KR102392108B1 - 태양광 전송 장치 - Google Patents

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Abstract

태양광의 간섭소멸을 줄여 광전송 효율 및 광전송거리를 증가시킬 수 있는 태양광 전송 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는, 태양광을 전송하기 위한 원형 단면의 전송 통로를 내부에 구비하는 태양광 전송관을 포함한다. 상기 태양광 전송관의 적어도 일부는, 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 상기 태양광의 진행 방향을 유도하도록, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장되는 단면을 가지는 연속되는 절두 원추형 반사면을 포함한다.

Description

태양광 전송 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING SUNLIGHT}
본 발명은 태양광 전송 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 간섭소멸을 줄여 광전송 효율 및 광전송거리를 증가시킬 수 있는 태양광 전송관을 가지는 태양광 전송 장치에 관한 것이다.
최근 환경 오염 문제가 없는 태양광을 활용한 기술이 각광받고 있다. 태양광기술의 효율을 높이기 위해서는 태양광을 전송관을 통해 전송하는 과정에서 태양광의 손실을 줄일 필요가 있다. 태양광이 전송관을 따라 전송되는 과정에서, 전송관의 내면에 여러 차례 반사하게 되는데, 이때 서로 다른 파장의 빛이 상호 간섭하여 소멸되는 현상이 발생한다. 이러한 빛의 간섭/소멸 현상으로 인해, 태양광이 전송되는 전송관의 종단면에서, 빛의 파장 간에 간섭효과에 의하여 상쇄되는 빛 소멸 영역이 동심원의 형태로 나타나게 되는데, 태양광의 전송 거리가 멀어질수록 빛의 반사 및 상쇄 간섭이 반복되어 간섭/소멸 현상이 커지고, 빛이 소멸되는 부분이 커져서 태양광의 전송 효율이 심각하게 저하될 수 있다.
본 발명은 태양광의 간섭소멸을 줄여 광전송 효율 및 광전송거리를 증가시킬 수 있는 태양광 전송 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는, 태양광을 전송하기 위한 원형 단면의 전송 통로를 내부에 구비하는 태양광 전송관을 포함한다. 상기 태양광 전송관의 적어도 일부는, 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 상기 태양광의 진행 방향을 유도하도록, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장되는 단면을 가지는 연속되는 원뿔형 반사면을 포함한다.
상기 반사면은, 상기 태양광 전송관의 중심축과 어긋난 방향으로 입사되는 태양광을 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 반사하도록, 상기 태양광 전송관의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 반사면은, 상기 반사면에 의해 반사된 태양광의 진행 방향을 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 유도하여, 상기 태양광의 다양한 파장의 빛의 상호 간섭에 의한 소멸을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 태양광 전송관은, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 연장되고 내면에 절두 원추 형상의 상기 반사면을 가지는 태양광 조정관을 포함할 수 있다. 상기 태양광 조정관의 반사면은 상기 태양광 조정관의 중심축으로부터 어긋나게 입사되는 태양광을 상기 태양광 조정관의 중심축을 향하는 방향으로 전반사할 수 있다. 상기 반사면과 상기 태양광 조정관의 중심축 간의 각도는 0° 초과, 10° 이하로 설정될 수 있다.
상기 태양광 조정관은, 내면에 형성된 제1 반사면에 의해 상기 태양광을 전반사하는 절두 원추 형상의 제1 태양광 조정관; 및 상기 태양광의 전송 방향을 따라 상기 제1 태양광 조정관의 후방에 배치되고, 내면에 형성된 제2 반사면에 의해 상기 태양광을 전반사하는 절두 원추 형상의 제2 태양광 조정관을 포함할 수 있다.
상기 제1 태양광 조정관으로부터 태양광이 출사되는 제1 출사부의 직경은 상기 제1 태양광 조정관으로 태양광이 입사되는 제1 입사부의 직경보다 크게 설정되고, 상기 제2 태양광 조정관으로부터 태양광이 출사되는 제2 출사부의 직경은 상기 제2 태양광 조정관으로 태양광이 입사되는 제2 입사부의 직경보다 크게 설정되고, 상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부의 직경은 상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부의 직경보다 작게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는, 상기 제1 태양광 조정관과 상기 제2 태양광 조정관의 사이에 구비되는 태양광 전송폭 축소 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 태양광 전송폭 축소 장치는, 상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부로부터 출사되는 태양광의 전송폭을 축소시켜 상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부로 입사시킬 수 있다.
상기 태양광 전송폭 축소 장치는, 상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부로부터 출사되는 태양광을 집광하는 볼록렌즈; 및 상기 볼록렌즈에 의해 집광된 태양광을 확산하여 상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부로 입사시키는 오목렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는, 태양광을 집광하여 상기 태양광 전송관으로 입사시키는 집광 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 집광 장치는, 상기 태양광을 집광하여 상기 태양광 전송관으로 입사시키는 패러볼라 집광경; 및 상기 패러볼라 집광경의 전방에 설치되고, 상기 패러볼라 집광경으로부터 1차 반사된 태양광을 상기 태양광 전송관의 내부로 2차 반사시키는 반사경을 포함할 수 있다.
상기 태양광 전송관은, 상기 태양광의 전송 방향으로 연장되는 광전송관을 포함할 수 있다. 상기 광전송관은, 내면에 제1 반사면을 가지는 반사관; 상기 반사관의 내면에 설치되고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 경사를 가지는 내면을 가지고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 연속하여 반복적으로 배열되는, 다수의 제1 투명부재; 및 상기 다수의 제1 투명부재 사이에 삽입되고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 형태의 경사면을 가지고, 상기 제1 투명부재보다 높은 굴절율을 가지는, 다수의 제2 투명부재를 포함할 수 있다. 상기 태양광 전송관은, 상기 제1 투명부재와 상기 제2 투명부재 간의 경계면에 제2 반사면을 가질 수 있다. 상기 제2 투명부재의 상기 경사면은 상기 반사관의 중심축에 대해 빛의 입사각이 30 ~ 60° 경사 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제2 투명부재는 상기 제1 투명부재의 경사진 내면 및 외면 중 적어도 하나의 면에 코팅되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 태양광의 간섭 소멸을 줄여 광전송 효율 및 광전송 거리를 증가시킬 수 있는 태양광 전송 장치가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 조정관의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 조정관의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치의 작용에 대해 설명하기 위한 도면으로, 태양광이 전송되는 관의 종단면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 전송관을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 광전송관의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 광전송관의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 광전송관의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 광전송관의 분해 사시도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
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", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는 태양광의 전송 방향을 따라 원뿔 형태로 확장되는 형상의 반사면을 가지는 태양광 전송관을 포함한다. 이에 따라 반사면의 경사 각도에 의해 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 태양광의 전송 방향을 유도하고, 태양광의 다양한 파장의 빛의 상호 간섭에 의한 소멸을 줄여 전송 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치(100)는 집광 장치(110), 태양광 전송관(120) 및 분광기(160)를 포함할 수 있다.
집광 장치(110)는 태양광(10)을 집광하여 태양광 전송관(120)으로 입사시킬 수 있다. 집광 장치(110)는 패러볼라 집광경(112) 및 반사경(114)을 포함할 수 있다. 패러볼라 집광경(112)은 태양광(10)을 집광하여 태양광 전송관(120)으로 입사시킬 수 있다.
반사경(114)은 패러볼라 집광경(112)의 전방에 패러볼라 집광경(112)을 마주보는 방향으로 설치될 수 있다. 반사경(114)은 패러볼라 집광경(112)으로부터 1차 반사된 태양광(20)을 태양광 전송관(120)의 내부로 2차 반사시킬 수 있다. 반사경(114)에 의해 반사된 태양광(30)은 태양광 전송관(120)의 태양광 입사측의 중심축과 평행하게 입사될 수 있다.
태양광 전송관(120)은 태양광의 전송 방향을 따라 연장되는 원형 단면의 관으로 제공될 수 있다. 태양광 전송관(120)은 그 내부에 태양광 전송관(120)의 중심축을 따라 태양광을 전송하기 위한 전송 통로를 구비할 수 있다.
태양광 전송관(120)의 적어도 일부는 태양광 전송관(120)의 중심축과 나란한 방향으로 태양광의 진행 방향을 유도하도록, 태양광의 전송 방향을 따라 확장되는 단면을 가지는 연속되는 원뿔형 반사면을 포함할 수 있다.
태양광 전송관(120)의 원뿔형(절두 원추형) 반사면은 태양광 전송관(120)의 중심축과 어긋난 방향으로 입사되는 태양광을 태양광 전송관(120)의 중심축과 나란한 방향으로 반사하도록, 태양광 전송관(120)의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
태양광 전송관(120)은 원뿔형(절두 원추형) 반사면에 의해 반사된 태양광의 진행 방향을 태양광 전송관(120)의 중심축과 나란한 방향으로 유도하여, 태양광의 다양한 파장의 빛의 상호 간섭에 의한 소멸을 방지할 수 있다.
태양광 전송관(120)은 태양광 조정관(130)과, 광전송관(140)을 포함할 수 있다. 태양광 조정관(130)과, 광전송관(140) 사이에는 태양광의 방향을 전환하는 반사 거울 등의 전환 장치(150)가 제공될 수 있다. 태양광 전송관(120)을 통해 전송된 태양광은 분광기(160)에 의해 분광되어 출력될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 조정관의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 조정관의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 태양광 조정관(130)은 철 등의 내열/내화 재질로 된 관부재(132)와, 관부재(132)의 내면에 코팅된 반사부재(134)를 포함할 수 있다. 반사부재(134)는 관부재(132)의 내부면에 태양광을 전반사시키는 물질을 코팅함으로써 형성될 수 있다.
태양광 조정관(130)은 반사부재(134)의 내면에 반사면(134a)을 가질 수 있다. 태양광 조정관(130)은 반사면(134a)에 의해 태양광을 전반사할 수 있다. 태양광 조정관(130)은 태양광(30, 40)의 전송 방향을 따라 반경이 확장되는 절두 원추(원뿔) 형상으로 형성될 수 있다.
햇빛(태양광)을 모아 태양광 전송관(120)에 평행하게 주입하더라도, 태양광 중의 일부는 그 전송 방향이 태양광 전송관(120)의 중심축과 나란하지 않을 수 있다. 태양광 전송관(120)을 따라 전송되는 태양광 중 일부는 태양광 전송관(120)의 내벽에 여러 차례 반사되면서 서로 다른 파장의 빛이 상호 간섭하여 소멸되는 현상이 발생한다.
본 발명의 실시예에서는 태양광이 태양광 전송관(120)의 내면에 반사되면서 간섭/소멸되는 현상을 최소화하면서, 태양광을 멀리까지 전송할 수 있도록, 태양광 전송관(120)의 적어도 일부분에 빛의 간섭소멸을 줄여주는 반사면이 형성될 수 있다.
태양광 조정관(130)에 형성된 반사면(134a)은 태양관 조정관(130)의 중심축과 나란하지 않게 입사되는 태양광(30)을 전반사할 수 있다. 반사면(134a)에서 전반사된 태양광(40)은 태양광 조정관(130)의 중심축과 보다 나란한 방향으로 출력될 수 있다.
이에 따라, 태양광(30)이 태양광 전송관(120)의 태양광 조정관(130)을 통해 전송되는 과정에서 태양광 조정관(130)의 내면에 반사되는 횟수를 줄이고, 빛의 직진성을 강화하여 빛의 간섭소멸 현상을 줄일 수 있으며, 태양광(30)을 먼 거리까지 전송할 수 있게 된다.
환언하면, 태양광 조정관(130)에 평행하게 주입된 빛의 확산된 부분이 태양광 조정관(130)의 경사진 반사면(134a)에서 전반사하여, 태양광의 진행 각도가 태양광 조정관(130)의 중심축과 나란한 방향으로 유도되고, 이에 따라 다양한 파장 빛의 상호 간 간섭 효과에 의한 상쇄/소멸을 줄여서 보다 장거리로, 효율적으로 태양광을 이송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 전송 장치의 작용에 대해 설명하기 위한 도면으로, 태양광이 전송되는 관의 종단면을 나타낸다. 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 태양광이 전송되는 관의 종단면에서, 빛의 파장 간에 간섭효과에 의하여 상쇄되는 빛 소멸 영역이 동심원의 형태로 나타난다.
태양광이 전송되는 관의 종단면에서 나타나는 이러한 동심원 형태의 빛 소멸 영역은 태양광이 전송되는 관의 길이가 길어질수록, 빛의 반사 및 상쇄 간섭이 반복되어 빛이 소멸되는 부분이 커지게 되고, 종국적으로 태양광이 완전히 소멸하게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 태양광 조정관(130) 내부에서 태양광이 전반사하는 과정에서 태양광의 방향이 태양광 조정관(130)의 중심축과 나란한 방향으로 조정되므로, 태양광의 확산, 반사에 의한 간섭/소멸 현상을 줄일 수 있게 된다. 이러한 효과를 극대화하기 위하여, 태양광 조정관(130)은 태양광 조정관(130)의 중심축(132a)과 반사면(134a) 간의 각도(θ1)가 0° 초과, 10° 이하가 되도록 설계될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 태양광 전송관을 나타낸 측면도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 태양광 전송관(120)의 태양광 조정관(130)은 제1 태양광 조정관(130a)과, 제2 태양광 조정관(130b)을 포함할 수 있다.
제1 태양광 조정관(130a)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 절두 원추 형상으로 형성되고, 내면에 형성된 제1 반사면에 의해 태양광을 전반사할 수 있다. 제2 태양광 조정관(130b)은 태양광의 전송 방향을 따라 제1 태양광 조정관(130a)의 후방에 배치될 수 있다. 제2 태양광조정관(130b)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 절두 원추 형상으로 형성되고, 내면에 형성된 제2 반사면에 의해 태양광을 전반사할 수 있다.
제1 태양광 조정관(130a)은 태양광(30)이 입사되는 제1 입사부(136a)와, 태양광(40)이 출사되는 제1 출사부(138a)를 가질 수 있다. 제2 태양광 조정관(130b)은 태양광(50)이 입사되는 제2 입사부(136b)와, 태양광(60)이 출사되는 제2 출사부(138b)를 가질 수 있다. 제2 태양광 조정관(130b)의 제2 입사부(136b)의 직경은 제1 태양광 조정관(130a)의 제1 출사부(138a)의 직경보다 작게 설정될 수 있다.
제1 태양광 조정관(130a)과 제2 태양광 조정관(130b) 사이에는 태양광 전송폭 축소 장치(170)가 구비될 수 있다. 태양광 전송폭 축소 장치(170)는 제1 태양광 조정관(130a)의 제1 출사부(138a)로부터 출사되는 태양광(40)의 전송폭을 축소시켜 제2 태양광 조정관(130b)의 제2 입사부(136b)로 전달할 수 있다.
실시예에서, 태양광 전송폭 축소 장치(170)는 제1 태양광 조정관(130a)의 제1 출사부(138a)로부터 출사되는 태양광(40)을 집광하는 볼록렌즈(172)와, 볼록렌즈(172)에 의해 집광된 태양광을 확산하는 오목렌즈(174)를 포함할 수 있다.
도 5의 실시예에 의하면, 태양광 조정관(130)의 길이가 길어짐에 따라 태양광 조정관(130)의 직경이 과도하게 커져 태양광 전송 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 빛의 간섭소멸 현상을 줄이는 효과를 얻으면서, 태양광 조정관(130)의 외경을 일정 수준 이하로 제한하여 태양광 전송 효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 광전송관의 단면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 광전송관의 분해 사시도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 광전송관(140)은 관부재(142), 관부재(142)의 내면에 형성되는 반사관(144), 반사관(144)의 내면에 설치되는 다수의 제1 투명부재(146) 및 다수의 제2 투명부재(148)를 포함할 수 있다.
관부재(142)는 광전송관(140)의 외피면에 해당하는 관으로, 반사와 단열이 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 반사관(144)의 내면은 태양광을 반사시키는 제1 반사면으로 제공될 수 있다. 다수의 제1 투명부재(146)는 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 경사를 가지는 절두 원추 형상의 내면을 가질 수 있다. 다수의 제1 투명부재(146)는 태양광의 전송 방향을 따라 연속하여 반복적으로 배열될 수 있다. 제1 투명부재(146)는 제2 투명부재(148) 보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다.
다수의 제2 투명부재(148)는 다수의 제1 투명부재(146) 사이에 삽입될 수 있다. 다수의 제2 투명부재(148)는 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 절두 원추 형태의 경사면을 가질 수 있다. 제2 투명부재(148)는 제1 투명부재(146)보다 높은 굴절율을 가지는 고밀도 투명부재로 제공될 수 있다. 광전송관(140)은 저밀도의 제1 투명부재(146)와, 고밀도의 제2 투명부재(148) 간의 경계면에서 태양광을 전반사하는 제2 반사면(148a)을 가질 수 있다.
제2 투명부재(148)는 제1 투명부재(146)의 상면이나 하면에 부분적으로 코팅되어 형성되거나, 제1 투명부재(146)의 상면과 측면, 또는 하면과 측면을 감싸도록 코팅되거나, 또는 제2 투명부재(146)를 전체적으로 감싸도록 코팅되어 형성될 수 있다.
광전송관(140)은 제1 투명부재(146) 상에 제2 투명부재(148)가 코팅된 단위 부재(140a)를 복수개 결합한 후, 반사관(144) 내에 고정시킴으로써 형성되거나, 단위 부재(140a)를 하나씩 반사관(144) 내에 고정시킴으로써 형성될 수 있다.
반사면(148a)은 이에 의해 반사된 태양광이 가능한 광전송관(140)의 중심축과 평행하게 진행하도록, 기울기(경사각)가 설정될 수 있다. 태양광의 간섭 소멸 방지 효과를 극대화하기 위하여, 반사관(144)의 중심축에 대한 제2 투명부재(148)의 경사면(빗면) 각도(θ2)는 빛의 입사각이 30 ~ 60° 범위가 되도록 설계될 수 있다.
도 6 및 도 7의 실시예에 따른 광전송관(140)은 밀도가 낮은 다수의 제1 투명재질(146) 사이에 고밀도(고굴절율)의 제2 투명재질(148)이 삽입된 구조를 가지며, 이에 따라 태양광(32)이 광전송관(140)의 반사면(148a)에 의해 반사되어, 광전송관(140)의 중심축과 나란한 방향을 향하여 진행되는 태양광(34)으로 방향 전환될 수 있다.
따라서, 광전송관(140) 내부에서 태양광의 반사횟수를 줄이고 간섭/회절효과를 최소화하여, 태양광이 멀리 도달하도록 할 수 있다. 이와 같이, 광전송관(140)의 내부 반사면에서 기울어진 면을 연속으로 형성하여, 반사에 의한 빛의 반사각을 최대한 크게 할 수 있다. 태양광의 전반사를 위한 투명부재는 예를 들어, 실리콘, 유리, 플라스틱 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 전송 장치를 구성하는 광전송관의 단면도이다. 도 9는 도 8에 도시된 광전송관의 분해 사시도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 광전송관(140)은 관부재(141), 관부재(141)의 내면에 형성되는 반사관(143), 반사관(143)의 내면에 설치되는 다수의 제1 투명부재(145) 및 다수의 제2 투명부재(147)를 포함할 수 있다.
관부재(141)는 광전송관(140)의 외피면에 해당하는 관으로, 반사와 단열이 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 반사관(143)의 내면은 태양광을 반사시키는 제1 반사면으로 제공될 수 있다. 다수의 제1 투명부재(145)는 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 경사를 가지는 절두 원추형상의 내면을 가질 수 있다.
다수의 제2 투명부재(145)는 태양광의 전송 방향을 따라 연속하여 반복적으로 배열될 수 있다. 다수의 제2 투명부재(147)는 다수의 제1 투명부재(145) 사이에 삽입될 수 있다. 다수의 제2 투명부재(147)는 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 형태의 절두 원추형상의 경사면을 가질 수 있다.
제2 투명부재(147)는 제1 투명부재(145)보다 높은 굴절율을 가지는 고밀도 투명부재로 제공될 수 있다. 광전송관(140)은 저밀도의 제1 투명부재(145)와, 고밀도의 제2 투명부재(147) 간의 경계면에서 태양광을 전반사하는 제2 반사면(147a)을 가질 수 있다.
제2 투명부재(147)는 제1 투명부재(145)의 경사진 상면이나 하면에 부분적으로 코팅되어 형성되거나, 제1 투명부재(145)의 경사진 상면과 측면, 또는 하면과 측면을 감싸도록 코팅되거나, 또는 제1 투명부재(145)를 전체적으로 감싸도록 코팅되어 형성될 수 있다.
광전송관(140)은 제1 투명부재(145) 상에 제2 투명부재(147)가 코팅된 단위 부재(140b)를 복수개 결합한 후, 반사관(143) 내에 고정시킴으로써 형성되거나, 단위 부재(140b)를 하나씩 반사관(143) 내에 고정시킴으로써 형성될 수 있다.
반사면(147a)은 이에 의해 반사된 태양광이 가능한 광전송관(140)의 중심축과 평행하게 진행하도록, 기울기(경사각)가 설정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제2 투명부재(147)의 경사면(빗면)은 반사관(143)의 중심축에 대해 빛의 입사각이 30 ~ 60° 경사를 이루도록 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9의 실시예에 따른 광전송관(140)은 밀도가 낮은 다수의 제1 투명재질(145) 사이에 고밀도(고굴절율)의 제2 투명재질(147)이 삽입된 구조를 가지며, 이에 따라 태양광(32)이 광전송관(140)의 반사면(147a)에 의해 반사되어, 광전송관(140)의 중심축과 나란한 방향을 향해 반사된 태양광(34)으로 방향 전환될 수 있다.
따라서, 광전송관(140) 내부에서 태양광의 반사횟수를 줄이고 간섭/회절효과를 최소화하여, 태양광이 멀리 도달하도록 할 수 있다. 이와 같이, 광전송관(140)의 내부 반사면에서 기울어진 면을 연속으로 형성하여, 반사면에 의해 반사된 태양광의 진행 방향을 광전송관(140)의 중심축 방향으로 유도할 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9의 실시예에 따른 태양광 전송 장치는 태양광의 전송 방향을 따라 배열된 다수의 제1 투명부재(145)와 제2 투명부재(147)의 내면이 일정한 반경으로 형성되어 있으며, 태양광의 전송 방향을 따라 일정한 간섭 소멸 방지 효과를 얻을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 태양광 전송관(120)의 일부는 태양광 조정관(130)으로 구성되고, 태양광 전송관(120)의 다른 일부는 광전송관(140)으로 구성되어, 태양광 조정관(130)과 광전송관(140)에 의해 태양광의 간섭 소멸을 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 태양광 전송관(120)은 태양광 조정관(130)과 광전송관(140) 중의 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 태양광 조정관(130)과 광전송관(140)이 하나의 전송관으로 통합될 수도 있다. 즉, 광전송관(140)을 구성하는 반사관(143, 144)을 절두 원추형으로 확장하는 단면 형상을 가지도록 형성하여, 태양광 조정관(130)과 광전송관(140)을 하나의 전송관으로 통합하는 것도 가능하다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 보호범위는 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 보호범위는 청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 태양광 전송 장치
110: 집광 장치
112: 패러볼라 집광경
114: 반사경
120: 태양광 전송관
130: 태양광 조정관
130a: 제1 태양광 조정관
130b: 제2 태양광 조정관
132: 관부재
134: 반사부재
134a: 반사면
136a: 제1 입사부
136b: 제2 입사부
138a: 제1 출사부
138b: 제2 출사부
140: 광전송관
141, 142: 관부재
143, 144: 반사관
145, 146: 제1 투명부재
147, 148: 제2 투명부재
147a, 148a: 반사면
150: 전환 장치
160: 분광기
170: 태양광 전송폭 축소 장치
172: 볼록렌즈
174: 오목렌즈

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 태양광을 전송하기 위한 원형 단면의 전송 통로를 내부에 구비하는 태양광 전송관을 포함하고,
    상기 태양광 전송관의 적어도 일부는, 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 상기 태양광의 진행 방향을 유도하도록, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장되는 단면을 가지는 연속되는 절두 원추형 반사면을 포함하며,
    상기 태양광 전송관은, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 연장되고 내면에 절두 원추 형상의 상기 반사면을 가지는 태양광 조정관을 포함하고,
    상기 태양광 조정관의 반사면은 상기 태양광 조정관의 중심축으로부터 어긋나게 입사되는 태양광을 상기 태양광 조정관의 중심축을 향하는 방향으로 전반사하며,
    상기 태양광 조정관은,
    내면에 형성된 제1 반사면에 의해 상기 태양광을 전반사하는 절두 원추 형상의 제1 태양광 조정관; 및
    상기 태양광의 전송 방향을 따라 상기 제1 태양광 조정관의 후방에 배치되고, 내면에 형성된 제2 반사면에 의해 상기 태양광을 전반사하는 절두 원추 형상의 제2 태양광 조정관을 포함하는, 태양광 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 태양광 조정관으로부터 태양광이 출사되는 제1 출사부의 직경은 상기 제1 태양광 조정관으로 태양광이 입사되는 제1 입사부의 직경보다 크고,
    상기 제2 태양광 조정관으로부터 태양광이 출사되는 제2 출사부의 직경은 상기 제2 태양광 조정관으로 태양광이 입사되는 제2 입사부의 직경보다 크고,
    상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부의 직경은 상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부의 직경보다 작은, 태양광 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 태양광 조정관과 상기 제2 태양광 조정관의 사이에 구비되는 태양광 전송폭 축소 장치를 더 포함하고,
    상기 태양광 전송폭 축소 장치는, 상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부로부터 출사되는 태양광의 전송폭을 축소시켜 상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부로 입사시키는, 태양광 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 태양광 전송폭 축소 장치는,
    상기 제1 태양광 조정관의 상기 제1 출사부로부터 출사되는 태양광을 집광하는 볼록렌즈; 및
    상기 볼록렌즈에 의해 집광된 태양광을 확산하여 상기 제2 태양광 조정관의 상기 제2 입사부로 입사시키는 오목렌즈를 포함하는, 태양광 전송 장치.
  10. 삭제
  11. 태양광을 전송하기 위한 원형 단면의 전송 통로를 내부에 구비하는 태양광 전송관을 포함하고,
    상기 태양광 전송관의 적어도 일부는, 상기 태양광 전송관의 중심축과 나란한 방향으로 상기 태양광의 진행 방향을 유도하도록, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장되는 단면을 가지는 연속되는 절두 원추형 반사면을 포함하며,
    상기 태양광 전송관은, 상기 태양광의 전송 방향으로 연장되는 광전송관을 포함하고,
    상기 광전송관은,
    내면에 제1 반사면을 가지는 반사관;
    상기 반사관의 내면에 설치되고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 경사를 가지는 내면을 가지고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 연속하여 반복적으로 배열되는, 다수의 제1 투명부재; 및
    상기 다수의 제1 투명부재 사이에 삽입되고, 상기 태양광의 전송 방향을 따라 확장하는 형태의 경사면을 가지고, 상기 제1 투명부재보다 높은 굴절율을 가지는, 다수의 제2 투명부재를 포함하고,
    상기 태양광 전송관은, 상기 제1 투명부재와 상기 제2 투명부재 간의 경계면에 제2 반사면을 가지는, 태양광 전송 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 투명부재의 상기 경사면은 상기 반사관의 중심축에 대해 빛의 입사각이 30 ~ 60° 경사 각도를 가지도록 형성되는, 태양광 전송 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 투명부재는 상기 제1 투명부재의 경사진 내면 및 외면 중 적어도 하나의 면에 코팅되어 형성되는, 태양광 전송 장치.
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