KR200457360Y1 - 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양을 추적할 수 있는 태양광 추적장치에 있어서, 콘크리트 재질의 베이스; 베이스 상부 일측에 구비되어 회전하는 회전부; 베이스 및 회전부의 사이에 구비되어 회전부의 회전을 지지하는 회전수단; 회전부 상부 일측에 구비되는 몸체부; 및 몸체부 일측에 구비되어 태양광을 흡수하는 집광판 어레이;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치를 구현한바, 태양광 추적장치의 회전 반경을 크게 하고, 태양광 추적장치의 설치 높이를 감소할 수 있는 효과가 있다. 그리고 제 3 세대 전지판인 집광형 전지판(Concentrating Solar Panel)인 태양 집광판을 분할하여 고도각을 조정함으로써 강풍으로부터의 안전성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 집광판 어레이의 태양 집광판 회전각도를 약 60°로 제한하여 인접한 태양 집광판의 이격거리를 줄일 수 있으므로, 설치 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 회전부의 회전으로 인해 집광 효율이 향상되는 효과가 있다.

태양광, 추적, 콘크리트, 회전부

Description

콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치{Solar Tracker Installation Based on Concrete}

본 고안은 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계절과 시각에 관계없이 보다 정밀하게 태양의 고도 및 방위각을 추적할 수 있는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치에 관한 것이다.

태양광 추적장치는 맑은 날에 태양의 고도나 방위각을 실시간으로 추적하거나 흐린 날에는 시간에 맞추어 미리 프로그램된 방법에 따라 태양열 집열장치 또는 태양광 발전장치의 태양 전지판이 태양을 추적하는 장치이다.

일반적으로 태양광 추적은 좌우 방향의 스윙축선을 중심으로 태양 전지판 등을 회전시켜 태양의 방위각을 추적하는 태양광 추적 장치의 스윙(Swing) 동작과 상하 방향의 요잉축선을 중심으로 태양 전지판 등을 회동시켜 태양의 고도를 추적하는 태양광 추적 장치의 요잉(Yawing) 작동에 의해 이루어진다.

이러한 태양광 추적장치는 전지판의 용량이 커지면 태양을 추적하도록 회전되는 태양 전지판 면적이 넓어진다. 따라서 태양 전지판은 바람에 의해 큰 풍압을 받게 되고, 이러한 풍압에 의해 회전부의 직경이 좁은 태양광 추적장치는 넓은 전지판이 받는 풍압을 좁은 회전부에 모두 받게 되므로 전복되거나 파손되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 태양광 추적장치는 기둥을 사용하여 지면으로부터 높은 위치에 설치되기 때문에 풍압을 많이 받아서 태양광 추적장치를 지지하는 회전부가 태양광 추적장치의 하중을 많이 받게 되어 강풍에 위험하고 추적의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 4 계절 내내 정확하게 태양광을 추적할 수 있다. 또한, 풍압을 적게 받도록 하기 위해 콘크리트 기초에 낮게 설치됨으로써, 풍압을 적게 받게 하고 태양전지판이 받는 전체 풍압을 넓은 회전반경을 가진 레일위에 설치된 4개의 구동기에 분산시켜 한점에 집중되는 풍압을 감소시키며 태양전지판을 여러개로 분리하여 이중적으로 풍압을 줄여 강풍에도 견딜 수 있는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양을 추적할 수 있는 태양광 추적장치에 있어서, 콘크리트 재질의 베이스; 베이스 상부 일측에 구비되어 회전하는 회전부; 베이스 및 회전부의 사이에 구비되어 회전부의 회전을 지지하는 회전수단; 회전부 상부 일측에 구비되는 몸체부; 몸체부 일측에 구비되어 태양광을 흡수하는 집광판 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 베이스는 사각판 형상의 바닥부; 및 바닥부의 상부 일측에 돌출 형성된 원기둥 형상의 돌출부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 집광판 어레이는 몸체부에 결합되는 고정부; 고정부에 연결되는 지지 부; 및 지지부에 연결되어 태양광을 집광하는 태양 집광판;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 본 고안의 목적은 회전부의 일측에 수광센서 및 타이머를 더 구비하여 보다 원활하게 달성될 수 있다.

본 고안에 따르면 태양광 추적장치의 회전 반경을 크게하고, 태양광 추적장치의 설치 높이를 감소시키고, 태양 집광판을 분할하여 고도각을 조정되도록 함으로써 강풍으로부터의 안전성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 집광판 어레이의 태양 집광판 틀을 45°로 고정시키고 회전 각도를 상하로 약 30°씩 회전되도록 하여 전체 회전각도가 60°가 되게 함으로 연중 정확한 태양고도를 추적할 수 있는 효과가 있다. 또한, 수광 시간을 증가시켜 발전효율을 높이고 추적장치의 경사각이 45°에 고정되어 있으므로 일출 및 일몰 시에 그림자 거리를 줄여서 인접한 추적장치와의 이격 거리를 줄일 수 있다. 이로 인해 설치면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 회전부의 작동 간격을 짧게 하여 보다 정밀한 추적으로 집광 효율이 향상되는 효과가 있다. 이때, 태양광 센서에 의해 직접제어하게 되면 2축을 30초 간격으로 제어함으로써, 정밀도를 0.25°까지 향상시킬 수 있어 고정형 태양광 장치와 비교하여 1.6배 이상의 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 3은 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 정면도를 도시한 것이고, 도 4는 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 측면도를 도시한 것이다.

본 고안에 따른 베이스(100)는 사각 판 형상의 바닥부(110) 및 바닥부(110)의 상부 일측에 돌출 형성된 원기둥 형상의 돌출부(120)로 이루어진다. 이러한 베이스(100)의 재질은 콘크리트 재질로 이루어진다. 베이스(100)의 전체 높이는 600mm 내지 800mm로 이루어지는 것이 좋다. 그리고 바닥부(110)는 가로 및 세로의 길이가 각각 3000mm 내지 3500mm, 높이가 200mm 내지 250mm로 이루어지고, 돌출부(120)는 지름이 2000mm 내지 2500mm, 높이가 400mm 내지 600mm로 이루어지는 것이 좋다. 베이스(100)를 설치하는 경우에는 태양광 추적장치(10)의 자중과 바람을 고려하여 베이스(100)가 지면으로부터 200mm 이상 묻히도록 시공하는 것이 좋다.

본 고안에 따른 회전부(200)는 베이스(100)의 돌출부(120) 상부 일측, 바람직하게는 돌출부(120)와 동일한 중심축을 갖도록 이루어진 원형 레일 형상으로 이루어진다. 이러한 회전부(200)에 장착된 회전수단(300)을 통해 몸체부(400)는 360°회전이 가능하지만, 태양의 움직임에 맞추어 240°까지만 회전이 가능하여도 무방하다. 일예로, 여름철에는 240°의 회전으로 오전 6시부터 오후 7시까지의 태양광 추적이 가능하다.

본 고안에 따른 회전수단(300)은 베이스(100)의 돌출부(120)의 외주면을 따라 구비된 회전부(200)의 지지로 회전되는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 회전수단(300)을 이용하여도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 기어드 모터에 의한 복수의 구동 롤러 또는 복수의 베어링을 사용하는 것이 좋다. 따라서, 회전수단(300)은 회전부(200)의 상측 내향 굴절된 부분에 안착되는 복수의 구동 롤러가 기어드 모터에 의해 구동되도록 이루어진다.

본 고안에 따른 몸체부(400)는 회전수단(300) 상부에 구비되어 집광판 어레이(500)를 고정하는 것으로서, 복수의 철재 강관을 이용하여 메트릭스 형식으로 형성됨으로 기계적 강도를 향상시킨다. 이때, 몸체부(400)의 전체적인 기울기는 우리나라의 위도에 맞추어 지면과 43°내지 47°, 바람직하게는 45°의 각도로 기울어지도록 형성되는 것이 좋다.

본 고안에 따른 집광판 어레이(500)는 몸체부(400)에 고정되는 고정부(510), 고정부(510)에 연결되는 지지부(520) 및 지지부(520)에 연결되어 태양광을 집광하는 태양 집광판(530)으로 이루어진다.

본 고안에 따른 고정부(510)는 몸체부(400)의 상부 일측에 구비되어 지지부(520) 및 태양 집광판(530)을 고정시키는 역할을 하는 것으로서, 몸체부(400)의 기울기에 따라 지면과 43°내지 47°, 바람직하게는 45°의 각도로 기울어지도록 복수의 철재 강관 또는 판형상 부재로 이루어진다.

본 고안에 따른 지지부(520)는 고정부(510)의 상부 일측에 구비되어 태양 집광판(530)과 고정부(510)를 연결하기 위한 것으로서, 후술하는 태양 집광판(530)이 회전 가능하도록 피봇(521)과 결합된다. 이때, 지지부(520)에 의한 회전각은 지면 과 13°내지 73°, 고정부(510)와 평행한 임의의 선을 기준으로는 상, 하로 각각 30°의 범위 내에서 회전한다.

본 고안에 따른 태양 집광판(530)은 상기 지지부(520)의 일측에 연결되어 태양광을 집광하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 태양 집광판(530)을 사용하여도 무방하다. 이러한 태양 집광판(530)은 일체형으로 이루어져도 무방하지만, 바람의 영향을 최소화하기 위해 4개 내지 12개의 태양 집광판(530)으로 이루어져 풍압을 분산시키는 것이 좋다. 일예로써, 10kw의 태양 집광판(530)이 필요한 경우에는 1kw의 태양 집광판(530)을 10개로 분할하여 풍압을 분산시켜 안정감을 향상시킬 수 있다. 다른 예로써, 평판형 전지판을 사용하는 경우에는 4개 내지 5개로 분할할 수 있다.

본 고안에 따른 집광판(530)의 일측에는 태양광을 추적하기위해 LED 소자를 이용한 수광센서(미도시)를 더 구비한다. 또한, 일사량이 적어 태양광이 추적하기 어려운 경우, 태양의 이동에 따라 회전수단(300)이 회전할 수 있도록 타이머(미도시)를 더 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신 안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 분해 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 정면도,

도 4는 본 고안에 따른 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 태양광 추적장치 100 : 베이스

110 : 바닥부 120 : 돌출부

200 : 회전부 300 : 회전수단

400 : 몸체부 500 : 집광판 어레이

510 : 고정부 520 : 지지부

521 : 피봇 530 : 태양 집광판

Claims (14)

1. 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양을 추적할 수 있는 태양광 추적장치(10)에 있어서,

   하면이 지면에 매설되고, 높이가 400mm 내지 600mm인 콘크리트 재질의 베이스(100);

   상기 베이스(100) 상부에 구비되는 회전부(200);

   상기 회전부(200)의 상부 내향 굴절된 부위에 안착된 구동 롤러가 기어드 모터에 의해 구동되는 회전수단(300);

   상기 회전수단(300) 상부에 고정되는 몸체부(400); 및

   상기 몸체부(400) 일측에 구비되어 태양광을 흡수하는 집광판 어레이(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스(100)는,

   사각판 형상의 바닥부(110); 및

   상기 바닥부(110)의 상부 일측에 돌출 형성된 원기둥 형상의 돌출부(120);로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 바닥부(110)는 가로 및 세로의 길이가 각각 3000mm 내지 3500mm, 높이가 200mm 내지 250mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 돌출부(120)의 지름은 2000mm 내지 2500mm, 높이가 600mm 내지 700mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전부(200)의 지름은 2000mm 내지 2500mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체부(400)의 재질은 철재 강관인 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 집광판 어레이(500)는,

   상기 몸체부(400)에 결합되는 고정부(510);

   상기 고정부(510)에 연결되는 지지부(520); 및

   상기 지지부(520)에 연결되어 태양광을 집광하는 태양 집광판(530);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 고정부(510)는 지면과 40°내지 50°의 각도로 기울어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 태양 집광판(530)은 지지부(520)에 피봇(521)과 결합되어 회전 가능한 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 지지부(520)의 회전은 지면과 13°내지 73°의 각도로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 태양 집광판(530)은 4개 내지 12개로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 태양 집광판(530)의 일측에는 수광센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 태양 집광판(530)의 일측에는 타이머가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기초에 직접 설치하는 태양광 추적장치.

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