KR102501043B1

KR102501043B1 - 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치

Info

Publication number: KR102501043B1
Application number: KR1020220137942A
Authority: KR
Inventors: 김영일; 이광진
Original assignee: 지투파워(주)
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2023-02-17

Abstract

본 발명은 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지붕 일체형으로 태양광 모듈을 쉽게 설치할 수 있고, 태양광 모듈에서 발생되는 열을 배출하여 발전효율을 높일 수 있으면서, 누수를 방지하여 건물의 건전성을 확보할 수 있는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치의 태양광모듈 조립체는 소정의 경사지게 설치되는 지붕모듈; 상기 지붕모듈의 상면에 세로방향과 가로방향으로 일정 간격 배치되어 고정되는 스타트실바; 세로방향으로 배치된 상기 스타트실바의 상면에 결합되는 메인거터; 상기 메인거터에 끼워져 설치되고 고정대; 외측프레임 하부면이 상기 메인거터의 상부일측에 안착되는 태양광모듈; 상기 고정대가 관통되고 상기 태양광모듈의 외측프레임 상부면이 접촉되는 고정캡; 상기 고정대의 상부에 나사결합되는 고정부재를 포함하여 구성된다.

Description

건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION WITH BUILDING INTEGRATED SOLAR CELL MODULE ASSEMBLY}

본 발명은 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지붕 일체형으로 태양광 모듈을 쉽게 설치할 수 있고, 태양광 모듈에서 발생되는 열을 배출하여 발전효율을 높일 수 있으면서, 누수를 방지하여 건물의 건전성을 확보할 수 있는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

태양광 발전은 반도체로 만들어진 태양전지(모듈)에 빛 에너지를 조사하여 빛 에너지를 직류 전기로 변환하여 전력을 생산하는 것으로써, 무한정ㆍ무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 들지 않고, 대기오염이나 폐기물 발생이 적은 친환경 에너지원으로 사용되고 있다.

또한, 태양광 발전은 기계적인 진동과 소음이 없고, 수명이 최소 25년 이상으로 길며, 유지보수도 용이한 장점이 있다.

일반적으로 태양광 발전은 빛 에너지를 직류의 전기 에너지로 변환하게 되는 태양광 모듈과, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 인버터와, 태양광 모듈에서 발생된 직류 전원을 인버터로 전달하게 되는 접속함을 포함하며, 인버터에서 변환된 교류 전원은 별도의 교류 배전반에 의해 전력 계통 시스템으로 보내 구내 또는 수용가에 공급되어 사용된다.

상기 구성에서 태양광 모듈은 일조량이 높은 건물의 외측 또는 건물의 상부 등에 설치되는 데, 태양광 모듈 사이로 빗물 등의 유입되어 태양광 모듈의 하부를 다른 용도(농작물 재배사, 축사, 창고 등)이용하고자 하는 경우, 많은 제약을 받아 왔다.

이에, 태양광 모듈을 지붕겸용으로 사용하기 위한 건물 일체형 태양광 발전장치(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)가 개발되었다.

이러한, 건물 일체형 또는 지붕겸용 태양광 발전장치의 일 실시 예로서 등록특허공보 제10-1882661호에 건물 일체형 태양광 발전 지붕 시스템이 개시되었다.

상기 기술은 이웃하는 방향으로 연이어 배치될 수 있도록 일측변에 절곡부가 구비되고, 타측변에는 상기 절곡부에 결합되는 끼움부가 구비된 거터판넬 상에 설치되는 태양광 발전 지붕 시스템에 있어서, 상기 거터판넬은 일측변의 절곡부와, 상기 절곡부와 이웃하는 방향으로 이격 배치되는 또 다른 거터판넬의 타측변 끼움부가 상기 절곡부에 끼움 결합되어 중첩부를 형성하되, 상기 거터판넬은 적어도 두 장이 중첩되게 연이어 배치된 후 이웃하는 방향을 따라 소정간격 이격되어 이격공간이 마련되고, 상기 거터판넬의 배치방향을 따라 소정간격 이격되게 마련되는 상기 이격공간 내에 복수의 지지부재;가 제각기 설치되며, 상기 지지부재의 상부에 양측 저면이 지지되도록 연이어 배치되는 태양광 패널부재; 및 상기 태양광 패널부재 상면의 사이 틈새에 결합되어 은폐 마감시켜주는 마감부재;를 포함하되, 상기 지지부재는 중공 형상으로 압출 성형되되 운반 및 설치가 용이하도록 적어도 이등분으로 분할 형성되고, 상기 분할 형성된 지지부재는 중공 내에 삽입되는 'U'자 형상의 빗물받이;를 매개로 결합된 것을 포함하여, 상기 지지부재의 이음매를 통해 내부로 유입되는 빗물이 상기 빗물받이를 통해 중공을 따라 흐르도록 유도된 후, 중공 끝단의 개구를 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

그러나 상기 기술은 유입된 빗물이 절곡부와 끼움부 사이로 유도되어 태양광 패널의 하부측 전체로 흐를 수 있고, 이에 누수를 방지하기가 곤란한 단점이 있다.

또한, 등록특허공보 제10-2427257호에 건물 일체형 태양광 발전 지붕이 개시되었다.

상기 기술은 건물 일체형 태양광 발전 지붕에 있어서, 건물의 천장에 배치되는 베이스 구조; 상기 베이스 구조의 상부에 이격 배치되는 복수개의 태양광 모듈들; 및 상기 복수개의 태양광 모듈들의 사이에 제 1 방향을 향하여 배치되고, 상기 복수개의 태양광 모듈들의 유지 보수를 위해 작업자가 이동할 수 있는 이동 통로를 형성하는 투명 발판;을 포함하고, 상기 투명 발판은 상기 복수개의 태양광 모듈들에서 발전된 전력을 공급받아 점등하거나 점멸하는 복수개의 조명 장치들을 포함하며, 상기 복수개의 태양광 모듈들의 사이의 하부에 상기 제 1 방향을 향하여 배치되는 적어도 하나의 제 1 우수관을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 1 우수관은, 상기 베이스 구조에 배치된 적어도 하나의 체결 부재의 내측에 형성된 결합홈에 나사체결되는 한쌍의 제 1 체결부; 상기 한쌍의 제 1 체결부의 이웃한 위치에 적어도 하나의 제 1 모듈 지지대에 형성된 한쌍의 결합홈에 결합되는 한쌍의 제 1 결합 부재; 상기 한쌍의 제 1 체결부와 상기 한쌍의 제 1 결합 부재의 사이에 형성되고, 상기 복수개의 태양광 모듈내로 유입되는 우수를 외부로 배출할 수 있도록 가이드 하는 제 1 가이드 홈; 및 상기 한쌍의 제 1 결합 부재의 사이에 돌출 형성되고, 상기 적어도 하나의 체결 부재에 형성된 나사체결부와 결합되는 결합부;를 포함한다.

그러나 상기 기술은 모듈 지지대의 구조가 취약하여 작업자의 하중을 견디기 어려워 태양광 모듈을 청소하기 위한 작업이 어려운 단점이 있다.

한편, 등록특허공보 제10-1731551호에 태양광 패널의 빗물받이가 개시되었고, 등록특허공보 제10-2260055호에 배수 기능이 구비된 천장 일체형 태양광 발전 지붕 구조가 개시되었다.

그러나 상기의 기술은 지붕에 일체형으로 설치하기에는 부적합한 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1882661호(2018. 07. 23.) 등록특허공보 제10-2427257호(2022. 07. 26.) 등록특허공보 제10-1731551호(2017. 04. 24.) 등록특허공보 제10-2260055호(2021. 05. 28.)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 빗물의 누수를 방지하면서 시공이 간편하여 건물의 지붕으로 사용할 수 있는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

또한, 태양광 모듈의 유지 보수시 작업자의 안전을 담보할 수 있는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치의 태양광모듈 조립체는 소정의 경사지게 설치되는 지붕모듈; 상기 지붕모듈의 상면에 세로방향과 가로방향으로 일정 간격 배치되어 고정되는 스타트실바; 세로방향으로 배치된 상기 스타트실바의 상면에 결합되는 메인거터; 상기 메인거터에 끼워져 설치되고 고정대; 외측프레임 하부면이 상기 메인거터의 상부일측에 안착되는 태양광모듈; 상기 고정대가 관통되고 상기 태양광모듈의 외측프레임 상부면이 접촉되는 고정캡; 상기 고정대의 상부에 나사결합되는 고정부재를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 메인거터는 상기 스타트실바의 상면에 면접되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트의 양측면에서 각각 상부측으로 돌출 형성된 측면플레이트; 및 좌우 대칭으로 이루어져 한 쌍으로 구성되고, 상기 베이스플레이트의 중심부에서 상부측으로 돌출형성되며, 상기 고정대가 끼워져 삽입되는 지지부(330)를 포함한다.

이때, 상기 측면플레이트의 상부측은 외측으로 절곡될 수 있다.

또한, 상기 지지부는 수직으로 입설되는 한 쌍의 수직플레이트; 상기 수직플레이트의 상부측으로 돌출 형성되어 하부개스킷이 끼워지는 하부개스킷요홈; 한 쌍의 상기 수직플레이트 상부에서 마주하도록 돌출 형성되고, 상기 고정대가 끼워지는 고정요홈; 및 한 쌍의 상기 수직플레이트 각각에 형성되는 빗물통공을 포함한다.

또한, 상기 지지부는 브래킷이 형성되고, 상기 지지부와 수평으로 이웃하는 지지부의 브래킷 사이에는 보조거터가 구성될 수 있다.

또한, 상기 고정대는 소정의 폭을 갖는 고정편; 및 상기 고정편의 중심부에 상부측으로 돌출 형성되고 상부에는 나사산이 형성되는 고정축을 포함한다.

또한, 상기 고정부재는 상부에 원형고리가 형성될 수 있다.

또한, 상기 원형고리를 통과하거나 상기 원형고리에 체결되는 와이어가 더 설치될 수 있다.

이에 더하여, 상기 메인거터와 수평측으로 이웃하는 메인거터 사이에는 거터패널이 더 설치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 구조물에 태양광모듈을 쉽게 설치할 수 있으므로 태양광 발전장치의 전체적인 공사기간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한, 태양광모듈의 변형없이 상용화된 태양광모듈을 직접 구조물에 설치할 수 있는 장점이 있다.

또한, 태양광모듈에 붙은 먼지 등의 이물질을 제거하거나 교체 또는 철거하는 작업을 수행하는 과정에서 작업자의 안전을 도모할 수 있고, 구조적으로 안정적이여서 작업자의 하중에 의한 태양광 모듈의 변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체의 일부 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도, 도 3은 도 1의 B-B' 단면도 및 도 4는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체에 주요 구성에 대한 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체에 주요 구성에 대한 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 스타트실바의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 메인거터의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정대의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정캡의 사시도(a)와 단면도(b)를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 보조거터의 사시도(a)와 단면도(b)를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정부재의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 원형고리를 갖는 고정부재의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

다음으로, 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 이하에 설명하는 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.

태양광 발전장치(발전시스템)는 태양전지 모듈에서 태양광을 이용해 발생된 전기(DC)를 인버터에서 직류(AC)로 변환하고, 교류배전반에서 승압(380V ~ 22.9kV)하여 한국전력 배전계통(KEPCO)을 통해 전력계통으로 전량 역송하고 있다

이러한 탱양광 발전장치의 구성을 보면, 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광모듈, 상기 태양광모듈에 연결된 접속반 및 상기 접속반에 연결된 인버터를 포함한다.

상기에서 태양광모듈은 적어도 하나의 PV모듈이 PV 어레이 형태로 형성될 수 있고, PV 어레이는 적어도 하나의 PV 모듈들에 직렬로 스트링에 연결되고, 스트링들은 병렬로 연결되는 구조를 가질 수 있다.

이때, 태양광 발전장치에서 태양광모듈이 차지하는 면적이 다른 구성에 비하여 상대적으로 매우 넓기 때문에 태양광 발전장치의 설비를 구성하는 데 상당한 애로사항이 발생되고 있으며, 이에 근래에는 태양광모듈을 건물과 일체형으로 설치하는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)가 각광받고 있다.

본 발명은 이러한 추세에 따라 태양광모듈을 건물 지붕에 일체형으로 설비할 수 있는 태양광모듈 조립체를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체의 일부 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도, 도 3은 도 1의 B-B' 단면도 및 도 4는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체에 주요 구성에 대한 단면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 태양광모듈 조립체에 주요 구성에 대한 분해 사시도를 나타낸 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광모듈 조립체는 지붕모듈(100), 스타트실바(200), 메인거터(300), 고정대(400), 태양광모듈(500), 고접캡(600), 고정부재(700), 보조거터(800) 및 거터패널(900)을 포함하여 구성된다.

지붕모듈(100)은 소정의 경사지게 설치되는 건물의 지붕을 받치는 프레임(110), 단열재(120) 및 상부마감재(130)를 포함한다.

프레임(110)은 C형강, ㄷ형강 또는 사각형강 등으로 구성될 수 있고, 단열재(110)는 강판과 그라스울의 조합으로 이루어진 단열패널 등으로 구성될 수 있다.

또한, 상부마감재(130)는 상기 단열재(120)의 상면에 설치(시공)되는 것으로서, 방수시트와 결로방지시트 등을 포함하여 구성된다.

스타트실바(200)는 상기 지붕모듈(100)의 상면에 세로방향과 가로방향으로 일정 간격 배치되어 고정된다. 즉, 상기 스타트실바(200)는 후술되는 태양광모듈(500)의 길이에 따라 상기 지붕모듈(100)의 상면에 세로방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고, 태양광모듈(500)의 폭에 따라 상기 지붕모듈(100)의 상면에 세로방향으로 일정 간격 이격되어 설치된다. 부연하면, 상기 태양광모듈(500)의 높이, 폭과 태양광모듈(500) 사이의 간격에 부합되게 좌우상하 방향으로 배치되어 설치되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 스타트실바의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.

상기 스타트실바(200)의 구성을 살펴보면, 좌우 대칭으로 이루어지되, 지붕모듈(100)에 면접하는 하부플레이트(210)와 상기 하부플레이트(210)의 양측 단부에서 상부측으로 돌출되는 가이드플레이트(220) 및 상기 하부플레이트(210)의 중심에서 상부측으로 돌출되는 결합요홈(230)을 포함한다.

여기서, 상기 스타트실바(200)를 상기 지붕모듈(100)에 결합하기 위해 나사가 이용될 수 있다. 이러한 나사는 상기 결합요홈(230)의 상부에서 하부측으로 진행하여 상기 프레임(110)까지 진행되어야 하기 때문에 비교적 몸체가 긴 장나사가 사용되게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 메인거터의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.

메인거터(main gutter)(300)는 세로방향으로 배치된 상기 스타트실바(200)의 상면에 결합되어 빗물이 집수하여 하부측으로 흘려보내는 기능을 수행한다.

즉, 상기 메인거터(300)는 지붕모듈(100)의 설치되어 상기 지붕모듈(100)의 세로측으로 배치된 스타트실바(200) 사이에 설치되어 빗물을 유입받아 지붕모둘(100)의 하부측으로 유도하게 된다.

상기 메인거터(300)의 구성을 살펴보면, 상기 스타트실바(200)의 상면에 면접되는 베이스플레이트(310)와, 상기 베이스플레이트(310)의 양측면에서 각각 상부측으로 돌출 형성된 측면플레이트(320) 및 좌우 대칭으로 이루어져 한 쌍으로 구성되고, 상기 베이스플레이트(310)의 중심부에서 상부측으로 돌출형성되며 후술되는 고정대(400)가 끼워져 삽입되는 지지부(330)를 포함한다.

여기서, 상기 스타트실바(200)와 메이거터(300)의 결합은 상기 스타트실발(200)의 가이드플레이트(220)와 상기 메인거터(300)의 측면플레이트(320)를 관통하는 결합나사(도면에 미표시)를 통해 이루어질 수 있다.

상기의 구성에서, 베이스플레이트(310), 측면플레이트(320) 및 지지부(330)로 이루어지는 영역이 빗물이 이동되는 유로가 된다.

이에, 낙하되는 빗물을 상기 유로로 안내하기 위해서 상기 측면플레이트(320)의 상부측은 외측으로 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 지지부(330)의 구성을 살펴보면, 수직으로 입설되는 한 쌍의 수직플레이트(331)와, 상기 수직플레이트의 상부측으로 돌출 형성되어 하부개스킷(332)이 끼워지는 하부개스킷요홈(333)과, 한 쌍의 상기 수직플레이트(331)의 상부에서 마주하도록 돌출 형성되고 상기 고정대(400)가 끼워지는 고정요홈(334) 및 한 쌍의 상기 수직플레이트(331) 각각에 형성되는 빗물통공(335)을 포함한다.

상기 하부개스킷요홈(333)에는 연질의 하부개스킷(332)이 끼워져 설치되는 데, 상기 하부개스킷(332)은 후술되는 태양광모듈(500)의 측면프레임 하면에 접촉되어, 상기 태양광모듈(500)의 하부 측면을 견고히 고정시키게 된다.

상기 수직플레이트(331)는 태양광모듈(500)을 소정의 높이로 지지하게 되는데, 작업자가 시공 또는 유지/보수를 수행하는 과정에서 작업자의 하중까지 부담해야 한다. 이에, 상기 수직플레이트(331)의 두께는 상기 측면플레이트(320)의 두께보다 상대적으로 더 두껍게 구성될 수 있다.

상기 수직플레이트(331)에 형성되는 빗물통공(335)은 서로 마주하여 배치되는 상기 수직플레이트(331) 사이에 유입된 빗물을 상기 베이스플레이트(310), 측면플레이트(320) 및 지지부(330)로 이루어지는 유로로 유도하기 위한 것이다.

상기의 구성에서 배치되는 태양광모듈(500)의 상하측을 지지하는 구성이 더 포함될 수 있다.

즉, 태양광모듈(500)의 좌우측(세로로 배치된 외측프레임)은 지지부(330)에 의해서 고정되어 지지되게 되나, 태양광모듈(500)의 상하측(가로로 배치된 외측프레임)을 지지하면서, 상하로 배치되는 태양광모듈(500) 사이로 유입되는 빗물을 메인거터(300)로 유도하기 구성이 요구된다.

이에, 본 발명의 지지부(330)와 이웃하는 지지부를 연결하기 위해, 상기 지지부(330)에는 브래킷(340)이 구성된다.

상기 브래킷(340)은 수직플레이트(331)의 상부측에서 외측으로 돌출 형성되고, 상기 브래킷(340)과 좌우로 이웃하는 지지부(330)의 브레킷(340) 사이에는 보조거터(800)가 구성된다.

도 8은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정대의 사시도(a)와 측면도(b)를 나타낸 도면이다.

고정대(400)는 상기 메인거터(300)에 끼워져 설치되는 것으로서, 'T'형상으로 이루진다.

상세하게, 상기 고정대(400)는 소정의 폭을 갖는 고정편(410)과 상기 고정편(410)의 중심부에 상부측으로 돌출 형성되고 상부에는 나사산이 형성되는 고정축(420)을 포함한다.

상기 고정대(400)가 상기 지지부(330)의 고정요홈(335)에 끼워져 설치되는 과정을 살펴보면, 상기 고정대(400)의 고정편(410)이 서로 마주하여 구성된 상기 고정요홈(334)에 사이에 배치한 후, 상기 고정축(420)을 회전하게 되면, 상기 고정편(420)이 상기 고정요홈(334) 사이에 끼워지게 된다.

태양광모듈(500, 도 1 참조)은 태양광을 이용하여 전기에너지를 출력하는 것으로서, 외측 테두리를 형성하는 외측프레임과 상기 외측프레임의 내측에 구성되는 전지판으로 구성된다. 여기서 상기 전지판은 하부에서 상부측으로 압착 후면시트(Back Sheet), 전지셀, 보호필름(EVA) 및 표면유리 순으로 적층된 구조를 갖으며, 압착 후면시트의 하부측에는 정션박스가 설치된다.

이러한 상기 태양광모듈(500)은 외측프레임 하부면이 상기 메인거터(300)의 상부일측에 안착되게 된다.

상세하게, 하부개스킷(332)이 하부개스킷요홈(333)에 끼워진 상태에서, 상기 태양광모듈(500)은 외측프레임 하부면이 상기 하부개스킷(332)의 상부에 면접하도록 배치되게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정캡의 사시도(a)와 단면도(b)를 나타낸 도면이다.

고정캡(600)은 상기 고정대(400)가 관통되고 상기 태양광모듈(500)의 외측프레임 상부면이 접촉되어 상기 태양광모듈(500)의 외측프레임 상부면을 고정하는 것으로서, 캡플레이트(610)와, 상기 캡플레이트(610)의 중심부에 형성되어 고정대(400)의 고정축(420)이 관통되는 고정통공(620)과, 상기 캡플레이트(610)의 양측 하부면에 형성되어 상부개스킷(630)이 끼워져 설치되는 상부개스킷요홈(640) 및 상기 캡플레이트(610)의 하부면에 도출 형성되는 한 쌍의 캡가이드(650)를 포함하여 구성된다.

이에, 상기 고정대(400)의 고정축(420)이 상기 고정캡(600)의 고정통공(620)에 끼워져 설치되게 되면, 상기 상부개스킷요홈(640)에 끼워져 설치된 상부개스킷(630)이 태양광모듈(500)의 외측프레임 상부면에 접촉하게 된다.

고정부재(700, 도 5 참조)는 상기 고정대(400)의 상부에 나사 결합되는 것으로서, 상세하게 상기 고정대(400)의 고정축(42)에 형성된 나사산에 나사 결합된다.

즉, 상기 고정부재(700)가 상기 고정축(42)에 형성된 나사산에 나사 결합되면서 고정캡(600)이 소정으로 하강하게 되고, 고정캡(600)의 하강에 의해 하부개스킷(332)과 상부개스킷(630)이 태양광모듈(500)의 외측프레임을 밀착하여 태양광모듈(500)이 견고하게 고정되게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 보조거터의 사시도(a)와 단면도(b)를 나타낸 도면이다.

보조거터(800)는 보조플레이트(810)와 상기 보조플레이트(810)의 양측에서 상부로 각각 돌출되어 태양광모듈(500)의 하부를 지지하는 보조측면플레이트(820), 상기 보조플레이트(810)의 중심부에서 상부측으로 돌출되어 태양광모듈(500) 사이에 위치되고 그 상부에 보조개스킷요홈(831)이 형성되는 중간플레이트(830) 및 상기 보조개스킷요홈(831)에 끼워지는 보조개스킷(840)을 포함한다.

이와 같은, 상기 보조거터(800)는 건물(지붕)에 상하측으로 배치되는 태양광모듈(500)에서 상부측의 태양광모듈(500)에 낙하된 빗물을 유입받아 좌우측의 메인거터(300)로 유도한다.

한편, 본 발명에 따른 태양광모듈 조립체를 통해 태양광모듈이 건물(지붕)에 설치된 상태에서 이를 장시간 운용하면, 태양광모듈의 표면에는 먼지 등의 이물질에 내려앉게 되어 발전량이 감소된다. 또한, 고장이나 파손 등에 의해 태양광모듈을 교체할 필요성이 있게 된다.

이러한 경우에 태양광모듈을 유지/보수하는 작업이 요구된다. 일반적인 태양광모듈의 유지/보수는 작업자가 직접 건물(지붕)에 올라서 수행하게 된다.

그러나 유지/보수를 위한 작업 수행시, 태양광모듈의 표면이 미끄러울 뿐만아니라 지붕자체의 경사도에 의해 작업자가 낙하하는 사고가 종종 발생된다.

이에, 작업자는 안전로프 등의 안전장치를 이용하여 유지/보수 작업을 진행하고 있으나, 유지/보수 등의 작업으로 별도의 안전로프 등을 설치해야 하는 문제점이 있다.

도 11은 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 고정부재의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에서는 태양광모듈 조립체에 직접 안전로프 등을 체결할 수 있도록 상기 고정부재(700)의 상부에 원형고리(710)가 형성된 부재가 사용될 수 있다.

예를 들면, 상기 고정부재(700)는 상부에 원형고리(710)가 헝성되는 아이너트 등으로 구성될 수 있다.

작업자는 상기 원형고리(710)에 스냅훅(snap hook) 또는 비너(biner) 등을 걸어 안전을 확보할 수 있도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 원형고리(710)에 스냅훅(snap hook) 또는 비너(biner) 등을 걸어 작업의 안전을 도모할 수 있으나 작업반경에 제한이 발생될 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 적용된 원형고리를 갖는 고정부재의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 상기 원형고리(710)를 통과하거나 상기 원형고리(710)에 체결되는 와이어(W)가 더 설치될 수 있다.

예를 들면, 최하단 상기 고정부재(700)의 원형고리에는 와이어(W, 또는 로프)가 결속되고, 그의 상부측으로는 상기 와이어를 관통하여 설치하고, 최상단의 상기 고정부재(700)의 원형고리에는 와이어(W)를 결속하여 안전로프를 형성함으로서 작업자의 하네스 등에 연결된 안전고리를 상기 와이어(W)에 걸어 안전사고를 방지할 수 있도록 구성된다.

이에 더하여, 상기 태양광모듈(500)의 하부에는 온도차에 의해 결로가 발생될 수 있고, 낙하된 빗물이 부딪혀 상기 태양광모듈(500)의 하부로 유입될 수 있다.

결로 또는 빗물의 튐 현상에 의해 상기 태양광모듈(500)의 하부로 유도된 빗물(또는 물)을 유도하기 위해서, 본 발명에서는 거터패널(900)이 더 설치될 수 있다.

상기 거터패널(900, 도 1 참조)은 상기 메인거터(300)와 수평측으로 이웃하는 메인거터 사이에 배치되는 것으로서, 양 측면은 절곡되어 형성되고, 절곡된 부분은 상기 스타트실바(200)의 가이드플레이트(220)와 메인거터(300)의 측면플레이트(320) 사이에 끼워져 고정 설치되게 된다.

상기와 같이 메인거터(300) 및 거터패널(900)에 의해서 태양광모듈(500)이 배치되는 전체 영역이 빗물 또는 결로에 의해 발생된 물을 하부측으로 유도됨에 따라 누수의 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 구조물에 태양광 모듈을 쉽게 설치할 수 있으므로 태양광 발전장치의 전체적인 공사기간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한, 태양광 모듈의 변형없이 상용화된 태양광 모듈을 직접 구조물에 설치할 수 있는 장점이 있다.

또한, 태양광 모듈에 붙은 먼지 등을 이물질을 제거하거나, 유지 보수 등을 수행하는 과정에서 작업자의 안전을 도모할 수 있고, 구조적으로 안정적이여서 작업자의 하중에 의한 태양광 모듈의 변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위 및 발명의 설명, 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속한다.

100: 지붕모듈 200: 스타트실바
300: 메인거터 310: 베이스플레이트
320: 측면플레이트 330: 지지부
331: 수직플레이트 332: 하부개스킷
333: 하부개스킷요홈 334: 고정요홈
335: 빗물통공 400: 고정대
410: 고정편 420: 고정축
500: 태양광모듈 600: 고정캡
700: 고정부재 710: 원형고리
800: 보조거터 900: 거터페널
W: 와이어

Claims

건물의 지붕에 설치되는 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치에 있어서,
상기 태양광모듈 조립체는,
경사지게 설치되는 지붕모듈(100);
상기 지붕모듈(100)의 상면에 세로방향과 가로방향으로 일정 간격 배치되어 고정되는 스타트실바(200);
세로방향으로 배치된 상기 스타트실바(200)의 상면에 결합되는 메인거터(300);
상기 메인거터(300)에 끼워져 설치되고 고정대(400);
외측프레임 하부면이 상기 메인거터(300)의 상부일측에 안착되는 태양광모듈(500);
상기 고정대(400)가 관통되고 상기 태양광모듈(500)의 외측프레임 상부면이 접촉되는 고정캡(600);
상기 고정대(400)의 상부에 나사결합되는 고정부재(700);
를 포함하고,
상기 메인거터(300)는,
상기 스타트실바(200)의 상면에 면접되는 베이스플레이트(310);
상기 베이스플레이트(310)의 양측면에서 각각 상부측으로 돌출 형성된 측면플레이트(320); 및
좌우 대칭으로 이루어져 한 쌍으로 구성되고, 상기 베이스플레이트(310)의 중심부에서 상부측으로 돌출형성되며, 상기 고정대(400)가 끼워져 삽입되는 지지부(330);
를 포함하며,
상기 지지부(330)는,
수직으로 입설되는 한 쌍의 수직플레이트(331);
상기 수직플레이트(331)의 상부측으로 돌출 형성되어 하부개스킷(332)이 끼워지는 하부개스킷요홈(333);
한 쌍의 상기 수직플레이트(331) 상부에서 마주하도록 돌출 형성되고, 상기 고정대(400)가 끼워지는 고정요홈(334); 및
한 쌍의 상기 수직플레이트(331) 각각에 형성되는 공기통공(335);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 측면플레이트(320)의 상부측은 외측으로 절곡된 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 지지부(330)에는 브래킷(340)이 형성되고,
상기 지지부(330)의 브래킷(340)과 수평으로 이웃하는 지지부의 브래킷 사이에는 보조거터(800)가 구성되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정대(400)는,
소정의 폭을 갖는 고정편(410); 및
상기 고정편(410)의 중심부에 상부측으로 돌출 형성되고 상부에는 나사산이 형성되는 고정축(420);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부재(700)는,
상부에 원형고리(710)가 형성되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
청구항 7에 있어서,
상기 원형고리(710)를 통과하거나 상기 원형고리(710)에 체결되는 와이어(W)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 메인거터(300)와 수평측으로 이웃하는 메인거터 사이에는 거터패널(900)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광모듈 조립체를 포함하는 태양광 발전장치.