KR102398523B1 - 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템 - Google Patents

폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수평 이동 시 연계동작으로 다중 절첩이 이루어지는 폴딩형 창호에 태양광 패널을 일체로 형성하되 BIPV를 포함한 단결정 또는 다결정의 태양광 셀로 구성함으로써 집광의 효율을 극대화 유도함과 더불어 태양광 패널의 유지와 보수 등 관리가 수월해지며, 나아가 창살과 한지의 조합으로 고풍스러운 전통미가 발산되므로 내부 인테리어 활용에 탁월할 뿐만 아니라 창호의 개폐 구조 개선으로 원활한 조작이 유도되어 사용상 편의성이 적극 확보되는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 벽체에 형성된 창(窓)의 범위에 맞춰 개재되는 메인틀(110)과, 메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며 좌우 이동의 연계동작에 대한 절첩여부에 기인하여 창의 차폐를 결정하는 보조틀(120)로 이루어지는 프레임부(100);와, 보조틀의 정면에 설치되는 창문(210)과, 보조틀의 후면에 정렬 배치되어 태양광을 집광하는 복수의 패널(220)로 이루어지는 발전부(200);로 구성된다.

Description

폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템{Folding photovoltaic system}
본 발명은 창호나 벽면, 발코니 등 건물 외관에 태양광 발전 모듈을 장착하여 자체적으로 전기를 생산하고, 건축물에 선택적으로 활용하도록 도모하는 건물일체형 태양광 발전 시스템에 관련한 기술사상을 개진한 것으로, 더욱 상세하게는 수평 이동 시 연계동작으로 다중 절첩이 이루어지는 폴딩형 창호에 태양광 패널을 일체로 형성하되 BIPV를 포함한 단결정 또는 다결정의 태양광 셀로 구성함으로써 집광의 효율을 극대화 유도함과 더불어 태양광 패널의 유지와 보수 등 관리가 수월해지며, 나아가 창살과 한지의 조합으로 고풍스러운 전통미가 발산되므로 내부 인테리어 활용에 탁월할 뿐만 아니라 창호의 개폐 구조 개선으로 원활한 조작이 유도되어 사용상 편의성이 적극 확보되는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 태양광 패널은 태양광을 통해 수집한 빛에너지를 전기에너지로 변환하고, 이를 저장한 상태에서 필요 시 일반 전력과 병행하여 사용할 수 있도록 제공되는 시설로써 일반적으로 태양전지와 축전지, 전력변환장치로 구성된다.
이러한 태양광 패널은 대규모 발전소 뿐만 아니라 일반 주택에서도 많이 설치하여 활용하고 있으며, 태양광 패널을 일반 주택에 설치할 경우 태양광 에너지의 원활한 수집 효과를 기대하기 위해 옥상이나 옥외에 설치하는 것이 일반적이다. 이러한 설치 형태는 설치를 위한 넓은 공간이 할애되기 때문에 옥상이 없거나 건물들이 밀집된 주택일 경우 설치에 많은 제약이 뒤따르며, 설치 후에도 태양광 패널에 새똥이나 각종 오염물질들이 낙하하여 제기능을 상실하는 등 다양한 문제가 발생하므로 지속적인 관리가 요구되어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라 지붕이나 건물 외벽에 태양광 패널을 적용시킨 기술들이 제공되고 있으며, 일례로 등록특허공보 제10-1383889호 "독립형 태양광 발전시스템이 적용된 주거용 컨테이너 하우스"가 게재되어 있다. 해당 기술은 컨테이너에서 주거가 가능하도록 개량하여 사용자가 원하는 곳에서 쉽게 시공이 가능하고, 컨테이너 내부에 사용자의 편의성을 위해 친환경처리 재사용이 가능한 조립식 간이 정화조가 구비되며, 옥외에 설치되는 데크가 겨울철에 컨테이너 하우스 내부의 단열효과를 제공하기 위해 접혀지고, 데크에 구비되는 소형 창호를 통해 환기 가능하도록 하며, 지붕에는 태양광 모듈이 설치되어 컨테이너 하우스 내부에서 사용되는 모든 전원에 적용되도록 한 구성이다.
상기 기술은 별도의 설치공간을 확보할 필요없이 태양광 패널을 지붕에 설치함으로써 공간 창출을 유도하였으나, 태양광 패널이 상향 설치되기 때문에 패널이 오염되는 문제를 해소할 수 없었고, 지붕에 설치되어 관리나 수리가 어려운 문제 또한 동반되었다.
또 다른 일례로 공개특허공보 제10-2015-0059459호 " 태양광 발전유닛이 마련된 건축물"이 게재되어 있으며, 해당 기술은 상호 이격되게 설치된 다수의 기둥과, 기둥의 상단에 설치되는 지지프레임과, 지지프레임에 설치되며 입사되는 태양광을 통해 전기를 발생시키는 태양전지패널이 마련된 발전유닛과, 태양전지패널의 하측에 내부공간이 마련될 수 있도록 태양전지패널에 대해 하방으로 이격상호 이격되게 설치된 다수의 기둥과, 기둥의 상단에 설치되는 지지프레임과, 지지프레임에 설치되며 입사되는 태양광을 통해 전기를 발생시키는 태양전지패널이 마련된 발전유닛과, 태양전지패널의 하측에 내부공간이 마련될 수 있도록 태양전지패널에 대해 하방으로 이격된 위치의 기둥들 사이에 설치되는 다수의 벽체와, 내부공간의 상면을 폐쇄하기 위해 벽체들의 상부에 결합되는 지붕부재가 마련된 주거유닛으로 구성된다.
상기 기술은 태양전지패널의 형상이 건축물의 지붕형상에 제한되지 않으므로 규격화된 태양전지패널의 사용이 가능하여 제작비용을 절감할 수 있으나, 이 기술 또한 태양광 패널이 상향 설치되기 때문에 패널의 오염 문제를 해소할 수 없었고, 구조적으로 유지 및 보수 등 관리성이 떨어지는 것은 여전히 해소할 수 없었다.
따라서, 본 발명은 태양광 패널을 설치하기 위한 공간적 제약을 완벽하게 타개하여 뛰어난 공간 창출 효과를 확보하고, 더불어 태양광 패널의 에너지 수집 효율은 극대화 유도하면서도 유지 및 보수 등 관리 또한 용이한 기술을 개발하게 되었다.
등록특허공보 제10-1383889호 "독립형 태양광 발전시스템이 적용된 주거용 컨테이너 하우스" 공개특허공보 제10-2015-0059459호 " 태양광 발전유닛이 마련된 건축물"
본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 태양광 패널을 설치하기 위한 공간이 요구되지 않도록 폴딩형 창호와 태양광 패널을 일체화시킨 건물일체형 태양광 발전 시스템을 기반으로 하되 BIPV를 포함한 단결정 또는 다결정의 태양광 셀을 채택하여 집광 효율을 극대화 유도하는 것을 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 시간대별로 이동하는 태양의 위치 변화에 따라 태양광 패널의 각도를 개별적으로 가변시킬 수 있도록 제반 구조를 개선함으로써 집광 효율을 극대화시키는 것을 다른 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 폴딩형 창호의 작동과 구동이 원활하게 이루어질 수 있도록 제반 구조를 개선함으로써 조작을 편리하게 하며, 시공 후에도 태양광 패널의 개별적 유지와 관리 및 보수가 용이하여질 수 있도록 그 구조를 제공하는 것이 또 다른 해결과제이다.
상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템은 다음과 같다.
본 발명의 태양광 발전 시스템은 벽체에 형성된 창(窓)의 범위에 맞춰 개재되는 메인틀(110)과, 메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며 좌우 이동의 연계동작에 대한 절첩여부에 기인하여 창의 차폐를 결정하는 보조틀(120)로 이루어지는 프레임부(100);와, 보조틀의 정면에 설치되는 창문(210)과, 보조틀의 후면에 정렬 배치되어 태양광을 집광하는 복수의 패널(220)로 이루어지는 발전부(200);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임부(100)는 벽체에 형성된 창(窓)의 내변(內邊)을 따라 개재되며 상측과 하측에 레일(111)을 구비한 메인틀(110);과, 메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며, 레일이 안내하는 경로를 따라 측방향 이동하면서 절첩의 연계동작이 이루어지는 보조틀(120);과, 보조틀의 상부와 하부에 각 설치된 상태에서 레일상에 개재되어 구름 이동하는 구동부(130);를 포함한다.
또한, 상기 구동부(130)는 보조틀(120)로부터 회전 가능하게 결합되는 연결축(131);과, 연결축의 하단에서 양방향 연장 형성되는 확장면(132);과, 확장면의 양단부에서 수평방향 회전 가능하게 설치되며, 레일(111)의 양측면과 접촉하여 구름하는 한 쌍의 제1차륜(133);과, 확장면으로부터 하향 돌출되는 바디부(134);와, 바디부의 양측에서 수직방향 회전 가능하게 설치되며, 레일의 바닥면과 접촉하여 구름하는 복수의 제2차륜(135);을 포함한다.
또한, 상기 구동부(130)는 발전부(200)가 제공하는 전력으로 작동하는 모터와 연결되며, 모터와 연동된 제어부(140)를 통해 자동 구동되는 것을 포함한다.
또한, 상기 제어부(140)는 거리측정센서를 통해 프레임부(100)의 메인틀(110)과 보조틀(120)의 이격 거리를 감지하고, 사용자의 요청에 따라 창의 개폐를 자동 실행하는 개폐제어부(141);와, 빛감지센서나 타이머를 통해 시간대별 태양의 위치를 판단하고, 판단된 정보를 기반으로 구동부(130)를 작동시켜 보조틀(120)의 전개 또는 절첩을 유도함에 따라 발전부(200)의 내각을 태양의 위치 변화에 맞춰 자동 가변시키는 각도제어부(142);를 포함한다.
또한, 상기 창문(210)은 보조틀(120)의 정면에서 기설정 무늬로 배열 설치되는 창살(211)과, 창살에 부착되는 한지(212)로 구성되는 것을 포함한다.
또한, 상기 패널(220)은 보조틀(120)의 배면에 정렬되어 태양광을 집광하는 복수의 모듈(221);과, 모듈이 집광한 에너지를 사용하거나 저장하기 위해 유동시키는 케이블(222);과, 보조틀의 절첩에 맞춰 케이블을 권취 및 인출시켜 장력을 조절하는 릴코드(223);를 포함한다.
한편, 상기 창문(210)은 횡방향으로 복수 분할되어 개별 탈거가 가능하고, 상기 보조틀(120)은 창문(210)과 패널(220) 사이공간에서 분할된 창문의 탈착을 유도하는 결속유닛(300)을 포함한다.
또한, 상기 결속유닛(300)은 보조틀(120)의 양측에 연결 배치되어 입설하는 한쌍의 결속프레임(310);과, 결속프레임으로부터 정면을 향하도록 설치되며 내장된 자성체의 인입 또는 인출 동작에 기인하여 분할된 창문(210)을 부착시키거나 이탈시키는 결속체(320);를 포함한다.
또한, 상기 결속체(320)는 결속프레임(310)으로부터 정면을 향하도록 설치되는 하우징(321);과, 하우징에 내장된 상태에서 사용자의 조작에 의해 인출되어 분할된 창문(120)을 부착 내지 이탈되게 하는 자성체(322);와, 하우징에 내장되어 자성체에 탄성력을 부여하는 탄성체(323);를 포함한다.
상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 태양광 패널을 옥상이나 옥외에 설치하여 소정의 공간을 차지하던 기존의 방식과는 달리, 창문과 태양광 패널이 일체로 구성함으로써 별도의 설치 공간을 확보할 필요가 없고, 특히 창문을 시공하는 것만으로도 태양광 패널이 동반 시공되므로 작업의 효율성과 신속성이 극대화 유도되며, 나아가 태양광 패널을 시공하기 위한 별도의 시공비가 절약되므로 경제적으로 부담을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 폴딩형 창호의 절첩 구조에 기인하여 태양광 패널의 각도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이를 기반으로 시간대별 이동하는 태양의 위치에 맞춰 태양광 패널의 각도가 조절됨에 따라 태양광 에너지를 보다 효율적으로 수집할 수 있기 때문에 기능적으로 매우 효과적이다.
또한, 본 발명은 보조틀이 구동부에 의해 보다 정교하고 원활하게 구동됨에 따라 조작감이 적극 향상되고, 덧붙여 구동부는 보조틀과 메인틀의 마찰로 인해 발생할 수 있는 소음을 적극적으로 감소시키기 때문에 사용상 품격 향상을 도모할 수 있는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전통적인 디자인의 창살과 전통 한지의 조합으로 고풍스러운 창문이 제공되어 다양한 컨셉의 인테리어로 활용할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 릴코드를 구비하여 태양광 패널간 연결된 케이블의 장력을 지속적으로 제어함으로써 케이블의 합선을 방지하고, 상시 쾌적한 외관이 유지되는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 횡방향으로 분할되어 개별적으로 탈착되는 창문으로 하여금 태양광 패널의 수리와 교체가 용이하여 유지와 관리 및 보수가 뛰어난 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 폴딩형 창호와 일체화된 태양광 발전 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명이 제안하는 폴딩형 창호와 일체화된 태양광 발전 시스템의 배면 사시도.
도 3은 본 발명이 제안하는 구동부의 사시도.
도 4는 본 발명이 제안하는 구동부의 측면도와 정면도.
도 5는 본 발명이 제안하는 릴코드의 단면도.
도 6은 본 발명의 제안하는 결속유닛이 포함된 폴딩 도어의 사시도.
도 7은 본 발명이 제안하는 결속유닛의 단면도.
도 8은 본 발명이 제안하는 결속유닛의 분해사시도.
도 9는 결속유닛에 의해 발전부 일부가 탈착됨을 나타낸 분해사시도.
도 10은 결속유닛에 의해 발전부 일부가 탈착됨을 나타낸 측면도.
도 11은 보조틀의 절첩각도에 따른 집광 효율과 외기유입량을 나타낸 평면도.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 창호나 벽면, 발코니 등 건물 외관에 태양광 발전 모듈을 장착하여 자체적으로 전기를 생산하고, 건축물에 선택적으로 활용하도록 도모하는 건물일체형 태양광 발전 시스템의 기술사상에 관하여 개시된다.
무엇보다 본 발명은 수평 이동 시 연계동작으로 다중 절첩이 이루어지는 폴딩형 창호에 태양광 패널을 일체로 형성하되 BIPV를 포함한 단결정 또는 다결정의 태양광 셀로 구성함으로써 집광의 효율을 극대화 유도함과 더불어 태양광 패널의 유지와 보수 등 관리가 수월해지며, 나아가 창살과 한지의 조합으로 고풍스러운 전통미가 발산되므로 내부 인테리어 활용에 탁월할 뿐만 아니라 창호의 개폐 구조 개선으로 원활한 조작이 유도되어 사용상 편의성이 적극 확보되는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템에 관련됨을 주지한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 폴딩형 창호와 일체화된 태양광 발전 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명이 제안하는 폴딩형 창호와 일체화된 태양광 발전 시스템의 배면 사시도이며, 도 3은 본 발명이 제안하는 롤러부의 사시도이고, 도 4는 본 발명이 제안하는 롤러부의 측면도와 정면도이며, 도 5는 본 발명이 제안하는 릴코드의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제안하는 결속유닛이 포함된 폴딩 도어의 사시도이며, 도 7은 본 발명이 제안하는 결속유닛의 단면도이고, 도 8은 본 발명이 제안하는 결속유닛의 분해사시도이며, 도 9는 결속유닛에 의해 발전부 일부가 탈착됨을 나타낸 분해사시도이고, 도 10은 결속유닛에 의해 발전부 일부가 탈착됨을 나타낸 측면도이며, 도 11은 보조틀의 절첩각도에 따른 집광 효율과 외기유입량을 나타낸 평면도이다.
도 1과 같이 본 발명의 태양광 발전 시스템은 벽체에 형성된 창(窓)의 범위에 맞춰 개재되는 메인틀(110)과, 메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며 좌우 이동의 연계동작에 대한 절첩여부에 기인하여 창의 차폐를 결정하는 보조틀(120)로 이루어지는 프레임부(100);와, 보조틀의 정면에 설치되는 창문(210)과, 보조틀의 후면에 정렬 배치되어 태양광을 집광하는 복수의 패널(220)로 이루어지는 발전부(200);로 구성된다.
일반적으로 건물은 창(窓)을 형성시키기 위하여 벽체 일부를 소정의 넓이로 관통시켜 준비하고, 관통된 공간에는 내변을 따라 메인틀(110)이 설치된다. 이러한 메인틀(110)은 벽체에 형성된 관통 공간이 뒤틀리는 것을 소정 방지하고, 창문과의 밀접한 설치를 유도하여 비나 바람이 새는 것을 방지하며, 창문이 원활하게 개폐될 수 있도록 경로를 안내하는 역할을 모두 수행한다.
상기 메인틀(110)은 벽체에 형성된 창의 내변과 맞춤 대응하도록 사각틀의 형태로 이루어져 설치되고, 메인틀의 상부와 하부에는 레일(111)이 각 구비되어 보조틀(120)의 수평 이동에 대한 정밀하고 안정적인 이동경로를 제공한다.
상기 보조틀(120)은 메인틀(110)의 내부와 동일한 높이로 이루어지고, 좌우폭은 메인틀의 폭을 기준으로 설정 분할된 사이즈로 제공된다. 상기 보조틀(120)은 메인틀(110)이 허용하는 내부공간에 맞춰 일렬로 복수 설치되며 바람직하게는 메인틀에 형성된 레일(111)에 끼움 개재되어 측방향에 대한 수평이동이 자유롭게 이루어진다. 특히, 상기 보조틀(120)은 상단과 하단에 각각 구동부(130)가 더 설치되고, 상기 구동부는 레일(111)에 수용된 상태에서 구름이 유도되어 보조틀의 정교하고 원활한 수평 이동을 발휘되게 한다.
한편, 상기 보조틀(120)은 서로 경첩에 의해 결합되며, 좌우 슬라이드 이동 시 경첩으로 인해 절첩이 이루어진다. 예컨대 본 발명의 바람직한 실시예인 도 1에 따르면 상기 보조틀(120)은 메인틀(110)의 좌측부터 우측 순으로 제1보조틀(120a), 제2보조틀(120b), 제3보조틀(120c), 제4보조틀(120d)로 구성되며, 상기 제1보조틀(120a)은 좌측이 메인틀(110)과 회동 가능하게 설치되고, 제1보조틀의 우측은 제2보조틀(120b)의 좌측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합된다. 상기 제2ㅂ보조틀(120b)은 좌측이 제1보조틀(120a)의 우측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합하고, 제2보조틀의 우측은 제3보조틀(120c)의 좌측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합된다. 상기 제3보조틀(120c)은 좌측이 제2보조틀(120b)의 우측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합하고, 제3보조틀의 우측은 제4보조틀(120d)의 좌측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합된다. 상기 제4보조틀(120d)은 좌측이 제3보조틀(120c)의 우측과 경첩에 의해 절첩 가능한 형태로 결합하고, 제4보조틀(120d)의 우측은 레일(11)에 개재되어 좌우 슬라이드 가능한 형태로 설치된다. 그리고 상기 제2보조틀(120b)과 제3보조틀(120c)이 경첩으로 결합된 영역과 제4보조틀(120d)의 우측은 상단과 하단에 각각 구동부(130)가 설치되고, 설치된 구동부는 레일(111)에 개재되어 보조틀(120)의 원활한 수평 이동을 도모한다.
상기와 같이 보조틀(120)은 제4보조틀(120d)을 좌측방향으로 밀게되면 제1보조틀(120a)의 좌측이 메인틀(110)로부터 회동하고, 제1보조틀, 제2보조틀(120b), 제3보조틀(120c), 제4보조틀(120d) 간 결합된 경첩이 회동하면서 연쇄적으로 절첩, 즉 폴딩이 이루어진다.
도 3과 같이 상기 구동부(130)는 보조틀(120)로부터 회전 가능하게 결합되는 연결축(131);과, 연결축의 하단에서 양방향 연장 형성되는 확장면(132);과, 확장면의 양단부에서 수평방향 회전 가능하게 설치되며, 레일(111)의 양측면과 접촉하여 구름하는 한 쌍의 제1차륜(133);과, 확장면으로부터 하향 돌출되는 바디부(134);와, 바디부의 양측에서 수직방향 회전 가능하게 설치되며, 레일의 바닥면과 접촉하여 구름하는 복수의 제2차륜(135);으로 구성된다.
상기 구동부(130)는 메인틀(110)에 설치된 보조틀(120)이 수평 이동하면서 레일(111)과의 마찰로 인해 발생하는 소음을 적극적으로 감소 유도함과 동시에 뛰어난 구동력을 기반으로 폴딩형 창호의 우수한 조작감이 발휘되도록 유도하는 것을 포함한다.
도 4와 같이 상기 레일(111)은 구동부(130)가 내부 수용이 가능할 정도의 공간이 충분히 확보된 제1레일부(111a)와, 구동부의 연결축(131)이 외부 노출되도록 제1레일부의 상측으로 소정 폭 절개 형성된 제2레일부(111b)로 구성된다.
상기 제2레일부(111b)를 제1레일부(111a)에 비해 폭을 좁게 구성한 이유는 구동부(130)가 제1레일부에 수용된 상태에서 원치않게 외부로 이탈하는 것을 방지하고, 또한 외부의 이물질들이 제1레일부로 침투하여 구동부의 구동에 간섭되는 것을 적극적으로 방지하기 위함이다.
한편, 제2차륜(135)은 제1레일부(111a)에 수용된 상태에서 수직방향으로 구름하여 제1레일의 상측과 하측에 대한 마찰을 적극적으로 감소시키면서 구동부가 상하로 요동치는 것을 극복하고, 제1차륜(133)은 제2레일부(111b)에 배치된 상태에서 수평방향으로 구름하여 제2레일부의 양측면에 대한 마찰을 적극적으로 감소시키면서 구동부가 좌우로 흔들리는 것을 극복한다.
이에 따라 보조틀(120)은 보다 부드럽고 안정적인 수평 작동이 가능하게 되고, 덧붙여 소음 발생이 현저하게 감소하여 조작의 편의성과 생활의 쾌적함을 동시에 제공할 수 있게 된다.
상기 창문(210)은 보조틀(120)의 정면에서 기설정 무늬로 배열 설치되는 창살(211)과, 창살에 부착되는 한지(212)로 구성된다. 상기 창살(211)은 종과 횡의 교차 배치에 기인하여 격자 무늬를 형성하고, 격자 무늬는 다양한 이격 배치를 통해 한옥에 설치될만한 수준의 전통적이면서 고풍스러운 창문 디자인을 제공한다. 예컨대 이는 본 발명의 바람직한 실시예로써 창문의 외형이나 구성을 국한하는 것이 아니며, 유리를 포함하여 창문으로 사용될 수 있는 모든 소재로 구성될 수 있다.
상기 패널(220)은 보조틀(120)의 배면에 정렬되어 태양광을 집광하는 복수의 모듈(221);과, 모듈이 집광한 에너지를 사용하거나 저장하기 위해 유동시키는 케이블(222);과, 보조틀의 절첩에 맞춰 케이블을 권취 및 인출시켜 장력을 조절하는 릴코드(223);로 구성된다.
상기와 같이 본 발명의 패널(220)은 BIPV를 포함한 단결정 또는 다결정의 태양광 셀로 이루어져 태양광 에너지를 개별적으로 수집한다. 이는 어느 하나의 모듈(221)이 기능을 상실하여도 그 외의 모듈이 기능을 수행하기에 지속적인 발전이 가능하고, 또한 기능을 상실한 모듈의 수리와 교체가 용이한 장점이 있기 때문에 매우 효율적인 구조이다.
상기 모듈(221)은 다결정으로 이루어져 보조틀(120)의 배면에서 조밀하게 배치된 상태에서 태양광을 개별적으로 집광하고, 각 모듈마다 연결된 케이블(222)을 통해 수집한 에너지를 전력변환기 또는 발전기 또는 전력저장고 중 어느 하나로 전송한다.
상기 케이블(222)은 각 모듈(221)로부터 연장되어 하나의 선으로 합침되고, 이렇게 합침된 케이블은 보조틀(120)의 가장자리를 따라 상측으로 노출되며, 이웃하는 보조틀(120)의 케이블과 다시 합침되어 최종적으로 릴코드(223)에 권취된다.
예컨대 벽체의 창을 차폐하기 위해서는 보조틀(120)을 일렬로 완벽하게 전개하여야 한다. 이때 케이블(222)은 적어도 메인틀(110)의 양폭과 대응하는 길이로 구성되어야 한다. 반면 벽체의 창을 개방하기 위해서는 보조틀(120)을 절첩시켜야 한다. 이때 메인틀(110)의 폭과 대응하는 길이의 케이블(222)은 보조틀(120)이 절첩되면서 쳐짐이 발생하게 되고, 이는 시각적으로 좋지 못할 뿐만 아니라 합선의 우려가 있기 때문에 케이블(222)의 타이트한 장력은 필수적으로 요구되어야 한다.
상기 릴코드(223)는 보조틀(120)의 절첩 시 케이블(222)를 권취하여 장력 유지 및 쳐짐을 방지하고, 반대로 보조틀의 안정적으로 전개될 수 있도록 케이블을 전개 속도에 맞춰 인출한다.
특히, 상기 릴코드(223)는 케이블(222)의 일단을 내부 수용하는 함체(223-1);와, 함체 내부에서 설정 이격된 위치에 각 입설되는 한 쌍의 브라켓(223-2);과, 브라켓 사이에 배치되어 축에 의해 회전 가능하게 설치되며 수용된 케이블을 권취시켜 보관하는 풀리(223-3); 및 풀리의 일측을 간섭하여 풀리의 회전 동작과 회전방향을 제어하는 제어툴(223-4);로 이루어져 보조틀(120)의 개폐 여부와 절첩 각도 및 보조틀의 개방 위치에 따른 거리 변화에 기인하여 케이블의 처짐이 판단될 시 케이블을 권취하거나 인출시켜 케이블의 장력을 상시 일정하게 유지시킨다.
한편, 본 발명의 구동부(130)는 발전부(200)가 제공하는 전력으로 작동하는 모터와 연결되며, 모터와 연동된 제어부(140)를 통해 자동 구동되는 것을 포함한다.
상기 제어부(140)는 거리측정센서를 통해 프레임부(100)의 메인틀(110)과 보조틀(120)의 이격 거리를 감지하고, 사용자의 요청에 따라 창의 개폐를 자동 실행하는 개폐제어부(141);와, 빛감지센서나 타이머를 통해 시간대별 태양의 위치를 판단하고, 판단된 정보를 기반으로 구동부(130)를 작동시켜 보조틀(120)의 전개 또는 절첩을 유도함에 따라 발전부(200)의 내각을 태양의 위치 변화에 맞춰 자동 가변시키는 각도제어부(142);로 구성된다.
상기 거리측정센서는 메인틀(110)과 보조틀(120) 사이 또는 구동부(130)와 구동부 사이의 거리를 측정하고, 측정된 데이터를 개폐제어부(141)로 송신한다. 상기 개폐제어부(141)는 거리측정센서가 송신한 정보를 분석하며 메인틀(110)과 보조틀(120) 사이에 간격이 없다고 판단되면 창호가 차폐되었음을 인지하고, 메인틀과 보조틀 사이에 설정 범위 이상 간격이 벌어졌다고 판단되면 창호가 개방되었음을 인지한다. 이 상태를 기반으로 사용자의 리모콘 또는 음성 명령에 따라 개방된 창호를 차폐시키거나 차폐된 창호를 개방시키는 작업이 자동으로 실행될 수 있다.
상기 빛감지센서는 햇빛의 위치를 감지하고, 타이머는 입력된 시간, 날짜 등을 기반으로 햇빛의 위치를 감지한다. 이렇게 감지된 정보는 각도제어부(142)로 전송되고, 시간 경과에 맞춰 모터를 작동시켜 구동부(130)가 수평 이동할 것을 명령한다.
도 11과 같이 보조틀(120)의 양폭 길이(L)는 일정하므로 거리측정센서 간의 거리(D₁,D₂)에 따라 보조틀(120)이 이루는 내각(θ₁,θ₂)이 결정되고, 이에 따라 벽체와 보조틀에 의해 형성되는 외기유입구(S₁,S₂)의 크기가 서로 다르게 형성된다. 이를 이용하면 보조틀(120)의 내각(θ₁,θ₂)과 사용자가 입력한 절첩각도를 비교하고, 그 차이만큼 구동부(130)를 이동시켜 각각의 거리(D₁,D₂)를 서로 다르게 조절함으로써 결과적으로 외기유입구(S₁,S₂)의 크기를 개별적으로 변결할 수 있게 된다. 즉, 보조틀(120)의 내각(θ₁,θ₂)이 180°일 경우 외기유입구(S₁,S₂)의 면적은 0이 되면서 외기의 유입이 차단되고, 내각(θ₁,θ₂)이 60°일 경우 외기유입구(S₁,S₂)의 크기가 최대치가 되어 외기의 유입이 활발하게 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 폴딩형 창호와 일체된 태양광 발전 시스템은 상호 연결된 보조틀(120)의 절첩각도를 개별적으로 조절할 수 있는 각도제어부(142)를 구비하여 집광의 효율성을 극대화 유도할 뿐만 아니라 외기의 유입량을 조절하여 보다 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있는 계기가 된다.
도 5 내지 10과 같이 상기 창문(210)은 횡방향으로 복수 분할되어 개별 탈거가 가능하고, 상기 보조틀(120)은 창문과 패널(220) 사이공간에서 분할된 창문의 탈착을 유도하는 결속유닛(300)을 포함하여 구성된다.
상기 결속유닛(300)은 보조틀(120)의 양측에 연결 배치되어 입설하는 한쌍의 결속프레임(310);과, 결속프레임으로부터 정면을 향하도록 설치되며, 내장된 자성체의 인입 또는 인출 동작에 기인하여 분할된 창문(210)을 부착시키거나 이탈시키는 결속체(320);로 구성된다.
상기 결속체(320)는 결속프레임(310)으로부터 정면을 향하도록 설치되는 하우징(321);과, 하우징에 내장된 상태에서 사용자의 조작에 의해 인출되어 분할된 창문(210)을 부착 내지 이탈되게 하는 자성체(322);와, 하우징에 내장되어 자성체에 탄성력을 부여하는 탄성체(323);로 구성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 태양광 발전 시스템은 태양광 패널을 옥상이나 옥외에 설치하여 소정의 공간을 차지하던 기존의 방식과는 달리, 창문과 태양광 패널이 일체로 구성함으로써 별도의 설치 공간을 확보할 필요가 없고, 특히 창문을 시공하는 것만으로도 태양광 패널이 동반 시공되므로 작업의 효율성과 신속성이 극대화 유도되며, 나아가 태양광 패널을 시공하기 위한 별도의 시공비가 절약되므로 경제적 부담을 감소시킬 수 있다. 또한, 폴딩형 창호의 절첩 구조에 기인하여 태양광 패널의 각도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이를 기반으로 시간대별 이동하는 태양의 위치에 맞춰 태양광 패널의 각도가 조절됨에 따라 태양광 에너지를 보다 효율적으로 수집할 수 있기 때문에 기능적으로 매우 효과적이다.
또한, 보조틀이 구동부에 의해 보다 정교하고 원활하게 구동됨에 따라 조작감이 적극 향상되고, 덧붙여 구동부는 보조틀과 메인틀의 마찰로 인해 발생할 수 있는 소음을 적극적으로 감소시키기 때문에 사용상 품격 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전통적인 디자인의 창살과 전통 한지의 조합으로 고풍스러운 창문이 제공되어 다양한 컨셉의 인테리어로 활용할 수 있고, 릴코드를 구비하여 태양광 패널간 연결된 케이블의 장력을 지속적으로 제어함으로써 케이블의 합선을 방지하고, 상시 쾌적한 외관을 유지할 수 있다. 또한, 횡방향으로 분할되어 개별적으로 탈착되는 창문으로 하여금 태양광 패널의 수리와 교체가 용이하여 유지와 관리 및 보수가 뛰다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 프레임부 110. 메인틀
120. 보조틀 130. 구동부
200. 발전부 210. 창문
220. 패널 300. 결속유닛
310. 결속프레임 320. 결속체

Claims (7)

  1. 벽체에 형성된 창(窓)의 범위에 맞춰 개재되는 메인틀(110)과, 메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며 좌우 이동의 연계동작에 대한 절첩여부에 기인하여 창의 차폐를 결정하는 보조틀(120)로 이루어지는 프레임부(100);와, 보조틀의 정면에 설치되는 창문(210)과, 보조틀의 후면에 정렬 배치되어 태양광을 집광하는 복수의 패널(220)로 이루어지는 발전부(200);로 이루어지는 태양광 발전 시스템에 있어서,
    상기 패널(220)은 보조틀(120)의 배면에 정렬되어 태양광을 개별적으로 집광하고 수집한 에너지를 전력변환기 또는 발전기 또는 전력저장고 중 어느 하나로 전송하는 복수의 모듈(221);과, 보조틀의 가장자리를 따라 내장 배열되어 모듈이 수집한 에너지를 전력변환기 또는 발전기 또는 전력저장고 중 어느 하나에 전달하는 케이블(222); 및 보조틀의 폴딩 상황에 맞춰 케이블을 권취 및 인출시켜 장력을 조절하는 릴코드(223);을 포함하고,
    상기 릴코드(223)는 케이블(222)의 일단을 내부 수용하는 함체(223-1);와, 함체 내부에서 설정 이격된 위치에 각 입설되는 한 쌍의 브라켓(223-2);과, 브라켓 사이에 배치되어 축에 의해 회전 가능하게 설치되며 수용된 케이블을 권취시켜 보관하는 풀리(223-3); 및 풀리의 일측을 간섭하여 풀리의 회전 동작과 회전방향을 제어하는 제어툴(223-4);로 이루어져 보조틀(120)의 개폐 여부와 절첩 각도 및 보조틀의 개방 위치에 따른 거리 변화에 기인하여 케이블의 처짐이 판단될 시 케이블을 권취하거나 인출시켜 케이블의 장력이 유지되는 것을 특징으로 하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부(100)는,
    벽체에 형성된 창(窓)의 내변(內邊)을 따라 개재되며 상측과 하측에 레일(111)을 구비한 메인틀(110);
    메인틀의 허용공간 내에서 경첩에 의해 복수 설치되며, 레일이 안내하는 경로를 따라 측방향 이동하면서 절첩의 연계동작이 이루어지는 보조틀(120);
    보조틀의 상부와 하부에 각 설치된 상태에서 레일상에 개재되어 구름 이동하는 구동부(130);
    를 포함하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부(130)는,
    보조틀(120)로부터 회전 가능하게 결합되는 연결축(131);
    연결축의 하단에서 양방향 연장 형성되는 확장면(132);
    확장면의 양단부에서 수평방향 회전 가능하게 설치되며, 레일(111)의 양측면과 접촉하여 구름하는 한 쌍의 제1차륜(133);
    확장면으로부터 하향 돌출되는 바디부(134);
    바디부의 양측에서 수직방향 회전 가능하게 설치되며, 레일의 바닥면과 접촉하여 구름하는 복수의 제2차륜(135);
    을 포함하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동부(130)는 발전부(200)가 제공하는 전력으로 작동하는 모터와 연결되며, 모터와 연동된 제어부(140)를 통해 자동 구동되는 것을 포함하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부(140)는,
    거리측정센서를 통해 프레임부(100)의 메인틀(110)과 보조틀(120)의 이격 거리를 감지하고, 사용자의 요청에 따라 창의 개폐를 자동 실행하는 개폐제어부(141);
    빛감지센서나 타이머를 통해 시간대별 태양의 위치를 판단하고, 판단된 정보를 기반으로 구동부(130)를 작동시켜 보조틀(120)의 전개 또는 절첩을 유도함에 따라 발전부(200)의 내각을 태양의 위치 변화에 맞춰 자동 가변시키는 각도제어부(142);
    를 포함하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 창문(210)은 보조틀(120)의 정면에서 기설정 무늬로 배열 설치되는 창살(211)과, 창살에 부착되는 한지(212)로 구성되는 것을 포함하는 폴딩형 창호를 기반으로 한 태양광 발전 시스템.
  7. 삭제
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