KR102468464B1 - 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하부가 토지에 고정되는 복수의 기둥; 상기 각 기둥의 상측에 설치되는 루프 프레임; 상기 루프 프레임에 설치되어 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전부; 및 상기 각 기둥의 내부에 배치되며, 상기 태양광 발전부와 연결되어 상기 태양광 발전부에서 생산된 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 상기 각 기둥은 PU파이프로 만들어지는 것을 특징으로 하는 도로형 태양광 시스템을 제공한다.

Description

전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템{ROAD TYPE SOLAR SYSTEM CAPABLE OF STORING ELECTRICAL ENERGY}
본 발명은 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 구조물은 기둥과 상부 구조물을 포함한다.
기둥은 지중에 고정되고, 기둥의 상측에는 다양한 구조의 프레임이 조립되고, 프레임에는 전기 에너지를 생산할 수 있는 태양광 패널이 설치된다.
이러한 태양광 구조물은 태양광 패널에서 햇빛을 차단하여 그늘을 형성하기 때문에 주차장이나 자전거 도로 등에 활용 가능성이 높다.
자전거 도로에 태양광 구조물이 설치될 경우 눈이나 비가 오더라도 이용이 가능하고 또한 여름철 직사광을 차단시켜주므로 자전거 이용자의 열사병도 방지할 수 있다.
최근 들어 개인은 건강에 대한 관심이 증가하고, 정부는 친환경, 탄소중립(carbon neutral), 에너지 절약 등의 이슈로 정부에서는 자전거 도로를 전국적으로 설치하고 있는 실정이다.
이로 인하여, 자전거를 즐기는 인구수는 증가하고 있고, 자전거 여행도 증가하고 있는 추세이다.
야외 주차장의 경우 공간적으로 태양광 구조물 설치에 적합하다. 특히, 태양광 구조물은 차량에 직사광선이 도달하는 것을 차단하여 여름철 차량 내부의 온도가 과도하게 올라가는 것을 막아줄 수 있다.
또한 태양광 구조물은 주차장에 주차된 차량에 눈이나 비, 서리, 먼지 등과 같은 이물질이 쌓이는 것을 최소화하고 차량의 부식이 발생을 막아, 차량의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 이물질로 인해 세차를 해야하는 차주의 불편함을 최소화할 수 있다.
이러한 태양광 구조물에는 일반적으로 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)이 구비되고, 태양광 패널에서 생산된 전기 에너지는 에너지 저장 시스템에 저장하여 보다 효율적으로 전기 에너지를 활용하는 방안이 연구되고 있다.
그런데 종래의 태양광 구조물은 고가의 스틸소재로 구성되어 가격이 비싸고, 태양광 구조물에 구비되는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)을 설치하기 위해서는 별도의 공간이 필요하고, 에너지 저장 시스템 자체의 열 관리도 어려운 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은, 대한민국 등록특허 제 10-2005726 호에 개시된다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 저렴하면서도, 에너지 저장 시스템의 관리가 용이하고, 다기능을 수행할 수 있는 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 도로형 태양광 시스템은, 하부가 토지에 고정되는 복수의 기둥; 상기 각 기둥의 상측에 설치되는 루프 프레임; 상기 루프 프레임에 설치되어 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전부; 및 상기 각 기둥의 내부에 배치되며, 상기 태양광 발전부와 연결되어 상기 태양광 발전부에서 생산된 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 상기 각 기둥은 PU파이프로 만들어지는 것을 특징으로 한다.
상기 각기둥은, 하측이 토지에 배치되는 하부기둥과, 상기 하부기둥과 이격되어 상기 하부기둥에 상측에 위치하는 상부기둥과, 하부에는 하부기둥의 상부가 삽입되고, 상부는 상기 상부기둥의 하부에 삽입되는 장착 케이스를 포함할 수 있다.
상기 루프레임에 각각 설치되는 조명부와 촬영부를 더 포함하고, 상기 조명부 및 상기 촬영부는 상기 에너지 저장 시스템으로부터 전력을 제공받아 작동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템은 사용자의 감전 위험성을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템은 절연체이며, 강도 및 탄성이 우수하고 경량인 PU 파이프를 기둥으로 사용하기 때문에 시공이 용이하고 친환경적이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템은 기둥에 에너지 저장 시스템을 내장하기 때문에 공간의 활용도가 높고, 화재 시 피해를 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 상측에서 바라본 사시도이고,
도 2는 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 하측에서 바라본 사시도이고,
도 3은 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템의 기둥을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 3의 기둥의 장착 케이스를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템의 부분 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 상측에서 바라본 사시도이고, 도 2는 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템을 하측에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템의 기둥을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 기둥의 장착 케이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템의 부분 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템(100, 이하 “도로형 태양광 시스템”이라고 함.)은, 복수의 기둥(110), 루프 프레임(120), 태양광 발전부(130); 및 에너지 저장 시스템(140)을 포함한다.
상기 복수의 기둥(110)은 일반도로, 자전거도로, 제방부지, 주차장 등의 토지에 설치될 수 있다.
상기 각 기둥(110)은 내부에 공간이 형성된 파이프로 만들어질 수 있다.
이러한 각 기둥(110)의 하부는 지중에 직접 매설되거나, 토지에 타설된 콘크리트(10)에 고정될 수 있다.
구체적으로 오거(auger) 등으로 농지 등의 토지에 1.5m 내지 2m의 깊이로 홀을 파고, 홀에 상기 기둥(110)의 하측을 삽입하고 그라우팅 방식으로 콘크리트(10)가 주입될 수 있다.
상기 각 기둥(110)의 일부 또는 전부는 부도체로 만들어질 수 있다.
이렇게 상기 각 기둥(110)이 부도체로 만들어질 경우, 상기 태양광 발전부(130)와 상기 에너지 저장 시스템(140) 등의 전기 설비에서 발생한 누설전류에 의한 자전거도로나 주차장 이용자의 감전 사고를 방지할 수 있다.
구체적으로 상기 기둥(110)은 폴리우레탄 수지(PU), 에폭시 수지, 비닐에스터 수지 중 어느 하나 이상을 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법을 통해 제작한 파이프를 포함할 수 있다.
예컨대, 폴리우레탄 수지(PU)로 만들어진 PU 파이프는 폴리우레탄 수지(PU)을 원료로 필라멘트 와인딩(filament winding) 공법을 통해 제조되기 때문에, 강도 및 탄성이 우수하고, 내충격성, 내구성, 및 복원력이 뛰어나다는 장점이 있다.
또한, 상기 PU파이프는 소재의 특성상 가벼워서 운반 및 시공이 용이하다는 장점이 있다.
상기 각 기둥(110)은 하부기둥(111)과, 상부기둥(112), 장착 케이스(113)를 포함할 수 있다.
상기 하부기둥(111)과 상기 상부기둥(112)은 상기 PU파이프로 만들어지고, 상기 장착 케이스(113)는 금속성 재료로 만들어질 수 있다.
상기 상부기둥(112)을 상기 PU 파이프로 구성할 경우, 상기 프레임(120) 및 태양광 발전부(130)로부터 전도에 의한 열전달을 차단할 수가 있다.
따라서, 여름철에 상기 기둥(110)의 내부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
상기 하부기둥(111)은 내측에 제1공간(111s)이 형성되고, 상측으로 향할수록 상기 제1공간(111s)이 좁아지도록 형성된다.
상기 하부기둥(111)의 하측은 지중에 직접 매설되거나, 상기 콘크리트(10)에 설치될 수 있다.
상기 하부기둥(111)은 내부의 중심축을 기준으로 대칭한 양측면이 경사진 형태일 수 있다. 즉, 상기 하부기둥(111)은 테이퍼(taper)진 형상일 수 있다.
상기 상부기둥(112)도 내측에 제2공간(112s)이 형성되고, 상측으로 향할수록 상기 제2공간(112s)이 좁아지도록 형성된다.
구체적으로 상기 상부기둥(112)은 내부의 중심축을 기준으로 대칭한 양측면이 경사진 형태일 수 있다. 즉, 상기 상부기둥(112)은 테이퍼(taper)진 형상일 수 있다.
상기 장착 케이스(113)의 하부에는 상기 하부기둥(111)의 상부가 삽입되고, 상기 장착 케이스(113)의 상부는 상기 상부기둥(112)의 하부에 삽입될 수 있다.
상기 장착 케이스(113)에 상기 하부기둥(111) 및 상기 상부기둥(112)이 결합하면, 상기 장착 케이스(113)의 하부 내면은 상기 하부기둥(111)의 상부 외면의 둘레와 접촉되고, 상기 장착 케이스(113)의 상부 외면 상기 상부기둥(112)의 하부 내면의 둘레와 접촉된다.
그리고 상기 장착 케이스(113)의 하부 내면에는 제1턱(113a)이 형성되고, 상기 장착 케이스(113)의 상부 외면에는 제2턱(113b)이 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 제1턱(113a)은 상기 장착 케이스(113)의 하측 내면 둘레에 형성되고, 상기 제2턱(113b)은 상기 장착 케이스(113)의 상측 외면 둘레에 형성된다.
상기 제1턱(113a)은 상기 장착 케이스(113)의 하측 내면 둘레에 상기 하부기둥(111)의 상단과 대응되도록 형성된다. 그리고 상기 제1턱(113a)은 상기 하부기둥(111)의 상단과 접촉되어 상기 하부기둥(111)의 상측이 상기 장착 케이스(113)의 내부로 삽입되었을 때 위치를 고정시켜 준다.
상기 제2턱(113b)은 상기 장착 케이스(113)의 상측 외면 둘레에 상기 상부기둥(112)의 하단과 대응되도록 형성되며, 상기 상부기둥(112)의 하단과 접촉되어 상기 장착 케이스(113)의 상측이 상기 상부기둥(112)의 하측 내부로 삽입되었을 때 위치를 고정시켜 준다.
상기 장착 케이스(113)의 내부에는 장착 공간(113s)이 형성되고, 상기 장착 공간(113s)에는 상기 에너지 저장 시스템(140) 등의 전기 설비가 위치할 수 있다.
이렇게 상기 복수의 기둥(110)의 상기 장착 케이스(113)에 상기 에너지 저장 시스템(140) 등을 분산하여 배치하면, 상기 에너지 저장 시스템(140) 등의 전기 설비 설치를 위한 별도의 공간이 필요하지 않을 뿐 아니라, 상기 에너지 저장 시스템(140) 등에 발생하는 열을 분산시킬 수 있고, 또한 화재가 발생하더라도 상기 복수의 기둥(110)의 일부에만 국한되기 때문에 화재에 의한 피해를 최소화 할 수 있다.
상기 장착 케이스(113)는 몸체(1131)와 도어(1132)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(1131)와 도어(1132)는 힌지를 통해 연결된다.
따라서 상기 도어(1132)를 오픈하여 상기 장착 공간(113s)에 설치된 상기 에너지 저장 시스템(140) 등의 전기 설비의 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
한편, 상기 장착 케이스(113)에는 복수의 공기 유입구(113h)가 형성될 수 있다(도 4 참조).
상기 공기 유입구(113h)은 외측에서 내측으로 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.
따라서, 빗물 등의 물이 상기 공기 유입구(113h)를 타고 상기 장착 케이스(113)의 내부로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
그리고 상기 상부기둥(112)의 상측은 공기 배출구(112h)가 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 상부기둥(112)의 상측에는 캡 프레임(1121)이 장착되고 상기 캡 프레임(1121)의 측면에는 상기 복수의 공기 배출구(112h)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 장착 케이스(113)의 내부의 온도가 상승하면, 고온의 공기는 상승하여 상기 공기 배출구(112h)로 배출되고, 외부의 저온의 공기는 상기 복수의 공기 유입구(113h)를 통해 상기 장착 케이스(113) 내부로 유입될 수 있다.
따라서 상기 장착 공간(113s)에 설치된 상기 에너지 저장 시스템(140) 등의 전기 설비가 열에 의해 손상이 되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 복수의 기둥(110)은 와이어(114)를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어(114)의 하단은 상기 콘크리트(10) 측에 고정되어 지중과 연결되고, 상기 와이어(114)의 상단은 상기 캡 프레임(1121)에 고정된다.
상기 와이어(114)에 의해 상기 캡 프레임(1121)은 상기 상부기둥(112)을 하측으로 가압하고, 상기 하부기둥(111), 상기 상부기둥(112) 및 상기 장착 케이스(113)를 서로 강하게 결합될 수 있다.
상기 캡 프레임(1121)은 피뢰침(미도시)과 연결된다. 따라서 낙뢰가 발생되면 상기 와이어(114)는 피뢰도선의 역할을 하여 전하를 지중으로 안내할 수 있다.
상기 루프 프레임(120)은 상기 복수의 기둥(110)의 상측에 설치된다.
구체적으로 상기 루프 프레임(120)은 복수의 스틸파이프로 만들어질 수 있다. 상기 루프 프레임(120)은 상기 캡 프레임(1121)에 고정될 수 있다.
상기 태양광 발전부(130)의 태양광 패널(solar panel)은 상기 루프 프레임(120)에 설치되어 입사되는 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있다.
상기 루프 프레임(120)은 태양광 패널(solar panel)이 전체적으로 곡면이 되도록 구성될 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템(140)는 상기 복수의 기둥(110)의 내부에 배치되며, 상기 태양광 발전부(130)과 연결되어 상기 태양광 발전부(130)에서 생산된 에너지를 저장할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템(140)는 상기 복수의 기둥(110) 내부에 각각 분산 배치된다.
상기 에너지 저장 시스템(140, Energy Storage System)을 통해, 과잉 생산된 전력을 저장했다가 저장된 전력을 외부 부하(load)로 송전을 하거나, 영농에 직접 이용할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템(140)는 에너지 저장원(Battery), 전력 조절 장치(PCS, Power Conditioning System), 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System), 파워 관리 시스템(PMS, Power Management System) 등으로 구성될 수 있다.
에너지 저장원(Battery)은 LiB(리튬이온전지), NaS(나트륨황전지), 리튬 폴리머(lithium polymer), 리튬 인산철(LFP), Super Capacitor(슈퍼커패시터) 등으로 구성될 수 있다.
전력 조절 장치(PCS, Power Conditioning System)는 에너지 저장원에 저장된 전력을 외부의 전력 계통에 공급하거나, 외부의 전력 계통의 전력을 에너지 저장원에 전력을 저장할 수 있다.
배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)은 에너지 저장원의 전압, 전류, 온도 등을 측정하여 에너지 저장원의 안전 상태 및 고장 유무 등을 진단하고 에너지 저장원의 온도와 셀 밸런싱을 제어할 수 있다.
그리고, 파워 관리 시스템(PMS, Power Management System)은, 전력 조절 장치(PCS, Power Conditioning System), 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 통합적으로 관리하고 외부와 통신을 할 수 있다.
상기 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템(100)은 조명부(150) 및 촬영부(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 조명부(150)는 상기 루프 프레임(120)의 하부에 설치될 수 있다.
상기 조명부(150)는 상기 에너지 저장 시스템(140)와 연결되어 상기 에너지 저장 시스템(140)로부터 전기 에너지를 전달받아 작동될 수 있다.
상기 조명부(150)는 LED, 센서 및 전기회로 등으로 구성되며, 야간에 자전거도로 이용자나 주차장 이용자가 감지될 경우 점등될 수 있다.
상기 촬영부(160)도 상기 루프 프레임(120)의 하부에 설치될 수 있다.
상기 촬영부(160)는 안전과 보안, 감시용으로 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템
110: 기둥
120: 프레임
130: 태양광 발전부
140: 에너지 저장 시스템

Claims (3)

  1. 하부가 토지에 고정되는 복수의 기둥;
    상기 각 기둥의 상측에 설치되는 루프 프레임;
    상기 루프 프레임에 설치되어 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전부; 및
    상기 각 기둥의 내부에 배치되며, 상기 태양광 발전부와 연결되어 상기 태양광 발전부에서 생산된 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 포함하고,
    상기 각 기둥은 PU파이프로 만들어지고,
    상기 각 기둥은,
    하측이 토지에 타설된 콘크리트에 배치되어 고정되는 하부기둥과,
    상기 하부기둥과 이격되어 상기 하부기둥에 상측에 위치하고, 상측에 캡 프레임이 장착되는 상부기둥과,
    하부에는 하부기둥의 상부가 삽입되고, 상부는 상기 상부기둥의 하부에 삽입되는 장착 케이스와,
    하단은 상기 콘크리트에 고정되고, 상단은 상기 캡 프레임에 고정되는 와이어를 포함하고,
    상기 장착 케이스는,
    몸체와,
    상기 몸체에 힌지를 통해 연결되는 도어를 포함하고,
    상기 장착 케이스에는,
    복수의 공기 유입구가 형성되고,
    상기 공기 유입구는,
    외측에서 내측으로 향할수록 상향 경사지게 형성되고,
    상기 캡 프레임에는,
    측면에 복수의 공기 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 도로형 태양광 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 루프 프레임에 각각 설치되는 조명부와 촬영부를 더 포함하고,
    상기 조명부 및 상기 촬영부는 상기 에너지 저장 시스템으로부터 전력을 제공받아 작동되는 것을 특징으로 하는 도로형 태양광 시스템.
KR1020210162613A 2021-11-23 2021-11-23 전기 에너지 저장이 가능한 도로형 태양광 시스템 KR102468464B1 (ko)

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