KR102162860B1 - 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 지상에 세워진 기둥의 상측에 태양광발전을 위한 모듈을 설치하면서도 기둥을 이용하여 하부에 실내농업구조물을 형성하도록 함으로써 내부에 다양한 작물을 재배할 수 있으면서도 작물 재배에 필요한 전력을 기둥의 상부에 설치되는 브래킷을(bracket)위에 1개 또는 복수개의 수평 보를 배치하여 여러 개의 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들에서 공급받을 수 있도록 하여, 태양광 발전 구조물의 설치면적과 실내농업구조물의 설치면적을 별도로 하지 않도록 하는 기둥을 이용한 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것이다.

Description

공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물{Indoor Cultivation Structure With Solar Cell Ggenerating system}
본 발명은 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 지상에 세워진 기둥의 상측에 태양광발전을 위한 모듈을 설치하면서도 기둥을 이용하여 하부에 실내농업구조물을 형성하도록 함으로써 내부에 다양한 작물을 재배할 수 있으면서도 작물 재배에 필요한 전력을 기둥의 상부에 설치되는 브래킷을(bracket)위에 1개 또는 복수개의 수평 보를 배치하여 여러 개의 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들에서 공급받을 수 있도록 하여, 태양광 발전 구조물의 설치면적과 실내농업구조물의 설치면적을 별도로 하지 않도록 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것이다.
일반적으로 작물의 재배는 땅 등 자연환경을 직접 이용하여 필요한 작물을 재배하고 있다. 이는 자연환경의 영향을 많이 받기 때문에 기후, 자연재해등을 피하고 생산량을 증대시키기 위하여 온실 등을 이용한 실내농업에 의하여 자연환경의 영향을 받지 않고 대량생산이 가능해 졌다.
국내의 경우 대부분 비닐하우스를 이용하여 이루어지고 있고, 기후변화 및 고소득 창출 목적에 따라서 실내 농업은 더욱 가속화될 것으로 예상되고 있으나, 비닐하우스는 태풍 및 폭설 등 자연재해가 빈번하게 발생되는 우리나라 자연기후에 의해 피해가 발생되고 있으며, 추가로 여름철 등 일사량이 많은 계절에 실내온도상승으로 작물이 고온 장해를 받는 등의 피해가 발생되고 있는 실정이며, 일반 구조물 등의 실내에서의 작물의 재배는 태양광을 이용하지 않기 때문에 요구되는 전력 등의 에너지 소비량이 과다하여 생산효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
태양광발전은 공해가 없는 무한한 태양빛을 전기에너지로 전환하는 것으로서 화석연료의 고갈과 환경오염 등에 대한 유용한 대체에너지원으로서 그 효용성이 날로 커지고 있는 반면에 일정규모로 갖추어진 장치에서의 전력생산량은 전적으로 일조량에만 의존을 할 수밖에 없기에 유용한 만큼의 전력을 얻어내기 위해서는 태양빛이 입사되는 면적을 넓게 하여야만 하는 것이 필수적이기에 결국에는 상당히 넓은 면적의 지표면을 필요로 하게 되는바 토지이용의 효율성과 경제성의 측면에서 보면 도시지역 등, 사람들의 경제적 활동이 빈번한 영역이 아닌 지역인 비교적 넓은 면적의 산지나 유휴지 또는 경제성이 떨어지는 농경지 등의 장소가 합리적이긴 하지만 그로 인하여 산림훼손 등과 같은 지표면 자연생태계의 환경파괴와 아울러 유용한 농경지와 산림면적의 감소 등과 같은 심각한 사회적 문제점들을 수반하게 됨은 필연적인 현상이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 실용신안등록 제0475580호 "태양 추적기능을 구비한 지주 장착형 태양광 발전장치"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 '링 형상으로 이루어지고, 기둥 형상 지주의 외주면에 고정되는 내부 링; 링 형상으로 이루어지고, 상기 내부 링의 외주면에 고정되되, 상기 지주의 중심축과 직교하는 제1축을 중심으로 상기 내부 링에 대하여 회동가능하게 고정되는 외부 링; 적어도 중앙부가 뚫린 평판 형상으로 이루어지고, 상기 외부 링의 외주면에 고정되는 태양전지 패널로서, 상기 태양전지 패널이 이루는 평면에서 상기 제1축과 직교하는 제2축을 중심으로 상기 외부 링에 대하여 회동가능하게 고정되는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널의 일 표면 또는 외주 모서리에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정되는 적어도 5줄의 와이어; 상기 적어도 5줄의 와이어 각각의 일단부, 타단부 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 적어도 5줄의 와이어를 감거나 풀도록 회전 가능한 보빈과, 상기 보빈을 회전시키는 모터를 포함하는 구동부; 및 상기 태양전지 패널이 태양을 향하도록 상기 적어도 5줄의 와이어의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 보빈을 회전시키도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 지주에 면적이 큰 태양광 패널을 설치하기가 불가능할 뿐만 아니라, 하부에 별도의 실내농업을 위한 구조물을 구성하기 어려운 문제점이 있었다.
실용신안등록 제0475580호 "태양 추적기능을 구비한 지주 장착형 태양광 발전장치"
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 지상에 세워진 기둥의 상측에 태양광발전모듈을 설치하여 지표면이 아닌 비교적 높은 위치의 공중권역(空中圈域, Air Catchment Area)에서도 태양광발전을 하도록 함에 있어서 지표면 보다가는 바람이 더 세게 불어오는 공중(空中)에서 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들을 기둥과 수평보에 매달아 지지를 시키되 중간보강재와 외측보강재로 이루어지는 삼각형구조의 보강재로서 충분히 견고하게 공중에 매달려 지지될 수가 있도록 하면서도 또한 수평보를 보다 더 길게 하여 그 위에다가 상당히 넓은 면적의 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들을 나열하여 배치를 할 수가 있도록 하며, 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들의 하부의 기둥으로 이루어지는 공간을 벽체와 지붕으로 구성하여 실내 농업구조물을 형성함으로써 기둥의 하부에서는 실내농업이 가능하고 상부에서는 태양광에 의한 충분한 전력을 얻어냄으로 인하여 실내농업구조물의 내부에서 작물의 재배에 필요한 전력량 또한 충분히 생산할 수 있어, 공중권역의 태양광발전과 함께 지표면에서의 작물경작 등, 여러 가지의 경제적 행위들을 동시에 함께 병행할 수도 있도록 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 소정의 구획을 가지는 지상에서 가로와 세로의 각 방향으로 소정의 간격마다 지면에서부터 수직방향의 일정한 높이를 가지도록 세워지는 두 개 이상 여러 개의 기둥(10)과; 각 기둥(10)과 기둥(10)들 사이의 상측 소정의 위치에서 수평 또는 수평과 가까운 방향으로 소정의 길이를 가지면서 각각의 기둥(10)들과 교차를 하게 되는 각 부분들이 기둥(10)에 고정되도록 구비가 되는 수평보(20)와; 수평보(20)에 지지가 되도록 구비가 되는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)로 이루어지는 공중권태양광발전장치에 있어서, 기둥(10)이 세워진 소정구획의 지상에서 수평보(20)의 아랫부분이 되는 소정의 공간에 벽체(70)가 두 개 이상의 기둥(10)들과 접촉이 되도록 구비를 하여, 연직방향의 각 기둥(10)들과 접촉이 되는 벽체(70)의 연직방향 소정의 각 부분들을 각각의 기둥(10)에다가 결합을 시켜서 고정을 하는 것과 함께 수평보(20)의 아랫부분이 되는 벽체(70)의 상측을 덮어씌우는 지붕(80)에 의하여 실내와 같은 환경의 공간을 제공하는 건축물(90)이 수평보(20)의 아랫부분에 있게 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 기둥(10)은 2개 또는 그 이상이 소정의 간격으로 구비가 되며, 수평보(20)는 기둥 상측의 브래킷(bracket)(30)에 의하여 가장 가까이 있는 기둥(10)과 기둥(10)의 상측을 서로 연결하는 형상으로 기둥(10)과 결합이 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)와 교차를 하면서 수평보(20)와 평행한 방향으로 인접을 하게 되는 일정길이의 구간에 있어서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면과 인접하는 한 부분 이상의 소정위치가 수평보(20)에 결합되고, 수평보(20)를 중심으로 하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 있게 되는 쪽의 반대방향으로 수평보(20)에서 소정의 길이만큼 돌출이 되는 한 개 이상의 중간보강재(51)가 소정의 재질과 단면형상으로서 구비가 되고, 수평보(20)의 길이방향 축을 중심으로 하는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 아래위 양측의 가장자리나 또는 아래위 양측의 가장자리와 가깝거나 또는 아래위 양측의 가장자리에 못 미치는 곳에서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면과 인접을 하는 한 부분 이상의 소정위치와 중간보강재(51)의 돌출된 단부를 각각 연결하는 외측보강재(52)가 소정의 재질과 단면형상으로서 구비가 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 소정의 재질로 되고, 소정의 단면형상을 가지면서, 기둥(10)의 직경, 또는 일변(一邊)의 길이 보다가 더 긴 길이로 되는 두 개가 한 쌍을 이루는 브래킷부재(31)를 기둥(10)과 교차하는 수평의 방향으로 기둥(10)의 양쪽에다가 서로 마주하도록 각각 하나씩 배치를 하고, 브래킷부재(31)가 길이방향으로 기둥(10)의 양쪽 외측으로 돌출되는 소정의 위치에서 두 개 이상의 볼트와 너트(32)로서 마주하는 두 개의 브래킷부재(31)를 서로 조여서 한 쌍인 두 개의 브래킷부재(31)가 기둥의 외측으로 일정길이부분이 돌출되는 형상으로 기둥(10)과 결합이 되어 하나의 브래킷(bracket)(30)이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)에 걸쳐져서 얹히는 상태로 수평보(20)와 교차를 하면서 수평보(20)와 평행하게 인접하는 일정길이의 구간에 있어서 수평보(20)의 길이방향을 회전축으로 하는 회전운동을 할 수가 있는 한 개 이상의 베어링(bearing)(60)이 수평보(20)에 결합이 되고, 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면에 인접하는 한 부분 이상의 소정위치가 베어링(bearing)(60) 외측의 소정부분에 결박이 되는 상태로 결합되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 외측보강재(52)에는 그 길이를 임의로 조절 할 수가 있도록 하는 길이조절장치(521)가 소정의 위치에 구비되고, 수평보(20)를 중심으로 한 태양광발전모듈(40) 아래와 위쪽의 뒷면과 인접하는 소정의 부분 및 중간보강재(51)의 돌출된 끝 단부와 각 외측보강재(52) 양측 끝단과의 연결을 회전이 가능한 힌지(hinge)연결로 하여 구비가 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 길이조절장치(521)는 유압잭(hydraulic jack)으로 구비가 되어 컴퓨팅(computing)장치에 의하여 사전에 입력된 프로그램에 따라서 자동으로 구동(動)이 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 한 개 이상의 베어링(bearing)(60)과 한 개 이상의 중간보강재(51)는 수평보(20) 길이방향의 선(線)위에서 그 위치가 서로 어긋나서 다른 곳이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 기둥(10)은 콘크리트로서 속이 빈 중공의 원형단면이고 콘크리트 속에는 철근과 함께 PC강연선(Prestressing strand, PC鋼撚線)을 인장하여 매입(埋入)하게 되는 PC콘크리트기둥(Prestressed Concrete Pole)인 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
또한, 소정의 재질과 단면형상을 가지는 일정한 길이로 되어 일 측의 끝단은 기둥(10)에서부터 수평보(20)의 길이방향으로 일정거리만큼 이격된 소정위치의 수평보(20)에 결합이 되고 일 측의 끝단은 기둥(10)과 수평보(20)가 교차하는 부분에서부터 아래쪽으로 일정거리만큼 이격된 소정위치의 기둥(10)에 결합이 되는 수평보 경사보강부재(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물은 지상에 세워진 기둥의 상측에 태양광발전모듈을 설치하여 지표면이 아닌 비교적 높은 위치의 공중권역(空中圈域, Air Catchment Area)에서도 태양광발전을 하도록 함에 있어서 지표면 보다가는 바람이 더 세게 불어오는 공중(空中)에서 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들을 기둥과 수평보에 매달아 지지를 시키되 중간보강재와 외측보강재로 이루어지는 삼각형구조의 보강재로서 충분히 견고하게 공중에 매달려 지지될 수가 있도록 하면서도 또한 수평보를 보다 더 길게 하여 그 위에다가 상당히 넓은 면적의 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들을 나열하여 배치를 할 수가 있도록 하며, 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들의 하부의 기둥으로 이루어지는 공간을 벽체와 지붕으로 구성하여 실내 농업구조물을 형성함으로써 기둥의 하부에서는 실내농업이 가능하고 상부에서는 태양광에 의한 충분한 전력을 얻어냄으로 인하여 실내농업구조물의 내부에서 작물의 재배에 필요한 전력량 또한 충분히 생산할 수 있어, 공중권역의 태양광발전과 함께 지표면에서의 작물경작 등, 여러 가지의 경제적 행위들을 동시에 함께 병행할 수도 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있게 된다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물의 사시도이다.
도 2a는 상기 도 1의 정면도이다.
도 2b는 상기 도 1의 일부의 확대 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 태양광발전장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 4a는 상기 도 3의 배면 사시도이다.
도 4b는 상기 도 4a의 다른 실시예를 도시한 도이다.
도 4c는 도 4a에 있어서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)가 베어링에 의하여 수평보의 길이방향을 중심축으로 하여 회전을 할 수가 있는 상태로 수평보와 결합이 된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4d는 도 4a에 있어서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)의 뒷면 쪽으로 중간보강재가 수평보에서 소정의 길이만큼 돌출된 형상을 도시한 단면도이다.
도 5a는 상기 도 3의 측면방향 단면도이다.
도 5b는 상기의 도 5a에 있어서 외측보강재의 소정부분에다가 외측보강재의 길이를 임의로 조절하도록 하는 길이조절장치가 구비된 형상을 도시한 단면도 이다.
도 6a는 ㄷ자의 형상으로 된 두개의 브래킷부재가 한 쌍으로 되어 두개 이상의 볼트와 너트에 의하여 기둥에 결합이 되어 하나의 브래킷(bracket)으로 구비가 되는 평면방향의 단면도이다.
도 6b는 상기 도 6a의 A-A선 방향 단면도이다.
도 6c는 상기의 도4a에 있어서 브래킷부재가 H자의 형상으로 된 것을 도시한 평면방향의 단면도이다.
도 6d는 상기 도 6c의 B-B선 방향의 단면도이다.
도 7은 수평보를 더 길게 하거나 또는 더 견고하게 지지시키기 위한 수평보 경사보강부재가 기둥을 중심으로 좌우가 대칭인 수평보의 소정위치와 수평보 아래 쪽 기둥의 소정위치를 역삼각형의 모양이 되도록 연결되는 상태를 도시한 정면방향의 단면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 지상에 세워진 기둥의 상측에 태양광발전을 위한 모듈을 설치하면서도 기둥을 이용하여 하부에 실내농업구조물을 형성하도록 함으로써 내부에 다양한 작물을 재배할 수 있으면서도 작물 재배에 필요한 전력을 기둥의 상부에 설치되는 브래킷을(bracket)위에 1개 또는 복수개의 수평 보를 배치하여 여러 개의 태양광발전 모듈(module)이나 어레이(array)들에서 공급받을 수 있도록 하여, 태양광 발전 구조물의 설치면적과 실내농업구조물의 설치면적을 별도로 하지 않도록 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물의 사시도이고, 도 2a는 상기 도 1의 정면도이고, 도 2b는 상기 도 1의 일부의 확대 분해 사시도이다.
본 발명의 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물(1)은 도 1 및 도 2에서와 같이, 지면에서부터 수직방향의 일정한 높이를 가지도록 지상에 일정 간격마다 복수개가 세워지는 기둥(10)과; 기둥(10) 상측의 소정위치에서 인접한 기둥(10) 들을 연결하도록 구성되는 수평보(20)와; 수평보(20)에 결합이 되는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)와; 기둥(10)이 세워진 소정구획의 지상에서 수평보(20)의 아랫부분이 되는 소정의 공간에 벽체(70)가 두 개 이상의 기둥(10)들과 접촉이 되도록 구비를 하여, 연직방향의 각 기둥(10)들과 접촉이 되는 벽체(70)의 연직방향 소정의 각 부분들을 각각의 기둥(10)에다가 결합을 시켜서 고정을 하는 것과 함께 수평보(20)의 아랫부분이 되는 벽체(70)의 상측을 덮어씌우는 지붕(80)에 의하여 실내와 같은 환경의 공간을 제공하는 건축물(90)이 수평보(20)의 아랫부분에 있게 되도록 형성된다.
즉, 도시된 바와 같이, 기둥(10)의 상부에는 수평방향으로 수평보(20)를 결합하고 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)를 구성하여 태양광을 이용하여 전력을 생산하도록 하며, 기둥(10)의 하부에는 벽체(70)와 지붕(80)으로 이루어지는 공간의 내부에서 작물을 재배하도록 하는 것이다.
벽체(70)는 경량판넬, 목재, 유리 등 공지의 다양한 재질의 벽체를 모두 이용할 수 있으며, 기둥(10)과 기둥(10)을 연결하도록 수직방향으로 형성되며, 도 2b에서와 같이, 별도의 고정부재(72) 등을 이용하여 기둥(10)과 결합하도록 할 수 있으며, 가로와 세로가 각각 소정의 길이로 되는 사각형이나 또는 삼각형 등의 평면도형이나 원형 또는 타원형과 같은 각종의 모양들로 되면서, 동시에 지면에서부터 소정의 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 지붕(80) 역시 공지의 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 기둥(10)과의 결합시에 도시된 바와 같이 밴드 형상의 브라켓(81)을 포함한 공지의 다양한 형상의 브라켓을 이용하여 기둥(10)에 고정하고 지붕(80)을 거치하거나 결합하도록 할 수 있다. 이때, 지붕(80)은 도시된 바와 같이 수평면을 이루도록 형성할 수도 있으며, 태양광의 입사각에 따라 경사가 지도록 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명 태양광발전장치의 일 실시예의 사시도이고, 도 4a는 상기 도 3의 배면 사시도이며, 도 5a는 상기 도 3의 측면방향 단면도이다.
기둥(10)은 콘크리트나 철재(鐵材)나 또는 FRP 등의 수지(樹脂, resin)제품들과 같은 공지의 다양한 재질로 되고, 그 단면은 원형, 속이 빈 중공의 원형, 사각형, 속이 빈 중공의 사각형, H자 형 등의 다양한 모양들로 구비를 할 수가 있으며 기둥단면의 굵기가 또한 위로 갈수록 가늘어지거나 또는 균일하게 되는 등의 각종형상들로 구비를 할 수가 있게 되는 것으로서, 바람직하게는 콘크리트에다가 철근과 강연선으로 보강을 한 PHC(Prestressed High-strength Concrete)기둥이나 또는 전주(電柱)와 같은 PC기둥(prestressed concrete pole)으로 되고, 위로 갈수록 가늘어지는 속이 빈 중공의 원형단면으로 되는 것이 경제적인 측면과 구조적인 측면을 모두 만족시킬 수가 있어서 가장 바람직하다.
상기와 같이 구비가 된 기둥(10)이 지상에서 충분히 견고하게 서있을 수가 있도록 기둥(10) 하측의 일정길이 만큼을 공지의 다양한 방법들로서 지표면의 땅속에 매입을 하고서는 그 상측에다가 먼저 브래킷(bracket)(30)을 설치하게 되는 것으로서 브래킷(bracket)(30)은 특정한 기둥이나 벽, 등의 중간부분에다가 소정의 다른 물건들이나 부재(部材)들을 걸치거나 또는 매달거나 또는 결합하여 고정을 시키거나 또는 얹혀놓을 수가 있도록 하는 공지의 다양한 여러 가지 방법들이나 구조나 형상들로서 구비를 할 수도 있으나 본 발명에서 바람직하게는 기둥(10)에다가 쉽고도 간단하게 조립과 해체를 할 수가 있도록 하는 도 5a와 도 5b와 도 6a와 도 6b에서와 같이 기둥(10)의 직경, 또는 일변(一邊)의 길이 보다가 더 긴 길이를 가지면서 자형상이나 또는 H자형상 등 공지의 각종 다양한 형상들로 된 두 개가 한 쌍을 이루는 브래킷부재(31)를 기둥(10)과 교차하는 수평의 방향으로 기둥(10)의 양쪽에다가 서로 마주하도록 각각 하나씩 배치를 하여 조립을 한 상태에서 브래킷부재(31)가 길이방향으로 기둥(10)의 양쪽 외측으로 돌출되는 소정의 위치에다가 두 개 이상의 볼트와 너트로(32)서 마주하는 두 개의 브래킷부재(31)를 서로 조임으로서 두 개의 브래킷부재(31)가 기둥(10)의 외측으로 일정길이부분이 돌출되면서 기둥(10)과 결합이 되어 하나의 브래킷(bracket)(30)이 되도록 하는 것이 가장 바람직 한 구조이다.
또한 수평보(20)는 도 3과 도 4a와 도 5a에서와 같이 수평이나 또는 수평과 가까운 방향으로 한 곳 이상의 소정부분이 연직방향의 기둥(10)과 교차를 하면서 브래킷(bracket)(30)의 돌출된 부분위에 얹히는 상태로 구비가 되어 브래킷(bracket)(30)과 함께 기둥(10)에다가 결합을 하여 고정을 하게 되는 것으로서 이때 브래킷(bracket)(30)의 돌출부분의 위에 얹히게 되는 수평보(20)는 용접에 의하거나 또는 밴드(band)장치나 고정쇠 등, 다양한 여러 가지 공지의 결박 및 고정방법들에 의하여 브래킷(bracket)(30)과 함께 기둥(10)에다가 완전하게 결박하여 고정을 시킬 수가 있게 되는 것으로서 그 재질은 철재(鐵材)나 또는 FRP 등의 수지(樹脂, resin)제품들과 같은 공지의 여러 가지 다양한 재질들로 구비를 할 수가 있게 되고, 그 단면의 형상은 속이 빈 중공의 원형 관, 또는 속이 빈 중공의 사각형 관, 또는 H자 및 다른 여러 가지의 형상들로 된 각종의 형강(形鋼)들과 같은 다양한 여러 가지의 모양들로 구비를 할 수가 있는 것으로서 바람직하게는 자중을 줄일 수가 있는 비교적 작은 크기의 단면으로서도 기둥(10)에 의하여 지지가 되는 수평 또는 수평과 가까운 방향의 길이를 보다 더 길게 할 수가 있는 상당한 내구력을 가진 구조용 강재나 또는 탄소섬유 등과 같은 인장강도가 아주 뛰어난 강화재료를 복합하여 구조적 내구성은 상당히 크면서도 자중이 아주 가벼운 탄소섬유가 보강된 FRP 등의 재질들로 구비를 하는 것이 바람직하다.
상기에서와 같이 구비가 된 수평보(20)의 위에다가는 도 3과 도 4a와 도 5a과에서와 같이 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)의 위에 얹혀서 걸쳐지는 형태로 한 개 이상의 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)들을 수평보(20)와 평행한 방향으로 나열하여 구비를 하게 되는 바 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 기본적인 구조는 태양빛이 입사되는 전면부와 반대쪽의 후면부로 구분을 한다면 전면부 쪽에는 여러 개로 이루어진 태양전지 셀(solar cells)들의 전면을 보호하는 밀봉재(encapsulant)와 유리(glass)로 구성이 되고, 후면부 쪽에는 태양전지 셀(solar cells)들의 뒷면을 보호하는 밀봉재(encapsulant)와 후면시트(backsheet)로 구성이 되어서는 전체적인 외곽의 틀을 형성하는 외곽 프레임(frame)의 안쪽에 각 요소들의 외곽 가장자리부분들이 끼워져서 삽입된 상태로 하나의 태양광발전 모듈(module)(40)이 이루어지게 되거나 또는 이와 같은 여러 개의 태양광발전 모듈(module)(40)들을 모두 모아서 하나의 집합체(集合體)가 되도록 조립을 한 어레이(array)(40)로 이루어지게 된다.
상기에서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)는 설치위치에 따른 태양의 위도 및 계절별 위도의 변화를 감안하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 전면이 입사되는 태양빛의 방향과 수직에 가장 가깝도록 하기 위하여서는 수평방향과 소정의 각도를 가지면서 전면이 태양을 향하도록 구비를 하게 된다.
상기에서 수평보(20)의 위에 얹혀서 걸쳐지는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)와 평행하게 연접을 하게 되는 소정의 길이부분에 있어서는 한 부분 이상의 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 소정위치가 수평보(20)에 고정이 되도록 결박을 하여 구비를 하게 되는 것으로서 고정되도록 결박을 하는 것에 있어서는 공지의 여러 가지 다양한 구조와 방법들에 의할 수가 있게 된다.
상기에서 계절별 태양의 위도변화를 감안한다면 바람직하게는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)와 평행하게 연접을 하게 되는 소정의 길이부분에 있어서 한 부분 이상의 소정위치에다가 도 4c에서와 같이 베어링(bearing)(60)의 내측 면 안쪽이 수평보(20)의 외측 면이 끼워져 삽입이 되어 수평보(20)의 길이방향을 회전축으로 하는 회전운동을 할 수가 있는 베어링(bearing)(60)을 구비하고서는 베어링(bearing)(60) 외측면의 소정부분이 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 소정부분과 용접 등 다양한 공지의 여러 가지 방법들로서 고정되도록 결박하여 결합을 하여서는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)자체가 베어링(bearing)(60)에 의하여 수평보(20)의 길이방향을 회전축으로 하는 회전운동을 하면서 동시에 수평보(20)에 지지가 되어 지도록 함으로서 계절별 태양의 위도변화에 따라 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 수평방향과 이루는 각도를 조절할 수가 있도록 하는 것이 보다 더 바람직한 것으로서 상기에서 베어링(bearing)(60)은 수평보(20)의 외측 면을 이루는 소정의 형상에 따라 그에 맞는 여러 가지의 다양한 형상과 구조와 방법들로서 구비를 할 수가 있게 된다.
상기와 같은 방법들에 의하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)는 공중권역(空中圈域)인 기둥(10)상측의 수평보(20)위에 구비가 되는 것으로서 공중권역(空中圈域)에서는 지표면 보다가 바람이 더 세게 불어오는 등, 여러 가지의 요인들로서 태양광발전모듈(40)이 수평보(20)의 위에 얹혀서 지지가 되는 상태를 보다 더 견고하게 하도록 하는 별도의 보강재(50)를 더 구비하도록 할 수도 있다.
보강재(50)는 도 4a와 도 5a에서와 같이 중간보강재(51)와 외측보강재(52)로 이루어져서 태양광발전모듈의 수평보(20)를 중심으로 한 아래와 위쪽의 각 부분이 삼각형의 구조에 의하여 보다 더 견고하게 수평보(20)에 지지가 되도록 구비를 하게 되는 것으로서 먼저 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)와 평행하게 연접을 하게 되는 소정의 길이부분에 있어서 한 부분 이상의 소정위치에다가 도 4d와 같이 수평보(20)를 중심으로 하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 배치되는 쪽의 반대 방향으로 수평보(20)에서 일정길이 만큼 돌출이 되는 한 개 이상의 중간보강재(51)를 구비하고, 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 수평보(20)를 중심으로 한 아래와 위쪽 단부 가장자리 근처 소정의 부분과 각 중간보강재(51)의 돌출된 끝 단부를 각각 연결하는 외측보강재(52)를 함께 구비하게 되면 수평보(20)를 중심으로 한 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 아래와 위쪽의 각 부분에서는 중간보강재(51)의 길이방향 축이 하나의 변(邊)이 되고 아래와 위쪽 두 개 외측보강재(52)의 축이 아래와 위의 각 변(邊)이 되며 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 아래와 위쪽의 축이 각 변(邊)이 되어 두 개의 삼각형이 하나의 삼각형 안에 있게 되는 간단한 트러스(truss)의 구조가 되어서 태양광발전모듈은 전체적으로 수평보(20)에 보다 더 견고하게 결합되어 지지가 될 수 있게 되는 것이다.
특히, 도 4b에 도시된 바와 같이, 외측보강재(52) 들을 수평방향으로 연결하도록 수평보강재(53)를 추가로 구성하고, 수평보강재(53)가 브래킷(bracket)(30)의 상부에 안착되도록 하여 구조적인 안정성을 유지할 수 있도록 할 수 있다.
또한 도 5b에서와 같이 아래와 위쪽 각 외측보강재(52)의 소정위치에다가는 각 외측보강재(52)의 길이를 임의로 조절을 할 수가 있도록 하는 별도의 길이조절장치(521)를 구비하고, 아울러 수평보(20)를 중심으로 한 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 아래와 위쪽의 뒷면과 각각 인접하는 소정의 부분 및 중간보강재(51)의 돌출된 끝 단부와 외측보강재(52) 양측 끝단과의 연결을 회전이 가능한 힌지(hinge)연결에 의하여 결합이 되도록 구비를 한 상태에서 아래와 위쪽에 있는 두 개의 외측보강재(52)를 상호 연동하여 길이를 변화시키게 되면 상기에서 이미 설명을 한 도 4c와 같은 구조의 베어링(bearing)(60)에 의하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 수평보(20)의 길이방향 축을 중심으로 한 회전운동을 보다 더 쉽게 할 수가 있도록 함으로서 태양의 위도변화에 따라 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 수평방향과 이루는 각도를 한층 더 효과적이면서도 적절하게 변화시킬 수가 있게 되는 것으로서 길이조절장치(521)는 유압잭(hydraulic jack) 등 공지의 다양한 여러 가지의 장치와 방법들에 의할 수가 있는 것으로서 특히 컴퓨팅(computing)을 통한 자동화에 의하여 유압잭(hydraulic jack) 등으로 된 길이조절장치(521)를 구동하게 되면 두 개의 외측부재(52)가 태양의 위도변화에 따라 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 수평방향과 이루는 소정의 각도를 자동으로 조절하게 되면 보다 더 효과적인 본 발명의 장치를 구비할 수가 있게 된다.
상기에서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(40)에 얹혀서 걸쳐지는 상태로 수평보(20)와 평행하게 연접을 하게 되는 소정의 길이부분에 있어서 수평보(20)를 중심으로 하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 쪽에는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 소정부분이 수평보(20)에 고정되도록 결합되어 결박되는 곳이 한 부분 이상 있게 되거나 또는 수평보(20)의 길이방향 축을 회전축으로 하여 회전을 하도록 하는 한 개 이상의 베어링(bearing)(60)이 수평보(20)에 결합되어 베어링(bearing)(60)들 외측의 소정부분에 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 소정부분들이 결박되어 고정되도록 결합을 하게 되는 두 가지의 경우들 중에서 한가지의 경우와 함께 수평보(20)를 중심으로 한 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 쪽과는 반대의 방향으로 수평보(20)의 소정부분에서 일정길이만큼이 돌출되는 한 개 이상의 중간보강재(51)가 구비되는 것으로서 특히나 한 부분 이상의 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 뒷면의 소정의부분이 수평보(20)에 단순하게 고정되도록 결합되는 경우에 있어서는 그 위치가 중간보강재(51)의 길이방향 축과 동일한 위치가 되도록 구비를 할 수도 있으나, 베어링(bearing)(60)에 의하여 결합을 하게 되는 경우에 있어서는 베어링(bearing)(60)이 결합되는 도 4c의 위치는 도 4d에 의한 중간보강재(51)의 길이방향 축과 다른 곳이 되는 도 4a에서와 같은 형상이 되도록 구비를 하게 된다.
상기에서 중간보강재(51)와 외측보강재(52)는 소정의 각종 재질들과 소정의 각종 단면들로서 구비를 하게 되는바 특히나 속이 빈 원형이나, 사각형이나 H자 등, 각종형상의 단면들로 된 구조용 강재로 구비를 하는 것이 보다 더 바람직하며 또한 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면과 인접한 소정의 부분 등, 각 요소부분들과의 연결 및 결합에 있어서는 용접에 의하거나, 또는 볼트와 너트에 의하거나, 또는 다른 여러 가지 공지의 다양한 구조와 방법들에 의할 수가 있게 된다.
도 7에서와 같이 수평보 경사보강부재(21)를 함께 구비할 수도 있게 되는 바 필요에 따라서는 수평보 경사보강부재(21)를 기둥(10)과 기둥(10)사이 안쪽의 양측이나 기둥(10)과 기둥사이 밖의 양측 중에서 어느 한 부분에만 구비를 하거나 또는 각각 다르게 구비를 하거나 또는 모두 함께 동일하도록 구비를 할 수도 있게 되는 것으로서, 이에 의하여서는 특히나 기둥(10)과 기둥(10)사이 안쪽의 지표면이 도로나 하천 등과 같이 다른 용도로 이미 활용이 되고 있는 등의 어려운 제약들이 수반되는 장소에서도 기둥(10)과 기둥(10)사이의 거리를 충분히 넓혀서는 수평보(20)의 길이를 한층 더 길게 함으로서 본 발명의 효과를 더욱더 극대화할 수가 있게 된다.
1 : 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물
10 : 기둥
20 : 수평보
21 : 수평보 경사보강부재
30 : 브래킷(bracket)
31 : 브래킷부재
32 : 볼트와 너트
40 : 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)
50 : 보강재
51 : 중간보강재
52 : 외측보강재
521 길이조절장치
60 : 베어링(bearing)
70 : 벽체
80 : 지붕
90 : 건축물

Claims (10)

  1. 소정의 구획을 가지는 지상에서 가로와 세로의 각 방향으로 소정의 간격마다 지면에서부터 수직방향의 일정한 높이를 가지도록 세워지는 두 개 이상 여러 개의 기둥(10)과; 각 기둥(10)과 기둥(10)들 사이의 상측 소정의 위치에서 수평 또는 수평과 가까운 방향으로 소정의 길이를 가지면서 각각의 기둥(10)들과 교차를 하게 되는 각 부분들이 기둥(10)에 고정되도록 구비가 되는 수평보(20)와; 수평보(20)에 지지가 되도록 구비가 되는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)로 이루어지는 공중권태양광발전장치에 있어서,
    기둥(10)이 세워진 소정구획의 지상에서 수평보(20)의 아랫부분이 되는 소정의 공간에 벽체(70)가 두 개 이상의 기둥(10)들과 접촉이 되도록 구비를 하여, 연직방향의 각 기둥(10)들과 접촉이 되는 벽체(70)의 연직방향 소정의 각 부분들을 각각의 기둥(10)에다가 결합을 시켜서 고정을 하는 것과 함께 수평보(20)의 아랫부분이 되는 벽체(70)의 상측을 덮어씌우는 지붕(80)에 의하여 실내와 같은 환경의 공간을 제공하는 건축물(90)이 수평보(20)의 아랫부분에 있게 되며,
    기둥(10)은 2개 또는 그 이상이 소정의 간격으로 구비가 되며, 수평보(20)는 기둥 상측의 브래킷(bracket)(30)에 의하여 가장 가까이 있는 기둥(10)과 기둥(10)의 상측을 서로 연결하는 형상으로 기둥(10)과 결합이 되고,
    소정의 재질로 되고, 소정의 단면형상을 가지면서, 기둥(10)의 직경, 또는 일변(一邊)의 길이 보다가 더 긴 길이로 되는 두 개가 한 쌍을 이루는 브래킷부재(31)를 기둥(10)과 교차하는 수평의 방향으로 기둥(10)의 양쪽에다가 서로 마주하도록 각각 하나씩 배치를 하고, 브래킷부재(31)가 길이방향으로 기둥(10)의 양쪽 외측으로 돌출되는 소정의 위치에서 두 개 이상의 볼트와 너트(32)로서 마주하는 두 개의 브래킷부재(31)를 서로 조여서 한 쌍인 두 개의 브래킷부재(31)가 기둥의 외측으로 일정길이부분이 돌출되는 형상으로 기둥(10)과 결합이 되어 하나의 브래킷(bracket)(30)이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)와 교차를 하면서 수평보(20)와 평행한 방향으로 인접을 하게 되는 일정길이의 구간에 있어서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면과 인접하는 한 부분 이상의 소정위치가 수평보(20)에 결합되고,
    수평보(20)를 중심으로 하여 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)가 있게 되는 쪽의 반대방향으로 수평보(20)에서 소정의 길이만큼 돌출이 되는 한 개 이상의 중간보강재(51)가 소정의 재질과 단면형상으로서 구비가 되고, 수평보(20)의 길이방향 축을 중심으로 하는 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40) 아래위 양측의 가장자리나 또는 아래위 양측의 가장자리와 가깝거나 또는 아래위 양측의 가장자리에 못 미치는 곳에서 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면과 인접을 하는 한 부분 이상의 소정위치와 중간보강재(51)의 돌출된 단부를 각각 연결하는 외측보강재(52)가 소정의 재질과 단면형상으로서 구비가 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서
    태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 중간부분이 수평보(20)에 걸쳐져서 얹히는 상태로 수평보(20)와 교차를 하면서 수평보(20)와 평행하게 인접하는 일정길이의 구간에 있어서 수평보(20)의 길이방향을 회전축으로 하는 회전운동을 할 수가 있는 한 개 이상의 베어링(bearing)(60)이 수평보(20)에 결합이 되고, 태양광발전 모듈(module) 또는 어레이(array)(40)의 뒷면에 인접하는 한 부분 이상의 소정위치가 베어링(bearing)(60) 외측의 소정부분에 결박이 되는 상태로 결합되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  6. 청구항 3에 있어서,
    외측보강재(52)에는 그 길이를 임의로 조절 할 수가 있도록 하는 길이조절장치(521)가 소정의 위치에 구비되고, 수평보(20)를 중심으로 한 태양광발전모듈(40) 아래와 위쪽의 뒷면과 인접하는 소정의 부분 및 중간보강재(51)의 돌출된 끝 단부와 각 외측보강재(52) 양측 끝단과의 연결을 회전이 가능한 힌지(hinge)연결로 하여 구비가 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    길이조절장치(521)는 유압잭(hydraulic jack)으로 구비가 되어 컴퓨팅(computing)장치에 의하여 사전에 입력된 프로그램에 따라서 자동으로 구동(動)이 되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  8. 청구항 5에 있어서
    한 개 이상의 베어링(bearing)(60)과 한 개 이상의 중간보강재(51)는 수평보(20) 길이방향의 선(線)위에서 그 위치가 서로 어긋나서 다른 곳이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    기둥(10)은 콘크리트로서 속이 빈 중공의 원형단면이고 콘크리트 속에는 철근과 함께 PC강연선(Prestressing strand, PC鋼撚線)을 인장하여 매입(埋入)하게 되는 PC콘크리트기둥(Prestressed Concrete Pole)인 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    소정의 재질과 단면형상을 가지는 일정한 길이로 되어 일 측의 끝단은 기둥(10)에서부터 수평보(20)의 길이방향으로 일정거리만큼 이격된 소정위치의 수평보(20)에 결합이 되고 일 측의 끝단은 기둥(10)과 수평보(20)가 교차하는 부분에서부터 아래쪽으로 일정거리만큼 이격된 소정위치의 기둥(10)에 결합이 되는 수평보 경사보강부재(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 공중권태양광발전과 실내농업을 위한 복합구조물.
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