KR20100048453A - 비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조 - Google Patents

비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조 Download PDF

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KR20100048453A
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안영섭
이성진
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송종화
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코오롱건설주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조는, 건물의 외벽, 창호, 지붕 등에서 태양전지패널을 설치하기 어려운 영역 또는 설치하여도 태양광 이용이 어려운 영역 등에 태양전지패널과 동일 유사한 외관 색상 및 모양을 갖는 비발전용 더미패널을 태양전지패널과 함께 설치할 수 있도록 구성됨으로써, 태양전지패널을 이용한 태양광 이용 시설물의 시공을 용이하게 함과 아울러 건축물의 외관을 미려하게 하면서도 경제성을 크게 향상시켜, 재생 에너지 이용 및 보급에 널리 기여할 수 있는 효과가 있다.
태양전지, 더미, 태양광, 건물, PET, PV

Description

비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조{Dummy panel for non-generation and Disposition structure of photovoltaic panel with the same}
본 발명은 건축물의 벽체, 창호, 지붕 등 외장재로 사용하면서 태양광을 이용하여 에너지를 발생시키는 태양전지패널과 이 태양전지패널과 함께 설치할 수 있는 비발전용 더미패널에 관한 것이다.
화석연료의 대체 에너지(재생 에너지)를 이용한 발전분야(Photo Voltaic Power Generation)가 급속히 발전하고 있다. 이런 태양광을 이용한 발전은 다른 발전시스템인 화력 및 원자력 발전에 비해 안전하며 공해요소를 발생하지 않고, 또한, 수력 발전과 같이 대단위 공사비가 소요되지 않으며, 건물에 설치하여 수시로 전력을 공급받아 사용할 수 있다는 장점이 있다.
이런 장점들 때문에, 현재 태양광 발전 시스템을 설치한 건물이 많아지고 있으며, 정부에서도 '저탄소 녹색성장'이란 비전을 발표하고, 태양 에너지를 이용한 발전 시스템 등에 대한 재생에너지 사업에 정책적인 투자와 지원을 확대하고 있는 실정이다.
이와 같은 시대 흐름에 발맞추어, 최근에는 건물 외장재를 대체하여 건물의 벽체, 창호, 지붕에 유리패널 구조를 가진 태양전지패널을 설치하여 태양광을 이용하고자 하는 발전 시설들이 확대되고 있다.
일반적으로 건물 외장재를 대체하여 사용되는 태양전지패널은 두 장의 강화유리, 또는 강화 유리와 백시트(Back sheet) 사이에 태양전지(PV; Photovoltaic) 셀(cell)이 부착된 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 설치한 구성으로 이루어진다. 이러한 태양전지패널(도 1 참조, 20)은 일반적으로 사각 구조 등 일정한 규격을 갖는 하나의 모듈로 제작되어 건물(10)의 외벽에 매트릭스 구조로 연속하여 설치하게 된다.
하지만, 최근에는 건축물의 외형을 보다 미려하고, 다른 건물들과 차별화시키기 위해 특화된 모양과 형태로 시공하는 건축물들이 늘어나고 있는 반면, 태양전지패널(20)은 대체적으로 사각 패널 구조로 형성되어 있으므로, 규격화된 태양전지패널(20)만으로는 건물의 모서리 부분이나 도시하지는 않았지만 장애물이 있는 영역까지 모두 설치하는 것이 어렵게 된다.
이때, 규격화된 태양전지패널(20)을 설치하기 어려운 부분(도 1에서 A) 또는 태양전지패널(20)을 설치할 필요가 없는 부분 등에 태양전지패널을 설치하지 않게 되면, 건물의 외부 미관이 상당히 나빠지기 때문에 건물의 외부 미관 등을 고려하여, 태양전지패널을 그대로 설치하기 어려운 부분에도 설치 공간의 크기에 맞게 태양전지패널을 재단하여 부착하고, 태양전지패널을 설치할 필요가 없는 부분(그늘진 부분 등)에도 태양전지패널을 매트릭스 구조로 그대로 설치하게 된다.
그러나 상기한 바와 같이, 단순히 건물의 외관을 장식하기 위해 태양전지패 널을 재단하여 사용하거나, 태양광을 이용할 수 없는 비발전 영역에도 태양전지패널을 그대로 사용하게 되면, 불필요 영역까지 값비싼 태양전지패널을 사용하게 되므로, 태양광을 이용 구조물의 원가가 크게 증가하여 경제성이 떨어지는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건물의 외부(외벽, 창호, 지붕 등)에 실제 태양전지패널이 아닌 태양전지패널과 동일 유사한 외관 색상 및 모양을 갖는 비발전용 더미패널을 함께 설치함으로써 건축물의 외관을 미려하게 하면서도 경제성을 높일 수 있는 비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조는, 건물의 외벽, 창호, 지붕에 배치되어 태양 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지패널과; 상기 건물의 외부에 비발전용으로 외부 장식을 위해 설치되는 것으로 상기 태양전지패널과 외형적으로 동일한 모양으로 형성되어 태양전지패널과 나란히 배치되는 더미(Dummy)패널을 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 더미패널은 건물에서 태양전지패널을 설치하기 어려운 영역 또는 태양광의 수광이 어려운 영역에 태양전지패널을 대신하여 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 더미패널은 태양광이 내부로 투과되는 투광성 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 이때, 더미패널은 복수의 유리판 사이에 태양전지패널의 외관 색상 과 동일한 색상을 구현하는 착색 필름층이 구비된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와는 달리 상기 더미패널은 태양광이 내부로 투과되지 않도록 비투광성 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 이때 상기 더미패널은, 외부에 유리판, 내부에 태양광을 차단하는 백시트(Back sheet)가 구성되고, 상기 유리판과 백시트 사이에 착색 필름층이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 두 경우의 더미패널에서 상기 착색 필름층은, PET 필름과, 이 PET 필름에 형성되어 색상을 구현하는 착색층으로 구성되는 것이 바람직하다.
다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비발전용 더미패널은, 건물의 외벽, 창호, 지붕에 비발전용으로 외부 장식을 위해 설치되는 것으로, 태양전지패널과 외형적으로 동일한 패널 구조로 형성되어 태양전지패널과 나란히 배치되고, 외부의 유리판과 내부의 지지판 사이에 태양전지패널의 외관 색상과 동일한 색상을 구현하는 착색 필름층이 구비된 것을 특징으로 한다.
다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 방법은, 건물의 외벽, 창호, 지붕에 일정 크기를 갖는 태양전지패널들을 연속적으로 배치하여 설치하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 태양전지패널을 연속적으로 배치하여 설치할 때, 태양전지패널들과 함께 상기한 바와 같은 비발전용 더미패널을 설치하는 제2단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제2단계에서, 비발전용 더미패널의 설치 영역은 건축물의 외벽 또는 지붕의 가장자리 영역이나 장애물이 있는 영역에서, 일정 크기의 규격을 갖는 태양전지패널을 설치하기 어려운 영역에 태양전지패널을 대신하여 설치할 수 있다.
또한, 상기 제2단계에서, 비발전용 더미패널의 설치 영역은 건물에서 태양전지패널을 설치하여도 태양광의 수광이 어려운 영역에 태양전지패널을 대신하여 설치할 수 있다.
본 발명에 따른 비발전용 더미패널 및 이를 이용한 태양전지패널 설치 구조는, 건물의 외벽, 창호, 지붕 등에서 태양전지패널을 설치하기 어려운 영역 또는 설치하여도 태양광 이용이 어려운 영역 등에 태양전지패널과 동일 유사한 외관 색상 및 모양을 갖는 비발전용 더미패널을 태양전지패널과 함께 설치할 수 있도록 구성되기 때문에 건축물의 외관을 미려하게 하면서도 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 최근 외관이 다양화되는 건물 시공 추세에 대응하여, 규격화된 태양전지패널과 함께 쉽게 다양하게 재단하여 설치할 수 있는 더미패널을 설치할 수 있도록 구성되기 때문에 태양전지패널을 이용한 태양광 이용 시설물의 시공을 용이하게 함과 아울러 경제성을 높여, 재생 에너지 이용 및 보급에 널리 기여할 수 있는 효과도 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같 다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1은 태양전지패널(20)만 설치되고 비발전용 더미패널(30)을 설치하기 전의 상태를 보여주는 도면으로서, 사각패널 구조를 갖는 태양전지패널(20)을 매트릭스 구조로 연속하여 설치한 상태를 보여준다.
여기서 태양전지패널(20)은 태양 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있는 모듈이 구비되어 건물(10)의 외부 즉, 외벽, 창호, 지붕 등의 외장 설치용으로 이용되는 것으로서, 유리판에 태양전지 셀이 부착된 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)가 설치된 구성이 일반적이며, 이외에도 건물(10)의 외장 설치용으로 다양한 패널 구조를 갖도록 이루어질 수 있는바, 이는 널리 공지된 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.
최근 건물(10)은 앞서 설명한 바와 같이 도시 환경과 미적 요소를 최대한 고려하여, 일률적인 육면체형 구조에서 벗어나, 다양한 외형을 갖는 건축물의 시공이 늘어나고 있는 실정이다.
도 1은 간단한 일례로, 건물(10)의 하부보다 상부로 갈수록 면적이 커지면서 외곽 모양이 경사진 역피라미드 건축물을 도시한 것이다.
이러한 건물(10)에 대략 사각패널 구조를 갖는 태양전지패널(20)을 매트릭스 구조로 연속하여 설치할 경우에, 필연적으로 모서리 부분(A)과 같이 일정 규격의 크기를 갖는 태양전지패널(20)을 설치하기 어려운 부분이 발생하게 된다.
이때, 본 발명은 종래와 같이 태양전지패널을 재단하여 설치하지 않고, 태양전지패널(20)과 동일 유사한 외형을 갖는 비발전용 더미패널(Dummy Panel)(30)을 설치 영역의 크기에 맞게 재단하여 설치하는 것이다.
도 2는 건물(10)의 외벽에 태양전지패널(20)과 함께 상기 비발전용 더미패널(30)이 함께 설치된 구조를 보여주고 있다.
이와 같은 비발전용 더미패널(30)에 대하여 상세히 설명한다.
비발전용 더미패널(30)은 위에서 설명한 바와 같이 상기 건물(10)의 외벽, 창호, 지붕 등에 외부 장식을 위해 설치되는 것으로 상기 태양전지패널(20)과 외형적으로 동일 유사한 모양으로 형성되어 태양전지패널(20)과 나란히 배치된다.
이러한 더미패널(30)은 건물의 외벽, 창호, 지붕 등에서 규격화된 태양전지패널(20)을 설치하기 어려운 건물의 가장자리(모서리) 영역, 건물 중간에 장애물이 있는 영역, 실제 설치하여도 태양에너지 수광량이 극히 미비하여 태양전지패널의 설치 효과를 거의 볼 수 없는 영역 등에 태양전지패널(20)을 대신하여 설치하는 것이다.
이와 같은 더미패널(30)을 포함한 태양전지패널(20)의 설치 방법에 대하여 간단히 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 건물(10)의 외벽, 창호, 지붕 등 건물 외면에 일정 규격을 갖는 태양전지패널(20)들을 매트릭스 구조로 연속적으로 배치하여 설치한다. 이때, 일정 규격을 갖는 태양전지패널(20)을 설치하기 어려운 영역(A)은 남겨두고 설치한다.
다음, 상기와 같이 하여 태양전지패널(20)들이 설치되면, 태양전지패널(20)들 사이 또는 태양전지패널(20)들이 연속적으로 설치된 가장 바깥쪽 영역(A) 등 태양전지패널(20) 대신에 태양전지패널의 외관 모양과 동일하게 시공하고자 하는 부분에 비발전용 더미패널(30)을 설치한다.
물론, 태양전지패널(20)과 더미패널(30)의 시공 순서는 더미패널(30)을 먼저 설치하고 나중에 태양전지패널(20)을 설치하여도 가능하고, 혼합 사용하여도 가능하다. 다만, 태양전지패널(20) 미설치 영역에 더미패널(30)을 적절하게 재단하여 설치하게 된다.
비발전용 더미패널(30)은 설치 영역에 구애받지 않고, 위에서 언급한 바와 같이 태양전지패널(20)을 대신하여 설치하고자 하는 영역에 자유롭게 설치할 수 있다. 가장 일반적으로 설치될 수 있는 영역으로는 건물(10)의 외벽 또는 지붕의 가장자리 영역, 건물(10)의 중간에 장애물이 있는 영역, 태양광을 수광하기 어려운 응달진 영역 등에 설치할 수 있다.
이제, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 상기한 바와 같은 비발전용 더미패널(30) 구조에 대하여 상세히 설명한다.
참고로 도 3 및 도 4에 도시된 실시예는 태양광이 내부로 투과되는 투광성 구조를 갖는 더미패널(30; 30A)의 실시예이며, 도 5 및 도 6은 태양광이 내부로 투과되지 않는 비투광성 구조를 갖는 더미패널(30; 30B)의 실시예이다. 참고로 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다.
먼저 투광성 구조를 갖는 더미패널(30A)의 실시예를 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 비발전용 더미패널(30)(30)을 보인 단면 구성도 및 평면 구성도이다.
본 발명의 투광성 구조를 갖는 더미패널(30A)은, 복수의 유리판(31, 37) 사이에 태양전지패널의 외관 색상과 동일한 색상을 구현하는 착색 필름층(33)이 구비된 구성으로 이루어진다.
즉, 도 3에서와 같이, 바깥쪽으로부터 유리판(31), 접착층(32), 착색 필름층(33), 접착층(36), 유리판(37) 순으로 구성된다. 결국 두 유리판(31, 37) 사이에 착색 필름층(33)이 접착층(32, 36)에 의해 라미네이션 패널 구조로 부착된 구성으로 이루어진다.
여기서 유리판(31, 37)은 건물(10) 외부용으로 사용되므로, 강화 유리를 사용하는 것이 바람직하며, 접착층(32, 36)은 일반적인 태양전지패널(20)에 사용되는 접착제를 이용할 수 있다. 내부 유리판(37)은 지지판을 구성한다.
착색 필름층(33)은 PET(poly-ethylen terephthalate)필름(34)과 착색층(35)으로 구성될 수 있다.
PET 필름(34)은 융점이 260℃로 우수한 열안정성으로 고온에서 접합이 가능하며, 흡습성이 극히 적고 내수성이 매우 큰 특성을 가지므로, 두 유리판(31, 37) 사이에 고온 접착시에도 그 물성이 변화하지 않은 상태에서 안정된 부착 상태를 유지할 수 있다.
이러한 PET 필름(34)에 실제 태양전지패널(20)의 외관색과 동일한 색상을 나 타내도록 착색층(35)을 형성하는데, PET 필름(34)을 제작할 때, 착색제를 추가하여 일체로 형성하는 방법과, PET 필름(34)에 추가로 착색층(35)을 형성하는 방법이 있다.
PET 필름(34)에 착색층(35)을 추가하는 방법은, PET 필름(34)의 한쪽 면에 도료를 스프레이 등으로 뿌려서 래커(Lacquer)층을 형성하도록 구성할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고 실시 조건에 따라 PET 필름에 원하는 색상이 나타나도록 하는 공지의 착색 시트를 부착하는 등 PET 필름의 착색을 위한 다양한 방법을 이용하여 구성할 수 있다.
이와 같이 착색층(35)을 갖는 PET 필름(34) 즉, 착색 필름층(33)을 두 유리판(31, 37) 사이에 개재시킨 후에 열압착하여 라미네이션 구조물을 제작하게 되면, 실제 태양전지패널(20)과 외관상 동일한 색감과 품질을 얻을 수 된다.
상기에서는 착색 필름층(33)에 대하여 PET 필름(34)에 착색층(35)이 형성된 구조에 대하여 설명하였으나, 착색된 PET 필름(34)과 동일 유사한 기능을 갖는 다른 소재의 필름 또는 시트 구조물도 이용할 수 있다.
한편, 도 4에서는 수직 수평 방향으로 일정 간격마다 선형 디자인(35a)이 포함되어 있는데, 이는 실제 태양전지패널(20)의 단위 셀의 스크라이브 선과 동일하게 나타내기 위한 것으로서, PET 필름(34)에 착색층(35)을 구현할 때 선형이 함께 디자인되도록 구성하는 것이 바람직하다.
다음, 비투광성 구조를 갖는 더미패널(30B)의 실시예를 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 비발전용 더미패널(30B)을 보인 단면 구성도 및 평면 구성도이다.
본 발명의 비투광성 구조를 갖는 더미패널(30B)은, 결정계 태양전지모듈을 설치하고자 할 때, 함께 사용할 수 있는 것으로서, 전술한 투광성 구조를 갖는 더미패널(30A)과 기본적으로 유사한 구조를 가지나, 다만 비투광성 구조를 갖도록 내부 지지판을 불투명한 소재인 백시트(38)를 이용한 구성이 다르다.
이러한 비투광성 구조를 갖는 더미패널(30B)은, 바깥쪽으로부터 유리판(31), 착색 필름층(33), 백시트(38)가 서로 접착층(32, 36)에 의해 라미네이션 패널 구조로 부착된 구조로 이루어진다.
여기서 유리판(31)과 착색 필름층(33)은 전술한 투광성 구조를 갖는 더미패널(30A)과 동일하게 구성될 수 있다.
백시트(38)(Back sheet)는, 태양광을 차단함과 아울러 외부충격과 부식을 막아주고 불순물의 침입을 막아 셀의 핵심인 실리콘을 보호하는 역할을 한다. 이러한 백시트(38)는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입과 PET(PET/PET/PET) 타입 등으로 구성될 수 있다.
물론, 백시트(38)는 상기 소재 외에도 필요에 따라 태양광을 차단하고 전체 구조물을 내부에서 지지하고 보호할 수 있는 소재이면 다른 소재를 이용하여 다양하게 구성할 수 있다.
한편, 도 6에서 수평 수직 방향으로 일정 간격마다 형성된 선형 디자인(35a) 및 격자 디자인(35b)은 결정계 모듈을 이용한 태양전지패널의 외관과 동일한 모양 을 나타내기 위해 형성된 것으로, PET 필름(34)에 착색층(35)을 구현할 때 선형 디자인(35a) 및 격자 디자인(35b) 등이 함께 디자인되도록 구성할 수 있다.
상기 두 실시예에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 더미패널(30)은 실제 태양전지패널을 대체하기 위한 것으로서, 함께 설치할 태양전지패널의 외관에 맞게 착색 구조 및 선형 디지인 등을 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비발전용 더미패널을 설치하기 전의 상태를 보인 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 상태를 보인 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 비발전용 더미패널을 보인 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 비발전용 더미패널을 보인 평면 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 비발전용 더미패널을 보인 단면 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 비발전용 더미패널을 보인 평면 구성도이다.

Claims (8)

  1. 건물의 외벽, 창호, 지붕에 배치되어 태양 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지패널과;
    상기 건물의 외부에 비발전용으로 외부 장식을 위해 설치되는 것으로 상기 태양전지패널과 외형적으로 동일한 모양으로 형성되어 태양전지패널과 나란히 배치되는 더미(Dummy)패널을 포함한 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미패널은 건축물의 외벽 또는 지붕의 가장자리 영역이나 장애물이 있는 영역에서, 일정 크기의 규격을 갖는 태양전지패널을 설치하기 어려운 영역에 또는 태양광의 수광이 어려운 영역에 태양전지패널을 대신하여 설치되는 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미패널은 태양광이 내부로 투과되는 투광성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 더미패널은 복수의 유리판 사이에 태양전지패널의 외관 색상과 동일한 색상을 구현하는 착색 필름층이 구비된 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미패널은 태양광이 내부로 투과되지 않도록 비투광성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 더미패널은, 외부에 유리판, 내부에 태양광을 차단하는 백시트(Back sheet)가 구성되고, 상기 유리판과 백시트 사이에 착색 필름층이 구비된 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 필름층은, PET 필름과, 이 PET 필름에 형성되어 색상을 구현하는 착색층으로 구성된 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널을 이용한 태양전지패널 설치 구조.
  8. 건물의 외벽, 창호, 지붕에 비발전용으로 외부 장식을 위해 설치되는 것으로, 태양전지패널과 외형적으로 동일한 패널 구조로 형성되어 태양전지패널과 나란히 배치되고,
    외부의 유리판과 내부의 지지판 사이에 태양전지패널의 외관 색상과 동일한 색상을 구현하는 착색 필름층이 구비된 것을 특징으로 하는 비발전용 더미패널.
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