KR102000685B1 - 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템 - Google Patents

Abstract

솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템이 개시된다. 본 발명의 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템은, 복수의 태양전지모듈 중 가장 일측에 위치한 태양전지모듈의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지모듈의 음극 단자 사이를 도선으로 연결하며, 상기 태양전지모듈 스트링으로 역전류를 인가하는 역전류 인가유닛; 상기 역전류 인가를 통해 상기 태양전지모듈 스트링을 따라 흐르는 전류를 분석하여 태양전지모듈 스트링의 효율을 측정함으로써 태양전지모듈 스트링의 불량 상태 발생을 감지하는 불량상태 감지유닛; 상기 태양전지모듈 스트링을 전체 촬영하는 카메라; 상기 태양전지모듈 스트링과 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일; 상기 이동레일을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 카메라가 탑재되는 무인 이동기기; 및 상기 불량상태 감지유닛의 감지신호를 전달받아 상기 불량 현상의 발생 유무를 판단하고 이를 기반으로 상기 카메라의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 무인 이동기기에 카메라를 탑재하여 하나의 카메라를 통해 복수 열의 태양전지모듈 스트링을 모두 촬영할 수 있는 구조를 적용함으로써 전체 불량검출 시스템의 설치비용을 저감하여 경제성을 월등히 향상시킬 수 있다.

Description

솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템{Photovoltaic system with solar finder}

본 발명은, 육안으로 판단하기 어려운 태양광 모듈의 마이크로 크랙 및 결손 등을 설치 현장에서 신속하게 탐색 및 원인 분석하여 발전효율저하 요인에 신속하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 불량 검출용 카메라의 설치 개수를 최대한 감소시켜 전체 불량검출 시스템의 설치비용을 저감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전 시스템은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈과 태양전지모듈에서 생산된 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어주는 인버터를 포함하여 구성된다.

태양광 발전 시스템의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 공급하는 태양전지모듈과 이를 직렬로 연결한 태양전지모듈 스트링, 태양전지모듈 스트링과 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 태양광 접속반, 태양전지모듈 스트링에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 발전된 전력을 소비하는 부하로 구성된다.

태양전지모듈 스트링을 구성하는 복수의 태양전지모듈은 서로 간에 스트링을 통해 직렬로 연결되며, 이러한 연결 부위는 비, 눈, 바람, 기타 환경적인 요인 등에 의해 통전되지 못하고 단선되는 현상이 발생하며 또한 기타 다양한 외부 충격에 의해 모듈 크랙, PID 현상, 프레임 변형 등과 같은 불량 상태가 발생하게 된다.

이러한 불량 상태는 태양광 발전 효율을 저하시킴에 따라 신속하게 검출하여 후속처리를 해야 할 필요가 발생한다.

이를 탐지(검출)하기 위해 종래에는 태양전지모듈 스트링 단위의 진단이 아닌 개별 태양전지모듈 진단을 통해 모듈 크랙, PID 현상, 프레임 변형 등을 확인하는 방법 및 장치가 개발되어 적용되고 있다.

그러나, 이러한 종래방법은 모듈 교체가 아닌 단순 불량 상태를 검출하기 위해 현장에 설치된 태양전지모듈을 태양전지모듈 스트링으로부터 분리하여 개별적으로 크랙 등을 검출해야 하는 방식이어서 진단, 검출 시간이 일정이상 소요될 뿐만 아니라 분리 작업에도 상당한 노동력이 요구되었다. 또한 종래 방식은 고가의 X-ray 장비를 사용하여 크랙 등을 검출하는 방식으로서 전체 검출 장비의 비용이 고가로 형성되는 경제적인 부담도 발생하였다.

대한민국 등록실용신안 제20-0457335호(2011.12.08. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0056763호(2015.05.27 공개)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 역전류 인가방식을 통해 육안으로 판단하기 어려운 마이크로 크랙 등과 같은 태양전지모듈 스트링의 불량 발생 여부를 신속하게 현장에서 탐색 및 원인 분석하여 발전효율저하 요인에 신속하게 대응할 수 있는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 무인 이동기기를 이용하여 하나의 카메라를 통해 복수 열의 태양전지모듈 스트링을 모두 촬영할 수 있는 구조를 적용함으로써 전체 불량검출 시스템의 설치비용을 저감하여 경제성을 월등히 향상시킬 수 있는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 태양전지모듈이 서로간에 직렬로 연결되어 이루어지는 태양전지모듈 스트링 단위로 태양전지모듈에 발생하는 불량 현상을 검출하는 것으로서, 상기 복수의 태양전지모듈 중 가장 일측에 위치한 태양전지모듈의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지모듈의 음극 단자 사이를 도선으로 연결하며, 상기 태양전지모듈 스트링으로 역전류를 인가하는 역전류 인가유닛; 상기 역전류 인가를 통해 상기 태양전지모듈 스트링을 따라 흐르는 전류를 분석하여 태양전지모듈 스트링의 효율을 측정함으로써 태양전지모듈 스트링의 불량 상태 발생을 감지하는 불량상태 감지유닛; 상기 태양전지모듈 스트링을 전체 촬영하는 카메라; 상기 태양전지모듈 스트링과 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일; 상기 이동레일을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 카메라가 탑재되는 무인 이동기기; 및 상기 불량상태 감지유닛의 감지신호를 전달받아 상기 불량 현상의 발생 유무를 판단하고 이를 기반으로 상기 카메라의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템이 제공된다.

상기 무인 이동기기는 지면에 대한 상기 카메라의 높낮이를 조절 가능하도록 승강부를 더 포함할 수 있다.

상기 무인 이동기기의 구동을 원격 제어 가능하고, 상기 불량상태 감지유닛의 감지정보, 카메라의 촬영 이미지를 포함한 태양전지모듈 스트링의 불량정보를 수신하여 디스플레이하도록 상기 무인 이동기기, 상기 카메라와 무선 통신 가능한 불량상태 확인단말을 더 포함할 수 있다.

상기 태양전지모듈 스트링이 서로 이격되게 복수열로 배치되고 상기 이동레일은 복수열의 태양전지모듈 스트링의 측방에 일정 이상의 길이를 갖도록 마련되어 상기 카메라는 복수 열의 태양전지모듈 스트링을 순차적으로 촬영할 수 있다.

상기 복수열의 태양전지모듈 스트링과 일정 간격을 유지하도록 프레임이 더 마련되고, 상기 프레임에는 상기 이동레일의 이동 위치를 감지하도록 서로 이격되게 복수의 리미트센서가 설치될 수 있다.

상기 카메라는 상기 태양전지모듈의 크랙 검출과 프레임 변형을 포함한 불량상태를 촬영하기 위한 적외선 렌즈를 포함하고, 상기 불량상태 감지유닛은 상기 태양전지모듈 스트링의 전류-전압 커브(IV curve)를 측정하기 위한 IV 커브 측정부와 전류-전압 커브의 이상 변곡점 발생을 감지하는 변곡점 발생감지부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 변곡점 발생감지부를 통해 이상 변곡점이 발생시 상기 카메라를 구동할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템에 의하면, 태양전지모듈 스트링 단위로 한번에 복수의 태양전지모듈의 불량 상태(크랙, PID 현상, 프레임 변형 등)를 검출할 수 있으므로 현장에서 작업자가 신속하게 이상 부위를 검출하여 후속 대응을 실시할 수 있으므로 발전효율 저하요인을 신속하게 제거하여 발전효율 저하를 최소화할 수 있다.

또한, 무인 이동기기에 카메라를 탑재하여 하나의 카메라를 통해 복수 열의 태양전지모듈 스트링을 모두 촬영할 수 있는 구조를 적용함으로써 전체 불량검출 시스템의 설치비용을 저감하여 경제성을 월등히 향상시킬 수 있다.

또한, 종래와 달리 이상발생 검출시 태양전지모듈을 별도로 태양전지모듈 스트링으로부터 분리할 필요가 없으므로 작업자의 노동력을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 역전류 인가 방식을 통해 이상 발생을 검출함으로써 종래에 비해 상대적으로 저가의 비용으로 전체 검출장비를 구성할 수 있다.

또한, 작업자가 불량상태 확인단말을 휴대하면서 현장에서 신속하게 크랙 발생 등을 확인할 수 있으므로 불량 검출시간을 단축할 수 있고 검출을 위한 이동성이 월등히 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 도 1에서 하나의 태양전지모듈 스트링의 불량 상태를 감지하기 위한 구성을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템의 역전류 인가유닛을 구체적으로 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템의 주요 구성간의 제어관계를 보여주는 블록도,
도 5는 IV 커브 곡선을 보여주는 그래프,
도 6은 태양전지패널의 불량 상태를 카메라로 촬영한 사진,
도 7은 루미네슨스 효과를 설명하기 위한 도면,
도 8은 PN접합 다이오드 IV 특성을 보여주는 그래프,
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템에서 이동레일을 따라 카메라를 탑재한 무인 이동기기가 이동하는 모습을 보여주는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템에서 리미트 센서를 통해 무인 이동기기의 위치를 감지하는 모습을 보여주는 도면,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템에서 카메라의 승강 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템은 태양광 발전소에 설치되어 있는 수백 내지 수천개의 태양전지모듈(태양전지모듈 스트링) 중 불량이 발생한 부분을 최대한 작업자의 노동력을 절감시킨 상태로 신속하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라 중요 구성(후술하는 카메라)의 설치 개수를 최소화하여 경제성도 극대화하도록 이루어진다. 본 발명은 태양전지모듈 단위가 아닌 태양전지모듈이 복수로 직렬 연결되어 구성되는 태양전지모듈 스트링 단위로 불량 상태를 신속하게 현장 검출할 수 있도록 마련됨으로써 태양광 발전효율 저하 요인에 대해 신속하게 대응할 수 있으며, 여기서 태양전지모듈 스트링 단위의 불량상태는 모듈 크랙, PID 현상, 마이크로 크랙, 프레임 변형 등을 포함할 수 있다.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템(이하, '불량 검출시스템')은 복수의 태양전지모듈(10)이 서로간에 직렬로 연결되어 이루어지는 태양전지모듈 스트링(20) 단위로 불량을 검출할 수 있으며, 구체적으로 태양전지모듈(10) 개별로 불량(모듈 크랙, PID 현상, 마이크로 크랙, 프레임 변형 등)을 검출하는 것이 아니라 복수의 태양전지모듈이 연결되어 이루어진 태양전지모듈 스트링(20) 단위로 불량 상태를 검출하도록 이루어진다. 또한, 태양광 발전소 현장에는 하나의 태양전지모듈 스트링(20)이 이격되게 복수열로 배치되어 최종적으로 수백개 내지 수천개의 태양전지모듈이 배치되는데 본 발명은 이러한 수많은 태양전지패널 스트링의 결함을 실질적으로 육안으로 확인시켜주는 구성(후술하는 카메라)의 설치 개수를 최소화할 수 있는 구조를 채용하여 검출장치 전체 설치비용을 저감하여 경제성을 최대한 향상시킬 수 있다.

본 발명의 불량 검출시스템은 역전류 인가유닛(100), 불량상태 감지유닛(200), 카메라(300), 이동레일(400), 무인 이동기기(500), 제어부(600) 및 불량상태 확인단말(700)을 포함한다.
'솔라 파인더'는 태양광 모듈의 불량 부위를 검출하는 구성이나 구조 등을 의미하는 것으로서, 역전류 인가유닛(100), 불량상태 감지유닛(200), 카메라(300)를 포함할 수 있고, 무인 이동기기(500), 제어부(600) 및 불량상태 확인단말(700)을 더 포함할 수 있다.

먼저, 역전류 인가유닛(100)은 복수의 태양전지모듈(10) 중 가장 일측에 위치한 태양전지모듈(10)의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지모듈(10)의 음극 단자 사이를 도선(140)으로 연결하고 태양전지모듈 스트링(20)으로 역전류를 인가한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 역전류 인가유닛(100)은 역전류 제공부(110), 스위치(120), 스위치 제어부(130)를 포함한다.

역전류 제공부(110)는 실질적으로 도선(140)과 태양전지모듈 스트링(20)을 따라 역전류가 인가되도록 정상적인 태양광 발전시 태양전지모듈 스트링(20)을 따라 유도되는 전류와는 구분되어 크랙 등과 같은 불량상태 검출을 위해 역전류를 인가하기 위한 것으로서, 일종의 배터리 등으로 적용 가능하다. 따라서 역전류 제공부(110)는 수개월 단위로 교체하여 설치할 필요가 있다.

스위치(120)는 도선(140) 상에 마련되어 역전류 인가 상태를 선택적으로 온오프할 수 있도록 마련되며, 스위치 제어부(130)는 외부로부터 신호를 전달받아 스위치(120) 구동을 선택적으로 온오프 제어하도록 마련된다.

여기서 스위치 제어부(130)는 와이파이 등의 무선신호를 송신하는 무선신호 송신부(미도시)와 무선신호 송신부(미도시)의 전달신호를 받아 스위치(120) 구동을 실질적으로 제어하는 스위치구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

본 발명은 스위치(120)와 스위치 제어부(130)를 통해 도선(140) 상의 역전류 인가상태를 항상 유지시키지 않고 필요할 경우에만 원격에서 활성화시킬 수 있으므로 역전류 제공부(110)의 필요없는 전력 낭비를 최대한 방지하여 역전류 인가유닛(100)의 동작 가능시간을 증가시킬 수 있다.

다음, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 불량상태 감지유닛(200)은 역전류 인가를 통해 태양전지모듈 스트링(20)을 따라 흐르는 전류를 분석하여 태양전지모듈 스트링(20)의 효율을 측정함으로써 태양전지모듈 스트링(20)의 불량 상태 발생을 감지하는 것으로서, 태양전지모듈 스트링(20), 역전류 인가유닛(100)과 서로 연결된다.

불량상태 감지유닛(200)은 태양전지모듈 스트링(20)으로 역전류가 인가될 때 태양전지모듈 스트링(20)의 전류-전압 커브(IV curve)를 측정하기 위한 IV 커브 측정부(210)를 포함한다. 도 5는 IV 커브 측정부(210)를 통해 측정된 IV 커브 그래프로서, 이를 통해 태양전지모듈 스트링(20)의 효율을 확인할 수 있다.

또한 불량상태 감지유닛(200)은 전류-전압 커브의 이상 변곡점 발생을 감지하는 변곡점 발생감지부(220)를 더 포함하고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 IV 커브에서 갑자기 곡률이 변경되는 이상 변곡점 발생시 본 발명에서는 태양전지모듈 스트링(20) 상에 불량 현상, 즉 모듈 크랙, PID 현상, 마이크로 크랙, 프레임 변형 등이 발생한 것으로 판단한다.

본 발명의 실시예에서, 하나의 태양전지모듈 스트링(20) 별 불량 검출 시간은 1~2분/스트링 으로 상당히 신속한 검출이 가능함으로써 작업 현장에서 작업자의 신속한 대응을 가능하게 한다.

이하, 크랙 발생, PID 현상 등 불량 발생 판단 원리에 대해 좀 더 부연설명하기로 한다.

최근 라이프찌히대(University of Leipzig) 및 큐-셀(Q-Cells SE)사의 연구진에 따르면 태양전지의 전기적 돌파(electric breakthrough)가 제조된 표면에 기인하지 않는다는 보고를 하였다.

빛을 흡수하는 어떤 것이든지 발광을 하게 된다. 광전압 전지(Photovoltaics)는 이러한 원리를 이용하는데, 태양광을 ?수하여 이를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 태양전지는 이러한 목적을 위해 제조된 것으로서, 광전류(photo-electric curren)가 흐르도록 광전압이 생성되는 전지이다. 이때의 작동 모드는 "정방향 바이어스(forward bias)"로 불린다.

외부전류가 정방향 바이어스의 방향으로 태양전지에 유입되면, 태양전지는 광 방출 다이오드와 유사하게 빛을 발산하기 시작한다. 이때 재료에 크랙 등과 같은 결함(Defects)이 존재하면 검은 영역으로 쉽게 인지된다. 이는 광 방출 효율성이 결함이 없는 영역보다 낮기 때문이다. 결함 영역에서 태양 전지는 빛을 받을지라도 광전류를 생성할 수 없으며, 결과적으로 전기를 생성하지 못한다.

본 발명은 태양전지에 소위 역방향 바이어스(reverse bias)로 불리는 반대 방향의 전류 흐름을 인가하고 태양전지는 결함이 존재하는 영역에서만 특징적인 루미네슨스 효과(luminescence effects)를 나타낸다. 특히 다결정 재료에 포함된 그레인 경계(grain boundaries)에서 이러한 효과는 보다 극명히 나타난다.

도 7에 도시한 바와 같이, 루미네슨스 효과(luminescence effects)는 열을 수반하지 않는 발광 물체나 분자를 구성하는 원자가 빛, x선, 전자선, 방사선, 전기 또는 화학반응 등의 에너지를 흡수하여 여기 상태로 된 후 다시 천이하여 발광하는 현상을 의미하며, 발광 다이오드(LED), 레이저(Laser) 등으로 적용 가능하다.

낮은 에너지를 갖는 바닥 상태로의 전자 전이를 통한 광학 조사에 의해 강한 루미네슨스 이미지가 나타난다. 이를 이용하면 이전에 알려지지도 혹은 얻을 수도 없었던 공간 해상도로 결함의 위치를 확인하는 것이 가능하다.

일반적인 조건에서 태양 전지는 정방향 바이어스로 작동한다. 만약 태양 전지 모듈에 그림자가 드리워지면 태양 전지는 역방향 바이어스 상태를 맞게 된다.

한편, 태양 전지가 전압에 견딜 수 없다면 전기적 돌파 효과에 의해 강한 전류가 흐르게 된다. 이러한 경우 전하 캐리어는 태양전지 내 다이오드에서 생성된 강한 전기장으로 가속화된다. 이는 새로운 전하 캐리어 쌍을 생성하게되고, 결과적으로 고전류를 생성하게 되며, 최악의 경우 태양 전지를 파괴시킬 수 있는 조절되지 못한 전류가 야기된다.

본 발명은 PN 접합 이용 다이오드인 솔라셀, 다이오드 역전류, PN접합 다이오드 IV특성을 이용하여 태양전지모듈 스트링(20) 상의 불량 발생 여부를 확인한다.

도 8에는 PN접합 다이오드 IV특성이 그래프로 도시되어 있으며, 도 8을 통해 다음과 같은 내용을 알 수 있다.

<순방향 전압 강하>

PN접합 양단에 약간의 전압(0.7V)이 존재하게 된다.

즉, 문턱 전압 0.7V에 도달할 때까지 소자에는 전류가 흐르지 않는다.(i=0)

이후 공급된 전압이 0.7V에 도달하면 다이오드는 On. 순방향 전류 흐름

<역방향 전압 강하>

다이오드가 역방향으로 바이어스 되면 공핍층은 최대 넓이를 가지게 된다.

다이오드를 통해 전도가 되지는 않지만 실제로는 작은 반송 전류가 흐르게 되어 도 8에 도시한 바와 같이 된다.

<항복 영역>

항복 현상이 발생할 정도로 높은 전압이 인가된다면 Break down 상태가 된다. 즉 다이오드가 파괴된다.

다음, 도 1, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 카메라(300)는 1열의 태양전지모듈 스트링(20)을 전체 촬영 가능하도록 주변에 설치되며, 추가적으로 후술하는 바와 같이 이동레일(400)을 따라 이동하면서 복수열의 태양전지모듈 스트링(20)을 각각 촬영하게 된다. 카메라(300)는 태양전지모듈 스트링(20)을 구성하는 복수의 태양전지모듈(10)을 한번에 촬영하도록 측방에서 바라보았을 때 태양전지모듈(10)의 높이보다 상측에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하고 태양전지모듈 스트링(20)의 가상선에서 이격된 위치에 설치되어 전체 모습을 촬영하도록 이루어진다.

본 발명에서, 카메라(300)는 역전류 인가시 태양광 셀 부위의 발열 상태를 촬영하여 크랙 발생 등의 불량 상태를 육안으로 확인 가능하도록 하는데 본 발명에서 카메라(300)는 태양전지모듈(10)의 크랙 검출과 프레임 변형을 포함한 불량상태를 촬영하기 위한 적외선 렌즈를 포함한다. 즉 카메라(300)는 IR 렌즈를 포함한 적외선 카메라인 것이 바람직하다.

다음, 도 1, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 이동레일(400)은 태양전지모듈 스트링(20)과 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련된다. 덧붙이자면, 본 발명의 실시예에서 하나의 태양전지모듈 스트링(20)은 복수의 태양전지모듈(10)이 직렬 연결되어 이루어지고 하나의 태양전지모듈 스트링(20)이 서로 간에 병렬로 복수열을 이루도록 연결되어 전체 수백 내지 수천개의 태양광 발전소의 태양전지모듈 스트링 군을 형성한다. 본 발명에서, 이동레일(400)은 복수 열의 태양전지모듈 스트링(20)과 일정거리 이격된 위치에 일정 길이로 길게 연결되어 이루어진다.

다음, 무인 이동기기(500)는 이동레일(400)을 따라 이동 가능하도록 구동부(미도시)가 마련되고 카메라(300)가 탑재된다. 즉 본 발명은 하나의 카메라(300)가 이동레일(400)을 따라 이동하면서 복수 열의 태양전지모듈 스트링(20)의 불량 상태를 촬영할 수 있으며, 이에 따라 각각의 태양전지모듈 스트링(20)의 불량 검출을 위한 카메라가 태양전지모듈 스트링의 설치 개수와 대응하게 복수로 마련되지 않고 하나의 카메라를 이용해도 충분히 검출할 수 있는 구조의 채용을 통해 카메라 설치 개수 저감에 따른 전체 검출장치의 설치비용을 월등히 절감할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 무인 이동기기(500)의 하부에는 이동레일(400)을 따라 이동기기 본체가 원활하게 이동하도록 별도의 이동바퀴가 마련될 수 있고, 실질적으로 이동레일(400)을 따라 무인 이동기기(500)의 자주식 이동이 가능하도록 구동부(미도시)가 마련된다. 구동부(미도시)는 무인 이동기기(500)의 하부에 마련된 구동모터(미도시), 구동모터(미도시)에 의해 회전 가능한 피니언(미도시), 이동레일(150) 상부에 연속적으로 마련된 래크(미도시) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에서는 무인 이동기기(500)가 적절한 위치로 이동했는지 여부를 판단하기 위해 이동레일(400)상 무인 이동기기(500)의 위치를 검출하도록, 예를 들어 구동모터(미도시)의 회전수를 감지하도록 별도의 홀 센서(미도시)가 더 마련될 수 있다.

이외에 무인 이동기기(500)는 리니어 모터 구동방식을 통해 이동레일(400)을 따라 이동 가능하며, 리니어 모터 구동을 통해 직선 왕복이동하는 방식 및 구조에 대해서는 본 발명의 기술분야에 종사하는 당업자에게 있어 자명한 부분이므로 구체적인 설명은 생략한다. 한편 이와 같이 리니어 모터 구동방식이 적용되는 경우 이동레일(400) 상 무인 이동기기(500)의 위치를 감지하도록 별도의 엔코더(미도시)가 더 마련된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 무인 이동기기(500)는 카메라(300)를 탑재한 상태로 이동레일(400)을 따라 이동하게 되며, 카메라(300)는 현재 위치에서 하나의 태양전지모듈 스트링(20)을 전체적으로 촬영한 후 이웃한 다른 하나의 태양전지모듈 스트링(20)을 촬영하기 위해 무인 이동기기(500)의 이동이 이루어진다.

본 발명은 태양전지패널의 경사각 변동, 자연환경 요인 등 외력이 가해지거나 다양한 상황 발생시에도 카메라가 효율적으로 촬영 가능하도록 하는 구조를 채용하고 있으며, 무인 이동기기(500)는 지면에 대한 카메라(300)의 높낮이를 조절 가능하도록 승강부(510)를 더 포함한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 일 예로 승강부(510)는 승강모터(520), 승강모터(520)의 회전축에 연결된 볼 스크루(530), 볼 스크루(530)의 양측에 마련된 이동 가이드(540)를 포함한다. 볼 스크루(530)에는 승강모터(520) 구동시 볼 스크루(530)를 따라 이동하도록 이동블록이 마련되고 이동블록에 카메라(300) 또는 카메라(300)가 고정되는 별도의 고정블록(미도시)이 일체로 연결된다. 따라서 승강모터(520)의 정역 구동에 의해 카메라(300)의 승강 이동이 가능하게 된다.

이외에도 승강부(510)는 도면에 도시하지 않았지만 실린더 유닛, 기어-래크 유닛, LM 가이드 유닛 등 대상체를 직선 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 구동수단으로 적용 가능하다.

다음, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제어부(600)는 불량상태 감지유닛(200)의 감지신호를 전달받아 불량 현상의 발생 유무를 판단하고 이를 기반으로 카메라(300)의 구동을 제어하게 된다. 즉 제어부(600)는 변곡점 발생감지부(220)를 통해 전류-전압 커브에서 이상 변곡점이 발생한 것으로 판단되면 카메라(300)를 구동 온하여 하나의 태양전지모듈 스트링(20)을 전체적으로 촬영하게 된다. 이어서 제어부(600)는 이웃한 또 다른 태양전지모듈 스트링의 이상 변곡점 발생 여부를 순차적으로 전달받아 이상이 발생한 경우 이상 발생 지점, 즉 이상이 발생한 태양전지모듈 스트링(20)과 대응하는 지점으로 카메라(300)를 이동시킨 후 촬영을 시작하도록 제어명령을 전달한다.

본 발명에서, 태양전지모듈 스트링(20)이 서로 이격되게 복수열로 배치되고 이동레일(400)은 복수열의 태양전지모듈 스트링(20)의 측방에 일정 이상의 길이를 갖도록 마련된다. 여기서, 전술한 바와 같이 카메라(300)는 복수 열의 태양전지모듈 스트링(20)을 순차적으로 촬영하거나 이상이 발생한 태양전지모듈 스트링(20)을 촬영하도록 대응하는 지점으로 이동한 후 촬영하게 된다.

본 발명은 카메라(300), 즉 무인 이동기기(500)가 이동레일(400) 상 설정 위치로 적절하게 이동했는지 여부를 감지하기 위한 별도의 감지구조가 추가된다. 부연하자면, 카메라(300)가 이동레일(400)상 설정된 위치로 이동하지 못할 경우 이상이 발생한 태양전지모듈 스트링(20)을 제대로 촬영하기 힘들게 되며 결국 사용자가 단말로 전송된 카메라 이미지를 통해 이상 발생을 확인 불가한 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해, 도 9 및 도 11에 도시한 바와 같이, 복수열의 태양전지모듈 스트링(20)과 일정 간격을 유지하도록 프레임(560)이 더 마련되고, 프레임(560)에는 이동레일(400)의 이동 위치를 감지하도록 서로 이격되게 복수의 리미트센서(580)가 설치될 수 있다.

구체적으로, 도 1 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제어부(600)의 패널 메모리(620)에는 프레임(560)의 길이 방향을 따라 이격되게 복수로 설치된 복수의 리미트센서(580)에 대해 순차적으로 넘버링되어 저장되는데 예를 들어 N1, N2, N3, N4, ... Nm 식으로 넘버링되어 있고 이러한 넘버링 번호가 패널 메모리(620)에 순차적으로 기저장된다.

프레임(560) 상에 설치되는 복수의 리미트센서(580)는 자체 구성으로 탄성스프링을 포함하여 이루어지고 무인 이동기기(500)가 이동레일(400)을 따라 이동하면서 리미트센서(580)에 순간적으로 접촉하고 리미트센서(580)를 통과한 후에는 리미트센서(580)의 터치부재가 탄성에 의해 초기 복원되는 구조로 이루어진다.

제어부(600)는 리미트센서(580)의 감지신호가 발생하게 되면 무인 이동기기(500)의 이동을 정지시키도록 동작 신호를 전달하게 되는데 전술한 바와 같이 패널 메모리(620)에 기저장되어 있는 리미트센서(580)의 감지신호를 전달받아 무인 이동기기(500), 즉 카메라(300)가 설정된 위치로 이동했는지 여부를 판단하게 된다. 예를 들어 N4 에 대응하는 위치로 카메라가 이동해야 되는 경우에서 N4 위치의 리미트센서(580) 감지신호가 생성되지 않는 경우 제어부(600)는 무인 이동기기(500)를 구동하도록 다시 동작신호를 전달하게 된다.

전술한 설명에서는 리미트센서(580)를 예를 들어 설명하였지만 리미트센서(580) 외에 적외선센서(미도시)가 적용될 수 있다. 프레임(560)에는 적외선 센서의 수광부가 설치되고 무인 이동기기에는 적외선 센서의 발광부가 설치되어 적외선의 발광/수광 인식을 통해 무인 이동기기(500)의 이동을 확인할 수도 있다.

또 다른 예로, 무인 이동기기(500)의 구동부는 구동모터(리니어 모터 포함, 미도시)와 구동모터의 회전수를 감지하는 홀 센서(미도시)나 엔코더(미도시)를 포함하고 있으며, 제어부(600)는 홀 센서(미도시)의 회전수나 엔코더 감지값을 통해 무인 이동기기(500)의 현재 위치를 감지할 수 있다.

다음, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명은 무인 이동기기(500)의 구동을 원격 제어 가능하고, 불량상태 감지유닛(200)의 감지정보, 카메라(300)의 촬영 이미지를 포함한 태양전지모듈 스트링(20)의 불량정보를 수신하여 디스플레이하는 불량상태 확인단말(700)을 더 포함한다.

여기서, 불량상태 확인단말(700)은 무인 이동기기(500), 카메라(300)와 블루투스, 와이파이 등과 같은 근거리, 중거리 무선 통신이 가능하도록 마련된다.

작업자는 디스플레이된 불량상태 감지유닛의 감지정보, 적외선 카메라의 화상 정보를 통해 복수의 태양전지모듈(10) 중 크랙, PID 현상 등과 같이 이상이 발생한 모듈을 신속하게 확인할 수 있으며 작업현장으로 신속하게 이동한 후 교체 및 수리 등의 신속한 대응을 통해 태양광발전 효율의 저하를 최대한 저감할 수 있다.

불량상태 확인단말(700)은 불량 현상이 발생한 경우 이상발생 신호를 발생하는 이상신호 발생부(710)를 더 포함할 수 있고, 작업자에게 이상발생 신호를 시각, 청각적인 효과를 이용하여 제공할 수 있으며, led, 스피커 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 불량상태 확인단말(700)은 불량상태 감지유닛(200)의 감지정보, 카메라(300)의 촬영 이미지를 포함한 태양전지모듈 스트링(20)의 불량정보를 웹 서버(800)로 전송하는 송신부(720)를 포함한다. 송신부(720)는 LTE, Wifi 무선 통신망을 이용하여 상기한 정보들을 웹 서버(800)로 전송할 수 있으며, 태양광 발전소 작업 현장에 직접적으로 위치하지 않은 다른 관리자(작업자)는 웹 서버(800)에 업로딩된 정보를 기반으로 태양전지모듈 스트링의 불량발생 정보를 원거리에서도 쉽게 확인할 수 있게 된다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 태양전지모듈 20: 태양전지모듈 스트링
100: 역전류 인가유닛 110: 역전류 제공부
120: 스위치 130: 스위치 제어부
200: 불량상태 감지유닛 210: IV 커브 측정부
220: 변곡점 발생감지부 300: 카메라
400: 이동레일 500: 무인 이동기기
510: 승강부 520: 승강모터
530: 볼 스크루 540: 이동 가이드
580: 리미트센서 600: 제어부
620: 패널 메모리 700: 불량상태 확인단말
710: 이상신호 발생부 720: 송신부
800: 웹 서버

Claims (6)

1. 복수의 태양전지모듈이 서로간에 직렬로 연결되어 이루어지는 태양전지모듈 스트링 단위로 태양전지모듈에 발생하는 불량 현상을 검출하는 것으로서,
   상기 복수의 태양전지모듈(10) 중 가장 일측에 위치한 태양전지모듈의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지모듈(10)의 음극 단자 사이를 도선(140)으로 연결하며, 상기 태양전지모듈 스트링(20)으로 역전류를 인가하는 역전류 인가유닛(100);
   상기 역전류 인가를 통해 상기 태양전지모듈 스트링(20)을 따라 흐르는 전류를 분석하여 태양전지모듈 스트링(20)의 효율을 측정함으로써 태양전지모듈 스트링의 불량 상태 발생을 감지하는 것으로서, 상기 태양전지모듈 스트링(20)의 전류-전압 커브(IV curve)를 측정하기 위한 IV 커브 측정부(210)와 전류-전압 커브의 이상 변곡점 발생을 감지하는 변곡점 발생감지부(220)를 포함하는 불량상태 감지유닛(200);
   상기 태양전지모듈 스트링을 전체 촬영하는 카메라(300);
   상기 태양전지모듈 스트링(20)과 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일(400);
   상기 이동레일(400)을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 카메라(300)가 탑재되되, 지면에 대한 상기 카메라의 높낮이를 조절 가능한 승강부(510)를 포함하는 무인 이동기기(500); 및
   상기 불량상태 감지유닛(200)의 감지신호를 전달받아 상기 불량 현상의 발생 유무를 판단하고 이를 기반으로 상기 카메라(300)의 구동을 제어하되, 상기 변곡점 발생감지부를 통해 전류-전압 커브에서 이상 변곡점이 발생한 것으로 판단되면 상기 카메라를 구동 온 시킴으로써, 1차적으로 역전류 인가에 의한 이상 변곡점 확인을 통해 불량 발생을 감지하고 2차적으로 카메라를 통해 불량 발생 부위를 촬영하도록 하는 제어부(600)를 포함하고,
   상기 승강부(510)는, 승강모터(520), 상기 승강모터(520)의 회전축에 연결된 볼 스크루(530) 및 상기 볼 스크루(530)의 양측에 마련된 이동 가이드(540)를 포함하며, 상기 볼 스크루(530)에 승강모터(520) 구동시 볼 스크루(530)를 따라 이동하도록 이동블록이 마련되고 상기 이동블록에 카메라(300)가 연결되는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 무인 이동기기(500)의 구동을 원격 제어 가능하고, 상기 불량상태 감지유닛(200)의 감지정보, 카메라(300)의 촬영 이미지를 포함한 태양전지모듈 스트링(20)의 불량정보를 수신하여 디스플레이하도록 상기 무인 이동기기(500), 상기 카메라(300)와 무선 통신 가능한 불량상태 확인단말(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 태양전지모듈 스트링(20)이 서로 이격되게 복수열로 배치되고 상기 이동레일(400)은 복수열의 태양전지모듈 스트링(20)의 측방에 일정 이상의 길이를 갖도록 마련되어 상기 카메라(300)는 복수 열의 태양전지모듈 스트링(20)을 순차적으로 촬영하는 것을 특징으로 하는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수열의 태양전지모듈 스트링(20)과 일정 간격을 유지하도록 프레임(560)이 더 마련되고, 상기 프레임(560)에는 상기 이동레일(400)의 이동 위치를 감지하도록 서로 이격되게 복수의 리미트센서(580)가 설치되는 것을 특징으로 하는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 카메라(300)는 상기 태양전지모듈(10)의 크랙 검출과 프레임 변형을 포함한 불량상태를 촬영하기 위한 적외선 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라 파인더를 적용한 태양광 시스템.
   
   
   

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