KR20140117160A - 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 패널의 온도분포에 따라 오염도를 판단하며, 각 패널 또는 유닛에 설치되는 워터밸브 및 스프링클러에 대한 세부적인 조절을 통해 태양광 모듈의 표면을 청소하여 먼지와 이물질을 제거하도록 함으로써 넓은 태양광 패널의 표면을 효율적으로 청소하도록 하는 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치는 수상태양광 시스템의 일측에 설치되어 댐의 물을 흡입하는 펌프; 상기 수상태양광 시스템의 태양광 패널의 오염도를 감지할 수 있는 오염측정수단; 상기 펌프에서 제공받은 물을 상기 태양광 패널에 분사하는 스프링클러; 및 상기 펌프와 상기 스프링클러의 동작을 조절할 수 있는 제어모듈;을 포함하여 구성된다.

Description

수상태양광 시스템의 먼지 청소장치{Dust Cleaning Device for a Floating PV System on a Dam}
본 발명은 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 패널의 온도분포에 따라 오염도를 판단하며, 각 패널 또는 유닛에 설치되는 워터밸브 및 스프링클러에 대한 세부적인 조절을 통해 태양광 모듈의 표면을 청소하여 먼지와 이물질을 제거하도록 함으로써 넓은 태양광 패널의 표면을 효율적으로 청소하도록 하는 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전장치는 태양전지를 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시켜 발전하는 시스템이다.
태양광 발전장치의 발전효율은 태양광의 조사량에 좌우되는데, 발전효율을 높이기 위해 태양광의 조사량이 좋은 부지가 넓게 필요하다. 이러한 태양광 발전장치를 육상에 설치하는 경우에는 부지 선정의 어려움, 정지작업 등 토목공사의 어려움이 있어 실용화에 한계가 있으며, 이에 대한 대안으로 수상 태양광 발전장치가 활성화되기에 이르렀다.
이러한 수상 태양광 발전장치에 대한 선행기술로는 대한민국 등록특허 제100998337호에 개시된 수상 태양광 발전장치 등을 들 수 있다. 이 발명은 물에 부유되는 프레임, 상기 프레임에 설치된 서포트부재 및 보조프레임, 상기 보조프레임상에 상하방향으로 회전가능하게 설치되어, 태양광을 조사받아 발전하는 태양광 발전모듈 등을 포함하여 구성되어 있다.
이와 같은 태양광 발전장치에 있어서 태양광의 발전효율 저하를 방지하기 위하여는 태양광 모듈의 패널이 깨끗하게 유지되어야 하고 이러한 작업을 위해 수시로 또는 필요에 따라 청소작업이 이루어져야 한다.
도 1에 종래기술에 따른 수상태양광 발전장치에 대한 청소작업을 하는 모습이 도시되어 있다. 종래기술에 따른 수상태양광 발전시스템에 있어서 먼지를 감지하고 청소를 하는 방법은 수동적인 방법에 의한 것이었다. 이러한 방법은 비용적인 측면에서는 효율적이었으나, 노동집약적이고 시간이 오래 걸린다. 또한 충분한 물의 공급이 이루어지지 않는 경우에는 이러한 방법을 적용할 수 없다.
이러한 점을 개선하여 태양광 발전 패널을 세척할 수 있는 장치로서 대한민국특허 제10-1033443호에 등록된 '태양광 발전기의 태양광 발전 패널 세척장치'를 참조할 수 있다. 이 발명에서는 베이스판넬(1)의 주변에 설치된 이동풀리(4)를 따라 구동벨트(5)가 이동경로를 형성하고 구동벨트(5)에 결합된 브라켓(10,11)에 설치된 세정파이프(40,41)를 통해 워터펌프(73)로부터 공급된 물을 분사하도록 하고 있다.
그러나, 이 발명은 태양광 패널마다 이동풀리(4)와 이를 가동하기 위한 이동모터(7), 브라켓(10,11)을 가동하기 위한 회전모터(12), 세정파이프(10,11), 브러시(15) 등 복잡하고 공간을 많이 차지하며 전체 태양광 패널을 포괄하여 동적으로 작동하는 요소들로 구성되어 있어 실용적이지 못하게 되고, 경제적인 측면에서도 비효율적이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 태양광 패널의 온도분포에 따라 오염도를 판단하며, 각 패널 또는 유닛에 설치되는 워터밸브 및 스프링클러에 대한 세부적인 조절을 통해 태양광 모듈의 표면을 청소하여 먼지와 이물질을 제거하도록 함으로써 넓은 태양광 패널의 표면을 효율적으로 청소하도록 하는 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치는 수상태양광 시스템의 일측에 설치되어 댐의 물을 흡입하는 펌프; 상기 수상태양광 시스템의 태양광 패널의 오염도를 감지할 수 있는 오염측정수단; 상기 펌프에서 제공받은 물을 상기 태양광 패널에 분사하는 스프링클러; 및 상기 펌프와 상기 스프링클러의 동작을 조절할 수 있는 제어모듈;을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 펌프의 흡입관에는 흡입되는 물을 여과할 수 있도록 수중필터가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 오염도는 상기 태양광 패널의 표면 온도분포에 의해 판단하며, 상기 온도분포의 측정을 위해 적외선카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 펌프로부터 상기 스프링클러로 공급되는 물의 수압 또는 수량을 조절하기 위하여 워터밸브가 구비되며, 상기 워터밸브의 조절은 상기 제어모듀에 의해 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 스프링클러는 상기 수상태양광 시스템의 태양전지에 의해 동력을 얻는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 따른 수상태양광 시스템의 먼지 청소장치에 의하면, 태양광 패널의 표면 온도분포의 측정을 통해 오염도를 판단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 각 패널 또는 유닛에 설치된 워터밸브의 조절을 통해 스프링클러에 제공되는 수압 또는 수량을 조절할 수 있는 효과가 있다. 이를 통해, 태양광 패널의 표면을 청소하여 먼지와 이물질을 제거하는데 있어 효율성을 나타내도록 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수상태양광 시스템의 태양광 패널을 청소하는 방식을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템의 태양광 패널 먼지 제거 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템의 태양광 패널 먼지 제거 장치를 이용하여 먼지를 제거하는 방법을 나타낸 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템 먼지 청소장치는 수상태양광 시스템의 일측에 설치되어 댐의 물을 흡입하는 펌프(10); 상기 수상태양광 시스템의 태양광 패널(5)의 오염도를 감지할 수 있는 오염측정수단; 상기 펌프(10)에서 제공받은 물을 상기 수상태양광 시스템의 태양광 패널(5)에 분사하는 스프링클러(20); 및 상기 펌프(10)와 상기 스프링클러(20)의 동작을 조절할 수 있는 제어모듈(30);을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템 먼지 청소장치는 상기 펌프(10)의 흡입관(11)에는 흡입되는 물을 여과할 수 있는 수중필터(40)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템 먼지 청소장치는 상기 수상태양광 시스템의 일측에 설치되어 상기 태양광 패널(5)의 오염도를 감지할 수 있는 적외선카메라(50)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템의 태양광 패널 먼지 제거 장치를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
수상태양광 시스템은 일반적으로 저수지나 댐의 바닥에 설치되는 앵커(1), 상기 앵커(1)로부터 케이블에 의해 연결되며 시스템의 몸체 역할을 하는 구조체(2), 상기 구조체(2)의 하부에서 구조체(2)를 떠받치도록 부력을 내는 부력제(3), 상기 구조체(2)의 상부에 설치되는 태양광 모듈을 포함하여 구성된다. 여기서, 태양광 모듈은 주요하게 태양광 패널(5)로 이루어진다.
펌프(10)는 수상태양광 시스템의 일측에 구체적으로는 구조체(2)의 일부에 설치된다. 펌프(10)는 수상태양광 시스템의 태양광 패널(5) 전체를 담당할 수 있는 용량의 대형펌프를 설치하여 각 태양광 패널(5)별로 분기관을 배치하여 필요한 수량을 배분하는 방식으로 설치될 수 있다. 바람직하게는 태양광 패널(5)별로 또는 몇 개의 태양광 패널(5)을 묶는 유닛(unit)별로 펌프(10)가 설치되어 필요한 물의 수급을 담당할 수 있도록 한다.
펌프(10)는 물을 분무하는 능력이 우수하여야 하므로 가압펌프를 적용하는 것이 바람직하다.
펌프(10)는 수중에 설치됨으로써 댐의 물을 공급수로 이용하도록 할 수 있다. 외부에서 제공되는 공급수를 이용하지 않으므로 별도의 설비가 필요하지 않게 되고, 비용을 절감할 수 있다.
태양광 패널(5)의 오염도를 감지하고 측정할 수 있는 오염측정수단이 구비된다. 예를 들면, 육안에 의한 오염도 판별이 가능하도록 CCTV(Closed Circuit Television)가 설치될 수 있다.
여기서, 태양광 패널(5)의 오염도를 판단하는 방법으로 태양광 패널(5) 표면의 온도분포를 측정하여 비교하는 방법이 이용될 수 있다. 즉, 태양광 패널(5) 표면의 온도분포를 측정하여 태양광 패널(5) 상호간의 온도를 비교하여 오염도를 판단하는 상호비교법이나, 미리 입력된 절대치와 비교하여 기준치를 넘는 측정값이 나타나는 태양광 패널(5)에 대해서는 오염이 되었다고 판단하는 절대비교법 등을 활용할 수 있다. 이러한 온도분포 측정을 위해, 적외선카메라(50)가 구비될 수 있다.
적외선카메라(50)는 열화상카메라가 적용될 수 있다. 적외선카메라(50)는 태양광 패널(5)에 대하여 표면의 온도분포를 측정하게 되며, 먼지나 오염이 형성된 곳에 있어서는 주변부보다 온도가 높게 나타날 것이다. 적외선카메라(50)를 통해 촬영된 영상 및 측정된 온도분포를 표시하기 위하여 모니터(미도시) 장치가 설치될 수 있다. 온도분포 측정결과에 따라 오염된 상태에 있다고 판단되는 태양광 패널(5)에 있어서는 제어모듈(30)에 입력신호가 전송되고, 제어모듈에서는 해당하는 펌프(10)와 스프링클러(20)를 가동하여 태양광 패널(5)을 청소하게 된다. 이러한 측정 및 신호 전송 과정은 미리 결정된 값에 의해 자동으로 제어되고 작동되도록 설정될 수도 있으며, 사용자에 의해 비교치를 검토하고 입력신호를 보내는 방식으로 작동되도록 수동으로 설정될 수도 있다.
스프링클러(20)는 각 펌프(10)에서 연결되어 펌프(10)에서 흡입된 물을 태양광 패널(5)의 패널에 직접적으로 분사할 수 있도록 설치된다. 스프링클러(20)는 사용면적이나 미관에 따라 적절하게 팝업형이나 고정형을 적용하여 쓸 수 있다.
스프링클러(20)의 노즐은 분사되는 물이 충분한 거리로 방사될 수 있도록 압력을 제공하는 것으로 태양광 패널(5)의 면적 등을 고려하여 충분한 용량으로 설계되어야 한다. 스프링클러(20)는 태양광 패널(5)별로 분사면적을 작게 할당하기 위하여 마이크로 스프링클러가 이용될 수도 있다.
스프링클러(20)는 수상태양광 시스템의 태양전지(미도시)로부터 동력을 얻어 가동될 수 있다. 이렇게 함으로써, 전원을 연결할 별도의 부대구성이나 장비 없이 용이하게 전력원을 이용할 수 있게 된다.
상기 펌프(10)로부터 상기 스프링클러(20)로 공급되는 물의 수압 또는 수량을 조절하기 위하여 워터밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 워터밸브는 후술하는 제어모듈(30)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 제어모듈(30)에서는 상기 적외선카메라(50)에 의해 측정된 오염정도에 따라 적합한 수압 및 수량으로 조절하여 스프리클러(20)에 공급되도록 워터밸브를 조절할 수 있다. 한편, 워터밸브는 상기 스프링클러(20)에 일체로 형성될 수도 있다.
제어모듈(30)이 구조체(2)의 일부에 설치된다. 제어모듈(30)은 일반적인 PCB판으로 형성되어 각 펌프(10)와 스프링클러(20) 및 워터밸브를 제어할 수 있는 회로를 내장할 수 있다. 적외선카메라(50)에 의해 오염이 적정기준 이상으로 파악된 태양광 패널(5)에 대하여 해당하는 펌프(10)와 스프링클러(20)를 가동시키고 워터밸브를 조절하여 태양광 패널(5)에 쌓인 먼지나 쓰레기 등의 오염물질을 제거하도록 한다.
제어모듈(30)은 상기한 바와 같이 적외선카메라(50)로부터 태양광 패널(5)별 오염도를 체크한 데이터를 수신받는 입력부와 각 펌프(10)와 스프링클러(20) 및 워터밸브가 작동 가능하도록 출력신호를 내보내는 출력부를 포함할 수 있다.
수중필터(40)는 펌프(10)의 흡입관(11) 상의 일부에 설치될 수 있다. 수중필터(40)는 펌프(10)에 의해 흡입되는 저수지나 댐의 물을 여과하게 된다. 여과처리되거나 세정된 공급수를 별도로 활용하지 않고 저수지나 댐의 물을 그대로 공급수로 활용하는 대신 수중필터(40)를 적용함으로써, 펌프(10)나 흡입관(11) 등에 발생하기 쉬운 집전물이나 찌꺼기를 걸러내어 막힘 현상 등이 발생하지 않고 고장 없이 제거 장치가 잘 운용될 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 시스템 먼지 청소방법에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 수상태양광 시스템의 일측에 설치되는 적외선카메라(50)에 의해 태양광 패널(5)별로 먼지 또는 쓰레기로 인한 오염상태를 측정하게 된다. 적외선카메라(50)는 태양광 패널(5)에 대하여 온도분포를 측정하게 되며, 먼지나 오염이 형성된 정도에 따라 온도가 다르게 나타날 것이다. 적외선카메라(50)를 통해 촬영된 영상 및 측정된 온도분포는 모니터(미도시) 장치를 통해 표시될 수 있다. 측정된 온도값에 따라 오염도를 측정하는 방식의 하나로 절대적 비교법, 즉 미리 설정된 기준치와 비교하는 방식으로 검토될 수 있다. 예를 들면, 아래와 같은 식에 의해 검토될 수 있다.
먼지 오염도 = (Idust / Inormal)
여기서, I는 먼지 오염도를 지시하는 기호이다. dust는 측정되는 태양광 모듈의 오염치를 나타내는 것이고, normal은 정상상태에서의 오염도를 나타내는 것이다. 여기서 오염도는 측정된 온도의 환산값이 적용될 수 있다.
상기 적외선카메라(50)에 의해 측정된 오염도에 따라 오염정도가 기준치 이상인 경우에는 제어모듈(30)에 입력신호를 보내게 된다. 즉, 오염정도가 기준치 이상에 해당하는 태양광 패널(5)에 대한 정보가 담겨있는 입력신호를 보내게 된다.
여기서, 상기 적외선카메라(50)에서의 측정결과를 입력받아 오염도를 판별하고 제어를 위한 출력신호를 보내는 역할을 모두 제어모듈(30)에서 수행하도록 할 수도 있다.
상기 제어모듈(30)에서 입력받은 신호에 따라 펌프(10)에 출력을 보내게 된다. 오염정도가 기준치 이상에 해당하는 태양광 패널(5)에 대응되어 있는 펌프(10)에 출력신호가 전달된다.
출력신호를 받은 펌프(10)에서 흡입된 물이 스프링클러(20)를 통해 상기 태양광 패널(5)에 분사된다. 이때, 펌프(10)에서 제공되는 물은 수압의 증감 또는 분사량 조절을 위하여 워터밸브(미도시)를 거쳐 스프링클러(20)에 제공될 수도 있다. 이러한 워터밸브의 조절은 상기 제어모듈(30)에 의해 이루어질 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
1 앵커 2 구조체
3 부력제 5 모듈
10 펌프 11 흡입관
20 스프링클러 30 제어모듈
40 수중필터 50 적외선카메라

Claims (5)

  1. 수상태양광 시스템의 일측에 설치되어 댐의 물을 흡입하는 펌프;
    상기 수상태양광 시스템의 태양광 패널의 오염도를 감지할 수 있는 오염측정수단;
    상기 펌프에서 제공받은 물을 상기 태양광 패널에 분사하는 스프링클러; 및
    상기 펌프와 상기 스프링클러의 동작을 조절할 수 있는 제어모듈;을 포함하는 수상태양광 시스템 먼지 청소장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프의 흡입관에는 흡입되는 물을 여과할 수 있도록 수중필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 수상태양광 시스템 먼지 청소장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오염도는 상기 태양광 패널의 표면 온도분포에 의해 판단하며, 상기 온도분포의 측정을 위해 적외선카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상태양광 시스템 먼지 청소장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펌프로부터 상기 스프링클러로 공급되는 물의 수압 또는 수량을 조절하기 위하여 워터밸브가 구비되며, 상기 워터밸브의 조절은 상기 제어모듈에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수상태양광 시스템 먼지 청소장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스프링클러는 상기 수상태양광 시스템의 태양전지에 의해 동력을 얻는 것을 특징으로 하는 수상태양광 시스템 먼지 청소장치.
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