KR20110095562A - 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치 - Google Patents

태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치에 관한 것으로, 건물의 시공 단계에서 태양광 발전 기술을 활용하기 위한 방안으로, 태양광 입사량을 증가시키도록 시공 중인 건물의 최상층에 위치하는 거푸집 조립체에 태양전지 유닛을 장착하고 태양전지 유닛에 의해 생산된 전기를 통해 유압 장치를 가동시켜 거푸집 조립체를 상승 이동시킴으로써, 건물 시공 단계에서 화석 연료 에너지 소비를 절감할 수 있고, 태양전지 유닛의 경사 각도를 조절할 수 있도록 다양한 방식의 각도 조절 유닛을 장착함으로써, 날씨, 바람, 일조량 등에 따라 태양전지 유닛의 배치 각도를 자동 조절할 수 있고, 이에 따라 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율을 향상시킴과 동시에 태양전지 유닛의 장착 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치를 제공한다.

Description

태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치{Gang-form Auto-Climbing System Using Photovoltaic}
본 발명은 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 건물의 시공 단계에서 태양광 발전 기술을 활용하기 위한 방안으로, 태양광 입사량이 증가될 수 있도록 시공 중인 건물의 최상층에 위치하는 거푸집 조립체에 태양전지 유닛을 장착하고 태양전지 유닛에 의해 생산된 전기를 통해 유압 장치를 가동시켜 거푸집 조립체를 상승 이동시킴으로써, 건물 시공 단계에서 화석 연료 에너지 소비를 절감할 수 있고, 태양전지 유닛의 경사 각도를 조절할 수 있도록 다양한 방식의 각도 조절 유닛을 장착함으로써, 날씨, 바람, 일조량 등에 따라 태양전지 유닛의 배치 각도를 자동 조절할 수 있고, 이에 따라 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율을 향상시킴과 동시에 태양전지 유닛의 장착 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치에 관한 것이다.
국내의 과다 에너지 소비형 산업구조와 높은 에너지 해외 의존도는 심각한 환경 문제를 야기할 뿐만 아니라 경제 성장을 저해하는 요소로 작용하고 있으며, 이에 친환경 에너지를 활용한 새로운 성장 동력의 확보가 절실하게 요구되고 있다. 특히, 건물 에너지 소비량은 총 에너지 소비량의 25% 이상을 차지하고 있으며, 이로 인해 건축 분야의 에너지 절감은 전체 에너지 절감율을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 내포하고 있다.
이러한 맥락에서 건축물에 대한 친환경적 신재생 에너지 활용에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있으며, 특히 설치 장소의 제약이 없고, 청정하며 무한한 태양 에너지를 통한 태양광 발전 산업에 관심이 집중되고 있다.
태양광 발전은 일반적으로 실리콘으로 대표되는 반도체 소자인 태양전지(Solar Cell)를 이용하는데, 이 태양전지는 서로 전기적 성질이 다른 N형의 반도체와 P형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있다. 이러한 태양전지에 태양광선이 닿으면 광기전력 효과에 의해 기전력을 발생시키고 이를 직류 전류로 변환시킨다.
이러한 태양광 발전 기술은 최근 건축물의 전력 수급과 더불어 외피 마감 재료로 활용할 수 있는 건물 통합형 태양광 발전(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 등의 적용 분야로 활발히 연구되고 있다.
그러나 최근 건축물의 초고층화 추세를 감안할 때, BIPV와 같은 건물 완공 이후의 태양광 발전 활용 기술 뿐만 아니라 건물 시공 단계에서의 태양광 발전 활용 기술 또한 매우 중요하다 할 수 있는데, 현재까지 이러한 시공 단계에서의 태양광 발전 활용 기술은 전혀 이루어지지 않고 있는 실정이다.
일반적으로 초고층 건물의 시공 단계에서는 콘크리트 타설 및 양생을 위해 대형 거푸집이 사용되며, 이러한 대형 거푸집을 자동으로 상승 인양하는 자동 인양 공법이 적용되고 있다. 이러한 자동 인양 공법은 거푸집 자동 상승 장치를 이용하여 거푸집을 상승시켜 각 층마다 반복 사용하는 방식으로 진행된다.
도 1은 일반적인 거푸집 자동 상승 장치의 구조 및 시공 단계를 개략적으로 도시한 공정도이다.
거푸집 자동 상승 장치는 유압 장치(미도시)를 이용하여 거푸집 조립체(100) 전체를 상승시키도록 구성되는데, 거푸집 조립체(100)는 상층에 위치한 거푸집(110)과, 거푸집(110)의 하부층에 위치하여 거푸집(110)과 결합되는 작업 프레임(120)과, 상승 경로를 가이드하는 레일(130) 등으로 구성된다. 작업 프레임(120)은 다수개의 수직빔, 수평빔 및 대각빔이 상호 교차 결합되도록 구성되어 작업자의 작업 공간이 확보되도록 작업대(121) 및 난간대(122)를 구성한다.
이와 같이 구성된 거푸집 조립체(100)는 콘크리트 벽체(W)에 설치된 레일 슈(140)에 의해 지지됨과 동시에 레일 슈(140)를 따라 상승 이동되는데, 이는 별도의 유압 실린더(310)를 거푸집 조립체(100)에 결합한 후 유압 실린더(310)에 공급되는 유압을 통해 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키는 방식으로 진행된다.
유압 장치는 이러한 유압 실린더(310)와, 유압 실린더(310)에 유압을 공급하는 유압 펌프(미도시)와, 유압 펌프를 구동하는 유압 모터(미도시)로 구성된다. 이때, 유압 모터는 별도의 전원 케이블을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 작동하며, 해당 층의 콘크리트 양생이 완료될 때마다 다음 층의 작업을 위해 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키도록 작동한다.
이러한 구성에 따라 유압 장치에는 매층마다 전기 에너지가 공급되며, 이러한 전기 에너지는 초고층 건물의 경우 매층마다 누적되어 건물 전체 시공 단계에서 상당량의 전기 에너지를 소비하게 된다. 따라서, 이러한 시공 단계에서의 전기 에너지를 절감하기 위한 노력의 일환으로 전술한 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 기술이 적극적으로 요구된다 할 것이다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 건물의 시공 단계에서 태양광 발전 기술을 활용하기 위한 방안으로, 태양광 입사량이 증가될 수 있도록 시공 중인 건물의 최상층에 위치하는 거푸집 조립체에 태양전지 유닛을 장착하고 태양전지 유닛에 의해 생산된 전기를 통해 유압 장치를 가동시켜 거푸집 조립체를 상승 이동시킴으로써, 건물 시공 단계에서 화석 연료 에너지 소비를 절감할 수 있는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시공 중인 건물의 최상층에 위치하는 거푸집 조립체의 외측에 태양전지 유닛을 장착하여 태양전지 유닛의 태양광 노출 효과를 최대로 증가시킴으로써, 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율이 향상되어 거푸집 상승 동력이 원활하게 발생되는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 작업 프레임과 상기 작업 프레임에 결합되는 거푸집을 포함하는 거푸집 조립체를 상승 이동시키는 거푸집 자동 상승 장치에 있어서, 태양광을 흡수하여 전기를 생산하도록 상기 거푸집 조립체의 외측에 장착되는 태양전지 유닛; 및 상기 거푸집 조립체와 연결되어 유압을 통해 상기 거푸집 조립체를 상승 이동시키는 유압 장치를 포함하고, 상기 유압 장치는 상기 태양전지 유닛으로부터 생산된 전기를 공급받아 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치를 제공한다.
또한, 상기 거푸집 자동 상승 장치는 상기 작업 프레임에 결합되어 상기 태양전지 유닛의 배치 각도를 조절하는 각도 조절 유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 각도 조절 유닛을 구동하는 액츄에이터를 더 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 태양전기 유닛으로부터 생산된 전기를 이용하여 동작하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 액츄에이터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 시간에 따라 상기 태양전지 유닛이 경사지거나 또는 수직하게 배치되도록 상기 액츄에이터를 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 태양전지 유닛에 작용하는 풍속을 감지하는 풍속 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 풍속 감지 센서에 의해 감지된 풍속이 설정값 이상으로 설정 시간 이상 지속되는 경우 상기 태양전지 유닛이 수직하게 배치되도록 상기 액츄에이터를 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 태양전지 유닛은 상단부가 수평 방향의 제 1 축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 결합되고, 좌우 양측단에는 상하 방향의 직선 이동 경로가 형성되도록 가이드 레일이 장착되며, 상기 각도 조절 유닛은 상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축을 따라 배치되어 상기 제 2 축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 작업 프레임에 장착되며 적어도 일부 구간의 외주면에는 수나사산이 형성되는 작동 로드; 및 내주면에 암나사산이 형성된 탭홀이 중앙부에 형성되어 상기 작동 로드와 나사 결합하고 일측면에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 이동 블록을 포함하고, 상기 작동 로드의 회전에 따라 상기 이동 블록이 이동하여 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절될 수 있다.
이때, 상기 작동 로드의 일측 끝단부에는 상기 이동 블록의 이동 거리를 제한할 수 있도록 스토퍼 블록이 장착될 수 있다.
또한, 상기 액츄에이터는 상기 작동 로드를 회전 구동하도록 장착될 수 있다.
한편, 상기 각도 조절 유닛은 상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 구동 롤러 및 종동 롤러; 상기 작업 프레임에 장착되어 상기 구동 롤러 및 종동 롤러를 고정 지지하는 지지 플레이트; 상기 구동 롤러의 회전력이 상기 종동 롤러에 전달되도록 상기 구동 롤러 및 종동 롤러에 권취되어 상기 제 2 축 방향을 따라 이동하는 와이어 로프; 및 상기 와이어 로프에 결합되어 상기 와이어 로프와 일체로 이동하고 일측면에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 이동 블록을 포함하고, 상기 구동 롤러의 회전에 따라 상기 이동 블록이 이동하여 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절될 수 있다.
이때, 상기 액츄에이터는 상기 구동 롤러를 회전 구동하도록 장착될 수 있다.
한편, 상기 각도 조절 유닛은 상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축 방향으로 길게 형성되어 상기 제 1 축과 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 장착되며 일측단부에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 링크 플레이트를 포함하고, 상기 링크 플레이트가 상기 회전축을 중심으로 회전함에 따라 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절될 수 있다.
이때, 상기 액츄에이터는 상기 링크 플레이트를 회전 구동하도록 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 태양광 입사량이 증가될 수 있도록 시공 중인 건물의 최상층에 위치하는 거푸집 조립체에 태양전지 유닛을 장착하고 태양전지 유닛에 의해 생산된 전기를 통해 유압 장치를 가동시켜 거푸집 조립체를 상승 이동시킴으로써, 신재생 에너지를 통해 화석 연료 에너지 소비를 절감하고 환경 문제 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시공 중인 건물의 최상층에 항상 위치하는 거푸집 조립체의 외측에 태양전지 유닛을 장착하여 태양전지 유닛의 태양광 노출 효과를 최대로 증가시킴으로써, 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율을 향상시키고 이에 따라 원활한 거푸집 상승 에너지를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양전지 유닛의 경사 각도를 조절할 수 있도록 다양한 방식의 각도 조절 유닛을 장착함으로써, 날씨, 바람, 일조량 등에 따라 태양전지 유닛의 배치 각도를 자동 조절할 수 있고, 이에 따라 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율을 향상시킴과 동시에 태양전지 유닛의 장착 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 거푸집 자동 상승 장치의 구조 및 시공 단계를 개략적으로 도시한 공정도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대 도시한 확대도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 구성요소의 동작 관계를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 유닛 및 각도 조절 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 유닛의 각도 조절 상태를 개략적으로 도시한 동작 상태도,
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 각도 조절 유닛의 구성 및 태양전지 유닛의 각도 조절 상태를 개략적으로 도시한 동작 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 구성요소의 동작 관계를 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거푸집 자동 상승 장치는 유압 장치(300)를 이용하여 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키는 장치로서, 유압 장치(300)를 구동하기 위한 전기 에너지를 태양전지 유닛(200)을 통해 공급하도록 구성되어 건물의 시공 단계에서 태양광 발전 기술을 활용한 장치이다. 이러한 거푸집 상승 장치는 전기 에너지를 생산하는 태양전지 유닛(200)과 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키는 유압 장치(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 거푸집 조립체(100)의 구성을 살펴보면, 거푸집 조립체(100)는 종래 기술에서 살펴본 바와 같이 콘크리트 타설 및 양생을 위해 상층에 위치한 거푸집(110)과, 거푸집(110)의 하부측 및 외측에 결합되는 작업 프레임(120)을 포함하여 구성된다.
작업 프레임(120)은 거푸집(110)을 지지함과 동시에 작업자의 작업 공간 확보를 위해 다수개의 수평빔, 수직빔 및 대각빔이 서로 교차 결합되도록 구성되어 다수개의 작업대(121)와 안전 난간대(122)를 이룬다. 이러한 작업 프레임(120)의 내측에는 전체 거푸집 조립체(100)의 상승 이동을 위해 수직 방향의 레일(130)이 결합되고, 벽체(W)에는 이러한 레일(130)을 지지하며 레일(130)의 상승 이동 경로를 가이드하도록 레일 슈(140)가 장착된다.
따라서, 해당 층의 콘크리트 타설 및 양생 작업이 완료되면, 거푸집 조립체(100)는 레일(130)이 레일 슈(140)에 의해 가이드되며 이동하는 방식으로 상승 이동된다. 이때, 거푸집 조립체(100)는 유압 장치(300)의 유압에 의해 상승하게 된다.
이러한 거푸집 조립체(100)의 구성은 일반적인 거푸집 조립체를 예시적으로 간략하게 설명한 것으로, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치에 적용되는 거푸집 조립체(100)는 이외에도 다양한 방식의 거푸집 조립체가 적용될 수 있으며, 이러한 거푸집 조립체는 공지된 기술로서 널리 사용되고 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
유압 장치(300)는 이러한 거푸집 조립체(100)와 연결되어 유압을 통해 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키는 장치인데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 거푸집 조립체(100)의 레일(130)에 분리 가능하게 결합되는 유압 실린더(310)와, 유압 실린더(310)에 유압을 제공하는 유압 펌프(320)와, 유압 펌프(320)를 구동시키도록 전원을 공급받아 동작하는 유압 모터(330)를 포함하여 구성된다. 유압 실린더(310)는 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시킬 때만 레일(130)에 결합시킬 수 있는 분리형으로 적용되어 도 2에 도시된 바와 같이 레일 슈(140)를 지지점으로 하여 끝단이 레일(130)에 결합되어 유압에 의해 레일(130)을 상승 이동시키도록 구성된다.
따라서, 유압 모터(330)에 전원이 공급되어 가동되면, 유압 모터(330)에 의해 유압 펌프(320)가 작동되어 유압 실린더(310)로 유압이 공급되고, 유압 실린더(310)는 유압에 의해 레일(130)을 상승 이동시킨다.
이러한 유압 장치(300)의 구성 또한 예시적으로 설명한 것으로, 유압 실린더(310)가 거푸집 조립체(100)에 고정된 고정형으로 구성될 수도 있는 등 일반적으로 사용되는 다양한 형태의 유압 장치(300)가 적용될 수 있다.
태양전지 유닛(200)은 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 장치로 태양광에 효과적으로 노출되어 전기 에너지 생산량이 향상될 수 있도록 거푸집 조립체(100)의 외측에 장착된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 태양전지 유닛(200)은 거푸집 조립체(100)의 난간대(122) 외측에 장착되며 태양광에 효과적으로 노출되도록 거푸집 조립체(100)의 상층부에 장착되는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따라 태양전지 유닛(200)은 건물 시공 단계에서 계속하여 태양광에 최적 상태로 노출된다. 즉, 건물의 시공 방식은 거푸집 조립체(100)를 상승 이동시키며 하층부터 상층으로 건물을 시공하는 방식으로 진행되고, 이에 따라 건물의 시공 단계에서 거푸집 조립체(100)는 항상 시공 중인 건물의 최상층에 위치하게 된다. 따라서, 거푸집 조립체(100)의 외측에 장착되는 태양전지 유닛(200)은 시공 중인 건물에서 항상 최상층의 외측에 위치하기 때문에, 태양광에 가장 잘 노출되게 되며, 이에 따라 전기 에너지 생산량 또한 최대로 증가하게 된다.
본 발명에 따른 거푸집 자동 상승 장치는 이러한 태양전지 유닛(200)으로부터 생산된 전기 에너지를 유압 장치(300), 좀 더 구체적으로는 유압 모터(330)에 공급하여 유압 장치(300)를 작동시킴으로써, 외부로부터 별도의 상용 전원을 공급할 필요 없이 무한 청정 에너지인 태양광을 활용하여 건물을 시공할 수 있다.
즉, 건물의 시공 단계에서 태양광 발전 기술을 활용하기 위한 방안으로, 본 발명에 따른 거푸집 자동 상승 장치를 사용하게 되면, 전술한 바와 같이 태양전지 유닛(200)이 항상 최상층에 위치하기 때문에, 태양전지 유닛(200)의 태양광에 대한 노출 효과가 상대적으로 우수하여 태양광을 이용한 전기 에너지 생산 효율이 증가하므로, 더욱 에너지 효율적인 건물 시공이 가능하게 된다.
한편, 태양전지 유닛(200)으로부터 생산된 전기 에너지를 유압 장치(300)에 공급하는 방식은 공지된 기술로서 다양한 방식이 있을 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이 태양전지 유닛(200)으로부터 생산된 전기를 저장하도록 축전지(220)를 구비하고, 축전지(220)에 저장된 직류 전기를 유압 장치(300)에 공급할 수 있도록 교류 전기로 변환하는 인버터(230) 등을 구비하는 방식으로 구성될 수 있다. 이때, 축전지(220)와 인버터(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 거푸집 조립체(100)의 작업대(121) 등에 안착 고정되도록 결합하여 거푸집 조립체(100)와 함께 상승 이동하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 태양전지 유닛(200)은 전술한 바와 같이 태양광에 효과적으로 노출되도록 거푸집 조립체(100)의 난간대(122) 외측에 장착되는데, 이때, 태양전지 유닛(200)의 장착 각도는 수직 또는 경사 방향으로 장착될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 상층에 위치하는 태양전지 유닛(200)은 수직 방향으로 장착되고 하층에 위치하는 태양전지 유닛(200)은 경사 방향으로 장착되어 상층 및 하층에 위치하는 태양전지 유닛(200) 모두 최적 상태로 태양광에 노출되는 것이 바람직하다.
이때, 태양전지 유닛(200)은 별도의 고정구(210)를 통해 난간대(122)의 외측에 결합될 수 있으며, 태양전지 유닛(200)의 경사 배치 각도(α)는 약 35°내지 45°각도로 형성하는 것이 단위 면적당 태양광에 대한 에너지 밀도가 상대적으로 높아 최대 효율을 나타낼 수 있다.
이와 같이 태양전지 유닛(200)은 별도의 고정구(210)를 통해 난간대(122)의 외측에 경사지게 고정 배치될 수도 있으나, 이와 달리 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 필요에 따라 조절하도록 구성될 수도 있으며, 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 유닛(200)은 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 조절할 수 있도록 별도의 각도 조절 유닛(400)이 작업 프레임(120)의 난간대(122)에 결합되는 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 각도 조절 유닛(400)은 평판형의 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 조절하는 장치로서 다양한 기계 요소를 이용하여 다양한 형태로 구성할 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
따라서, 사용자는 이러한 각도 조절 유닛(400)을 통해 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 태양광이 비추지 않는 밤시간에는 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 수직한 상태로 변경하여 좀 더 안정적으로 난간대(122)에 결합되도록 하고, 태양광이 비추는 낮시간에는 다시 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 경사진 상태로 변경하여 태양광 노출 효과를 증가시키도록 조절할 수 있다. 또한, 바람이 일정 강도 이상 강하게 불거나 비가 오는 경우와 같이 날씨 조건에 따라 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 적정하게 조절할 수 있다.
각도 조절 유닛(400)을 구동하는 방식은 에너지 소비를 최소화하도록 사용자가 직접 수동으로 조절하는 방식으로 구성될 수 있으나, 이와 달리 전원을 공급 받아 동작하는 액츄에이터(500)를 통해 자동으로 동작하도록 구성될 수도 있다. 이때, 액츄에이터(500)는 태양전지 유닛(200)으로부터 생산된 전기 에너지를 이용하여 동작하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 거푸집 자동 상승 장치는 액츄에이터(500)의 동작을 제어하는 제어부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(800)는 시간에 따라 태양전지 유닛(200)이 경사지거나 또는 수직하게 배치되도록 액츄에이터(500)를 동작 제어할 수 있다. 즉, 제어부(800)에는 시간 설정부(미도시)가 마련되어 특정 시간이 되면, 예를 들어 오전 8시가 되면 태양전지 유닛(200)이 경사지게 배치되도록 액츄에이터(500)를 작동시키고, 오후 6시가 되면 태양전지 유닛(200)이 수직하게 배치되도록 액츄에이터(500)를 작동시키는 방식으로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 태양광이 비추는 낮시간에만 태양전지 유닛(200)이 경사지게 배치되도록 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 다른 거푸집 자동 상승 장치는 태양전지 유닛(200)에 작용하는 풍속을 감지하는 풍속 감지 센서(600)를 더 포함하여 구성되고, 제어부(800)는 풍속 감지 센서(600)에 의해 감지된 풍속이 설정값 이상으로 설정 시간 이상 지속되는 경우 태양전지 유닛(200)이 수직하게 배치되도록 액츄에이터(500)를 동작 제어하는 방식으로 구성될 수 있다.
즉, 태양전지 유닛(200)이 경사지게 배치된 상태에서 바람이 일정 강도 이상 강하게 불게 되면, 태양전지 유닛(200)이 바람의 저항에 의해 심하게 진동하거나 난간대(122)로부터 이탈될 수 있으므로, 이 경우에는 태양전지 유닛(200)의 결합 강도가 향상되도록 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 수직한 상태로 변경하는 것이 바람직하며, 이러한 기능이 풍속 감지 센서(600)와 액츄에이터(500)를 통해 자동으로 수행되도록 구성되어 더욱 안정적인 구조를 이루게 된다.
이외에도 별도의 일조량 센서(700)를 장착하여 태양광이 비추는지 여부를 파악하고, 이를 통해 태양광이 비추지 않는 경우에는 태양전지 유닛(200)이 수직 상태로 배치되도록 제어부(800)가 액츄에이터(500)를 동작 제어하고, 태양광이 비추는 경우에만 태양전지 유닛(200)이 경사 상태로 배치되도록 제어부(800)가 액츄에이터(500)를 동작 제어하는 방식으로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 태양전지 유닛(200)에 장착된 풍속 감지 센서(600) 및 일조량 센서(700)에 의해 측정된 값은 제어부(800)로 인가되고, 제어부(800)는 이러한 측정값에 따라 액츄에이터(500)의 동작을 제어하며, 액츄에이터(500)는 제어부(800)의 제어에 따라 동작하며 각도 조절 유닛(400)을 구동한다. 따라서, 태양전지 유닛(200)은 풍속 또는 일조량에 따라 자동으로 경사 각도가 변경되어 더욱 효율적인 전기 에너지 생산이 가능하고 더욱 안정적인 구조를 이루게 된다. 이때, 각도 조절 유닛(400)은 본 발명의 여러 실시예에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 액츄에이터(500)는 후술할 각도 조절 유닛(400)의 작동 로드(410), 구동 롤러(451) 또는 링크 플레이트(460)를 회전 구동시키는 방식으로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 유닛 및 각도 조절 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 유닛의 각도 조절 상태를 개략적으로 도시한 동작 상태도이고, 도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 각도 조절 유닛의 구성 및 태양전지 유닛의 각도 조절 상태를 개략적으로 도시한 동작 상태도이다.
태양전지 유닛(200)은 평판형의 태양전지 프레임(201)과, 태양광을 받아 전기 에너지를 생산하도록 태양전지 프레임(201)의 전방면에 안착되는 다수개의 태양전지 모듈(202)을 포함하여 구성되고, 태양전지 프레임(201)의 후방면에는 강도 보완을 위한 보강 리브(203)가 상단부 및 하단부에 장착된다. 상단부에 장착된 보강 리브(203)에는 별도의 고정 클램프(P)가 결합되며, 고정 클램프(P)는 수평 방향으로 장착된 작업 프레임(120)의 난간대(122)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 태양전지 유닛(200)은 도 5에 도시된 바와 같이 고정 클램프(P)를 통해 상단부가 난간대(122)에 결합되어 난간대(122)를 축으로 회전 가능하게 결합된다. 이때, 고정 클램프(P)는 난간대(122)에 결합되는 것이 바람직하지만, 난간대(122)와 평행한 수평 방향의 제 1 축(C1)을 따라 배치된 별도의 고정 파이프(미도시)를 이용하여 고정 클램프(P)가 이러한 고정 파이프에 회전 가능하게 결합되도록 구성될 수도 있다.
한편, 태양전지 프레임(201)의 좌우 양측단에는 상하 방향의 직선 이동 경로(205)가 형성되도록 가이드 레일(204)이 장착되며, 이러한 가이드 레일(204)을 따라 이동하는 후술할 별도의 가이드 돌기(421)를 통해 태양전지 유닛(200)의 경사 각도가 조절된다. 즉, 태양전지 유닛(200)의 경사 각도 조절은 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 태양전지 유닛(200)의 상단부가 수평 방향의 제 1 축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 고정되고, 태양전지 유닛(200)의 하단부가 각도 조절 유닛(400)에 의해 제 1 축(C1)을 중심으로 회전하는 방식으로 경사 각도가 조절된다.
각도 조절 유닛(400)은 도 5에 도시된 바와 같이 태양전지 유닛(200)의 좌우측에 각각 배치되는 작동 로드(410)와, 작동 로드(410)에 결합되는 이동 블록(420)을 포함하여 구성된다. 작동 로드(410)는 제 1 축(C1)의 하부에 위치하며 제 1 축(C1)과 직교하는 제 2 축(C2)을 따라 배치되고, 제 2 축(C2)을 중심으로 회전 가능하도록 작업 프레임(120)에 장착된다. 또한, 작동 로드(410)의 외주면에는 적어도 일부 구간에, 좀 더 구체적으로는 작동 로드(410)의 외측 끝단부로부터 일부 구간에 수나사산(S)이 형성된다. 이동 블록(420)은 내주면에 암나사산이 형성된 탭홀(422)이 중앙부에 형성되고, 탭홀(422)에 의해 작동 로드(410)와 나사 결합된다. 또한, 이동 블록(420)의 태양전지 유닛(200)을 향한 일측면에는 가이드 레일(204)에 삽입되어 가이드 레일(204)을 따라 슬라이딩 이동하는 가이드 돌기(421)가 형성된다.
따라서, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 작동 로드(410)가 제 2 축(C2)을 중심으로 회전하게 되면, 이동 블록(420)은 작동 로드(410)의 회전 방향에 따라 작동 로드(410)의 수나사산(S) 형성 구간을 전후 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 이동 블록(420)이 작동 로드(410) 상에서 이동하게 되면, 이동 블록(420)의 가이드 돌기(421)는 태양전지 유닛(200)의 가이드 레일(204)을 따라 이동하며 태양전지 유닛(200)의 하단부를 제 1 축(C1)을 중심으로 회전시키게 된다.
이러한 구조에 따라 작동 로드(410)를 회전시킴으로써, 태양전지 유닛(200)의 배치 각도를 조절할 수 있다. 따라서, 전술한 액츄에이터(500)는 작동 로드(410)를 회전시킬 수 있도록 작동 로드(410)에 연결 결합되는 방식으로 구성될 수 있는데, 태양전지 유닛(200)의 양측에 위치한 2개의 작동 로드(410)를 동시에 회전 구동할 수 있도록 하나의 샤프트(미도시)와, 샤프트의 양측에 결합된 구동 기어(미도시)와, 샤프트를 회전 구동하는 구동 모터(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 이때, 작동 로드(410)에는 구동 기어와 맞물림되는 종동 기어(미도시)가 장착되어야 할 것이다. 이러한 액츄에이터(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 액츄에이터 케이스(510)에 내장된 형태로 구성될 수 있으며, 액츄에이터 케이스(510)에는 사용자에 의해 조작 가능한 스위치 버튼(520)이 장착될 수 있다. 이러한 액츄에이터(500)의 구성은 예를 들어 설명한 것으로, 이외에도 작동 로드(410)를 회전 구동시킬 수 있는 다양한 기계 요소를 통해 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
한편, 작동 로드(410)의 외측 끝단부에는 이동 블록(420)의 이동 거리를 제한할 수 있도록 별도의 스토퍼 블록(430)이 장착될 수 있으며, 이를 통해 작동 로드(410)의 과도한 회전에 의해 이동 블록(420)이 작동 로드(410)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 작동 로드(410)가 제 2 축(C2)을 기준으로 회전 가능하게 배치될 수 있도록 별도의 고정 블록(440)을 구비하여 고정 블록(440)에 작동 로드(410)가 회전 가능하게 관통 결합되도록 구성할 수 있으며, 이때, 고정 블록(440)은 별도의 고정 클램프(P)를 통해 난간대(122)에 고정 장착될 수 있다.
이상에서 설명한 각도 조절 유닛(400)은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 도 7에 도시된 형태로 구성될 수도 있다.
이러한 각도 조절 유닛(400)은 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 축(C1)의 하부에 위치하며 제 1 축(C1)과 직교하는 제 2 축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 구동 롤러(451) 및 종동 롤러(452)와, 작업 프레임(120)에 장착되어 구동 롤러(451) 및 종동 롤러(452)를 고정 지지하는 지지 플레이트(453)와, 구동 롤러(451)의 회전력이 종동 롤러(452)에 전달되도록 구동 롤러(451) 및 종동 롤러(452)에 권취되어 제 2 축(C2) 방향을 따라 이동하는 와이어 로프(454)와, 와이어 로프(454)에 결합되어 와이어 로프(454)와 함께 일체로 이동하는 이동 블록(455)를 포함하여 구성된다. 이때, 이동 블록(455)의 태양전지 유닛(200)을 향하는 일측면에는 가이드 레일(204)에 삽입되어 가이드 레일(204)을 따라 슬라이딩 이동하는 가이드 돌기(456)가 형성된다. 또한, 지지 플레이트(453)는 별도의 고정 클램프(P)를 통해 작업 프레임(120)의 난간대(122)에 고정 결합될 수 있다.
이러한 구조에 따라 구동 롤러(451)가 회전하게 되면, 와이어 로프(454)가 구동 롤러(451)와 종동 롤러(452) 사이에서 제 2 축(C2) 방향을 따라 이동하게 되고, 와이어 로프(454)에 결합된 이동 블록(455)이 일체로 전후 방향으로 이동하게 된다. 이동 블록(455)이 이동하면, 이동 블록(455)에 형성된 가이드 돌기(456)가 태양전지 유닛(200)의 가이드 레일(204)을 따라 슬라이딩 이동하게 되며, 이에 따라 태양전지 유닛(200)의 하단부가 제 1 축(C1)을 중심으로 회전하며 태양전지 유닛(200)의 배치 각도가 조절된다.
따라서, 이러한 각도 조절 유닛(400)을 구동하는 액츄에이터(500)는 구동 롤러(451)를 회전 구동하도록 장착될 수 있는데, 태양전지 유닛(200)의 좌우 양측에 위치한 구동 롤러(451)의 회전축을 동시에 회전 구동하는 구동 모터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이는 전술한 바와 마찬가지로 액츄에이터 케이스(510) 내부에 장착되게 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 각도 조절 유닛(400)은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 도 8에 도시된 형태로 구성될 수도 있다.
이러한 각도 조절 유닛(400)은 태양전지 유닛(200)의 가이드 레일(204)에 슬라이딩 이동 방식으로 결합되는 링크 플레이트(460)를 포함하여 구성될 수 있는데, 링크 플레이트(460)는 제 1 축(C1)의 하부에 위치하며 제 1 축(C1)과 직교하는 제 2 축(C2) 방향으로 길게 형성되고, 제 1 축(C1)과 평행하는 회전축(462)을 중심으로 회전 가능하게 작업 프레임(120)에 장착된다. 또한, 링크 플레이트(460)에는 가이드 레일(204)을 향하는 일측면에 가이드 레일(204)에 삽입되어 가이드 레일(204)을 따라 슬라이딩 이동하는 가이드 돌기(461)가 형성된다. 이때, 별도의 고정 블록(470)을 작업 프레임(120)에 고정 장착하고, 이러한 고정 블록(470)에 링크 플레이트(460)를 회전 가능하게 결합하는 방식으로 구성될 수 있다.
따라서, 링크 플레이트(460)가 회전축(462)을 중심으로 회전하게 되면, 가이드 돌기(461)가 태양전지 유닛(200)의 가이드 레일(204)을 따라 슬라이딩 이동하게 되며, 이에 따라 태양전지 유닛(200)의 하단부가 제 1 축(C1)을 중심으로 회전하며 태양전지 유닛(200)의 배치 각도가 조절된다.
이때, 이러한 각도 조절 유닛(400)을 구동하는 액츄에이터(500)는 링크 플레이트(460)를 회전 구동하도록 장착되는데, 태양전지 유닛(200)의 양측에 위치하는 링크 플레이트(460)의 회전축(462)을 동시에 회전 구동하는 구동 모터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있고, 이는 별도의 액츄에이터 케이스(510) 내부에 장착되는 것이 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 거푸집 조립체 110: 거푸집
120: 작업 프레임 200: 태양전지 유닛
204: 가이드 레일 300: 유압 장치
310: 유압 실린더 320: 유압 펌프
330: 유압 모터 400: 각도 조절 유닛
500: 액츄에이터 600: 풍속 감지 센서
700: 일조량 센서 800: 제어부

Claims (12)

  1. 작업 프레임과 상기 작업 프레임에 결합되는 거푸집을 포함하는 거푸집 조립체를 상승 이동시키는 거푸집 자동 상승 장치에 있어서,
    태양광을 흡수하여 전기를 생산하도록 상기 거푸집 조립체의 외측에 장착되는 태양전지 유닛; 및
    상기 거푸집 조립체와 연결되어 유압을 통해 상기 거푸집 조립체를 상승 이동시키는 유압 장치
    를 포함하고, 상기 유압 장치는 상기 태양전지 유닛으로부터 생산된 전기를 공급받아 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업 프레임에 결합되어 상기 태양전지 유닛의 배치 각도를 조절하는 각도 조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각도 조절 유닛을 구동하는 액츄에이터를 더 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 태양전기 유닛으로부터 생산된 전기를 이용하여 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액츄에이터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 시간에 따라 상기 태양전지 유닛이 경사지거나 또는 수직하게 배치되도록 상기 액츄에이터를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 태양전지 유닛에 작용하는 풍속을 감지하는 풍속 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 풍속 감지 센서에 의해 감지된 풍속이 설정값 이상으로 설정 시간 이상 지속되는 경우 상기 태양전지 유닛이 수직하게 배치되도록 상기 액츄에이터를 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지 유닛은 상단부가 수평 방향의 제 1 축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 결합되고, 좌우 양측단에는 상하 방향의 직선 이동 경로가 형성되도록 가이드 레일이 장착되며,
    상기 각도 조절 유닛은
    상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축을 따라 배치되어 상기 제 2 축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 작업 프레임에 장착되며 적어도 일부 구간의 외주면에는 수나사산이 형성되는 작동 로드; 및
    내주면에 암나사산이 형성된 탭홀이 중앙부에 형성되어 상기 작동 로드와 나사 결합하고 일측면에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 이동 블록
    을 포함하고, 상기 작동 로드의 회전에 따라 상기 이동 블록이 이동하여 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 작동 로드의 일측 끝단부에는 상기 이동 블록의 이동 거리를 제한할 수 있도록 스토퍼 블록이 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 작동 로드를 회전 구동하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  9. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지 유닛은 상단부가 수평 방향의 제 1 축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 결합되고, 좌우 양측단에는 상하 방향의 직선 이동 경로가 형성되도록 가이드 레일이 장착되며,
    상기 각도 조절 유닛은
    상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 구동 롤러 및 종동 롤러;
    상기 작업 프레임에 장착되어 상기 구동 롤러 및 종동 롤러를 고정 지지하는 지지 플레이트;
    상기 구동 롤러의 회전력이 상기 종동 롤러에 전달되도록 상기 구동 롤러 및 종동 롤러에 권취되어 상기 제 2 축 방향을 따라 이동하는 와이어 로프; 및
    상기 와이어 로프에 결합되어 상기 와이어 로프와 일체로 이동하고 일측면에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 이동 블록
    을 포함하고, 상기 구동 롤러의 회전에 따라 상기 이동 블록이 이동하여 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 구동 롤러를 회전 구동하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  11. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지 유닛은 상단부가 수평 방향의 제 1 축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 결합되고, 좌우 양측단에는 상하 방향의 직선 이동 경로가 형성되도록 가이드 레일이 장착되며,
    상기 각도 조절 유닛은
    상기 제 1 축의 하부에 위치하며 상기 제 1 축과 직교하는 제 2 축 방향으로 길게 형성되어 상기 제 1 축과 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 작업 프레임에 장착되며 일측단부에는 상기 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 가이드 돌기가 형성되는 링크 플레이트
    를 포함하고, 상기 링크 플레이트가 상기 회전축을 중심으로 회전함에 따라 상기 태양전지 유닛의 배치 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 링크 플레이트를 회전 구동하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 거푸집 자동 상승 장치.
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