KR102108156B1 - 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등 - Google Patents

이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등에 관한 것으로서, 구체적으로 상술한 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등은 상부면은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 하부면의 일 영역에는 패널 연결부가 돌출되어 있는 태양광 패널; 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등이 설치된 케이스로서, 케이스 하단의 일 영역으로부터 연장되어 가로등 폴대와 연결되는 원통형의 연결부재와 연결 방향 제어가 가능하도록 결합된 바디 연결부를 포함하는 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제1 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제1 액추에이터, 패널 연결부와 케이스 사이에 부착되되, 제1 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제1 힌지를 포함하여, 제1 액추에이터의 이동 바의 제1 방향 직선 이동과 제1 힌지의 회동에 의하여 제1 액추에이터의 구동에 따라서 태양광 패널이 케이스에 대해서 제1 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제1 구동 모듈; 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등이 설치된 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제2 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제2 액추에이터, 패널 연결부와 케이스 사이에 부착되되, 제2 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제2 힌지를 포함하여, 제2 액추에이터의 이동 바의 제2 방향 직선 이동과 제2 힌지의 회동에 의하여 제2 액추에이터의 구동에 따라서 태양광 패널이 케이스에 대해서 제2 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제2 구동 모듈; 및 제1 액추에이터와 제2 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등{MOVABLE SOLAR PANEL STREETLIGHT USING DOUBLE ACTUATOR}
본 발명은 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등에 관련된 것으로서, 구체적으로는, 태양의 움직임에 따라 기 설정된 단위 시간마다 제1 및 제2 액추에이터를 통해 태양광 패널의 단위 각도 및 방향을 회동하고, 설치된 장소의 위도 및 경도에 따라 초기의 단위 각도 및 방향을 서로 다르게 설정하며, 사용자가 원격 단말을 통해 직접 태양광 패널을 조작하거나 자동으로 태양광 패널의 회동을 제어하여 전력을 측정함으로써 전력이 최대치가 되는 각도 및 방향으로 설정하는 것을 통해 태양광 에너지를 최대한 수용하고, 이를 통해 최대한의 전력을 생성할 수 있도록 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등에 대한 기술과 관련된 것이다.
한정된 화석 연료를 통해 얻는 에너지를 대신하여, 자연으로부터 전기를 생산하는 대체 에너지 종류 중 하나인 태양광 발전은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로, 이는 빛은 에너지를 가지고 있고, 광자가 특정 물질에 닿으면 전기에너지로 변환될 수 있다는 광전효과를 기반으로 한다.
특히, 주로 공원, 고속도로 및 기타 시설물 등에 설치되는 가로등은 태양 에너지를 활용하는 경우가 많은데, 이는 가로등이 일반적으로 케이블 및 전주를 통해 제공되는 전기를 동력원으로 하고 있어 전력공급소와 멀리 떨어질수록 그 거리에 비례하여 케이블을 포함한 기타 시설비가 증가하게 되고, 뿐만 아니라 시설이 추가된 만큼의 유지 및 보수 비용 또한 크므로, 태양 에너지를 이용하는 가로등을 통해 이를 개선하고자 하는 기술들이 많아지게 되었다.
한편, 한국 등록 실용신안 제20-0297513호에서는, 솔라어레이의 모듈이 태양위치에 따라 동서방향 또는 남북 방향으로 이동시켜주는 태양광추적장치와 함께 설치되어 있음으로 효율성 있는 태양광에너지를 집광함에 따라 주간 동안에 전기에너지로의 충전, 어두운 야간 동안에 밝은 램프점등으로 사용하게 되어 종래보다 나은 조명시설로써의 이용을 도모할 수 있는 태양광 가로등시스템을 제공 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상술한 선행 기술의 경우, 전선으로 연결되어 동서방향으로 움직이는 모터, 웜기어로 구성된 태양광추적장치를 사용함으로써, 비용이 비교적 비싼 편인 모터 뿐만 아니라 모터와 연결되는 전선 등을 포함하여 가로등을 제작함에 있어 초기의 제반 비용이 상승하게 되므로, 이에 따른 유지 및 보수 비용 또한 상승할 수 있을 것이고, 결국, 종전의 전력시설을 통한 가로등과 비교하였을 때 비용 절감에 있어서 큰 효과를 기대하기 어려울 수 있다는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 일체형의 태양광 패널을 통해 전력을 생성하는 가로등으로써 2개의 전동식 액추에이터를 사용하여 태양광 패널의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 저렴한 액추에이터를 활용한 일체형 구조이므로 제작 시 초기 비용 및 유지 또는 보수에서도 그 비용을 절감할 수 있는 것에 제1 목적이 있다.
또한 본 발명에서는 태양의 이동성에 따라 태양광 패널이 설정된 단위시간마다 단위 각도 및 방향으로 회동하도록 하고, 사용자가 원격 단말을 통해 수동으로 조정하거나 자동으로 최대의 전력을 생산하는 단위 각도 및 방향을 탐색하여 설정함으로써 최대한의 태양 에너지를 수용하도록 하는 것에 제2 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등은, 상부면은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 하부면의 일 영역에는 패널 연결부가 돌출되어 있는 태양광 패널; 상기 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등이 설치된 케이스로서, 상기 케이스 하단의 일 영역으로부터 연장되어 상기 가로등 폴대와 연결되는 원통형의 연결부재와 연결 방향 제어가 가능하도록 결합된 바디 연결부를 포함하는 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제1 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제1 액추에이터, 상기 패널 연결부와 상기 케이스 사이에 부착되되, 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제1 힌지를 포함하여, 상기 제1 액추에이터의 이동 바의 제1 방향 직선 이동과 상기 제1 힌지의 회동에 의하여 상기 제1 액추에이터의 구동에 따라서 상기 태양광 패널이 상기 케이스에 대해서 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제1 구동 모듈; 상기 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등이 설치된 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제2 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제2 액추에이터, 상기 패널 연결부와 상기 케이스 사이에 부착되되, 상기 제2 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제2 힌지를 포함하여, 상기 제2 액추에이터의 이동 바의 제2 방향 직선 이동과 상기 제2 힌지의 회동에 의하여 상기 제2 액추에이터의 구동에 따라서 상기 태양광 패널이 상기 케이스에 대해서 상기 제2 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제2 구동 모듈; 및 상기 제1 액추에이터와 상기 제2 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 힌지는 판 힌지로, 상기 제2 힌지는 핀 힌지로 구성되되, 상기제1 힌지는 상기 제2 힌지의 상부에 위치되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 태양광 패널은, 설치된 장소의 위도 및 경도에 따라 초기 설치 시 각도 및 방향이 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 태양광 패널의 지면과의 높이값 또는 상기 가로등이 위치한 방향의 측정된 값을 더하여 상기 태양광 패널의 초기 설치 시 각도 및 방향을 자동 보정하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 제어부와 유무선 네트워크를 통해 연결된 원격 단말을 통해 입력된 상기 태양광 패널의 지면과의 높이값 또는 상기 가로등이 위치한 방향의 측정된 값을 더하여 상기 태양광 패널의 초기 설치 시 각도 및 방향을 자동 보정하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 원격 단말을 통해 사용자가 입력한 각도 및 방향을 수신하여 상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 일 시점에 상기 태양광 패널의 회동을 제어하면서 상기 태양광 패널을 통해 생성된 전력의 크기를 측정하고, 측정된 전력의 크기가 최대치인 상기 태양광 패널의 각도 및 방향을 상기 일 시점의 태양광 패널의 각도 및 방향으로 설정한 뒤, 상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일체형의 태양광 패널을 통해 전력을 생성하는 가로등으로써 2개의 전동식 액추에이터를 사용하여 태양광 패널의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 저렴한 액추에이터를 활용한 일체형 구조이므로 제작 시 초기 비용 및 유지 또는 보수에서도 그 비용을 절감할 수 있어, 종래의 전력을 이용한 가로등뿐만 아니라 모터 등을 이용한 태양광 가로등과 비교하여서도 크게 절감된 비용으로 태양광 패널을 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 태양의 이동성에 따라 태양광 패널이 설정된 단위시간마다 단위 각도 및 방향으로 회동하도록 하고, 사용자가 원격 단말을 통해 수동으로 조정하거나 자동으로 최대의 전력을 생산하는 단위 각도 및 방향을 탐색하여 설정함으로써 태양광 패널을 제어하는 것을 통해 설치된 위치 및 다양한 기후 조건에서도 최대한의 태양 에너지를 수용하도록 하여 최대 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등의 회동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 패널을 구성하는 솔라셀을 확대한 일 예.
이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 태양의 움직임에 따라 기 설정된 단위 시간마다 제1 및 제2 액추에이터를 통해 태양광 패널의 단위 각도 및 방향을 회동하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등에 관한 것으로서, 일체형의 태양광 패널을 통해 전력을 생성하는 가로등으로써 2개의 전동식 액추에이터를 사용하여 태양광 패널의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 저렴한 액추에이터를 활용한 일체형 구조이므로 제작 시 초기 비용 및 유지 또는 보수에서도 그 비용을 절감할 수 있는 것에 제1 목적이, 태양의 이동성에 따라 태양광 패널이 설정된 단위시간마다 단위 각도 및 방향으로 회동하도록 하고, 사용자가 원격 단말을 통해 수동으로 조정하거나 자동으로 최대의 전력을 생산하는 단위 각도 및 방향을 탐색하여 설정함으로써 최대한의 태양 에너지를 수용하도록 하는 것에 제2 목적이 있다.
한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.
또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등의 회동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 도면을 함께 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등은 구체적으로 태양광 패널(10), 제1 액추에이터(20) 및 제1 힌지(21)를 포함하는 제1 구동 모듈, 제2 액추에이터(30) 및 제2 힌지(31)를 포함하는 제2 구동 모듈, 제어부, 케이스(40) 및 가로등(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저 본 발명의 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등의 상부면은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 하부면의 일 영역에는 패널 연결부(11)가 돌출되어 있는 태양광 패널(10)이 있다.
태양광 패널(10)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치로, 광전효과를 이용해서 빛을 쪼이면, 반도체를 통해서 전류가 흐르며 전력이 생산된다. 일반적으로 태양광 전지는 P-N형 반도체의 구조를 이루고, P형 반도체와 N형 반도체는 반도체의 종류 중 하나로써, 구체적으로 P형 반도체(Positive-type Semiconductors)는 규소(Si)에 갈륨(Ga)이나 인듐(In)과 같은 물질을 합성하여 원자(Atom)에서 전자(Electron)가 빠져나간 뒤의 구멍인 양공(Hole)이 많이 있는 물질이고, N형 반도체(Negative-type Semiconductors)는 규소(Si)에 안티몬(Sb)이나 비소(As)와 같은 물질을 합성하여 전자(Electron)가 많은 물질이다. 이를 통해, 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 양공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전기장이 전자는 N형 반도체로, 양공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다. N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해지는 것이다. 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용할 수 있으나, 일반적으로 실리콘을 사용한다.
이러한 반도체 박막 실리콘을 이용한 태양광 패널(10)에 있어서 패널을 구성하는 상기의 반도체의 단위 등의 솔라셀이 다수 부착되어 태양광 패널(10)을 구성할 수 있다. 이에, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 패널(10)을 구성하는 솔라셀(50)을 확대한 일 예가 도시되어 있다. 이때 솔라셀(50)은 평면으로 부착될 수 있으나, 볼록한 지지부에 부착되거나 솔라셀(50) 자체가 볼록하게 구성되고, 볼록한 평면 하부의 영역은 공기 등의 유체가 도통될 수 있도록 유체의 이동 경로를 형성하도록 구성될 수 있다. 이때 각 솔라셀(50)별로 볼록하게 구성되어 유체의 이동 경로를 형성하거나, 솔라셀(50)이 도 5와 같이 서로 아치형으로 연결되어 전체적으로 볼록하게 구성되면서 유체의 이동 경로를 형성할 수 있다.
이를 통해, 볼록한 표면을 형성하도록 하여 태양광과의 접촉 면적을 평면 구성에 비하여 크게 증가시킬 수 있어 발전 효율을 증가시킬 수 있고, 공기 등의 유체가 하부의 이동 경로를 통해 도통되도록 함으로써, 솔라셀(50)의 발열에 대한 냉각 효과를 간단한 구성으로 제공할 수 있어 솔라셀(50)의 구동 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 다시 도 1 내지 도 4를 통해 설명하자면, 하부면의 일 영역에 부착된 패널 연결부(11)는 상부면의 태양광 패널(10)의 하중을 받치는 것으로, 패널 연결부(11)는 하부면의 일 영역에 고정되어 있을 수도 있으나, 도 4에 도시되었듯, 좌우로 이동 가능하여 태양광 패널(10)의 하중을 받치는 것 이외에도 태양광 패널(10)의 회동에 있어서 슬라이딩 레일(Sliding Rail) 등과 같은 방식을 차용하여 움직임을 보다 매끄럽게 할 수 있다.
이러한 태양광 패널(10)의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등(42)이 설치된 케이스(40)로서, 케이스(40) 하단의 일 영역으로부터 연장되어 가로등(42) 폴대와 연결되는 원통형의 연결부재와 연결 방향 제어가 가능하도록 결합된 바디 연결부(41)를 포함하는 케이스(40)의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제1 방향(D1)으로 직선 이동되도록 설치되는 제1 액추에이터(20), 패널 연결부와 케이스(40) 사이에 부착되되, 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제1 힌지(21)를 포함하여, 제1 액추에이터(20)의 이동 바의 제1 방향(D1) 직선 이동과 제1 힌지(21)의 회동에 의하여 제1 액추에이터(20)의 구동에 따라서 태양광 패널(10)이 케이스(40)에 대해서 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제1 구동 모듈이 있다.
상술한 태양광 패널(10)을 회동함에 있어 사용되는 액추에이터는 전기나 전동, 압축 공기 등을 이용하여 시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는 기계 장치이다. 본 발명에서는 특히, 전동식의 액추에이터를 사용하는 것으로, 이는 전동펌프에 의하여 공급된 압력에너지를 기계적인 일로 변환하는 장치이다. 이러한 전동을 사용하게 됨으로써, 종래의 모터와 비교하여 더 낮은 비용으로 입력에 대한 출력의 응답이 빠르고, 제어가 간단하며, 속도를 자유롭게 변속이 가능할 뿐만이 아니라 원격 조작 또는 수동 및 자동 조작이 가능하다는 장점을 가진다.
특히, 본 발명에서는 2개의 전동식 액추에이터를 사용하여 태양광 패널의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 저렴한 액추에이터를 활용한 일체형 구조이므로 제작 시 초기 비용 및 유지 또는 보수에서도 그 비용을 절감할 수 있어, 종래의 전력을 이용한 가로등뿐만 아니라 모터 등을 이용한 태양광 가로등과 비교하여서도 크게 절감된 비용으로 태양광 패널을 제작할 수 있는 효과가 있다.
작동 원리를 도 1 및 도 2를 통해 설명하자면, 도 1 및 도 2는 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 태양광 패널(10)이 회동하는 방식이 도시되어 있는 것으로, 도 1에서의 태양광 패널(10)의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 부착된 제1 액추에이터(20)가 제1 방향(D1)으로 직선 이동하면서, 패널 연결부(11)와 연결이 된 제1 힌지(21)가 제1 액추에이터(20)의 이동에 대응하여 R1과 같이 회동하면서 도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 패널(10) 역시 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 회동하게 되는 것이다.
상술한 제1 구동 모듈에 대응하여, 태양광 패널(10)의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등(42)이 설치된 케이스(40)의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제2 방향(D2)으로 직선 이동되도록 설치되는 제2 액추에이터(30), 패널 연결부(11)와 케이스 사이에 부착되되, 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제2 힌지(31)를 포함하여, 제2 액추에이터(30)의 이동 바의 제2 방향(D2) 직선 이동과 제2 힌지(31)의 회동에 의하여 제2 액추에이터(30)의 구동에 따라서 태양광 패널(10)이 케이스에 대해서 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제2 구동 모듈이 있다.
작동 원리를 도 3 및 도 4를 통해 다시 설명하자면, 도 3 및 도 4는 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 태양광 패널(10)이 회동하는 방식이 도시되어 있는 것으로, 도 3에서의 태양광 패널(10)의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 부착된 제2 액추에이터(30)가 제2 방향(D2)으로 직선 이동하면서, 케이스(40)와 연결이 된 제2 힌지(31)가 제2 액추에이터(30)의 이동에 대응하여 R2와 같이 회동하면서 도 4에 도시된 바와 같이, 태양광 패널(10) 역시 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 회동하게 되는 것으로 상술한 제1 구동 모듈에서의 구동 방식에 대응된다.
물론 상술하였듯, 패널 연결부(11)가 좌우로 움직임에 있어서도 제1 액추에이터(20) 또는 제2 액추에이터(30)가 상술한 회동 방식으로서 패널 연결부(11)의 이동에 대응되어 태양광 패널(10)을 회동할 수 있을 것이다.
또한 힌지를 사용함에 있어 제1 힌지(21)는 판 힌지로, 제2 힌지(31)는 핀 힌지로 구성될 수 있으며, 이외에도 제1 액추에이터(20) 및 제2 액추에이터(30)와 회동 가능한 다양한 힌지 또는 본 발명에서 사용 가능한 다른 기계 장치로도 대체할 수 있을 것이다. 또한 도면들에 도시된 바와 같이 제1 힌지(21)는 제2 힌지(31)의 상부에 위치되도록 구성됨으로써, 비교적 지지력이 약한 판 힌지가 비교적 지지력이 강한 핀 힌지 상부에 위치되도록 하여 이중 힌지를 하나의 지지구조를 통해 구현하는 데 있어서 지지 안정성을 크게 증가시킬 수 있다.
이러한 제1 액추에이터(20)와 제2 액추에이터(30)의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는데, 제어부는 도면에 도시되지 않았으나, 케이스(40)에 내부에 포함되어 있는 것으로 생각할 수 있다.
한편으로, 케이스(40)에는 케이스(40) 하단의 일 영역으로부터 연장되어 가로등 폴대와 연결되는 원통형의 연결부재와 연결 방향 제어가 가능하도록 결합된 바디 연결부(41)가 포함되어 있어, 이러한 바디 연결부(41)를 통해 적어도 하나 이상의 본 발명인 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등이 상술한 가로등 폴대의 서로 다른 영역과 연결될 수 있고, 가로등 폴대와 탈부착이 가능하여 필요시 가로등을 다른 폴대에도 결합하도록 할 수 있다.
이하에서는 구체적으로, 상술한 구성으로 이루어진 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등을 통해 전기 에너지를 생성하는 방법을 설명하자면, 먼저, 상술한 제어부가 제1 액추에이터(20) 및 제2 액추에이터(30)의 구동을 제어함에 있어, 태양광 패널(10)이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어할 수 있다. 이는 태양의 이동성에 따라 태양광 패널(10)을 회동하여 최대한의 태양 에너지를 수용하여 전기 에너지를 최대한 생성하기 위함으로, 기 설정된 단위 시간에는 동절기 및 하절기와 같은 계절에 관한 요인을 더 고려하여 분기별로 단위 각도 및 방향을 서로 다르게 설정하도록 할 수 있다.
물론, 상술한 시간적 요인과 함께 설치된 장소의 위도 및 경도에 따라 태양광 패널(10)의 초기 설치 시 각도 및 방향이 서로 다르게 설정될 수 있다. 이는 낮의 길이가 계절에 따른 요인 뿐만 아니라 위도 및 경도에 따라 달라질 수 있다는 지역적 요인을 함께 참조하여, 초기의 설정된 단위 각도 및 방향이 동일한 제품들을 각기 서로 다른 위도 및 경도에 위치한 장소에 설치할 경우, 서로 다른 낮의 길이를 갖기 때문에 수용하는 태양 에너지 또한 서로 다를 것이고, 이에 전기 에너지 생성에서의 효율이 서로 다를 수 밖에 없을 것이다. 따라서, 위도와 경도의 값을 통해 단위 시간별로 태양광 패널(10)의 단위 각도 및 방향을 서로 다르게 설정해야 할 것이다.
이때 후술하는 바와 같이 제어부가 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈을 제어하는 데 있어서, 제어부에는 구동 시간이 정해져 있을 수 있다. 예를 들어 구동 시간은 각 날짜 및 위/경도 등에 따라서 각각 일출 시점으로부터 일몰 시점까지로 서로 다르게 설정될 수 있으며, 초기 설치 시의 각도 및 방향은 설치 시점에서의 각도 및 방향이 될 수 있다.
이때 각 실시예에 따라서 해당 시점으로부터 후술하는 단위 시간(예를 들어 10분)마다 단위 각도 및 방향으로 구동 시간의 종점(예를 들어 일몰 시점)까지 작동하도록 한 뒤, 해당 시점에서의 각도 및 방향, 현재 날짜 및 위/경도를 바탕으로 일출 시의 각도 및 방향을 자동으로 산출하고, 일출 시의 각도 및 방향으로 이동한 후 구동을 최종적으로 완료하도록 하여, 다음 날의 일출 시점부터 일출 시의 각도 및 방향에 위치된 태양관 패널(10)을 다시 제1 구동 모듈 및 제2 구동 모듈을 통해 구동하면서 발전을 하도록 할 수 있다.
한편, 제어부는 제어부와 유무선 네트워크를 통해 연결된 원격 단말을 통해 입력된 태양광 패널(10)의 지면과의 높이값 또는 가로등(42)이 위치한 방향의 측정된 값을 더하여 태양광 패널(10)의 초기 설치 시 각도 및 방향을 자동 보정하도록 할 수 있다. 이는 상술한 위도 및 경도라는 지역적 요인에 더하여 같은 지역 혹은 같은 위치일 경우에도 태양의 고도, 또는 주변 환경 등에 따라 설치된 높이가 다를 경우에도 수용하는 태양 에너지가 서로 다를 수 있으므로, 낮은 위치에 설치된 경우라면 태양광 패널(10)이 위쪽 방향을 향하는 시간이 길어지도록 하는 방식으로 달리 설정할 수 있을 것이다. 추가적으로, 케이스(40)에 포함된 가로등(42) 또한 바디 연결부(41)를 통해 폴대(미도시)와 연결될 시, 폴대의 어느 일 영역에 연결되는지 또는 주변 환경을 함께 참조하여 빛을 비출 가로등(42)의 방향을 우선 설정하고, 설정된 가로등(42)의 방향에 따라 가로등(42)의 밝기의 정도를 조절하기 위해 필요한 만큼의 전기 에너지를 예측하여 예측된 전기 에너지를 충분히 생성할 수 있는 만큼의 태양 에너지를 수용하기 위해 태양광 패널(10)의 초기의 각도 및 방향을 보정하도록 할 수 있을 것이다.
한편, 상술한 제어부를 통해 제1 액추에이터(20) 및 제2 액추에이터(30)를 구동함에 있어, 도면에는 도시되지 않았으나 케이스(40)의 일 영역 등에 단위 시간마다의 단위 각도 및 방향을 설정할 수 있도록 별도로 입력 단자가 부착되어 사용자가 입력 단자를 통해 설정을 달리 할 수 있고, 지면과 높이가 높은 곳에 태양광 패널(10)이 설치된 이후에도, 제어부와 유무선 네트워크를 통해 연결된 원격 단말을 통해서도 입력된 각도 및 방향을 이용하여 초기 설치 시 각도 및 방향을 설정하도록 할 수 있다.
물론, 유무선 네트워크를 이용함에 있어, 통신과 방송을 전선 없이 전자기 또는 음파를 이용하여 대기를 통해 신호를 송수신하는 무선 네트워크를 통하여 원격 단말을 조작하는 것이 케이블 등의 부가 비용을 절감할 수 있다는 점에서 장점을 가지나, 가로등이 외부에 설치되는 만큼 가로등이 설치된 환경 및 날씨 등에 따른 자연적 요소가 적용되므로, 유선 네트워크를 함께 이용하는 방식 등으로 전파방해를 포함하는 다양한 경우에 발생 가능한 사고를 방지하도록 할 수 있다.
이에, 제어부는 원격 단말을 통해 사용자가 입력한 각도 및 방향을 수신하여 태양광 패널(10)이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 수동 제어할 수 있다.
또한 상술한 수동 제어는 물론, 제어부는 일 시점에 태양광 패널(10)의 회동을 제어하면서 태양광 패널(10)을 통해 생성된 전력의 크기를 측정하고, 측정된 전력의 크기가 최대치인 태양광 패널(10)의 각도 및 방향을 일 시점의 태양광 패널(10)의 각도 및 방향으로 설정한 뒤, 태양광 패널(10)이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 자동 제어가 가능하다.
상술한 제어부가 태양광 패널(10)을 통해 생성된 전력의 크기를 측정함에 있어, 정확히는 전압을 측정하여 전기가 흐르는 정도를 측정할 수 있도록 하고, 측정된 값은 원격 단말의 출력 수단을 통해 사용자가 전압 또는 전력이 최대치인지 확인할 수 있도록 하고, 이와 동시에 전력이 최대치가 되는 태양광 패널(10)의 각도 및 방향을 동시에 확인하여 참고할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
추가적으로, 제어부는 기 설정된 단위 시간마다 생성된 전기 에너지의 값에 대한 정보를 유무선 네트워크를 통하여 서버에 별도로 저장 또는 기록하여, 일 시점에 생성된 전기 에너지가 평균적으로 생성되는 전기 에너지보다 낮아질 경우, 원격 단말을 통하지 않더라도 제어부가 자동으로 단위 각도 및 방향을 다시 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
물론, 상술한 수동 및 자동 제어 상태를 사용자가 전환할 수 있도록 원격 단말의 입력 수단에 이러한 기능을 갖는 버튼을 포함하여 자동으로 제어부를 제어하다가 일부 값에 대해 사용자가 수동으로서도 다시 각도 및 방향을 재설정할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 방식으로 사용자는 원격 단말을 통해 수동으로 조정하거나 자동으로 최대의 전력을 생산하는 단위 각도 및 방향을 탐색하여 설정함으로써 태양광 패널(10)을 제어하는 것을 통해, 가로등이 설치된 위치 및 다양한 기후 조건에서도 최대한의 태양 에너지를 수용하도록 하여 최대 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 상부면은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 하부면의 일 영역에는 패널 연결부가 돌출되어 있는 태양광 패널;
    상기 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 가로등이 설치된 케이스로서, 상기 케이스 하단의 일 영역으로부터 연장되어 가로등 폴대와 연결되는 원통형의 연결부재와 연결 방향 제어가 가능하도록 결합된 바디 연결부를 포함하는 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제1 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제1 액추에이터, 상기 패널 연결부와 상기 케이스 사이에 부착되되, 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제1 힌지를 포함하여, 상기 제1 액추에이터의 이동 바의 제1 방향 직선 이동과 상기 제1 힌지의 회동에 의하여 상기 제1 액추에이터의 구동에 따라서 상기 태양광 패널이 상기 케이스에 대해서 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제1 구동 모듈;
    상기 태양광 패널의 하부면 일 단측의 일 영역에 일단이 회동 가능하도록 부착되고 타단이 하단의 상기 가로등이 설치된 상기 케이스의 일 측과 회동 가능하도록 부착되며, 전동식으로 이동 바가 제2 방향으로 직선 이동되도록 설치되는 제2 액추에이터, 상기 패널 연결부와 상기 케이스 사이에 부착되되, 상기 제2 방향과 평행한 방향으로 회동 가능하도록 설치된 제2 힌지를 포함하여, 상기 제2 액추에이터의 이동 바의 제2 방향 직선 이동과 상기 제2 힌지의 회동에 의하여 상기 제2 액추에이터의 구동에 따라서 상기 태양광 패널이 상기 케이스에 대해서 상기 제2 방향과 평행한 방향으로 회동하도록 하는 제2 구동 모듈; 및
    상기 제1 액추에이터와 상기 제2 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 태양광 패널은,
    설치된 장소의 위도 및 경도에 따라 초기 설치 시 각도 및 방향이 서로 다르게 설정되고,
    상기 제어부는,
    상기 제어부와 유무선 네트워크를 통해 연결된 원격 단말을 통해 입력된 상기 태양광 패널의 지면과의 높이값 또는 상기 가로등이 위치한 방향의 측정된 값을 더하여 상기 태양광 패널의 초기 설치 시 각도 및 방향을 자동 보정하는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 힌지는 판 힌지로, 상기 제2 힌지는 핀 힌지로 구성되되, 상기 제1 힌지는 상기 제2 힌지의 상부에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어부와 유무선 네트워크를 통해 연결된 원격 단말을 통해 입력된 각도 및 방향을 이용하여 초기 설치 시 각도 및 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 원격 단말을 통해 사용자가 입력한 각도 및 방향을 수신하여 상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    일 시점에 상기 태양광 패널의 회동을 제어하면서 상기 태양광 패널을 통해 생성된 전력의 크기를 측정하고, 측정된 전력의 크기가 최대치인 상기 태양광 패널의 각도 및 방향을 상기 일 시점의 태양광 패널의 각도 및 방향으로 설정한 뒤, 상기 태양광 패널이 기 설정된 단위 시간마다 기 설정된 단위 각도 및 단위 방향으로 회동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등.
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