KR102269410B1

KR102269410B1 - 태양광 모듈을 접목한 스마트팜

Info

Publication number: KR102269410B1
Application number: KR1020190102470A
Authority: KR
Inventors: 우상무
Original assignee: 썬웨이 주식회사
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-06-25
Also published as: KR20210022983A

Abstract

본 기술은 태양광 모듈을 접목한 스마트팜에 관한 것으로서, 보다 상세히, 태양광을 에너지원으로 사용하는 태양광 모듈 및 이를 적용한 스마트팜에 관한 기술이다.

Description

태양광 모듈을 접목한 스마트팜{Smartfarm applying Solar Module}

통상적으로 널리 사용되는 화석에너지는 한정된 자원이므로 언젠가는 고갈되며, 사용 시 환경에 유해한 오염물질이 발생한다. 또한, 지구온난화가 가속화됨에 따라 환경오염 문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라, 자원량의 제한이 없으며 환경오염 문제도 저감할 수 있는 신재생 에너지를 사용하기 위한 기술개발이 진행되고 있으며, 일예로 태양광을 에너지원으로 사용하는 태양광 모듈이 있다. 태양광 모듈은 설치장소 및 설비규모를 자유롭게 선택할 수 있으나, 태양광 모듈을 설치하기 위한 부지를 확보해야하는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 태양광 발전과 동시에 태양광 모듈이 설치된 부지에서 작물을 재배하거나, 반대로 작물을 재배하는 농장 등에 태양광 모듈을 설치하는 것에 관한 기술이 개발되고 있다. 그러나, 작물이 재배되는 농장 등에 태양광 모듈이 설치되면, 작물에 조사되는 태양광을 태양광 모듈이 차단하여 작물이 원활하게 재배될 수 없는 문제점이 있다.

종래의 기술을 살펴보면, 한국등록특허공보 제10-1962748호에는 농·어업 병행 태양 발전시스템에 관한 기술이 공개된 바 있다. 그러나, 종래의 기술은 태양광을 집열하는 태양광 패널의 면적이 작게 형성되어, 태양광 에너지 발전을 효율적으로 수행할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 태양광 발전 패널에 의해 하부에 그림자가 지게 되므로, 태양광 패널 하부의 농작물이 원활하게 재배될 수 없는 문제점이 있다. 보다 상세히, 태양광 에너지 발전 효율을 증대시키기 위해, 태양을 바라보는 태양광 패널의 면적이 넓어지면, 태양광 패널의 하부에는 상기 그림자가 더 크게 지게 될 것이다. 즉, 상기 태양광 패널이 상기 작물에 조사되는 태양광을 차단하여, 작물이 재배될 수 있는 환경을 조성할 수 없는 문제점이 여전히 존재한다.

또한, 태양광 모듈의 발전량을 증대시키기 위한 다양한 시도가 있었으나, 실제로 사용함에 있어서 경제적인 면과 안정성 면에서 실용성이 부족한 실정이다.

따라서, 상술한 문제점을 보완하여 동일 면적조건에서도 태양광 에너지 발전 효율을 증대시킴과 동시에, 작물이 재배될 수 있는 환경을 조성하여 작물의 재배도 원활하게 이루어질 수 있는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜이 필요하다.

한국등록특허공보 제10-1962748호 (2019.03.21.)

본 발명은 상술한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 동일 크기의 태양광 모듈에서 발전량이 높은 양면형(Bi-Facial) 태양광 모듈에 의하여 태양광 발전이 이루어짐과 동시에 작물이 원활하게 재배되는 환경을 조성할 수 있는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 양면이 다수 개의 태양전지 셀로 구성되어 태양광을 집열하는 태양광 패널, 상기 태양광 패널을 지지할 수 있도록 구성되는 프레임, 상기 프레임에 설치되어 상기 태양광 패널의 저면에 태양광을 반사시키는 반사판, 상기 태양광 패널의 저면에 결합되어 상기 반사판에 의해 반사되는 태양광을 감지하는 센서부 및 상기 태양광 패널 저면의 아래에 구비되어 작물이 재배되는 공간으로 마련되는 스마트팜을 포함하고, 상기 프레임은, 길이조절이 가능한 다수 개의 지지부를 구비하여, 상기 프레임의 지지부 길이가 조절됨에 따라 상기 태양광 패널이 지면과 이루는 경사각 또는 지면으로부터 이격되는 높이가 조절되며, 상기 반사판에 의하여 반사되는 태양광으로, 상기 태양광 패널에 의한 발전이 이루어지는 동시에 상기 스마트팜에서 작물이 재배되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양광 패널의 저면에 부착되는 격자구조의 물분배판;을 더 포함하고, 상기 물분배판은, 상기 태양광 패널에 부착이 용이하도록 평면으로 형성되는 부착면, 물이 타고 흐를 수 있도록 곡면으로 형성되는 분배면 및 상기 분배면으로부터 함몰되어 형성되는 분배홈을 포함하여, 물이 상기 분배면을 타고 흐르면서 표면장력에 의해 상기 분배홈에 고였다가 떨어지는 방식으로 상기 스마트팜에 물을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사판은, 상기 프레임에 결합된 축을 회전중심축으로, 회전하여 지면으로부터 상기 태양광 패널이 이격된 공간을 차폐하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사판은, 상기 태양광 패널의 하향 경사진 측에 설치되는 전면반사판 및 상기 태양광 패널의 측면에 설치되는 측면반사판을 포함하고, 상기 전면반사판 및 측면반사판은, 연동되어 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는, 상기 태양광 패널의 저면에 서로 이격되게 설치되어, 상기 태양광을 감지하는 제1센서 및 제2센서를 포함하고, 상기 제1센서 및 제2센서가 모두 태양광을 감지할 수 있는 방향으로 상기 반사판의 회전방향 및 회전각도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은 양면형 태양광 모듈에 의하여 태양광 발전이 이루어짐과 동시에 발전 효율을 증대시키고, 작물이 원활하게 재배될 수 있도록 온실 환경을 조성하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명의 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사판이 연동되어 회전하는 모습을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지부를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 샤프트의 결합을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널에 물분배판이 부착된 모습을 저면에서 바라본 사시도,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사판이 센서부에 의해 제어되는 것을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 저면에서 바라본 사시도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 사시도,
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 반사판이 연동되어 회전하는 모습을 나타낸 사시도,
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 전면반사판과 측면반사판이 각각 제어되는 것을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜과 같이 재배 시설 중의 하나인 스마트팜은, 농작물의 생육정보와 환경 정보 등에 대한 데이터를 기반으로, 시간과 공간에 제약 없이 확인하고 점검하는 시스템으로서 농산물의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 설비이다. 이를 구현하기 위해서는 IoT기술, 빅데이터 기반 데이터 분석, AI, 자동화 시스템 및 적절한 기자재들이 필요하다. 또한, 신재생 에너지를 이용하는 다양한 기술에서 에너지 자립형 시스템이 대두되고 있고, 이를 스마트팜과 접목하면 친환경적인 에너지 자립형 재배 시설을 구현할 수 있을 것이다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않으며, 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 구성도, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사판이 연동되어 회전하는 모습을 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지부를 나타낸 단면도, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 샤프트의 결합을 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널에 물분배판이 부착된 모습을 저면에서 바라본 사시도, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사판이 센서부에 의해 제어되는 것을 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 저면에서 바라본 사시도, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도, 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 물분배판을 나타낸 사시도, 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜을 나타낸 사시도, 도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 반사판이 연동되어 회전하는 모습을 나타낸 사시도, 도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 전면반사판과 측면반사판이 각각 제어되는 것을 나타낸 사시도이다.

이하 상술한 내용과 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은, 양면이 다수 개의 태양전지 셀로 구성되어 태양광을 집열하는 태양광 패널(100), 상기 태양광 패널(100)을 지지할 수 있도록 구성되는 프레임(200), 상기 프레임(200)에 설치되어 상기 태양광 패널(100)의 저면에 태양광을 반사시키는 반사판(300), 상기 태양광 패널(100)의 저면에 결합되어 상기 반사판(300)에 의해 반사되는 태양광을 감지하는 센서부(400) 및 상기 태양광 패널(100) 저면의 아래에 구비되어 작물이 재배되는 공간으로 마련되는 스마트팜(500)을 포함한다.

먼저, 상기 태양광 패널(100)이 마련된다. 상기 태양광 패널(100)은, 사각형상의 평판형태로 형성된다. 또한, 상기 태양광 패널(100)은, 다수 개의 태양전지 셀을 포함하여, 태양과 마주보는 상면 및 지면을 마주보는 저면이 각각 격자구조로 형성된다. 즉, 상기 태양광 패널(100)은, 양면이 태양광을 집열 할 수 있도록 형성된다.

다음으로, 상기 프레임(200)에는 후술하는 다양한 구성들이 설치되며, 상기 프레임(200)은 상기 태양광 패널(100)의 저면에 결합된다. 보다 상세히, 상기 프레임(200)은, 상기 다수 개의 태양전지 셀들의 가장자리를 따라 상기 태양광 패널(100)의 저면에 격자구조로 결합된다.

그리고, 상기 프레임(200)은, 상기 태양광 패널(100)을 지지하는 지지부(210)를 포함한다. 보다 상세히, 상기 지지부(210)는, 직사각형태의 기둥으로 형성되며, 상기 프레임(200)으로부터 지면방향을 향해 수직하게 연장 마련된다. 또한, 상기 지지부(210)는, 상기 태양광 패널(100) 저면의 가장자리를 따라 기설정된 간격으로 이격되어 다수 개가 형성된다. 또한, 상기 지지부(210)는, 중공형태로 마련된다. 그리고, 상기 다수 개의 지지부(210) 중 상기 태양광 패널(100)의 중심부를 기준으로, 일측에 형성된 상기 지지부(210)는, 타측에 형성된 상기 지지부(210)보다 길게 형성된다. 다시 말하면, 상기 태양광 패널(100)의 일측을 기준으로, 타측으로 갈수록 상기 지지부(210)의 길이가 점차 짧아지는 것이다. 즉, 상기 태양광 패널(100)은, 상기 지지부(210)에 의하여 일방향으로 경사지게 설치되는 것이다.

이때, 상기 태양광 패널(100)의 중심부를 기준으로, 상기 태양광 패널(100)이 상기 지지부(210)에 의하여 지면으로부터 상방으로 이격된 거리가 가장 가까운 방향을 본 발명에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜의 전방, 가장 먼 방향을 본 발명에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜의 후방으로 정의하여 설명한다.

상기 지지부(210)는, 상기 지지부(210)에 삽입 가능한 조절부(211), 상기 조절부(211)의 단부에 결합되어 지면과 접촉하는 지지판(212), 상기 지지부(210)를 수평한 방향으로 관통하는 다수 개의 길이조절홈(213) 및 상기 조절부(211)로부터 돌출되어 상기 길이조절홈(213)에 결합되는 다수 개의 길이조절돌부(214)를 포함한다.

보다 상세히, 상기 조절부(211)는, 상기 지지부(210)에 원활하게 삽입될 수 있도록, 상기 지지부(210)의 형상과 동일하게 형성되고, 상기 지지부(210)의 너비보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지판(212)은, 사각형상의 평판으로 형성된다. 그리고, 상기 지지부(210)에 부가된 상기 태양광 패널(100)의 하중을 분산시킬 수 있도록 상기 지지부(210) 및 조절부(211)의 너비보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 길이조절홈(213)은, 상기 지지부(210)의 측면에 원형의 홈으로 형성된다. 그리고, 상기 다수 개의 길이조절홈(213)은, 지면을 기준으로, 각각 높이를 달리하여 형성된다. 다시 말하면, 상기 길이조절홈(213)은, 상기 지지부(210)의 길이방향을 기준으로, 일방향으로 기설정된 간격으로 형성되는 것이다. 그리고, 상기 길이조절홈(213)은, 상기 지지부(210)의 중심부에 길이방향으로 놓이는 가상의 선을 기준으로, 좌우대칭으로 형성된다.

또한, 상기 길이조절돌부(214)는, 상기 조절부(211)의 측면으로부터 돌출되어 형성된다. 그리고, 상기 길이조절돌부(214)는, 상기 길이조절홈(213)에 원활하게 삽입될 수 있도록 상기 길이조절홈(213)의 형상과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 지지판(212)과 결합된 상기 조절부(211)가 상기 지지부(210)에 최대로 삽입된 상태를 기준으로, 상기 길이조절홈(213)의 위치와 대응되어 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 사용자가 상기 길이조절돌부(214)를 누르고, 상기 조절부(211)를 상기 지지부(210)의 내부에서 상하방향으로 이동시킨 후, 상기 길이조절돌부(214)가 상기 길이조절홈(213)에 결합되는 방식에 의하여 상기 지지부(210)의 길이가 가변될 수 있다. 즉, 상기 태양광 패널(100)이 지면으로부터 이격된 높이 및 지면과 이루는 경사각이 조절될 수 있다.

또한, 상기 지지부(210)의 길이조절은 후술하는 제어부에 의하여 전기적으로 제어될 수도 있다. 한편, 상기 지지부(210)는, 유압실린더를 포함하여 상기 지지부(210)의 길이가 유압에 의하여 조절되도록 형성될 수도 있다.

다음으로, 상기 반사판(300)이 마련된다. 상기 반사판(300)은, 상기 태양광 패널(100)의 저면에 태양광을 반사시킬 수 있도록 상기 태양광 패널(100)의 전방에 형성되는 전면반사판(310), 상기 태양광 패널(100)의 측면에 형성되는 측면반사판(320), 및 상기 전면반사판(310)과 상기 측면반사판(320)을 각각 관통하여 상기 지지부(210)에 결합되는 샤프트(330)를 포함한다.

보다 상세히, 상기 전면반사판(310)은, 세로보다 가로가 긴 직사각형상의 판상체로 형성된다. 또한, 상기 전면반사판(310)은 다수 개가 구비되어, 상기 태양광 패널(100)의 전방에 형성된 상기 지지부(210)의 사이에 각각 설치된다. 그리고, 상기 전면반사판(310)은, 지면으로부터 수직방향으로 설치된 상기 지지부(210)의 중심부를 기준으로, 상방으로 이격되어 설치된다. 즉, 상기 전면반사판(310)은, 상기 태양광 패널(100)이 지면으로부터 이격된 공간 일부를 차폐할 수 있도록 설치되는 것이다.

또한, 상기 측면반사판(320)은, 사다리꼴 형상의 판상체로 형성된다. 보다 상세히, 상기 측면반사판(320)은, 하나의 빗변을 가지고, 네 개의 내각 중 두 개의 내각이 직각으로 형성되는 사다리꼴로 형성된다. 또한, 상기 측면반사판(320)은 다수 개가 구비되어, 상기 태양광 패널(100)의 측면에 형성된 상기 지지부(210)의 사이에 각각 설치된다. 그리고, 상기 측면반사판(320)은, 지면으로부터 수직방향으로 설치된 상기 지지부(210)의 중심부를 기준으로, 상방으로 이격되어 설치된다. 또한, 상기 측면반사판(320)은, 상기 빗변이 상기 태양광 패널(100)과 인접하도록 설치된다. 즉, 상기 다수개의 측면반사판(320)은 각각 높이를 달리하여 상기 지지부(210)에 결합되는 것이다.

또한, 상기 샤프트(330)는, 상기 전면반사판(310)의 중심부를 관통하여 상기 지지부(210)에 결합되는 전방샤프트(331)와, 상기 측면반사판(320)의 중심부를 관통하여 상기 지지부(210)에 결합되는 측면샤프트(332)를 포함한다. 다른 한편으로는, 상기 전방샤프트(331)는, 상기 전면반사판(310)의 가로길이 방향으로, 상기 전면반사판(310)의 양단부로부터 돌출되는 구성으로 볼 수도 있다. 그리고, 상기 측면샤프트(332)는, 상기 측면반사판(332)의 가로길이 방향으로, 상기 측면반사판(320)의 양단부로부터 돌출되는 구성으로 볼 수도 있을 것이다.

또한, 상기 지지부(210)의 내부에 위치하는 상기 샤프트(330)의 단부에는 톱니형태의 기어가 형성된다. 보다 상세히, 상기 전면반사판(310)과 상기 측면반사판(320)이 연동되어 회전할 수 있도록, 상기 태양광 패널(100)의 모서리에 형성되는 상기 지지부(210)에서 접하는 상기 전방샤프트(331) 및 측면샤프트(332)의 단부는 베벨기어 형태로 결합된다.

그리고, 상기 샤프트(330)는, 상기 다수 개의 상기 측면샤프트(332)가 지면을 기준으로 각각 상기 지지부(210)에 결합된 높이가 다르기 때문에, 상기 다수 개의 측면샤프트(332)가 연동되어 회전할 수 있도록, 상기 지지부(210)의 내부에 설치되며 지면과 수직한 방향으로 형성되고 양단부가 톱니형태의 기어로 형성되는 동력전달부(333)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 동력전달부(333)에 의하여 상기 다수 개의 측면샤프트(332)는 베벨기어 형태로 연결되고, 즉, 상기 다수 개의 측면샤프트(332)는 모두 연동되어 회전할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 전방샤프트(331)는, 상기 태양광 패널(100)의 전방 중심부에 형성된 상기 지지부(210)의 내부에서 연결될 수도 있다. 보다 상세히, 상기 전방샤프트(331)는, 지면을 기준으로 상기 지지부(210)에 결합된 높이가 모두 동일하기 때문에, 상기 태양광 패널(100)의 전방 중심부를 기준으로, 상기 태양광 패널(100)의 일측 모서리에 형성된 상기 지지부(210)로부터 상기 다수 개의 전면반사판(310) 및 지지부(210)를 관통하여, 상기 태양광 패널(100)의 타측 모서리에 형성된 상기 지지부(210)에 결합될 수도 있다.

따라서, 상기 반사판(300)은, 상기 샤프트(330)를 회전중심축으로 회전할 수 있다. 보다 상세히, 전술한 바와 같이 상기 전면반사판(310)은 상기 전방샤프트(331)를 회전중심축으로 회전가능하고, 상기 측면반사판(320)은 상기 측면샤프트(332)를 회전중심축으로 회전가능하며, 상기 전면반사판(310) 및 상기 측면반사판(320)은 연동되어 회전이 가능하게 된다.

다음으로, 상기 센서부(400)가 마련된다. 상기 센서부(400)는, 상기 태양광 패널(100)의 저면에 기설정된 간격으로 서로 이격되고, 상기 태양광 패널(100)의 전후방향 또는 좌우방향으로 일렬로 설치되어 태양광을 감지하는 제1센서(410) 및 제2센서(420)를 포함한다. 그리고, 상기 센서부(400)는 상기 태양광 패널(100) 저면의 모서리에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 후술할 상기 반사판(300)의 작동 알고리즘을 적용한 것으로, 하기에서 상세하게 설명한다.

또한, 상기 센서부(400)는, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 모두 태양광을 감지할 수 있는 방향으로 상기 반사판(300)의 회전방향 및 회전각도를 제어하는 제어부(900)를 더 포함한다. 그리고, 상기 제어부(900)는, 상기 반사판(300)을 회전시킬 수 있도록 동력을 발생시키는 동력원(910)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(900)는, 상술한 바와 같이 상기 지지부(210)의 길이조절을 제어할 수도 있다. 또한, 상기 제어부(900) 및 동력원(910)은 상기 프레임(200)에 설치된다. 또한, 상기 동력원(910)은 모터 등과 같이 동력을 발생시킬 수 있는 것이라면 어떤 것이든 가능하다. 따라서, 상기 제어부(900)는, 상기 동력원(910)을 통해 상기 반사판(300)의 회전을 제어할 수 있다.

다음으로, 본 발명은 상기 태양광 패널(100)의 저면에 부착되는 격자구조의 물분배판(600)을 더 포함한다. 그리고, 상기 물분배판(600)은, 상기 태양광 패널(100)에 부착이 용이하도록 평면으로 형성되는 부착면(610), 물이 타고 흐를 수 있도록 곡면으로 형성되는 분배면(620)을 포함한다.

보다 상세히, 다수 개의 틀이 서로 수직하게 교차하여 바둑판 형태로 형성된다. 다시 말하면, 상기 물분배판(600)은, 상기 태양광 패널(100)에 구비되는 다수개의 태양전지 셀 중 하나의 너비와 동일한 크기의 사각형상의 판상체로 형성되고, 상기 물분배판(600)의 너비보다 작은 다수 개의 사각형상의 홈이 형성된다. 그리고, 상기 물분배판(600)은, 상기 부착면(610)이 상기 태양광 패널(100)의 저면에 형성되는 다수 개의 태양전지 셀에 부착되는 것이다.

그리고, 태양광 모듈은 온도가 높아지면서 발전 효율이 감소하는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은, 상기 물분배판(600)에 의하여, 상기 스마트팜(500)에서 상기 태양광 패널(100)의 저면으로 물을 분사하면, 상기 태양광 패널(100)을 냉각하여 발전 효율을 증대시킴과 동시에 상기 물분배판(600)의 교차점 모서리에 물이 고였다가 떨어지는 방식으로 상기 스마트팜(500)에서 재배되는 작물에 최대한 고르게 물을 공급할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 태양광을 센서부에서 감지함에 따라 반사판이 제어부에 의하여 회전하는 작동 알고리즘에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 상기 반사판(300)에 의하여 상기 센서부(400)에 조사되는 태양광에 따라 상기 반사판(300)이 회전하는 것을 나타낸 도면으로, 명확한 이해를 돕기 위해 상기 센서부(400)가 상기 태양광 모듈(100) 저면의 모서리에 형성되는 것으로 도시하여 설명한다.

또한, 상기 반사판(300)에 의하여 상기 센서부(400)에 태양광이 조사되는 상태를 상기 센서부(400)의 온(On) 상태, 상기 센서부(400)에 태양광이 조사되지 않는 상태를 상기 센서부(400)의 오프(Off) 상태로 정의하여 설명한다. 도 8의 (A)는, 상기 제1센서(410)의 온(On) 상태, 상기 제2센서(420)의 오프(Off) 상태를 나타내는 도면이다.

먼저, 상기 제어부(900)는 상기 제2센서(420)를 온(On) 상태로 전환하기 위해 상기 반사판(300)을 회전시킨다. 이때, 상기 반사판(300)이 회전하는 방향을 정방향으로 지칭하고, 상기 정방향과 반대되는 회전방향을 역방향으로 지칭하여 설명한다. 즉, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 온(On) 상태가 될 때까지 상기 반사판(300)이 정방향으로 회전한다.

또한, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 온(On) 상태가 되어도 상기 제어부(900)는 계속해서 상기 반사판(300)을 정방향으로 회전시킨다. 이는 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 온(On) 상태이더라도, 태양광이 상기 프레임(200)에 조사되는 것을 저감하여 태양전지 셀의 태양광 집열 효율, 즉, 상기 태양광 패널(100) 저면에 의한 발전 효율을 증대시키기 위한 것이다.

보다 상세히, 도 8의 (C)에 도시된 바와 같이, 상기 반사판(300)에 의하여 상기 태양광 패널(100)의 저면에 조사되는 태양광의 면적은 상기 태양광 패널(100) 저면의 너비보다 작게 형성된다. 즉, 상기 태양광 패널(100) 저면의 일부에만 태양광이 조사된다. 따라서, 상기 제어부(900)는, 조사되는 태양광 범위의 일단을 조절하여 상기 태양광 패널(100)의 저면에 태양광이 최대한 조사될 수 있도록, 즉, 상기 제1센서(410)의 오프(Off) 상태 및 상기 제2센서(420)의 온(On) 상태가 될 때까지 상기 반사판(300)을 회전시키는 것이다.

그리고, 상기 제1센서(410)는 오프(Off) 상태, 상기 제2센서(420)는 온(On) 상태가 되면, 상기 제어부(900)는 상기 반사판(300)의 회전을 멈추고 상태를 유지한다.

또한, 시간이 지남에 따라 태양과 상기 반사판(300)이 이루는 각도가 변화하여, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태로 바뀌었을 경우, 전술한 바와 같이 상기 제어부(900)에 의하여 상기 반사판(300)이 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 제어될 수 있을 것이다.

또한, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 상기 태양광 패널(100)의 중심부를 기준으로 전후방향 또는 좌우방향 중 어느 한 방향으로 일렬로 설치되더라도, 상술한 작동 알고리즘을 적용하여 상기 전면반사판(310) 또는 측면반사판(320)을 기준으로 상기 알고리즘이 적용될 수 있도록 설정할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 상기 태양광 패널(100)의 모서리에 형성되는 것으로 도시하여 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 상기 반사판(300)에 의하여 반사되는 태양광이 상기 태양광 패널(100)의 저면 중심부에 원활하게 도달할 수 있을 경우에는, 상기 제1센서(410) 및 제2센서(420)가 상기 태양광 패널(100)의 중심부에 형성되는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 본 발명은 태양광 패널(100)의 상면 및 저면, 즉, 양면에 태양광 에너지를 집열하여, 에너지 발전 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 상기 태양광 패널(100) 저면의 아래에, 공간으로 형성되는 수용부(510)를 더 포함하며, 상술한 구성에 의하여 상기 수용부(510)에 작물을 재배함으로써 상기 스마트팜(500)을 구축할 수 있다.

보다 상세히, 주간에는 상기 반사판(300)에 의하여 상기 태양광 패널(100)의 저면에도 태양광을 집열하여 에너지 발전 효율을 높일 수 있고, 일몰 후에는 상기 반사판(300)이 상기 수용부(510)를 차폐하여, 상기 수용부(510)를 작물이 원활하게 재배될 수 있는 온실 환경으로 조성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 반사판(300)은 일출과 일몰에 관계없이 사용자에 의해 선택적으로 제어될 수 있음은 자명하다.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜에 대하여 첨부한 도면을 토대로 상세하게 설명한다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예는 상기 제1실시예와 비교하여, 물분배판(700)이 분배면(720)으로부터 함몰되어 형성되는 분배홈(730)을 포함하는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 상기 제1실시예와 중첩되는 구성에 대해서는 상기 제1실시예의 설명을 원용한다.

상기 분배홈(730)은, 반구형의 홈으로 형성된다. 또한, 상기 분배홈(730)은, 상기 물분배판(700)에 다수 개가 형성된다.

보다 상세히, 상기 물분배판(700)은 전방으로 하향 경사지게 기울어진 상태로 설치되는 상기 태양광 패널(100)의 저면에 부착되고, 물은 중력에 의하여 상기 태양광 패널(100)의 저면을 따라 후방에서 전방으로 흐르는 것을 고려하여, 상기 물분배판(700)의 가로방향 틀에는 후단으로부터 상기 분배홈(730)이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 물분배판(700)의 세로방향 틀에는 상기 분배홈(730)이 상기 물분배판(700)의 중심부를 기준으로 일방향에 형성된다. 즉, 상기 분배홈(730)은, 상기 물분배판(700)의 내부에 형성된 변을 따라 다수 개가 서로 간격을 띄우고 형성되는 것이다.

따라서, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은, 상기 물분배홈(730)에 물이 고였다가 떨어지는 방식에 의해 상기 스마트팜(500)에서 재배되는 작물에 물을 세밀하고 고르게 공급할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜에 대하여 첨부한 도면을 토대로 상세하게 설명한다.

도 11을 참조하면, 본 실시예는 상기 제2실시예와 비교하여, 물분배판(800)의 중심부를 기준으로, 세로방향으로 형성된 틀의 양측에 분배홈(830)이 형성되는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 상기 제2실시예와 중첩되는 구성에 대해서는 상기 제2실시예의 설명을 원용한다.

상기 분배홈(830)은, 상기 물분배판(800)에 세로방향으로 놓이는 가상의 중심축을 기준으로, 좌우대칭으로 형성된다.

따라서, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은, 상기 물분배홈(830)에 물이 고였다가 떨어지는 방식에 의해 상기 스마트팜(500)에서 재배되는 작물에 물을 세밀하고 고르게 공급할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 제4실시예에 따른 태양광 모듈을 접목한 스마트팜에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예는 상기 제1실시예와 비교하여, 반사판(1300)이 상기 수용부(510)의 측면을 모두 차폐하도록 형성되는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 상기 제1실시예와 중첩되는 구성에 대해서는 상기 제1실시예의 설명을 원용한다.

보다 상세히, 상기 반사판(1300)은, 전방샤프트(1331)로 연결되어 있는 전면반사판(1310) 및 측면샤프트(1332)로 연결되어 있는 측면반사판(1320)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 전면반사판(1310)과 상기 측면반사판(1320)의 회전은 상기 제어부(900)에 의하여 각각 제어될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제어부(900)에 의하여 상기 전면반사판(1310)과 상기 측면반사판(1320)이 회전하는 과정에서, 상기 전면반사판(1310)과 상기 측면반사판(1320)이 충돌하는 것을 방지하기 위해 시차를 두고 제어하도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은 상기 반사판(1300)에 의하여 상기 수용부(510)의 삼면을 완전히 차폐하여, 상기 스마트팜(500)에서 재배되는 작물이 원활하게 재배될 수 있도록, 즉, 상기 수용부(510)를 용이하게 온실 상태로 만들 수 있다.

또한, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은 상기 태양광 패널(100) 저면에 조사되는 태양광이 증대되어, 발전 효율을 증대시키는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 상기 제1실시예 내지 제4실시예를 조합하는 것은 자명하다. 즉, 본 명세서에서는 도시하지 않았지만 상기 제1실시예의 반사판(300)과 상기 제4실시예의 반사판(1300)을 선택적으로 조합하여 설치할 수 있음은 자명할 것이다.

따라서, 본 발명의 태양광 모듈을 접목한 스마트팜은 상기 반사판(300, 1300)에 의하여 상기 수용부(510)에서 작물이 원활하게 재배될 수 있도록 온실 환경으로 조성함과 동시에, 통풍을 원활하게 하는 효과가 있다.

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 태양광 패널
200 : 프레임
210 : 지지부
211 : 조절부
212 : 지지판
213 : 길이조절홈
214 : 길이조절돌부
300, 1300 : 반사판
310, 1310 : 전면반사판
320, 1320 : 측면반사판
330, 1330 : 샤프트
331, 1331 : 전방샤프트
332, 1332 : 측면샤프트
333 : 동력전달부
400 : 센서부
410 : 제1센서
420 : 제2센서
500 : 스마트팜
510 : 수용부
600, 700, 800 : 물분배판
610, 710, 810 : 부착면
620, 720, 820 : 분배면
630, 730, 830 : 분배홈
900 : 제어부
910 : 동력원

Claims

양면이 다수 개의 태양전지 셀로 구성되어 태양광을 집열하는 태양광 패널;
상기 태양광 패널을 지지할 수 있도록 구성되는 프레임;
상기 프레임에 설치되어 상기 태양광 패널의 저면에 태양광을 반사시키는 반사판;
상기 태양광 패널의 저면에 결합되어 상기 반사판에 의해 반사되는 태양광을 감지하는 센서부;
상기 태양광 패널 저면의 아래에 구비되어 작물이 재배되는 공간으로 마련되는 스마트팜; 및
상기 태양광 패널의 저면에 부착되는 격자구조의 물분배판;을 포함하고,
상기 프레임은,
길이조절이 가능한 다수 개의 지지부를 구비하여, 상기 프레임의 지지부 길이가 조절됨에 따라 상기 태양광 패널이 지면과 이루는 경사각 또는 지면으로부터 이격되는 높이가 조절되며,
상기 반사판에 의하여 반사되는 태양광으로, 상기 태양광 패널에 의한 발전이 이루어지는 동시에 상기 스마트팜에서 작물이 재배되고,
상기 물분배판은,
상기 태양광 패널에 부착이 용이하도록 평면으로 형성되는 부착면;
물이 타고 흐를 수 있도록 곡면으로 형성되는 분배면; 및
상기 분배면으로부터 함몰되어 형성되는 분배홈;을 포함하여,
물이 상기 분배면을 타고 흐르면서 표면장력에 의해 상기 분배홈에 고였다가 떨어지는 방식으로 상기 스마트팜에 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜.
삭제
제1항에 있어서,
상기 반사판은,
상기 프레임에 결합된 축을 회전중심축으로, 회전하여 지면으로부터 상기 태양광 패널이 이격된 공간을 차폐하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜.
제 3항에 있어서,
상기 반사판은,
상기 태양광 패널의 하향 경사진 측에 설치되는 전면반사판; 및
상기 태양광 패널의 측면에 설치되는 측면반사판;을 포함하고,
상기 전면반사판 및 측면반사판은,
연동되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜.
제3항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 태양광 패널의 저면에 서로 이격되게 설치되어, 상기 태양광을 감지하는 제1센서 및 제2센서를 포함하고,
상기 제1센서 및 제2센서가 모두 태양광을 감지할 수 있는 방향으로 상기 반사판의 회전방향 및 회전각도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈을 접목한 스마트팜.