KR102465552B1 - 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템 - Google Patents

영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템은 하나 이상의 태양광 패널을 포함하는 태양광 패널부를 구비하여 농작물을 재배하는 농지에 설치되는 영농형 태양광 발전장치에서 상기 태양광 패널의 일측 가장자리 하부에 설치되어 상기 태양광 패널로부터 떨어지는 빗물을 수집하기 위한 빗물받이부재; 상기 빗물받이부재로부터 공급되는 빗물을 저장하기 위한 빗물 저장탱크; 및 상기 농지의 상측에 설치되어 상기 빗물 저장탱크에 저장된 빗물을 상기 농지에 다시 공급하는 공급라인부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템{Rainwater recycling system in farm-type photovoltaic device}
본 발명은 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법으로, 태양광 발전은 여러 개의 태양전지들이 붙어 있는 태양광 발전용 패널을 이용하여 전력을 생성한다. 태양광 발전의 특징은 반영구적으로 활용할 수 있고, 태양전지를 사용해서 유지 보수가 간편하며 무공해·무진장의 태양에너지원이라는 점 등의 장점으로 인해 미래의 대체에너지원으로 각광받고 있다.
그런데, 태양광 발전을 통해 많은 양의 전기를 생산해내기 위해서는 대단위의 태양광 발전용 패널을 넓을 면적에 설치해야 하기 때문에 매우 많은 부지가 필요하다. 우리 나라의 경우 국토의 전체면적에서 산간지역이 차지하는 비율이 매우 높을 뿐만 아니라 산간지역이 아닌 평야지역의 경우에는 대부분이 벼농사를 지을 수 있는 농지로 조성되어 있기 때문에 대용량의 전력생산을 위한 태양광 발전용 부지를 확보하기가 용이하지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로서 대두되고 있는 방법이 벼농사를 짓고 있는 농지 위에 태양광 발전용 패널을 설치하여 태양광 발전을 하는 방식이며, 통상적으로 이런 방식의 태양광 발전 방식을 영농형 태양광 발전이라고 부른다.
종래의 태양광 발전 장치는 한국 공개특허공보 제10-2019-0092079호에 개시되어 있다.
도 1은 농작물(400)이 재배되는 농지에 설치된 영농형 태양광 발전 장치(10)를 도시한 것으로 태양광 패널부(20) 및 수직지지 프레임(24)을 포함하고, 태양광 패널부(20)는 다수의 태양광 패널(21)이 고정부(23)에 의해 수평 지지프레임에 결합되어 구성되고, 이 수평 지지프레임의 양단에 수직 지지프레임(24)이 각각 결합된다.
한편, 도 2는 이러한 태양광 발전 장치(10)가 설치된 농지에 비가 내릴 경우 빗물 피해를 나타내는 도면이다.
도2에서 좌측은 수직 지지프레임(24)에 2줄의 태양광 패널(21)이 설치되는 경우 빗물의 영향을 도시한 것이고, 중앙은 2줄의 태양광 패널(21)이 설치되는 경우 빗물의 영향을 도시한 것이며, 우측은 6줄의 태양광 패널(21)이 설치되는 경우 빗물의 영향을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 태양광 패널(21)의 줄수가 많아질 수록 낙수피해가 가속화된다.
보통 영농형 태양광 패널(21)은 그 구조물의 높이가 약 3m로 높고, 태양광 패널(21) 모듈은 수평에 대해 약 30°의 각도로 비스듬하게 설치되는데, 이에 의해 태양광 패널(21)을 타고 흐르는 빗물이 경사진 태양광 패널(21)의 끝단(도면에서 좌측단)에서 떨어져 그 아래쪽 농지에는 빗물이 과잉 공급되고, 태양광 패널(21)에 가려지는 농지 부분은 빗물이 부족하게 된다. 그리고, 빗물이 과잉공급되는 경우 빗물의 낙수에 의해 농작물에도 피해를 주게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 영농형 태양광 패널에서 빗물의 낙수로 인한 농작물의 피해를 예방하고 아울러 빗물이 불균형하게 농지에 공급되는 것을 방지하며, 아울러 빗물을 재활용할 수 있는 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템은 하나 이상의 태양광 패널(21)을 포함하는 태양광 패널부(20)를 구비하여 농작물(1)을 재배하는 농지에 설치되는 영농형 태양광 발전장치(10)에서 상기 태양광 패널(21)의 일측 가장자리 하부에 설치되어 상기 태양광 패널(21)로부터 떨어지는 빗물을 수집하기 위한 빗물받이부재(30); 상기 빗물받이부재(30)로부터 공급되는 빗물을 저장하기 위한 빗물 저장탱크(60); 및 상기 농지의 상측에 설치되어 상기 빗물 저장탱크(60)에 저장된 빗물을 상기 농지에 다시 공급하는 공급라인부재(80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 패널부(20)는 다수개가 일정 간격 이격되어 설치되고, 상기 각 태양광 패널부(20)에 상기 빗물받이부재(30)가 각각 배치되며, 다수의 상기 빗물받이부재(30)로부터 빗물이 유입되고, 유입된 빗물을 상기 빗물 저장탱크(60)로 이동시키기 위한 빗물안내부재(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빗물안내부재(40)는 다수의 상기 태양광 패널부(20)가 이격되는 방향으로 연장형성되고, 상기 빗물받이부재(30)의 길이방향과 교차하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급라인부재(80)에는 일정 간격 이격되는 다수의 분사노즐(81)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빗물받이부재(30)에 수집된 빗물을 여과하기 위한 여과기(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여과기(50)는 상기 빗물받이부재(30) 및 상기 빗물 저장탱크(60) 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빗물 저장탱크(60)에 저장된 빗물을 배출하기 위한 제1펌프(61)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빗물 저장탱크(60)로부터 빗물이 공급되고, 추가로 외부로부터 용수가 공급되어 저장되는 용수저장탱크(70)를 더 포함하고, 상기 용수저장탱크(70)에 저장된 물이 상기 공급라인부재(80)에 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빗물 저장탱크(60)와 상기 공급라인부재(80) 사이에 배치되어 농약을 공급하는 농약공급부재(75)를 더 포함하여 상기 농약공급부재(75)로부터 공급되는 농약이 빗물과 섞여 상기 공급라인부재(80)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 패널부(20)의 상측에 배치되고 상기 빗물 저장탱크(80)로부터 빗물이 공급되며 공급된 빗물에 의해 상기 태양광 패널(21)을 세척하기 위한 세척라인부재(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세척라인부재(90)에는 상기 태양광 패널(21)을 세척하기 위한 세척분사노즐(91)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 영농형 태양광 패널에서 빗물의 낙수로 인한 농작물의 피해를 예방하고 아울러 빗물이 불균형하게 농지에 공급되는 것을 방지하며, 아울러 빗물을 재활용할 수 있는 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템이 제공된다.
도1은 종래 영농형 태양광 발전장치를 도시한 사시도이고,
도2는 종래 영농형 태양광 발전장치에서 빗물 피해를 나타내기 위한 도면이며,
도3은 본 발명에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템의 전체 구성도이고,
도4는 본 발명에서 영농형 태양광 발전장치에 설치된 빗물받이부재 및 빗물안내부재를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템을 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템의 전체 구성도이고, 도4는 본 발명에서 영농형 태양광 발전장치에 설치된 빗물받이부재 및 빗물안내부재를 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템(100)은 우천시 태양광 패널로부터 빗물을 수집하는 빗물받이부재(30); 상기 빗물받이부재(30)로부터 공급되는 빗물을 저장하기 위한 빗물 저장탱크(40); 및 상기 빗물 저장탱크(40)에 저장된 빗물을 상기 농지에 다시 공급하는 공급라인부재(80);를 포함하여 이루어진다.
먼저, 본 발명에서 영농형 태양광 발전장치에 대해 설명하면 농작물(1)을 재배하는 농지에 설치되는 영농형 태양광 발전장치(10)는 하나 이상의 태양광 패널(21)을 포함하는 태양광 패널부(20) 및 수직 지지프레임(24)을 포함한다.
태양광 패널부(20)는 하나 이상의 태양광 패널(21)과 수평 지지프레임(22)을 포함하여 구성되고, 본 실시예에서는 3개의 태양광 패널(21)이 수평 지지프레임(22)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되어 결합부재(23)에 의해 수평 지지프레임(22)에 결합된다.
일반적으로 태양광 패널(21)은 수평방향에 대해 경사지게 설치되는데, 본 실시예에서는 도면에서 일반적인 경사각도인 30도 기울어져 설치되는 예를 도시한 것이다.
다만, 태양광 패널(21)은 수평 지지프레임(22)에 경사각도가 고정설치되지 않고 다른 예로서 결합부재(23)에 의해 수평 지지프레임(22)에 회전가능하게 결합될 수 있다. 이 경우 결합부재(23)는 중심에 홀을 갖는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 수평 지지프레임(22)은 결합부재(23)의 홀에 삽입될 수 있다. 이 결합부재(23)는 수평 지지프레임(22)을 중심축으로 회전할 수 있다. 따라서, 결합부재(23)에 결합된 태양광 패널(21) 또한, 수평 지지프레임(22)을 중심축으로 회전할 수 있다.
수직 지지프레임(24)은 태양광 패널부(20)를 지지하기 위한 것으로, 태양광 패널부(20)의 수평 지지프레임(22)의 양단에 각각 수직 지지프레임(12)이 결합된다.
따라서, 수직 지지프레임(24)의 상측 단부는 수평 지지프레임(13)의 일측 단부에 결합되고, 수직 지지프레임(24)의 하측 단부는 농지에 고정된다.
수직 지지프레임(24)의 높이는 약 3m이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수직 지지프레임(24)에 지지되는 태양광 패널부(20)가 도4에 도시된 바와 같이 일정 간격 이격되어 농지에 설치된다.
상기 빗물받이부재(30)는 태양광 패널(21)로부터 떨어지는 빗물을 수집하기 위한 것으로, 양측면 사이에 빗물이 이동하는 이동통로가 형성되고, 수평 지지프레임(22)에 결합되는 태양광 패널(21)의 경사진 하측 가장자리 단부(도면에서 태양광 패널(21)의 좌측단)를 따라 평행하게 배치된다.
빗물받이부재(30)는 태양광 패널(21)의 하측 단부의 하방에 배치되어 우천시 태양광 패널(21)로 떨어지는 빗물이 태양광 패널(21)을 타고 흘러 경사진 하측 가장자리에서 빗물받이부재(30)로 빗물이 떨어지게 된다.
이러한 빗물받이부재(30)는 일정간격 이격되어 설치되는 태양광 패널부(20)에 각각 배치되고, 다수의 태양광 패널부(20)에 각각 배치되는 빗물받이부재(30)의 일측 단부에서 빗물이 빗물안내부재(40)로 떨어지게 된다.
본 실시예에서 빗물받이부재(30)는 수평 지지프레임(22)에 평행하게 수평으로 설치되었으나, 다른 예로서 빗물을 신속하게 이동시키기 위해 빗물안내부재(40) 쪽으로 경사지게 설치될 수 있다.
빗물안내부재(40)는 수직 지지프레임(24)에 결합되어 각각의 빗물받이부재(30)로부터 빗물을 수집하여 빗물 저장탱크로의 이동을 안내하기 위한 것으로, 다수의 태양광 패널부(20)가 이격되는 방향으로 연장형성되고 빗물받이부재(30)에서 빗물이 배출되는 일측 단부의 하방에 배치되어 빗물받이부재(30)의 길이방향과 교차되는 방향으로 배치된다.
상기 여과기(50)는 빗물안내부재(40)와 빗물 저장탱크(60) 사이의 빗물 이송라인 상에 배치되어 빗물에 섞여 이동하는 이물질 및 오염물질을 제거하는 역할을 한다.
빗물 저장탱크(60)는 각 빗물받이부재(40)에서 수집된 빗물을 저장하는 곳으로, 빗물받이부재(30) 및 빗물안내부재(40)로부터 빗물이 여과기(50)를 거쳐 빗물 저장탱크(60)에 저장된다.
빗물 저장탱크(60)에 저장된 빗물은 제1펌프(61)에 의해 용수저장탱크(70)로 공급된다.
용수저장탱크(70)는 빗물 저장탱크(60)에 저장된 수량이 부족할 경우를 대비하기 위한 것으로, 이를 위해 빗물 저장탱크(60)에서 제1펌프(61)를 통해 빗물이 공급되고, 그 공급되는 빗물 수량이 부족할 경우 상수도 또는 농업용수가 용수저장탱크(70)가 공급된다.
용수저장탱크(70)로부터 제2펌프(71)에 의해 물이 연결파이프 또는 연결호스를 통해 공급라인부재(80) 및 세척라인부재(90)로 공급된다.
또한, 용수저장탱크(70)와 제2펌프(71) 사이에는 농약공급부재(75)가 구비된다.
농약공급부재(75)는 필요시 농작물(1)에 용수와 함께 농약을 살포하기 위한 것으로, 농약공급부재(75)는 농약을 저장하는 농약 저장용기를 포함하여 농약 저장용기로부터 농약이 배출되어 제2펌프에 의해 공급라인부재(80)로 용수와 함께 공급된다. 농약공급부재(75)는 제2펌프(71) 전단에 배치되어 용수저장탱크(70)로부터 용수와, 농약공급부재(75)로부터 농약을 섞어 공급라인부재(80)에서 농작물(1)에 농약을 살포하게 된다.
상기 공급라인부재(80)는 수집된 빗물을 농지에 다시 공급하기 위한 것으로 수직 지지프레임(24)에 결합되는 파이프 또는 호스 형태로 이루어지고 일정 간격으로 이격된 다수의 분사노즐(81)이 구비되어 이 분사노즐(81)을 통해 빗물이 농작물(1)로 분사되거나 또는 농약이 살포된다.
상기 세척라인부재(90)는 수집된 빗물을 이용하여 태양광 패널(21)을 세척하기 위한 것으로 파이프 또는 호스 형태로 이루어지고 일정 간격 이격된 다수의 분사노즐(91)이 구비된다.
각 분사노즐(91)은 세척라인부재(90)에서 각 태양광 패널(21)의 상방 부분에 배치되어 각 분사노즐(91)을 통해 분사되는 빗물에 의해 태양광 패널(21)을 세척하게 된다.
태양광 패널(21)의 경우 태양광 패널(21)이 흙 또는 먼지 등으로 오염될 경우 출력 저하가 발생하게 되는데, 세척라인부재(90)를 통해 빗물로 태양광 패널(21)을 세척함으로써 이러한 문제점을 해소하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 태양광 발전장치에서 우천시 낙수로 인한 농작물(1)의 피해를 예방하고, 빗물을 재활용하여 농작물(1)에 다시 공급함으로써 별도의 농업용수를 추가로 소비할 필요가 없게 된다.
또한, 가뭄 발생시에도 빗물 저장탱크에 저장된 물을 활용하여 가뭄피해를 최소화할 수 있다.
그리고, 수집된 빗물을 이용하여 태양광 패널(21)을 세척함으로써 태양광 패널(21)의 출력저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있을 것이다.
10 : 태양광 발전장치 20 : 태양광 패널부
21 : 태양광 패널 22 : 수평 지지프레임
23 : 결합부재 24 : 수직 지지프레임
30 : 빗물받이부재 40 : 빗물안내부재
50 : 여과기 60 : 빗물 저장탱크
70 : 용수저장탱크 80 : 공급라인부재
90 : 세척라인부재

Claims (11)

  1. 하나 이상의 태양광 패널(21)을 포함하는 태양광 패널부(20)를 구비하여 농작물(1)을 재배하는 농지에 설치되는 영농형 태양광 발전장치(10)에서 상기 태양광 패널(21)의 일측 가장자리 하부에 설치되어 상기 태양광 패널(21)로부터 떨어지는 빗물을 수집하기 위한 빗물받이부재(30);
    상기 빗물받이부재(30)로부터 공급되는 빗물을 저장하기 위한 빗물 저장탱크(60);
    상기 빗물받이부재(30)의 하측에 배치되고 일정 간격 이격되는 다수의 분사노즐(81)을 구비하여 상기 농지의 상측에 설치되며 상기 빗물 저장탱크(60)에 저장된 빗물을 상기 농지에 다시 공급하는 공급라인부재(80);
    상기 빗물 저장탱크(60)와 상기 공급라인부재(80) 사이에 배치되어 농약을 공급하는 농약공급부재(75);
    상기 태양광 패널부(20)의 상측에 배치되고 상기 빗물 저장탱크(80)로부터 빗물이 공급되며 상기 태양광 패널(21)을 세척하기 위한 세척분사노즐(91)이 구비되어 공급된 빗물에 의해 상기 태양광 패널(21)을 세척하기 위한 세척라인부재(90);
    다수의 상기 태양광 패널부(20)가 이격되는 방향으로 연장형성되고, 상기 빗물받이부재(30)의 길이방향과 교차하는 방향으로 배치되어 다수의 상기 빗물받이부재(30)로부터 빗물이 유입되고, 유입된 빗물을 상기 빗물 저장탱크(60)로 이동시키기 위한 빗물안내부재(40);
    상기 빗물받이부재(30)와 상기 빗물 저장탱크(60) 사이에 구비되고 상기 빗물받이부재(30)에 수집된 빗물을 여과하기 위한 여과기(50);
    상기 빗물 저장탱크(60)에 저장된 빗물을 배출하기 위한 제1펌프(61); 및
    상기 빗물 저장탱크(60)로부터 빗물이 공급되고, 추가로 외부로부터 용수가 공급되어 저장되는 용수저장탱크(70);
    를 포함하고,
    상기 태양광 패널부(20)는 다수개가 일정 간격 이격되어 설치되고,
    상기 각 태양광 패널부(20)에 상기 빗물받이부재(30)가 각각 배치되며,
    상기 농약공급부재(75)로부터 공급되는 농약이 빗물과 섞여 상기 공급라인부재(80)로 공급되고,
    상기 용수저장탱크(70)에 저장된 물이 상기 공급라인부재(80)에 공급되는 영농형 태양광 발전장치에서의 빗물 재활용 시스템.
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