KR102030654B1 - 태양광 전송장치 - Google Patents

태양광 전송장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 전송장치에 관한 것으로, 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부, 상기 전송부 외부둘레에 배치된 클래드부 및 상기 전송부와 상기 클래드부 사이에서 상기 전송부로 돌출된 복수의 굴절 반사부를 포함하며, 상기 복수의 굴절 반사부는 상기 클래드부에서 입사된 상기 태양광을 상기 일방향으로 굴절시켜 전송한다.

Description

태양광 전송장치{Transmission Apparatus Of Solar Light}
본 발명은 태양광 전송장치에 관한 것이다.
건축물에 태양광이 비취는 면은 태양이 비취는 동안에는 실내를 밝혀 주기 위한 조명 장치가 필요하지 않다. 그러나 비취지 않는 건축물의 다른 면이나, 내부, 지하 등은 낮에도 조명기구를 사용해야 한다. 낮에 소비되는 조명용 전기 에너지의 소비량을 줄이고 실내 활동하는 사람들에 대한 일사량 보충을 위하여 태양광을 이용한 자연 채광 방식이 바람직하다.
등록특허 제10-0951737호 (2010.03.31.) 등록특허 제10-0401363호 (2003.09.30.)
본 발명은 태양광을 실내로 효율적으로 전송하는 태양광 전송장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 전송장치는 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부, 상기 전송부 외부둘레에 배치된 클래드부 및 상기 전송부와 상기 클래드부 사이에서 상기 전송부로 돌출된 복수의 굴절 반사부를 포함하며, 상기 복수의 굴절 반사부는 상기 클래드부에서 입사된 상기 태양광을 상기 일방향으로 굴절시켜 전송한다.
상기 복수의 굴절 반사부는, 상기 클래드부에서 돌출되어 상기 전송부 내부로 삽입되어 있을 수 있다.
상기 복수의 굴절 반사부는, 상기 클래드부와 직각을 이루는 수직면 및 상기 클래드부와 둔각을 이루는 경사면을 포함할 수 있다.
상기 경사면은 상기 일방향을 향하며, 상기 클래드부를 통해 입사된 상기 태양광은 상기 경사면에 의해 상기 일방향으로 반사할 수 있다.
상기 전송부 및 상기 클래드부는 기설정된 두께와 넓이를 갖는 필름 형태로 형성될 수 있다.
상기 전송부 및 상기 클래드부는 하나의 단위층을 이루며, 상기 단위층은 복수 적층되어 있으며, 상기 단위층은 상기 굴절 반사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송장치는 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 입사부, 상기 입사부와 연결되어 있고 전송된 상기 태양광을 방출하는 방출부 및 상기 입사부와 상기 방출부를 연결하고 전송되는 상기 태양광을 상기 방출부로 전송하는 연결부를 포함하며, 상기 입사부는 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부, 상기 전송부 외부둘레에 배치된 클래드부 및 상기 전송부와 상기 클래드부 사이에 배치된 복수의 굴절 반사부를 포함할 수 있다.
상기 방출부의 외부 표면에는 복수의 요철이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송장치는 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부, 그리고 상기 전송부에 배치되어 있고 입사된 상기 태양광을 상기 일방향으로 굴절시켜 전송하는 굴절 반사부를 포함하며, 상기 굴절 반사부는 상기 전송부 내부로 돌출되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양광이 태양광 전송장치의 외부 전 표면을 통해 전송부로 입사되어 굴절 반사부에 의해 일방향으로 굴절되어 전송되므로 태양광을 모으는 효율이 높아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실내조명으로 엘이디, 백열등, 형광등과 같은 기구를 사용하지 않고 태양광을 조명으로 활용함으로써 전기 에너지를 전략할 수 있으며 사용자에게 무해하고 자연 친화적인 빛을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 태양광이 실내로 직접 공급되므로 태양광 발전으로 활용할 수 있다. 태양광 모듈이 실내에 배치되므로 태양광 모듈이 실외에 설치되어 발생한 먼지, 빗물 등에 의한 문제를 예방할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 지하 공간에도 태양광을 전송할 수 있어 지하 공간활용이 증가할 수 있으며 태양광을 이용하여 실내에서 식물(식량)을 재배할 수 있으므로 농지가 없는 도심에서 식물재배를 할 수 있어 식물공급 효율이 높아질 수 있다. 그리고 식물을 실내에서 재배하므로 미세먼지, 매연 등의 유해물질로부터 식물을 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 전송장치 설치 상태도.
도 2는 도 1의 입사부를 나타낸 개략도.
도 3은 타측 클래드부를 입사광의 파장수준으로 얇게 형성하였을 때 빛의 간섭을 나타낸 개략도.
도 4는 클래드부가 생략된 상태에서 공기층이 클래드부 역할을 할 때 전반사 시작되는 임계각을 나타낸 개략도.
도 5는 도 2의 굴절 반사부의 배열 상태를 나타낸 개략도.
도 6은 도 1의 A 부분 확대도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 태양광 전송장치 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 전송장치에 대하여 도 1 및 도 도 2를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 전송장치 설치 상태도이고, 도 2는 도 1의 입사부를 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 태양광 전송장치(100)는 입사부(10), 방출부(20) 및 연결부(30)를 포함하며 입사부(10)는 건축물 실외에 위치하고 방출부(20)는 건축물 실내에 위치하며 연결부(30)는 입사부(10)와 방출부(20)를 연결한다. 태양광 전송장치(100)는 입사부(10), 연결부(30) 및 방출부(20)가 실내로 태양광을 효율적으로 전송하여 태양광을 실내 조명, 식물 재배, 태양광 발전 등으로 활용할 수 있도록 한다.
입사부(10)는 건축물 외벽, 옥상 등에 위치할 수 있으며 전송부(11), 클래드부(12a, 12b) 및 복수의 굴절 반사부(13)를 포함하며 전송부(11)는 입사된 태양광을 굴절시켜 방출부(20)가 위치한 일방향으로 전송한다.
전송부(11) 및 클래드부(12a, 12b)는 기설정된 두께와 넓이를 가지며 필름 구조로 형성되어 있다. 이에 태양광 전송장치(100)는 필름 형태로 형성되어 있다. 필름 형태의 전송부(11)는 단면적 증가로 태양광 전송 효율이 높다.
전송부(11)는 클래드부(12a, 12b) 내부에 위치한다. 이에 전송부(11) 일면과 타면 즉, 둘레를 따라 클래드부(12a, 12b)가 배치되어 있다. 일측 클래드부(12a)는 건축물 외벽, 구조물 등과 접할 수 있으며 타측 클래드부(12b)는 태양을 향할 수 있다. 이에 태양광이 타측 클래드부(12b) 전 표면을 통해 전송부(11)로 입사될 수 있다.
전송부(11)의 두께(t1)는 일면과 연결된 타측 클래드부(12b)의 두께(t2)보다 두껍게 형성되어 있다. 타측 클래드부(12b) 두께가 전송부(11) 두께보다 두꺼우면 태양광의 입사 효율이 저하될 수 있고, 타측 클래드부(12b)의 두께가 입사광의 파장수준으로 얇아지면 타측 클래드부(12b)의 외부면에서 반사한 빛과 전송부(11)와 타측 클래드부(12b) 경계면에서 반사한 빛이 서로 간섭될 수 있으므로 그 두께를 고려해야 한다. (도 3 참조). 타측 클래드부(12b)에 입사한 빛의 반사가 최소가 되도록 하려면 반사된 두 빛(r1, r2)이 소멸간섭을 일으키면 되는데 그 조건을 [수학식 1]로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112018002314283-pat00001
(m=0, 1, 2, 3, …)이며, (m=0일 때 최소) 여기서 n'는 클래드부의 굴절률이고, λ는 입사광의 파장이다.
전송부(11)의 두께는 일측 클래드부(12a)의 두께와 같을 수 있다. 클래드부(12a, 12b)의 두께를 한정하는 것은 아니다. 클래드부의 두께는 전송부를 보호하기에 충분하면 된다
한편, 일측 클래드부(12a)는 생략될 수 있다. 이 경우 전송부(11) 주변의 공기층이 클래드부 역할을 할 수 있다.
공기층에 의한 전반사가 시작되는 임계각(θc)을 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.
Figure 112018002314283-pat00002
전송부(11)의 재질이 아크릴이라면 전반사가 시작되는 임계각은 41.8˚이다. 여기서 아크릴의 굴절률(n)은 약 1.5이고, 공기의 굴절률(n')은 약 1이다(도 4 참조).
전송부(11)는 입사된 태양광을 실외에서 모아 방출부(20) 방향으로 전송한다. 즉, 전송부(11)로 입사된 태양광은 전송부(11)와 클래드부(12a, 12b) 경계에서 굴절되면서 전반사를 반복하여 방출부(20)가 위치한 실내방향으로 전송된다. 전송부(11)는 규소 산화물로 만들어질 수 있다.
전송부(11)에서 태양광의 굴절률이 클래드부(12a, 12b)의 태양광 굴절률보다 크다. 이에 전송부(11)로 입사되어 굴절되는 태양광은 전송부(11)의 외부로 나가지 못하고 차단된다. 태양광은 전송부(11)의 단부 또는 타측 클래드부(12b) 표면을 통해 전송부(11)로 입사될 수 있다. 타측 클래드부(12b)의 외부표면에서 입사된 태양광은 굴절 반사부(13)에 의해 일방향으로 굴절되어 전송될 수 있다. 굴절 반사부(13)는 전송부(11)의 타면과 일측 클래드부(12a) 사이에 위치하여 적어도 일부분이 전송부(11) 내부로 삽입되어 있다. 굴절 반사부(13)의 끝은 타측 클래드부(12b)와 이격되어 있다. 이에 굴절 반사부(13)의 끝과 타측 클래드부(12b) 사이로도 태양광이 전송될 수 있다. 굴절 반사부(13)는 일측 클래드부(12a)와 직각을 이루는 수직면(131)과 일측 클래드부(12a)와 둔각을 이루는 경사면(132)을 포함한다.
굴절 반사부(13)는 일측에서 보았을 때 삼각형상을 이룬다. 굴절반사부(13)의 형상을 삼각형으로 한정하지 않는다. 일방향을 향해 경사면을 갖는 것이라면 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 경사면(132)은 클래드부(12b)를 통해 전송부(11)로 입사된 태양광을 굴절시켜 방출부(20)가 위치한 실내방향으로 전송되도록 한다. 경사면(132)에 의해 굴절된 태양광은 전송부(11)와 클래드부(12a, 12b) 경계에서 전반사를 반복하여 방출부(20)가 위치한 실내방향으로 전송될 수 있다.
굴절 반사부(13)는 일측 클래드부(12a) 상에서 상하, 좌우방향으로 배열되어 있다(도 5 참조). 배열된 굴절 반사부(13)는 타측 클래드부(12b)를 통해 전송부(11)로 입사된 태양광을 실내방향으로 굴절시킨다. 배열된 굴절 반사부(13)에 의해 전송부(11)를 투과하는 태양광을 최소화할 수 있다.
한편, 배열된 굴절 반사부(13)는 이웃한 굴절 반사부로 태양광을 굴절시킬 수 있고 굴절된 태양광을 받은 굴절 반사부는 전송부(11)와 클래드부(12a, 12b) 사이로 태양광을 굴절시킬 수 있다.
굴절 반사부(13)에 의해 타측 클래드부(12b) 전 표면을 통해 전송부(11)로 입사된 태양광은 손실이 최소화된 상태에서 일방향으로 굴절되어 전송될 수 있다.
연결부(30)는 건축물 실외에서 실내로 유입된다. 이에 연결부(30)는 입사부(10)에서 전송되는 태양광을 방출부(20)로 전송한다. 연결부(30)는 입사부(10)와 같은 구성을 갖는다 다만 굴절 반사부(13)는 생략한다. 연결부(30)의 전송부와 클래드부는 입사부(10)의 전송부(11)와 클래드부(12a, 12b)와 같으므로 중복된 설명은 생략한다.
방출부(20)는 건축물 실내공간으로 전송된 태양광을 방출한다. 연결부(30)와 동일하게 형성되어 있다. 다만 실내 공간을 향하는 클래드부와 전송부(11) 사이에는 빛을 방출하는 요철(111)이 복수 형성되어 있다(도 6 참조). 요철(111)은 방출부(20) 면에 배열되어 있으며 전송된 태양광를 실내로 난반사하여 태양광을 공급한다. 도면 [도 6]에서 요철을 뾰족하고 주기적으로 도시하였으나, 그 형상에 대해서는 한정하지 않는다. 요철은 빛을 난반사할 수 있는 형상이라면 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 그리고 방출부(20)는 실내쪽 클래드부를 생략할 수 있다.
그러나 실내공간을 향하는 방출부(20)의 표면은 매끄럽게 형성될 수 있다. 실내공간으로 방출된 태양광은 실내조명, 식물재배, 태양광 발전 등에 활용될 수 있다.
한편, 방출부(20)의 일면에는 전송된 태양광을 모아 비추는 렌즈(도시하지 않음) 가 배치될 수 있으며, 입사부(10)의 단부에는 태양광을 모으는 집광부(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 또한 방출부(20)에서 방출된 태양광을 다른 실내 공간으로 전송할 수 있도록 방출부(20)에는 광섬유 접속부(도시하지 않음)가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예는 도 7을 참고하면, 전송부(11)와 클래드부(12a, 12b)는 하나의 단위층으로 형성될 수 있다. 전송부(11)와 클래드부(12b) 사이에는 굴절 반사부(13)가 형성되어 있다. 하나의 단위층은 적층되어 복수의 층으로 형성될 수 있다. 복수의 단위층에 의해 태양광 전송 효율이 높아질 수 있다. 단위층 마다 굴절 반사부(13)의 배열이 다르게 되어 각 단위층의 굴절 반사부(13)은 겹치지 않게 위치한다.
한편, 위 설명에서 하나의 단위층이 전송부와 클래드부(12a, 12b)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 전송부(11)와 굴절 반사부(13)가 하나의 단위층을 이루어 복수 적층될 수 있으며, 이때 최외곽에 위치한 단위층에 각각 클래드부가 배치되어 전송부(11)와 굴절 반사부(13)로 이루어진 복수의 단위층을 외부 요건으로부터 보호할 수 있다. 외부 요건은 충격, 접촉 등에 의해 손상되는 문제일 수 있다.
이외 다른 구성은 도 1 내지 도 6의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송장치는 전송부, 클래드부 및 굴절 반사부를 포함한다. 본 실시예에 따른 전송부, 클래드부 및 굴절 반사부는 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 입사부(10)의 전송부(11), 클래드부(12a, 12b) 및 굴절 반사부(13)와 같은 구성 및 작용효과를 가지므로 중복된 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예는 클래드부(12a, 12b)를 생략한다. 클래드부(12a, 12b) 생략으로 태양광 전송장치의 중량을 최소화할 수 있으며 제조원가를 절감할 수 있다. 이외 다른 구성은 도 1 내지 도 6의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 태양광 전송장치 10: 입사부
11: 전송부 12a, 12b: 클래드부
13: 굴절 반사부 131: 수직면
132: 경사면 20: 방출부
30: 연결부

Claims (9)

  1. 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부,
    상기 전송부의 일면과 타면에 각각 배치된 클래드부(12a, 12b) 및
    상기 전송부의 타면과 일측 클래드부(12a)의 사이에서 상하, 좌우방향으로 배열되어 있으며 타측 클래드부(12b)를 통해 입사된 상기 태양광을 일방향으로 전반사시키는 복수의 굴절 반사부
    를 포함하며,
    상기 전송부의 두께(t1)는 타측 클래드부(12b)의 두께(t2)보다 두껍게 형성되어 있고, 상기 복수의 굴절 반사부는, 각각 상기 일측 클래드부(12a)와 직각을 이루는 수직면(131) 및 상기 일측 클래드부(12a)와 둔각을 이루고 상기 수직면(131)과 연결된 경사면(132)을 포함하고, 상기 경사면(132)은 상기 일방향을 향하며, 상기 타측 클래드부(12b)를 통해 입사된 상기 태양광은 상기 경사면(132)에 의해 상기 일방향으로 전반사되어 전송되는
    태양광 전송장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 굴절 반사부는, 상기 클래드부에서 돌출되어 상기 전송부 내부로 삽입되어 있는 태양광 전송장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 전송부 및 상기 클래드부는 기설정된 두께와 넓이를 갖는 필름으로 형성된 태양광 전송장치.
  6. 제1항에서,
    상기 전송부 및 상기 클래드부는 하나의 단위층을 이루며, 상기 하나의 단위층은 복수 적층되어 있으며, 상기 하나의 단위층은 상기 굴절 반사부를 포함하는 태양광 전송장치.
  7. 입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 입사부
    상기 입사부와 연결되어 있고 전송된 상기 태양광을 방출하는 방출부 및
    상기 입사부와 상기 방출부를 연결하고 전송되는 상기 태양광을 상기 방출부로 전송하는 연결부
    를 포함하며,
    상기 입사부는
    입사된 태양광을 일방향으로 전송하는 전송부,
    상기 전송부의 일면과 타면에 각각 배치된 클래드부(12a, 12b) 및
    상기 전송부의 타면과 일측 클래드부(12a)의 사이에서 상하, 좌우방향으로 배열되어 있으며 타측 클래드부(12b)를 통해 입사된 상기 태양광을 일방향으로 전반사시키는 복수의 굴절 반사부
    를 포함하며,
    상기 전송부의 두께(t1)는 타측 클래드부(12b)의 두께(t2)보다 두껍게 형성되어 있고, 상기 복수의 굴절 반사부는, 각각 상기 일측 클래드부(12a)와 직각을 이루는 수직면(131) 및 상기 일측 클래드부(12a)와 둔각을 이루는 경사면(132)을 포함하고, 상기 경사면(132)은 상기 일방향을 향하며, 상기 타측 클래드부(12b)를 통해 입사된 상기 태양광은 상기 경사면(132)에 의해 상기 일방향으로 전반사되어 전송되는
    태양광 전송장치.
  8. 제7항에서,
    상기 방출부의 외부 표면에는 복수의 요철이 형성되어 있는 태양광 전송장치.
  9. 삭제
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