KR20170109414A - 스마트 태양광 가로등 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트 태양광 가로등 및 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등은 지주에 설치되고 태양광을 집적하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판, 변환된 전기에너지를 공급받아 빛을 발생시키는 조명부, 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부, 감지된 태양의 위치 변화를 이용하여 태양전지판이 태양과 마주보도록 제어하는 제어부, 그리고 제어부의 제어에 따라 태양전지판의 위치 및 자세를 이동시키는 구동부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 태양전지판이 태양을 마주보도록 태양전지판의 위치 및 자세를 실시간으로 제어하고, 일몰 후에는 태양전지판을 접어서 보관 가능할 뿐만 아니라 자동으로 세척까지 할 수 있다.

Description

스마트 태양광 가로등 및 시스템{Smart Solar Street Lighting Apparatus and System}
본 발명은 스마트 태양광 가로등 및 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 태양광을 전기에너지로 변환하여 가로등의 전력으로 사용하거나 변환된 전기에너지를 축전지에 저장하거나 전력 계통에 공급할 수 있는 스마트 태양광 가로등 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도로, 보도, 공원이나 주거단지의 주변에는 야간에 어둠을 밝혀 운전자, 보행자, 공원을 이용하는 사람이나 주민들이 시야를 충분히 확보할 수 있도록 가로등이 설치된다.
이러한 가로등은 주로 전력 공급소로부터 케이블이나 전주 등을 통해 제공되는 전기를 동력원으로 하고 있기 때문에 그 설치 장소가 전력 공급소와 멀리 떨어진 경우에는 그 거리에 비례하는 만큼의 케이블이나 전주 등이 요구되는 문제점이 있었다.
이에 따라 초기 시설비가 과다하게 부과될 뿐만 아니라 케이블의 단락 여부 등에 따른 유지 보수 비용이 추가로 소요되는 문제점이 있었다.
따라서 이러한 문제점을 극복하고자 최근에는 태양광 모듈의 집광 작용에 의하여 얻어진 전기에너지를 이용하여 소비전력을 자체 공급함에 따라 외부로부터 전선을 통한 전류의 공급이 없이도 램프를 점등할 수 있는 가로등이 제안되고 있다.
그런데, 이와 같은 태양광 모듈은 고정식으로 설치되기 때문에 태양이 이동 궤적을 따라 이동시 전기에너지를 효율적으로 생산할 수 없으며, 태양광 모듈의 설치 면적이 넓어져야 하고 무게가 늘어나기 때문에 설치 상태가 불안정해지는 문제점이 있었다.
그리고, 태양광 모듈은 도로변에 있는 가로등에 주로 설치되기 때문에 매연으로 인해 먼지나 이물질이 낄 확률이 높으며, 이에 따라 집광 효율이 낮아질 수 있는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1288575호 (등록일 2013. 07. 16.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 태양전지판이 태양을 마주보도록 태양전지판의 위치 및 자세를 실시간으로 제어하고, 일몰 후에는 태양전지판을 접어서 보관 가능할 뿐만 아니라 자동으로 세척까지 할 수 있는 스마트 태양광 가로등 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등은 지주에 설치되고 태양광을 집적하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판, 상기 변환된 전기에너지를 공급받아 빛을 발생시키는 조명부, 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부, 상기 감지된 태양의 위치 변화를 이용하여 상기 태양전지판이 태양과 마주보도록 제어하는 제어부, 그리고 상기 제어부의 제어에 따라 상기 태양전지판의 위치 및 자세를 이동시키는 구동부를 포함한다.
상기 감지부는 태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 상기 지주를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 조도 센서를 통해 얻어지는 복수의 태양광 밝기 정보를 기초로 태양광이 가장 밝은 위치를 구하고, 상기 태양광이 가장 밝은 위치로 상기 태양전지판의 위치를 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보를 산출하고, 상기 구동부는 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 상기 지주를 중심축으로 하여 상기 태양전지판을 회전시키는 제1 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 구동부에 의해 태양전지판이 회전된 위치에서 상기 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 상기 태양전지판의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판의 자세 정보를 산출하고, 상기 구동부는 상기 태양전지판의 자세 정보에 따라 상기 태양전지판을 회전시키는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 충전부, 그리고 상기 충전부에 저장된 전기에너지를 발전소에 전송하는 전력 송전부를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지판은 회전축에 의해 펼쳐지거나 접히는 접이식 구조로 이루어지고, 상기 구동부는 상기 태양전지판의 회전축에 연결되어 상기 태양전지판이 펼쳐지거나 접히도록 하는 제3 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지판의 단부 또는 회전축에 미리 정해진 간격마다 설치되어 상기 태양전지판의 표면을 향해 세척액을 분사하는 복수의 세척액 분사 노즐을 포함하는 세척부를 더 포함할 수 있다.
상기 세척부는 상기 복수의 세척액 분사 노즐에서 분사되는 세척액을 이용하여 상기 태양전지판을 세척하는 세척 와이퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 세척부는 상기 태양전지판의 테두리에 실링 부재가 형성되어 있고 상기 태양전지판이 닫힌 상태에서 상기 복수의 세척액 분사 노즐을 통해 세척액이 분사된 후 초음파를 발생시켜 상기 세척액에 진동을 인가하는 초음파 진동자를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 가로등을 포함하는 가로등 시스템은 지주에 태양전지판이 각각 설치된 복수의 태양광 가로등으로 구성되는 가로등 그룹을 포함하고, 상기 가로등 그룹에서 어느 하나의 태양광 가로등에만 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부를 구비하고, 상기 감지부를 구비하는 태양광 가로등은 상기 태양의 위치 변화를 이용하여 상기 태양전지판이 태양과 마주보는 위치 및 자세로 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 산출하고, 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 스마트 태양광 가로등에 전송할 수 있다.
상기 감지부는 태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 상기 지주를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서를 포함할 수 있다.
상기 감지부를 구비하는 태양광 가로등은 상기 복수의 조도 센서를 통해 얻어지는 복수의 태양광 밝기 정보를 기초로 태양광이 가장 밝은 위치를 구하고, 상기 태양광이 가장 밝은 위치로 상기 태양전지판의 위치를 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보를 산출하고, 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 이동된 태양전지판의 위치에서 상기 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 상기 태양전지판의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판의 자세 정보를 산출하는 제어부, 그리고 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 태양광 가로등에 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 태양광 가로등은 상기 전송된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 수신하는 통신부를 포함하고, 상기 복수의 태양광 가로등 각각은 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 상기 지주를 중심축으로 하여 상기 태양전지판을 회전시키는 제1 구동부, 그리고 상기 태양전지판의 자세 정보에 따라 상기 태양전지판을 회전시키는 제2 구동부를 포함하는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 태양전지판은 회전축에 의해 펼쳐지거나 접히는 접이식 구조로 이루어지고, 상기 구동부는 상기 태양전지판의 회전축에 연결되어 상기 태양전지판이 펼쳐지거나 접히도록 하는 제3 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 태양광 가로등 각각은 상기 태양전지판의 단부에 미리 정해진 간격마다 설치되어 상기 세척액을 분사하는 복수의 세척액 분사 노즐을 포함하는 세척부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 태양광 가로등 각각의 세척부는 상기 복수의 세척액 분사 노즐에서 분사되는 세척액을 이용하여 상기 태양전지판을 세척하는 세척 와이퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 태양광 가로등 각각의 세척부는 상기 태양전지판의 테두리에 실링 부재가 형성되어 있고 상기 태양전지판이 닫힌 상태에서 상기 복수의 세척액 분사 노즐을 통해 세척액이 분사된 후 초음파를 발생시켜 상기 세척액에 진동을 인가하는 초음파 진동자를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등 및 이를 포함하는 가로등 시스템에 따르면, 태양전지판이 태양을 마주보도록 태양전지판의 위치 및 자세를 실시간으로 자동 제어하여 전기에너지를 생성함으로써 가로등의 전력으로 사용하거나 리튬이온전지나 축전지에 충전하여 필요에 따라 발전소로 송전할 수 있는 장점이 있다.
그리고 일몰 후에는 태양전지판을 접어서 보관 가능할 뿐만 아니라 자동으로 세척까지 할 수 있기 때문에 태양전지판을 깨끗한 상태로 유지하여 집광 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
이와 더불어, 복수의 스마트 태양광 가로등으로 구성된 가로등 그룹 중에서 어느 하나의 스마트 태양광 가로등에만 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부를 구비하고 감지부가 구비된 스마트 태양광 가로등에서는 같은 가로등 그룹에 있는 다른 스마트 태양광 가로등에 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보만 전송하면 되기 때문에 복수의 스마트 태양광 가로등이 모두 감지부를 구비하지 않아도 복수의 태양전지판이 태양을 마주보도록 태양전지판의 위치 및 자세를 실시간으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
게다가 복수의 스마트 태양광 가로등에 모두 감지부를 구비하지 않아도 되기 때문에 감지부의 설치 비용을 줄이고 경제적 효율성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 조도 센서가 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 구조로 이루어진 태양전지판을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지판을 세척하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지판을 세척하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스마트 태양광 가로등을 포함하는 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보의 전송 과정을 나타낸 예시도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등의 개략적인 사시도 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 가로등의 블록도를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 스마트 태양광 가로등(100)은 태양전지판(110), 조명부(120), 충전부(130), 전력 송전부(140), 감지부(150), 제어부(160), 구동부(170), 세척부(180) 및 통신부(190)를 포함하여 구성된다.
태양전지판(110)은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 다수의 태양전지셀(solar cell)로 이루어질 수 있다. 태양전지셀은 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 태양전지판(110) 내부에 접속되어 있는 부하에 전류가 흐르게 할 수 있다. 태양전지판(110)은 지주(105)의 상단 부위의 태양광을 잘 받는 위치에 설치될 수 있다.
조명부(120)는 태양전지판(110)에서 변환된 전기에너지를 공급받아 빛을 발생시킬 수 있다. 조명부(120)는 태양이 뜰 때부터 질 때까지의 낮 시간 동안에는 소등되고, 태양전지판(110)을 통해 생산된 전기에너지는 충전부(130)에 충전될 수 있다. 그리고 일몰 뒤에는 태양전지판(110)에서 전기에너지의 생산을 중단하고, 충전부(130)에 충전된 전기에너지가 조명부(120)에 제공되어 빛이 발생되게 할 수 있다.
충전부(130)는 태양전지판(110)에서 변환된 전기에너지를 저장할 수 있으며, 리튬이온전지나 축전지 등으로 이루어질 수 있다. 충전부(130)는 태양전지판(110)에서 일조시간 동안 발생한 전기에너지를 충전할 수 있으며, 전원을 충전하는 충전회로 및 충전된 전원을 방전하는 방전회로를 포함할 수 있다. 여기서, 충전회로 및 방전회로는 널리 알려져 있는 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
전력 송전부(140)는 충전부(130)에 저장된 전기에너지를 필요에 따라 발전소 등과 같은 전력 계통에 전송할 수 있다.
감지부(150)는 태양의 위치 변화를 감지할 수 있다. 감지부(150)는 지주(105)의 최상단의 태양광을 잘 받는 위치에 설치되어 태양의 위치가 정확하게 감지될 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 조도 센서가 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 감지부(150)는 태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 지주(105)를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서(152)를 포함할 수 있다. 조도 센서(152)는 자신에게 조사되는 태양광의 밝기(조도)를 감지할 수 있으며, 광센서로도 불릴 수 있다. 시간의 경과에 따라 가변되는 태양광의 밝기가 가장 밝은 위치를 추출하기 위해서 도 3과 같이, 동일한 평면 상에서 원주 방향을 따라 등간격으로 복수의 조도 센서(152)를 설치하고, 설치된 복수의 조도 센서(152)에서 각각 감지된 태양광의 밝기를 기초로 태양으로부터 발산되는 빛의 세기가 가장 강한 위치 즉, 조사되는 빛의 양이 가장 많은 조도 센서의 위치를 추출하여 태양의 위치 변화를 알 수 있게 된다.
한편, 도 3에서는 복수의 조도 센서(152)가 원주 방향을 따라 등 간격으로 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 궤적을 따라 등 간격으로 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어부(160)는 스마트 태양광 가로등(100)을 전반적으로 제어하는 수단으로, 태양전지판(110)에서 변환된 전기에너지로 조명부(120)를 제어하기 위한 구동 전압을 생성할 수 있으며, 충전부(130)에 저장되어 있는 전력(전기에너지)량을 제어할 수 있다.
제어부(160)는 감지부(150)에서 감지된 태양의 위치 변화를 이용하여 태양전지판(110)이 태양과 마주보도록 제어할 수 있다.
보다 자세하게는, 제어부(160)는 복수의 조도 센서(152)에서 감지된 복수의 태양광 밝기 정보를 수집하여 태양으로부터 발산되는 빛의 세기가 가장 강한 위치 즉, 조사되는 빛의 양이 가장 많은 위치를 추출하고, 추출된 위치를 이용하여 태양전지판(110)을 빛의 세기가 가장 강한 위치로 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보를 산출할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 산출된 태양전지판(110)의 위치 정보를 구동부(170)에 전달할 수 있다.
이와 같이, 제어부(160)는 감지부(150)를 통해 입력되는 수광 정보를 토대로 태양의 위치(고도)를 계산하여 태양전지판(110)이 최대한 많은 태양광을 수광할 수 있도록 태양전지판(110)의 위치를 조정하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
구동부(170)는 제어부(160)의 제어에 따라 태양전지판(110)의 위치 및 자세를 이동시킬 수 있다. 즉, 구동부(170)는 제어부(160)에서 출력된 제어 신호에 따라 태양전지판(110)이 태양이 위치한 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시킬 수 있다.
이를 위하여 구동부(170)는 제1 구동부(172) 및 제2 구동부(174)를 포함하는데, 제1 구동부(172)는 태양전지판(110)을 수평 방향으로 회전시키기 위하여 지주(105)를 중심으로 회전하는 회전바(172a) 및 회전바(172a)를 회전시키는 제1 구동 모터(미도시) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 구동 모터는 태양전지판(110)의 지주(105) 내부에 설치되어 회전바(172a)를 회전시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.
보다 자세하게는, 제1 구동부(172)는 제어부(160)로부터 태양전지판(110)의 위치 정보가 수신되면, 제1 구동 모터를 구동시켜 회전바(172a)에 구동력을 제공하고, 회전바(172a)는 구동력에 의해 지주(105)를 중심으로 수평 방향으로 회전되어 태양전지판(110)을 태양으로부터 발산되는 빛의 세기가 가장 강한 위치로 이동시킬 수 있다.
그리고 제어부(160)는 제1 구동부(172)에 의해 태양전지판(110)이 회전된 위치에서 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 태양전지판(110)의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판(110)의 자세 정보를 산출할 수 있다.
보다 자세하게는, 제어부(160)는 태양으로부터 발산되는 빛의 세기가 가장 강한 위치에서 태양전지판(110)을 전후 방향으로 회전시켜 태양광이 가장 많이 집적되는 각도를 구할 수 있다. 여기서 태양전지판(110)에 태양광이 가장 많이 집적되는 각도는 태양전지판(110)의 출력 전력량 또는 태양전지판(110)에서 발생되는 출력 전압 또는 출력 전류 등을 측정하여 구할 수 있다. 예컨대 출력 전력량, 출력 전압 또는 출력 전류가 가장 높은 각도로 태양전지판(110)의 자세를 조정할 수 있다.
스마트 태양광 가로등(100)은 태양전지판(110)을 원하는 각도로 이동시키기 위하여 태양전지판(110)의 현재 각도를 감지하는 회전 각도 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(160)는 태양전지판(110)의 현재 각도를 기준으로 하여 전후 방향으로 소정의 각도마다 회전시키고, 회전된 각도에서 조사되는 태양광의 양이 가장 많은 각도를 추출하여 태양전지판(110)에서 태양광이 가장 많이 집적되는 각도를 추출할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 산출된 태양전지판(110)의 자세 정보를 제2 구동부(174)에 전달할 수 있다.
한편, 제어부(160)는 시간의 흐름에 따라 변화되는 태양의 위치가 저장되어 있는 데이터베이스로부터 태양의 위치 정보를 수신하고, 수신된 태양의 위치 정보를 이용하여 태양전지판(110)의 자세를 가변시킬 수 있다.
제2 구동부(174)는 태양전지판(110)의 자세 정보에 따라 태양전지판(110)을 전후 방향으로 회전시킬 수 있다. 제2 구동부(174)는 회전바(172a)의 단부에 설치되어 태양전지판(110)을 상하 방향으로 틸팅(tilting)하는 틸팅부(174a) 및 틸팅부(174a)에 구동력을 제공하는 제2 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
보다 자세하게는, 제2 구동부(174)는 제어부(160)로부터 태양전지판(110)의 자세 정보가 수신되면, 제2 구동 모터를 구동시켜 틸팅부(174a)에 구동력을 제공하고, 틸팅부(174a)는 구동력에 의해 태양전지판(110)을 상하 방향으로 젖히거나 기울임으로써 태양광이 가장 많이 집광되는 자세로 태양전지판(110)의 각도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 태양전지판(110)의 각도를 변화시켜 태양광이 가장 많이 집광되는 자세로 조정함으로써 태양전지판(110)의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다. 이에 따라 설치 면적이 상대적으로 제한된 가로등에 설치되는 소규모 태양광 발전 장치의 활용성을 크게 증대시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 구조로 이루어진 태양전지판을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 태양전지판(110)은 회전축(112)을 기준으로 펼쳐지거나 접히는 접이식 구조로 이루어질 수 있다. 태양전지판(110)은 회전축(112)을 기준으로 양측에 위치한 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b)으로 이루어질 수 있다.
그리고 구동부(170)는 태양전지판(110)의 회전축(112)에 연결되어 태양전지판(110)이 펼쳐지거나 접히도록 하는 제3 구동 모터(미도시)로 이루어진 제3 구동부(176)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 태양전지판(110)은 일몰 후에는 태양전지판(110)의 표면에 먼지나 이물질의 침투가 발생되지 않도록 접힌 상태를 유지하다가 낮 동안에는 펼쳐져서 태양광을 집광하도록 구성될 수 있다.
그리고 제어부(160)는 감지부(150)에서 측정된 태양광의 밝기를 이용하여 야간은 물론 우천시나 강설시에도 태양전지판(110)이 접힌 상태가 되도록 제어할 수 있다. 즉, 태양광이 비치는 낮 시간 동안의 가로등 주위의 조도는 설정된 값 이상이므로 태양광 발전이 가능하지만, 낮 시간인 경우에도 우천시나 강설시에는 구름에 의해 태양이 가리워져 가로등(100) 주위의 조도가 설정된 값 이하로 태양광 발전이 이루어지지 않으므로 제3 구동부(176)를 구동시켜 태양전지판(110)이 접힌 상태가 되도록 제어한다.
이와 같이, 우천시나 강설시에도 태양전지판(110)이 접힌 상태가 되면, 태양전지판(110)의 표면이 먼지에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지판을 세척하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 스마트 태양광 가로등(100)은 태양전지판(110)의 오염을 감지하는 오염 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 오염 감지부는 태양전지판(110)의 표면에 있는 오염을 감지할 수 있다.
세척부(180)는 복수의 세척액 분사 노즐(182)을 포함할 수 있다.
복수의 세척액 분사 노즐(182)은 태양전지판(110)의 단부 또는 회전축(112)에 미리 정해진 간격마다 설치되어 세척액을 분사하여 태양전지판(110)에 부착된 이물질을 제거할 수 있다. 세척액은 태양전지판(110)에 부착된 이물질을 제거하기 위한 액체 상태의 세제로서, 물 등을 포함할 수 있다. 태양전지판(110)의 회전축(112) 내부에는 세척액이 이동되는 유로가 형성될 수 있으며, 세척액이 저장되는 세척액 저장부(미도시)는 지주(105)의 내부에 설치될 수 있다.
그리고 세척부(180)는 세척 와이퍼(184)를 더 포함할 수 있다.
세척 와이퍼(184)는 세척액 분사 노즐(182)에서 세척액이 분사된 상태에서 좌우 방향으로 왕복 운동하여 태양전지판(110)을 세척할 수 있다. 세척 와이퍼(184)는 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b)의 양 측면에 각각 탈부착 가능하게 설치되며, 왕복 운동하여 태양전지판(110)의 손상을 최소화하면서 태양전지판(110)의 표면에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지판을 세척하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 태양전지판(110)의 테두리에는 실링 부재(114)가 형성될 수 있고, 세척부(180)는 태양전지판(110)의 단부 또는 회전축(112)에 미리 정해진 간격마다 설치되는 초음파 진동자(186)를 더 포함할 수 있다.
초음파 진동자(186)는 태양전지판(110)이 닫힌 상태에서 복수의 세척액 분사 노즐(182)을 통해 세척액이 분사된 후 초음파를 발생시켜 세척액에 진동을 인가할 수 있다. 도 6b와 같이, 태양전지판(110)이 닫히면 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b)에 각각 설치된 실링 부재(114)에 의해 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b) 사이에 세척액을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성될 수 있다. 그런 후 복수의 세척액 분사 노즐(182)을 통해 세척액을 분사하여 내부 공간을 세척액으로 채우고, 초음파 진동자(186)를 통해 세척액에 초음파를 발생시키면 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b)의 표면과 이물질 사이에 기포가 들어가 제1 태양전지판(110a) 및 제2 태양전지판(110b)의 표면으로부터 이물질을 분리할 수 있다. 그러면 물리적으로 태양전지판(110)의 표면에 직접 접촉되지 않더라도 효과적으로 이물질을 제거할 수 있게 된다. 이와 같이, 세척부(180)는 태양전지판(110)의 표면이 먼지나 이물질에 의해 오염되어 태양전지판(110)의 발전 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 6a 및 도 6b에서는 세척 와이퍼를 도시하지 않았으나, 실시예에 따라 세척부(180)의 구조를 변경시켜 세척 와이퍼를 추가적으로 설치하는 것도 가능하다.
통신부(190)는 다른 스마트 태양광 가로등 또는 단말 등과 무선 통신 방식으로 각종 정보 및 데이터를 주고 받을 수 있다. 무선 통신 방식은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(bluetooth) 방식 등과 같은 근거리 무선 통신 방식, 비콘 통신 방식이나 적외선 무선 통식 방식을 포함할 수 있으며, 이외에 다양한 무선 통신 방식을 사용할 수 있음은 물론이다. 복수의 스마트 태양광 가로등 간에 통신하는 과정에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스마트 태양광 가로등을 포함하는 시스템의 구성을 나타낸 도면, 도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보의 전송 과정을 나타낸 예시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 시스템(1)은 복수의 스마트 태양광 가로등(100a~100n)으로 구성되어 있는 가로등 그룹을 복수 개 포함할 수 있다. 즉 시스템(1)은 N개의 스마트 태양광 가로등(100a~100n)을 하나의 가로등 그룹으로 구성하여 운용할 수 있다.
도 1 내지 도 6과 동일한 구성요소에 대해서는 도 1 내지 도 6에서 인용한 부호를 부여하여 설명하며, 이전에 설명한 내용과 동일한 내용은 자세한 설명을 생략하기로 한다.
하나의 가로등 그룹으로 구성된 N개의 스마트 태양광 가로등(100a~100n)은 태양전지판(110a~110n), 조명부(120a~120n), 충전부(130a~130n), 전력 송전부(140a~140n), 감지부(150a~150n), 제어부(160a~160n), 구동부(170a~170n), 세척부(180a~180n) 및 통신부(190a~190n)를 각각 포함할 수 있다.
감지부(150a~150n)는 N개의 스마트 태양광 가로등(100a~100n)에 각각 구비될 수 있으나, 경제적 효율성을 향상시키기 위하여 N개의 스마트 태양광 가로등(100a~100n) 중에서 어느 하나의 스마트 태양광 가로등에만 구비되는 것이 바람직하다.
보다 자세하게는, 어느 하나의 스마트 태양광 가로등(100a)에만 감지부(150a)가 구비되고 감지부(150a)를 구비한 스마트 태양광 가로등(100a)의 제어부(160a)는 감지부(150a)에서 감지된 태양의 위치 변화를 이용하여 태양전지판(110a)이 태양과 마주보는 위치 및 자세로 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 산출할 수 있다. 그리고 감지부(150a)를 구비한 스마트 태양광 가로등(100a)의 제어부(160a)는 통신부(190)를 통해 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 스마트 태양광 가로등(100b~100n)에 전송되게 할 수 있다. 감지부(150a)는 태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 지주를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서(152a)를 포함할 수 있다.
이때 감지부(150a)를 구비한 스마트 태양광 가로등(100a)의 제어부(160a)는 복수의 조도 센서(152a)를 통해 얻어지는 복수의 태양광 밝기 정보를 기초로 태양광이 가장 밝은 위치를 추출하고, 태양광이 가장 밝은 위치로 태양전지판(110a)의 위치를 이동시키기 위한 태양전지판(110a)의 위치 정보를 산출할 수 있다. 그리고 제어부(160a)는 산출된 태양전지판(110a)의 위치 정보를 제1 구동부(172a)에 전달하여 지주를 중심으로 하여 태양전지판(110a)을 수평 방향으로 회전시킬 수 있다.
그 다음으로 감지부(150a)를 구비한 스마트 태양광 가로등(100a)의 제어부(160a)는 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따른 태양전지판(110a)의 위치에서 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 태양전지판(110a)의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판의 자세 정보를 산출할 수 있다. 그리고 제어부(160a)는 산출된 태양전지판(110a)의 자세 정보를 제2 구동부(174a)에 전달하여 태양전지판의 자세 정보에 따라 태양전지판(110a)을 상하 방향으로 틸팅시킬 수 있다.
그리고 감지부(150a)를 구비한 스마트 태양광 가로등(100a)의 제어부(160a)는 도 8과 같이 통신부(190a)를 통해 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 스마트 태양광 가로등(100b~100n)에 전송할 수 있다. 이때 감지부(150a)가 구비된 스마트 태양광 가로등(100)은 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 N-1개의 스마트 태양광 가로등(100b~100n)에 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 각각 전송할 수 있다.
그리고 도 9와 같이, 감지부(150a)가 구비된 스마트 태양광 가로등(100a)의 통신부(190a)가 자신과 가장 근거리에 위치한 다른 스마트 태양광 가로등에 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 전송하면, 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 수신한 다른 스마트 태양광 가로등은 마찬가지로 자신과 가장 근거리에 위치한 또 다른 스마트 태양광 가로등에 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 전송하는 과정을 순차적으로 반복할 수 있다.
그러면 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 스마트 태양광 가로등 각각(100b~100n)은 통신부(190b~190n)를 통해 전송된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 수신하고, 제1 구동부(172b~172n)에 의해 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 지주를 중심축으로 하여 태양전지판(100b~100n)을 수평 방향으로 각각 회전시킨 후, 제2 구동부(174b~174n)에 의해 태양전지판(100b~100n)을 상하 방향으로 틸팅시킬 수 있다.
이와 같이, 복수의 스마트 태양광 가로등으로 구성된 가로등 그룹 중에서 어느 하나의 스마트 태양광 가로등에만 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부를 구비하고 감지부가 구비된 스마트 태양광 가로등에서는 같은 가로등 그룹에 있는 다른 스마트 태양광 가로등에 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보만 전송하면 되기 때문에 복수의 스마트 태양광 가로등이 모두 감지부를 구비하지 않아도 복수의 태양전지판이 태양을 마주보도록 태양전지판의 위치 및 자세를 실시간으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
그리고 복수의 스마트 태양광 가로등에 모두 감지부를 구비하지 않아도 되기 때문에 감지부의 설치 비용을 줄이고 경제적 효율성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 스마트 태양광 가로등
110: 태양전지판 120: 조명부
130: 충전부 140: 전력 송전부
150: 감지부 160: 제어부
170: 구동부 180: 세척부
190: 통신부

Claims (17)

  1. 지주에 설치되고 태양광을 집적하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판,
    상기 변환된 전기에너지를 공급받아 빛을 발생시키는 조명부,
    태양의 위치 변화를 감지하는 감지부,
    상기 감지된 태양의 위치 변화를 이용하여 상기 태양전지판이 태양과 마주보도록 제어하는 제어부, 그리고
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 태양전지판의 위치 및 자세를 이동시키는 구동부
    를 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  2. 제 1 항에서,
    상기 감지부는,
    태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 상기 지주를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서를 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  3. 제 2 항에서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 조도 센서를 통해 얻어지는 복수의 태양광 밝기 정보를 기초로 태양광이 가장 밝은 위치를 구하고, 상기 태양광이 가장 밝은 위치로 상기 태양전지판의 위치를 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보를 산출하고,
    상기 구동부는,
    상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 상기 지주를 중심축으로 하여 상기 태양전지판을 회전시키는 제1 구동부를 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  4. 제 3 항에서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 구동부에 의해 태양전지판이 회전된 위치에서 상기 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 상기 태양전지판의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판의 자세 정보를 산출하고,
    상기 구동부는,
    상기 태양전지판의 자세 정보에 따라 상기 태양전지판을 회전시키는 제2 구동부를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에서,
    상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 충전부, 그리고
    상기 충전부에 저장된 전기에너지를 발전소에 전송하는 전력 송전부를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  6. 제 4 항에서,
    상기 태양전지판은,
    회전축에 의해 펼쳐지거나 접히는 접이식 구조로 이루어지고,
    상기 구동부는,
    상기 태양전지판의 회전축에 연결되어 상기 태양전지판이 펼쳐지거나 접히도록 하는 제3 구동부를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  7. 제 1 항에서,
    상기 태양전지판의 단부 또는 회전축에 미리 정해진 간격마다 설치되어 상기 태양전지판의 표면을 향해 세척액을 분사하는 복수의 세척액 분사 노즐을 포함하는 세척부를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  8. 제 7 항에서,
    상기 세척부는,
    상기 복수의 세척액 분사 노즐에서 분사되는 세척액을 이용하여 상기 태양전지판을 세척하는 세척 와이퍼를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  9. 제 7 항에서,
    상기 세척부는,
    상기 태양전지판의 테두리에 실링 부재가 형성되어 있고 상기 태양전지판이 닫힌 상태에서 상기 복수의 세척액 분사 노즐을 통해 세척액이 분사된 후 초음파를 발생시켜 상기 세척액에 진동을 인가하는 초음파 진동자를 더 포함하는 스마트 태양광 가로등.
  10. 지주에 태양전지판이 각각 설치된 복수의 태양광 가로등으로 구성되는 가로등 그룹을 포함하고,
    상기 가로등 그룹에서 어느 하나의 태양광 가로등에만 태양의 위치 변화를 감지하는 감지부를 구비하고,
    상기 감지부를 구비하는 태양광 가로등은,
    상기 태양의 위치 변화를 이용하여 상기 태양전지판이 태양과 마주보는 위치 및 자세로 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 산출하고, 상기 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 태양광 가로등에 전송하는 시스템.
  11. 제 10 항에서,
    상기 감지부는,
    태양광이 가장 밝은 위치를 감지하기 위해 상기 지주를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 조도 센서를 포함하는 시스템.
  12. 제 11 항에서,
    상기 감지부를 구비하는 태양광 가로등은,
    상기 복수의 조도 센서를 통해 얻어지는 복수의 태양광 밝기 정보를 기초로 태양광이 가장 밝은 위치를 구하고, 상기 태양광이 가장 밝은 위치로 상기 태양전지판의 위치를 이동시키기 위한 태양전지판의 위치 정보를 산출하고,
    상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 이동된 태양전지판의 위치에서 상기 태양광이 가장 많이 집적되는 각도로 상기 태양전지판의 자세를 이동시키기 위한 태양전지판의 자세 정보를 산출하는 제어부, 그리고
    상기 산출된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 태양광 가로등에 전송하는 통신부를 포함하는 시스템.
  13. 제 12 항에서,
    상기 동일한 가로등 그룹에 속하는 다른 태양광 가로등은,
    상기 전송된 태양전지판의 위치 정보 및 자세 정보를 수신하는 통신부를 포함하고,
    상기 복수의 태양광 가로등 각각은,
    상기 산출된 태양전지판의 위치 정보에 따라 상기 지주를 중심축으로 하여 상기 태양전지판을 회전시키는 제1 구동부, 그리고
    상기 태양전지판의 자세 정보에 따라 상기 태양전지판을 회전시키는 제2 구동부를 포함하는 구동부를 포함하는 시스템.
  14. 제 13 항에서,
    상기 태양전지판은,
    회전축에 의해 펼쳐지거나 접히는 접이식 구조로 이루어지고,
    상기 구동부는,
    상기 태양전지판의 회전축에 연결되어 상기 태양전지판이 펼쳐지거나 접히도록 하는 제3 구동부를 더 포함하는 시스템.
  15. 제 13 항에서,
    상기 복수의 태양광 가로등 각각은,
    상기 태양전지판의 단부에 미리 정해진 간격마다 설치되어 상기 세척액을 분사하는 복수의 세척액 분사 노즐을 포함하는 세척부를 더 포함하는 시스템.
  16. 제 15 항에서,
    상기 복수의 태양광 가로등 각각의 세척부는,
    상기 복수의 세척액 분사 노즐에서 분사되는 세척액을 이용하여 상기 태양전지판을 세척하는 세척 와이퍼를 더 포함하는 시스템.
  17. 제 15 항에서,
    상기 복수의 태양광 가로등 각각의 세척부는,
    상기 태양전지판의 테두리에 실링 부재가 형성되어 있고 상기 태양전지판이 닫힌 상태에서 상기 복수의 세척액 분사 노즐을 통해 세척액이 분사된 후 초음파를 발생시켜 상기 세척액에 진동을 인가하는 초음파 진동자를 더 포함하는 시스템.
KR1020160033505A 2016-03-21 2016-03-21 스마트 태양광 가로등 및 시스템 KR20170109414A (ko)

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