KR102271287B1 - 스마트 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지면 위에 세워지게 고정되는 폴; 상기 폴의 상단에 경사지게 배치되어 태양광 전기를 발생시키는 태양광 패널; 상기 태양광 패널의 하부에 설치되어 상기 태양광 패널에 회전력을 제공하는 회전장치; 및 상기 회전장치를 구동 제어하고, 일출 이후에 상기 태양광 패널을 정해진 속도로 회전시키면서 태양광 전기를 생산하는 제1 회전모드와 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 상기 태양광 패널에서 출력되는 잔여전기를 이용해 상기 태양광 패널의 상면이 동쪽을 향하도록 상기 태양광 패널을 회전시켜서 회전 스타트 위치까지 이동시키는 제2 회전모드를 실행하는 마이컴;을 포함하는 스마트 태양광 발전 시스템을 개시한다.

Description

스마트 태양광 발전 시스템{SMART SOLAR ENERGY GENERATION SYSTEM}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경 파괴를 최소화하면서 발전효율이 높은 태양광 발전 설비를 구축할 수 있는 구조를 가진 스마트 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 임야나 휴경지, 건물지붕, 저수지, 염전 등의 부지에 다수의 태양광 패널들이 집합되어 단지화된 형태로 구축이 된다.
태양광 발전 부지가 임야나 농지 등인 경우에는 벌목이나 토목공사 등을 실시하여 부지에 대한 정리작업을 한 후에 프레임 구조물과 태양광 패널을 설치해야 하므로 불가피하게 수목과 토사가 대규모로 훼손되는 환경 파괴 문제가 발생한다. 이러한 부작용으로 인해, 임야 등은 태양광 발전에 요구되는 입지 조건을 충족하더라도 태양광 발전 부지로 활용하기가 쉽지 않은 것이 현실이다.
특허문헌 1은 건축물의 옥상이나 제방 둑과 같은 곳에 비파괴 방식으로 설치할 수 있는 자중형 태양광 발전장치를 개시하고 있다. 상기 자중형 태양광 발전장치는, 적어도 하나 이상의 기둥이 연속해서 연결되어 이루어진 기둥부 어셈블리, 기둥부 어셈블리들의 상부에 결합되는 집광판을 포함하며, 상기 기둥은 윗면에 경사면이 제공되며 내부에 충진재가 수용되는 충진재 수용 공간이 제공된다.
특허문헌 2는 전, 답을 점유하지 않으면서 태양광모듈을 설치하는 방법에 관한 것으로서, 추수가 끝난 후 휴농철에 전, 답에 태광광모듈을 간편하게 설치할 수 있게 하부지지대, 설치고정프레임 및 지주프레임을 구비한 논에 설치하는 태양광 모듈 및 방법을 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2는 간편시공태양광모듈의 설치고정프레임과 또다른 간편시공태양광모듈의 보호프레임의 일측에 한지수단으로 연결되어 복수의 간편시공태양광모듈이 겹쳐 구비되고 사용할 때에는 펼쳐 시공될 수 있는 구조를 가진 태양광모듈을 개시하고 있다.
그러나, 종래의 태양광 발전 시스템은 태양광 패널을 지지하는 프레임 구조물이 점유하는 면적이 커서 시공 시에 자연 훼손이 심각하게 발생하는 문제가 여전히 남아있으므로 이에 대한 대안이 요구된다.
또한, 종래의 태양광 발전 시스템은 보통 태양광 패널이 고정적으로 설치되어 태양광 발전 효율이 낮은 단점이 있다. 비록 태양광 발전용으로 태양의 이동을 추적하여 태양광 패널을 이동시키는 시스템이 공개되어 있긴 하나 장치가 복잡하고 가격이 비싸 시트템 구축이 쉽지 않은 문제가 있다.
특허문헌 1: 한국공개특허공보 제2011-0024887호 특허문헌 2: 한국공개특허공보 제2016-0086729호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 간소한 구동장치로 태양광 패널을 정해진 속도로 회전시켜서 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있는 스마트 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 일몰후에 태양광 패널에서 출력되는 잔여전기를 이용해 태양광 패널을 동쪽의 정위치로 조정할 수 있는 구조를 가진 스마트 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 지면 위에 세워지게 고정되는 폴; 상기 폴의 상단에 경사지게 배치되어 태양광 전기를 발생시키는 태양광 패널; 상기 태양광 패널의 하부에 설치되어 상기 태양광 패널에 회전력을 제공하는 회전장치; 및 상기 회전장치를 구동 제어하고, 일출 이후에 상기 태양광 패널을 정해진 속도로 회전시키면서 태양광 전기를 생산하는 제1 회전모드와 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 상기 태양광 패널에서 출력되는 잔여전기를 이용해 상기 태양광 패널의 상면이 동쪽을 향하도록 상기 태양광 패널을 회전시켜서 회전 스타트 위치까지 이동시키는 제2 회전모드를 실행하는 마이컴;을 포함하는 스마트 태양광 발전 시스템을 제공한다.
상기 회전장치는, 상기 태양광 패널의 하부에 연결되는 제1 관형체와, 상기 폴의 상단에 고정되는 제2 관형체와, 상기 제1 관형체와 연결된 회전기어와, 상기 제2 관형체에 연결된 고정기어와, 상기 고정기어에 설치되어 상기 회전기어에 회전력을 제공하는 구동모터와, 상기 회전기어의 하부에 배치되고 원주방향으로 가면서 요철 패턴이 주기적으로 형성되어 있는 회전 카운트판과, 상기 고정기어에 고정되어 상기 회전기어의 회전 시 상기 회전 카운트판과 접촉을 유지하는 리미트 스위치를 구비할 수 있다.
상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체의 접촉부에는 상기 회전기어의 회전 시 서로 접촉을 유지하여 전원 또는 신호를 전달하는 제1 접점과 제2 접점이 설치되고, 상기 마이컴은 상기 제1 회전모드와 상기 제2 회전모드의 실행 시 상기 태양광 패널을 한쪽 방향으로만 회전시키는 것이 바람직하다.
상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간에는 전원 또는 신호의 전달을 위한 전선이 연결될 수 있다.
상기 마이컴은 상기 회전 카운트판의 요철 패턴에 따라 온/오프되는 상기 리미트 스위치의 작동으로부터 상기 태양광 패널의 회전을 단계별로 구동 및 감지할 수 있다.
상기 마이컴은 계절별로 회전 단계수를 서로 다르게 설정하고, 4계절중 여름에 대해 회전 단계수를 가장 많게 설정하고 겨울에 대해 가장 적게 설정하여 회전 제어를 수행할 수 있다.
설치 지역의 위도에 따라 정해진 각도를 갖는 받침판이 상기 태양광 패널과 상기 회전장치 사이에 끼워져서 경사각이 조절될 수 있다.
상기 마이컴은 조도센서, 계절별 회전설정시간 및 위성통신모듈을 통하여 상기 회전 제어를 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 마이컴과 유,무선으로 통신하여 서로 다른 태양광 패널 및 회전장치를 통합적으로 관리하고 전체 태양광 패널이 동일하게 회전하도록 제어하는 메인 컨트롤러;를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 컨트롤러는 우천 시 풍향을 감지하여 상기 태양광 패널을 빗방울과 마주보는 방향으로 회전시켜 상기 태양광 패널을 청소하는 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 일몰 전후에 태양광 패널에서 생산되는 잔여전기를 이용하여 태양광 패널을 미리 회전 스타트 지점에 위치시켜둠으로써 익일 일출 이후에 정위치에서 바로 태양광 발전을 수행할 수 있다.
둘째, 계절별로 회전단계를 다르게 설정하여 일조량에 상응하는 회전각으로 태양광 패널을 회전시킴으로써 고가의 태양광 추적장치를 쓰지 않더라도 효율적으로 태양광 발전량을 증대시킬 수 있다.
셋째, 회전장치의 소형화가 가능하고 구성이 간소하므로 투자비 회수가 빨라 기존 태양광 추적장치의 단점이었던 잦은 고장율과 높은 가격 문제를 해소할 수 있다.
넷째, 무게추 블록은 폴에 대응하여 국소적으로 매립 설치되므로 대규모의 토목공사가 생략될 수 있다. 따라서, 공장 주변이나 주택가, 공원 주변 등과 같이 태양광 발전 부지에 대한 선택의 폭을 넓힐 수 있다.
다섯째, 태양광 패널이 폴에 의해 지지되는 특성상 태양광 패널이 지면으로부터 충분히 이격되고 통풍이 원활하게 이루어지므로 태양광 패널의 온도 상승을 억제하여 태양광 발전 효율을 높일 수 있다.
여섯째, 태양광 패널을 정해진 속도로 회전시켜서 태양광 발전 효율을 향상시킴으로써, 태양광 패널이 밀집되지 않음에 따른 발전량 저하 문제를 보상할 수 있다.
일곱째, 회전장치가 베어링과 관형체를 포함하여 구성되어 폴에 설치된 태양광 패널을 흔들림 없이 안정적으로 회전시킴으로써 고효율로 태양광 발전을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 태양광 발전 시스템의 외관을 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 태양광 발전 시스템의 기능적 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2에서 회전장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 도 4의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 4에서 회전장치에 구비되는 회전 카운트판 및 리미트 스위치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 태양광 발전 시스템의 외관을 도시한 정면도, 도 2는 도 1의 측면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 태양광 발전 시스템의 기능적 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 태양광 발전 시스템은, 태양광 발전 부지의 지면 위에 세워져서 고정되는 폴(10)과, 폴(10)의 상단에 설치된 태양광 패널(20)과, 지면 아래에 매립되어 폴(10)의 하단과 연결되는 무게추 블록(70)과, 태양광 패널(20)의 하부에 설치되어 태양광 패널(20)을 정해진 속도로 서서히 회전시킴으로써 발전효율을 높이는 회전장치(30)와, 회전장치를 구동 제어하는 마이컴(40)을 포함한다.
폴(10)은 수직하게 세워지고 하단이 앵커볼트와 같은 체결수단에 의해 무게추 블록(70)의 상단에 고정되어 설치된다. 바람직하게, 폴(10)은 통상의 가로등 지주와 같이 외주면이 둥근 금속 관형체로 이루어질 수 있고, 그밖에 다양한 소재와 형태로 구성될 수 있다.
태양광 발전 부지가 산지나 임야, 휴경지 등과 같이 수목이 존재하는 곳인 경우, 태양광 발전 시스템의 시공 시 폴(10)은 주변에 수목이 위치할 수 있게 정해진 간격을 두고 서로 이격되게 복수개가 배치될 수 있다. 그밖에, 본 발명이 적용될 수 있는 태양광 발전 부지로는, 적어도 하나 이상의 무게추 블록(70)을 매설하고 상기 무게추 블록(70) 위에 폴(10)을 세울 수 있는 약간의 공터만 확보된다면 공장 주변이나 주택가, 공원 주변 등과 같이 다양한 장소가 채용될 수 있다.
태양광 패널(20)은 폴(10)의 상단에 설치되어 태양광 전기를 생산한다. 태양광 패널(20)은 회전장치의 상단에 경사지게 형성된 지지 플레이트(도 4의 31) 위에 올려져서 지면에 대해 경사지게 설치된다. 태양광 패널(20)의 설치 각도는 지지 플레이트(31)의 경사각에 의해 결정된다. 지지 플레이트(31)의 중심에는 회전장치(30)의 내부공간을 개폐하기 위한 방수커버(32)가 착탈 가능하게 설치된다.
회전장치(30)는 폴(10)의 상부에 설치되어 태양광 패널(20)에 회전력을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이 회전장치(30)는 정해진 각도로 비스듬히 경사지게 배치된 태양광 패널(20)의 배면에 결합되는 지지 플레이트(31)와, 지지 플레이트(31)의 하부에 연결된 제1 관형체(33)와, 제1 관형체(33)의 하부에 조립되고 하단은 폴(10)에 고정된 제2 관형체(34)와, 제2 관형체(34)의 내부에 설치되어 제1 관형체(33)에 회전력을 제공하는 구동모터(35)와, 구동모터(35)를 제어하여 태양광 패널(20)을 미리 설정된 시간 동안 한쪽 방향으로 등속 회전시키는 마이컴(40)을 포함한다.
제1 관형체(33)는 상면에 지지 플레이트(31)가 위치하고 원형의 둘레면을 가진 파이프형 구조물이다. 제1 관형체(33)와 지지 플레이트(31)는 일체로 구성될 수 있고, 대안으로는 제1 관형체(33)의 상단에 지지 플레이트(31)가 용접에 의해 일체화되는 것도 가능하다.
제2 관형체(34)는 제1 관형체(33)의 하부에 위치하도록 조립되고 원형의 둘레면을 가진 파이프형 구조물이다. 제2 관형체(34)의 하단에는 폴(10)의 상단 파이프 구조가 끼워질 수 있는 원형 슬롯이 부가될 수 있다. 중공에 폴이 끼워짐에 따라 제2 관형체(34)는 폴(10)의 상단에 고정된다.
제1 관형체(33)와 제2 관형체(34) 사이에는 소정의 베어링이 개재될 수 있다. 상기 베어링은 제1 관형체(33)와 연결되어 일체로 회전하게 되는 상부링과, 상기 상부링의 하부에 조립되고 제2 관형체(34)와 연결되는 하부링을 구비하고, 상기 상부링과 하부링 사이에는 다수의 볼이 개재될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 제1 관형체(33)와 제2 관형체(34)의 접촉부에는 전원 및/또는 신호의 전달을 위한 제1 접점(36a,36b)과 제2 접점(38a,38b)이 설치된다. 제1 접점(36a,36b)과 제2 접점(38a,38b)은 각각 적어도 하나 이상의 도체링으로 구성되고 제1 관형체(33)와 제2 관형체(34)에 각각 고정되어 상하 방향으로 대향하게 배치된다. 제1 관형체(33)가 제2 관형체(34)에 대하여 회전하는 중에 상기 제1 접점(36a,36b)은 코일스프링(37)에 의해 하방으로 탄성 바이어스가 되어 제2 접점(38a,38b)과의 접촉상태를 지속적으로 유지한다. 대안으로, 제1 접점과 제2 접점 중 어느 하나는 롤 형태로 구성되고 다른 하나는 상기 롤이 구를 수 있는 도체링으로 구성되어 제1 관형체(33)의 회전 시 상기 제1 접점과 제2 접점이 상대적으로 구르면서 접촉 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.
다른 대안으로는, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 관형체(33)와 제2 관형체(34) 간에는 전원 또는 신호의 전달을 위한 전선(39)이 연결될 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 회전장치(30)는 제1 관형체(33)와 실질적으로 연결되는 회전기어(62)와, 제2 관형체(34)에 실질적으로 연결되는 고정기어(61)와, 고정기어(61)와 연결되도록 설치되어 회전기어(62)에 회전력을 제공하는 구동모터(35)와, 회전기어(62)의 하부에 배치되어 회전기어(62)와 일체로 회전하는 회전 카운트판(63)과, 고정기어(61)에 고정되어 회전기어(62)의 회전 시 회전 카운트판(63)과 접촉을 유지하는 리미트 스위치(60)를 구비한다.
회전기어(62)는 구동모터(35)로부터 회전력을 전달받아서 고정기어(61)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치된다. 회전기어(62)와 고정기어(61)는 공지의 다양한 기어 어셈블리로 구성될 수 있다.
구동모터(35)는 제2 관형체(34)의 내부에 바람직하게, 제2 관형체(34)와 동축을 이루며 세워지게 고정되어 회전기어(62)에 회전력을 제공한다.
회전 카운트판(63)은 회전기어(62)의 하부에 고정되어 회전기어(62)와 동시에 회전하고 하부에는 원주방향으로 가면서 골(또는 홈)과 마루(또는 돌기) 구조로 이루어진 요철 패턴이 주기적으로 형성되어 있다.
리미트 스위치(60)는 일측이 고정기어(61)에 고정되고 타측이 회전 카운트판(63)에 접촉하여 회전 카운트판(63)의 회전과 동시에 상기 요철 패턴과의 접촉을 지속적으로 유지한다. 따라서, 회전 카운트판(63)이 회전함에 따라 리미트 스위치(60)에서 온(On)/오프(Off) 신호가 반복적으로 출력된다.
부가적으로, 태양광 패널(20)과 회전장치(30) 사이에는 설치 지역의 위도에 대응하게 설정된 경사각을 갖는 받침판(미도시)이 끼워질 수 있다. 상기 받침판에 의해 태양광 패널(20)의 경사 각도를 서로 다른 위도를 가진 지역별로 다르게 셋팅하여 운용하는 것이 가능하다.
마이컴(40)는 조도센서(50)와, 계절별 회전설정시간과, 위성통신모듈에 의해 제공되는 GPS 시간정보 등에 기초하여 태양광 패널(20)의 1일 회전량을 결정하고 이를 구동모터(35)의 온/오프 제어에 적용하여 회전 제어를 수행하는 회전 제어부(41)를 구비한다. 마이컴(40)은 회전장치(30)에 내장되거나 폴(10)에 내장될 수 있고 별도의 함체에 내장되는 것도 가능하다.
마이컴(40)은 조도센서(50)에서 출력되는 태양광의 조도값이 정해진 수치 이상이 되면 날이 밝아진 것으로 인식하고 구동모터(35)를 작동시켜서 미리 설정된 회전단계 및/또는 시간 동안 태양광 패널(20)을 한쪽 방향으로 초 단위로 서서히 회전시킨다. 태양광 패널(20)이 회전하는 경로는 태양의 일조량을 고려하여 가능한 한 태양에 충분히 노출될 수 있게 설정되는 것이 바람직하다. 태양광 패널(20)을 정해진 시간동안 일정 속도로 회전시키면, 복잡한 구조의 태양광 추적장치를 별도로 사용하지 않더라도, 태양광 패널(20)을 한쪽을 향하게 정지 상태로 두는 경우에 비해 태양광 발전 전력량을 증대시킬 수 있다.
구체적으로, 마이컴(40)의 회전 제어부(41)는 일출 직전 또는 일출 직후부터 태양광 패널(20)을 정해진 속도로 회전시키면서 태양광 전기를 생산하는 제1 회전모드를 실행한다. 또한, 마이컴(40)은 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에는 태양광 패널(20)에서 출력되는 잔여전기를 이용해 태양광 패널(20)의 상면이 동쪽을 향하도록 태양광 패널(20)을 회전시켜서 익일 회전 스타트 위치까지 이동시키는 제2 회전모드를 실행한다. 이를 위해, 마이컴(40)의 메모리(42)에는 상기 제1 회전모드와 제2 회전모드에 대한 데이터가 저장된다.
마이컴(40)은 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에는 태양광 패널(20)에서 출력되는 잔여전기를 이용해 태양광 패널(20)의 상면이 동쪽을 향하도록 태양광 패널(20)을 회전시켜서 익일 회전 스타트 위치까지 이동시키는 제2 회전모드를 실행한다. 여기서, 상기 '잔여전기'는 태양광 패널(20)에서 생산은 되나 정해진 전력레벨에 미달하여 전력회사로 송전이 되지 않는 잔류전기를 지칭한다. 상기 잔여전기는 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 태양광 패널(20)에 직간접적으로 수광되는 미량의 태양광에 의해 발전이 된다.
본 발명에서는 상기 미량의 잔여전기를 이용해 회전장치(30)를 제1 회전모드가 시작되는 회전 스타트 위치까지 회전이동시키는 제어를 수행한다. 예컨대, 일몰직후에 태양광 패널(20)이 서쪽을 향한 소정 위치에서 발전을 종료했을 때(전력회사로의 송전이 중지되었을 때), 마이컴(40)은 태양광 패널(20)에서 출력되는 잔여전기를 이용해 회전장치(30)를 구동하여 태양광 패널(20)을 동쪽 방향으로 서서히 회전시켜서 회전 스타트 위치에 갖다 놓는 제어를 수행한다.
제1 관형체(33)와 제2 관형체(34) 간에 전원 및/또는 신호의 전달을 위해 제1 접점(36a,36b)과 제2 접점(38a,38b)을 구비한 경우, 태양광 패널(20)을 동쪽 방향으로 회전시키는 동작은 태양광 패널(20)이 제1 회전모드에서의 회전 방향과 동일한 방향인 것이 바람직하다. 한편, 제1 관형체(33)와 제2 관형체(34) 간에 전원 및/또는 신호의 전달을 위한 전선(39)이 연결되는 경우에는 전선(39)이 꼬이는 것을 방지하기 위해 태양광 패널(20)을 동쪽 방향으로 회전시키는 동작은 태양광 패널(20)이 제1 회전모드에서의 회전 방향과 반대 방향으로 설정된다.
마이컴(40)은 회전 카운트판(63)의 회전에 따른 요철 패턴의 변화에 의해 온/오프되는 리미트 스위치(60)의 작동으로부터 태양광 패널(20)의 회전을 단계별로 구동 및 감지한다. 여기서, 태양광 패널(20)의 회전 1단계는 회전 카운트판(63)의 1주기, 즉 리미트 스위치(60)가 상기 요철 패턴에 포함된 어느 하나의 홈에 접촉한 후 다음번 홈에 접촉한 것을 카운트하여 정의될 수 있다.
즉, 마이컴(40)은 계절별로 회전 단계수를 서로 다르게 설정하여 태양광 패널(20)에 대한 1일 회전량(회전각)을 서로 다르게 제어할 수 있다. 계절별 일조량을 고려할 때, 4계절중 여름에 대해 회전 단계수를 가장 많게 설정(가장 많이 돌아가게 설정)하고 겨울에 대해 가장 적게 설정(가장 적게 돌아가게 설정)하여 회전 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 마이컴(40)은 회전 카운트판(63)의 회전 단계수를 봄/가을에는 1~11단계, 여름에는 0~12단계, 겨울에는 2~10단계로 설정하여 회전 제어를 수행한다. 이를 위해, 마이컴(40)의 메모리(42)에는 회전단계설정치에 대한 데이터가 저장된다.
메인 컨트롤러(80)는 각각의 마이컴(40)과 유,무선으로 통신하여 서로 다른 태양광 패널(20) 및 회전장치(30)를 통합적으로 관리하여 전체 태양광 패널(20)들이 실질적으로 동일한 패턴으로 회전하도록 제어한다.
부가적으로, 메인 컨트롤러(80)는 우천 시 풍향을 감지하여 태양광 패널(20)을 빗방울과 마주보는 방향으로 회전시키는 제어를 수행한다. 즉, 태양광 패널(20)의 표면을 빗방울에 직접적으로 노출시킴으로써 태양광 패널(20)의 표면에 쌓인 미세먼지나 이물질 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
무게추 블록(70)은 정해진 길이의 철근이 삽입되고 콘크리트가 타설되어 형성된 콘크리트 블록으로 이루어져서 폴(10)을 지탱한다. 시공이 완료되었을 때 무게추 블록(70)은 태양광 발전 부지의 토사 지면(1) 아래에 매립된다. 무게추 블록(70)은 태양광 발전 시스템을 구성하는 복수개의 폴과 일대일 대응되게 구비되어 폴(10)의 하단과 연결된다.
무게추 블록(70)의 하부에는 토사에 박혀서 무게추 블록(70)을 고정하는 파일이 연결되어 폴(10)이 강한 바람 등에 의해 뽑히는 것을 방지한다. 또한, 무게추 블록(70)의 상단면에는 폴(10)을 고정시키기 위한 앵커볼트가 구비된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명은 태양광 전기의 생산 시에 태양광 패널(20)을 구동모터(35)를 이용해 정해진 속도로 서서히 회전시킴으로써, 복잡한 구조의 태양광 추적장치를 별도로 사용하지 않더라도, 태양광 패널(20)을 한쪽을 향하게 정지 상태로 두는 경우에 비해 태양광 발전 전력량을 증대시킬 수 있다.
또한, 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에는 태양광 패널(20)에서 출력되는 잔여전기를 이용해 태양광 패널(20)을 동쪽을 향하여 회전시켜서 회전 스타트 위치까지 이동시킴으로써 익일 일출 이후에 정위치에서 바로 태양광 발전을 수행함으로서 발전효율을 높일 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 본 발명은 태양광 패널(20)을 지지하는 폴(10) 주변에 있는 수목을 그대로 유지할 수 있으므로 자연 훼손을 최소화하면서 친환경적인 태양광 발전 설비를 구축할 수 있다. 폴(10) 주변에 위치한 수목은 방풍림의 역할도 할 수 있으므로 태양광 패널(20)을 더욱 안정적으로 설치할 수 있다.
시공 시에는 폴(10)이 설치될 지점마다 소정의 구덩이를 판 후에 무게추 블록(70)을 매립하여 고정한 후에 무게추 블록(70)의 상단 위에 폴(10)의 하단을 배치하고 앵커볼트로 고정시키면 간편하게 시공이 완료된다.
스마트 태양광 발전 시스템의 운용 시에 태양광 패널(20)은 회전장치(30)에 의해 미리 설정된 시간과 속도로 일방향으로 회전하여 태양광 발전 전력량을 증대시킬 수 있다.
회전장치(30)는 구동모터(35)의 회전력을 회전기어(62)에 전달하여 제1 관형체(33)를 회전시킴으로써 제1 관형체(33)의 지지 플레이트(31)에 고정된 태양광 패널(20)을 회전시킨다. 제1 관형체(33)는 안정적으로 태양광 패널(20)을 지지한 상태에서 폴에 고정된 제2 관형체(34)에 대하여 회전한다. 제1 관형체(33)와 제2 관형체(34) 사이에는 소정의 베어링이 개재되어 있어 구조적으로 안정적이고 부드러운 회전이 이루어질 수 있다.
회전기어(62)의 하부에는 회전 카운트판(63)이 고정되어 회전기어(62)와 일체로 회전하고, 회전 카운트판(63)의 하부에는 리미트 스위치(60)가 지속적으로 접촉을 유지하여 회전 카운트판(63)의 요철 패턴을 감지함으로써 회전량을 단계별로 검출할 수 있다. 마이컴(40)은 회전 카운트판(63)의 회전에 따른 요철 패턴의 변화에 의해 온/오프되는 리미트 스위치(60)의 작동으로부터 태양광 패널(20)의 회전을 단계별로 구동하고 태양광 패널(20)이 오류없이 초단위로 회전하는지 여부도 감지하여 제어동작에 반영한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 태양광 발전 시스템은 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 태양광 패널에서 생산되는 잔여전기를 활용하여 태양광 패널을 미리 회전 스타트 지점에 셋팅해 둠으로써 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 시공이 간소하므로 태양광 발전 부지에 대한 선택의 폭이 넓고, 폴을 고정시키는 무게추 블록(70)은 각각의 폴에 대응하여 국소적으로 매립 설치되므로 환경 파괴를 최소화하면서 친환경적인 태양광 발전 설비를 구축할 수 있다. 특히, 태양광 발전 부지가 산지나 임야 등인 경우에는 태양광 패널을 지지하는 폴 주변에 있는 수목을 그대로 유지할 수 있으므로 자연 훼손을 최소화 할 수 있다.
10: 폴 20: 태양광 패널
30: 회전장치 35: 구동모터
40: 마이컴 41: 회전 제어부
42: 메모리 50: 조도센서
60: 리미트 스위치 61: 고정기어
62: 회전기어 63: 회전 카운트판
70: 무게추 블록 80: 메인 컨트롤러

Claims (10)

  1. 지면 위에 세워지게 고정되는 폴;
    상기 폴의 상단에 경사지게 배치되어 태양광 전기를 발생시키는 태양광 패널;
    상기 태양광 패널의 하부에 설치되어 상기 태양광 패널에 회전력을 제공하는 회전장치; 및
    상기 회전장치를 구동 제어하고, 일출 이후에 상기 태양광 패널을 정해진 속도로 회전시키면서 태양광 전기를 생산하는 제1 회전모드와 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 상기 태양광 패널에서 출력되는 잔여전기를 이용해 상기 태양광 패널의 상면이 동쪽을 향하도록 상기 태양광 패널을 회전시켜서 상기 제1 회전모드가 시작되는 회전 스타트 위치까지 이동시키는 제2 회전모드를 실행하는 마이컴;을 포함하고,
    상기 잔여전기는 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 상기 태양광 패널에 직간접적으로 수광되는 미량의 태양광에 의해 상기 태양광 패널에서 생산은 되나 정해진 전력레벨에 미달하여 전력회사로는 송전이 되지 않는 전기이고,
    상기 마이컴은 일몰중, 일몰직후 또는 일출직전에 상기 태양광 패널에서 출력되는 상기 잔여전기를 상기 회전장치에 공급하여 상기 태양광 패널을 회전시켜서 미리 상기 회전 스타트 지점에 셋팅해 두고,
    상기 회전장치는, 상기 태양광 패널의 하부에 연결되는 제1 관형체와, 상기 폴의 상단에 고정되는 제2 관형체와, 상기 제1 관형체와 연결된 회전기어와, 상기 제2 관형체에 연결된 고정기어와, 상기 고정기어에 설치되어 상기 회전기어에 회전력을 제공하는 구동모터를 구비하고,
    상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체에는 상기 회전기어의 회전 시 서로 접촉을 유지하여 전원 또는 신호를 전달하는 제1 접점 및 제2 접점이 설치되거나, 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간에 전원 또는 신호를 전달하는 전선이 연결되고,
    상기 제1 접점 및 제2 접점이 설치되는 경우 상기 마이컴은 상기 제1 회전모드와 상기 제2 회전모드의 실행 시 상기 태양광 패널을 한쪽 방향으로만 회전시키고,
    상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간에 전선이 연결되는 경우 상기 마이컴은 상기 제1 회전모드의 실행 시 상기 태양광 패널을 한쪽 방향으로만 회전시키고 상기 제2 회전모드의 실행 시에는 상기 태양광 패널을 상기 제1 회전모드 시의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전장치는,
    상기 회전기어의 하부에 배치되고 원주방향으로 가면서 요철 패턴이 주기적으로 형성되어 있는 회전 카운트판과, 상기 고정기어에 고정되어 상기 회전기어의 회전 시 상기 회전 카운트판과 접촉을 유지하는 리미트 스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 회전 카운트판의 요철 패턴에 따라 온/오프되는 상기 리미트 스위치의 작동으로부터 상기 태양광 패널의 회전을 단계별로 구동 및 감지하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이컴은 계절별로 회전 단계수를 서로 다르게 설정하고, 4계절중 여름에 대해 회전 단계수를 가장 많게 설정하고 겨울에 대해 가장 적게 설정하여 회전 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    설치 지역의 위도에 따라 정해진 각도를 갖는 받침판이 상기 태양광 패널과 상기 회전장치 사이에 끼워져서 경사각이 조절되는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이컴은 조도센서, 계절별 회전설정시간 및 위성통신모듈을 통하여 상기 회전 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이컴과 유,무선으로 통신하여 서로 다른 태양광 패널 및 회전장치를 통합적으로 관리하고 전체 태양광 패널이 동일하게 회전하도록 제어하는 메인 컨트롤러;를 더 포함하는 스마트 태양광 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 우천 시 풍향을 감지하여 상기 태양광 패널을 빗방울과 마주보는 방향으로 회전시켜 상기 태양광 패널을 청소하는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양광 발전 시스템.

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