의 무게를 지탱하며 수평운동을 하도록 평행한 하부판을 구비하되, 하부판에 상기 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 이동할 수 있는 평행 방향 틈새를 구비한다.
하부 가이드부(50)는 레일 가이드 홈으로 가이드되는 레일부재(95), 레일부재(95)를 고정하는 하부 가이드프레임(51), 및 하부가이드 프레임(51)을 기존 창호 하부 벽면골조(70)에 고정하는 하부가이드 연결부재(52)를 포함한다. 하부가이드 연결부재(52)는 하부가이드 프레임(51)에 고정, 체결하는 하부가이드 체결부재(53), 그리고 기존 창호 하부 벽면골조(70)에 고정하는 앵커부재(54) 및 브라켓부재를 포함한다. 하부 가이드부(50)의 레일 가이드 홈은 태양광 덧창부(20)의 하부 위치를 유지하도록 하부가이드 프레임(51)의 단면이 철(凸) 형상인 레일부재(95)를 둘러싸는 단면이 요(凹) 형상을 이룬다.
태양전지 덧창부(20)의 상부프레임(23)과 하부프레임(26)을 포함하는 사각형 프레임부 및 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다. 또한 웨더코킹용 재료(24, 28) 및 구조코킹용 재료(25, 27)는 실란트, 고무, 유연 폴리염화비닐(soft PVC), 또는 이피디엠 고무(EPDM Rubber, Ethylene Propylene Diene monomer Ruber)가 바람직하며, 레일부재(95)의 재질은 폴리아미드가 바람직하나 반드시 이들에만 국한되는 것은 아니다.
태양전지 모듈(21)과 외부 연결 케이블을 전기적으로 연결하는 케이블 연결부(90)의 일부는 기존 창호 상부 벽면골조(60) 내에 고정된다. 태양전지 덧창부(20)가 열린 상태이거나 닫힌 상태이거나 관계없이, 케이블 연결부(90)는 태양전지 모듈(21)과 외부 연결 케이블을 항상 전기적으로 연결한다. 따라서 태양전지 덧창부(20)의 개폐여부에 무관하게 태양광 발전을 지속할 수 있다. 태양전지 덧창부(20)가 2개 이상으로 구비될 경우, 상부프레임(23)의 좌측과 우측이 모양을 일부 달리하여, 좌측 덧창 상부프레임(23a)의 일측과 우측 덧창 상부프레임(23b)의 일측에 요철(凹凸)구조를 형성할 수도 있으나, 반드시 이 경우에 여기에 국한되지는 않는다.
태양전지 덧창부(20)는 열림 상태로 있을 경우에는 채광이 가능하며, 닫힌 상태로 있을 경우에는 햇빛을 차단하는 차양역할을 할 수 있으므로, 다기능으로 활용할 수 있다.
10: 태양전지 덧창 시스템 20: 태양전지 덧창부
21: 태양전지 모듈 23: 덧창 상부프레임
23a: 좌측 덧창 상부프레임 23b: 우측 덧창 상부프레임
24: 상부 웨더코킹재료 25: 상부 구조코킹재료
26: 덧창 하부프레임 27: 하부 구조코킹재료
28: 하부 웨더코킹재료 29: 상부프레임 체결부재
30: 기 설치 창호 40: 상부 가이드부
41: 상부 가이드 프레임 42: 상부 가이드 연결부재
43: 상부 가이드 체결부재 44: 상부 가이드 앵커부재
50: 하부 가이드부 51: 하부 가이드 프레임
52: 하부 가이드 연결부재 53: 하부 가이드 체결부재
54: 하부 가이드 앵커부재
60: 상부 벽면골조 61: 상부 벽면 고정홈
70: 하부 벽면골조 71: 하부 벽면 고정홈
80: 호차
90: 케이블 연결부
95: 레일부재

Claims (6)

  1. 기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템으로, 상기 시스템은:
    기존 창호의 외부에 미닫이식으로 덧대는 태양전지 덧창부;
    상기 태양전지 덧창부를 상부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드하는 상부가이드부; 및
    상기 태양전지 덧창부를 하부에서 지탱하며 미닫이식으로 가이드하는 하부가이드부를 포함하고,
    상기 태양전지 덧창부는 상면에 호차를 구비하는 상부프레임과 하면에 레일 가이드 홈을 구비하는 하부프레임을 포함하는 사각형 프레임부, 상기 사각형 프레임부와 접하여 위치하는 태양전지 모듈, 및 상기 태양전지 모듈과 외부 연결 케이블을 전기적으로 연결하는 케이블 연결부를 포함하고,
    상기 상부 가이드부는 상기 호차로 상기 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하며 슬라이딩 가이드하는 상부가이드 프레임, 및 상기 상부가이드 프레임을 상기 기존 창호 상부 벽면골조에 고정하는 상부가이드 연결부재를 포함하며,
    상기 하부 가이드부는 상기 레일 가이드 홈으로 가이드되는 레일부재, 상기 레일부재를 고정하는 하부 가이드프레임, 및 상기 하부가이드 프레임을 상기 기존 창호 하부 벽면골조에 고정하는 하부가이드 연결부재를 포함하고,
    상기 호차는 상기 상부가이드 프레임에서 상기 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하도록 걸치며 수평 운동하는 하나 또는 두 개의 바퀴를 구비하고, 상기 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 상기 태양전지 덧창부의 상기 상부프레임의 상면에 탈착방식으로 고정되며,
    상기 상부가이드 프레임은, 상기 호차가 상기 태양전지 덧창부의 무게를 지탱하며 수평운동을 하도록 평행한 하부판을 구비하되, 상기 하부판에 상기 바퀴의 축방향과 직교하며 하부로 연장되는 고정부가 이동할 수 있는 평행 방향 틈새를 구비하고,
    상기 기존 창호 상부 벽면골조에 고정하는 상부가이드 연결부재는 벽면골재에 고정되는 앵커부재 및 브라켓부재를 포함하는,
    기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 태양전지 덧창부의 상기 사각형 프레임부는 상기 상부프레임의 상면, 상기 하부프레임의 하면, 및 상기 상부프레임과 상기 하부프레임을 연결하는 두 개의 측면프레임 각각의 외부면이 상기 기존 창호 바깥쪽으로 연장되어, 상기 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀을 형성하고,
    상기 태양전지 모듈은 상기 사각기둥 틀 내부에 위치하되, 상기 태양전지 모듈의 모서리 단면과 상기 사각기둥 틀 내면 사이에는 웨더코킹용 재료가 개재되고, 상기 태양전지 모듈의 모서리 측면과 상기 사각형 프레임부 사이에는 구조코킹용 재료가 개재되는,
    기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 레일 가이드 홈은 상기 태양전지 덧창부의 하부 위치를 유지하도록 상기 하부가이드 프레임의 단면이 철(凸) 형상인 레일부재를 둘러싸는 단면이 요(凹) 형상이며,
    상기 하부가이드 프레임은 상기 레일부재를 내부에 고정하며, 상기 하부가이드 연결부재는 벽면골재에 고정되는 앵커부재 및 브라켓부재를 포함하는,
    기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 태양전지 덧창부의 상기 사각형 프레임부 및 상기 사각형 프레임부에서 연장된 사각기둥 틀의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고,
    상기 웨더코킹용 재료 및 상기 구조코킹용 재료는 실란트, 고무, 유연 폴리염화비닐(soft PVC), 또는 이피디엠 고무(EPDM Rubber, Ethylene Propylene Diene monomer Ruber)이며,
    상기 레일부재의 재질은 폴리아미드인,
    기존 창호에 덧대는 태양전지 덧창 시스템.
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