KR20150029063A - 회전식 수상 태양광 발전 장치 - Google Patents

회전식 수상 태양광 발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물을 회전시키는 동력수단이 구비된 수차 및 상기 수차에 의해 발생된 물의 흐름 방향 및 태양의 위치정보 등에 의거 태양전지 어셈블리의 회전 및 회전속도를 태양의 방향을 따라 제어하여 최적의 발전 효율을 유지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

회전식 수상 태양광 발전 장치 및 방법 {Apparatus for generating electricity by solar panel rotating on the water and method thereof}
본 발명은 동력수단이 구비된 수차에 의해 발생된 물의 흐름을 이용하고, 태양의 위치정보 등에 의거 회전방향 및 속도가 제어되는 태양전지 어셈블리에 의한 발전 장치 및 방법에 관한 것이다.
현대 생활에 있어 에너지는 가장 필수적인 요소로 그 수요가 점차 증대될 것으로 예상되지만 유가 급등, 및 화석연료 사용에 따른 기후변화 등의 환경적인 변화가 대두 되면서 친환경적인 에너지원에 대한 연구가 절실한 실정이다.
최근 정부 및 산업계에서는 녹색 성장, 녹색 기술로써 태양광 에너지가 가장 이상적인 그린 에너지원으로써 각광받고 있다. 친환경 에너지의 하나인 태양광 에너지에 대한 관심이 증폭되면서, 태양전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 태양광 발전 시스템이 급속히 늘고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 태양전지로 구성된 모듈과, 축전지 및 전력변환장치로 구성되는데, 이의 발전효율은 태양광의 조사량에 의해 좌우된다. 발전효율을 높이기 위해 태양광의 조사량이 좋은 부지를 선정해야 하고 선정된 부지에 태양전지를 설치하기 위한 작업 등의 토목 공사를 실시해야 한다.
그러나 태양광 발전 시스템을 육지에 설치하는 경우에는 막대한 부지비용과 토목공사의 비용으로 인해 태양광 발전의 여러 가지 이점에도 불구하고 그 실용화가 광범위하게 이루어지고 있지 못한 실정이었다. 이에, 태양광발전 시스템을 수상에 설치하는 방안 즉, 수상식 태양광발전 시스템이 제시되었다.
수상식 태양광발전 시스템은 호수, 저수지, 강, 바다 등의 수상에 설치되는데, 유휴수면을 이용하여 환경 오염 없이 태양광으로부터 친환경적인 에너지를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한 공개특허 10-2008-0064775에 나타난 바와 같이, 태양의 위치를 추적하여 발전하는 시스템이 공지되었다.
그러나 종래의 태양광발전 시스템은 태양전지 어셈블리를 회전시키기 위한 별도의 동력수단 (예를 들어 모터등)이 구비되어야만 한다.
또한 최대 효율의 발전을 위해 태양전지 어셈블리가 태양의 위치에 따라 적응적(회전속도가 제어등)으로 회전되는 효과적인 장치 및 방법을 제시하고 않고 있다.
또한 상기 태양전지 어셈블리가 회전된 경우, 태양의 위치정보에 의해 미리 설정된 방향으로 복귀하기 위한 적절한 장치나 동작 방법이 없었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로 써, 태양전지 어셈블리 회전을 위한 별도의 동력수단(예를 들어 모터)를 구비하지 않는 회전식 수상 태양광 발전 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 태양전지 어셈블리에 설치되는 위법항법 장치(GPS등)를 포함하는 위치확인부에 의한 태양전지 어셈블리의 위치, 방향 또는 태양의 위치 정보 또는/및 메모리부에 미리 저장된 태양의 각 날짜/시간별 위치 정보에 의해, 상기 수차를 정회전 또는 역회전시키고, 그에 의거 태양전지 어셈블리가 상기 수차에 의한 물의 회전방향대로 회전되는 것을 제안한다.
또한 본 발명은 상기 태양전지 어셈블리와 와이어 등으로 연결되어 있는 윈치수단에서, 상기 윈치(WINCH) 수단에 탑재된 모터의 회전 방향, 특히 회전 속도를 상기 위치 확인부 또는/및 메모리에 저장된 정보에 의해 제어함으로써 태양전지 어셈블리가 최대의 발전효율을 위한 태양의 최적의 위치를 따라 회전되도록 태양전지 어셈블리의 회전속도를 제어하는 것을 제안하고자 한다.
본 발명에 따른 회전식 수상 태양광 발전 장치는. 동력수단(11)에 의해 회전되는 날개(12)가 구비된 복수 개의 수차 (10);
상기 날개(12)의 회전에 따른 물의 회전 방향으로 회전되는 태양전지 어셈블리 (20);
상기 태양전지 어셈블리와 연결되어 동작되는 연결수단(31)이 구비되며, 상기 연결수단을 동작시키는 윈치수단 (30);
상기 태양전지 어셈블리(20)에 설치되며, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 위치, 방향 또는 태양의 위치 정보를 확인할 수 있는 위치 확인부(40); 및
상기 위치확인부(40)에 의한 정보 및 메모리부에 미리 저장된 태양의 위치정보를 적어도 하나 이상 이용하는 것에 의해, 상기 동력수단(11)과 윈치수단(30)의 회전 방향 및 회전속도 중에서 적어도 하나를 제어하는 제어부 (50);를 포함하여 동작한다.
본 발명에 따른 회전식 수상 태양광 발전 방법은, 메모리부(100)에 각 날자별 및 시간별 태양의 위치 정보가 저장되는 단계; 위치확인부(40)에 의거 상기 태양의 위치 또는 태양전지 어셈블리의 위치 및 방향의 정보가 검출되는 단계; 상기 메모리부(100) 및 위치확인부(40)에 의한 정보 중에서 적어도 어느 하나에 의해 상기 동력수단(11)의 회전방향과 상기 태양전지 어셈블리와 연결된 윈치수단(30)의 회전 속도가 제어부(50)에 의해 제어되는 단계; 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도가 제어되어 회전되는 단계; 상기 태양의 위치 정보에 의거 상기 동력수단의 회전 방향을 제어부가 변경하는 단계; 및 상기 변경된 동력수단의 회전 방향에 의해 상기 태양전지 어셈블리의 회전방향이 변경되는 단계;를 포함하여 동작한다.
본 발명에 의하면, 양어장등과 루프된 장소에 구비된 수차장치에 의해 발생되는 물의 흐름을 이용함으로써, 별도의 동력수단, 예를 들어 모터를 사용하지 않고서도 태양전지 어셈블리를 회전시킬 수 있다.
또한 본 발명은 태양전지 어셈블리에 설치되는 위법항법 장치(GPS등)를 포함하는 위치확인부에 의한 태양전지 어셈블리의 위치, 방향 또는 태양의 위치 정보 또는/및 메모리부에 미리 저장된 태양의 각 날짜/시간별 위치 정보에 의해, 수차를 정회전/역회전 시킴으로써 태양전지 어셈블리를 상기 수차에 의한 물의 회전방향대로 회전시킬 수 있어 발전 효율을 최대로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 태양전지 어셈블리와 와이어 등으로 연결되어 있는 윈치수단에서, 상기 윈치(WINCH) 수단에 탑재된 모터의 회전 속도를 상기 위치 확인부 또는/및 메모리에 저장된 정보에 의해 제어함으로써, 수차에 의한 물의 회전속도와 상관없이 태양전지 어셈블리가 태양의 미리 정한 위치(예를 들어 마주보는 대향위치로써)를 따라 회전됨으로써 발전 효율을 최대로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 위치확인부 또는/및 메모리의 정보를 이용하여 (예를 들어 낮/밤 시간에 따른 태양의 위치정보) 수차에 설치된 동력수단인 모터의 회전 방향을 변경하고 그에 의거 물의 회전 방향이 변경됨에 따라 물에 설치된 태양전지 어셈블리의 회전방향이 변경되는 것에 의해, 상기 태양전지 어셈블리가 원래의 미리 정한 위치로 이동됨으로써, 최적 발전을 위한 회전 준비가 가능하고, 또한 계속 같은 방향으로의 회전에 의한 상기 와이어의 꼬임을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시 예인 양어장등과 같이 루프된 장소(5)에서 물의 회전을 위해 설치된 수차(10)와 상기 수차에 의한 물의 회전력에 의해 회전 가능한 태양전지 어셈블리(20)가 설치된 개괄적인 도면
도 2는 본 발명 실시 예의 수상 태양광 발전 장치 및 동작을 위한 구성들을 나타내는 블럭도
도 3은 본 발명의 수상 태양광 발전 장치에서 모터 및 연결수단을 포함하는 윈치수단과 태양전지 어셈블리가 상기 연결수단에 의해 연결되어 회전속도를 제어할 수 있는 것을 나타내는 도면
도 4는 본 발명 실시예의 각 장치들(태양전지 어셈블리, 수차, 모터를 포함하는 윈치수단)을 보여주는 도면
도 5는 본 발명 실시 예로써 위성항법장치를 이용하여 태양전지 어셈블리의 위치 또는/및 방향을 확인하는 하나의 예를 보여주는 도면
도 6은 본 발명 실시 예의 회전식 수상 태양광 발전 동작을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 실질적으로 동일한 내용에 대해서는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한 어떤 구성 요소가 구비, 형성 또는 구성된다고 기재된 경우, 특별하게 정의를 내리지 않는 한 실질적으로 같은 의미로 해석되어야 할 것이다.
또한 본 발명의 기술적 사상의 실시 예로써, 양어장 등과 같이 루프된 장소에서의 동작을 설명하고 있으나 물의 회전 방향을 정회전(시계방향), 역회전(반시계방향)으로 변경가능한 모든 장소에 적용가능하다.
본 발명의 실시 예 설명에서는, 도면 2,3의 태양전지 어셈블리의 평면도 상/하를 중심으로 좌측이 동쪽, 우측이 서쪽이라 가정하여 설명하였다. 따라서 낮에는 태양이 좌에서 우로 이동하며, 수차에 의한 물의 회전방향대로 회전되는 태양전지 어셈블리도 낮에는 좌에서 우로 회전(정회전,시계방향)되고, 밤에는 우에서 좌로 역회전 이동한다. 상기 우에서 좌로의 이동은 반시계 방향을 통해 이동되는 것이다.
이하 각 도면을 인용하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명 실시 예인 양어장등과 같이 루프된 장소(5)에서 물의 회전을 위해 설치된 수차(10)와 상기 수차에 의한 물의 회전력에 의해 회전 가능한 태양전지 어셈블리(20)가 설치된 개괄적인 도면이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 동력수단인 모터(도 2의 11)등이 구비된 복수 개의 수차 (10)가 설치되어 있는 장소에서, 상기 복수 개의 수차에 의해 발생되는 물의 회전방향(예를 들어 시계방향 동(좌)->서(우)의 정회전과, 반시계 방향 서->동의 역회전)대로 회전되는 태양전지 어셈블리(20)가 설치되어 있다.
상기 태양전지 어셈블리(20)에는 태양전지패널(23), 상기 태양전지패널이 설치되는 프레임(21) 및 상기 프레임의 하부에 구성되어 상기 프레임(21)을 지지하는 부유체(22);를 포함한다.
또한 상기 태양전지 어셈블리(20)는 하부가 수면 바닥에 설치되는 고정부(29)에 의거 고정 또는 하부가 수면 바닥에 근입(39)되는 축 또는 기둥 (28)을 중심으로 수차(10)에 의해 발생되는 물의 회전방향을 따라 회전되도록 설계되어 있다. 예를 들어 구멍(미도시)이 뚫린 넓은 패널(미도시)을 프레임(21)의 하부에 부착하고 상기 구멍에 상기 축 또는 기둥(28)이 끼워져 회전 가능하며, 이외에도 다양한 구조로 가능할 것이다.
도 2는 본 발명 실시 예의 수상 태양광 발전 장치 및 동작을 위한 구성들을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 수상 태양광 발전 장치에서 모터 및 연결수단을 포함하는 윈치수단과 태양전지 어셈블리가 상기 연결수단에 의해 연결되어 회전속도를 제어할 수 있는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명 실시 예의 각 장치들(태양전지 어셈블리, 수차, 모터를 포함하는 윈치수단)을 보여주는 도면이다.
도 2,3 및 4에 나타난 바와 같이, 모터(미도시)등을 포함하는 동력수단(11)에 의해 회전되는 날개(12)가 구비된 복수 개의 수차 (10);가 구성된 루프된 장소(5)에서, 상기 날개(12)의 회전방향에 따른 물의 회전 방향으로 회전되는 태양전지 어셈블리 (20)와; 상기 태양전지 어셈블리와 연결되어 동작되는 연결수단(31)이 구비되며, 상기 태양전지 어셈블리의 회전방향에 따라 상기 연결수단을 동작(예를 들어, 연결수단인 와이어를 풀어주거나 감아줌)시키는 윈치수단 (30)과; 상기 태양전지 어셈블리(20)에 설치되며, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 위치, 방향 또는 태양의 위치 정보를 확인할 수 있는 위치 확인부(40); 및 상기 위치확인부(40)에 의한 정보 또는/및 메모리부에 미리 저장된 태양의 위치정보에 의해 상기 동력수단(11)의 회전방향을 제어 또는/및 윈치수단(30)의 회전 방향, 특히 회전속도 중에서 적어도 하나를 제어하는 제어부 (50);를 포함하여 동작하는 회전식 수상 태양광 발전 장치를 나타내고 있다.
상기에서, 날개(12)는 동력수단인 모터의 회전에 의해 회전되는 수단의 하나이며, 물을 회전 시킬 수 있는 다른 형태 또는 다른 구성으로도 대체 가능하다.
또한 도 2의 구성에는 동작을 위한 사용자 명령이나 데이터를 입력하기 위한 사용자 명령 입력부(110), 현재의 동작 상태등이 나타나는 디스플레이부(120) 및
태양의 날자별 및 시간별 태양의 위치 정보가 적어도 저장되어 있는 메모리부(100);를 포함한다.
상기에서 메모리부에는 미리 1년 동안의 태양궤적과 함께 날자별/시간별 각도 변화를 입력하고, 제어부가 상기 메모리부의 정보에 의거 태양전지 어셈블리가 미리 정한 방향(예를 들어 정남향)유지 또는 태양의 위치와 미리 정한 일정한 각도를 유지하도록, 상기 윈치수단의 회전방향, 특히 회전속도를 제어함으로써, 상기 윈치수단과 연결된 태양전지 어셈블리의 회전방향, 회전속도 및 위치를 제어할 수도 있을 것이다.
상기에서, 메모리부에 저장되는 날자별/시간별 태양의 위치정보는 일반적으로 공지 또는 입수 가능한 정보이기에 상세한 기재는 생략하도록 한다.
상기 메모리부(100)는 설명의 편의상 별도의 구성으로 나타내었으나, 제어부내에 구성될 수도 있을 것이다. 또한 위성항법장치 등을 포함하는 위치확인부(40)의 구성을 설명의 편의상 별도의 구성으로 나타내었으나 일반적으로 태양전지 어셈블리에 설치되는 구성으로 이해하도록 한다.
또한 위치 확인부에 의거 도출된 정보에 의해서도 상기와 같은 동작제어에 의해 태양전지 어셈블리의 회전방향, 회전속도 및 위치를 제어할 수도 있을 것이다.
즉, 위치 확인부에 의한 정보에 의해 상기 윈치수단의 회전속도를 제어함으로써, 상기 윈치수단의 연결수단(와이어)에 의해 연결된 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도를 제어할 수 있을 것이다.
상기 수차에 구비되는 동력수단(11)은 상기 태양전지 어셈블리(20)와 별도 장치로써 이격되어 설치되고, 상기 위치확인부(40)의 정보에 따른 제어부(50)의 제어에 의해 상기 동력수단(11)의 회전 방향이 정회전 (예를 들어 시계방향, 동->서) 또는 역회전(반시계방향, 서->동)으로 가변되고, 그에 의거 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전방향도 변경된다.
상기에서, 모터(11)의 회전 방향의 변경은 제어부가 위치 확인부에 의한 태양전지 어셈블리의 위치, 방향, 태양의 위치정보 또는/및 메모리부의 태양위치 정보등을 이용하여 제어부가 릴레이의 제어를 통해 모터의 전원 결선(예를 들어 3선중에서 2선의 위치를 변경함) 또는 극(+,-)을 변경함으로써 가능할 것이다.
예를 들어, 지구에서 태양을 바라보는 기준으로 판단시, 위치 확인부에 의한 지구의 자전에 의한 태양의 고도, 이동 위치정보, 또는 각 날자별/시간별 태양의 위치정보등을 제어부가 확인하여, 수차의 모터(11)를 정회전 또는 역회전으로 제어할 수 있다.
또한 연결수단의 하나의 예인 와이어(31)등이 구비되어 있는 윈치수단(30)에 설치된 모터의 제어 동작도 상기 모터(11)의 제어 동작과 실질적으로 동일하다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 윈치수단(30)의 연결수단(31)은 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전동작과 연동되도록 상기 태양전지 어셈블리(20)의 적어도 2개 이상의 위치(24,25)와 결합되며, 상기 위치 확인부(40)의 정보에 따른 제어부의 제어에 의해 상기 윈치수단(30)의 회전 동작(방향/속도)에 의해 연결수단(31)이 풀려지짐으로써 상기 태양전지 어셈블리(20)가 물위에서 정회전되어 태양의 위치와 대향되도록 하며, 밤에는 감기도록 동작된다.
상기에서 상기 윈치수단(30)의 연결수단(31)인 와이어가 풀리거나 감기는 동작이 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전동작과 연동되도록, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 평면도 상/하 중심을 기준으로 일면의 일측(24) 및 타면의 타측 (25)에 고리(미도시)등을 형성하여 와이어를 결합시킨다.
한편, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 일면의 일측(24) 및 타면의 타측(25)이외 부분(26), 예를 들어 일면/타면이외 다른 측면 또는 상부면에 상기 윈치수단(30)의 연결수단(31)중 상기 태양전지 어셈블리(20)의 타측(25)에 결합되는 연결수단 와이어가 접촉되어 지지 또는/및 회전가능하도록 하기 위한 수단(27), 예를 들어 풀리등이 구성되어 태양전지 어셈블리의 회전시에 와이어간의 꼬임을 방지하면서 감김 또는 풀림 동작을 원활히 하도록 할 수 있다.
상기 동력수단인 모터(11)가 정회전시에는 제어부(50)는 상기 위치확인부(40)의 위치정보를 이용하여 상기 윈치수단의 회전방향(정회전 방향으로) 및 회전속도(태양의 위치에 대향되도록 천천히 회전시킴)를 제어하고, 그에 의거 상기 윈치수단(30)에 탑재된 연결수단(31)인 와이어가 천천히 풀어져 상기 태양전지 어셈블리(20)가 천천히 정회전된다.
한편, 위치확인부의 정보 또는/및 메모리부에 저장된 태양의 위치정보등에 의거, 예를 들어 밤이 된 경우에는 상기 동력수단(11)의 결선을 변경하여 동력수단이 역회전되는 경우에는 상기 윈치수단(30)에 탑재된 연결수단(31)인 와이어가 감겨지도록 제어부에 의거 상기 윈치수단(30)의 회전방향이 역회전 방향으로 제어될 수 있다.
도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 태양전지 어셈블리(20)에는 태양전지패널(23), 상기 태양전지패널이 설치되는 프레임(21) 및 상기 프레임의 하부에 구성되어 프레임을 지지하는 부유체(22);를 포함하며, 상기 태양전지 어셈블리의 프레임은 물에서의 원활한 회전 동작등을 위해 육각형 또는 팔각형 타입으로 구성하도록 한다.
본 발명의 실시 예의 설명이 도면의 좌측이 동쪽, 도면이 우측이 서쪽이라 가정한 것이기에 낮에는 태양의 좌에서 우로 이동한다고 할 수 있다. 따라서 태양전지 어셈블리도 낮에는 좌에서 우로 회전됨을 알 수 있다.
상기 태양전지 어셈블리(20)의 평면도 상하 중심선(미도시)를 기준으로 좌측면 (일면) 및 우측면(타면) 중에서 적어도 하나의 면에는, 비록 윈치수단에 의해 상기 태양전지 어셈블리의 회전방향이 제어되나, 추가적으로 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전을 멈추기 위해, 도 1의 구성과 유사하게 하부에 구성되는 고정부가 수면 바닥에 설치(예를 들어 29와 같은 형태) 또는 하부가 근입 (예를 들어 39와 같은 형태)되어 있는 형태의 스토퍼(Stopper)(60) (예를 들어 28 같은 형태)가 구성되고, 상기 스토퍼에 접촉되거나 걸릴 걸림부재(61)가 구성될 수 있다.
부연하면, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전을 멈추기 위해 하부에 고정부가 구성되어 수면 바닥에 설치 또는 하부가 근입되어 있는 스토퍼(Stopper)(60)가 상기 태양전지 어셈블리 하측에 설치될 수도 있고, 또는 상기 태양전지 어셈블리 측면과 미리 정한 간격을 두고 설치될 수도 있다. 한편, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 측면(중심을 기준으로)에는, 상기 스토퍼(60)에 접촉되거나 걸릴 걸림부재(61)가 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3에서의 상기 스토퍼(60) 및 걸림부재(61)의 위치는 태양전지 어셈블리(20)이 좌에서 우로 회전(약 180도) 된다는 전제에서 편의상 표시한 것으로써, 평면도의 중심을 기준으로 일측면 및 타측면의 위치내에서 변경 가능하다.
본 발명에서, 상기 위치 확인부(40)는 상기 태양전지 어셈블리의 위치를 확인하기 위한 위성항법 장치(GPS)(41);를 포함하며, 또한 상기 위치 확인부(40)는 상기 태양전지 어셈블리에 대한 미리 정한 위치 (예를 들어 정남향 위치)를 유지 또는 태양과의 일정한 각도의 정보를 도출할 수 있는 복수개의 위성항법 장치(GPS)(41)를 포함할 수 있다.
또한 상기 위치확인부(40)에는 태양의 고도 변위에 따른 태양의 위치를 추적하기 위한 태양추적센서(미도시);를 태양전지 어셈블리에 장착할 수 할 수 있으며, 또한 태양의 조도의 세기에 따른 태양의 위치를 확인할 수 있는 조도센서, 하루의 시간/일정을 확인할 수 있는 타이머등을 포함할 수 있다.
상기 태양추적센서는 광센서(미도시)를 포함하며, 상기 광센서에 도달하는 태양광의 세기에 따라 발생되는 전기적 신호를 변환하여 미리 저장된 각 날자/시간별 태양의 고도 및 위치정보와의 비교를 제어부가 수행하여 현재 태양의 고도 및 위치를 감지할 수도 있을 것이다.
또한 상기 조도센서의 동작도 상기 광센서의 동작과 실질적으로 동일하다.
또한 상기 타이머에 의한 태양의 고도 및 위치정보는 메모리부에 미리 1년 동안의 태양궤적에 따른 시별 각도 변화를 입력하고, 제어부가 상기 저장된 정보에 의해 태양전지 어셈블리의 방향을 제어할 수 있을 것이다.
본 발명에서의 위치확인부에 포함되는 각 구성들의 동작은 일반적으로 공지된 다양한 방법을 사용하는 것으로써, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명 실시 예의 각 장치들을 보여주는 도면이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 태양전지 어셈블리에 포함되는 프레임(21) 및 복수의 태양전지 패널(22)과, 수차에 포함되는 동력수단인 모터(11), 상기 모터의 회전에 의거 회전되어 양어장(5)내에 물의 회전을 일으키는 날개(12) 및 상기 수차를 물위에 뜨게하는 부유체(22)와, 상기 태양전지 어셈블리와 연결되어 있는 연결수단인 와이어를 풀거나 감는 동작을 수행하는 모터를 포함하는 윈치수단(30)을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명 실시 예로써 위성항법장치를 이용하여 태양전지 어셈블리의 위치 또는/및 방향을 확인하는 하나의 예를 보여주는 도면이다.
도면에 나타난 바와 같이, 제어부는 태양전지 어셈블리 (20)의 위치나 방향을 확인하여 수차의 회전방향을 제어하고, 특히 발전을 위한 태양과의 최적의 위치를 유지하도록 하기 위해, 제어부는 상기 위성항법 장치의 정보를 이용하여 윈치수단을 제어하여 태양전지 어셈블리의 회전속도를 제어할 것이다.
부연하면, 본 발명의 실시 예에 의한 회전식 수상 태양광 발전장치는, 태양전지패널(23)과 상기 태양전지패널을 수면위에 위치하도록 지지해주는 프레임(21)으로 이루어진 태양전지 어셈블리(20)와, 설치된 한 쌍의 위성항법장치(GPS 수신기)(41,42)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성에 따르면 상기 한 쌍의 GPS 수신기(41,42)가 각자의 위치에서 위치정보를 수신함으로써 시간경과에 따른 태양전지 어셈블리(10)와 태양과의 변위각을 산출할 수 있으며(예를 들어 두개의 GPS수신기와 태양과의 각도를 비교함), 이에 따라 태양전지 어셈블리(20)가 초기에 맞추어진 정남향 또는 태양전지 어셈블리(20)와 태양과의 각도가 얼마나 벗어났는지를 파악하여 태양전지 어셈블리의 회전을 제어부가 윈치모터를 정회전 또는 역회전방향으로 제어함으로써 가능할 것이다.
상기 한 쌍의 GPS 수신기(41,42)는 상기 태양전지 어셈블리(20)의 중심 지점(P)을 기준으로 서로 대각방향으로 대칭된 위치에 하나씩 설치된 제 1GPS 수신기(41) 및 제 2GPS 수신기(42)로 구비된다. 여기서 상기 GPS 수신기(41,42)는 세 개 이상이 설치될 수도 있으나 태양전지 어셈블리(110)의 변위각을 산출하는 데 두 지점의 위치정보만 알면 충분하기 때문에 설치비용 차원에서 두 개가 쌍을 이루는 것이 바람직하며, 한 개만 설치되는 경우에는 위치정보를 통해 변위각을 산출할 수 있을지라도 정확한 변위각을 산출하는 것은 어려우므로 적어도 두 개의 GPS 수신기(41,42)가 설치되어야 한다. 또한 두 개의 GPS 수신기(41,42)가 태양전지 어셈블리(20)의 중심 지점(P)을 기준으로 하여 대각방향으로 쌍을 이루게 되면, 두개의 GPS수신기와 태양과의 각도를 비교함으로 시간 경과에 따른 변위각을 산출하여 계속 같은 각도를 유지하도록 제어할 수 있다. 또한 태양전지 어셈블리의 현재 위치또는 방향과 메모리부에 저장되어 있는 각 날자별/시간별 태양의 위치를 서로 비교하여 제어할 수도 있을 것이다.
도 6은 본 발명 실시 예의 회전식 수상 태양광 발전 동작을 나타내는 흐름도이다.
물을 회전시키는 동력수단(11)이 구비된 수차(10) 및 상기 수차와 별도의 장치로써 설치되며 상기 수차에 의해 발생된 물의 흐름 방향으로 회전하는 태양전지 어셈블리(20)를 포함하는 시스템에서 상기 태양전지 어셈블리의 회전 속도 또는 회전 방향을 제어하는 방법은, 도 6에 나타난 바와 같이, 메모리부(100)에 각 날자별 및 시간별 태양의 위치 정보가 저장된다. (S 601)
위치확인부(40)에 의거 상기 태양의 위치 또는 태양전지 어셈블리의 위치 및 방향의 정보가 검출된다. (S 603)
상기 메모리부(100) 및 위치확인부(40)에 의한 정보중에서 적어도 어느 하나에 의해 상기 동력수단(11)의 회전방향과 상기 태양전지 어셈블리와 연결된 윈치수단(30)의 회전 방향 및 회전 속도가 제어부(50)에 의해 제어된다. (S 605)
따라서 상기 윈치수단의 회전 방향 및 회전속도에 의해 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도 및 방향이 제어된다. (S 607)
한편, 상기 태양의 위치 정보에 의거 상기 동력수단(11)의 회전을 역회전 방향으로 제어부가 변경한다. (S 609)
상기 변경된 동력수단의 회전 방향에 의해 상기 태양전지 어셈블리의 회전방향이 변경되어 원래의 방향으로 돌아올 수 있다 (S 611)
상기에서 제어부가 상기 위치확인부(40)에 의한 정보에 의해 상기 윈치수단(30)의 회전속도를 제어함으로써 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도가 제어된다
상기한 바와 같이, 본 발명은 물을 회전시키는 동력수단이 구비된 수차 및 상기 수차에 의해 발생된 물의 흐름 방향 및 태양의 위치정보 등에 의거 태양전지 어셈블리의 회전 및 회전속도를 제어하여 최적의 발전을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
5 : 양어장
10 : 수차, 11 : 동력수단(모터), 12 : 날개
20 : 태양전지 어셈블리, 21 : 프레임, 22 : 부유체, 23 : 태양전지(패널), 24 : 일측, 25 : 타측, 26 : 일측/타측 이외 부분, 27 : 지지/회전되는 수단 (풀리, 회전축등),28 : 축 (기둥), 29 : 고정부, 39 : 근입
30 : 윈치(연결수단을 감고 풀어주는)수단, 31 : 연결수단(와이어)
40 : 위치 확인부, 41 : 제 1 위성항법장치(GPS), 42 : 제 2 위성항법장치(GPS)
50 : 제어부
60 : 스토퍼, 61: 걸림부재
100 ; 메모리부, 110 : 사용자 명령 입력부, 120 : 디스플레이부

Claims (12)

  1. 동력수단(11)에 의해 회전되는 날개(12)가 구비된 복수 개의 수차 (10);
    상기 날개(12)의 회전에 따른 물의 회전 방향으로 회전되는 태양전지 어셈블리 (20);
    상기 태양전지 어셈블리와 연결되어 동작되는 연결수단(31)이 구비되며, 상기 연결수단을 동작시키는 윈치수단 (30);
    상기 태양전지 어셈블리(20)에 설치되며, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 위치, 방향 또는 태양의 위치 정보를 확인할 수 있는 위치 확인부(40); 및
    상기 위치확인부(40)에 의한 정보 및 메모리부에 미리 저장된 태양의 위치정보를 적어도 하나 이상 이용하는 것에 의해, 상기 동력수단(11)의 회전방향을 제어하고, 상기 윈치수단(30)의 회전속도를 제어하는 제어부 (50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동력수단(11)은 상기 태양전지 어셈블리(20)와 이격되어 설치되고, 상기 위치확인부(40) 또는 메모리부의 정보에 따른 제어부(50)의 제어에 의해 상기 동력수단(11)의 회전 방향이 정회전 또는 역회전으로 가변되는 것에 의해, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전방향이 변경되는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 윈치수단(30)의 연결수단(31)은 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전동작과 연동되도록 상기 태양전지 어셈블리(20)의 복수개위치에 결합되며, 상기 위치 확인부(40) 또는 메모리부의 정보에 따른 제어부의 제어에 의해 상기 윈치수단(30)의 동작에 따라 연결수단(31)이 풀려지거나 감겨지는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 윈치수단(30)의 연결수단(31)은 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전동작과 연동되도록 상기 태양전지 어셈블리(20)의 일측(24) 및 타측 (25)에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 동력수단(11)이 정회전시에는 제어부(50)는 상기 위치확인부(40) 또는 메모리부의 정보를 이용하여 상기 윈치수단의 회전속도를 제어하고, 그에 의거 상기 윈치수단(30)에 구비된 연결수단(31)인 와이어가 풀어지고 상기 태양전지 어셈블리(20)는 정회전되는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 태양전지 어셈블리(20)에는 태양전지패널(23), 상기 태양전지패널이 설치되는 프레임(21) 및 상기 프레임의 하부에 구성되어 프레임을 지지하는 부유체(22);를 포함하며, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 프레임은 육각형 또는 팔각형 타입인 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  7. 제 1항 또는 6항에 있어서, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전을 멈추기 위해 하부에 고정부가 구성되어 수면 바닥에 설치 또는 하부가 근입된 상태의 스토퍼(Stopper)(60)가 상기 태양전지 어셈블리 하측에 설치 또는 상기 태양전지 어셈블리 측면과 미리 정한 간격을 두고 설치되고, 상기 태양전지 어셈블리(20)의 측면에는, 상기 스토퍼(60)에 접촉 또는 걸릴 걸림부재 (61)가 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 위치 확인부(40)는 상기 태양전지 어셈블리의 위치 및 태양과의 각도 중에서 적어도 하나를 확인하기 위한 복수 개의 위성항법 장치(GPS)(41);를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  9. 동력수단(11)에 의해 회전되는 수단(12)이 구비된 복수 개의 수차 (10);
    상기 회전수단(12)의 회전에 따른 물의 회전 방향으로 회전되는 태양전지 어셈블리 (20);
    상기 태양전지 어셈블리와 연결되어 동작되는 연결수단(31)이 구비되며, 상기 연결수단을 동작시키는 윈치수단 (30);
    태양의 각 날짜별, 시간별 위치 정보가 저장되어 있는 메모리부(100); 및
    상기 메모리부에 미리 저장된 태양의 위치정보를 이용하여 상기 동력수단(11)과 윈치수단(30)의 회전 방향 및 회전속도 중에서 적어도 하나를 제어하는 제어부 (50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 장치.
  10. 물을 회전시키는 동력수단(11)이 구비된 수차(10) 및 상기 수차와 별도의 장치로써 설치되며 상기 수차에 의해 발생된 물의 흐름 방향으로 회전하는 태양전지 어셈블리(20)를 포함하는 시스템에서 상기 태양전지 어셈블리의 회전 속도 및 회전 방향중에서 적어도 하나를 제어하는 방법은,
    위치확인부(40)에 의거 태양의 위치 또는 상기 태양전지 어셈블리의 위치 및 방향의 정보가 검출되는 단계;
    상기 위치확인부(40)의 정보에 의해 상기 동력수단(11)의 회전방향을 제어부(50)가 제어하는 단계;
    상기 위치확인부(40)의 정보에 의해 상기 태양전지 어셈블리와 연결된 윈치수단(30)의 회전 방향 및 회전 속도 중에서 적어도 하나가 제어부(50)에 의해 제어되는 단계; 및
    상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도 및 방향 중에서 적어도 하나가 제어되어 회전되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 방법.
  11. 메모리부(100)에 각 날자별 및 시간별 태양의 위치 정보가 저장되는 단계;
    위치확인부(40)에 의거 상기 태양의 위치 또는 태양전지 어셈블리의 위치 및 방향의 정보가 검출되는 단계;
    상기 메모리부(100) 및 위치확인부(40)에 의한 정보중에서 적어도 어느 하나에 의해 상기 동력수단(11)의 회전방향과 상기 태양전지 어셈블리와 연결된 윈치수단(30)의 회전 속도가 제어부(50)에 의해 제어되는 단계; 및
    상기 태양전지 어셈블리(20)의 회전속도가 제어되어 회전되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 방법.
  12. 제 10항 또는 11항에 있어서, 상기 태양의 위치 정보에 의거 상기 동력수단의 회전 방향을 제어부가 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 동력수단의 회전 방향에 의해 상기 태양전지 어셈블리의 회전방향이 변경되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 수상 태양광 발전 방법.
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