KR20120116217A - 태양광 복합 추적식 발전장치와 그를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템 - Google Patents

태양광 복합 추적식 발전장치와 그를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 복합 추적식 발전장치와 그를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템에 관한 것으로, 태양 이동에 관한 천문학적 좌표(태양의 고도와 방위각)를 이용하여 태양을 1차 추적하면서 광량에 따라 태양 광원의 위치를 2차 정밀 추적할 수 있기 때문에, 일반 단일 추적방식의 태양광 발전 시스템에 비해 발전 효율을 극대화할 수 있는 발명이며, 감성형 LED 가로등 조명이 설치되는 장소의 온도와 습도에 따라 LED 램프의 조명 색상을 가변시켜 줄 수 있기 때문에, 환경 친화적이면서도 보는 이의 감성을 순화시켜 줄 수 있는 유용한 발명이다.

Description

태양광 복합 추적식 발전장치와 그를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템{Track style sunlight production of electric power system and Emotional type street lighting system using the same}
본 발명은 태양광 발전 및 그를 이용한 가로등 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 복합 추적식 발전장치와 그를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템에 관한 것이다.
이상 기후 현상과 이에 기인한 급격한 지구 환경변화는 인간의 생존마저 위협하는 매우 심각한 상황에까지 이르게 되었다. 이에 세계 각국은 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출량을 줄이자는 목소리를 높이고 있으며, 화석에너지를 대체할 신재생 에너지의 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 무한 친환경 에너지로 인식되고 있는 태양광 에너지의 개발을 위해 예산과 인력을 집중 투자하고 있다.
태양광 에너지의 활용방법 가운데 하나인 태양광 발전은 타 신재생 에너지의 발전에 비해 실용적 구현 가능성이 높고, 필요한 장소에 필요한 만큼의 발전을 할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 또한 유지보수가 용이하며 무인화가 가능하고, 상용전력과 계통 연계하여 효율적인 전력운용에 적합하다는 장점을 가지고 있어, 국가적 관심과 지원 속에 연구, 개발 및 설비투자가 확대되고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템 분야의 최근 기술 동향을 살펴 보면, 효율적인 에너지 발전을 위해 태양광을 효율적으로 추적하는 기술에 집중되어 있다. 그러나 소개되고 있는 태양광 발전 시스템 기술들은 각각 효율의 한계성 및 다양한 일조 조건을 충분히 고려하지 못하고 있다는 단점을 가지고 있으며, 센서의 추적 조건에 대한 인식의 복잡성과 한계 때문에 시스템 구현이 용이하지 않다는 단점들을 가지고 있다. 이에 새로운 방식의 태양광 추적 발전 기술이 요구되는 바이다.
한편 태양광 발전 시스템을 이용하여 생성된 전원을 가로등 조명 시스템에 제공하는 기술들이 일반화되어 있는데, 이러한 시스템에서 사용되는 조명 램프는 보통 LED 램프 보다 에너지 효율면에서 우수하다고 할 수 없으며, 또한 주변 환경에 친화적이라 할 수 없다. 따라서 에너지 절감 및 고효율성을 가진 LED 램프를 가로등 조명으로 사용하되, 주변 환경과 주위 환경 인자 변화에 따라 조명 색상을 가변시켜 줄 수 있는 새로운 개념의 감성형 가로등 조명 시스템의 개발이 절실히 요구되는 바이다.
이에 본 발명의 목적은 태양광을 효율적이고도 정밀하게 추적하여 발전 효율을 극대화할 수 있는 태양광 복합 추적식 발전장치를 제공함에 있으며,
더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 발전효율을 극대화할 수 있는 태양광 복합 추적식 발전장치를 사용하여 생성된 전기에너지를 주변 환경에 적합한 감성형 가로등 조명 전원으로 공급할 수 있는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치는,
모듈 경사면에 광센서가 부착되어 적어도 200도 이상의 광각을 가지고 광량을 측정하기 위한 광센서 모듈과;
GPS 정보를 획득하기 위한 GPS 수신기와;
솔라모듈을 회전시키는 솔라모듈 구동부와;
솔라모듈의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더와;
태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적하고 광량에 따라서 태양 광원의 위치를 정밀 추적하도록 상기 솔라모듈 구동부를 제어하는 시스템 컨트롤러;를 포함함을 특징으로 한다.
더 나아가 상기 발전장치의 시스템 컨트롤러는,
광량이 설정치 이하이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하고, 광량이 설정치 이상이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양광을 미세 추적하도록 상기 솔라모듈 구동부를 제어함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 과제 해결수단에 따르면, 태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 1차 추적하면서 광량에 따라서 태양 광원의 위치를 2차적으로 정밀 추적할 수 있어 태양광 발전 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감성형 가로등 조명 시스템은,
태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적함과 동시에 광량에 따라 태양 광원의 위치를 정밀 추적하는 방식으로 전기 에너지를 발전하기 위한 태양광 복합 추적식 발전장치와;
상기 발전장치에 의해 발전된 전기 에너지를 충전하여 부하 전원으로 공급하기 위한 전원 저장부와;
다수의 LED 램프와 램프 구동회로를 포함하며 상기 전원 저장부로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 감성형 가로등 조명부와;
광량과 천문학적 좌표를 참조하여 최적의 태양광 추적이 이루어지도록 상기 태양광 복합 추적식 발전장치를 제어하고, 전원 공급 및 조명 색상을 제어하기 위한 시스템 컨트롤러;를 포함함을 특징으로 한다.
변형 실시예로써 상술한 가로등 조명 시스템은 외부 온도를 감지하기 위한 온도감지센서와;
외부 습도를 감지하기 위한 습도감지센서;를 더 포함할 수 있으며, 이때 시스템 컨트롤러는 센서들로부터 입력되는 외부 온도와 습도 값에 따라 조명 색상을 결정하고, 결정된 색상의 표출이 이루어지도록 상기 조명부를 제어할 수 있다.
이러한 시스템에서는 가로등 조명이 설치되는 장소의 온도와 습도에 따라 조명 색상을 가변시켜 줄 수 있기 때문에, 환경 친화적이면서도 보는 이의 감성을 순화시켜 줄 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 태양광 복합 추적식 발전장치는 태양 이동에 관한 천문학적 좌표(태양의 고도와 방위각)를 이용하여 태양을 1차 추적하면서 광량에 따라 태양 광원의 위치를 2차 정밀 추적할 수 있기 때문에, 일반 단일 추적방식의 태양광 발전 시스템에 비해 발전 효율(최대 30% 이상)을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치는 일몰후 익일 일출지점과 관련된 태양의 고도와 방위각에 대한 최적 값을 계산하여 우선적으로 솔라모듈을 이동시키기 때문에, 일출후 태양광 발전시의 프로세서 점유율을 낮추어 실제 태양광 발전량이 급격히 변동하는 시점에 최대 전력점 추적 효율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템은 발전 효율이 높은 태양광 복합 추적식 발전장치와 LED램프를 이용하기 때문에, 발전 효율이 높음은 물론 형광등이나 수은등과 비교하여 동일 전력 사용시 월등한 조도의 조명장치를 구현할 수 있다. 또한 가로등 조명이 설치되는 장소의 온도와 습도에 따라 조명 색상을 가변시켜 줄 수 있기 때문에, 환경 친화적이면서도 보는 이의 감성을 순화시켜 줄 수 있는 조명 시스템을 구현할 수 있다.
더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템을 지자체의 도로 조명과 방범 가로등, 공원 등지의 가로등으로 사용한다면, 대체 에너지로서 탄소배출량을 줄여 세계적 녹색정책에 부응하는 결과를 얻을 수 있고, 기존 상업 전기의 부족한 발전량을 보완할 수 있으며, 미래의 기술을 대비하는 역할을 통해 국가와 지역 경제 활성화에 크게 기여할 수 있는 부대 효과를 얻을 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치의 블럭구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템의 블럭구성도.
도 3은 도 2중 전원 저장부의 구성 예시도.
도 4는 도 3에 도시한 전원 저장부의 충방전 히스테리시스 특성 곡선 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 본원 발명자에 의해 창작되어 선출원 공지된 태양광 발전 에너지의 충방전 방식, 그리고 천문학적 좌표계를 이용하여 태양광을 추적하는 일반 태양광 발전 시스템에서의 솔라모듈 구동부의 구성과 같은 일반적이면서 공지된 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우 그에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치의 블럭구성도를 도시한 것으로, 상기 태양광 복합 추적식 발전장치는 적어도 모듈 경사면, 보다 구체적으로는 45도 각도의 경사면에 광센서가 부착되어 200도 이상의 광각을 가지고 광량을 측정하기 위한 광센서 모듈(110)과, GPS 위성으로부터 GPS 정보를 획득하기 위한 GPS 수신기(140), 솔라모듈(300)을 회전시키는 솔라모듈 구동부(120), 솔라모듈(300)의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더(130) 및 태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적하고 광량에 따라서 태양 광원의 위치를 정밀 추적하도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어하는 시스템 컨트롤러(200)를 포함한다.
상술한 태양광 복합 추적식 발전장치의 구성들에 대해 부연 설명하면, 상기 솔라모듈 구동부(120)는 보다 구체적으로 솔라모듈(300)을 상하, 좌우로 각각 구동시키는 모터들과, 이들 모터들의 회전방향과 속도를 시스템 컨트롤러(200)의 제어에 따라 PWM 구동 제어하는 모터 구동부들을 더 포함한다. 그리고 솔라모듈(300)의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더(130)는 시스템 오동작시 안정적으로 솔라모듈(300)의 위치를 측정하기 위해서 절대위치(absolute) 엔코더를 사용한다.
시스템 컨트롤러(200)는 태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 솔라모듈(300)을 천문학적 좌표계로 향하도록 제어한다. 동시에 광센서 모듈(110)을 통해 획득된 광량이 설정치 이하이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하고, 광량이 설정치 이상이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양광을 ±5도 범위 내에서 미세 추적하도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어한다.
더 나아가 시스템 컨트롤러(200)는 일몰후 익일 일출지점과 관련된 태양의 고도와 방위각에 대한 최적 값을 계산하여 솔라모듈(300)을 일출지점(동쪽)으로 이동시킨다. 태양의 고도각과 방위각은 각각 하기 수학식 1과 2를 통해 구할 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 h는 태양고도(0≤h≤90°)를 나타내며, φ는 위도(-90°≤φ≤90°)를 나타내고, δ는 태양적위( °, 예 하지 23.0°, 동지 -23.5°)를 나타낸다. 그리고 t는 시각( °, 예, 24시간 360°, 1시간 15°, 오전: -, 오후: +, 남중시 정오:0)을 나타낸다.
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 a는 적경(Right ascension), A는 방위각, h는 고도를 나타내며, HA는 천체의 시간각(Hour angle), φ는 관측지의 측지 위도(Geodetic Latitude)를 각각 나타낸다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 태양광 복합 추적식 발전장치의 동작을 부연 설명하면,
우선 시스템 컨트롤러(200)는 GPS수신기(140)를 통해 GPS정보를 수신하고, 그 GPS 정보를 바탕으로 태양광 발전장치의 솔라모듈(300)이 설치되는 위치정보와 시각 정보를 생성한다. 이후 시스템 컨트롤러(200)는 생성된 위치정보와 시각정보를 바탕으로 천문학적 좌표(태양의 고도 및 방위각 정보)를 계산(또는 DB에서추출)한다. 그리고 시스템 컨트롤러(200)는 엔코더(130)로부터 얻어진 솔라모듈(300)의 현재 위치정보와 상기 천문학적 좌표 정보를 바탕으로 최적의 태양광 추적이 이루어지도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어한다. 이에 솔라모듈 구동부(120)는 솔라모듈(300)을 상하, 좌우로 각각 구동시키는 모터를 PWM방식으로 정역 회전시킴으로써, 솔라모듈(300)은 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하게 되는 것이다.
더 나아가 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 시스템 컨트롤러(200)는 광센서 모듈(110)을 통해 현재의 광량을 측정한다. 만약 광량이 설정치 이상이라면, 시스템 컨트롤러(200)는 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양을 ±5도 범위 내에서 미세 추적하도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어한다. 이와 같이 천문학적 좌표계와 광량에 따라 태양광을 추적함에 따라 솔라 모듈(300)에서는 태양광 에너지가 전기 에너지로 변환되어 축전지 등에 충전되고 부하에 공급됨으로써, 가로등과 같은 부하는 정상적으로 점등될 수 있다.
한편 일몰이 되면 시스템 컨트롤러(200)는 -로 계산된 고도값을 +고도로 환산하여 솔라모듈(300)을 일출지점(동쪽)으로 이동시킨다. 태양의 고도각과 방위각은 각각 상기 수학식 1과 2를 통해 구할 수 있다. 이와 같이 일몰후 바로 솔라모듈(300)을 동쪽으로 향하게 하면, 일출후 태양광 발전시의 프로세서 점유율을 낮추어 실제 태양광 발전량이 급격히 변동하는 시점에 최대 전력점 추적(Maximum Power Point Tracking) 효율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하 상술한 바와 같은 구성을 가지고 동작하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 발전장치로 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템에 대해 설명하기로 한다.
우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템의 블럭구성도를 도시한 것이며, 도 3은 도 2중 전원 저장부(400)의 구성도를 예시한 것이다. 그리고 도 4는 도 3에 도시한 전원 저장부(400)의 충방전 히스테리시스 특성 곡선을 예시한 것이다.
도 2를 우선 참조하면, 태양광 복합 추적식 발전장치(100)는 도 1에서 설명한 시스템 컨트롤러(200)를 제외하고 도 1의 구성과 동일한 구성을 가진다. 이러한 태양광 복합 추적식 발전장치(100)는 태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적함과 동시에 광량에 따라 태양 광원의 위치를 정밀 추적하는 방식으로 전기 에너지를 발전하기 위한 구성요소로서, 모듈 경사면에 광센서가 부착되어 200도 이상의 광각을 가지고 광량을 측정하기 위한 광센서 모듈(110)과, GPS 정보를 획득하기 위한 GPS 수신기(140), 솔라모듈(300)을 회전시키는 솔라모듈 구동부(120) 및 솔라모듈(300)의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더(130)를 포함한다.
전원 저장부(400)는 상기 발전장치(100)에 의해 발전된 전기 에너지를 충전하여 부하 전원으로 공급하는 역할을 담당한다. 이러한 전원 저장부(400)는 도 3에 도시한 바와 같이 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발전시키는 솔라모듈(300)로부터 전력을 공급받아 저장하는 축전지(310)와, 축전지(310)의 충방전을 제어하는 충방전 제어부(320), 축전지(310)의 충전 및 방전 상태를 표시하기 위한 표시부(330)와 축전지(310)에 충전된 전력을 외부 부하로 공급하기 위한 전원 공급부(340)를 포함한다. 참고적으로 충방전 제어부(320)는 솔라모듈(300)로부터 공급되는 전력을 이용하여 충전되는 축전지(310)의 충방전을 제어하는 장치로서, 축전지(310)로 유입되는 전류를 정밀하게 제어하는 정밀 전류제어부와, 축전지(310)에 충전된 전압레벨을 모니터링하여 충방전 경로를 단속하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 충방전 제어부(320)는 일실시예로서 본원 출원인에 의해 출원되어 특허등록된 "충방전 제어장치"(10-0787176호)를 이용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 감성형 가로등 조명부(700)는 다수의 LED 램프와 램프 구동회로를 포함하며 전원 저장부(400)로부터 공급되는 전원에 의해 점등된다.감성형 가로등 조명 시스템의 시스템 컨트롤러(200)는 광량과 천문학적 좌표를 참조하여 최적의 태양광 추적이 이루어지도록 상기 태양광 복합 추적식 발전장치(100)를 제어하고, 부하측으로의 전원 공급과 조명 색상을 제어하는 역할을 수행한다. 이러한 시스템 컨트롤러(200) 역시 광량이 설정치 이하이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하고, 광량이 설정치 이상이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양광을 미세 추적하도록 태양광 복합 추적식 발전장치(100)의 솔라모듈 구동부(120)를 제어한다. 만약 감성형 가로등 조명 시스템이 후술하는 바와 같이 습도감지센서(500)와 온도감지센서(600)를 구비하는 시스템이라면, 시스템 컨트롤러(200)는 상기 센서들(500,600)로부터 입력되는 외부 온도와 습도 값에 따라 조명 색상을 결정하고, 결정된 색상의 표출이 이루어지도록 조명부(700)를 제어한다.
감성형 조명 시스템을 구현하기 위해 추가 가능한 구성으로서, 외부 습도와 온도를 각각 감지하기 위한 습도감지센서(500)와 온도감지센서(600)를 더 포함할 수 있다. 아울러 시스템 상태, 환경 정보 및 가로등 상태를 표시하기 위한 표시부(800)와, 시스템 상태, 환경 정보 및 가로등 상태정보를 외부장치와 송수신하기 위한 통신부(900)를 더 포함하여 변형된 감성형 가로등 조명 시스템을 구현할 수 있다.
이하 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템의 동작을 부연 설명하면,
우선 시스템 컨트롤러(200) 역시 도 1에서 설명한 것처럼 GPS수신기(140)를 통해 GPS정보를 수신하고, 그 GPS 정보를 바탕으로 태양광 발전장치의 솔라모듈(300)이 설치되는 위치정보와 시각 정보를 생성한다. 이후 시스템 컨트롤러(200)는 생성된 위치정보와 시각정보를 바탕으로 천문학적 좌표(태양의 고도 및 방위각 정보)를 계산(또는 DB에서추출)한다. 그리고 시스템 컨트롤러(200)는 엔코더(130)로부터 얻어진 솔라모듈(300)의 현재 위치정보와 상기 천문학적 좌표 정보를 바탕으로 최적의 태양광 추적이 이루어지도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어함으로써, 솔라모듈(300)은 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하게 되는 것이다. 그리고 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 시스템 컨트롤러(200)는 광센서 모듈(110)을 통해 현재의 광량을 측정하여 가장 밝은 위치의 태양을 ±5도 범위 내에서 미세 추적하도록 솔라모듈 구동부(120)를 제어한다. 이와 같이 천문학적 좌표계와 광량에 따라 태양광을 추적함에 따라 솔라 모듈(300)에서는 태양광 에너지가 전기 에너지로 변환되어 축전지(310)에 충전된다. 앞서 설명한 바와 같이 일몰이 되면 시스템 컨트롤러(200)는 -로 계산된 고도값을 +고도로 환산하여 솔라모듈(300)을 일출지점(동쪽)으로 이동시킨다.
이하 전원 저장부(400)의 충방전 동작을 설명하면, 우선 축전지(310)의 충방전 제어를 위해 설정되어야 하는 제1기준전압레벨을 14.4V, 제2기준전압레벨을 13.8V, 제3기준전압레벨을 10.8V, 제4기준전압레벨을 12.4V라고 각각 가정하기로 한다. 이러한 가정하에서 우선 충방전 제어부(320)를 구성하는 전압레벨 감지부에서 감지된 축전지(310)의 충전전압레벨이 14.4V 이상이라면 충방전 제어부(320) 내의 프로세서는 충전경로에 위치하는 스위치를 개방하여 충전이 이루어지는 것을 차단한다. 만약 방전으로 인하여 축전지(310)의 전압이 다시 감소되고, 감지된 축전지(310)의 충전전압레벨이 13.8V 이하이면 충방전 제어부(320)를 구성하는 프로세서는 충전경로에 위치한 스위치를 닫아 충전 개시하는 방식으로 충전을 제어한다.
한편 전압레벨 감지부에 의해 감지된 축전지(310)의 충전전압레벨이 10.8V 이하인 경우 충방전 제어부(320) 내의 프로세서는 부하측 방전경로에 위치한 스위치를 열어 축전지(310)의 전력이 방전되지 않도록 한다. 방전이 중지된 후 충전으로 인하여 축전지(310)의 전압이 증가하여 감지된 축전지(310)의 전압레벨이 12.4V 이상이 되면 상기 프로세서는 부하측 방전경로에 위치한 스위치를 닫아 축전지(310)의 전력이 부하인 감성형 가로등 조명부(700)로 전달되도록 한다.
이상과 같은 전원 저장부(400)의 충방전 동작을 도 3에 도시한 히스테리시스 특성 곡선을 참조하여 부연 설명하면, (a)에서 처럼 축전지(310)의 충전전압레벨이 14.4V 이상이 되면 충전이 중단되고, 충전전압레벨이 13.8V까지 감소하면 충전이 재개됨을 알 수 있으며, (b)에서 처럼 축전지(310)의 충전전압레벨이 10.8V 이하가 되면 방전이 중단되고 충전전압레벨이 12.4V까지 상승하면 방전이 재개됨을 알 수 있다.
이상과 같이 태양광 복합 추적식 발전장치(100)에 의해 발전된 전력이 전원 저장부(400)에 저장되면서 감성형 가로등 조명부(700)로 공급되어 감성형 가로등을 점등시킨다. 감성형 가로등의 색상을 주변 환경 혹은 환경 인자 변화에 따라 변화시키는 과정은 다음과 같다.
우선 시스템 컨트롤러(200)는 습도감지센서(500)와 온도감지센서(600)를 통해 가로등이 설치된 주변의 환경 인자인 온도와 습도를 감지한다. 이후 감지된 온도와 습도 값에 따라 조명 색상을 결정한다. 이후 시스템 컨트롤러(200)는 결정된 조명 색상으로 고휘도 LED 램프가 점등되도록 감성형 가로등 조명부(700)를 제어함으로써, 결과적으로 환경 인자에 의해 결정된 조명 색상으로 LED 램프가 점등될 것이다. 부가적으로 이상에서 미설명된 표시부(800)를 통해 본 시스템 관리자는 현재 시스템의 상태를 모니터링할 수 있으며, 통신부(900)를 통해 각종 시스템 정보와 상태를 원격지로 전송할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치는 태양 이동에 관한 천문학적 좌표(태양의 고도와 방위각)를 이용하여 태양을 1차 추적하면서 광량에 따라 태양 광원의 위치를 2차 정밀 추적할 수 있기 때문에, 일반 단일 추적방식의 태양광 발전 시스템에 비해 발전 효율(최대 30% 이상)을 극대화할 수 있는 유용한 발명이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치는 일몰후 익일 일출지점과 관련된 태양의 고도와 방위각에 대한 최적 값을 계산하여 우선적으로 솔라모듈을 이동시키기 때문에, 일출후 태양광 발전시의 프로세서 점유율을 낮추어 실제 태양광 발전량이 급격히 변동하는 시점에 최대 전력점 추적 효율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 본 발명의 실시예에 따른 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템은 발전 효율이 높은 태양광 복합 추적식 발전장치와 고휘도 LED 램프를 이용하기 때문에, 발전 효율이 높음은 물론 형광등이나 수은등과 비교하여 동일 전력 사용시 월등한 조도의 조명장치를 구현할 수 있고, 가로등 조명이 설치되는 장소의 온도와 습도에 따라 조명 색상을 가변시켜 줄 수 있기 때문에, 환경 친화적이면서도 보는 이의 감성을 순화시켜 줄 수 있는 조명 시스템을 구현할 수 있는 것이다.
100: 태양광 복합 추적식 발전장치 200: 시스템 컨트롤러
300: 솔라모듈 400: 전원 저장부
500:습도감지센서 600: 온도감지센서
700: 감성형 가로등 조명부 800: 표시부
900: 통신부

Claims (9)

  1. 모듈 경사면에 광센서가 부착되어 200도 이상의 광각을 가지고 광량을 측정하기 위한 광센서 모듈과;
    GPS 정보를 획득하기 위한 GPS 수신기와;
    솔라모듈을 회전시키는 솔라모듈 구동부와;
    솔라모듈의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더와;
    태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적하고 광량에 따라서 태양 광원의 위치를 정밀 추적하도록 상기 솔라모듈 구동부를 제어하는 시스템 컨트롤러;를 포함함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러는;
    광량이 설정치 이하이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하고, 광량이 설정치 이상이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양광을 미세 추적하도록 상기 솔라모듈 구동부를 제어함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러는;
    일몰후 익일 일출지점과 관련된 태양의 고도와 방위각에 대한 최적 값을 계산하여 솔라모듈을 일출지점으로 이동시킴을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치.
  4. 태양 이동에 관한 천문학적 좌표를 이용하여 태양을 추적함과 동시에 광량에 따라 태양 광원의 위치를 정밀 추적하는 방식으로 전기 에너지를 발전하기 위한 태양광 복합 추적식 발전장치와;
    상기 발전장치에 의해 발전된 전기 에너지를 충전하여 부하 전원으로 공급하기 위한 전원 저장부와;
    다수의 LED 램프와 램프 구동회로를 포함하며 상기 전원 저장부로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 감성형 가로등 조명부와;
    광량과 천문학적 좌표를 참조하여 최적의 태양광 추적이 이루어지도록 상기 태양광 복합 추적식 발전장치를 제어하고, 전원 공급 및 조명 색상을 제어하기 위한 시스템 컨트롤러;를 포함함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 외부 온도를 감지하기 위한 온도감지센서와;
    외부 습도를 감지하기 위한 습도감지센서;를 더 포함함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러는 상기 센서들로부터 입력되는 외부 온도와 습도 값에 따라 조명 색상을 결정하고, 결정된 색상의 표출이 이루어지도록 상기 조명부를 제어함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 시스템 상태, 환경 정보 및 가로등 상태를 표시하기 위한 표시부와;
    시스템 상태, 환경 정보 및 가로등 상태정보를 외부장치와 송수신하기 위한 통신부;를 더 포함함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.
  8. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 태양광 복합 추적식 발전장치는,
    모듈 경사면에 광센서가 부착되어 200도 이상의 광각을 가지고 광량을 측정하기 위한 광센서 모듈과;
    GPS 정보를 획득하기 위한 GPS 수신기와;
    솔라모듈을 회전시키는 솔라모듈 구동부와;
    솔라모듈의 회전 위치를 감지하기 위한 엔코더;를 포함함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러는,
    광량이 설정치 이하이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하고, 광량이 설정치 이상이면 천문학적 좌표계에 따라 태양광을 추적하면서 가장 밝은 위치의 태양광을 미세 추적하도록 솔라모듈 구동부를 제어함을 특징으로 하는 태양광 복합 추적식 발전장치를 포함하는 감성형 가로등 조명 시스템.

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