KR20100121347A - 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치 - Google Patents

자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광을 집광하여 자외선과 적외선은 제거하고 가시광선만을 필터링하여 지하시설물 또는 대형건축물 내부에 전송하여 공급할 수 있는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 의하면, 자연광인 태양광을 효율적으로 집광하여 자외선과 적외선은 제거하여 열을 제거하고 가시광선만을 필터링하여 지하시설물 또는 대형건물의 내부로 전송하여 공급할 수 있으며, 저수지나 강 등의 지하공간에 지하건물, 지하도로, 지하주차장 등의 지하시설물을 설치하여 활용하고자 하는 경우 저수지나 강에 배를 띄우거나 상기 저수지나 강의 상공에 비행선을 띄워 직접 태양광을 집광함으로써 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치를 설치함에 있어서 설치공간의 제약을 전혀 받지 않고 지하공간의 지하시설물의 내부에 태양광을 이용한 자연채광을 할 수 있다.
태양광, 자연채광, 지하공간, 지하시설물, 반사경, 집광부, 분광부, 태양광 필터링부, 배출라인부, 광섬유부, 프레렐 렌즈, 프리즘, 방열재, 배, 비행선

Description

자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치{A Converging and Transmitting Device of Solar Light for Natural lightening}
본 발명은 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광을 집광하여 자외선과 적외선은 제거하고 가시광선만을 필터링하여 지하시설물 또는 대형건축물 내부에 전송하여 공급할 수 있는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 관한 것이다. 특히, 저수지나 강 등의 지하공간에 지하시설물을 설치하여 활용하고자 하는 경우 저수지나 강에 배를 띄우거나 상기 저수지나 배의 상공에 비행선을 띄워 직접 태양광을 집광 및 전송할 수 있는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 관한 것이다.
종래 전통적인 한옥과 같이 남향으로 개방된 단독 주거 형태에서는 태양광의 반사에 의한 간접적인 태양광이 건물 내부로 충분히 유입되므로 낮에는 건물 실내를 밝혀 주기 위한 별도의 조명 장치가 거의 필요치 않았다.
그러나, 오늘날의 단독 주택은 개방형인 전통 가옥과 달리 방범의 목적상 폐쇄형 주택의 양식을 취함으로써 실내로 유입되는 반사 태양광이 감소되어 낮에도 어느 정도의 조명 기구를 사용하여야 하는 단점을 가지고 있으며 건축 기술의 발달과 함께 건물들이 대규모 고층화됨에 따라 건물들간의 태양광 차단으로 건물 내의 태양광 유입이 감소되기도 하고, 창호를 통해 직접적으로 유입되는 태양광을 차단하고 건물의 미관을 위하여 장식적이지만 광투과율이 낮은 유리로 창호를 구성하거나 블라인더를 사용함으로써 건물 내로 유입되는 태양광이 적어 일반적인 사무실용 건물의 경우에는 낮에도 상당히 많은 조명 기구를 사용하여야 한다.
우리나라의 경우 국토 면적이 좁고 인구에 비하여 주택과 녹지 공간은 매우 부족한 실정이기 때문에 경제 활동 공간으로서의 지하 공간 개발이 활발히 이루어지고 있고, 향우에도 지하 공간의 개발은 계속될 것이나, 이와 같은 지하 공간은 24 시간 조명 기구가 필요로 되는 만큼 조명을 위한 에너지의 소비가 매우 크다는 문제가 있으며, 지하 공간에서 장시간 활동하는 사람들에게 자연광인 태양광을 쬘 수 있는 시간이 절대적으로 부족하여 건강에도 좋지 않다는 문제가 있다.
이와 같이 낮에 소비되는 조명용 전기 에너지의 획기적인 절약과 지하 공간에서 활동하는 사람들에 대한 일사량 보충의 면에서 태양광을 이용한 자연 채광에 의한 조명이 매우 바람직하다.
따라서, 에너지 절약을 목적으로 하고 자연광인 태양광의 특성을 지하시설물이나 대형건축물 내부에까지 전송하기 위해서 다양한 태양 집광 및 전송시스템이 요구되며 이에 대한 많은 연구가 시도되고 있다. 또한, 태양광을 고밀도로 집광하게 되면 매우 높은 온도를 가지므로 태양 집광 및 전송시스템 자체에 과열로 인한 문제점을 야기할 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자연광인 태양광을 주반사경과 부반사경에 의하여 효율적으로 집광하여 자외선과 적외선은 제거하여 열을 제거하고 가시광선만을 필터링하여 지하시설물 또는 대형건축물 내부에 전송하여 공급할 수 있으며, 특히 저수지나 강 등의 지하공간에 지하건물, 지하도로, 지하주차장 등의 지하시설물을 설치하여 활용하고자 하는 경우 저수지나 강에 배를 띄우거나 상기 저수지나 강의 상공에 비행선을 띄워 직접 태양광을 집광하여 지하공간의 지하시설물의 내부로 전송할 수 있는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 태양광을 집광하여 반사하는 오목 형상의 주반사경과; 상기 주반사경의 상측으로 상기 주반사경에 대향하여 설치되고 상기 주반사경에서 반사되어 나오는 태양광을 재반사하는 일자 형상의 부반사경과; 상기 부반사경의 하측으로 상기 주반사경의 중앙부에 설치되고 상기 부반사경에서 반사되어 나오는 태양광을 집광하는 집광부와; 상기 집광부에서 집광된 태양광을 분배하고 재포집하는 분광부와; 상기 분광부의 단부에 장착되고 상기 분광부를 통과하여 나오는 태양광에서 자외선과 적외선을 제거하는 태양광 필터링부와; 상기 태양광 필터링부에서 제거되는 자외선과 적외선을 배출하는 배출라인부와; 상기 배출라인부의 내측으로 상기 태양광 필터링부를 통과하여 나오는 가시광선을 집광하여 전송하는 광섬유부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 상기 태양광 필터링부는 프레렐 렌즈 또는 프리즘으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 상기 광섬유부는 중앙부에 광섬유가 형성되고 상기 광섬유의 외측으로 진공부가 형성되고 상기 진공부의 외측으로 방열재가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 상기 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 물 위나 하늘에 띄워 태양광을 집광할 수 있도록 배 또는 비행선에 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치에 의하면, 자연광인 태양광을 효율적으로 집광하여 자외선과 적외선은 제거하여 열을 제거하고 가시광선만을 필터링하여 지하시설물 또는 대형건물의 내부로 전송하여 공급할 수 있으며, 저수지나 강 등의 지하공간에 지하건물, 지하도로, 지하주차장 등의 지하시설물을 설치하여 활용하고자 하는 경우 저수지나 강에 배를 띄우거나 상기 저수지 나 강의 상공에 비행선을 띄워 직접 태양광을 집광함으로써 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치를 설치함에 있어서 설치공간의 제약을 전혀 받지 않고 지하공간의 지하시설물의 내부에 태양광을 이용한 자연채광을 할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치를 첨부한 도면을 참조하여 실시예로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1a는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 분해 사시도 및 부분확대 사시도이고 도1b는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 집광 원리도이며, 도2a는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 태양광 필터링부를 구성하는 프레릴 렌즈의 태양광 필터링의 원리도이고 도2b는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 태양광 필터링부를 구성하는 프리즘의 태양광 필터링의 원리도이며, 도3은 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 다른 실시예의 광섬유부의 사시도이고 도4는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 다른 실시예로서 배 또는 비행선에 장착한 사용상태도이다.
본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 도1a에서 도시 한 바와 같이 태양광을 집광하여 반사하는 오목 형상의 주반사경(10)과; 상기 주반사경(10)의 상측으로 상기 주반사경(10)에 대향하여 설치되고 상기 주반사경(10)에서 반사되어 나오는 태양광을 재반사하는 일자 형상의 부반사경(20)과; 상기 부반사경(20)의 하측으로 상기 주반사경(10)의 중앙부에 설치되고 상기 부반사경(20)에서 반사되어 나오는 태양광을 집광하는 집광부(30)와; 상기 집광부(30)에서 집광된 태양광을 분배하고 재포집하는 분광부(40)와; 상기 분광부(40)의 단부에 장착되고 상기 분광부(40)를 통과하여 나오는 태양광에서 자외선과 적외선을 제거하는 태양광 필터링부(50)와; 상기 태양광 필터링부(50)에서 제거되는 자외선과 적외선을 배출하는 배출라인부(60)와; 상기 배출라인부(60)의 내측으로 상기 태양광 필터링부(50)를 통과하여 나오는 가시광선을 집광하여 전송하는 광섬유부(70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 도1b에서 도시한 바와 같이 상기 주반사경(10)은 태양광의 반사를 이용하여 빛을 모아주도록 하기 위하여 오목 형상의 거울로 구성되고 상기 주반사경(10)에 반사된 태양광은 상기 부반사경(20)에 반사된 다음 상기 집광부(30)로 모아지게 된다. 따라서, 다양한 각도로 입사된 태양광은 상기 주반사경(10)과 상기 부반사경(20)을 거치면서 반사되어 수직으로 상기 집광부(30)로 입사되게 된다.
상기 집광부(30)는 태양광이 수직으로 입사되게 되는데 수직으로 입사되지 못하는 태양광이 존재할 수 있으므로 상기 집광부(30)의 내주면에는 반사막이 형성되어 태양광이 연속적으로 반사되면서 상기 분광부(40)로 효율적으로 전송되도록 하는 것이 바람직하다.
집광된 태양광은 도4에서 도시한 바와 같이 지하공간의 지하건물(100), 지하도로(110), 지하주차장(120) 등의 지하시설물의 내부로 전송되게 되는데, 집광된 태양광은 매우 높은 온도를 가지므로 열을 제거하기 위하여 상기 태양광 필터링부(50)를 거치면서 태양광 중에서 자외선과 적외선이 제거되게 된다. 즉, 상기 태양광 필터링부(50)는 도1a의 부분확대 사시도에서 도시한 바와 같이 상기 분광부(40)의 단부에 프레렐 렌즈(501) 또는 프리즘(501')을 장착되어 구성되며, 도2a 내지 도2b에서 도시한 바와 같이 파장에 따라 굴절율을 달리하므로 외곽의 자외선과 적외선은 필터링하여 상기 배출라인부(60)를 통하여 외부로 배출하고 내측의 가시광선이 굴절되는 지점에 상기 광섬유부(70)를 위치하게 하여 집광되고 전송되게 된다.
상기 광섬유부(70)는 광섬유(701)로 구성되는데 상기 광섬유(701)는 중심부에는 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유로서 상기 가시광선을 집광하여 자연채광을 원하는 장소까지 전송하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 도3에서 도시한 바와 같이 상기 광섬유부(70)는 중앙부에 광섬유(701)가 형성되고 상기 광섬유(701)의 외측으로 진공부(702)가 형성되고 상기 진공부(702)의 외측으로 방열재(703)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 상기 광섬유부(70)는 자외선과 적외선이 상기 태양광 필터링부(50)에서 제거되어 상기 배출라인부(60)를 통하여 외부로 배출되기 전에는 상기 자외선과 적외선에 노출되어 과열될 수 있는데 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 광섬유(701)의 외측으로 상기 진공부(702)를 형성하고 상기 진공부(702)의 외측으로 상기 방열재(703)를 형성함으로써 상기 자외선과 적외선으로부터 이중으로 차단하여 과열되는 것을 방지할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 도4에서 도시한 바와 같이 상기 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 물 위나 하늘에 띄워 태양광을 집광할 수 있도록 배(80) 또는 비행선(90)에 장착되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 상기 배(80) 또는 상기 비행선(90)에는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치가 내부에 설치되고 무인(無人)으로 물 위나 하늘에 띄우게 되며 외주연은 투명한 재질로 형성하여 태양광을 집광할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 배(80) 또는 상기 비행선(90)에는 상기 주반사경(10), 부반사경(20), 집광부(30), 분광부(40), 태양광 필터링부(50)이 장착되고 상기 배출라인부(60)는 상기 배(80) 또는 상기 비행선(90)의 외부로 노출되게 구성되어 자외선과 적외선을 외부로 분리, 제거하게 되며 상기 광섬유부(70)는 도4에서 도시한 바와 같이 저수지나 강 등의 지하공간에 시설되는 지하건물(100), 지하도로(110), 지하주차장(120) 등의 지하시설물의 내부로 태양광을 전송하여 태양광을 이용한 자연채광을 실현하게 된다.
한편, 이상에서 설명된 본 발명은 그에 관한 최선의 구성상태를 열거하였으나 이에 국한되는 것은 아니며 이하 첨부되는 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 실시될 수 있다면 이전까지 서술된 구성예의 변경을 고려해 볼 수 있음은 물론이다.
도1a는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 분해 사시도 및 부분확대 사시도.
도1b는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 집광 원리도.
도2a는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 태양광 필터링부를 구성하는 프레릴 렌즈의 태양광 필터링의 원리도.
도2b는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 태양광 필터링부를 구성하는 프리즘의 태양광 필터링의 원리도.
도3은 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 다른 실시예의 광섬유부의 사시도.
도4는 본 발명에 의한 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치의 다른 실시예로서 배 또는 비행선에 장착한 사용상태도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10. 주반사경 20. 부반사경
30. 집광부 40. 분광부
50. 태양광 필터링부 501. 프레렐 렌즈
501'. 프리즘
60. 배출라인부 70. 광섬유부
701. 광섬유 702. 진공부
703. 방열재
80. 배 90. 비행선
100. 지하건물 110. 지하도로
120. 지하주차장 130. 공기덕트

Claims (4)

  1. 태양광을 집광하여 반사하는 오목 형상의 주반사경(10)과;
    상기 주반사경(10)의 상측으로 상기 주반사경(10)에 대향하여 설치되고 상기 주반사경(10)에서 반사되어 나오는 태양광을 재반사하는 일자 형상의 부반사경(20)과;
    상기 부반사경(20)의 하측으로 상기 주반사경(10)의 중앙부에 설치되고 상기 부반사경(20)에서 반사되어 나오는 태양광을 집광하는 집광부(30)와;
    상기 집광부(30)에서 집광된 태양광을 분배하고 재포집하는 분광부(40)와;
    상기 분광부(40)의 단부에 장착되고 상기 분광부(40)를 통과하여 나오는 태양광에서 자외선과 적외선을 제거하는 태양광 필터링부(50)와;
    상기 태양광 필터링부(50)에서 제거되는 자외선과 적외선을 배출하는 배출라인부(60)와;
    상기 배출라인부(60)의 내측으로 상기 태양광 필터링부(50)를 통과하여 나오는 가시광선을 집광하여 전송하는 광섬유부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 필터링부(50)는 프레렐 렌즈(501) 또는 프리즘(501')으로 구성 되는 것을 특징으로 하는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광섬유부(70)는 중앙부에 광섬유(701)가 형성되고 상기 광섬유(701)의 외측으로 진공부(702)가 형성되고 상기 진공부(702)의 외측으로 방열재(703)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치는 물 위나 하늘에 띄워 태양광을 집광할 수 있도록 배(80) 또는 비행선(90)에 장착되는 것을 특징으로 하는 자연채광을 위한 태양광 집광 및 전송 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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