KR102587057B1 - 발전 효율이 개선된 태양광 패널 배치 구조를 갖는 등명기 - Google Patents

발전 효율이 개선된 태양광 패널 배치 구조를 갖는 등명기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 패널을 통해 전원을 공급받아 구동하는 등명기에 관한 것으로, 등명기의 상부등체에 장착되는 복수 개의 태양광 패널의 각도(태양광 입사각) 조정을 통해 발전 효율을 개선할 수 있으며, 태양광 패널이 상부등체에 장착되는 장착 부위가 제1 및 제2 장착구에 의해 밀폐되기 때문에 종래기술에 따른 등명기 구조에서와 같이 장착 부위가 외부로 노출되는 구조에 비해 부식을 최소화할 수 있다.

Description

발전 효율이 개선된 태양광 패널 배치 구조를 갖는 등명기{BEACON WITH A SOLAR PANEL ARRANGEMENT STRUCTURE WITH IMPROVED POWER GENERATION EFFICIENCY}
본 발명은 태양광 패널을 통해 전원을 공급받아 구동하는 등명기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전 효율이 개선된 새로운 태양광 패널 배치구조에 관한 것이다.
선박의 입·출항이 빈번한 해상이나 해안 등에는 선박의 항로를 안전하게 유도하고, 해상에 존재하고 있는 지형지물이나 항구의 위치 등을 어느 위치에서도 쉽게 식별하여 인지할 수 있도록 다양한 종류의 항로 표지용 등명기가 설치 운용되고 있다.
항로 표지용 등명기는 LED 모듈(램프)과 같은 조명을 통해 빛을 발산하는 방식으로 항로를 표시한다. 이러한 등명기는 전기·전자 소자인 LED 모듈의 구동을 위해 전원이 필요하지만 통상적으로 육상에서 멀리 떨어진 해상에 설치 운용되는 지리적인 특성으로 인해 육상으로부터 전원을 직접 공급받을 수 없는 지리적인 한계가 있다.
이와 같은 지리적인 한계로 인해 육상에서 전원을 직접 공급받을 수 없는 등명기의 경우에는 태양광 패널을 설치하여 전력을 자체 생산하여 사용하고 있다. 주간에는 태양광 패널을 이용하여 전력을 생산하여 구동 전원으로 사용하고, 야간에는 주간에 생산되어 저장된 축전지로부터 전력을 제공받아 구동 전원으로 사용한다.
태양광 패널은 크기(면적)가 클수록 이에 비례하여 생산되는 전력 또한 증가한다. 그러나 등명기는 법률상 규격이 정해져 있으므로, 등명기에 설치되는 태양광 패널을 무한정 크게 제작할 수 없다. 따라서 법률로 정해진 등명기의 규격을 벗어나지 않으면서도 태양광 패널의 발전 효율을 높일 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
KR 20-2009-0004251 U, 2009. 05. 07. KR 10-0952855 B1, 2010. 04. 07. KR 10-2018-0052544 A, 2018. 05. 18. KR 10-2020-0059572 A, 2020. 05. 29. KR 10-2019-0078897 A, 2019. 07. 05.
국내 공개실용신안 제20-2009-0004251호에서는 상부에 태양 전지가 설치된 등명기가 제안되었으나, 등명기의 전체 구조에서 국부에만 설치됨에 따라 태양 전지의 크기를 극대화할 수 없어 구동에 필요한 발전 효율을 얻지 못하는 한계가 있었다.
국내 등록특허 제10-0952855호에서는 상부와 측부에 각각 태양 전지가 설치된 등명기를 제안하여 국내 공개실용신안 제20-2009-0004251호에 비해 개선된 발전 효율을 제공하고는 있으나, 등명기의 측부에 설치된 태양 전지가 수직으로 고정 배치됨에 따라 태양의 위치에 따라 일조량이 적어 발전 효율을 개선하는데 한계가 있었다.
국내 공개특허 제10-2019-0078897호에서는 태양광발전모듈이 수직구조가 아닌 소정 각도로 경사진 경사구조로 배치된 등명기가 제안되었으나, 국내 등록특허 제10-0952855호와 같이 등명기의 측부에 고정된 고정식 구조(일체형)로 이루어져 태양의 위치에 따라 효율 극대화에 한계가 있었다. 특히 태양광발전모듈의 전체 후면부가 등명기의 측부에 밀착 고정됨에 따라 하절기 일사량에 의해 등명기 본체가 가열되어 온도가 상승하는 경우에는 그대로 태양광발전모듈로 전달되어 태양광발전모듈의 온도를 상승시킴으로써 태양광발전모듈의 효율을 저하시키는 원인이 되었다.
참고로, 태양광 셀의 발전 효율은 25℃일때 가장 우수하고, 25℃에서 1℃씩 온도가 올라갈수록 발전 효율이 0.5%씩 감소하는 것으로 알려져 있다. 태양광 셀은 온도가 상승하면 전류가 증가하지만 전압은 감소한다. 이때 전류의 증가분에 비해 오히려 전압 감소분이 더 크기 때문에 온도가 상승할 수록 발전 효율은 저하되게 된다.
본 출원인에 의해 제안된 국내 공개특허 제10-2018-0052544호와 국내 공개특허 제10-2020-0059572호에서는 집광 유닛(태양광 패널)의 각도를 조정하여 발전 효율을 개선할 수 있도록 하는 등명기가 제안되었다. 그러나 제안된 등명기들에서는 집광 유닛이 회전하는 축 부위가 외부로 노출되어 해상이나 해안 등에 설치되는 경우 바닷물의 염기로 인해 쉽게 부식될 염려가 있고, 또한 집광 유닛들을 수직구조에서 수평구조로 각도를 조정하는 경우에는 집광 유닛들 사이의 간격이 멀어져 빈 공간(집광 유닛이 존재하지 않아 태양광 발전이 일어나지 않는 영역)이 형성되어 공간 활용도 측면에서 손실이 발생할 수 있어 발전 효율을 개선하는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제(목적)는 법률로 정해진 등명기의 규격 내에서 최대한 공간을 활용하여 발전 효율 측면에서 손실되는 부분을 최소화하는 한편, 하절기 장시간 노출되는 일사량에 의한 태양광 셀의 효율 저하를 방지하여 태양광 패널의 발전 효율을 극대화할 수 있는 새로운 구조의 등명기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 목적으로 제한되지 않으며, 이외에도 후술하는 실시예들 및 청구범위를 통해 기재된 기술들을 통해 다양한 목적들이 추가로 제공될 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 실시 예에 따른 본 발명은 측면이 각형으로 형성된 상부등체; 및 상기 상부등체의 측면 각각에 하나씩 장착된 복수 개의 태양광 패널을 포함하고, 상기 복수 개의 태양광 패널은 상기 상부등체의 측면에 서로 이웃하게 장착된 것끼리는 교번적으로 서로 상하로 단차를 갖도록 상기 상부등체의 측면에 장착된 등명기를 제공한다.
또한, 상기 복수 개의 태양광 패널은 상기 상부등체를 기준으로 동, 서, 남, 북, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 각각 상기 상부등체의 측면에 하나씩 장착되되, 동, 서, 남 및 북 방향으로 장착된 태양광 패널끼리는 서로 동일 높이로 장착되고, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 장착된 태양광 패널끼리는 서로 동일 높이로 장착되며, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 장착된 태양광 패널들은 동, 서, 남 및 북 방향으로 장착된 태양광 패널들과 상하로 단차를 갖도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 상부등체의 측면 각각에는 제1 장착구가 형성되고, 상기 복수 개의 태양광 패널은 각각 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상부에 설치되고 태양광을 흡수하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지판을 포함하고, 상기 베이스 프레임의 장착측부에는 상기 제1 장착구에 결합되는 제2 장착구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 장착구는 각각 링 구조로 이루어지고, 상기 제2 장착구는 상기 제1 장착구의 내주면으로 삽입되도록 상기 제1 장착구보다 작은 직경으로 형성되며, 상기 제1 장착구의 상부 중앙 내주면에는 각도 조정홈이 형성되어 있고, 상기 각도 조정홈은 상기 제1 장착구의 상부 중앙 내주면에 형성된 제1 조정홈과, 상기 제1 장착구의 내주면을 따라 상기 제1 조정홈의 양측에 형성된 제2 및 제3 조정홈을 포함하고, 상기 제2 장착구의 상부 중앙 외주면에는 상기 제1 내지 제3 조정홈 중 어느 하나에 결합되어 상기 태양광 패널의 장착 각도를 조정하는 각도 조정키가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 조정홈과 상기 제3 조정홈은 상기 제1 조정홈을 중심으로 서로 대칭 구조로 형성되고, 상기 제1 조정홈의 중심과 상기 제2 조정홈의 중심에서의 2개의 접선이 만드는 제1 조정각과, 상기 제1 조정홈의 중심과 상기 제3 조정홈의 중심에서의 2개의 접선이 만드는 제2 조정각은 10°~20°의 범위 내에서 결정될 수 있다.
또한, 상기 상부등체의 측면 각각에는 상기 제1 장착구에 둘러싸이도록 제1 체결공과 제1 배선공이 관통 형성되고, 상기 장착측부에는 상기 제1 체결공에 대응하는 제2 체결공이 형성된 체결돌부가 형성되고, 상기 제1 배선공에 대응하는 제2 배선공이 형성되되, 상기 체결돌부와 제2 배선공은 상기 제2 장착구에 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스 프레임의 좌우측부에는 태양광을 반사하는 반사판이 설치되어 있고, 상기 반사판은 상부에서 하측으로 갈수록 상기 베이스 프레임의 중앙으로 기울어질 수 있다.
또한, 상기 태양 전지판이 설치되는 상기 베이스 프레임의 안치부에는 상기 제2 체결공과 상기 제2 배선공이 연통하고, 상부로 개방된 배선 처리홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스 프레임은 장착측부가 상기 상부등체의 측면에 각각 장착되고, 상기 장착측부에서 종단부로 갈수록 상기 상부등체로부터 멀어지도록 경사 배치될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기에 따르면, 등명기의 상부등체에 장착되는 복수 개의 태양광 패널의 각도(태양광이 입사되는 입사각) 조정을 통해 발전 효율을 개선할 수 있으며, 태양광 패널이 상부등체에 장착되는 장착 부위가 제1 및 제2 장착구에 의해 밀폐되기 때문에 종래기술에 따른 등명기 구조에서와 같이 장착 부위가 외부로 노출되는 구조에 비해 부식을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기에 따르면, 태양광 패널의 일부분(장착측부)만 상부등체에 직접 접촉됨에 따라 강한 일사량에 상부등체가 가열되더라도 뜨거운 열기가 상부등체로부터 태양광 패널로 전달되는 것이 최소화되거나, 거의 미미한 수준이기 때문에 태양광 패널의 발전 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기에 따르면, 태양광 패널의 좌우측부에 각각 반사판을 소정 각도로 하향 설치하여 태양광을 반사시킴으로써 인접하게 상하로 장착된 태양광 패널로 인한 발전 효율의 저하를 보상하여 발전 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 등명기를 나타낸 조립 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 등명기의 정면도.
도 3은 도 1에 나타낸 등명기의 단면도.
도 4는 도 1에 나타낸 등명기의 평면도.
도 5는 도 1에 나타낸 등명기의 저면도.
도 6은 본 발명에 따른 상부등체가 하부등체에 조립된 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6에 나타낸 하부등체에서 분리된 상부등체를 다른 각도에서 바라본 사시도들.
도 8은 도 6에 나타낸 제1 장착구 부위를 확대하여 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 패널을 나타낸 사시도.
도 10은 도 9에 나타낸 태양광 패널의 태양 전지판과 베이스 프레임이 분리된 상태를 나타낸 사시도.
도 11은 도 9에 나타낸 태양광 패널을 측면에서 바라본 측면도.
도 12는 도 10에 나타낸 베이스 프레임을 나타낸 사시도.
도 13은 도 12에 나타낸 베이스 프레임에서 반사판이 분리된 상태를 나타낸 사시도.
도 14는 도 9에 나타낸 화살표 방향으로 베이스 프레임을 바라본 도면.
도 15는 도 12에 나타낸 베이스 프레임을 후방에서 바라본 도면.
도 16은 본 발명에 따른 태양광 패널의 각도 조정과정을 개략적으로 나타낸 도면들.
이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하는 것이다. 또한, 'A 및/또는 B'라 기재된 경우 A와 B 모두를 의미하거나, 또는 A 또는 B 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 또한, 각 도면에 나타낸 각각의 구성요소들은 크기 및 형상이 과도하게 도시될 수도 있는데, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 제한을 두고자 하는 것이 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 등명기를 개략적으로 나타낸 조립 사시도이고, 도 2는 정면도이고, 도 3은 단면도이고, 도 4는 평면도이고, 도 5는 저면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기는 도 2와 같이, 3등분 구조로, 가령 표지등부(1)와, 상부 등체부(2)와, 하부 등체부(3)를 포함한다.
표지등부(1)는 빛을 발산하는 LED 모듈(미도시)과, 상기 LED 모듈을 보호하는 커버(11)를 포함한다. 상기 LED 모듈은 예를 들어 원기둥 또는 원통 구조를 갖는 방열체(히트싱크)와, 상기 방열체에 설치되고 전원을 공급받아 빛을 발산하는 복수 개의 LED 램프를 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 LED 램프는 전원을 공급받아 구동하기 위해 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 실장될 수 있으며, 이때 상기 인쇄회로기판은 상기 발열체 내부 또는 측부에 적절한 위치에 설치될 수 있다.
커버(11)는 상기 LED 모듈을 감싸 보호하는 것으로, 상기 LED 모듈에서 발산된 빛이 투과될 수 있도록 투명 또는 반투명 재질로 이루어질 수 있다. 가령 아크릴 재질로 이루어질 수 있다. 그 외면에는 상기 LED 모듈에서 발산된 빛을 집광 및/또는 확산시키기 위해 집광 렌즈 또는 확산 렌즈로 기능하는 띠형 돌기(11a)가 형성될 수 있다. 띠형 돌기(11a) 이외에도 볼록 렌즈 등을 형성하여 사용할 수도 있다.
상부 등체부(2)는 본 발명의 실시 예에 따른 등명기의 특징 중 하나로서, 표지등부(1)와 하부 등체부(3) 사이에 이들과 각각 분해 조립 가능하도록 설치될 수 있다. 상부 등체부(2)는 상부등체(21)와, 상부등체(21)의 측부에 착탈 가능하게 장착되고 장착 위치에 따라 각도 조정이 가능한 복수 개의 태양광 패널(22)을 포함한다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 상부등체를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 사시도들로서, 도 6은 상부등체가 하부 등체부의 하부등체에 조립된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 하부등체에서 분리된 상부등체를 다른 각도에서 바라본 도면들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상부등체(21)는 상하로 관통되고 내부가 빈 통 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 8개의 측면을 갖는 8각 통 구조로 이루어질 수 있다.
상부등체(21)의 상부와 하부에는 각각 표지등부(1)의 커버(11)의 하단부와 하부등체(31)의 상단부가 체결 고정될 수 있도록 플랜지(21a, 21b)가 형성될 수 있다. 가령, 도 3과 같이 표지등부(1)의 커버(11)는 하단부가 외측으로 확장 절곡된 구조(플랜지로 기능)로 이루어져 상부등체(21)의 플랜지(21a)에 볼팅 체결될 수 있다.
그리고 상부등체(21)의 측면, 예를 들면, 8개의 측면에는 태양광 패널(22)이 각각 장착되는 제1 장착구(211)가 형성된다. 제1 장착구(211)는 도 6 및 도 7과 같이, 상부등체(21)의 각 측면에 하나씩 설치되되, 인접한 것(이웃한 것)끼리 수평방향으로 서로 동일 선상에 나란하게 형성되는 것이 아니라 서로 교번적으로 상하로 이격 설치되어 제1 장착구(211)에 장착된 태양광 패널(22) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 8은 도 6에 나타낸 제1 장착구 부위를 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 장착구(211)는 볼트(또는 나사) 등과 같은 체결부재를 이용하여 태양광 패널(22)을 상부등체(21)의 측면에 체결 고정하기 위해 상부등체(21)의 측면에 관통 형성된 제1 체결공(21c)과, 제1 체결공(21c)의 양측에 이격 형성되고 태양광 패널(22)의 태양 전지판(222)을 통해 생산된 전력을 전달하는 배선(W)(와이어/케이블)이 관통되는 제1 배선공(21d)이 노출되도록 링(ring) 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 원형 링, 타원형 링 또는 각형 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 제1 장착구(211)에는 상부 내측 중앙에 각도 조정홈(211a)이 형성된다. 각도 조정홈(211a)은 제1 장착구(211)의 상부 중앙 내측에 형성된 제1 조정홈(a)과, 제1 조정홈(a)을 기준으로 좌우에 형성된 제2 및 제3 조정홈(b, c)을 포함한다.
도 8의 (a)와 같이, 제1 내지 제3 조정홈(a, b, c)은 각각 대략 반원 구조로 이루어질 수 있다. 그리고 제1 조정홈(a)은 제1 장착구(211)의 내주면에 제1 장착구(211)를 이분할하는 가상의 중심선(C)에 형성되고, 제2 및 제3 조정홈(b, c)은 제1 장착구(211)의 내주면을 따라 가상의 중심선(C)을 중심으로 대칭 구조로 형성된다.
도 8의 (b)와 같이, 제2 및 제3 조정홈(b, c)은 제1 장착구(211)의 내주면을 형성됨에 따라 제1 장착구(211)의 내주면 곡률에 대응하여 가상의 중심선(C)을 기준으로 좌우측으로 소정의 각도로 기울어지게 된다. 예를 들어, 제1 장착구(211)의 중심 'O'에서 수직하도록 제1 조정홈(a)의 중심 'P'가 위치한다. 제1 조정홈(a)의 중심 'P'와 제2 조정홈(b)의 중심 'Q1'에서의 2개의 접선(t1, t2)이 만드는 각(θ1)(이하, '제1 조정각'이라 함)과, 제1 조정홈(a)의 중심 'P'과 제3 조정홈(c)의 중심 'Q2'에서의 2개의 접선(t1, t3)가 만드는 각(θ2)(이하, '제2 조정각'이라 함)은 동일하며, 이때 제1 및 제2 조정각(θ1, θ2)은 10°~20°, 바람직하게는 15°일 수 있다. 이에 따라 태양광 패널(22)이 장착되는 위치(제1 내지 제3 조정홈)에 따라 태양광 패널(22)의 각도를 ±15°각도로 조정할 수 있다. 예를 들어, 제2 조정홈(b)에 태양광 패널(22)의 각도 조정키(224a)가 결합되면, 태양광 패널(22)은 중심선(C)을 기준으로 좌측으로 -15°각도로 기울어지고, 제3 조정홈(c)에 태양광 패널(22)의 각도 조정키(224a)가 결합되면, 중심선(C)을 기준으로 +15°로 각도가 기울어진다.
도 1 내지 도 3과 같이, 태양광 패널(22)은 상부등체(21)의 각 면에 각각 하나씩 설치된다. 예를 들어, 태양광 패널(22)은 8각면을 갖는 상부등체(21)에 각 면에 하나씩 총 8개가 설치될 수 있다. 이에 따라 태양광 패널(22)이 설치된 상태에서 등명기를 위 또는 아래에서 바라볼 때, 도 4 및 도 5와 같이 상부등체(21)를 중심으로 태양광 패널(22)이 방사상으로 전개된 형상을 갖는다. 태양광 패널(22)은 마치 코스모스의 꽃 한 송이와 같이 8장의 꽃잎이 펼쳐진 구조로 이루어질 수 있다.
태양광 패널(22)은 상부등체(21)를 중심으로 동, 서, 남, 북, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 각각 하나씩 장착됨에 따라 도 4 및 도 5와 같이, 등명기의 주어진 면적에서 공간 손실없이 촘촘하게 태양광 패널(22)을 장착함으로써 종래에서 제안된 등명기 구조에 비해 태양광 패널의 발전 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 태양광 패널(22)은 상부등체(21)에 장착된 장착부위에서 종단부(반대측부)로 갈수록 하향 경사진 구조로 배치될 수 있다. 상부등체(21)의 이웃하게 형성된 측면(인접한 측면)에 장착된 것끼리의 간섭을 방지하기 위해 이웃하게 장착된 것끼리는 상하로 단차(높낮이)를 갖도록 배치한다. 예를 들어, 동, 서, 남 및 북 방향에서는 상부등체(21)의 측면 상부(상부등체(21)의 측면 중앙에서 위쪽)에 형성된 제1 장착구(211)에 장착되고, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향에서는 상부등체(21)의 측면 하부(상부등체(21)의 측면 중앙에서 아래쪽)에 형성된 제1 장착구(211)에 장착된다. 또한 동, 서, 남 및 북 방향으로 장착된 태양광 패널(22)은 제1 장착구(211)의 제1 조정홈(a)에 결합되고, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향에 장착되는 태양광 패널(22)은 제2 조정홈(b) 또는 제3 조정홈(c) 중 어느 하나에 결합될 수 있다. 즉, 장착되는 위치에 따라 각도를 서로 다르게 조정할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9에 나타낸 태양광 패널의 태양 전지판과 베이스 프레임이 분리된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 9에 나타낸 태양광 패널을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 태양광 패널(22)은 상부등체(21)에 형성된 제1 장착구(211)에 장착되는 베이스 프레임(221)과, 베이스 프레임(221)의 상부에 안치되고 태양광을 흡수하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지판(222)을 포함한다.
베이스 프레임(221)에는 상부에 안치된 태양 전지판(222)의 이탈을 방지하기 위해 상부 둘레를 따라 단턱(221a)이 형성되어 있다. 이러한 단턱(221a)에 의해 베이스 프레임(21)의 상부에는 태양 전지판(222)이 안치되는 소정 깊이의 안치부(221c)가 마련된다.
도 12는 도 10에 나타낸 베이스 프레임을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 13은 도 12에 나타낸 베이스 프레임에서 반사판이 분리된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 14는 도 9에 나타낸 화살표 방향으로 베이스 프레임을 바라본 도면이다.
도 9 내지 도 14를 참조하면, 베이스 프레임(221)의 측부(221d)(이하, '장착측부'라 함)(상부등체(21)에 대면하는 태양광 패널(22)의 측부)에는 베이스 프레임(221)의 장착측부(221d)를 볼트(또는 나사)를 통해 상부등체(21)에 체결 고정하기 위한 체결돌부(221g)와, 체결돌부(221g)의 좌우측으로는 제2 배선공(221h)이 형성된다.
도 14와 같이, 체결돌부(221g)의 중앙에는 볼트(또는 나사) 체결을 위한 제2 체결공(나사공)이 형성되어 있다. 도 12 및 도 13과 같이, 안치부(221c)의 상부에는 배선 처리를 위한 배선 처리홈(221b)이 안치부(221c)의 상면에서 소정 깊이로 형성되고, 체결돌부(221g)에 형성된 제2 체결공과 제2 배선공(221h)은 배선 처리홈(221b)과 연통하도록 형성되며, 배선 처리홈(221b)은 상부가 개방된 구조로 이루어진다.
안치부(221c)에 형성된 배선 처리홈(221b)은 베이스 프레임(221)을 상부등체(21)에 볼트 체결할 때 사용되는 볼트의 단부가 수용되는 한편, 태양 전지판(222)과 상부등체(21) 및/또는 하부등체(31)에 내장된 전원 공급모듈(미도시)을 전기적으로 연결하기 위해 제2 배선공(221f)을 통해 인입되는 배선(W)이 수용되는 수용 공간을 제공할 수 있다. 이를 통해 배선(W) 처리가 용이하여 작업성을 개선할 수 있다.
장착측부(221d)에는 체결돌부(221g)와 제2 배선공(221h)을 둘러싸도록 제2 장착구(224)가 형성된다. 제2 장착구(224)는 제1 장착구(211)와 마찬가지로 링 구조로 이루어지되, 제1 장착구(211)의 내주면에 삽입되도록 제1 장착구(211)보다 작은 직경으로 형성되며, 그 중앙에는 제1 장착구(211)에 형성된 각도 조정홈(211a) 중 어느 하나의 제1 내지 제3 조정홈(a, b, c)에 결합되는 각도 조정키(224a)가 형성된다.
배선 처리홈(221b)을 중심으로 베이스 프레임(221)의 좌우측에 형성된 측부(221d)(이하, '좌우측부'라 함)에는 베이스 프레임(221)의 기계적인 강도를 보강하기 위해 상하로 신장된 복수 개의 보강살대(221f)가 형성될 수 있다. 보강살대(221f)는 베이스 프레임(221)의 하부에도 일방향 또는 양“‡향(격자모양)으로 형성될 수 있다.
도 15는 도 12에 나타낸 베이스 프레임을 후방에서 바라본 도면이다.
도 13 및 도 15와 같이, 베이스 프레임(221)의 좌우측부(221d)에는 입사되는 태양광을 하측으로 반사하기 위해 반사판(223)이 설치될 수 있다. 반사판(223)은 도 15와 같이, 상부에서 하부로 갈수록 베이스 프레임(221)의 중심 측으로 소정 각도로 기울어지도록 경사 설치된다. 이를 통해 입사되는 태양광을 하측으로 반사시킬 수 있다.
태양광의 위치에 따라 상부등체(21)의 측면 하부에 장착된 태양광 패널(222)은 상부등체(21)의 측면 상부에 장착된 태양광 패널(222)의 그늘에 일부분이 가릴 수 있으며, 이로 인해 발전 효율이 저하될 수 있다. 이러한 발전 효율의 저하를 보상하기 위해 베이스 프레임(221)의 좌우측부(221e)에 반사판(223)을 설치하여 보상한다.
도 15와 같이, 반사판(223)이 설치된 태양광 패널(222)은 상부등체(21)의 측면 상부에 장착하여 사용한다. 이러한 반사판(223)을 통해 태양광(입사광)을 반사시켜 상부등체(21)의 측면 상부에 장착된 태양광 패널(22)의 그늘에 가려 태양광 발전 효율이 저하될 수 있는 태양광 패널(22)(상부등체(21)의 측면 하부에 장착된 태양광 패널)의 발전 효율을 보상함으로써 전체적으로 균일한 발전 효율을 얻을 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 태양광 패널의 각도 조정과정을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면들로서, 태양광 패널을 후면부(장착측부 반대측)에서 바라본 도면들이다.
도 16을 참조하면, (a)는 제2 장착구(224)의 각도 조정키(224a)를 제1 장착구(211)의 제1 조정홈(a)에 결합한 상태이고, (b)는 제2 장착구(224)의 각도 조정키(224a)를 제1 장착구(211)의 제2 조정홈(b)에 결합한 상태이고, (c)는 제2 장착구(224)의 각도 조정키(224a)를 제1 장착구(211)의 제3 조정홈(c)에 결합한 상태이다.
제1 장착구(211)의 각도 조정홈(211b)에 결합되는 제2 장착구(224)의 각도 조정키(224a)의 위치에 따라 태양광 패널(22)을 0°, 좌측 15°, 우측 15°로 조정할 수 있다. 이러한 태양광 패널(22)의 각도 조정은 등명기가 설치되는 장소의 특성이나 계절적인 특성에 따른 일조량의 변화를 보상하여 발전 효율을 개선할 수 있다.
가령, 등명기가 대교 등에 설치되는 경우에는 태양광의 위치에 따라 대교에 의해 태양광이 가려져 일조량이 적어질 수 있는데, 이러한 설치 장소의 주변 환경을 고려하여 태양광 패널의 각도를 적절하게 조정함으로써 발전 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 등명기에서는 태양광 패널의 각도 조정을 통해 발전 효율을 개선하는 이점 이외에도, 태양광 패널이 상부등체에 장착되는 장착 부위(접속 부위)가 제1 및 제2 장착구에 의해 밀폐되기 때문에 종래기술에 따른 등명기 구조에서와 같이 장착 부위가 외부로 노출되는 구조에 비해 부식을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기에서는 태양광 패널의 일부분(장착측부)만 상부등체에 직접 접촉됨에 따라 강한 일사량에 상부등체가 가열되더라도 뜨거운 열기가 상부등체로부터 태양광 패널로 전달되는 것이 최소화되거나, 거의 미미한 수준이기 때문에 태양광 패널의 발전 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 등명기에서는 태양광 패널의 좌우측부에 각각 반사판을 소정 각도로 하향 설치하여 태양광을 반사시킴으로써 인접하게 상하로 장착된 태양광 패널로 인한 발전 효율의 저하를 보상하여 발전 효율을 개선할 수 있다.
한편, 도 3과 같이, 상부등체(21)와 하부등체(31)의 내부에는 표지등부(1)의 LED 모듈의 구동을 제어하기 위한 제어모듈(23) 및/또는 축전지(24) 등이 내장 설치될 수 있다. 또한 하부등체(31)에는 외부 장치와 데이터 통신을 위한 접속단자(32)와 조도센서(33), 그리고 주변 환경을 감지하기 위한 각종 센서 등이 추가로 설치될 수도 있다. 이외에도, 등명기를 제어하기 위한 공지된 구성요소들이 내장 설치될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만, 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이다. 그리고, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
1 : 표지등부 2 : 상부 등체부
3 : 하부 등체부 11 : 커버
11a : 띠형 돌기 21 : 상부등체
21a, 21b : 플랜지 21c : 제1 체결공
21d : 제1 배선공 22 : 태양광 패널
23 : 제어모듈 24 : 축전지
31 : 하부등체 32 : 접속단자
33 : 조도센서 211 : 제1 장착구
211a : 각도 조정홈 221 : 베이스 프레임
221a : 단턱 221b : 배선 처리홈
221c : 안치부 221d : 장착측부
221e : 좌우측부 221f : 보강살대
221g : 체결돌부 221h : 제2 배선공
222 : 태양 전지판 223 : 반사판
224 : 제2 장착구 224a : 각도 조정키
a, b, c : 제1 내지 제3 조정홈

Claims (9)

  1. 측면이 각형으로 형성된 상부등체; 및
    상기 상부등체의 측면 둘레를 따라 측면에 각각 하나씩 장착된 복수 개의 태양광 패널; 을 포함하고,
    상기 복수 개의 태양광 패널은 상기 상부등체에 다단 구조로 복수 개가 장착되되, 아랫 단에 장착된 태양광 패널은 윗 단에 장착된 태양광 패널들 사이에 장착되고,
    상기 복수 개의 태양광 패널은 각각 상기 상부등체의 측면에 장착된 장착측부를 구비한 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상부에 설치된 태양 전지판을 포함하고,
    상기 장착측부에는 상기 상부등체의 측면에 형성된 제1 장착구에 결합 고정되는 제2 장착구가 형성되고, 상기 제1 장착구에는 복수 개의 각도 조정홈이 형성되며, 상기 제2 장착구에는 상기 각도 조정홈들 중 어느 하나에 결합되는 각도 조정키가 형성되어 상기 각도 조정키의 결합 위치에 따라 상기 태양광 패널의 각도를 조정하는,
    등명기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 태양광 패널은 상기 상부등체를 기준으로 동, 서, 남, 북, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 각각 상기 상부등체의 측면에 하나씩 장착되되, 동, 서, 남 및 북 방향으로 장착된 태양광 패널끼리는 서로 동일 높이로 장착되고, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 장착된 태양광 패널끼리는 서로 동일 높이로 장착되며, 북동, 남동, 남서 및 북서 방향으로 장착된 태양광 패널들은 동, 서, 남 및 북 방향으로 장착된 태양광 패널들과 상하로 단차를 갖도록 장착된 등명기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 장착구는 각각 링 구조로 이루어지고, 상기 제2 장착구는 상기 제1 장착구의 내주면으로 삽입되도록 상기 제1 장착구보다 작은 직경으로 형성되고,
    상기 각도 조정홈은 상기 제1 장착구의 상부 중앙 내주면에 형성된 제1 조정홈과, 상기 제1 장착구의 내주면을 따라 상기 제1 조정홈의 양측에 형성된 제2 및 제3 조정홈을 포함하는,
    등명기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 조정홈과 상기 제3 조정홈은 상기 제1 조정홈을 중심으로 서로 대칭 구조로 형성되고, 상기 제1 조정홈의 중심과 상기 제2 조정홈의 중심에서의 2개의 접선이 만드는 제1 조정각과, 상기 제1 조정홈의 중심과 상기 제3 조정홈의 중심에서의 2개의 접선이 만드는 제2 조정각은 10°~20°의 범위 내에서 결정되는 등명기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부등체의 측면 각각에는 상기 제1 장착구에 둘러싸이도록 제1 체결공과 제1 배선공이 관통 형성되고, 상기 장착측부에는 상기 제1 체결공에 대응하는 제2 체결공이 형성된 체결돌부가 형성되고, 상기 제1 배선공에 대응하는 제2 배선공이 형성되되, 상기 체결돌부와 제2 배선공은 상기 제2 장착구에 둘러싸이도록 형성된 등명기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 좌우측부에는 태양광을 반사하는 반사판이 설치되어 있고, 상기 반사판은 상부에서 하측으로 갈수록 상기 베이스 프레임의 중앙으로 기울어진 등명기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 태양 전지판이 설치되는 상기 베이스 프레임의 안치부에는 상기 제2 체결공과 상기 제2 배선공이 연통하고, 상부로 개방된 배선 처리홈이 형성되어 있는 등명기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은 장착측부에서 종단부로 갈수록 상기 상부등체로부터 멀어지도록 경사 배치된 등명기.
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