KR102181202B1

KR102181202B1 - 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템

Info

Publication number: KR102181202B1
Application number: KR1020200116697A
Authority: KR
Inventors: 김철규
Original assignee: (주)신담엔지니어링
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2020-11-20

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 건축물은 거주 공간을 형성하는 외측벽; 및 상기 외측벽에 설치가능하며, 외부에 노출되는 일측면과 상기 일측면의 맞은편의 타측면 사이의 온도 차이에 따라 전기를 생성하는 전기생성패널을 포함한다.

Description

건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템{ELECTRIC GENERATION SYSTEM INCLUDING ELECTRIC GENERATION PANEL CAPABLE OF INSTALLATION AT BUILDING }

본 발명은 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템에 관한 것이다.

한여름 최고 온도는 섭씨 35도 내지 40도 까지 상승할 수 있다. 이와 같은 온도에서 건축물은 태양열에 의하여 뜨겁게 달궈지게 된다.

건축물이 태양열에 의하여 달궈지면 건축물 실내의 온도 역시 상승하게 되어 냉방기를 장시간 동작시켜야 하므로 에너지 소모가 늘어난다.

또한 밤이 되면 건축물이 복사열을 방출하여 외부 온도가 낮아지더라도 실내 온도는 그만큼 떨어지지 않을 수 있다.

이에 따라 태양열로 인한 건축물의 온도를 낮추는 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.

공개특허 10-2019-0078285 (공개일 : 2019년7월4일)

본 발명의 실시예에 따른 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템은 태양열로 인한 외측벽의 온도 상승을 억제하기 위한 것이다.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 거주 공간을 형성하는 외측벽; 및 상기 외측벽에 설치가능하며, 외부에 노출되는 일측면과 상기 일측면의 맞은편의 타측면 사이의 온도 차이에 따라 전기를 생성하는 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따른 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템은 외측벽에 전기생성패널을 구비함으로써 태양열로 인한 외측벽의 온도 상승을 억제할 수 있다.

본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템을 나타낸다.
도 2는 전기생성패널과 외측벽의 접속 구조와 전기적 연결 관계를 나타낸다.
도 3은 전기생성패널의 구조를 나타낸다.
도 4는 열전모듈의 구조를 나타낸다.
도 5는 이물질 차단부재를 나타낸 것이다.
도 6은 테스트 접속단자를 통한 열전모듈의 동작 테스트 일례를 나타낸다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 건축물에 설치가능한 전기생성패널을 포함하는 전기생성시스템은 건축물의 외측벽(100)과 전기생성패널(200)을 포함한다.

건축물의 외측벽(100)은 거주 공간을 형성한다. 거주 공간은 방, 화장실, 거실, 창고, 복도 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

전기생성패널(200)은 외측벽(100)에 설치가능하며, 외부에 노출되는 일측면과 일측면의 맞은편의 타측면 사이의 온도 차이에 따라 전기를 생성한다.

예를 들어, 한여름인 경우 태양열에 의하여 건축물의 외측벽(100)의 온도가 섭씨 수십도 이상 상승할 수 있다. 전기생성패널(200)이 외측벽(100)에 설치될 경우 건축물의 외부에 인접한 전기생성패널(200)의 일측과 건축물의 외측벽(100)에 인접한 전기생성패널(200)의 타측 사이에 온도 차이가 클 수 있다.

이에 따라 전기생성패널(200)은 전기를 많이 생성할 수 있을 뿐만 아니라 외측벽(100)의 온도는 낮아지므로 건축물 내부의 온도 역시 낮출 수 있다. 이 경우 건축물 내부의 냉방 에너지를 절감할 수 있다.

이 때 도 3에 도시된 바와 같이, 전기생성패널(200)은 다수의 열전모듈(210)과 패널바디(230)를 포함할 수 있다. 열전모듈(210)은 앞서 언급된 온도 차이에 따라 전기를 생성한다. 패널바디(230)는 다수의 열전모듈(210)의 삽입 공간을 제공하며 외측벽(100)에 설치가능하다.

열전모듈(210)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 직렬 연결된 다수의 열전소자(211)와, 다수의 열전소자(211)가 삽입된 모듈바디(213)를 포함한다. 서로 인접한 열전소자(211)는 전극(215)으로 직렬 연결되고, 직렬연결된 다수의 열전소자(211)들은 모듈바디(213)에 구비된 모듈단자(217)에 도선으로 연결된다.

이 때 열전소자(211)는 n형 열전소자(211)와 p형 열전소자(211)가 교대로 배치될 수 있다. 이에 따라 인접한 n형 열전소자(211)와 p형 열전소자(211)가 전극(215)에 의하여 직렬로 연결될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 패널바디(230)의 삽입 공간의 밑면에는 바디단자(237)가 구비되고, 열전모듈(210)이 삽입 공간에 삽입됨에 따라 바디단자(237)는 열전모듈(210)의 모듈단자(217)와 접촉한다.

이와 같이 바디단자(237)와 모듈단자(217)가 접촉될 때, 바디단자(237)와 연결되어 다수의 열전모듈(210)을 직렬로 연결하는 도선이 패널바디(230)에 구비된다.

즉, 다수의 열전모듈(210)이 패널바디(230)에 삽입되면, 열전모듈(210) 각각은 삽입공간의 바디단자(237)와 접촉할 수 있다. 이 때 인접한 삽입공간의 바디단자(237)가 도선으로 연결됨으로써 다수의 열전모듈(210)들이 직렬로 연결될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 열전모듈(210)들을 직렬로 연결하기 위한 패널바디(230)의 도선은 패널접속부(231)에 연결된다.

이 때 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 패널접속부(231)는 외측벽(100)을 향하여 돌출되도록 패널바디(230)에 구비된다. 패널접속부(231)는 금속과 같은 도전성 재질로 이루어질 수 있다.

건축물의 외측벽(100)에는 패널접속부(231)가 삽입되어 직렬 연결된 열전모듈(210)들에 의하여 생성된 전기를 건물 전력망으로 전달하는 벽면접속부(110)가 구비된다. 벽면접속부(110) 역시 도전성 재질로 이루어질 수 있다.

벽면접속부(110)에 패널접속부(231)가 삽입되므로 외측벽(100)에 패널접속부(231)가 삽입될 수 있는 오목한 공간이 형성되고, 상기 오목한 공간에 도전성 재질로 이루어진 벽면접속부(110)가 배치될 수 있다.

앞서 언급된 건물 전력망은 도 2에 도시된 바와 같이, 열전모듈(210)에 의하여 생성된 전기를 저장하는 배터리부(250), 열전모듈(210)에 의하여 생성된 전기를 배터리부(250)에 맞는 전압이나 상용전압으로 변환하는 전기 변환부(270)를 포함한다.

예를 들어, 전기 변환부(270)는 전기생성패널(200)에 의하여 생성된 전기를 배터리부(250)의 정격 직류전압으로 변환하여 배터리부(250)에 공급할 수 있다. 또한 전기 변환부(270)는 전기생성패널(200)에 의하여 생성된 전기를 60Hz 220V의 상용 전원으로 변환할 수도 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 테스트 접속단자(239)가 패널바디(230)에 구비될 수 있다. 테스트 접속단자(239)는 열전모듈(210)의 정상 동작 여부를 테스트하기 위한 것이다.

도 6은 전기생성패널(200)을 등가적으로 표현한 것으로서 테스트 접속단자(239)를 통한 연전모듈의 동작 테스트 일례를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 바와 같이, 다수의 열전모듈(210)은 직렬연결되고, 하나의 열전모듈(210) 양측 단자와 연결된 테스트 접속단자(239)가 구현될 수 있다.

하나의 열전모듈(210)에 해당되는 테스트 접속단자(239)가 테스트기(300)에 연결될 수 있다. 테스트기(300)와 회로를 구성하는 열전모듈(210)이 정상적으로 동작할 경우, 테스트기(300)는 해당 열전모듈(210)에 의하여 생성된 전류를 검출할 수 있다.

테스트기(300)가 전류를 검출하지 못한다면 해당 열전모듈(210)이 정상적으로 동작하지 않음을 알 수 있다. 이 경우 정상적으로 동작하지 않는 열전모듈(210)을 패널마디로부터 제거하여 새로운 열전모듈(210)로 교체할 수 있다.

하나의 전기생성패널(200)에는 다수의 열전모듈(210)이 직렬연결되므로 다수의 열전모듈(210)들 중 하나만이라도 정상적으로 동작하지 않는다면 전기생성패널(200)이 전기 생성을 수행하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우 사용자는 하나의 전기생성패널(200)에 포함된 다수의 열전모듈(210) 중 고장인 열전모듈(210)을 확인해야 한다.

사용자는 하나의 열전모듈(210)의 테스트 접속단자(239)에 테스트기(300)를 접속하여 해당 열전모듈(210)이 정상적으로 동작하는지를 확인함으로써 신속하게 정상적으로 동작하지 않는 열전모듈(210)을 확인할 수 있다.

이 때 도 3에 도시된 바와 같이, 테스트 접속단자(239)는 바디단자(237)와 도선으로 연결되어 외부에 노출되도록 패널바디(230)에 형성된다. 만약 전기생성패널(200)이 건축물의 외측벽(100)에 설치된 상태인데 정상적으로 전기생성이 이루어지지 않는다면 전기생성패널(200)에 포함된 다수의 열전모듈(210) 중 하나 이상의 열전모듈(210)이 정상적으로 전기를 생성하지 않는 것일 수 있다.

이에 따라 사용자는 테스트기(300)를 통하여 열전모듈(210)에 대한 동작 체크를 할 수 있다. 이 때 본 발명과 다르게 테스트 접속단자(239)가 외부에 노출되어 있지 않다면 사용자는 전기생성패널(200)을 건축물의 외측벽(100)에서 떼어내어 테스트를 해야하는 불편함이 발생할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 인접한 삽입공간 사이에 있는 패널바디(230)의 영역에는 외부의 이물질이 삽입공간으로 유입되는 것을 방지하는 이물질 차단부재(233)가 구비된다.

이물질 차단부재(233)는 탄성력을 지닌 재질로 이루어지며, 열전모듈(210)이 삽입공간에 삽입될 때 벤딩되고 열전모듈(210)이 삽입공간에 삽입이 완료되면 탄성력에 의해 복원되어 삽입공간의 개구 영역과 열전모듈(210)의 경계 영역을 덮을 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 이물질 차단부재(233)와 패널바디(230) 사이에는 단열재질로 이루어진 단열층(235)이 구비될 수 있다. 단열층(235)으로 인하여 전기생성패널(200)의 일측면의 열이 맞은편 타측면으로 전달되는 것이 방지되므로 전기생성패널(200)의 일측면과 타측면 사이의 의 온도 차이가 커져 전기 생성 효율이 향상될 수 있다.

이 때 단열층(235)의 단열재질은 패널바디(230)의 재질에 비하여 단열성능이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단열층(235)의 단열재질은 코르크 ·면(綿) ·펠트 ·탄화코르크, 유리솜 ·석영솜 ·규조토(硅藻土) ·탄산마그네슘 분말 ·마그네시아 분말 ·규산칼슘 ·펄라이트 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명과 다르게 단열층(235)이 이물질 차단부재(233) 상에 위치하여 외부에 노출될 경우 외부의 온도, 습도, 비바람, 이물질 등에 의하여 단열층(235)이 열화되어 단열성능이 떨어질 수 있다.

본 발명의 단열층(235)은 이물질 차단부재(233)와 패널바디(230) 사이에 위치하므로 이물질 차단부재(233)가 단열층(235)을 외부 환경 요인으로부터 보호하므로 단열성능의 저하가 방지될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

외측벽(100)
벽면접속부(110)
전기생성패널(200)
열전모듈(210)
열전소자(211)
모듈바디(213)
전극(215)
모듈단자(217)
패널바디(230)
패널접속부(231)
이물질 차단부재(233)
단열층(235)
바디단자(237)
테스트 접속단자(239)
배터리부(250)
전기 변환부(270)
테스트기(300)

Claims

거주 공간을 형성하는 건축물의 외측벽; 및
상기 외측벽에 설치가능하며, 외부에 노출되는 일측면과 상기 일측면의 맞은편의 타측면 사이의 온도 차이에 따라 전기를 생성하는 전기생성패널을 포함하고,
상기 전기생성패널은
상기 온도 차이에 따라 전기를 생성하는 다수의 열전모듈과, 상기 다수의 열전모듈의 삽입 공간을 제공하며 상기 외측벽에 설치가능한 패널바디를 포함하며,
상기 열전모듈은 서로 직렬 연결된 다수의 열전소자와, 상기 다수의 열전소자가 삽입된 모듈바디를 포함하며,
서로 인접한 상기 열전소자는 전극으로 직렬 연결되고, 상기 직렬연결된 다수의 열전소자들은 모듈바디(213)에 구비된 모듈단자에 도선으로 연결되고,
상기 패널바디의 삽입 공간의 밑면에는 바디단자가 구비되고, 상기 열전모듈이 상기 삽입 공간에 삽입됨에 따라 상기 바디단자는 상기 모듈단자와 접촉하고,
상기 바디단자와 상기 모듈단자가 접촉될 때, 상기 바디단자와 연결되어 상기 다수의 열전모듈을 직렬로 연결하는 도선이 패널바디에 구비되고,
상기 패널바디의 도선은 패널접속부에 연결되고,
상기 패널접속부는 상기 외측벽을 향하여 돌출되도록 상기 패널바디에 구비되고,
상기 외측벽에는 상기 패널접속부가 삽입되어 상기 직렬 연결된 상기 열전모듈들에 의하여 생성된 전기를 건물 전력망으로 전달하는 벽면접속부가 구비되고,
상기 건물 전력망은 상기 열전모듈에 의하여 생성된 전기를 저장하는 배터리부, 상기 열전모듈에 의하여 생성된 전기를 상기 배터리부에 맞는 전압이나 상용전압으로 변환하는 전기 변환부를 포함하고,
상기 열전모듈의 정상 동작 여부를 테스트하기 위한 테스트 접속단자가 상기 패널바디에 구비되고,
상기 테스트 접속단자는 상기 바디단자와 도선으로 연결되어 외부에 노출되도록 패널바디에 형성되고,
인접한 상기 삽입공간 사이에 있는 상기 패널바디의 영역에는 외부의 이물질이 상기 삽입공간으로 유입되는 것을 방지하는 이물질 차단부재가 구비되고,
상기 이물질 차단부재는 탄성력을 지닌 재질로 이루어지며, 상기 열전모듈이 상기 삽입공간에 삽입될 때 벤딩되고 상기 열전모듈이 상기 삽입공간에 삽입이 완료되면 탄성력에 의해 복원되어 상기 상기 삽입공간의 개구 영역과 상기 열전모듈의 경계 영역을 덮는 것을 특징으로 하는 전기생성시스템.
제1항에 있어서,
상기 이물질 차단부재와 상기 패널바디 사이에는 단열재질로 이루어진 단열층이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기생성시스템.