KR20160059332A - 태양광을 이용한 용수 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 용수 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 집광하여 직류를 생성하는 태양전지판; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류를 승압하여 출력하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 출력된 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류량을 측정하여 기준치 이하면 상기 인버터를 통해 출력된 교류가 펌프에 공급되도록 하고, 기준치를 초과하면 초과된 직류를 저장부에 저장되도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 초과된 직류를 저장하는 저장부; 및 상기 인버터로부터 교류를 인가받아 용수를 공급하도록 동작하는 펌프;를 포함하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 태양전지판을 통해 생성된 전류 중 펌프를 구동시키는 데 소요되는 전류를 제외한 잔여전류를 별도로 저장할 수 있는 저장부를 설치하여 잔여전류를 재차 사용할 수 있게 함으로써 사용상의 효율성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 저장부에 저장된 잔여전류를 태양광의 방사량이 적은 밤이나 새벽 등에 펌프를 구동시킬 때 사용할 수 있게 함으로써 용수를 공급하는 펌프를 시간상의 제약 없이 지속적으로 사용할 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

태양광을 이용한 용수 공급 시스템{SYSTEM FOR WATER SUPPLY USING SUNLIGHT}
본 발명은 태양광을 이용한 용수 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광의 방사량에 관계없이 태양광을 이용하여 용수를 공급하는 펌프를 지속적으로 사용할 수 있게 하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은 태양전지판을 통해 태양광을 집광하고, 이러한 태양광에 의해 태양전지판 내에서 전하 차이가 발생되면 이를 이용하여 직류를 발생시키며, 전력변환기를 통해 직류를 교류로 변환시키는 과정 등을 통해 발전이 이루어진다.
이러한 태양광 발전은 그 시스템을 구현하는 데 있어서 최초 시설비가 많이 소요되지만, 한번 설치해 놓으면 별도의 연료없이 태양광 만으로 높은 에너지 효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 반 영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
이에 태양광 발전 시스템은 현재 전력 수급이 난해한 지역에서 자체 전력을 조달하는 시스템으로 사용되는 등 산업 전반에 걸쳐 다양한 응용분야에 적용되고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템의 적용 분야 중 오지의 식수, 농수 및 목축업을 위해 필요한 용수를 공급하기 위한 용도로 태양광 발전 펌프 설비가 많이 설치되어 사용되고 있다.
태양광 발전 펌프 설비는 태양광 발전 시스템으로부터 생성되어 변환된 교류를 이용하여 펌프의 교류모터를 구동함으로써 펌핑을 수행하여 필요한 장소에 용수를 공급할 수 있게 한다.
도 1은 종래의 태양광을 이용한 용수 공급 시스템에 관한 개략 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은 태양광을 집광하여 전류를 생성하는 태양전지판(10)과, 상기 태양전지판(10)을 통해 생성된 전류를 이용하여 펌프(30)를 동작시키는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)의 제어에 따라 동작하여 용수를 공급하는 펌프(30) 등으로 구성된다.
상기와 같은 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은 다수개의 태양전지모듈(미도시)로 이루어진 태양전지판(10)을 통해 태양광을 집광하여 전류를 생성하고, 제어부(20)가 태양전지판(10)을 통해 생성된 전류를 펌프(30)에 공급하여 펌프(30)를 동작시킴으로써 논이나 밭 등의 필요한 위치에 용수가 공급되도록 한다.
하지만 상기와 같은 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은 태양전지판(10)을 통해 생성된 전류를 별도로 저장할 수 없을 뿐만 아니라 태양전지판(10)을 통해 다량의 전류가 생성되더라도 펌프(30)를 구동시키는데 사용되는 전류를 제외한 잔여 전류를 재차 사용할 수 없어 용수 공급 시스템을 사용할 때의 효율성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
또한 별도로 펌프(30)를 구동시키기 위한 전류를 저장하지 않기 때문에 태양광이 다량으로 방사되는 낮시간 동안에만 펌프(30)를 구동시킬 수 있고, 태양광의 방사량이 적은 밤시간 동안에는 펌프(30)를 구동시킬 수 없어 용수를 공급할 때 시간상의 제한이 큰 문제점도 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양광의 방사량에 관계없이 태양광을 이용하여 용수를 공급하는 펌프를 지속적으로 사용할 수 있게 하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 태양광을 집광하여 직류를 생성하는 태양전지판; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류를 승압하여 출력하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 출력된 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류량을 측정하여 기준치 이하면 상기 인버터를 통해 출력된 교류가 펌프에 공급되도록 하고, 기준치를 초과하면 초과된 직류를 저장부에 저장되도록 제어하는 제어부; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류가 기준치를 초과한 경우 상기 제어부의 제어에 따라 초과된 직류를 저장하는 저장부; 및 상기 인버터로부터 교류를 인가받아 용수를 공급하도록 동작하는 펌프;를 포함하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 제공함으로써 달성된다.
또한 상기 제어부는, 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류량이 일정량 이하로 떨어지면 상기 저장부에 저장된 직류를 상기 인버터로 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프에 공급하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명의 다른 목적은, 태양광을 집광하여 직류를 생성하는 태양전지판; 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류를 승압하여 출력하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 출력된 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터; 외부의 온도를 감지하는 온도감지센서; 상기 온도감지센서를 통해 감지된 온도가 기준온도 이하면 상기 인버터를 통해 출력된 교류가 펌프에 공급되도록 하고, 기준온도 이상이면 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류 중 일정량이 저장부에 저장되도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류 중 일정량이 저장된 저장부; 및 상기 인버터로부터 교류를 인가받아 동작하는 펌프;를 포함하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 제공함으로써 달성된다.
또한 상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 감지된 온도가 일정온도 미만으로 떨어지면 상기 저장부에 저장된 직류를 상기 인버터로 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명인 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은 태양전지판을 통해 생성된 전류 중 펌프를 구동시키는 데 소요되는 전류를 제외한 잔여전류를 별도로 저장할 수 있는 저장부를 설치하여 잔여전류를 재차 사용할 수 있게 함으로써 사용상의 효율성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 저장부에 저장된 잔여전류를 태양광의 방사량이 적은 밤이나 새벽 등에 펌프를 구동시킬 때 사용할 수 있게 함으로써 용수를 공급하는 펌프를 시간상의 제약 없이 지속적으로 사용할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한 펌프를 시간상의 제약 없이 사용할 수 있어 용수를 통해 재배되는 농작물의 생산성이 향상되는 효과도 있다.
도 1은 종래의 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 나타내는 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 나타내는 블럭 구성도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 나타내는 블럭 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 방법을 나타내는 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템 및 방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 나타내는 블럭 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은 태양전지판(100), 컨버터(110), 인버터(120), 제어부(140), 저장부(130) 및 펌프(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 태양전지판(100)은 태양을 통해 방사되는 태양광을 집광하여 펌프(150)를 구동시키기 위한 전류(직류)를 생성한다.
이때 태양을 통해 방사되는 태양광의 방사량에 따라 상기 태양전지판(100)을 통해 집광되어 생성되는 직류의 양도 증감하게 된다.
상기 컨버터(110)는 상기 태양전지판(100)을 통해 생성된 직류를 승압하여 상기 펌프(150)를 구동시키는 데 필요한 직류로 레벨 변환한다.
상기 인버터(120)는 상기 컨버터(110)를 통해 레벨 변환되어 승압된 직류를 상기 펌프(150)의 교류모터를 구동시키기 위한 교류로 변환한다.
상기 제어부(140)는 상기 태양전지판(100)을 통해 생성된 전류량을 측정하여 기준치(펌프(150)에 구비된 교류모터를 구동시키는데 필요한 최대 전류량) 이하면 상기 인버터(120)를 통해 출력된 교류가 상기 펌프(150)에 공급되도록 한다.
또한 측정된 전류량이 기준치를 초과하면, 기준치 이하에 해당하는 전류는 상기 인버터(120)를 통해 교류로 변환되어 상기 펌프(150)의 교류모터를 구동시키기 위한 동력으로 계속 제공되도록 하고, 초과된 직류는 상기 저장부(130)에 저장되도록 한다.
이때 상기 태양전지판(100)을 통해 생성되는 전류량이 기준치 이하에 해당할 뿐만 아니라 일정량(펌프(150)의 교류모터를 정상 작동시키지 못하는 전류량) 이하로 떨어지게 되면, 상기 제어부(140)는 상기 저장부(130)에 저장된 잔여전류를 상기 인버터(120)로 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프(150)에 공급하여 상기 펌프(150)에 구비된 교류모터를 구동시켜 용수를 공급하게 한다.
상기 저장부(130)는 상기 태양전지판(100)을 통해 생성된 직류가 기준치를 초과한 경우 초과된 잔여전류를 저장하며, 상기 펌프(150)는 상기 인버터(120) 로부터 교류 전원을 공급받아 교류모터의 구동에 따라 필요한 곳에 용수를 공급한다.
본 발명의 경우, 태양전지판(100)을 통해 집광된 태양광을 이용하여 전류가 생성되게 되면, 생성된 전류의 양에 따라 용수를 공급하기 위한 펌프(150)를 구동하거나 잔여전류를 저장부(130)에 저장함으로써 펌프(150)를 구동시키는데 불필요한 전류가 사용되는 것을 방지하고, 펌프(150)의 구동에 사용되지 않는 잔여전류는 별도로 저장하여 재차 사용될 수 있게 함으로써 사용상의 효율성을 향상시키게 된다.
또한 태양광의 방사량이 적은 새벽 시간 이나 밤 시간에는 태양전지판(100)을 통해 생성되는 전류량이 적어 펌프(150)를 구동시키기 어렵게 되는데, 태양전지판(100)을 통해 생성되는 전류량이 일정량 이하로 떨어지게 되면, 저장부(130)에 저장된 잔여전류를 펌프(150)에 공급함으로써 태양광의 방사량에 관계없이 펌프(150)를 지속적으로 구동시켜 용수를 공급할 수 있게 한다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템을 나타내는 블럭 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광을 이용한 용수 공급 시스템은, 태양전지판(200), 컨버터(210), 인버터(220), 온도감지센서(260), 제어부(240), 저장부(230) 및 펌프(250)를 포함하여 이루어진다.
상기 태양전지판(200)은 태양을 통해 방사되는 태양광을 집광하여 직류를 생성하고, 상기 컨버터(210)는 상기 태양전지판(200)을 통해 생성된 직류를 승압하여 레벨 변환한 후 출력한다.
또한 상기 인버터(220)는 상기 컨버터(210)로부터 출력된 직류를 상기 펌프(250)에 구비된 교류모터를 구동하도록 교류로 변환한 다음 상기 펌프(250)에 공급한다.
상기 온도감지센서(260)는 외부의 온도를 감지하고, 상기 온도감지센서(260)를 통해 감지된 온도를 통해 상기 제어부(240)는 상기 펌프(150)의 구동을 제어하게 된다.
상기 제어부(240)는 상기 온도감지센서(260)를 통해 감지된 외부온도를 전송받아 기 저장된 기준온도(펌프를 구동시키기에 충분한 전류를 생성시키는 태양광의 방사량이 충족될 때의 온도) 미만이면 상기 인버터(220)를 통해 출력된 교류가 상기 펌프(250)에 공급되도록 하고, 기준온도를 초과할 경우에는 기준온도일 때 생성되는 전류량을 기준으로 이를 초과하는 전류는 상기 저장부(230)에 저장되도록 제어한다,
이때 기준온도는 용수를 공급해야하는 논이나 밭 등의 크기 등에 따라 다르게 설정할 수 있는데, 용수를 공급해야되는 지역의 크기가 크다면 기준온도를 높게 설정하여 펌프(150)를 구동시키기 위해 많은 양의 전류가 공급되도록 하고, 지역의 크기가 작다면 기준온도를 낮게 설정하여 펌프(150)를 구동시키기 위해 공급되는 전류의 양이 적어지도록 한다.
또한 외부의 온도가 기준온도 이하로 떨어질 뿐만 아니라 일정온도(펌프를 구동시키기에 태양광의 방사량이 부족하게 되는 온도)이하로 떨어지면 상기 제어부(240)는 상기 저장부(230)에 저장된 잔여전류를 상기 인버터(220)에 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프(250)에 공급하여 상기 펌프(250)를 통해 용수를 공급하게 한다.
한편, 상기 저장부(230)는 상기 제어부(240)의 제어에 따라 잔여전류를 저장하고, 상기 펌프(250)는 상기 인버터(220)로부터 교류를 인가받아 교류모터의 구동에 의해 용수를 논이나 밭 등에 공급하게 된다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 태양광을 이용한 용수의 공급 과정을 상세히 설명한다.
먼저, 태양전지판(100)은 태양으로부터 방사되는 태양광을 집광하여 전류(직류)를 생성하고, 생성된 직류는 컨버터(110)에 공급되어 승압된 후 출력된다.
이후 승압된 전류는 인버터(120)를 통해 교류로 변환되어 펌프(150)에 공급된다.
이때 제어부(140)는 태양전지판(100)을 통해 생성된 전류의 양을 측정하여, 기준치 이하면 생성된 전류를 인버터(120)에 공급하여 교류로 변환된 후 펌프(150)에 공급되도록 하고, 기준치를 초과하면 초과된 잔여전류를 저장부(130)에 별도로 저장한다.
또한 태양전지판(200)을 통해 생성된 전류량이 기준치 이하에 해당할 뿐만 아니라 일정량 이하로 떨어지면 저장부(230)에 저장되어 있는 직류를 펌프(150)에 공급하여 펌프(150)를 구동시킴으로서 태양광의 방사량에 관계없이 펌프(150)를 계속적으로 구동시킬 수 있게 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10,100,200: 태양전지판 20,140,240: 제어부
30: 펌프 110,210: 컨버터
120,220: 인버터 130,230: 저장부
150,250: 펌프 260: 온도감지센서

Claims (4)

  1. 태양광을 집광하여 직류를 생성하는 태양전지판;
    상기 태양전지판을 통해 생성된 직류를 승압하여 출력하는 컨버터;
    상기 컨버터로부터 출력된 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터;
    상기 태양전지판을 통해 생성된 직류량을 측정하여 기준치 이하면 상기 인버터를 통해 출력된 교류가 펌프에 공급되도록 하고, 기준치를 초과하면 초과된 직류를 저장부에 저장되도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 초과된 직류를 저장하는 저장부; 및
    상기 인버터로부터 교류를 인가받아 용수를 공급하도록 동작하는 펌프;
    를 포함하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지판을 통해 생성된 직류량이 일정량 이하로 떨어지면 상기 저장부에 저장된 직류를 상기 인버터로 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프에 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템.
  3. 태양광을 집광하여 직류를 생성하는 태양전지판;
    상기 태양전지판을 통해 생성된 직류를 승압하여 출력하는 컨버터;
    상기 컨버터로부터 출력된 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터;
    외부의 온도를 감지하는 온도감지센서;
    상기 온도감지센서를 통해 감지된 온도가 기준온도 이하면 상기 인버터를 통해 출력된 교류가 펌프에 공급되도록 하고, 기준온도를 초과하면 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류 중 일정량이 저장부에 저장되도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 태양전지판을 통해 생성된 직류 중 일정량이 저장된 저장부; 및
    상기 인버터로부터 교류를 인가받아 동작하는 펌프;
    를 포함하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 감지된 온도가 일정온도 미만으로 떨어지면 상기 저장부에 저장된 직류를 상기 인버터로 공급하여 교류로 변환시킨 후 상기 펌프에 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 용수 공급 시스템.
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