KR20140040901A

KR20140040901A - 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템

Info

Publication number: KR20140040901A
Application number: KR1020120107510A
Authority: KR
Inventors: 옥종훈
Original assignee: 옥종훈
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-04

Abstract

본 발명에 따른 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템은 태양광으로부터 유해한 파장대가 제거된 자연광이 조명으로 이용될 수 있도록 하면서 이와 동시에 태양광이 직접 이용될 수 없는 경우에도 보조 광원을 이용하여 조명 기능이 유지될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.
태양의 방위각 변화에 대응하여 구부릴 수 있는 재질로 되어있는 광섬유(1-6)와, 태양광의 고도 변화에 대응하여 전송부의 각도를 조절하는 태양 추적 장치(1-7)로 이루어져 입사된 태양광을 반사시켜 집광 하는 집광부에서는 여러개의 볼록 거울(1-1)로 집광한 후 광섬유 파이프로 되어있는 광섬유 전송부(1-6)를 통하여 빛이 지나간다. 집광된 태양광을 실내로 전달하고 내측면(1-10)에는 실내의 균일 조도 확산을 위한 필터가 부착된 실내조명장치(1-11)를 설치한다. 흐린 날인 경우 낯에 태양광의 부족한 조도는 LED보조 조명(1-9)을 이용하여 실내 조명을 일정하게 유지시킨다. 이를 위해서는 별도로 태양전지를 집광부(1-3)에 부착하여 전기를 발생시켜 축전할 필요가 있다.

Description

태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템{Optical Fiber And Solar Cell Lighting System For Hybrid Light }

광섬유 기술, 조명, 태양광 장치. 광 필터. 하이브리드 조명.

자연광은 가시광선 전 영역에 걸쳐 각 파장의 에너지가 균일하고 진행 방향에 대하여 수직이 되는 모든 방향으로 불규칙적으로 진동을 하지만 일정 시간 동안의 진동 평균은 동일하다. 이에 비하여 인공광은 자연광이 아닌 전구, 형광등, 엘이디 등 또는 도심의 조명용등과 같이 인공광원에서 나오는 빛을 의미하고 대부분이 파장에 따른 고유한 색온도를 나타낸다는 특징을 가진다. 자연광을 포함하는 태양광에서 모든 파장의 빛이 유용한 것이 아니라 용도에 따라 특정 범위의 파장만이 요구될 수 있다. 예를 들어 식물은 파장에 따라 광합성의 양이 달라질 수 있고 식물에 따라 서로 다른 파장대의 빛이 광합성에 이용될 수 있다. 또한 자외선은 인체에 유해하다. 그러므로 태양광은 용도에 따라 필요한 파장대가 적절하게 선택되어 이용될 필요가 있으며 태양광의 에너지를 저장하여 인공광원의 에너지원으로 이용될 수 있도록 하는 것이 유리하다.

종래 남향으로 개방된 전통식 건물 구조는 태양광의 반사에 의한 간접적인 태양광이 건물 내부로 충분히 유입되므로 낮에는 건물 실내를 밝혀 주기 위한 조명 장치가 거의 필요하지 않았다. 그러나 현대식 건물 구조는 방범의 목적으로 폐쇄형 건물 구조를 취함으로써 실내로 유입되는 반사 태양광이 감소되어 낮에도 어느 정도의 조명 기구의 사용을 필요로 하게 되었다. 특히 대형 고층 빌딩의 경우 건물들 간의 태양광 차단으로 태양광의 유입량이 감소되고, 건물의 미관을 위하여 광투과율이 낮은 유리로 창호를 구성하거나 블라인드를 사용함으로써 건물 내로 유입되는 태양광이 적어서 일반적인 사무실의 경우 낮에도 상당히 많은 조명 기구를 사용하게 되므로 이로 인해 에너지 소비량이 많아지는 문제점이 있고, 건물 내에서 장시간 활동하는 사람들에게는 태양광을 쬘 수 있는 시간이 부족하여 건강에도 좋지 않은 문제점이 있다. 따라서 낮에 소비되는 조명용 전기 에너지의 소비량을 줄이고 건물 내에서 활동하는 사람들에 대한 일사량 보충을 위하여 태양광을 이용한 자연 채광 방식의 조명이 바람직하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방식의 태양광 조명 장치가 개발되어 있으며, 다수개의 광학렌즈와 태양광을 전달하는 광도체 케이블 등으로 구성된 태양광 조명 장치가 개시되어 있다. 그러나 상기와 같은 태양광 조명 장치는 일반적으로 태양광의 집광을 위한 다수개의 렌즈가 사용되고, 보다 많은 태양광의 집광을 위해서는 집광부의 면적을 넓혀야 하기 때문에 집광 장치를 구성하는 렌즈의 무게가 과다하게 증가되고, 그 제작이 어렵고 제작 비용이 고가인 단점이 있으며, 렌즈가 아닌 거울과 같은 반사체를 사용할 경우에는 집광 효율이 떨어져 좁은 범위의 조명만이 가능한 단점이 있었다.

태양의 방위각과 고도의 변화에 대응하여 태양광을 효율적으로 집광할 수 있도록 전송부가 휘어질 수 있는 광섬유재질을 사용하고, 태양광의 집광을 위한 설비의 부피를 줄이고 구조를 간소화하여 제작비용을 절감함과 아울러 실내에 투사되는 태양광의 조도 균일 도를 높일 수 있는 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템 의 건물 내 설치구조를 제공함에 그 목적이 있다.

태양의 방위각과 고도의 변화에 대응하여 움직일 수 있게 되어 입사된 태양광을 반사시켜 일정한 출사각도로 출력하기 위해 세로방향으로 배치된 집광 부(1-1,1-2), 상기 광섬유(1-6)장치를 통과한 태양광을 실내로 전달하는 광 파이프로 이루어진 배광부(1-6); 및 상기 태양광 장치(1-1)와 태양전지(1-2)를 이용한 자연 채광 시스템 장치의 회전 각도를 조절하는 제어 부(1-4)와 회전을 할 수 있는 회전축(1-5)을 포함한다. 또한 상기 광 파이프의 실내측면에는 보조광원으로서 엘이디 램프(1-9)가 추가로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템은 태양광으로부터 유해한 파장대가 제거된 자연광이 조명으로 이용될 수 있도록 하면서 이와 동시에 태양광이 직접 이용될 수 없는 경우에도 보조 광원을 이용하여 조명 기능이 유지될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 광섬유와 태양광 조명 시스템은 광섬유를 이용하여 광을 전달하는 것에 의하여 광 손실이 없이 자연광이 조명 수단으로 이용될 수 있어 예를 들어 수십 미터의 지하에 위치하는 시설의 조명에 적용될 수 있다는 장점을 가진다. 아울러 본 발명에 따른 태양광 조명 시스템은 식물 생장 촉진과 같이 특정 파장 범위가 요구되는 경우에도 별도의 추가적인 장치가 없이 용이하게 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 다른 한편으로 본 발명에 따른 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템은 자체적으로 전력이 공급이 되어 구동이 되므로 독립된 발전 설비를 가진 조명 시스템이 될 수 있다는 장점을 가진다.

도면1 은 본 발명의 실시 예.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 장치와 태양전지를 이용한 자연 채광 시스템 의 개략적인 구성도이다. 태양의 방위각 변화에 대응하여 구부릴 수 있는 재질로 되어있는 광섬유(1-6)와, 태양광의 고도 변화에 대응하여 전송부의 각도를 조절하는 태양 추적 장치(1-7)로 이루어져 입사된 태양광을 반사시켜 집광 하는 집광부에서는 여러개의 볼록 거울(1-1)로 집광한 후 광섬유 파이프로 되어있는 광섬유 전송부(1-6)를 통하여 빛이 지나간다. 집광된 태양광을 실내로 전달하고 내측면(1-10)에는 실내의 균일 조도 확산을 위한 필터가 부착된 실내조명장치(1-11)를 설치한다. 흐린 날인 경우 낯에 태양광의 부족한 조도는 LED보조 조명(1-9)을 이용하여 실내조명을 일정하게 유지시킨다. 이를 위해서는 별도로 태양전지를 집광부(1-3)에 부착하여 전기를 발생시켜 축전할 필요가 있다. 광섬유 전송 부(1-6)는 집광 부(1-1,1-3)에서 집광된 빛을 필요에 따라 요구되는 파장 범위로 필터링을 하여 예를 들어 광섬유와 같은 광 전달 매체를 통해 실내조명부(1-11)로 전달한다. 광섬유 전송 부(1-6)를 통하여 전송되는 빛은 에너지의 손실이 최소로 되는 것이 유리하므로 광섬유 재질의 굴절 율을 잘 선택해야 한다. 입사광의 파장범위는 실내조명에 부착된 제어필터(1-11)에 의하여 조절될 수도 있다. 제어필터(1-11)는 예를 들어 자외선 또는 적외선을 차단하는 필터가 될 수 있다.

1-1 볼록렌즈
1-2 광센서
1-3 태양전지
1-4 각도 조절 장치
1-5 회전축
1-6 광 섬유 전송부
1-7 태양 위치 추적부
1-8 분사각
1-9 LED 보조 조명 장치
1-10 실내
1-11 실내 조명부 및 필터 장치

Claims

태양의 방위각 변화에 대응하여 구부릴 수 있는 재질로 되어있는 광섬유(1-6)와, 태양광의 고도 변화에 대응하여 전송부의 각도를 조절하는 태양 추적 장치(1-7)로 이루어져 입사된 태양광을 반사시켜 집광 하는 집광부에서는 여러개의 볼록 거울(1-1)로 집광한 후 광섬유 파이프로 되어있는 광섬유 전송부(1-6)를 통하여 빛이 지나간다. 집광된 태양광을 실내로 전달하고 내측면(1-10)에는 실내의 균일 조도 확산을 위한 필터가 부착된 실내조명장치(1-11)에 한정 한다.