KR20110019575A - 태양광 이용 장치 - Google Patents

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Abstract

태양광 이용장치가 개시된다. 개시된 태양광 이용 장치는 곡면 쉘을 포함하는 몸체부; 상기 몸체부에 고정된 태양광 수집부; 상기 태양광 이용 장치의 무게 중심을 이동시켜 상기 태양광 수집부의 방위를 변화시키는 트래킹부;를 포함한다.

Description

태양광 이용 장치{Solar light utilizing system}
본 개시는 태양광의 위치를 트래킹하며 태양광을 수집하는 태양광 이용장치에 관한 것이다.
대체에너지 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 대체에너지 기술은 종래의 화석 연료 에너지를 대체하기 위한 기술로서, 태양, 지열, 조수 간만의 차 등을 에너지원으로 이용한다. 특히, 태양 에너지를 이용하는 대체에너지 기술은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없는 장점을 가진다.
태양광 발전에 있어서, 태양광 패널이 항상 태양을 바라보게 하여 최고의 출력을 얻기 위해 태양광 트래킹 시스템이 사용된다. 태양광 발전은 집광형(Concentrating) 또는 비집광형(NonConcentrating) 으로 나눌 수 있는데, 비집광형인 경우 주어진 일조량을 최대한 활용하여 발전 효율과 용량을 증대시키기 위하여, 집광형의 경우에도 태양광을 정확한 위치에 집광시키기 위해, 태양광 트래킹 시스템이 사용된다.
태양광 트래킹 시스템은 일반적으로 모터와 기어등의 기계장치를 이용하여 태양광 패널을 움직이는 구조를 채용하는데, 이러한 기계장치는 유지보수가 필요하고 강한 바람이 불 때는 오작동의 우려가 있다. 또한, 대용량 발전을 위해 패널의 면적이 커지는 경우, 태양광 트래킹 시스템을 구성하는 기계요소들, 예를 들어, 기초, 기둥, 조인트, 모터등에 있어서 대면적 태양광 패널의 무게나 기타 환경에 의한 영향을 견딜 수 있도록 튼튼하게 제작될 것이 요구된다. 이에 따라 태양광 트래킹 시스템의 비용은 점차 증가하는 추세이고 태양광 발전 비용의 상당부분이 태양 전지 이외의 기계장치가 차지하고 있어, 기계장치 및 설치비를 획기적으로 줄이는 방안에 대한 연구가 필요하다.
태양광의 위치를 트래킹하며 태양광을 수집하는 태양광 이용장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 이용 장치는 곡면 쉘을 포함하는 몸체부; 상기 몸체부에 고정된 태양광 수집부; 상기 태양광 이용 장치의 무게 중심을 이동시켜 상기 태양광 수집부의 방위를 변화시키는 트래킹부;를 포함한다.
상기 트랙킹 유닛은, 질량체를 구비하며, 상기 질량체의 상기 태양광 수집부에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부; 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 질량체로서 적어도 하나의 추를 사용할 수 있으며, 이 경우, 상기 구동부는 모터부와, 상기 모터부의 동력을 상기 추에 전달하는 동력전달부를 포함할 수 있다.
상기 질량체로서 유체를 사용할 수 있으며, 이 경우, 상기 구동부는 유체관으로 서로 연결된 복수의 유체탱크와, 상기 유체를 상기 복수의 유체탱크 사이에서 이동시키는 펌프를 포함할 수 있다.
상기 태양광 수집부는 태양광을 광전 변환하는 태양전지 또는 태양열을 모으는 집열판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 구형 쉘 형태, 또는 실린더형 쉘 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 태양광 이용 장치는 태양광 수집부; 상기 태양광 이용 장치의 무게 중심을 이동시켜 상기 태양광 수집부의 방위를 변화시키는 트래킹부; 상기 태양광 수집부와 상기 트래킹부를 연결하고, 상기 태양광 트래킹 시스템이 유체에 부유하기 위해 필요한 부력을 제공하는 몸체부;를 포함한다.
상기 태양광 수집부, 트래킹부, 몸체부는, 유체가 채워진 쉘형 외피의 내부에, 상기 유체에 부유하도록 수용될 수 있다.
상기 쉘형 외피는 원형 쉘 또는 실린더형 쉘일 수 있다.
상기 트랙킹 유닛은, 질량체를 구비하며, 상기 질량체의 상기 태양광 수집부에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부; 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 질량체로서 적어도 하나의 추를 사용할 수 있으며, 이 경우, 상기 구동부는 모터부와, 상기 모터부의 동력을 상기 추에 전달하는 동력전달부를 포함할 수 있다.
상기 질량체로서 유체를 사용할 수 있으며, 이 경우, 상기 구동부는 유체관으로 서로 연결된 복수의 유체탱크와, 상기 유체를 상기 복수의 유체탱크 사이에서 이동시키는 펌프를 포함할 수 있다.
상기 태양광 수집부는 태양광을 광전 변환하는 태양전지 또는 태양열을 모으는 집열판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 태양광 이용 장치는 무게 중심이 낮고 외부환경에 의한 기계적 스트 레스가 없는 트래킹 시스템을 채용하여, 기계적으로 안정한 구조를 갖는다.
또한, 트래킹 시스템과 외부 구조물과의 기계적 연결이 필요하지 않고, 기초 공사가 불필요하므로, 지면 설치뿐 아니라, 수상 설치, 공중 설치 등이 가능하며, 태양광 이용 장치를 설치함에 있어 장소에 대한 제약이 거의 없다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 작용을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 실시예에 의한 태양광 이용 장치의 개략적인 구조와 태양광 트래킹 원리를 설명하는 개념도이다. 도면들을 참조하면, 태양광 이용장치(100)는 곡면 쉘을 포함하는 몸체부(110), 몸체부(110)에 고정된 태양광 수집부(130), 태양광 이용장치(100)의 무게 중심을 이동시켜 태양광 수집부(130)의 방위를 변화시키는 트래킹부(150)를 포함한다.
몸체부(110)는 적어도 일부분의 형상이 곡면 쉘 형태를 갖도록 구성되며, 예를 들어, 구형 쉘 형상 또는 실린더형 쉘 형상의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 단면 형상이 도시된 원형에 한정되지 않는다.
태양광 수집부(130)는 예를 들어, 태양광을 광전변환하는 태양전지 또는 태양광의 열에너지를 모으는 집열판일 수 있으며, 이들의 조합일 수도 있다.
트래킹부(150)는 태양광 이용장치(100)의 무게중심을 이동시킬 수 있도록 마 련된 것이다. 트래킹부(150)는 질량체(미도시)를 포함하는 구성으로, 태양광 이용장치(100)의 무게중심이 몸체부(110)를 이루는 곡면 쉘 상의 위치에서 변할 수 있도록 한다. 무게중심 위치는 예를 들어, A, B, C가 될 수 있는데, 무게중심이 B 위치인 경우 태양광 이용장치(100)는 도 1a에 도시된 바와 같이 점 B를 지나는, 몸체부(110)를 이루는 곡면에서의 법선이 중력 방향(G)이 되도록 배치된다. 도시된 위치에서, 태양광 수집부(130)는 태양광을 향하고 있다.
태양광의 방향이 도 1b와 같이 달라진 경우, 트래킹부(150)의 작용에 따라 무게 중심이 A 위치가 되도록 할 수 있다. 이 경우, 점 A를 지나는, 몸체부(110)를 이루는 곡면에서의 법선이 중력 방향(G)이 되도록 태양광 이용장치(100)가 회전된다. 회전된 위치에서 태양광 수집부(130)는 태양광을 향하게 된다.
마찬가지로, 태양광의 방향의 도 1c와 같을 때, 트래킹부(150)는 태양광 이용장치(100)의 무게 중심을 C 위치로 이동시킨다. 점 C를 지나는 법선이 중력 방향(G)이 되도록 태양광 이용장치(100)가 회전되고, 회전된 위치에서 태양광 수집부(130)는 태양광을 향하게 된다.
이와 같은 구조의 태양광 이용장치(100)는 지상설치와 수상설치가 모두 용이하도록 제안된 것이며, 중력방향(G)는 수상 설치시에는 부력방향이 된다. 이하에서, 트래킹부의 구체적인 구성과 함께 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다. 도면들을 참조하면, 태양광 이용장치(200)는 몸체부(110), 태양광 수집부(130), 트래킹부(250)를 포함한다.
몸체부(110)는 곡면 쉘을 포함하는 형상을 가지며, 구형 쉘 형상 또는 실린더형 쉘 형상의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 단면 형상이 도시된 원형에 한정되지 않는다. 몸체부(110)는 투명 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리 재질이나, 아크릴, PVC와 같은 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
태양광 수집부(130)는 태양광을 이용하여 전기를 생성하는 태양전지를 포함할 수 있다. 태양전지는 결정계와 비정질계를 포함하는 실리콘 반도체, 또는 다양한 종류의 화합물 반도체를 재료로 사용하며, 박막형 또는 탠덤형 구조가 채용될 수 있다. 또한, 태양광 수집부(130)는 태양광의 열에너지를 모으는 집열판을 포함할 수 있으며, 태양에너지를 전기에너지와 열에너지로 동시에 사용하는 구조로 채용되는 것도 가능하다. 도 3a 내지 도 3d는 태양광 수집부(130)의 예시적인 구성을 보인다. 태양광 수집부(130)는 태양광 집광을 위한 광학계를 더 포함할 수 있는데, 예를 들어, 도 3a와 같이 렌즈(135)에 의해 태양전지(132)로 광이 집속되는 구조가 채용될 수 있다. 렌즈의 매수나 형상은 도시된 구조에 한정되지 않는다. 도 3b와 같이 복수의 미러(136)를 이용하는 구성도 가능하다. 서로 다른 각도로 배치된 복수의 미러(136)에 입사된 태양광은 서로 다른 굴절각으로 경로가 변경되어, 태양전지(132) 쪽으로 광이 집속되는 효과를 보이게 된다. 도 3c와 같이 광경로상에서 태양전지(132)의 후방에 오목거울(137)을 사용하는 구조도 가능하며, 태양광은 오목거울(137)의 오목면 위치마다에서 각기 다른 각으로 굴절되어 태양전지(132)에 집속된다. 도 3a 내지 도 3c의 구성에서 렌즈부재나 미러부재를 태양전지와 함께 장착하는 프레임이 사용될 수 있으며, 프레임과 함께 몸체부(110)에 장착될 수 있다. 집광 광학계를 사용하지 않고, 도 3d와 같이 태양전지(132)로 광이 직접 입사되는 구조를 채용할 수 있음은 물론이다.
트래킹부(250)는 태양광 이용장치(200)의 무게 중심을 이동시켜 태양광 수집부(130)의 방위를 변화시키는 것이다. 이를 위하여, 트랙킹부(250)는 질량체를 구비하며, 상기 질량체의 태양광 수집부(130)에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부(255)와 구동부(255)를 제어하는 제어부(257)를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 질량체로서 적어도 하나의 추(251)를 사용한다. 추(251)의 무게는 태양광 이용장치(200) 전체의 무게를 고려하여, 그 움직임에 따라 태양광 이용장치(200)의 무게 중심이 이동되도록 적절히 정할 수 있다. 구동부(255)는 모터부(253)와, 모터부(253)의 동력을 추(251)에 전달하는 동력전달부(252)를 포함하여 구성될 수 있다. 모터부(253)로서, 스테퍼 모터, DC모터, AC모터, 피에조모터, 보이스코일 등 당업자에게 알려진 다양한 모터류가 채용될 수 있다. 또한, 동력전달부(252)는 모터부(253)에서 생성된 동력을 추(251)를 움직일 수 있는 정도의 큰 힘으로 전환하기 위해 마련되며, 예를 들어, 나사나 기어가 채용될 수 있다. 기타, 추(251)가 일정한 방향으로만 움직일 수 있게 도와주는 모션 가이드를 포함할 수 있다.
제어부(257)는 구동부(255)를 제어하여 추(251)가 움직이는 방향 및 이동량을 조절할 수 있도록 구동부(255)를 제어한다. 제어부(257)는 자체적으로 시간에 따른 태양의 위치를 판단하고 이에 따라 구동부(255)를 제어할 수 있다. 또는, 태양의 위치를 센싱하는 센서부(259)를 더 구비할 수 있으며, 이 경우, 센서부(259) 에서 감지된 태양의 위치 정보에 따라 구동부(255)를 제어한다. 센서부(259)로는 CdS, 포토다이오드, 또는 LED 등을 사용한 광 센서가 채용될 수 있다. 제어부(257)나 센서부(259)는 몸체부(110)의 내부에 구동부(255)와 함께 패키지되어 마련될 수 있다. 또는, 몸체부(110)의 외부에 구동부(255)를 원격 제어할 수 있도록 마련되는 것도 가능하다.
이 외에, 태양광 수집부(130)에서 생성된 전력을 필요한 장소에 전달하기 위한 전송부가 더 구비될 수 있다. 전송부는 전력을 유선 송신하거나, 또는 코일에 의한 자기 유도를 이용한 무선 송신할 수 있도록 구성될 수 있다.
트래킹부(250)의 작용에 따라 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 도 2a와 같이 배치된 위치에서, 구동부(255)에 의해 추(251)의 위치가 왼쪽으로 도 2b와 같이 움직이게 되면, 이에 따라, 태양광 이용장치(200)가 반시계방향으로 회전되어, 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지게 된다.
상술한 설명에서 하나의 추(251)를 예시하여 1축 트래킹을 설명하였지만, 복수의 추를 구비하고, 서로 직교하는 두 방향을 따라 복수의 추 각각의 움직임을 제어하는 경우 2축 트래킹이 가능하다.
이상 설명한 태양광 이용장치(200)는 예를 들어, 태양광 수집부(130)의 발전 용량을 증가시키기 위해, 태양광 수집부(130)의 크기와 몸체부(110)의 크기를 직접적으로 증가시킬 수 있으며, 또는, 단위 크기의 태양광 이용장치(200)를 병렬적으로 어레이해서 적용하는 것도 가능하다. 필요에 따라, 1차원 또는 2차원적으로 배 열할 수 있다. 또한, 태양광 이용장치(200)는 다양한 장소에 설치될 수 있는데, 예를 들어, 지상 설치나 수상 설치가 가능하며, 지상 설치로서는 지면 설치나 건물 옥상 설치 외에도, 전신주와 같은 포스트에 매다는 형태의 설치가 가능하다. 또한, 끝에 매달린 풍선과 같은 형태로 공기중에 띄워 놓는 설치가 가능하다.
이하, 다른 실시예들을 살펴보기로 한다. 이하의 실시예들은 전술한 실시예의 태양광 이용장치(200)에 대해 변형된 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(300)의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다. 도면들을 참조하면, 태양광 이용장치(300)는 몸체부(110), 태양광 수집부(130), 트래킹부(350)를 포함한다.
트래킹부(350)는 태양광 이용장치(300)의 무게 중심을 이동시켜 태양광 수집부(130)의 방위를 변화시키는 것이다. 이를 위하여, 트랙킹부(350)는 질량체를 구비하며, 상기 질량체의 태양광 수집부(130)에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부(355)와 구동부(355)를 제어하는 제어부(357)를 포함한다. 제어부(357)는 자체적으로 시간에 따른 태양의 위치를 판단하고 이에 따라 구동부(355)를 제어할 수 있다. 또는, 태양의 위치를 센싱하는 센서부(359)를 더 구비할 수 있으며, 이 경우, 센서부(359)에서 감지된 태양의 위치 정보에 따라 구동부(355)를 제어한다.
본 실시예에서, 상기 질량체로서 유체(351)를 사용한다. 유체(351)의 양이나 종류는 태양광 이용장치(300) 전체의 무게를 고려하여, 그 움직임에 따라 태양광 이용장치(300)의 무게 중심이 이동되도록 적절히 정할 수 있다.
구동부(355)는 유체관353)으로 서로 연결된 복수의 유체탱크(352)와, 유 체(351)를 복수의 유체탱크 사이(352)에서 이동시키는 펌프(354)를 포함한다. 펌프(354)로는 일반적인 기계 펌프나, MEMS 펌프, 압전 펌프 또는 자기유체유동 (MHD) 펌프 등이 채용될 수 있다.
트래킹(350)부의 작용에 따라 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 도 3a와 같이 배치된 위치에서, 구동부(355)에 의해 유체(351)가 왼쪽의 유체탱크(352) 내로 도 3b와 같이 이동되면, 이에 따라, 태양광 이용장치(300)가 반시계방향으로 회전되어, 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지게 된다.
상술한 설명에서 두 개의 유체 탱크(352)를 예시하여 1축 트래킹을 설명하였지만, 유체 탱크(352)를 세 개 이상으로 구비하여 유체(351)의 움직임을 제어하는 경우 2축 트래킹이 가능하다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(400)의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다. 태양광 이용장치(400)는 태양광 수집부(130), 몸체부(420), 트래킹부(250)를 포함한다. 본 실시예는 곡면 쉘을 포함하는 형태의, 예를 들어 도 2a 내지 도 2c의 몸체부(110) 내부에 고정되지 않고, 자체적으로 유체에 부유할 수 있도록 제안된 것이다. 이를 위하여, 몸체부(420)는 태양광 수집부(130)와 트래킹부(250)를 연결하고, 태양광 이용장치(400)가 유체에 부유하기 위해 필요한 부력을 제공하도록 마련된다.
트래킹부(240)는 태양광 이용장치(400)의 무게 중심을 이동시켜 태양광 수집부(130)의 방위를 변화시키는 구성으로서, 질량체로서 추(251)를 이용하는 전술한 도 2a 내지 도 2c의 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 트래킹부(250)의 작용에 따라 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 유체 내에서, 태양광 이용장치(400)는 도 5a와 같이 배치로 부유하게 된다. 구동부(255)에 의해 추(251)의 위치가 왼쪽으로 도 5b와 같이 움직이게 되면, 이에 따라, 태양광 이용장치(400)가 반시계방향으로 회전되어, 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지게 된다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다. 태양광 이용장치(500)는 태양광 수집부(130), 몸체부(520), 트래킹부(350)를 포함한다. 본 실시예도 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 실시예와 마찬가지로, 자체적으로 유체에 부유할 수 있도록 제안된 것이다. 이를 위하여, 몸체부(520)는 태양광 수집부(130)와 트래킹부(350)를 연결하고, 태양광 이용장치(500)가 유체에 부유하기 위해 필요한 부력을 제공하도록 마련된다.
트래킹부(350)는 태양광 이용 장치(500)의 무게 중심을 이동시켜 태양광 수집부(130)의 방위를 변화시키는 구성으로서, 질량체로서 유체(351)를 이용하는 전술한 도 4a 내지 도 4c의 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 트래킹부(350)의 작용에 따라 태양광 수집부(130)의 향방이 달라지는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 유체 내에서, 태양광 이용장치(500)는 도 6a와 같이 배치로 부유하게 된다. 구동부에 의해 유체(351)가 왼쪽의 유체탱크(352)로 도 6b와 같이 이동되면, 이에 따라, 태양광 이용장치(500)가 반시계방향으로 회전되어, 태양광 수집부(130) 의 향방이 달라지게 된다.
도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c에서 설명한 실시예의 태양광 이용장치(400,500)는 유체, 예를 들어, 강이나 바다에 설치되게 되는데, 이 경우, 파도와 같은 표면파에 의한 회전 진동이 일어나 태양광을 정밀하게 트래킹하는데 어려움이 있을 수 있다. 그러나, 이러한 표면파의 주기보다 태양광 이동장치의 회전 공진주기를 크게 함으로써, 태양광 이용장치의 파도에 의한 회전 진동을 줄이는 것이 가능하다.
도 7은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(600)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 태양광 이용장치(600)는 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 태양광 이용장치(400)가 유체(F)가 채워진 쉘형 외피(470)의 내부에 수용된 형태를 갖는다. 쉘형 외피(470)는 원형 쉘 또는 실린더형 쉘일 수 있으며, 재질로는 유리 재질 또는 아크릴, PVC와 같은 투명 플라스틱 재질이 사용될 수 있다. 이와 같은 구성은 지상 설치나 수상 설치가 모두 가능한 구조이며, 또한, 외부 환경에 의한 영향을 줄일 수 있는 구조로 제안된 것이다. 예를 들어 바람이나 파도와 같이 외부에서 야기되는 회전 진동력은 유체(F)를 통해 약화되어 전달되므로, 이에 의한 회전 진동이 줄어들 수 있다. 또한, 유체(F)는 태양광 수집부(130), 예를 들어 태양전지를 냉각시키는 역할을 할 수 있어, 태양전지의 성능을 안정되게 하고, 수명을 연장하는 효과를 갖는다.
본 실시예에서 유체(F)가 채워진 쉘형 외피(470)의 내부에 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 태양광 이용장치(400)가 수용된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도 6a 내지 도 6c에서 설명한 태양광 이용장치(500)가 수용되는 구성도 가능하다.
도 8은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(700)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예는 도 7의 실시예의 변형예로서, 예를 들어, 수상 설치시 파도에 의한 영향을 더욱 줄일 수 있는 구조로 제안되었다. 전술한 바와 같이, 표면파인 파도에 의한 회전 진동을 줄이기 위해, 태양광 이용장치(700)의 회전 공진주기를 표면파의 주기보다 훨씬 크게 하는 방안, 유체가 채워진 쉘형 외피(470)를 이용하는 방안을 사용할 수 있지만, 이에 더하여, 댐핑(damping) 장치로서, 쉘형 외피(470)에 추(720)를 매다는 구성을 사용할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(800)의 개략적인 구조를 보인다. 도 9a는 사시도이고, 도 9b 및 도 9c는 각각 도 9a의 B-B' 단면도, C-C' 단면도이다. 도면들을 참조하면, 태양광 이용장치(800)는 몸체부(810), 태양광 수집부(130), 트래킹부(150)를 포함한다. 몸체부(810)는 실린더형 쉘 형태를 가지며, 태양광 수집부(130)와 트래킹부(150)는 실린더형 쉘의 축 방향 위치가 서로 다르게 배치되어 있다. 즉, 몸체부(810)의 영역은 트래킹부(150)가 배치된 제1영역(812)과 태양광 수집부(130)가 장착된 제2영역(814)으로 나누어져 있다. 트래킹부(150)는 태양광 이용장치(800)의 무게중심을 이동시키는 구성이며, 예를 들어, 도 2a 내지 도 2c나, 도 4a 내지 도 4c에서 설명된 트래킹부(250, 350)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 트래킹부(150)의 구동에 따라 몸체부(810)의 제1영역(812)은 화살표 방향을 따라 움직이게 되고, 제2영역(814)도 제1영역(812)의 움 직임에 연동되며, 태양광 수집부(130)의 방위가 달라지게 된다.
도 10은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치(900)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 태양광 이용장치(900)는 도 9의 태양광 이용장치(800)를 실린더형 쉘의 축방향을 따라 배열한 구조를 갖는다. 이러한 구성은 발전 용량을 높이면서도, 설치 용이성을 고려하여 제안된 것이다. 예를 들어, 태양광 이용장치(900)의 양단을 전신주나 철탑에 부착하는 설치가 가능한데, 산간지역 등 기존의 태양광 발전 설비를 설치하기 어려웠던 곳에 설치하는 것이 용이해진다.
이러한 본원 발명인 태양광 이용장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 실시예에 의한 태양광 이용 장치의 개략적인 구조와 태양광 트래킹 원리를 설명하는 개념도이다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다.
도 3a 내지 도 3d는 실시예의 태양광 이용장치에 채용될 수 있는 태양광 수집부의 예시적인 구성을 보인다.
도 4a 내지 도 4c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조와 태양광을 트래킹하는 동작 과정을 보인다.
도 7은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 8은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 9은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 10은 다른 실시예에 의한 태양광 이용장치의 개략적인 구조를 보인다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200,300,400,500,600,700,800,900...태양광 이용장치
110,810,420,520...몸체부 130...태양광 수집부
150,250,350...트래킹부 251...추
252...동력전달부 253...모터부
351...유체 352...유체탱크
353...유체관 354...펌프

Claims (24)

  1. 태양광 이용장치에 있어서,
    곡면 쉘을 포함하는 몸체부;
    상기 몸체부에 고정된 태양광 수집부;
    상기 태양광 이용 장치의 무게 중심을 이동시켜 상기 태양광 수집부의 방위를 변화시키는 트래킹부;를 포함하는 태양광 이용장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랙킹부는,
    질량체를 구비하며, 상기 질량체의 상기 태양광 수집부에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부;
    상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 태양광 이용장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질량체로서 적어도 하나의 추를 사용하는 태양광 이용장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는
    모터부와,
    상기 모터부의 동력을 상기 추에 전달하는 동력전달부를 포함하는 태양광 이용장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 질량체로서 유체를 사용하는 태양광 이용장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동부는
    유체관으로 서로 연결된 복수의 유체탱크와,
    상기 유체를 상기 복수의 유체탱크 사이에서 이동시키는 펌프를 포함하는 태양광 이용장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 트랙킹 유닛은,
    태양의 위치를 센싱하는 센서부를 더 포함하는 태양광 이용장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양광 수집부는
    태양광을 광전 변환하는 태양전지 또는 태양열을 모으는 집열판 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양광 이용장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 태양광 수집부는 태양광 집광을 위한 광학계를 더 포함하는 태양광 이용장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 구형 쉘 형태를 갖는 태양광 이용장치.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 실린더형 쉘 형태를 갖는 태양광 이용장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 태양광 수집부와 상기 트래킹부는 상기 실린더형 쉘의 축 방향 위치가 서로 다르게 배치된 태양광 이용장치.
  13. 제11항의 태양광 이용장치 복수개가 상기 실린더형 쉘의 축방향을 따라 어레이된 구조의 태양광 이용장치.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 태양광 이용장치 복수개가 1차원 또는 2차원적으로 어레이된 구조의 태양광 이용장치.
  15. 태양광 이용 장치에 있어서,
    태양광 수집부;
    상기 태양광 이용 장치의 무게 중심을 이동시켜 상기 태양광 수집부의 방위를 변화시키는 트래킹부;
    상기 태양광 수집부와 상기 트래킹부를 연결하고, 상기 태양광 이용 장치가 유체에 부유하기 위해 필요한 부력을 제공하는 몸체부;를 포함하는 태양광 이용장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 태양광 수집부, 트래킹부, 몸체부는,
    유체가 채워진 쉘형 외피의 내부에 수용된 태양광 이용장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 쉘형 외피는 원형 쉘 또는 실린더형 쉘인 태양광 이용장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 트랙킹부는,
    질량체를 구비하며, 상기 질량체의 상기 태양광 수집부에 대한 상대적 위치를 변화시키는 구동부;
    상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 태양광 이용장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 질량체로서 적어도 하나의 추를 사용하는 태양광 이용장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 구동부는
    모터부와,
    상기 모터부의 동력을 상기 추에 전달하는 동력전달부를 포함하는 태양광 이용장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 질량체로서 유체를 사용하는 태양광 이용장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 구동부는
    유체관으로 서로 연결된 복수의 유체탱크와,
    상기 유체를 상기 복수의 유체탱크 사이에서 이동시키는 펌프를 포함하는 태양광 이용장치.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양광 수집부는
    태양광을 광전 변환하는 태양전지 또는 태양열을 모으는 집열판 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양광 이용장치.
  24. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항의 태양광 이용장치 복수개가 1차원 또는 2차원적으로 어레이된 구조의 태양광 이용장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190094686A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양광 발전 시스템
KR20190094685A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양전지 모듈 장치
KR20190113732A (ko) * 2019-10-01 2019-10-08 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양전지 모듈 장치
KR20210135757A (ko) * 2020-05-06 2021-11-16 두산중공업 주식회사 플로팅 모듈을 이용한 부유식 태양에너지 무선 전송 시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944073B1 (ko) * 2009-07-13 2010-02-24 김승섭 태양광 발전장치
KR20170036489A (ko) * 2015-09-24 2017-04-03 엘지전자 주식회사 카메라 모듈 및 이와 통신 가능하게 형성되는 이동 단말기
KR102294449B1 (ko) * 2018-02-05 2021-08-26 (주)아이엔오기술 수상용 태양광 발전 시스템
CN112398429B (zh) * 2020-11-17 2024-05-28 厦门伏特佳能源科技有限公司 一种自动倾角追踪光伏板

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010704A (en) * 1973-08-10 1977-03-08 Energy Systems Corporation Buoyant sphere
US4108154A (en) * 1976-11-22 1978-08-22 Homer Van Dyke Solar energy collection system
US4505255A (en) * 1983-11-14 1985-03-19 Zomeworks Corporation Summer/winter solar control system
US4875466A (en) * 1987-09-16 1989-10-24 Stephen Slonneger Solar heating disc
JP2766023B2 (ja) * 1990-01-26 1998-06-18 三洋電機株式会社 太陽電池装置
DE19522215C2 (de) * 1995-06-20 1999-12-02 Nikolaus Laing Schwimmendes Solarkraftwerk und Verfahren zu seinem Betrieb
US6820611B2 (en) * 2000-11-10 2004-11-23 Mikio Kinoshita Solar radiation concentrator and method of concentration solar radiation
US20080257398A1 (en) * 2001-10-11 2008-10-23 Pyron, Inc. Floating Solar Platform
US6994082B2 (en) * 2002-09-20 2006-02-07 Hochberg Eric B Lightweight, low-cost solar energy collector
AU2003902656A0 (en) * 2003-05-29 2003-06-12 Connor, Philip Michael Collector for solar radiation
JP3769556B2 (ja) * 2003-07-17 2006-04-26 直人 市川 水上太陽光発電装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190094686A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양광 발전 시스템
KR20190094685A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양전지 모듈 장치
KR20190113732A (ko) * 2019-10-01 2019-10-08 주식회사 아이엔오기술 수상용 태양전지 모듈 장치
KR20210135757A (ko) * 2020-05-06 2021-11-16 두산중공업 주식회사 플로팅 모듈을 이용한 부유식 태양에너지 무선 전송 시스템

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