KR20130106991A

KR20130106991A - 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템

Info

Publication number: KR20130106991A
Application number: KR1020120028737A
Authority: KR
Inventors: 김태섭
Original assignee: 김태섭
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-10-01

Abstract

본 발명은 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바, 일측단부가 상기 태양전지 바와 일정 각도로 접합되는 반사 바, 상기 반사 바와 일측단부가 접합하여 태양광을 차단하기 위한 차양 바 및, 상기 태양전지 바, 반사 바, 및 차양 바의 회전 중심축으로서 형성하는 회전축을 포함하는 루버부와, 상기 루버부를 회동하는 전동기, 래크기어, 및 피니언기어를 포함하는 기어부와, 상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부로 구성함으로써, 건축물의 개구부에 인접하게 형성하여 태양의 위치에 따라 태양광을 집광 및 반사하여 에너지효율을 높이는 동시에, 절기에 따라 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 기능을 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공하는 것이다.

Description

태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템{The Variable Louver System For Collecting And Reflection Of Sunlight}

현재 화석 연료의 고갈에 직면하여 있는 인류에게 대체 에너지의 개발이 무엇보다 시급한 당면 과제로 대두되고 있는데, 그 중에서도 석유의 대안으로 가장 활용 가능성이 크며 에너지자원의 소비 없이 단위 면적당 적절한 햇빛만 공급되면 거의 무한하게 사용될 수 있는 무한 청정 에너지인 태양광 에너지에 관해 많은 연구가 이루어져 왔다.

그런데, 태양광 발전을 위한 태양전지를 건축물의 지붕 또는 옥상에 설치하는 방식은 외피의 대부분이 벽면으로 구성되는 고층 빌딩 등의 건축물에서는 효과가 미미한 문제점이 있었고, 이를 보완하기 위하여 건축물의 수직 벽면에 설치되는 태양전지도 낮은 집광 효율과 외부 조망이나 채광이 불리하다는 점 때문에 효용성에 한계가 있었다.

이에 따라, 본 발명에서는 건축물에 있어서 벽면의 개구부에 인접하게 설치하여 태양의 위치에 따른 효율적인 집광 및 실내채광을 도모할 뿐 아니라, 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 고유 기능을 수행함으로써, 지속 가능한 고효율, 저비용의 친환경 건축물을 실현하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 본 발명은 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바를 포함하는 루버부와, 상기 루버부를 회동하는 전동기 및 기어를 포함하는 기어부와, 상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부로 구성함으로써, 건축물에 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 루버부는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 상기 태양전지 바의 테두리가 되는 프레임과, 상기 태양전지 바와 일측단부가 일정 각도로 접합되는 반사 바와, 상기 반사 바와 일측단부가 접합되어 태양광을 차단하기 위한 차양 바 와, 상기 태양전지 바, 반사 바, 및 차양 바의 회전 중심축으로써 형성하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 태양전지 바를 실리콘 태양전지 또는 염료감응형 태양전지(DSSC)로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 태양전지 바가 태양의 고도에 따라 회전운동함으로써 집광 효율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 반사 바의 상부 표면은 반사율이 높은 소재 또는 색상을 사용하며, 상기 반사 바는 태양광을 상기 태양전지 바로 반사하여 집광 성능을 높이거나, 또는 태양광을 건축물 실내 천정을 향하여 반사하여 실내 채광을 도모하는, 둘 중 적어도 하나의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 태양전지 바, 상기 반사 바, 및 상기 차양 바는 각각의 일측단부가 접합되는 일체형으로써 상기 회전축을 중심으로 태양의 위치에 따라 동시에 회전운동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 태양전지 바 및 반사 바를 일정 길이로 분절하고 피봇을 중심으로 각기 회전할 수 있도록 형성하여, 개구부가 정남향이 아닌 남동향 또는 남서향인 건축물에 설치하는 경우에 상기 태양전지 바 및 반사 바가 남쪽을 향하도록 각각 각도를 조정함으로써 상기 태양전지 바의 집광효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 한 개 이상으로 형성하는 상기 루버부는 상호 간섭이 되지 않는 한, 최단 간격을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 한 개 이상으로 형성하는 상기 루버부 간의 간섭을 줄이기 위하여 상기 차양 바의 외부면을 상기 반사 바의 회전반경 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 곡면 또는 사선으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 차양 바는 복수로 형성하는 루버부 사이에서, 하지의 태양남중고도(서울 기준 76도)에 상기 태양전지 바가 직각이 되도록 회전이동한 상태에서 태양광이 전방 루버부의 태양전지 바와 후방 루버부의 반사 바 사이를 통과하지 않게 차단할 수 있는 크기 및 각도로 후방 루버부의 차양 바를 설정하되, 회전 운동시 전방 루버부의 태양전지 바와 간섭되지 않도록 형성하며, 최전방 루버부는 상기 차양 바를 생략할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 루버부를 복수로 형성 시 상기 캔틸레버를 따라 일정간격으로 정렬하여 배치하되, 그 배치 열이 수평과 이루는 각도는 -45도 내지 +45도로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 루버부, 기어부, 및 지지대부는 건축물의 벽면 개구부의 상부 또는 중간부에 고정 및 지지가 되되, 복수 층 또는 층고가 높은 건축물에서는 각 층별로 또는 일정 거리 간격으로 복수 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 건축물에서 하부 층의 개구부 상부에 형성되는 상기 루버부 및 상기 지지대부의 외곽에 소정의 높이의 보조 난간을 설치함으로써, 실수 등으로 인한 상부 층 거주자의 추락을 방지하는 안전구조물의 기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바를 포함하는 루버부와, 상기 루버부를 회동하는 전동기 및 기어를 포함하는 기어부와, 상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부로 구성함으로써, 건축물에 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 기능을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 루버부는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 상기 태양전지 바의 테두리가 되는 프레임과, 상기 태양전지 바와 일측단부가 일정 각도로 접합되는 반사 바와, 상기 반사 바와 일측단부가 접합되어 태양광을 차단하기 위한 차양 바 와, 상기 태양전지 바, 반사 바, 및 차양 바의 회전 중심축으로써 형성하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지 바를 실리콘 태양전지 또는 염료감응형 태양전지(DSSC)로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지 바와 상기 반사 바가 이루는 각도는 90도 내지 150도로 형성하되 각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 반사 바의 상부 표면은 반사율이 높은 소재 또는 색상을 사용하며, 상기 반사 바는 태양광을 상기 태양전지 바로 반사하여 집광 성능을 높이거나, 또는 태양광을 건축물 실내 천정을 향하여 반사하여 실내 채광을 도모하는, 둘 중 적어도 하나의 기능을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지 바, 상기 반사 바, 및 상기 차양 바는 각각이 접합되는 일체형으로 구성하여 상기 회전축을 중심으로 태양의 고도에 따라 회전운동할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지 바 및 반사 바를 일정 길이로 분절하고 피봇을 중심으로 각기 회전할 수 있도록 형성하여, 개구부가 정남향이 아닌 남동향 또는 남서향인 건축물에 설치하는 경우에 상기 태양전지 바 및 반사 바가 남쪽을 향하도록 각각 각도를 조정함으로써 상기 태양전지 바의 집광효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 한 개 이상으로 형성하는 상기 루버부 간의 간섭을 줄이기 위하여 상기 차양 바의 외부면을 상기 반사 바의 회전반경 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 곡면 또는 사선으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 차양 바는 복수로 형성하는 루버부 사이에서, 하지의 태양남중고도(서울 기준 76도)에 상기 태양전지 바가 직각이 되도록 회전이동한 상태에서 태양광이 전방 루버부의 태양전지 바와 후방 루버부의 반사 바 사이를 통과하지 않게 차단할 수 있는 크기 및 각도로 후방 루버부의 차양 바를 설정하되, 회전 운동시 전방 루버부의 태양전지 바와 간섭되지 않도록 형성하며, 최전방 루버부는 상기 차양 바를 생략할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 루버부를 복수로 형성 시 상기 캔틸레버를 따라 일정간격으로 정렬하여 배치하되, 그 배치 열이 수평과 이루는 각도는 -45도 내지 +45도로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 루버부, 기어부, 및 지지대부는 건축물의 벽면 개구부의 상부 또는 중간부에 고정 및 지지가 되되, 복수 층 또는 층고가 높은 건축물에서는 각 층별로 또는 일정 거리 간격으로 복수 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 건축물에서 하부 층의 개구부 상부에 형성되는 상기 루버부 및 상기 지지대부의 외곽에 소정의 높이의 보조 난간을 설치함으로써, 실수 등으로 인한 상부 층 거주자의 추락을 방지하는 안전구조물의 기능을 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 있어서, 본 발명은 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바를 포함하는 루버부와, 상기 루버부를 회동하는 전동기 및 기어를 포함하는 기어부와, 상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부로 구성함으로써, 건축물에 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 기능을 하는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 있어서, 상기 태양전지 바가 태양의 고도에 따라 회전 운동함으로써, 집광 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 있어서, 상기 태양전지 바 및 반사 바를 일정 길이로 분절하고 피봇을 중심으로 각기 회전할 수 있도록 형성하여, 개구부가 정남향이 아닌 남동향 또는 남서향인 건축물에 설치하는 경우에 상기 태양전지 바 및 반사 바가 남쪽을 향하도록 각각 각도를 조정함으로써 상기 태양전지 바의 집광효율을 높일 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 있어서, 상기 반사 바는 태양광을 상기 태양전지 바로 반사하여 집광 성능을 높이거나, 또는 태양광을 건축물 실내 천정을 향하여 반사하여 실내 채광을 도모하는, 둘 중 적어도 하나의 기능을 하는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 있어서, 건축물에서 하부 층의 개구부 상부에 형성되는 상기 루버부 및 상기 지지대부의 외곽에 소정의 높이의 보조 난간을 설치함으로써, 실수 등으로 인한 상부 층 거주자의 추락을 방지하는 안전구조물의 기능을 할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 기어부에 관한 상세도.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 태양광 집광에 관한 사용상태도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 태양광 반사에 관한 사용상태도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 응용에 관한 사시도.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 실제 적용 예시도.

본 발명은 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바를 포함하는 루버부(100)와, 상기 루버부를 회동하는 전동기 및 기어를 포함하는 기어부(200)와, 상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부(300)로 구성함으로써, 건축물의 개구부에 인접하게 형성하여 태양의 위치에 따라 태양광을 집광 및 반사하여 에너지효율을 높이는 동시에, 절기에 따라 태양광의 실내유입을 제어하는 루버의 기능을 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템을 제공하는 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템은 크게 루버부(100), 기어부(200), 및 지지대부(300)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 루버시스템의 루버부(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바(101)와, 상기 태양전지 바의 테두리가 되는 프레임(102)과, 상기 태양전지 바(101)와 일측단부가 일정 각도로 접합하여 태양광을 상기 태양전지 바(101)로 반사하기 위하여 형성하는 반사 바(103)와, 상기 반사 바(103)와 일측단부가 접합되어 태양광을 차단하기 위한 차양 바(104)와, 상기 태양전지 바(101), 프레임(102), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 회전 중심축으로서 형성하는 회전축(105)을 포함한다.

상기 태양전지 바(101)의 태양전지는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 전기로 변환하는 장치로서, 반도체 접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-양공 쌍이 생기고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 원리에 따라 전기를 생산하게 되는데, 경우에 따라 태양전지 대신 태양열 집열판을 이용하여 난방이나 온수 사용을 위한 물을 생산할 수도 있다.

상기 태양전지 바(101)의 형태는 태양전지를 소정의 폭과 넓이를 가진 넓적한 선형으로 형성하는 것으로서 희망 발전량이나 설치 여건에 따라 상기 태양전지 바(101)의 면적과 개수를 정하는데, 단일 상기 태양전지 바(101)의 크기가 너무 크면 건축물의 개구부를 통한 조망을 차단하거나 루버부(100)의 구동에 기계적인 부담이 있을 수 있고 바람에 의한 안전 문제도 생길 수 있으므로, 통상적으로 30cm 이내의 상기 태양전지 바(101)를 복수로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 태양전지 바(101)를 투명소재 및 이에 부착하는 염료감응형 태양전지(DSSC, Dye-Sensitized Solar Cells)로 형성하면, 태양광이 상기 태양전지 바(101)를 일부 관통함으로써 실내채광에 일조할 수 있다.

상기 프레임(102)은 소정의 두께를 가지는 금속제 또는 플라스틱 소재 등을 사용하여 상기 태양전지 바(101)의 테두리가 되도록 형성한다.

상기 반사 바(103)는 상기 태양전지 바(101)와 90도 내지 150도의 각도로 일측단부가 접합되는데 통상적으로는 120도 전후가 적정하다.

상기 반사 바(103)는 하절기에 높은 고도의 태양광을 차단함과 동시에 스테인리스, 알루미늄, 강화 반사유리, 아크릴 미러 등의 반사가 잘 되는 소재나 색상을 사용하여 태양광을 상기 태양전지 바(101)에 반사함으로써 집광 성능 향상에 기여하는데, 통상적으로 반사율 80% 이상의 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사 바(103)는 태양광을 상기 태양전지 바(101)로 반사하여 집광 성능을 높이거나, 또는 태양광을 건축물 실내 천정을 향하여 반사하여 실내 채광을 도모하는, 둘 중 적어도 하나의 기능을 하는데, 태양광을 실내로 반사하는 기능에 대한 상세한 내용은 후술하는 도 4를 참고하여 설명한다.

상기 차양 바(104)는 일측단부가 상기 반사 바(103)와 접합되도록 형성하는데, 접합 각도는 90도에 가깝도록 하되, 한 개 이상으로 형성하는 루버부 간의 간섭을 줄이기 위하여 상기 차양 바(104)의 외부면이 상기 회전축을 중심으로 회전하는 상기 반사 바(103)의 회전반경을 벗어나지 않도록 곡면 또는 사선으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 차양 바(104)의 폭은 복수로 형성하는 루버부(100) 사이에서, 하지의 태양남중고도(서울 기준 76도)와 직각이 되도록 상기 태양전지 바(101)가 회전이동한 상태에서 태양광이 앞 루버부(100)의 태양전지 바(101) 및 프레임(102)과 뒷 루버부(100)의 반사 바(103) 사이를 통과하지 않도록 하는 크기 및 각도로 설정하되, 회전 운동시 전방 루버부(100)의 태양전지 바(101)와 간섭되지 않도록 형성한다.

이는 태양의 남중고도가 가장 높은 하지에 차양 바(104)에 의해 태양광이 차단되도록 설정하면, 그보다 고도가 낮은 춘추절기 또는 동절기의 태양광은 전방의 태양전지 바(101)에 의해 각도 상 자연히 차단되기 때문이다. 이에 대한 보다 상세한 내용은 후술하는 도 3a 내지 도 3b의 설명을 참고한다.

또한, 복수의 상기 루버부(100) 중에서 최전방 루버부(100)의 상기 차양 바(104)는 전방 루버부(100)와의 사이를 통과하는 태양광을 차단할 필요가 없으므로, 형성하지 않아도 무방하다.

한편, 상기 루버부(100)를 복수로 형성 시 일정간격으로 정렬하여 배치하되, 그 배치 열이 수평과 이루는 각도는 -45도 내지 +45도로 형성하는데, 수평에 가까운 각도가 집광효율 및 채광제어 면에서 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 루버시스템의 기어부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외곽 케이스를 형성하는 기어박스(201)를 포함하는데, 기어부(200)에 대한 상세한 설명은 후술하는 도 2의 설명을 참고한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 루버시스템의 지지대부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 루버부(100)의 단부를 지지하는 캔틸레버(301), 상기 캔틸레버(301)를 건축물에 고정 및 지지하기 위하여 형성하는 고정판(302) 및 소정의 높이로 형성하는 보조 난간(303)을 포함한다.

도 1을 참고하면, 상기 캔틸레버(301)는 루버부의 단부를 지지하되, 상기 캔틸레버(301)와 평행하게 정렬 배치되는 복수의 상기 루버부(100)를 상기 캔틸레버(301)가 지지하는 경우, 상기 캔틸레버(301)가 수평과 이루는 각도는 -45도 내지는 +45도로 형성하는데, 상기 캔틸레버(301)의 경사가 건축물의 외부 방향으로 낮아지면, 집광 성능 면에서는 유리하나 실내채광을 차단할 수 있고, 건축물 외부 방향으로 경사가 높아지면, 채광 면에서는 유리하나 집광 성능이 저하될 수 있으므로, 통상적으로는 복수의 상기 루버부(100) 및 상기 캔틸레버(301)를 수평에 가까운 각도로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캔틸레버(301)는 상기 루버부(100)의 하중과 자체 하중을 지탱해야 하므로, H빔 등의 강재나 금속제의 내구성 있는 소재를 사용하여 전단력, 휨모멘트, 처짐 등을 견딜 수 있도록 충분한 강성을 확보하도록 하는데, 경우에 따라 상기 캔틸레버(301)의 하부를 대각선으로 받치는 가새 또는 브레이스를 형성할 수 있으며, 하중에 효과적으로 대응하기 위하여 건축물 방향으로 두꺼워지는 직각삼각형 또는 사다리꼴 형태로 상기 캔틸레버(301)를 형성할 수 있다.

상기 고정판(302)은 강재, 금속제 등의 내구성 있는 소재를 사용하는 판형으로 형성하여 상기 캔틸레버(301)를 앵커, 볼트, 나사, 용접 등으로 건축물에 부착하는 역할을 한다. 따라서, 상기 루버부(100) 및 상기 캔틸레버(301)에 의하여 발생하는 구조적인 하중과 풍 하중 등을 지지하기 위하여 충분한 강성과 견고한 부착력을 갖도록 형성한다.

한편, 상기 루버부(100)의 외곽 및 상기 캔틸레버(301)의 상부에 10cm 내지 100cm의 보조난간(303)을 설치함으로써, 아파트 등의 건축물에서 하부층 개구부 상부에 형성되는 상기 루버부(100) 및 상기 캔틸레버(301)가 어린이 등 상부층 거주자의 실수로 인한 추락을 방지하는 안전구조물의 기능을 하는 부수적인 효과를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 기어부에 관한 상세도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 루버시스템의 기어부(200)는 전체적인 외곽 케이스로 형성하는 기어박스(201), 모터 및 기어를 포함하는 전동기(202), 상기 전동기의 작동으로 수평이동하는 래크기어(203), 및 상기 래크기어(203)과 치가 맞물리는 한 개 이상의 피니언기어(204)를 포함한다.

도 2를 참고하면, 상기 기어박스(201) 내측에 형성된 상기 전동기(202)의 회전 및 기어 작동으로 상기 래크기어(203)가 수평이동하면, 상기 래크기어(203)와 치가 맞물리는 한 개 이상의 상기 피니언기어(204)가 회전이동하고, 이에 따라 상기 피니언기어(204)와 연결된 한 개 이상의 루버부(100)가 동시에 회전할 수 있다.

따라서, 상기 기어박스(201)는 상기 래크기어(203)의 충분한 수평이동이 가능하도록 전후에 여유 공간을 형성하도록 한다.

상기 전동기(202) 내측에는 소형 컴퓨터를 내장하여 지역별, 일자별, 시간별로 달라지는 태양 고도의 데이터값을 회전펼스 값으로 변환하여 상기 전동기(202)에 전달함으로써 상기 래크기어(203) 및 피니언기어(204)의 안내에 따라 상기 루버부(100)가 회전 이동할 수 있도록 하는데, 다른 실시예에서는 태양의 고도를 추적하는 센서를 설치하여 센서에서 산출되는 값에 따라 상기 루버부(100)의 회전이동을 제어할 수 있다.

또한, 본원발명에서는 상기 래크기어(203) 및 피니언기어(204)의 작동에 의해서 상기 루버부(100)의 회전운동을 구동하였으나, 다른 실시예에서는 유압프레스, 폴딩암 등 다른 구동장치를 사용하여 상기 루버부(100)의 회전운동을 도모할 수 있다.

한편, 상기 기어부(200)의 내측에 상기 태양전지 바(101)로 생산한 직류전류를 교류전류로 변환시키기 위한 인버터 또는 전기를 저장하기 위한 충전기를 내장할 수 있으며, 생산된 전기를 이용하여 상기 루버부(100)의 회전을 별도의 전원 없이 구동할 수 있다.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 태양광 집광에 관한 사용상태도이다.

도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)는 회전축(105)을 중심으로 상기 태양전지 바(101)가 태양(400)의 고도와 직각이 되는 각도로 회전운동함으로써 태양광 집광 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3a를 참고하면, 태양(400)의 고도가 높은 하절기에 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)가 회전축(105)을 중심으로 상기 태양전지 바(101)가 태양(400)의 고도와 직각이 되는 각도로 회전운동하여 태양광을 집광하는데, 이때 상기 태양전지 바(101)와 90도 내지 150도로 접합된 반사 바(103)는 직사광선의 통과를 차단하면서 상기 태양전지 바(101)를 향하여 태양광을 반사함으로써, 상기 태양전지 바(101)의 집광량을 증대시킨다.

차양 바(104)는 상기 반사 바(103)와 90도에 가까운 각도로 일측단부가 접합되는데, 상기 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 조합을 복수로 형성하는 경우에 차양 바(104)는 하지의 태양(400) 남중고도(서울 기준 76도)를 기준으로 전방의 태양전지 바(101)와의 사이로 태양광이 통과되지 않는 크기 및 각도로 형성함으로써, 여름철 직사광선의 실내유입을 차단한다.

도 3b를 참고하면, 하절기보다 태양(400)의 고도가 낮아지는 춘추절기에 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)가 회전축(105)을 중심으로 상기 태양전지 바(101)가 태양(400)의 고도와 직각이 되는 각도로 회전운동하여 태양광을 집광하는데, 이때 반사 바(103)가 직사광선의 통과를 차단하면서 상기 태양전지 바(101)를 향하여 태양광을 반사함으로써, 상기 태양전지 바(101)의 집광량을 증대시킨다.

상기 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 조합을 복수로 형성하는 경우에 차양 바(104)는 전방의 태양전지 바(101)와의 사이로 직사광선이 통과되어 실내로 유입되는 것을 방지하는 기능을 하도록 한다.

도 3c를 참고하면, 태양(400)의 고도가 낮은 동절기에 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)가 회전축(105)을 중심으로 상기 태양전지 바(101)가 태양(400)의 고도와 직각이 되는 각도로 회전운동하여 태양광을 집광하는데, 상기 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 조합을 복수로 형성하는 경우에 각도 상 최전방의 반사 바(103)는 상기 태양전지 바(101)를 향하여 태양광을 반사함으로써 상기 태양전지 바(101)의 집광량을 증대시킬 수 있다.

상기 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 하부에 인접하는 건축물 개구부를 통하여 겨울철 낮은 고도의 태양광이 충분히 실내로 유입될 수 있도록 상기 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)의 크기 및 각도와 건축물의 개구부를 적절하게 설정하도록 한다.

한편, 본원발명에서는 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)가 태양(400)의 고도를 따라 상하로 회전운동하지만, 다른 실시예에서는 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)가 태양(400)의 방위각을 따라 좌우로 회전운동하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 태양광 반사에 관한 사용상태도이다.

도 4를 참고하면, 태양전지 바(101), 반사 바(103), 및 차양 바(104)가 회전축(105)을 중심으로 상기 태양전지 바(101)가 태양(400)의 고도와 직각이 되는 각도로 회전운동하여 태양광을 집광하는데, 이때 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)가 접합되는 각도를 적정하게 조정함으로써 태양광이 상기 반사 바(103)에 의해 반사되어 실내로 유입되도록 할 수 있다. 이때, 통상적으로 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)의 각도는 135도 전후로 설정하는 것이 바람직하다.

이 경우에, 상기 태양전지 바(101)로 태양광을 집광함과 동시에, 상기 반사 바(103)를 통해 반사 유입된 태양광이 건축물 내부 천장을 비추면서 실내 조도를 높이고, 자연 채광을 도모함으로써 조명에너지를 절감하는 효과를 도출할 수 있으며, 건축물 내부 천장을 빛을 반사하거나 확산할 수 있는 소재 또는 색상으로 형성하거나, 천장에 적정한 경사를 형성하면 효과를 배가시킬 수 있다.

또한, 본원발명이 설치되는 건축물의 창호 상부에 열차단 유리 등의 소재를 사용하면, 열에너지가 감소된 햇빛을 상기 반사 바(103)의 반사를 통해 실내에 유입함으로써, 특히 하절기에 냉방 또는 공조 부하를 줄이면서 실내조명 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 상기 반사 바(103)는 태양광을 상기 태양전지 바(101)로 반사하여 집광 성능을 높이는 기능 이외에도 태양광을 건축물 실내 천정을 향하여 반사하여 실내 채광을 도모하는 기능을 할 수 있는데, 상기 태양전지 바(101)의 태양광 집광 효율이 높은 춘추절기에는 상기 반사 바(103)를 실내 채광에 이용하고, 태양광의 실내유입 차단이 냉방에너지 면에서 유리한 하절기나 태양광 집광 효율이 낮은 동절기에는 상기 반사 바(103)를 상기 태양전지 바(101)의 집광량 증진에 이용하는 것이 효율적이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 응용에 관한 사시도이다.

도 5를 참고하면, 벽면 및 개구부가 정남향이 아닌 남동향 또는 남서향인 건축물에 설치하는 경우, 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)의 상하 회전운동과 별개로, 건축물에 설치되는 본원발명의 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)의 표면이 남쪽을 향하도록 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)의 각도를 기울임으로써 집광효율을 높일 수 있다. 이때, 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)를 일정 길이로 분절하고 각기 태양전지 바 피봇(106) 및 반사 바 피봇(107)을 중심으로 회전함으로써 각도 조정이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 이 경우에 차양 바(104)는 앞 루버부의 태양전지 바(101)와 뒷 루버부의 반사 바(103) 사이를 통과하지 않도록 하는 크기 및 각도로 형성하되, 상기 반사 바(103)와 반사 바 피봇(107)으로 연결하여 상기 반사 바(103)가 회전할 수 있도록 한다.

또한, 회전축(105)은 캔틸레버(301)와 직각으로 접합하도록 동일하게 형성함으로써, 상기 태양전지 바(101) 및 반사 바(103)가 남쪽을 향해 각도가 기울어진 상태로 상기 회전축(105)을 중심으로 상하 회전운동할 수 있도록 한다.

따라서, 정남향이 아닌 위치에 설치하는 경우에, 상기 회전축(105)을 중심으로 하는 상하 회전운동의 작용과 더불어, 상기 태양전지 바(101)의 방향을 남쪽으로 전환함으로써 태양의 남중고도를 기준으로 상기 태양전지 바(101)가 태양과 정확하게 직각이 되도록 하여 집광효율을 높일 수 있다.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 루버시스템의 실제 적용 예시도이다.

도 6을 참고하면, 본원발명을 건축물의 개구부 상부 또는 중간부에 형성함으로써 태양광을 집광함과 동시에, 태양광의 실내유입을 제어하는 루버 본연의 기능을 수행할 수 있는데, 복수 층의 건축물에서는 각 층별로 설치할 수 있다.

본원발명을 커튼월이나 SPG 벽면 등에 설치할 수도 있는데, 층별 구획이 명확하지 않은 아트리움 등에는 일정한 간격으로 복수 형성하도록 한다.

또한, 본원발명을 모듈 단위로 제작되도록 함으로써, 건축설계시 반영이 용이하고, 시공시 완제품을 간단히 설치하므로 시간과 비용을 절약할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 루버부 101 : 태양전지 바
102 : 프레임 103 : 반사 바
104 : 차양 바 105 : 회전축
106 : 태양전지 바 피봇 107 : 반사 바 피봇
200 : 기어부 201 : 기어박스
202 : 전동기 203 : 래크기어
204 : 피니언기어 300 : 지지대부
301 : 캔틸레버 302 : 고정판
303 : 보조난간 400 : 태양

Claims

태양광으로 전기를 생산하기 위한 태양전지 바를 포함하는 루버부;
상기 루버부를 회전이동하기 위한 전동기 및 기어를 포함하는 기어부;
상기 루버부의 단부를 지지하기 위한 캔틸레버 및 상기 캔틸레버를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 고정판을 포함하는 지지대부;로 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
상기 루버부는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 상기 태양전지 바와 일측단부가 일정 각도로 접합되는 반사 바와, 상기 반사 바와 일측단부가 접합하여 태양광을 차단하기 위한 차양 바와, 상기 태양전지 바, 반사 바, 및 차양 바의 회전 중심축으로서 형성하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 2항에 있어서,
상기 태양전지 바, 상기 반사 바, 및 상기 차양 바는 각각의 일측단부가 접합되는 일체형으로써 상기 회전축을 중심으로 태양의 위치에 따라 동시에 회전운동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 2항에 있어서,
상기 태양전지 바 및 반사 바를 일정 길이로 분절하고 피봇을 중심으로 각기 회전할 수 있도록 형성하여, 개구부가 정남향이 아닌 건축물에 설치하는 경우에, 분절된 각각의 상기 태양전지 바 및 반사 바가 최대한 남쪽을 향하도록 각도를 조정함으로써 상기 태양전지 바의 집광효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 2항에 있어서,
상기 태양전지 바와 상기 반사 바가 이루는 각도는 90도 내지 150도로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 2항에 있어서,
상기 반사 바는 상부 표면에 반사율이 높은 소재 또는 색상을 사용하되, 태양광을 상기 태양전지 바로 반사하여 집광 성능을 높이거나, 또는 태양광을 건축물 실내 천장으로 반사하여 실내 채광을 도모하는, 둘 중 적어도 하나의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 2항에 있어서,
상기 차양 바는 복수로 형성하는 루버부 사이에서, 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)에 상기 태양전지 바가 직각이 되도록 회전이동한 상태에서 태양광이 전방 루버부의 태양전지 바와 후방 루버부의 반사 바 사이를 통과하지 않게 차단할 수 있는 크기 및 각도로 후방 루버부의 차양 바를 설정하되, 회전 운동시 전방 루버부의 태양전지 바와 간섭되지 않도록 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
상기 기어부는 상기 캔틸레버와 연접하여 형성하며, 내측에 전동기, 래크기어, 및 한 개 이상의 피니언기어를 포함함으로써, 전동기의 작동으로 상기 래크기어가 수평이동하면 상기 피니언기어가 회전이동함에 따라 상기 피니언기어와 연결되는 한 개 이상의 상기 루버부가 동시에 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
상기 루버부를 복수로 형성 시 상기 캔틸레버를 따라 일정간격으로 정렬하여 배치하되, 그 배치 열이 수평과 이루는 각도는 -45도 내지 +45도로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
상기 루버부, 기어부, 및 지지대부는 건축물의 벽면 개구부의 상부 또는 중간부에 고정 및 지지가 되되, 복수 층 또는 층고가 높은 건축물에서 각 층별로, 또는 일정 높이 간격으로 복수 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
상기 기어부의 작동에 의한 상기 루버부의 회전은 상기 루버부에서 집광하여 생산한 전기를 저장 및 사용함으로써 별도의 전원 없이 자체 구동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.
제 1항에 있어서,
건축물에서 하부 층의 개구부 상부에 형성되는 상기 루버부 및 지지대부의 외곽에 소정의 높이의 보조 난간을 설치함으로써 상부 층 거주자의 추락을 방지하는 안전구조물의 기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 반사를 위한 가변형 루버시스템.