KR102156827B1 - 영농 겸용 태양광 발전 시스템 - Google Patents

영농 겸용 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템은, 작물이 식재되는 영농지들 사이의 이격된 공간인 유휴지에 설치되는 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 유휴지에 배치되며, 상기 영농지의 길이방향을 따라서 평행하게 연장되는 한 쌍의 작업레일; 상기 작업레일 사이의 공간에 배치되는 태양광 발전모듈; 및 상기 작업레일 상에서 상기 작업레일의 궤적을 따라서 이동하며 상기 태양광 발전모듈의 오염을 관리하는 작업장치;를 포함할 수 있다.

Description

영농 겸용 태양광 발전 시스템{SOLAR POWER GENERATION SYSTEM WITH FARMING}
본 발명은 영농 겸용 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
신재생 에너지원으로 풍력, 지열, 조력, 태양광 등이 있으며, 태양광 발전의 경우 무한 에너지원인 태양의 집광을 통해 전력을 생산하는 것으로 크게 각광을 받고 있다. 태양광 발전장치의 적용은 집광모듈이 차지되어야 하는 면적과 기타 지지구조물, 에너지 전환 및 저장시설의 부피가 상당부분 이루어져야 하기 때문에 공간확보가 우선시되어야 한다. 이에 따라 최근 정부에서는 농업전용 토지인 절대농지에 태양광 발전설비 및 보급을 위한 정책마련을 하고 있다.
작물은 광을 통해 광합성을 생장에 이용하게 되므로 작물의 잎에 도달하는 광환경이 무엇보다 중요하다. 광이 부족하면 생체량의 증가가 둔화되고 심하면 줄기가 연약해지며 과실의 경우 수량이 감소하거나 낙과가 초래된다. 이와 같이 작물에서는 광이 중요하므로 농경지에 태양광 발전모듈이 설치되는 경우, 전력생산을 위한 집광부분 면적을 넓히면 작물의 생산량에 부정적인 영향을 주게 된다.
본 발명은 작물재배에 영향을 주지 않으며 전력생산의 효율을 향상시킬 수 있는 영농 겸용 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템은, 작물이 식재되는 영농지들 사이의 이격된 공간인 유휴지에 설치되는 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 유휴지에 배치되며, 상기 영농지의 길이방향을 따라서 평행하게 연장되는 한 쌍의 작업레일; 상기 작업레일 사이의 공간에 배치되는 태양광 발전모듈; 및 상기 작업레일 상에서 상기 작업레일의 궤적을 따라서 이동하며 상기 태양광 발전모듈의 오염을 관리하는 작업장치;를 포함할 수 있다.
상기 작업장치는, 작업자가 탑승할 수 있는 작업공간을 구비하는 본체; 상기 본체 하부에 상기 태양광 발전모듈과 마주하는 구조로 제공되는 오염관리부; 및 상기 본체를 구동시키는 구동부;를 포함하고, 상기 본체는 상기 구동부의 작동에 의해 상기 작업레일 상에서 왕복 이동할 수 있다.
상기 작업공간을 상하 방향으로 수직이동시켜 상기 작업공간의 높이를 조절하는 높이조절부를 더 포함하고, 상기 높이조절부는 상기 구동부의 작동에 의해 구동할 수 있다.
상기 오염관리부는 상기 태양광 발전모듈 상의 오염원을 흡입하는 진공흡입장치와 상기 오염원을 필터링하는 필터를 포함할 수 있다.
상기 오염관리부는 상기 태양광 발전모듈 상의 오염원을 제거하는 회전브러쉬장치를 포함할 수 있다.
상기 구동부에 연결되어 전력을 공급하는 전력공급부를 더 포함하고, 상기 전력공급부는 상기 본체에 설치되는 태양광 패널과 상기 태양광 패널에 의해 생산된 전력을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다.
상기 작업레일은 내부에 유로가 형성되는 도관구조를 가지며, 상기 유로를 따라서 흐르는 순환온수가 제공되어 상기 작물을 위한 난방을 구현할 수 있다.
상기 태양광 발전모듈의 온도를 검출하여 상기 태양광 발전모듈을 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 영향을 주지 않으며 전력생산의 효율을 향상시킬 수 있는 영농 겸용 태양광 발전 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 영농 겸용 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 3은 도 2의 영농 겸용 태양광 발전 시스템에서 태양광 발전모듈을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 도 2의 영농 겸용 태양광 발전 시스템에서 작업장치를 나타내는 개략도.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 작업장치에서 오염관리부를 나타내는 개략도.
도 6은 도 4의 작업장치에서 구동부, 높이조절부, 전력공급부 및 제어부의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템의 개략도이고, 도 2는 도 1의 영농 겸용 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 2의 영농 겸용 태양광 발전 시스템에서 태양광 발전모듈을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 2의 영농 겸용 태양광 발전 시스템에서 작업장치를 나타내는 개략도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 작업장치에서 오염관리부를 나타내는 개략도이며, 도 6은 도 4의 작업장치에서 구동부, 높이조절부, 전력공급부 및 제어부의 개략도이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은, 예컨대 원예작물이 재배되는 온실(GH) 내부에 적용될 수 있다. 예를 들어, 온실(GH) 내부에서 작물(P)이 식재되는 복수의 영농지(F)들 사이의 이격된 공간인 유휴지(I)에 설치될 수 있다. 즉, 영농지(F)와 영농지(F) 사이의 유휴지(I)에 설치될 수 있다. 여기서, 유휴지(I)는 작업자가 영농지(F) 사이를 이동하는 이동 통로에 해당할 수 있다.
따라서, 온실(GH) 내부의 공간을 작물재배와 함께 태양광 발전에 이용하여 작물과 전력 생산을 동시에 수행할 수 있다. 물론, 온실(GH) 내부와 외부에서 작물이 식재되는 이랑 사이의 고랑에 설치되는 것도 가능하다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은 적어도 한 쌍의 작업레일(10)을 포함할 수 있다.
작업레일(10)은 영농지(F) 사이의 이격된 공간, 즉 유휴지(I)에 배치되며, 양측 영농지(F)의 길이방향을 따라서 한 쌍이 평행하게 연장되는 구조로 제공될 수 있다. 작업레일(10)은 영농지(F)의 길이에 대응하여 연장되거나 보다 더 길게 연장될 수 있다.
작업레일(10)은 내부에 유로(11)가 형성되는 중공형의 도관구조를 가질 수 있다. 작업레일(10)은 추후 설명하는 작업장치()의 하중을 충분히 견딜 수 있는 재질, 예컨대 금속재질로 이루어질 수 있다. 다만, 작업레일(10)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 작업레일(10)의 내부에는 유로를 따라서 흐르는 순환온수(12)가 제공될 수 있다. 순환온수(12)는 대략 60℃ 내지 100℃의 온도를 가질 수 있으며, 유로(11)를 따라서 순환하며 온실 내부에서 작물(P)을 위한 난방을 구현할 수 있다.
본 실시예에서는 작업레일(10)이 원형상의 단면구조를 가지는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 작업레일(10)은 사각형상의 단면구조를 가질 수 있으며, 기타 다른 형상의 단면구조를 가지는 것도 가능하다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은 태양광 발전모듈(20)을 포함할 수 있다.
태양광 발전모듈(20)은 유휴지(I)에서 한 쌍의 작업레일(10) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 태양광 발전모듈(20)은 태양광으로부터 전력을 생산하는 태양광 패널(21)과 생산된 전력을 저장하는 축전지 등의 저장수단(22)을 포함할 수 있다.
태양광 패널(21)은 실리콘 박막, 실리콘 웨이퍼, 유기 폴리머, 염료감응형 소재로 이루어질 수 있으며, 복수개가 작업레일(10)을 따라서 연장되는 구조로 배열될 수 있다.
축전지, 배터리 등의 저장수단(22)은 태양광 패널(21)과 연결될 수 있다. 필요에 따라서 인버터 등의 변환수단(미도시)과 연결될 수도 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은 작업장치(30)를 포함할 수 있다.
작업장치(30)는 작업레일(10) 상에 배치되어 작업레일(10)의 궤적을 따라서 이동하며 태양광 발전모듈(20)의 오염을 관리할 수 있다. 또한, 작업자는 작업장치(30)에 탑승하여 작업레일(10)을 따라 이동하며 작물(P)을 관리할 수 있다. 예를 들어, 작물(P)에서 과실을 수확하여 작업장치(30)에 적재할 수 있다.
작업장치(30)는 작업자가 탑승할 수 있는 작업공간(31a)을 구비하는 본체(31)를 포함할 수 있다. 본체(31)는 상부로 개방된 작업공간(31a)을 구비하며, 작업자는 작업공간(31a)에 내에 탑승하여 작물(P)을 관리할 수 있다. 또한, 수확한 과실을 작업공간(31a)에 적재할 수 있다.
작업장치(30)는 태양광 발전모듈(20)의 오염을 관리하는 오염관리부(32)를 포함할 수 있다. 오염관리부(32)는 본체(31)의 하부에 제공되며, 태양광 발전모듈(20)과 마주하는 구조로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 오염관리부(32)는 태양광 발전모듈(20) 상의 오염원을 흡입하는 진공흡입장치(32a)와 흡입되는 오염원을 필터링하는 필터(32b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 오염관리부(32)는 회전구동을 통해서 태양광 발전모듈(20) 상의 오염원을 제거하는 회전브러쉬장치(32c)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 오염관리부(32)를 통해서 태양광 발전모듈(20) 상의 오염원을 제거함으로써 태양광 발전 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 오염원은 먼지, 흙, 이물 등을 포함할 수 있다.
작업장치(30)는 본체(31)를 구동시키는 구동부(33)를 포함할 수 있다. 구동부(33)는 본체(31)와 작업레일(10) 사이에 배치되는 구동휠(33a)과 구동휠(33a)을 구동시키는 구동모터(33b)를 포함할 수 있다. 본체(31)는 구동부(33)의 작동에 의해 작업레일(10) 상에서 왕복 이동할 수 있다.
작업장치(30)는 작업공간(31a)을 상하 방향으로 수직이동시켜 작업공간(31a)의 높이를 조절하는 높이조절부(34)를 포함할 수 있다. 높이조절부(34)는 작업공간(31a)의 바닥면과 연결되는 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 높이조절부(34)는 구동부(33)의 작동에 의해 구동하여 작업공간(31a)의 바닥면을 수직이동시킴으로써 작업공간(31a)의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 과실수의 높이에 대응하여 작업공간(31a)의 높이를 적절하게 조절할 수 있다.
작업장치(30)는 구동부(33)에 연결되어 전력을 공급하는 전력공급부(35)를 포함할 수 있다. 전력공급부(35)는 본체(31)에 설치되는 태양광 패널(35a)과 태양광 패널(35a)에 의해 생산된 전력을 저장하는 배터리(35b)를 포함할 수 있다. 따라서, 자가발전을 통해 운행 및 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 전력공급부(35)는 태양광 패널(35a)을 포함하며, 태양광 패널(35a)이 구동부(33)와 직접 연결될 수도 있다.
작업장치(30)는 오염관리부(32), 구동부(33), 높이조절부(34), 전력공급부(35)를 제어하는 제어부(36)를 포함할 수 있다. 작업자는 작업공간(31a)에 내에 탑승하여 제어부(36)를 통해서 이들의 작동을 제어할 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은 냉각부(40)를 포함할 수 있다.
냉각부(40)는 태양광 발전모듈(20)의 온도를 검출하는 온도센서(41)를 포함하며, 태양광 발전모듈(20)의 과열 여부를 감지할 수 있다. 온도센서(41)는 태양광 발전모듈(20)의 상부 또는 인접한 위치에서 작업장치(30)의 이동에 방해되지 않도록 배치될 수 있다.
냉각부(40)는 태양광 발전모듈(20)을 냉각시킬 수 있는 냉각장치(42)를 포함할 수 있다. 냉각장치(42)는 스프링클러 또는 포깅장치 등을 포함하며, 태양광 발전모듈(20)의 과열 시 작동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 영농 겸용 태양광 발전 시스템(1)은 온실(GH)의 유휴공간 바닥에 태양광 발전모듈(20)을 설치하여 자연재해 등의 외부환경에 의한 파손을 방지할 수 있다.
특히, 영농지 사이의 유휴공간을 이용하여 태양광 발전모듈(20)이 설치되므로 작물의 생장에 필요한 광량에 부정적인 영향을 미치지 않으며, 작물 생산과 전력 생산이 동시에 가능하다는 장점이 있다.
또한, 설치 위치의 특성상 먼지나 토양 입자와 같은 오염물이 부착되어 오염될 수 있는데, 이러한 오염물은 발전능력을 현저히 감소시킬 수 있다. 본 발명에서는 오염관리부(32)를 구비하는 작업장치(30)가 태양광 발전모듈(20) 상부를 이동하며 오염물을 제거함으로써 태양광 발전모듈(20)의 최적상태를 유지할 수 있다.
이러한 작업장치(30)는 작물 재배 시에는 재배관리에 이용되다가 태양광 발전모듈(20)의 오염이 감지되면 청소관리에 이용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1... 영농 겸용 태양광 발전 시스템
10... 작업레일
20... 태양광 발전모듈
30... 작업장치
40... 냉각부

Claims (8)

  1. 작물이 식재되는 영농지들 사이의 이격된 공간인 유휴지에 설치되는 태양광 발전 시스템에 있어서,
    상기 유휴지에 배치되며, 상기 영농지의 길이방향을 따라서 평행하게 연장되는 한 쌍의 작업레일;
    상기 작업레일 사이의 공간에 배치되는 태양광 발전모듈; 및
    상기 작업레일 상에서 상기 작업레일의 궤적을 따라서 이동하며 상기 태양광 발전모듈의 오염을 관리하는 작업장치;
    를 포함하고,
    상기 작업레일은 내부에 유로가 형성되는 도관구조를 가지며, 상기 유로를 따라서 흐르는 순환온수가 제공되어 상기 작물을 위한 난방을 구현하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업장치는,
    작업자가 탑승할 수 있는 작업공간을 구비하는 본체;
    상기 본체 하부에 상기 태양광 발전모듈과 마주하는 구조로 제공되는 오염관리부; 및
    상기 본체를 구동시키는 구동부;
    를 포함하고,
    상기 본체는 상기 구동부의 작동에 의해 상기 작업레일 상에서 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 작업공간을 상하 방향으로 수직이동시켜 상기 작업공간의 높이를 조절하는 높이조절부를 더 포함하고, 상기 높이조절부는 상기 구동부의 작동에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 오염관리부는 상기 태양광 발전모듈 상의 오염원을 흡입하는 진공흡입장치와 상기 오염원을 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 오염관리부는 상기 태양광 발전모듈 상의 오염원을 제거하는 회전브러쉬장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 구동부에 연결되어 전력을 공급하는 전력공급부를 더 포함하고,
    상기 전력공급부는 상기 본체에 설치되는 태양광 패널과 상기 태양광 패널에 의해 생산된 전력을 저장하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 발전모듈의 온도를 검출하여 상기 태양광 발전모듈을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영농 겸용 태양광 발전 시스템.
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