KR20090098150A - 태양 광 발전 탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양 광 발전 탑에 관한 것으로 특히, 소정 높이를 갖는 한 쌍의 타워형 기둥을 정해진 폭을 두고 대지에 수직하게 설치하고, 상기 두 기둥 사이에는 정해진 폭과 길이를 갖고 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 수개의 태양 전지판을 연직방향으로 정해진 간격을 두고 회동 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.

따라서, 대규모로 발전할 수 있도록 함으로써 넓은 면적을 사용하지 않고도 많은 전기를 생산할 수 있고, 전력 계통선도 최적화할 수 있는 것이다.

태양 광 발전 탑, 타워형 기둥, 태양 전지판

Description

태양 광 발전 탑{Solar Power-Generation Tower}

본 발명은 태양 광 발전 탑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 광 발전에 있어서 두 개의 기둥으로 이루어지는 대형 탑(Tower)에 다 수의 태양 전지판(Solar Cell Panel)을 다단으로 설치하여 대규모로 발전할 수 있도록 하는 방식을 통해 기존의 태양 광 발전 방식은 넓은 설치 면적이 필요하기 때문에 이에 따른 막대한 토지조성비가 요구되는데 이와 같은 문제를 해결하고 일사량 확보에 유리한 구조를 갖도록 발명한 태양 광 발전 탑(Solar Power-Generation Tower)에 관한 것이다.

산업혁명 이후 인류의 주 에너지원은 석탄이나 석유와 같은 화석에너지였으며, 현대 사회는 이와 같은 화석에너지에 의존하여 문명이 발달하여 왔다.

그러나 기존의 화석에너지 자원은 점차 고갈되어 갈 뿐만 아니라 지구환경을 오염시키기 때문에 오래전부터 인류는 환경을 오염시키지 않는 청정대체 에너지 이용 개발을 위하여 많은 연구와 노력을 기울여 왔다.

이러한 청정대체 에너지에는 태양 에너지(solar energy), 풍력 에너지(wind energy), 조류력 에너지(current energy), 조력 에너지(tidal energy), 지열 에너지(geo-thermal energy) 및 생화학 에너지(bio-chemical energy) 등이 있다.

청정대체 에너지원 중에서 태양 에너지는 인류의 에너지를 해결해 줄 수 있는 가장 중요한 에너지원으로 주목을 받고 있으며, 청정 및 무제한의 태양 에너지를 이용하는 방법에는 크게 2가지가 있다.

첫째는 태양 열의 이용인데, 이는 집열판을 이용하여 물을 가열하여 온수를 이용하거나 더 나아가 고온증기를 만들어서 터빈과 발전기를 구동하여 발전을 하는 간접적인 이용 방법이다.

두 번째로는 태양 빛을 쪼이면 바로 전기가 발생하는 태양 전지(solar cell)를 이용하여 발전을 하는 직접적 이용방법이며, 본 발명은 태양 광을 이용하여 발전을 하는 태양 광 발전장치에 관한 것이다.

오늘날 태양 광 발전기술의 핵심은 얇은 실리콘 판이 태양 빛을 받으면 빛의 광자가 전자로 바뀌는 특수 막을 입힌 태양 전지(solar cell)를 만드는 것이다.

그러나 태양 전지 하나하나에서 발생하는 전기는 미약하므로 태양 전지를 모아서 모듈(module)화 하고, 넓은 면적의 태양 전지 판(Solar Cell Panel)을 구성하여 실용전기를 생산하도록 하고 있다.

이와 같이 태양 광 발전은 청정/무제한의 대체 에너지이므로 많은 관심과 주목 속에 나날이 발전하고 있으나, 지금까지 한가지 단점은 태양 전지판을 넓은 부지에 태양을 향해 평면으로 펼쳐서 설치하여야 하기 때문에 도심지에는 적당한 부 지를 찾기 어렵고 부지 매입에 막대한 비용이 발생한다는 것이다.

또한, 대규모 태양 광 발전장치를 교외나 산간에 설치할 때 전력 계통선이 인접하여 있지 않으면 전력 계통선에 연결하기 위한 설치비용이 증가 되는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 넓은 면적을 사용하지 않고도 많은 전기를 생산할 수 있고, 전력 계통선도 최적화할 수 있는 태양 광 발전 탑을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 높이를 갖는 한 쌍의 타워형 기둥을 정해진 폭을 두고 대지에 수직하게 설치하고, 상기 두 기둥 사이에는 정해진 폭과 길이를 갖고 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 수개의 태양 전지판을 연직방향으로 정해진 간격을 두고 회동 가능하게 설치한 것을 기본적인 특징으로 한다.

이때, 상기 타워형 기둥은 수직형 기둥 또는 일정 지름을 갖도록 만곡지게 절곡 형성한 만곡형 기둥 중 어느 한 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 타워형 기둥의 높이는 예를 들어 150m이고, 설치 간격은 30m이며, 상기 두 기둥 사이에 설치되는 태양 전지판의 길이는 30m 이내이고 그 폭은 10m이며, 상기한 두 기둥 사이에 설치되는 태양 전지판의 개수는 약 20개인 것을 특징으로 한다.

또한, 필요에 따라서는 상기 두 기둥 사이에 회동 가능하게 설치된 태양 전지판의 회전 축 일측에는 체인 또는 타이밍 벨트를 체결할 수 있는 체인기어 또는 풀리를 부가 설치하고, 상기 기둥의 하부에는 상기 체인기어 또는 풀리에 결합된 체인 또는 타이밍 벨트와 그의 축이 연결되는 모터를 더 설치하여 제어부에 의해 그 구동방향과 구동 량이 제어되는 상기 모터의 구동방향과 구동량 제어를 통해 태양 광의 입사각에 최적인 각도로 모든 태양 전지판을 동시에 회전시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 상기 제어부의 입력부에는 바람의 세기와 방향을 검출하는 풍향 및 풍압 검출기를 부가 설치하여 상기 제어부에서 바람의 세기를 검출한 결과 현재 바람의 세기가 정해진 세기 이상일 경우 상기 태양 전지판이 바람의 방향과 수평을 이루도록 모터의 구동방향을 제어하여 태양 전지판이 강풍에 의한 풍압에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 광 발전에 있어서 두 개의 기둥으로 이루어지는 대형 탑(Tower)에 다 수의 태양 전지판(Solar Cell Panel)을 다단으로 설치하여 대규모로 발전할 수 있도록 함으로써 넓은 면적을 사용하지 않고도 많은 전기를 생산할 수 있고, 전력 계통선도 최적화할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 수직 기둥형 태양 광 발전 탑 구성을 갖는 본 발명 일 실시 예의 정면도를 나타낸 것이고, 도 2는 만곡형 태양 광 발전 탑 구성을 갖는 본 발명 다른 실시 예의 정면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 태양 광 발전 탑에 따른 일부 확대 측면도를 나타낸 것이고, 도 4는 태양 전지판의 입사각 조절 상태를 보인 일부 확대 사시도를 나타낸 것이며, 도 5는 태양 광 발전 탑의 강풍 보호구조를 설명하기 위한 태양 광 발전 탑의 정면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명의 태양 광 발전 탑은, 소정 높이를 갖는 한 쌍의 타워형 기둥(1)을 정해진 폭을 두고 대지에 수직하게 설치하고, 상기 두 기둥(1) 사이에는 정해진 폭과 길이를 갖고 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 수개의 태양 전지판(2)을 연직방향으로 정해진 간격을 두고 회동 가능하게 설치한 것을 기본적인 특징으로 한다.

이때, 상기 타워형 기둥(1)은 도 1과 같이 수직형 기둥 형상을 가질 수도 있고, 도 2와 같이 일정 지름을 갖도록 만곡지게 절곡 형성한 만곡형 기둥의 형상을 갖도록 형성할 수도 있다.

또, 상기 타워형 기둥(1)의 높이는 예를 들어 150m이고, 설치 간격은 30m이며, 상기 두 기둥(1) 사이에 설치되는 태양 전지판(2)의 길이는 30m 이내이고 그 폭은 10m이며, 두 기둥(1) 사이에 설치되는 태양 전지판(2)의 개수는 약 20개인 것 을 특징으로 한다.

또한, 필요에 따라서는 상기 두 기둥(1) 사이에 회동 가능하게 설치된 태양 전지판(2)의 회전 축(21) 일측에는 체인 또는 타이밍 벨트(4)를 체결할 수 있는 체인기어 또는 풀리(3)를 부가 설치하고, 상기 기둥(1)의 하부에는 상기 체인기어 또는 풀리(3)에 치차 결합된 체인 또는 타이밍 벨트(4)와 그의 축이 연결되는 모터(5)를 더 설치하여 제어부(6)에 의해 그 구동방향과 구동 량이 제어되는 상기 모터(5)의 구동방향과 구동량 제어를 통해 태양 광의 입사각에 최적인 각도로 모든 태양 전지판(2)을 동시에 회전시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 상기 제어부(6)의 입력부에는 바람의 세기와 방향을 검출하는 풍향 및 풍압 검출기(7)를 부가 설치하여 상기 제어부(6)에서 바람의 세기를 검출한 결과 현재 바람의 세기가 정해진 세기 이상(예를 들어 강풍)일 경우 상기 태양 전지판(2)이 도 5와 같이 바람의 방향과 수평을 이루도록 모터의 구동방향을 제어하여 태양 전지판이 강풍에 의한 풍압에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 태양 광 발전 탑에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 양쪽에 수직 형태의 고정구조물인 타워형 기둥(1)을 설치하고, 두 기둥(1) 사이에 기둥의 연직 방향을 따라 다수의 태양 전지판(2)을 설치함으로써 제한된 면적에서도 대용량의 발전을 가능하게 하는 대용량 태양 광 발전장치이다.

예를 들어 그의 설치 간격이 30m이고, 높이가 150m인 두 기둥(1) 사이에 길이 30m이고 폭 10m인 태양 전지판(2)을 약 20개 설치할 수 있으며, 여기서 발생하는 전기는 4인 가족 200가구가 사용할 수 있는 600kW 정도가 되고, 실제로는 이보다 훨씬 더 대규모의 태양 광 발전 탑을 쉽게 설치할 수 있다.

또한 발전효율이나 발전량을 증가시키기 위하여 두 기둥(1)을 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 일정 지름을 갖도록 만곡형으로 형성함으로써 만곡형 태양 광 발전 탑의 형태로 할 수도 있다.

또한, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 태양 전지판(2)을 연직 방향으로 설치할 때 상부에 있는 태양 전지판은 그 하부에 있는 태양 전지판(2)에 음영부위가 생기지 않도록 일정한 이격 거리를 갖도록 한다.

한편, 태양 광의 방향은 하루 중에도 시간에 따라, 그리고 계절에 따라 방향이 바뀌므로 본 발명에서는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 태양 전지판(2)의 틀(frame)을 연직방향 축을 중심으로 회전하는 구조로 만들고, 회전 축(21)에 체인기어 또는 풀리(3)를 부착하여 타워 하부에 있는 모터(5)의 축과 체인 또는 타이밍 벨트(4)에 연결 구동시킴으로써 모든 태양 전지판(2)이 태양 광 입사각에 최적인 각도로 동시에 회전됨으로써 발전출력을 증가할 수 있는 구조를 갖는다.

또, 강풍이 발전장치에 작용할 경우, 도 5에서와 같이 태양 전지판을 수평방향으로 유지시키는 풍향 및 풍압 검출기(7)와 모터(5)의 구동을 제어하는 제어부(6) 및 모터 구동부 등을 구비함으로써 구조물에 대한 풍압 작용을 경감시켜 타워의 경량화 설계가 가능할 뿐 아니라 구조물과 설비 보호가 가능한 보호수단을 갖 는 발전장치 구조를 갖도록 하였다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 수직 기둥형 태양 광 발전 탑 구성을 갖는 본 발명 일 실시 예의 정면도.

도 2는 만곡형 태양 광 발전 탑 구성을 갖는 본 발명 다른 실시 예의 정면도.

도 3은 본 발명의 태양 광 발전 탑에 따른 일부 확대 측면도.

도 4는 태양 전지판의 입사각 조절 상태를 보인 일부 확대 사시도.

도 5는 태양 광 발전 탑의 강풍 보호구조를 설명하기 위한 태양 광 발전 탑의 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 타워형 기둥 2 : 태양 전지판

3 : 체인기어 또는 풀리 4 : 체인 또는 타이밍 벨트

5 : 모터 6 : 제어부

7 : 풍향 및 풍압 검출기 21 : 회전 축

Claims (4)

1. 소정 높이를 갖는 한 쌍의 타워형 기둥을 정해진 폭을 두고 대지에 수직하게 설치하고, 상기 두 기둥 사이에는 정해진 폭과 길이를 갖고 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 수개의 태양 전지판을 연직방향으로 정해진 간격을 두고 회동 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 탑.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 타워형 기둥은,

   수직형 기둥 또는 만곡형 기둥 중 어느 한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 탑.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 두 기둥 사이에 회동 가능하게 설치된 태양 전지판의 회전 축 일측에는 체인 또는 타이밍 벨트를 체결할 수 있는 체인기어 또는 풀리를 부가 설치하고, 상기 기둥의 하부에는 상기 체인기어 또는 풀리에 결합된 체인 또는 타이밍 벨트와 그의 축이 연결되는 모터를 더 설치하여 제어부에 의해 그 구동방향과 구동 량이 제어되는 상기 모터의 구동방향과 구동량 제어를 통해 태양 광의 입사각에 최적인 각도로 모든 태양 전지판을 동시에 회전시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 탑.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제어부의 입력부에는 바람의 세기와 방향을 검출하는 풍향 및 풍압 검출기를 부가 설치하여 상기 제어부에서 바람의 세기를 검출한 결과 현재 바람의 세기가 정해진 세기 이상일 경우 상기 태양 전지판이 바람의 방향과 수평을 이루도록 모터의 구동방향을 제어하여 태양 전지판이 강풍에 의한 풍압에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 탑.

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