KR20090011453U - 추적식 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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KR20090011453U KR2020080005984U KR20080005984U KR20090011453U KR 20090011453 U KR20090011453 U KR 20090011453U KR 2020080005984 U KR2020080005984 U KR 2020080005984U KR 20080005984 U KR20080005984 U KR 20080005984U KR 20090011453 U KR20090011453 U KR 20090011453U
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김준규
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에이치케이에스(주)
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Abstract

본 고안은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔라 모듈의 효과적인 사용을 위해 태양광과 솔라 모듈이 항상 수직을 이룰 수 있도록 위치 추적이 가능한 추적식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템은 솔라 모듈과; 상기 솔라 모듈이 안착되는 메인 프레임과; 평행하게 마주보는 양측 면에 동일한 높이를 가지고 축설되는 제 1 포스트 및 제 2 포스트와; 상기 제 1 및 제 2 포스트를 연결하는 횡 프레임과; 상기 제 1 및 제 2 포스트에 장착된 반원 형상의 제 1 크랭크 및 제 2 크랭크와; 상기 제 1 및 제 2 크랭크와 제 1 및 제 2 포스트를 관통하는 고정축과; 상기 제 1 크랭크와 체결되며 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 1 지지대와; 상기 제 2 크랭크와 체결되며, 상기 솔라 모듈을 남북 방향으로 기울이는 각도 조절판과; 상기 각도 조절판과 체결되며, 상기 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 2 지지대와; 상기 제 1 및 제 2 크랭크를 연동하기 위해 구동 장치가 장착되는 구동축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

추적식 태양광 발전 시스템{Tracking Type Solar Power System}
본 고안은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 위치 추적이 가능한 추적식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 솔라 모듈이 태양의 위치변화에 관계없이 항상 일정한 방향을 바라보도록 설치하는 고정식과, 솔라 모듈을 가변시켜 솔라 모듈과 태양광이 항상 수직을 이루도록 설치하여 최상의 발전효율을 발휘할 수 있는 추적식으로 구분된다.
상기 고정식은 설치가 간단하여 초기 시설비가 적게 소요되고 유지관리비가 적은 장점이 있으나 태양광의 효율적 수집이 어렵기 때문에 발전효율이 떨어지는 단점이 있다.
이에 반해, 추적식은 일출에서 일몰까지의 태양의 위치를 추적하기 위한 방위각 즉 수평각의 조절과 태양의 남중고도 변화를 추적하기 위한 고도각 조절을 통해 전체적인 태양의 위치를 추적하도록 구성되어 있다. 이러한 추적식은 솔라모듈 의 각도를 가변시키는 트래커 장치에 의해 솔라 모듈의 위치를 조절할 수 있고, 태양의 고도변화에 적극 대응하여 태양광을 최대한 효율적으로 수집 할 수 있다는 장점으로 그 도입이 급속도로 증가하고 있는 추세이다.
이러한 추적식 태양광 발전 시스템에 사용되는 트래커 장치에는 단축 회전 방식과 양축 회전 방식이 있다. 단축 회전방식은 일출에서 일몰까지 태양광의 위치를 추적하기 위해 솔라 모듈을 동서 방향으로 회전시키는 데 반해, 양축 회전방식은 태양의 고도까지 고려하여 솔라 모듈을 동서 및 남북 방향으로 회전시킴으로써 태양의 위치 궤적을 보다 정확히 추적할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 상기 양축 회전방식은 단축 회전방식에 비해 구동 장치가 복잡해지는 문제로 초기 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 발전 효율 면에 있어서도 단축 회전방식과 큰 차이가 없는 상황이다.
본 고안은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 일축 회전방식으로 태양광의 위치를 추적하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 최소의 구동 장치로 태양광을 효율적으로 수집하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템은 솔라 모듈과; 상기 솔라 모듈이 안착되는 메인 프레임과; 평행하게 마주보는 양측 면에 동일한 높이를 가지고 축설되는 제 1 포스트 및 제 2 포스트와; 상기 제 1 및 제 2 포스트를 연결하는 횡 프레임과; 상기 제 1 및 제 2 포스트에 장착된 반원 형상의 제 1 크랭크 및 제 2 크랭크와; 상기 제 1 및 제 2 크랭크와 제 1 및 제 2 포스트를 관통하는 고정축과; 상기 제 1 크랭크와 체결되며 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 1 지지대와; 상기 제 2 크랭크와 체결되며, 상기 솔라 모듈을 남북 방향으로 기울이는 각도 조절판과; 상기 각도 조절판과 체결되며, 상기 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 2 지지대와; 상기 제 1 및 제 2 크랭크를 연동하기 위해 구동 장치가 장착되는 구동축을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 2 포스트와 제 2 지지대와 각도 조절판을 합산한 높이가 상기 제 1 포스트와 제 1 지지대를 합산한 높이 보다 높게 설계한 것을 특징으로 한다.
상기 고정축의 평행선상에 위치하는 연장선과 상기 메인 프레임의 평면부는 5 ~ 10도 범위의 기울기를 갖는다. 상기 솔라 모듈은 격자 형태로 군을 이루도록 배치되는 다수의 솔라셀을 포함한다.
상기 메인 프레임은 최외곽 네 가장자리를 따라 설계되는 다수의 외곽 프레임과, 상기 다수의 외곽 프레임의 사이 공간에 대응하여 일정한 간격으로 평행하게 이격된 다수의 중앙 프레임을 포함한다.
이때, 상기 다수의 중앙 프레임은 서로 인접한 위치에 대응된 다수의 제 1 및 제 2 중앙 프레임을 포함하며, 각각의 상기 제 1 및 제 2 중앙 프레임은 접촉된 상태에서 서로 대칭을 이루며 체결 수단에 의해 체결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 중앙 프레임은 상기 다수의 솔라셀 하부 면에 위치하고, 그 각각의 표면이 평탄한 제 1 및 제 2 수평면과, 상기 제 1 및 제 2 수평면의 일단으로 수직 연장되며, 동일한 제 1 높이로 맞닿는 제 1 및 제 2 수직면과, 상기 제 1 및 제 2 수직면의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 돌출면과, 상기 제 1 및 제 2 수평면의 타단으로 수직 연장되며, 동일한 제 2 높이로 각각 설계된 제 3 및 제 4 수직면과, 상기 제 3 및 제 4 수직면의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 안착면을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 돌출면에는 상기 제 1 및 제 2 돌출면의 외부면을 감싸는 제 1 및 제 2 보호 패드가 더욱 부착된다. 특히, 상기 제 1 높이에서 상기 솔라셀의 두께를 뺀 값이 상기 제 2 높이 보다 크거나 같도록 설계된 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 솔라셀은 상기 다수의 안착면에 대응된 관통홀에 푸셔 핀을 끼우고, 상기 다수의 안착면과 다수의 솔라셀의 사이 공간에 다수의 푸셔를 개재한 상태에서 볼트를 이용하여 체결하는 바, 상기 푸셔 핀은 서로 대향하며 중앙부가 개구된 홀이 각각 구비된 제 1 및 제 2 면과, 상기 제 1 및 제 2 면의 일 측을 연결하는 굴절부를 포함한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 포스트는 A자 형태로 설계된 것을 특징으로 한다.
본 고안에서는 첫째, 트래커 장치에 의해 고정 및 지지되는 솔라 모듈을 지 면의 평행한 연장선과 5 ~ 10도 기울어진 상태로 설치하는 것을 통해 최소의 구동 수단으로 태양광을 효율적으로 수집할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 메인 프레임과 솔라셀을 푸셔 핀과 푸셔를 이용하여 체결하는 것을 통해 체결력의 신뢰성을 확보할 수 있다.
--- 실시예 ---
본 고안에서는 솔라 모듈이 지면과 일정한 각도의 기울기를 이룬 상태에서 트래커 장치를 통해 동서 방향으로 태양광의 위치를 추적하는 것을 통해 최소의 구동 수단으로 태양광의 위치 추적이 가능한 단축 회전 방식의 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템(1)은 태양광을 수집하는 솔라 모듈(10)과, 상기 솔라 모듈(10)이 안착되는 메인 프레임(60)과, 상기 메인 프레임(60)을 고정 및 지지하며 태양광의 위치 변화에 따라 솔라 모듈(10)의 위치를 제어하는 트래커 장치(5)를 포함한다.
상기 트래커 장치(5)는 평행하게 마주보는 양측 면에 동일한 높이를 갖고 A자 형태로 축설되는 제 1 포스트(15) 및 제 2 포스트(16)와, 상기 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)를 연결하는 횡 프레임(20)과, 상기 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)의 양측 바깥 면에 각각 장착된 반원 형상의 제 1 크랭크(25) 및 제 2 크랭크(26)와, 상기 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)와 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)를 관통하는 고정축(30)과, 상기 제 1 크랭크(25)와 체결되며 메인 프레임(60)을 고정 및 지지하는 제 1 지지대(35)와, 상기 제 2 크랭크(26)와 체결되는 각도 조절판(40)과, 상기 각도 조절판(40)과 체결되며 메인 프레임(60)을 고정 및 지지하는 제 2 지지대(36)와, 상기 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)를 연동하기 위해 구동 장치(50)가 장착되는 구동축(55)을 포함한다.
일반적으로, 상기 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)는 지면(2)과 3 ~ 6m 범위의 높이로 설계된다. 이러한 높이는 설치 환경 조건에 따라 달라질 수 있다.
상기 횡 프레임(20)은 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)의 지지력을 강화하기 위한 목적으로 설계되는 바, 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)와 일체로 제작되거나, 분리형으로 제작한 상태에서 용접에 의해 결합시키는 방식이 이용될 수 있다.
상기 고정축(30)은 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)와 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)를 차례로 관통하며 설계되는 바, 상기 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)는 고정축(30)을 통해 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)의 외부 면에 장착된다.
또한, 상기 횡 프레임(20)의 중앙부에는 지지 수단(22)이 더욱 구성된다. 상기 지지 수단(22)은 횡 프레임(20)과 연결되며, 트래커 장치(5)의 자체 하중을 분산시키는 기능을 한다.
상기 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)의 하부 면에는 다수의 지주면(52)이 위치하는 바, 이러한 다수의 지주면(52) 각각에는 4개의 홀(미도시)이 설계되고, 4개의 홀에 각각 대응하여 16개의 앵커 볼트(54)를 지면에 박아 트래커 장치(5)를 고정시키게 된다.
이러한 앵커 볼트(54)는 트래커 장치(5)를 지면(2)과 단단히 고정시키는 것을 주목적으로 하는 바, 이러한 지면(2)은 콘크리트 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 다수의 지주면(52)이 4개인 것을 일 예로 도시하고 있으나, 6, 8개 등 다양하게 적용할 수 있고, 앵커 볼트(54)의 수 및 위치에 있어서도 다양하게 변경될 수 있다.
특히, 상기 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)를 A자 형상으로 설계하고, 제 1 및 제 2 포스트(15, 16) 하부 면에 위치하는 다수의 지주면(52)의 각각에 대응된 다수의 홀에 대응하여 다수의 앵커 볼트(54)로 단단히 고정하는 것을 통해 구조적으로 안정된 설계를 가지게 되므로 외부 환경 변화에 적극적으로 대응할 수 있게 된다.
상기 메인 프레임(60)은 트래커 장치(5), 보다 구체적으로는 제 1 및 제 2 지지대(35, 36)와 체결된다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 지지대(35, 36)에는 다수의 홀(미도시)이 구비되고, 이러한 다수의 홀에 각각 대응하여 볼트/너트와 같은 체결 수단(미도시)을 이용하여 결합시키게 된다.
전술한 구성에서, 상기 제 2 포스트(16)와 제 2 지지대(36)와 각도 조절판(40)을 합산한 높이가 제 1 포스트(15)와 제 1 지지대(35)를 합산한 높이 보다 높게 설계한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성은 메인 프레임(60) 상에 안착되는 솔라 모듈(10)이 일정한 각도로 기울어질 수 있는 설계를 갖는다. 즉, 본 고안에서는 고정축(30)의 평행선상에 위치하는 연장선(L)과 메인 프레임(60)의 평면부 간에 이루는 각(θ)이 5 ~ 10도, 보다 구체적으로는 5도를 이루도록 설계한 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제 1 포스트(15)는 남쪽을, 상기 각도 조절판(40)이 위치하는 제 2 포스트(16)는 북쪽 방향을 향하도록 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 본 고안에서는 메인 프레임(60)의 상부 면에 안착되는 솔라 모듈(10)이 5도의 기울기를 갖도록 설계되는 바, 이와 같은 구성은 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)에 의해 동서 방향으로 태양광의 위치를 추적하는 트래커 장치(5)를 최소한의 구동 장치(50)만으로 작동시키더라도 솔라 모듈(10)과 태양광이 항상 수직을 이룰 수 있게 되어 태양광을 효율적으로 수집할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 트래커 장치의 구동 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대 평면도이고, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도로, 도 1과 연계하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 트래커 장치(5)는 제 1 및 제 2 포스트(15, 16), 횡 프레임(20), 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26), 고정축(30), 제 1 및 제 2 지지대(35, 36), 각도 조절판(40), 구동축(55)을 포함한다.
상기 고정축(30)은 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)와 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)를 관통하며 일체형으로 설계된다. 상기 고정축(30)은 제 1 및 제 2 포스트(15, 16)와 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)를 단단히 고정된 상태를 유지하면서 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)의 고정축 역할을 한다. 이러한 고정축(30)과 일체형으로 장착된 베어링(32)을 통해 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)의 유동에 신속히 대응할 수 있게 된다.
이때, 반원 형상으로 설계된 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)의 하부 면을 따라 제 1 홈(미도시)과 제 2 홈(H2)이 각각 설계되는 바, 이러한 제 1 홈 및 제 2 홈(H2)에 대응하여 제 1 체인(chain: C1) 및 제 2 체인(C2)이 각각 장착된다. 또한, 감속기와 모터로 이루어지는 구동 장치(50)는 구동축(55)을 제어하는 역할을 한다.
이러한 구동축(55)의 양측 끝단에는 제 1 톱니바퀴(sprocket: 미도시) 및 제 2 톱니바퀴(S2)가 더욱 장착되는 바, 보다 구체적으로는 제 1 톱니바퀴 및 제 2 톱니바퀴(S2)는 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)의 제 1 및 제 2 체인(C1, C2)과 맞물리도록 장착된다. 이때, 상기 제 1 톱니바퀴와 제 2 톱니바퀴(S2)는 제 1 케이스(81) 및 제 2 케이스(82)에 의해 외부의 충격으로부터 보호될 수 있다.
따라서, 전술한 트래커 장치(5)는 구동 장치(50)의 모터를 구동하여 구동축(55)을 제 1 또는 제 2 방향으로 회전시킬 경우, 상기 구동축(55)의 회전에 의해 제 1 톱니바퀴 및 제 2 톱니바퀴(S2)를 제 1 또는 제 2 방향으로 회전시킬 수 있게 되고, 상기 제 1 톱니바퀴 및 제 2 톱니바퀴(S2)와 맞물리는 제 1 및 제 2 체인(C1, C2)은 제 1 또는 제 2 방향과 반대인 제 2 또는 제 1 방향으로 회전하는 것을 통해 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)를 연동시킬 수 있게 된다.
이러한 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)는 제 1 및 제 2 지지대(35, 36)와 각도 조절판(40)을 통해 메인 프레임(60)과 고정된 상태로 체결이 이루어지는 바, 상기 제 1 및 제 2 크랭크(25, 26)의 연동을 통해 솔라 모듈(60)의 위치를 제어할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 고안에 따른 메인 프레임을 나타낸 설계 평면도이고, 도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
우선, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 메인 프레임(160)은 최외곽 네 가장자리를 따라 설계되는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 외곽 프레임(161, 162, 163, 164)과, 상기 제 1 및 제 3 외곽 프레임(161, 163)의 사이 공간에 대응하여 일정한 간격으로 평행하게 이격된 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 중앙 프레임(171, 172, 173, 174, 175, 176)을 포함한다.
이때, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 외곽 프레임(161, 162, 163, 164)과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 중앙 프레임(171, 172, 173, 174, 175, 176) 간의 중첩된 부분을 볼트/너트와 같은 다수의 체결 수단(F)을 이용하여 결합시키게 된다.
다시 말해, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 외곽 프레임(161, 162, 163, 164)과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 중앙 프레임(171, 172, 173, 174, 175, 176) 간의 중첩된 부분에는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 외곽 프레임(161, 162, 163, 164)과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 중앙 프레임(171, 172, 173, 174, 175, 176) 각각의 일부가 패턴된 다수의 홀(미도시)이 서로 대응되도록 설계된다. 이러한 다수의 홀에 체결 수단(F)을 결합시키는 것을 통해 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 외곽 프레임(161, 162, 163, 164)과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 중앙 프레임(171, 172, 173, 174, 175, 176)을 체결시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 중앙 프레임(171, 172), 제 3 및 제 4 중앙 프레임(173, 174), 제 5 및 제 6 중앙 프레임(175, 176)은 서로 접촉된 상태로 대칭을 이루며 설계된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 프레임(160)의 하부 면에는 제 1 및 제 3 외곽 프레임(161, 163)과 수직 교차하는 방향으로 제 1 및 제 2 지지대(135, 136)가 위치하게 된다.
특히, 상기 메인 프레임(160)의 상부 면에는 다수의 솔라셀(110a)을 삽입하게 되는 데, 이러한 다수의 솔라셀(110a)은 점선으로 표시하였다. 상기 다수의 솔라셀(110a)은 제 1 외곽 프레임(161)과 제 1 중앙 프레임(171), 제 2 중앙 프레임(172)과 제 3 중앙 프레임(173), 제 4 중앙 프레임(174)과 제 5 중앙 프레임(175), 제 6 중앙 프레임(176)과 제 3 외곽 프레임(163) 각각의 사이 공간에 대응하여 슬라이딩 방식으로 삽입하게 된다.
상기 다수의 솔라셀(110a)은 격자 형태로 군을 이루도록 배치하게 되는 바, 보다 상세하게는 가로 방향에 10개, 세로 방향에 4개의 솔라셀(110a), 즉 40개의 솔라셀(110a)을 하나의 군으로 하는 단위 솔라 모듈(110)을 이룬다. 즉, 본 발명에 따른 트래커 장치(도 1의 5)는 솔라 모듈(110)의 크기 및 무게에 따라 그 크기가 결정되며, 솔라셀(110a)의 크기 및 수는 다양하게 변경될 수 있다.
일반적으로, 상기 솔라셀(110a)은 반도체 P-N접합으로 구성되며, 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 되는 원리를 이용한 것이다.
도 6과 도 7을 참조하여 메인 프레임과 솔라셀의 체결 구조에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 제 3 중앙 프레임(173)과 제 4 중앙 프레임(174)은 다수의 솔라셀(110a)과 이격된 하부에 위치하고 그 표면이 평탄한 제 1 및 제 2 수평면(173a, 174a)과, 상기 제 1 및 제 2 수평면(173a, 174a)의 일단으로 수직 연장되며, 동일한 제 1 높이(t1)로 맞닿는 제 1 및 제 2 수직면(173b, 174b)과, 상기 제 1 및 제 2 수직면(173b, 174b)의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 돌출면(173c, 174c)과, 상기 제 1 및 제 2 수평면(173a, 174a)의 타단으로 수직 연장되며, 동일한 제 2 높이(t2)로 각각 설계된 제 3 및 제 4 수직면(173d, 174d)과, 상기 제 3 및 제 4 수직면(173d, 174d)의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)으로 이루어진다.
상기 제 1 및 제 2 수직면(173b, 174b)의 일 방향으로 서로 대응된 패턴으로 다수의 관통홀(미도시)에 대응하여 볼트/너트와 같은 체결 수단(J)을 결합하여 제 3 중앙 프레임(173)과 제 4 중앙 프레임(174)을 체결시키게 된다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 돌출면(173c, 174c)에는 이의 외부면을 감싸는 제 1 및 제 2 보호 패드(182, 184)가 더욱 부착되는 바, 상기 제 1 및 제 2 보호 패드(182, 184)는 외부의 충격에 의해 다수의 솔라셀(110a)이 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 제 1 및 제 2 보호 패드(182, 184)는 완충력이 우수한 고무 재질을 이용하는 것이 바람직하다.
전술한 구성에서, 제 1 높이(t1)는 제 2 높이(t2) 보다 높게 구성하는 바, 바람직하게는 제 1 높이(t1) - 솔라셀(110a)의 두께(t3) ≥ 제 2 높이(t2)를 이루도록 설계하는 것을 특징으로 한다. 즉, 슬라이딩 방식으로 솔라셀(110a)이 삽입되는 것을 고려해 볼 때, 제 2 높이(t2)와 솔라셀(110a) 간에 이격 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
본 고안에서는 다수의 솔라셀(110a)을 제 1 및 제 2 돌출면(173c, 174c)과 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)의 사이 공간에 대응하여 슬라이딩 방식으로 삽입하게 되는 바, 상기 다수의 솔라셀(110a)은 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)에 그 일 면이 각각 안착된다. 이때, 상기 제 3 및 제 4 중앙 프레임(173, 174)에 대해서만 세부적으로 설명하고 있으나, 제 1 및 제 2 중앙 프레임(171, 172), 제 5 및 제 6 중앙 프레임(175, 176)에도 동일한 방식으로 다수의 안착면(미도시)이 설계된다.
따라서, 상기 다수의 솔라셀(110a)을 제 1 외곽 프레임(161)과 제 1 중앙 프레임(171), 제 2 중앙 프레임(172)과 제 3 중앙 프레임(173), 제 4 중앙 프레임(174)과 제 5 중앙 프레임(175), 제 6 중앙 프레임(176)과 제 3 외곽 프레임(163)의 사이 공간에 각각 대응하여 다수의 솔라셀(110a)을 수평을 이루는 상태로 삽입하고 나서 체결 수단을 이용하여 단단히 고정시킬 수 있게 된다.
특히, 본 고안에서는 메인 프레임(160)과 솔라셀(110a)의 체결력을 강화하기 위한 목적으로 푸셔(pusher) 및 푸셔 핀(pusher pin)을 이용한 것을 특징으로 한다.
도 8은 본 고안에 따른 푸셔 핀을 나타낸 사시도로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 메인 프레임(도 5의 160), 보다 상세하게는 제 4 중앙 프레임(174)의 제 1 및 2 안착면(173e, 174e) 각각의 일 방향으로 다수의 관통홀(미도시)이 더욱 구비된다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 다수의 관통홀은 10개의 솔라셀(110a)을 삽입할 경우 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e) 각각에 대응하여 20개를 설계할 수 있다.
상기 솔라셀(110a)과 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)의 체결력을 강화하기 위한 목적으로 다수의 푸셔 핀(192)을 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)에 각각 끼운 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 안착면(173e, 174e)과 솔라셀(110a)의 사이 공간에 푸셔(194)를 개재하고, 푸셔 핀(191) 및 푸셔(194)에 대응하여 볼트(196)를 체결하게 된다.
이때, 상기 푸셔 핀(192)은 서로 대향하며 중앙부가 개구된 홀(H)이 각각 구비된 직사각형 형태의 제 1 면(192a)과 제 2 면(192b)과, 상기 제 1 면(192a)과 제 2 면(192b)의 일 측을 연결하는 굴절부(192c)를 포함한다. 이러한 푸셔 핀(192)에는 볼트(196)의 나사산과 맞물리는 나사산(T)이 설계되는 바, 외부의 충격이나 자체 하중에 의해 볼트(196)가 파손되거나 풀리는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 푸셔(194)는 솔라셀(110a)을 관통하며 체결되는 볼트(196)의 체결력을 강화하기 위한 목적으로 개재하게 된다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 종래에는 메인 프레임과 솔라셀의 두께면을 관통하는 방식으로 체결하게 되는 데, 이러한 체결 구조는 장기간 사용시 체결력의 저하로 볼트가 파손될 우려가 있다. 그 결과, 볼트의 파손으로 인해 솔라 모듈의 하중이 고르게 분산되지 않을 경우 솔라 모듈이 일 측으로 치우치는 캔틸레버 현상(cantilever phenomenon)을 야기할 수 있다.
이에 반해, 본 고안에서와 같이 메인 프레임과 솔라셀(110a)을 푸셔 핀(192) 및 푸셔(194)를 이용하여 체결할 경우, 체결력에 있어 우수한 장점을 가질 뿐만 아니라 솔라셀(110a)의 하부면에서 솔라셀(110a)의 두께면의 일 부분에 대해서만 볼트(196)를 이용하여 체결하게 되므로 솔라셀(110a)에 손상이 가해질 염려가 없게 된다.
따라서, 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템은 트래커 장치에 의해 고정 및 지지되는 솔라 모듈을 지면의 평행한 연장선과 5 ~ 10도 기울어진 상태로 설치하는 것을 통해 최소의 구동 수단으로 태양광을 효율적으로 수집할 수 있는 장점이 있고, 메인 프레임과 솔라셀을 푸셔 핀 및 푸셔를 이용하여 체결하는 것을 통해 체결력의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 고안의 트래커 장치를 구동하는 구동 장치를 제어하는 콘트롤 박스와 생산된 전기를 인버터를 통해 송전하는 전기 장치 등은 태양광 발전 시스템의 필수 구성 요소에 해당하는 바, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 본 고안은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 추적식 태양광 발전 시스템을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대 평면도.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도.
도 5는 본 고안에 따른 메인 프레임을 나타낸 설계 평면도.
도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 8은 본 고안에 따른 푸셔 핀을 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 태양광 발전 시스템 2 : 지면
5 : 트래커 장치 10 : 솔라 모듈
15, 16 : 제 1 및 제 2 포스트 20 : 횡 프레임
25, 26 : 제 1 및 제 2 크랭크 30 : 고정축
35, 36 : 제 1 및 제 2 지지대 40 : 각도 조절판
50 : 구동 장치 52 : 지주면
54 : 앵커 볼트 55 : 구동축
60 : 메인 프레임

Claims (12)

  1. 솔라 모듈과;
    상기 솔라 모듈이 안착되는 메인 프레임과;
    평행하게 마주보는 양측 면에 동일한 높이를 가지고 축설되는 제 1 포스트 및 제 2 포스트와;
    상기 제 1 및 제 2 포스트를 연결하는 횡 프레임과;
    상기 제 1 및 제 2 포스트에 장착된 반원 형상의 제 1 크랭크 및 제 2 크랭크와;
    상기 제 1 및 제 2 크랭크와 제 1 및 제 2 포스트를 관통하는 고정축과;
    상기 제 1 크랭크와 체결되며 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 1 지지대와;
    상기 제 2 크랭크와 체결되며, 상기 솔라 모듈을 남북 방향으로 기울이는 각도 조절판과;
    상기 각도 조절판과 체결되며, 상기 메인 프레임을 고정 및 지지하는 제 2 지지대와;
    상기 제 1 및 제 2 크랭크를 연동하기 위해 구동 장치가 장착되는 구동축
    을 포함하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 포스트와 제 2 지지대와 각도 조절판을 합산한 높이가 상기 제 1 포스트와 제 1 지지대를 합산한 높이 보다 높게 설계한 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정축의 평행선상에 위치하는 연장선과 상기 메인 프레임의 평면부는 5 ~ 10도 범위의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔라 모듈은 격자 형태로 군을 이루도록 배치되는 다수의 솔라셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 프레임은 최외곽 네 가장자리를 따라 설계되는 다수의 외곽 프레임과, 상기 다수의 외곽 프레임의 사이 공간에 대응하여 일정한 간격으로 평행하게 이격된 다수의 중앙 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시 스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 중앙 프레임은 서로 인접한 위치에 대응된 다수의 제 1 및 제 2 중앙 프레임을 포함하며, 각각의 상기 제 1 및 제 2 중앙 프레임은 접촉된 상태에서 서로 대칭을 이루며 체결 수단에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  7. 제 4 항 또는 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 중앙 프레임은 상기 다수의 솔라셀 하부 면에 위치하고, 그 각각의 표면이 평탄한 제 1 및 제 2 수평면과, 상기 제 1 및 제 2 수평면의 일단으로 수직 연장되며, 동일한 제 1 높이로 맞닿는 제 1 및 제 2 수직면과, 상기 제 1 및 제 2 수직면의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 돌출면과, 상기 제 1 및 제 2 수평면의 타단으로 수직 연장되며, 동일한 제 2 높이로 각각 설계된 제 3 및 제 4 수직면과, 상기 제 3 및 제 4 수직면의 끝단에서 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 제 1 및 제 2 안착면을 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 돌출면에는 상기 제 1 및 제 2 돌출면의 외부면을 감싸는 제 1 및 제 2 보호 패드가 더욱 부착된 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 높이에서 상기 솔라셀의 두께를 뺀 값이 상기 제 2 높이 보다 크거나 같도록 설계된 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 솔라셀은 상기 다수의 안착면에 대응된 관통홀에 푸셔 핀을 끼우고, 상기 다수의 안착면과 다수의 솔라셀의 사이 공간에 다수의 푸셔를 개재한 상태에서 볼트를 이용하여 체결한 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 푸셔 핀은 서로 대향하며 중앙부가 개구된 홀이 각각 구비된 제 1 및 제 2 면과, 상기 제 1 및 제 2 면의 일 측을 연결하는 굴절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포스트는 A자 형태로 설계된 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101123279B1 (ko) * 2010-06-09 2012-03-20 백 희 원 휨 방지 기능이 보강된 태양 전지판의 각도 조절 장치

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