KR20120081709A - 양면 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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김현승
주용학
김태현
김형진
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Abstract

본 발명은 양면 태양광 발전 시스템으로써, 집광판의 양면에 태양광을 집광하여 발전하는 양면 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 양면 태양광 발전 시스템은, 태양광을 반사시키는 반사판과; 상기 반사판의 전방에 이격되게 장착되어 상기 반사판으로부터 반사된 태양광을 집광하는 집광판과; 일단이 상기 반사판에 장착되고, 타단에 상기 집광판이 장착되어 상기 집광판과 반사판을 이격 배치시키는 장착부와; 상기 집광판의 양면에 장착된 솔라셀과; 상기 반사판이 장착되는 지지부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

양면 태양광 발전 시스템 { SOLAR GENERATION SYSTEM USING DOUBLE FACES }
본 발명은 양면 태양광 발전 시스템으로써, 집광판의 양면에 태양광을 집광하여 발전하는 양면 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
태양 에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다.
태양열을 이용하는 방법은 태양열에 의해 데워진 물 등을 이용하여 온수공급 및 난방을 하는 방법이다.
또한, 태양광을 이용하는 방법은 태양광을 이용하여 전기를 발생시키고, 이 전기를 이용하여 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.
태양광을 이용한 발전은 무한한 청정에너지를 이용한 것으로, 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모까지 시스템의 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치 제한에 영향을 받지 않은 이점이 있다.
반면, 발전량이 일사 시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 많은 태양광 모듈이 필요하며, 상용전력에 비해 고가(高價)이며 일상적으로 사용하는 교류가 아닌 직류가 먼저 얻어진다는 단점이 있다.
태양광의 에너지를 전기로 변환하는 기술은 솔라셀을 이용하는 것인데, 솔라셀에 의한 발전효율은 여러 요인에 의해 달라질 수 있으나, 최적의 발전효율을 얻기 위해서는 집광(集光)되는 에너지를 최대화하는 것이 필요하다.
그러나 집광되는 에너지량을 늘리기 위해서는 많은 공간이 필요하며 제한된 공간에서 발전효율을 높이기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 솔라셀을 집광판의 양면에 장착하여 집광효율을 높여 제한적인 공간을 효율적으로 사용하면서 발전효율을 최대화할 수 있는 양면 태양광 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 양면 태양광 발전 시스템은, 태양광을 반사시키는 반사판과; 상기 반사판의 전방에 이격되게 장착되어 상기 반사판으로부터 반사된 태양광을 집광하는 집광판과; 일단이 상기 반사판에 장착되고, 타단에 상기 집광판이 장착되어 상기 집광판과 반사판을 이격 배치시키는 장착부와; 상기 집광판의 양면에 장착된 솔라셀과; 상기 반사판이 장착되는 지지부로 이루어진다.
상기 솔라셀은, 상기 집광판의 정면에 장착되어 태양광을 직접 받는 제1솔라셀과; 상기 집광판의 배면에 장착되어 상기 반사판으로부터 반사된 태양광을 받는 제2솔라셀로 이루어진다.
상기 집광판의 정면에 장착되어 태양광의 광도를 측정하는 광센서와; 상기 지지부에 장착되어 상기 반사판을 회전시키는 구동부와; 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는 상기 광센서에서 측정한 광도에 따라 상기 구동부를 작동시킨다.
상기 집광판의 정면 중심부에는 전방으로 돌출된 가림판이 장착되고, 상기 광센서는, 상기 집광판의 정면에 장착되어 상기 가림판의 일측에 배치되는 제1센서와; 상기 집광판의 정면에 장착되어 상기 가림판의 타측에 배치되는 제2센서로 이루어지되, 상기 제1센서는 상기 가림판의 일측 방향에서 들어오는 태양광의 광도를 측정하고, 상기 제2센서는 상기 가림판의 타측 방향에서 들어오는 태양광의 광도를 측정한다.
상기 제어부는 상기 제1센서에서 측정한 태양광의 광도와 상기 제2센서에서 측정한 태양광의 광도를 비교하여 광도의 차이가 미리 설정된 오차범위 이상이면 상기 가림판을 기준으로 더 큰 광도가 측정된 센서가 배치된 방향으로 상기 반사판을 회전시킨다.
상기 반사판은 오목하게 형성되어 태양광이 상기 제2솔라셀에 집중되게 반사시킨다.
상기 장착부의 타단에 장착된 상기 집광판은 상기 반사판의 중심부에 배치되되, 상기 장착부는 다수개로 이루어져 상호 이격 배치된다.
본 발명에 따른 양면 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
솔라셀을 집광판의 양면에 장착하고 반사판에 의해 반사된 태양광을 집광하여 집광판의 배면에 장착된 솔라셀에 집중시킴으로써, 태양광의 집광량을 증가시켜 발전 효율을 높이고 설치 공간을 줄일 수 있다.
또한, 제어부는 광센서에서 측정된 태양광의 광도에 따라 구동부를 작동시켜 반사판을 회전시킴으로써, 태양의 위치를 추적하여 발전량 및 발전효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 가림판의 양측에 제1센서와 제2센서를 각각 배치하여 제1센서와 제2센서가 감지하는 태양광을 분리함으로써, 제1센서 또는 제2센서가 태양광을 감지함에 따라 반사판의 회전 방향을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 측면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 정면도,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 정면도이다.
본 발명의 양면 태양광 발전 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지지부(100), 구동부(200), 반사판(300), 장착부(400), 집광판(500), 솔라셀(601,602), 광센서(701,702) 및 제어부(미도시)로 이루어진다.
상기 지지부(100)는 지지판(101)과 지지대(102)로 이루어진다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지지판(101)은 사각판 형상으로 형성되고, 상기 지지대(102)는 상기 지지판(101)의 상부에 경사지게 형성된다.
이와 같이 상기 지지대(102)는 상기 지지판(101)에 경사지게 형성되어 상기 지지대(102)에 장착되는 상기 반사판(300)을 경사지게 배치시킨다.
상기 구동부(200)는 상기 지지부(100)에 장착되고 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
구체적으로 상기 구동부(200)는 모터로 이루어지고 도 2에 도시된 바와 같이 상기 지지대(102)의 상단에 장착되고 상기 제어부에 의해 작동되어 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
더욱 구체적으로 상기 구동부(200)는 후술할 상기 반사판(300)의 후방에 돌출된 돌출부(310)에 결합되어 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
또한, 상기 구동부(200)는 종래의 태양광 발전 시스템에 일반적으로 사용되는 기술을 적용하여 상기 구동부(200)와 반사판(300) 즉, 상기 돌출부(310)를 기어 등으로 연결하여 상기 반사판(300)의 회전속도를 조절할 수도 있다.
상기 반사판(300)은 원형으로 오목하게 형성되어 상기 태양광을 반사시킨다.
그리고 전술한 바와 같이 상기 반사판(300)의 배면에는 상기 구동부(200)에 결합되는 상기 돌출부(310)가 돌출 형성되어 상기 반사판(300)은 상기 구동부(200)에 의해 상기 돌출부(310)를 중심으로 회전하게 된다.
이러한 상기 반사판(300)은 오목하게 형성된 면이 거울로 이루어지고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 거울에 반사되는 태양광의 반사각을 조절하여 태양광을 일점 즉, 상기 집광판(500)의 배면에 집중시킨다.
즉, 상기 반사판(300)은 위성접시 형상으로 형성되어 위성접시에 반사된 전파가 안테나에 집중되는 원리와 같다.
도 2에서는 태양광의 방향을 화살표로 표시하여 나타내었다.
상기 집광판(500)의 배면에는 후술할 제2솔라셀(602)이 장착된다.
그리고 전술한 바와 같이 상기 반사판(300)은 상기 지지대(102)에 장착되어 경사지게 배치된다.
이와 같이 상기 반사판(300)은 경사지게 배치되어 태양을 향하게 됨으로써, 더 많은 태양광을 받을 수 있다.
구체적으로 상기 반사판(300)은 지면에 45°각도로 설치하며 설치장소에 따라 적절한 각도로 설치한다.
상기 장착부(400)는 일단이 상기 반사판(300)에 장착되고 타단에 상기 집광판(500)이 장착되어 상기 집광판(500)과 반사판(300)을 이격 배치시킨다.
구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 장착부(400)는 다수개로 이루어지며, 일단이 상기 반사판(300)의 외주면에 장착되어 상호 이격 배치된다.
그리고 상기 장착부(400)는 절곡 형성되어 타단이 각각 상기 반사판(300)의 중심부를 향하게 된다.
이러한 상기 장착부(400)는 얇은 막대 형상으로 형성되어 상기 반사판(300)으로 들어오는 태양광을 가리는 것을 최소화한다.
본 실시예에서 상기 장착부(400)는 상기 반사판(300)의 양측에 2개씩 형성하여, 상기 집광판(500)을 안정적으로 고정하면서 태양광을 가리는 것을 최소화하였다.
상기 집광판(500)은 상기 반사판(300)의 전방에 이격되게 장착되어 상기 반사판(300)으로부터 반사된 태양광을 집광한다.
전술한 바와 같이 상기 집광판(500)은 상기 장착부(400)의 타단에 장착되어 상기 반사판(300)과 이격 배치된다.
또한, 상기 집광판(500)은 상기 반사판(300)의 중심부에 배치된다.
이러한 상기 집광판(500)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 사각판 형상으로 형성되고 양면에 솔라셀(601,602)이 장착된다.
상기 솔라셀(601,602)은 제1솔라셀(601)과 제2솔라셀(602)로 이루어진다.
상기 제1솔라셀(601)은 상기 집광판(500)의 정면에 장착되어 태양광을 직접 받아 전기를 발생시킨다.
상기 제2솔라셀(602)은 상기 집광판(500)의 배면에 장착되어 상기 반사판(300)으로부터 반사된 태양광을 받아 전기를 발생시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2솔라셀(602)에는 상기 반사판(300)으로부터 반사된 태양광이 집중되게 된다.
그리고 상기 집광판(500)의 정면에는 태양광의 광도를 측정하는 광센서(701,702)가 장착된다.
상기 광센서(701,702)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1센서(701)와 제2센서(702)로 이루어진다.
상기 제1센서(701)와 제2센서(702)는 상기 집광판(500)의 중심부에 장착되고, 상기 제1센서(701)와 제2센서(702) 사이에 가림판(510)이 장착된다.
상기 가림판(510)은 사각판 형상으로 형성되어 상기 집광판(500)의 중심부에 수직으로 장착된다.
이와 같이 상기 가림판(510)은 상기 제1센서(701)와 제2센서(702) 사이에 배치되어 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)가 감지하는 태양광을 구분한다.
즉, 상기 제1센서(701)는 상기 가림판(510)의 일측에 배치되어 상기 가림판(510)의 일측에서 들어오는 태양광의 광도를 측정하고, 상기 제2센서(702)는 상기 가림판(510)의 타측에 배치되어 상기 가림판(510)의 타측에서 들어오는 태양광의 광도를 측정한다.
이와 같이 상기 가림판(510)의 양측에 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)를 각각 배치하여 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)가 감지하는 태양광을 분리함으로써, 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)가 태양광을 감지함에 따라 후술하는 바와 같이 상기 반사판(300)의 회전 방향을 제어할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 상기 구동부(200)를 제어한다.
구체적으로 상기 제어부는 상기 광센서(701,702)가 측정한 태양광의 광도에 따라 상기 구동부(200)를 작동시킨다.
즉, 상기 제어부는 상기 제1센서(701)에서 측정한 태양광의 광도와 상기 제2센서(702)에서 측정한 태양광의 광도를 비교하여 광도의 차이가 미리 설정한 일정 오차범위 이상이면 상기 가림판(510)을 기준으로 더 큰 광도가 측정된 센서가 배치된 방향으로 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
상술한 바와 같이 상기 솔라셀(601,602)을 상기 집광판(500)의 양면에 장착하고 상기 반사판(300)에 의해 반사된 태양광을 집광하여 상기 집광판(500)의 배면에 장착된 상기 제2솔라셀(602)에 집중시킴으로써, 태양광의 집광량을 증가시켜 발전효율을 높이고 설치 공간을 줄일 수 있다.
이하, 상술한 구성에 따른 양면 태양광 발전 시스템의 작동방법에 대해 알아본다.
태양광이 상기 집광판(500)의 정면과 수직을 이루면 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)에서 측정한 태양광의 광도 차이는 미리 설정한 오차범위 이내에 포함되어 상기 제어부는 상기 구동부(200)를 작동시키지 않는다.
한편, 태양이 이동하면 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)에 의해 측정된 광도의 차이가 발생하고 상기 제1센서(701)에서 측정된 광도와 상기 제2센서(702)에서 측정된 광도가 미리 설정한 오차범위 이상 차이가 나면 상기 제어부는 상기 구동부(200)를 작동시켜 상기 가림판(510)을 기준으로 더 큰 광도가 측정된 센서 방향으로 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
구체적으로 태양은 동쪽에서 서쪽으로 이동하므로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 가림판(510)의 좌측을 서쪽, 상기 가림판(510)의 우측을 동쪽으로 가정했을 때, 상기 가림판의 좌측에 장착된 상기 제1센서(701)에서 측정된 광도가 상기 가림판의 우측에 장착된 상기 제2센서(702)에서 측정된 광도보다 커진다.
이에 따라 상기 제어부는 상기 구동부(200)를 작동시켜 더 큰 광도가 측정된 상기 제1센서(701) 방향 즉, 좌측 방향으로 상기 반사판(300)을 회전시켜 태양을 추적하도록 한다.
또한, 상기 반사판(300)이 회전하여 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)에서 측정한 광도의 차이가 미리 설정한 오차범위 이내에 포함되면 상기 제어부는 상기 구동부(200)를 멈춘다.
이와 같이 양면 태양광 발전 시스템은 상기 광센서(701,702) 및 제어부에 의해 태양을 추적하여 발전량을 늘리고 발전 효율을 높일 수 있다.
그리고 상기 제어부는 특정 광도(L)를 설정하여 상기 제1센서(701) 및 제2센서(702)에서 측정된 광도가 미리 설정된 광도(L) 이하이면 태양광이 없는 것으로 가정하고 시스템을 정지시킨다.
또한, 상기 제1센서(701) 또는 제2센서(702)에서 측정된 광도가 미리 설정된 광도(L) 이상이 되면 시스템을 재가동시키고 전술한 바와 같이 상기 제1센서(701)와 제2센서(702)에서 측정된 광도를 비교하여 상기 가림판(510)을 기준으로 더 큰 광도가 측정된 센서 방향으로 상기 반사판(300)을 회전시킨다.
본 발명인 양면 태양광 발전 시스템은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100 : 지지부, 101 : 지지판, 102 :지지대, 200 : 구동부, 300 : 반사판, 310 : 돌출부, 400 : 장착부, 500 : 집광판, 510 : 가림판, 601 : 제1솔라셀, 602 : 제2솔라셀, 701 : 제1센서, 702 : 제2센서,

Claims (7)

  1. 태양광을 반사시키는 반사판과;
    상기 반사판의 전방에 이격되게 장착되어 상기 반사판으로부터 반사된 태양광을 집광하는 집광판과;
    일단이 상기 반사판에 장착되고, 타단에 상기 집광판이 장착되어 상기 집광판과 반사판을 이격 배치시키는 장착부와;
    상기 집광판의 양면에 장착된 솔라셀과;
    상기 반사판이 장착되는 지지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 솔라셀은,
    상기 집광판의 정면에 장착되어 태양광을 직접 받는 제1솔라셀과;
    상기 집광판의 배면에 장착되어 상기 반사판으로부터 반사된 태양광을 받는 제2솔라셀로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 집광판의 정면에 장착되어 태양광의 광도를 측정하는 광센서와;
    상기 지지부에 장착되어 상기 반사판을 회전시키는 구동부와;
    상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부는 상기 광센서에서 측정한 광도에 따라 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 집광판의 정면 중심부에는 전방으로 돌출된 가림판이 장착되고,
    상기 광센서는,
    상기 집광판의 정면에 장착되어 상기 가림판의 일측에 배치되는 제1센서와;
    상기 집광판의 정면에 장착되어 상기 가림판의 타측에 배치되는 제2센서로 이루어지되,
    상기 제1센서는 상기 가림판의 일측 방향에서 들어오는 태양광의 광도를 측정하고,
    상기 제2센서는 상기 가림판의 타측 방향에서 들어오는 태양광의 광도를 측정하는 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1센서에서 측정한 태양광의 광도와 상기 제2센서에서 측정한 태양광의 광도를 비교하여 광도의 차이가 미리 설정된 오차범위 이상이면 상기 가림판을 기준으로 더 큰 광도가 측정된 센서가 배치된 방향으로 상기 반사판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 반사판은 오목하게 형성되어 태양광이 상기 제2솔라셀에 집중되게 반사시키는 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 장착부의 타단에 장착된 상기 집광판은 상기 반사판의 중심부에 배치되되,
    상기 장착부는 다수개로 이루어져 상호 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 양면 태양광 발전 장치.






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