KR20180074186A - 태양광 추적 장치 - Google Patents

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전용두
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Abstract

본 발명은 태양광 추적 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 태양광 추적 장치는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 구동에 의해 일방으로 회전가능하고, 태양광을 흡수하여 발전시키는 태양광패널; 및 상기 태양광패널의 주변에 설치되고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 추적패널 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

태양광 추적 장치{Apparatus for tracking sunlight}
본 발명은 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 회로 구조를 이용하여 대용량의 태양광패널을 태양의 위치에 따라 추적함으로써, 발전 효율을 최대화할 수 있는 태양광 추적 장치에 관한 것이다.
화석연료가 고갈되어 가고, 화석연료로 인한 환경오염문제가 날로 심각해짐에 따라 친환경적이고 반영구적인 신재생 에너지에 대한 관심이 날로 증대되어 가고 있다. 이러한 친환경 에너지의 대표적인 예로, 태양열을 이용한 발전, 풍력을 이용한 발전, 조력이나 수력을 이용한 발전 등이 있는데, 특히 태양열 에너지는 높은 열에너지를 가지고 있기 때문에 활용가치가 매우 높다.
일반적으로 태양 에너지는 렌즈나 반사경 등을 이용해 태양광을 모아서 사용하는 에너지이다. 그러나, 태양은 지구의 자전과 공전에 의하여 고도각과 방위각이 계속 바뀌므로, 태양광을 받아들이는 집광기의 위치를 태양의 위치에 따라 계속 바꿔주어야 높은 효율을 얻을 수 있다. 이를 위해 최근 태양광을 추적할 수 있는 추적(tracking) 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
추적 장치는 발전 효율을 향상시키기 위해 태양의 이동에 따라 반사판의 위치를 조절할 수 있는 장치로서, 종래에는 소정의 전동장치를 이용하여 전기에너지로 반사판의 위치를 조절할 수 있는 장치가 사용되었으나, 최근에는 바이메탈을 이용한 추적 장치가 제안된 바 있다. 이상의 태양광 추적 장치는 비교적 복잡한 구조를 가진 형태이어서 제작에 어려움이 있으므로, 보다 간단한 구조를 통해 효율적으로 태양광을 추적할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1634304호(2016.06.22. 등록)
본 발명은 간단한 회로 구조를 이용하여 대용량의 태양광패널을 태양의 위치에 따라 추적함으로써, 발전 효율을 최대화할 수 있는 태양광 추적 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 태양광 추적 장치는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 구동에 의해 일방으로 회전가능하고, 태양광을 흡수하여 발전시키는 태양광패널; 및 상기 태양광패널의 주변에 설치되고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 추적패널 어셈블리를 포함할 수 있다.
상기 추적패널 어셈블리는, 제1 추적패널; 상기 제1 추적패널과 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제2 추적패널; 및 상기 제1 추적패널과 제2 추적패널의 사이에 구비되고, 상기 태양광패널의 전방을 향하여 연장되는 차단판을 포함할 수 있다.
상기 제1 추적패널과 제2 추적패널은 서로 90°를 이루도록 연결될 수 있다.
상기 제1 추적패널 및 제2 추적패널은 상기 차단판과 각각 135°를 이루도록 연결될 수 있다.
상기 제1 추적패널 및 제2 추적패널이 상기 액츄에이터와 전기적으로 연결된 회로 상에는 축전기가 구비되어 회로를 흐르는 전하를 충전할 수 있다.
상기 축전기에 충전된 전하는 일정 전압차 이상이 되면 방출되어 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 태양광 추적 장치는 액츄에이터; 및 태양광을 흡수하여 발전시키고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 태양광패널을 포함할 수 있다.
상기 태양광패널은 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널을 포함하고, 상기 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널은 소정의 각도를 이루도록 연결될 수 있다.
상기 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널이 상기 액츄에이터와 전기적으로 연결된 회로 상에는 축전기가 구비되어 회로를 흐르는 전하를 충전할 수 있다.
상기 축전기에 충전된 전하는 일정 전압차 이상이 되면 방출되어 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 간단한 회로 구조를 이용하여 대용량의 태양광패널을 태양의 위치에 따라 추적함으로써, 발전 효율을 최대화할 수 있다.
또한, 추적패널 어셈블리와 액츄에이터를 전기적으로 연결하는 회로 상에 축전기를 구비하여 전하가 충전되도록 함으로써, 필요시 보다 강한 힘으로 대용량의 태양광패널이 태양을 추적할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 추적 장치의 정면 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 추적 장치의 후면 사시도.
도 3은 추적패널 어셈블리의 평면도.
도 4 및 도 5는 추적패널 어셈블리와 액츄에이터를 전기적으로 연결하는 회로에서 전압차가 발생하는 것을 보인 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광패널을 보인 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 태양광 추적 장치의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 추적 장치의 정면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 추적 장치의 후면 사시도이며, 도 3은 추적패널 어셈블리의 평면도이고, 도 4 및 도 5는 추적패널 어셈블리와 액츄에이터를 전기적으로 연결하는 회로에서 전압차가 발생하는 것을 보인 도면이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 태양광 추적 장치는 액츄에이터(12); 상기 액츄에이터(12)의 구동에 의해 일방으로 회전가능하고, 태양광을 흡수하여 발전시키는 태양광패널(10); 및 상기 태양광패널(10)의 주변에 설치되고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터(12)를 일방으로 구동시키는 추적패널 어셈블리(20)를 포함할 수 있다.
태양광패널(10)은 소정의 면적을 가진 직육면체 형상으로 만들어지는 것으로서 태양광을 흡수하여 에너지를 발전시키는데, 이는 이미 공지된 구성이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
액츄에이터(12)는 동력을 이용하여 기계를 동작시키는 구동 장치로서, 예를 들어 전류, 작동유압, 기력압 형태로 된 에너지원으로 작동하며 이 에너지를 어떠한 종류의 움직임으로 변환하게 된다. 본 실시예에서 액츄에이터(12)는 후술할 추적패널 어셈블리(20)의 전압차에 의해 태양광패널(10)을 회전시키는데 필요한 동력을 제공한다.
액츄에이터(12)의 상면에는 회전판(14)이 회전가능하게 설치되고, 회전판(14)의 상면에는 태양광패널(10)이 설치된다. 태양광패널(10)은 다양한 각도로 비스듬하게 설치될 수 있는데, 도 2에서와 같이 후면이 지지대(16)에 의해 지지됨으로써, 회전판(14)의 상면에 세워지도록 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 추적패널 어셈블리(20)는, 제1 추적패널(24); 상기 제1 추적패널(24)과 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제2 추적패널(26); 및 상기 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)의 사이에는 구비되고, 상기 태양광패널(10)의 전방을 향하여 연장되는 차단판(22)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 태양광패널(10)의 추적은 실질적으로 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)에서 감지하는 태양광량에 의해 이루어진다. 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)은 각각 태양광량을 감지하는 일종의 센서 역할을 수행한다.
제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)은 회전판(14)의 상면 일측에 설치되는 것으로서, 얇은 판이 직립된 형상을 가진다. 그리고, 본 실시예에서 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)은 서로 90°를 이루도록 연결되는 것이 바람직하다. 이는 태양이 이동하는 경로에 대응되게 각도를 이루도록 하기 위함으로써, 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)이 90°보다 큰 각도를 이룰 경우에는 태양광을 추적하기 어렵기 때문에 위와 같이 설정한 것이다.
또한, 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)은 차단판(22)과 각각 135°를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 차단판(22)은 태양광패널(10)의 전방을 향하여 연장되고, 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)은 차단판(22)의 양측에서 날개 형태로 연장되는 것이다. 이와 같이 차단판(22)을 제1 추적패널(24)과 제2 추적패널(26)의 사이에 형성한 것은, 제1 추적패널(24) 쪽에서 태양광을 흡수할 때에는 차단판(22)에 의해 반대쪽에 위치한 제2 추적패널(26)에서는 상대적으로 태양광이 덜 흡수되도록 하여 전압차가 충분히 발생하도록 하기 위함이다. 마찬가지로 제2 추적패널(26) 쪽에서 태양광을 흡수할 때에는 차단판(22)에 의해 반대쪽에 위치한 제1 추적패널(24)에서는 상대적으로 태양광이 덜 흡수될 것이다.
도 4를 참조하면, 제1 추적패널(24) 및 제2 추적패널(26)이 액츄에이터(12)와 전기적으로 연결된 회로 상에는 축전기(30)가 구비될 수 있다. 축전기(30)는 회로 상에 전류가 흐를 때 전하를 충전하는 역할을 한다. 본 실시예에서 축전기(30)는 추적패널(24,26) 간의 전압차로 인하여 전류가 흐를 때 전하를 충전하여 두었다가 일정 전압 이상이 되면 방출시켜 액츄에이터(12)를 구동시킨다.
태양광패널(10)의 용량이 작을 경우에는 추적패널(24,26) 간에 전압차가 발생하여도 태양광패널(10)을 일방으로 회전시키는 데에 큰 어려움이 없다. 하지만, 태양광패널(10)이 대용량화 될수록 태양광패널(10)을 회전시키는 데에 큰 동력이 필요하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 일정 전압차 이상이 되면 축전기(30)에서 전하를 방출시켜 액츄에이터(12)를 보다 큰 동력으로 작동시킬 수 있다.
도 4에서와 같이, 제1 추적패널(24) 쪽에 상대적으로 많은 양의 태양광이 입사되면 제1 추적패널(24) 쪽이 높은 전압을 가지게 되어 전압차가 발생하게 되고, 액츄에이터(12)가 일방으로 구동하게 된다. 그러면, 태양광패널(10)이 시계반대방향으로 회전되면서 태양광을 보다 잘 흡수할 수 있도록 회전된다. 따라서, 태양광패널(10)에서 보다 높은 발전효율의 에너지를 생산할 수 있게 되는 것이다.
이때, 축전기(30)는 일정 전압차 이상이 될 때까지 전하를 충전하였다가 보다 큰 동력을 가지고 태양광패널(10)을 회전시키는 데에 활용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 5를 참조하면, 도 4에서와는 반대로 제2 추적패널(26) 쪽에 상대적으로 많은 양의 태양광이 입사되면 제2 추적패널(26) 쪽이 높은 전압을 가지게 되어 전압차가 발생하게 되고, 액츄에이터(12)가 도 4와는 반대방향으로 구동하게 된다. 그러면, 태양광패널(10)이 시계방향으로 회전되면서 태양광을 보다 잘 흡수할 수 있도록 회전된다.
다음으로, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 추적 장치에 대하여 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 태양광 추적 장치는 액츄에이터(12); 및 태양광을 흡수하여 발전시키고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터(12)를 일방으로 구동시키는 태양광패널(100)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 상술한 실시예와 달리, 태양광 추적을 위해 별도의 추적패널 어셈블리(20)를 두지 않고 태양광패널(100) 자체가 태양광 추적을 위한 센서 역할을 하도록 구성하였다.
태양광패널(100)은 한 쌍의 제1 태양광패널(110) 및 제2 태양광패널(120)을 포함하고, 상기 제1 태양광패널(110) 및 제2 태양광패널(120)은 소정의 각도를 이루도록 연결될 수 있다. 제1 태양광패널(110) 및 제2 태양광패널(120)은 상술한 실시예와 같이 예를 들어, 서로 90°를 이루도록 연결될 수 있다.
본 실시예의 구성에 의하면, 상술한 실시예에 비하여 태양광패널(10)이 태양광 발전뿐만 아니라 태양광량 감지 센서로서의 역할도 함께 수행하기 때문에, 전체적으로 구성이 간소해지는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 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.
10 : 태양광패널 12 : 액츄에이터
14 : 회전판 16 : 지지대
20 : 추적패널 어셈블리 22 : 차단판
24 : 제1 추적패널 26 : 제2 추적패널
30 : 축전기 100 : 태양광패널
110 : 제1 태양광패널 120 : 제2 태양광패널

Claims (10)

  1. 액츄에이터;
    상기 액츄에이터의 구동에 의해 일방으로 회전가능하고, 태양광을 흡수하여 발전시키는 태양광패널; 및
    상기 태양광패널의 주변에 설치되고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 추적패널 어셈블리를 포함하는 태양광 추적 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추적패널 어셈블리는,
    제1 추적패널;
    상기 제1 추적패널과 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제2 추적패널; 및
    상기 제1 추적패널과 제2 추적패널의 사이에 구비되고, 상기 태양광패널의 전방을 향하여 연장되는 차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 추적패널과 제2 추적패널은 서로 90°를 이루도록 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 추적패널 및 제2 추적패널은 상기 차단판과 각각 135°를 이루도록 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 추적패널 및 제2 추적패널이 상기 액츄에이터와 전기적으로 연결된 회로 상에는 축전기가 구비되어 회로를 흐르는 전하를 충전하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 축전기에 충전된 전하는 일정 전압차 이상이 되면 방출되어 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  7. 액츄에이터; 및
    태양광을 흡수하여 발전시키고, 한 쌍으로 구성되어 각각 태양광량을 감지하며, 각각이 흡수하는 태양광량의 차이에 의해 전압차를 발생시킴으로써 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 태양광패널을 포함하는 태양광 추적 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 태양광패널은 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널을 포함하고,
    상기 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널은 소정의 각도를 이루도록 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 태양광패널 및 제2 태양광패널이 상기 액츄에이터와 전기적으로 연결된 회로 상에는 축전기가 구비되어 회로를 흐르는 전하를 충전하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 축전기에 충전된 전하는 일정 전압차 이상이 되면 방출되어 상기 액츄에이터를 일방으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200105275A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 공주대학교 산학협력단 광 추적 패널을 이용한 액츄에이터

Cited By (1)

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KR20200105275A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 공주대학교 산학협력단 광 추적 패널을 이용한 액츄에이터

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