KR20140071576A - 태양광발전장치가 결합된 건축구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광발전장치가 결합된 건축구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중심부의 물받이를 경계로 상호 경사지며 마주보도록 배치되는 태양전지모듈이 설치된 제1 지붕와 태양광 반사기능을 지닌 제2 지붕을 구비하며,
상기 제1 지붕 와 제2 지붕를 지지하기 위한 벽체를 형성하는 건축구조물;
상기 물받이 하부에 설치되어 우수를 포함하는 물을 저장하는 물탱크 및
상기 건축구조물 내부에 형성되는 일정면적을 지니는 실내공간부를 포함한다.

Description

태양광발전장치가 결합된 건축구조물{omitted}

본 발명은 태양광발전장치가 결합된 건축구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지모듈이 장착된 제1지붕과 반사수단을 구비한 제2지붕이 상호 경사지게 마주보는 구조로 이루어져 태양전지모듈의 전기 생산량을 증가시키고, 물 저장 기능 과 실내공간부에서 식물재배,가축사육 어패류양식 등 다양한 용도의 친환경 특징을 지닌 태양광발전장치가 결합된 건축구조물에 관한 것이다.

최근 지구온난화 및 기후변화로 인하여 전 세계적으로 청정전기에너지 와 식량부족 현상이 심화되고 있으며, 특히 식용을 위한 식물채소 자원을 효과적으로 활용하기 위해 온실에서 식물재배 및 가축,어패류 양식을 위한 식물농장을 활용하기 위한 방안이 개시되고 있다.

이러한 요구에 따라 최근 기술의 발달로 농업도 점차 식물농장을 이용한 시설 농수축산업이 활성화 돼고 있는 추세로 쌈채소,고추, 토마토 등의 양지식물과 버섯, 콩나물 등의 음지식물을 재배하는 시설들이 많이 설치되고 있다.

한편, 화석연료를 연소하여 전기를 생산하는 발전장치는 발전과정에서 이산화탄소를 배출하고 있다.

이와 같이, 발전과정에서 발생한 이산화탄소는 오존층을 파괴시키고, 온난화를 진행시키는 요인이 되고 있다.

이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하기 위한 규제가 시행되고 있어 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.

이와 같이 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 발전장치로, 태양, 물, 바람, 조력 등의 청정에너지를 이용하는 발전장치의 개발이 이루어지고 있다.

일례로 태양광을 이용한 태양광 발전장치는 실리콘계 태양전지및 CIGS태양전지,CIG태양전지,DSSC(염료감응태양전지),화합물반도체태양전지등 다양한 태양전지의 상용화로 태양전지 제조가 간단하고, 설치 등이 용이하여 대표적으로 사용되고 있으며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.

이러한 태양광 발전장치는 발전면적 및 일조량에 따라 발전능력에 차이가 발생한다.

도 1은 종래 기술에 따른 태양광 발전장치가 설치된 사시도이다.

도 1을 참고하면, 종래에는 태양광 발전장치(200)를 설치하기 위해 넓은 면적의 토지를 구매하고, 이 토지를 토목공사를 하여 태양광발전장치(200)를 설치할 수 있는 설치공간을 마련한다.

그리고, 이 설치공간에 콘크리트 등으로 앵커(anchor)가 형성되고, 이 앵커에는 적절한 간격으로 지주(210)가 설치된다.

이러한 지주(210)는 수직형 구조물로 이루어지며, 그 상부에 태양광 발전용 패널(222)을 결합하기 위한 프레임이 설치된다.

프레임(220)의 상부에는 태양광 발전용 패널(222)이 결합되어, 태양광을 이용해 전기를 발생한다.

이를 위해 프레임(220)은 태양광 발전용 패널(222)이 태양이 조사되는 방향을 향하도록 경사지게 설치된다.

한편, 태양전지모듈이 장착된 식물재배온실로는 국내공개특허공보 제10-2011-0024961호의 "반투명한 태양전지를 이용한 온실" 및 국내등록특허공보 제10-1094972호의 "태양전지모듈을 구비한 온실" 등에 개시되어 있다.

상기와 같은 종래의 식물재배,가축사육,어패류양식을 위해 시설 농수축산 건축구조물을 구축하여 실내공간을 활용함에 있어서,막대한 면적의 토지를 필요로 하고 있어, 토지와 건축구조물의 실내공간 활용에 경제적 부담을 주고 있는 실정이다. 이는 단순히 식물채소,가축사육,어패류 양식만을 위한하는 용도로만 사용되고 있어 개선이 필요하다.

그리고, 태양광 발전장치를 넓은 면적에 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있으며, 대규모로 태양광 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 어려움이 있다.

또한, 종래와 같이 육상에 설치되는 태양광 발전장치는 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 열량의 열기가 발생되며, 이러한 태양광 발전장치가 설치된 토지로부터도 막대한 열기가 전달되고 있다. 이와 같이 태양광발전장치로 전달된 열은 태양전지모듈의 성능을 저하시키고, 고장을 일으키는 원인이 되고 있으며, 태양광발전장치의 발전효율을 저하시키는 문제가 되고 있다.

또한, 종래의 태양광 발전장치는 지주를 안정적으로 설치하기 위해 지반을 다져야하며, 지주를 설치할 수 있도록 콘크리트 등으로 지반공사를 해야 하므로 이러한 기반조성비용 등에 의해 초기 설치비가 증가하는 요인이 되고 있다

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 식물재배,가축사육,어패류양식을 위한 건축구조물의 실내공간부와 그 내부에 물탱크를 설치하여 수자원 확보와 아울러 상호 보완되는 점이 많아 설치비용이 적게 들뿐 아니라 바닥면적에 비해 많은 시설면적을 확보할 수 있고, 특히 지붕에 상호 마주보며 설치된 태양전지모듈과 반사수단을 설치하여 전지에너지 생산량을 획기적으로 증가시킨 등의 많은 이점이 있게 하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중심부의 물받이를 경계로 상호 경사지며 마주보도록 배치되는 태양전지모듈이 설치된 제1 지붕와 태양광 반사기능을 지닌 제2 지붕을 구비하며,

상기 제1 지붕 와 제2 지붕를 지지하기 위한 벽체를 형성하는 건축구조물;

상기 물받이 하부에 설치되어 우수를 포함하는 물을 저장하는 물탱크 및

상기 건축구조물 내부에 형성되는 일정면적을 지니는 실내공간부를 포함하는 건축구조물를 제공한다.

또한, 상기 건축구조물는 단열을 위한 단열부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 물받이 상부에는 동절기에 눈을 녹이기 위한 열선이 장착될 수 있다.

또한, 상기 실내공간부에는 사람이 거주하기 위한 주거수단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 실내공간부에는 식물을 키우기 위한 식물재배수단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 실내공간부에는 어패류를 키우기 위한 양식수단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 실내공간부에는 가축을 키우기 위한 축사수단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 물탱크는, 제1 지붕 와 제2 지붕 사이의 하부면에 설치될 수 있다.

또한, 제1 지붕의 끝단부와 제2 지붕 끝단부가 상기 물받이의 쪽으로 향하게 경사지게 됨에 있어 내향의 각도가 110° 내지 130°를 유지할 수 있다.

또한, 상기 태양전지모듈이 설치된 제1 지붕은 태양의 일조량이 증가하는 방향인 남쪽을 향하도록 경사지게 설치될 수 있다.

또한, 상기 물탱크는 내부로 유입되는 이물질 및 오염원을 정화기 위한 필터부를 물탱크 내부의 특정위치에 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 지붕 상부에는 태양전지모듈로 물을 공급하여 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 태양전지모듈 표면에는 온도감지부가 부착되어 태양전지모듈 표면에 일정한 온도가 감지되면 세척 및 냉각 유닛에서 냉각을 위한 물을 분사할 수 있다.

또한, 세척 및 냉각 유닛은 물탱크에 저장된 물을 펌핑하는 펌프와, 펌프와 연결되어 태양전지모듈의 표면으로 물을 공급하는 급수부를 포함할 수 있다.

또한, 세척 및 냉각 유닛은 외부의 급수원으로 부터 물을 끌어올려 물탱크로 공급하기 위한 보조펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 건축구조물의 실내공간부는 에너지효율이 우수한 주거공간으로 사용할 수 있음은 물론,다양한 식용채소재배 그리고 어패류양식,가축사육등의 다양한 용도로 활용되며, 특히 제1지붕에 태양전지모듈에 제2지붕의 반사수단 기능으로 태양전지모듈에서의 발전용량이 증가되며 전기를 생산하고 또한, 상기의 제1지붕의 태양전지모듈과 제2지붕의 표면을 따라 흘러내리는 빗물을 포함하는 물을 집수할 수 있는 물탱크를 구비하여 식물재배 및 가축사육,어패류 양식등에 필요한 물을 원활히 공급하여 경제성 있는 농업이 가능한 친환경 건축구조물을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 태양광 발전장치가 설치된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 구성을 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈과 반사수단을 도시한 구성도이다

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예 들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 태양광발전장치가 결합된 건축구조물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 구성을 도시하는 구성도이고

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지모듈과 반사수단을 도시한 구성도이다

도 2와 도3을 참고하면, 본 실시예에서 건축구조물(1)는 건축구조물(1)의 상부면에 설치되어 태양광에 의해 전기를 발생하는 태양전지모듈(22)이 결합된 제1지붕( 2)과 태양전지모듈(22)방향으로 태양광을 반사하는 반사수단(5)을 구비한 제2지붕(3)과 제1지붕(2)와 제2지붕(3) 경사면 하부 끝단부에 설치된 물받이(20)를 통하여 집수되는 우수 등의 물을 저장하는 물탱크(10)와 제1지붕(2),제2지붕(3)를 지지하는 벽체(80) 및 그 내부에 형성되는 실내공간부(90)를 포함한다.

이러한, 제1지붕(2)과 제2지붕(3)는 상호 경사지며 마주보는 구조로서, 제2지붕(3)의 반사수단(5)에 의해 제1지붕(2)의 태양전지모듈(22)에서 생산되는 전기량을 극대화할 수 있도록 형성된 것이다.

또한, 상기 반사수단(5)은 거울반사체,금속반사체,합성수지 반사체를 사용할 수 있을 것이다.

또한, 상기의 제1지붕(2)에 결합된 태양전지모듈(22)과 제2지붕(3)에 구비된 반사수단(5)의 내향 각도는 120°-125°가 적절하나 태양의 고도 위치 및 계절적인 요소를 반영하여 110°내지 130°로 유지될 수 있을 것이다.

또한, 건축구조물(1)의 내부 또는 외부면에는 단열을 위한 단열부(70)가 형성되는데, 여기에 사용되는 단열재는 통상적인 소재이면 어떠한 제한도 없을 것이다.

그리고, 상기 물받이(20) 상부에는 동절기에 제1지붕(2)의 태양전지모듈(22)표면과 와 제2지붕(3)의 반사수단(5) 표면에 쌓이는 눈을 녹이기 위해 전기에 의해 발열하는 열선(200)이 장착될 것이다. 이로 인해 태양전지모듈(22)표면에 눈이 쌓여 태양전지모듈(22)의 출력 저하를 해결해주며, 눈은 물로 변해 물탱크(10)에 저장된다.

또한, 상기 실내공간부(90)에는 사람이 거주하기 위한 주거수단이나 식물을 키우기 위한 식물재배수단 그리고,어패류를 키우기 위한 양식수단, 가축을 키우기 위한 축사수단이 형성될 수 있어, 상기의 실내공간부(90)는 그 사용 용도가 다양한 형태로 이용될 수 있을 것이다.

또한, 상기 물탱크(10)는, 제1 지붕(2)과 제2 지붕(3) 사이의 하부면에 설치될 수 있을 것이다

그리고,태양전지모듈(22)에는 연결된 전극단자가 설치될 수 있다. 이 전극단자에는 외부와 연결되는 전원선이 설치되며, 이 전원선을 통해 태양전지모듈(22)에서 생산된 전기를 외부의 전기 소요처로 전달하거나 축전지 등에 저장할 수 있다.

또한, 제1지붕(2)에 설치된 태양전지모듈(22)은 태양의 일조량이 증가하는 방향을 향하도록 경사지게 설치될 수 있다.

일례로 본 실시예에서 태양전지모듈(22)은 남향으로 20 내지 45도 각도 경사지게 설치될 수 있으며, 태양전지모듈(22)이 태양의 일조량을 가장 많이 받을 수 있는 방향으로 고정 설치될 수 있다. 여기서, 태양의 일조량이 증가하는 방향은 본 실시예의 건축구조물(1)가 설치되는 경도, 위치 등과 같이 설치되는 장소 및 지형의 경사도, 주변지형 등의 관계 등을 고려하여 설정될 수 있다.

또한 본 실시예에서는 제1지붕(2)와 제2지붕(3)에서 흘러내리는 빗물을 저장하기위한 물탱크(10)에 있어서, 물탱크(10)는 내부에 우수를 포함해 지하수 및 하천수 등의 물을 저장하기 위한 저장공간이 형성된 저장부(50)를 포함한다.

또한, 물탱크(10)는 합성수지 또는 금속재나 콘크리트 등으로 제조될 수 있으며, 그 형태를 유지할 수 있는 다양한 재질이나 복합재료 등으로 제조되는 것도 가능하다.

그리고, 태양전지모듈(22)로 물을 공급하여 태양전지모듈(22)의 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛(30) 및 태양전지모듈(22)표면에 온도감지기(100)가 장착되어 태양전지모듈(22)의 온도를 감지하여 태양전지모듈(22)의 표면을 냉각하는 기능을 수행하고 또한, 이 세척 및 냉각 유닛(30)은 별도로 공급되는 물을 태양전지모듈(22)로 공급할 수 있으며, 바람직하게는 물탱크(10)에 저장된 물을 끌어올려 태양전지모듈(22)로 공급할 수 있다.

이를 위해 세척 및 냉각 유닛(30)은 물탱크(10) 내의 물을 끌어올리기 위한 펌프(36)와, 이 펌프(36)와 연결되어 태양전지모듈(22)의 상부로 물을 공급하는 급수부를 포함할 수 있다.

여기서, 펌프(36)는 흡입부에 연결된 파이프가 물탱크(10) 내부로 연장되어 설치되고, 토출구에 연결된 파이프(34)에 의해 급수부와 연결될 수 있다.

여기서, 급수부는 스프레이 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 이 급수부는 태양전지모듈(22)의 상부에 전체적으로 길게 설치되는 스프레이배관(32)을 포함할 수 있다.

이 스프레이배관(32)에는 다수의 홀이 형성되거나 각각의 노즐이 설치되어 태양전지모듈(22)로 전체적으로 물을 공급하도록 이루어질 수 있다.

또한, 물탱크(10)의 내부로 연장된 파이프의 단부에는 저장공간에 저장된 물에 포함된 이물질 등이 펌프(36)로 유입되는 것을 차단하기 위한 (도시되지 않은) 여과망이 설치될 수 있다.

이 세척 및 냉각 유닛(30)은 갈수기 때와 같이 빗물이 부족할 경우, 별도로 물을 공급하거나 태양전지모듈(22)에서 생산된 전기를 이용하여 지하수 등의 용수공급원으로부터 물을 끌어올려 물탱크(10)의 저장부(50)에 공급하고, 저장부(50)에 저장된 물을 이용하여 태양전지모듈(22)을 세척 또는 냉각 또는 식물재배 및 생활용수 그리고 가축의 음용수등 여러 용도에 사용할 수 있다.

이를 위해 세척 및 냉각 유닛(30)은 지하수 등의 용수공급원으로부터 물을 끌어올리기 위한 보조펌프를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 세척 및 냉각 유닛(30)은 보조펌프가 용수공급원으로부터 흡입된 물을 저장부(50)로 공급하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 보조펌프가 용수공급원으로부터 흡입된 물을 급수부로 직접 공급하여 태양전지모듈(22)을 세척 및 냉각 또는 식물재배에 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서 물탱크(10)의 물받이(20)에 연결된 주입부(26)는 개방된 것으로 설명되고 있으나, 이에 한정되지 않으며 주입부(26)에 물탱크(10) 내부로 이물질 또는 중금속 등의 오염원이 유입되는 것을 방지하기 위한 필터부(28)를 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 주입부(26)에 설치되는 필터부(28)는 일반적으로 물에 오염물을 제거하는 여과체이면 어떠한 제한도 없을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다

1:건축구조물 2:제 1 지붕 3:제 2 지붕 5:반사수단
10:물탱크 20:물받이 22:태양전지모듈 26:주입구
28:필터부 30:냉각유닛 32:스프레이배관 34:파이프
36:펌프 50:저장부 70:단열부 80:벽체 90:실내공간부
100:온도감지부 200:열선

Claims (15)

1. 중심부의 물받이를 경계로 상호 경사지며 마주보도록 배치되는 태양전지모듈이 설치된 제1 지붕와 태양광 반사기능을 지닌 제2 지붕을 구비하며,
   상기 제1 지붕 와 제2 지붕를 지지하기 위한 벽체을 형성하는 건축구조물;
   상기 물받이 하부에 설치되어 우수를 포함하는 물을 저장하는 물탱크 및
   상기 건축구조물 내부에 형성되는 일정면적을 지니는 실내공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 건축구조물은 단열을 위한 단열부가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 물받이 상부에는 동절기에 눈을 녹이기 위한 열선이 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 실내공간부에는 사람이 거주하기 위한 주거수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 실내공간부에는 식물을 키우기 위한 식물재배수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 실내공간부에는 어패류를 키우기 위한 양식수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 실내공간부에는 가축을 키우기 위한 축사수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 물탱크는,
   제1 지붕 와 제2 지붕 사이의 하부면에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   제1 지붕의 끝단부와 제2 지붕 끝단부가 상기 물받이의 쪽으로 향하게 경사지게 됨에 있어 내향의 각도가 110° 내지 130°를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 태양전지모듈이 설치된 제1 지붕은 태양의 일조량이 증가하는 방향인 남쪽을 향하도록 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 물탱크는 내부로 유입되는 이물질 및 오염원을 정화기 위한 필터부를 물탱크 내부의 특정위치에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
12. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 지붕 상부에는 태양전지모듈로 물을 공급하여 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 태양전지모듈 표면에는 온도감지부가 부착되어 태양전지모듈 표면에 일정한 온도가 감지되면 세척 및 냉각 유닛에서 냉각을 위한 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    세척 및 냉각 유닛은 물탱크에 저장된 물을 펌핑하는 펌프와, 펌프와 연결되어 태양전지모듈의 표면으로 물을 공급하는 급수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    세척 및 냉각 유닛은 외부의 급수원으로 부터 물을 끌어올려 물탱크로 공급하기 위한 보조펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치가 결합된 건축구조물

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