KR20190013187A - 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 설비를 구비하는 온실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온실의 상부에 설치되는 태양광발전 설비의 태양광 집광판 배면에 태양광 반사판을 설치하여 인접한 태양광 집광판에 반사되는 태양광을 태양광 반사판을 통해 온실 내부의 음영부분으로 다시 반사시켜 태양광 집광판에 의하여 일부 차폐 또는 흡수된 태양광을 보상하고, 온실내부에 전체적으로 충분한 광조사량을 제공하는 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 온실은 재배공간부와, 상기 재배공간부 상부에 설치되어 태양광을 집광하는 추적식 태양광집광판부와, 상기 태양광집광판부 배면에 설치되어 인접한 태양광 집광판에 반사되는 태양광을 온실 내부의 음영부분으로 굴절시켜 조사하는 태양광 채광용 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실{solar power greenhouse using solar reflector}
본 발명은 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전시설을 구비한 온실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 온실의 상부에 설치되는 태양광발전 설비의 태양광 집광판 배면에 태양광 반사판을 설치하여 인접한 태양광 집광판에 반사되는 태양광을 태양광 반사판을 통해 온실 내부의 음영부분으로 다시 반사시켜 음영을 제거할 수 있는 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실에 관한 것이다.
일반적으로, 온실(greenhouse)은 식물(꽃이나 채소, 과일 등)을 재배하기 위하여 지어진 전용건물로서, 식물을 날씨나 온도 또는 해충의 영향으로부터 보호하는 것이며, 식물이 순조롭고도 빠르게 성장 가능하도록 한다. 특히, 열대 또는 한대 지역에서는 온실이 제공하는 적당한 온도 및 습도 환경에 의한 식물의 성장촉진 효과가 더욱 현저하다.
온실은 일반적으로, 빛을 투과할 수 있는 지붕을 구비한다. 태양광은 식물이 광합성 작용을 행할 수 있도록 지붕을 통하여 식물에 조사된다. 나아가, 온실은 온도나 습도 등을 제어하는 공조설비를 몇 개 정도 갖추고, 온실내의 온도 및 습도가 식물의 성장에 최적상태로 되도록 제어한다. 또한, 스프링클러를 갖추어, 물을 식물에 정기적으로 살포한다.
이들 장치가 작동함에 따라, 온실은 대량의 전력을 소비하게 한다. 통상 온실에 공급되는 에너지는 경유 및 등유와 같은 석유 에너지에 의해 대부분 얻고 있으며, 일부 송전선을 통해 공급되는 상용전원으로부터 얻고 있다. 그러나 최근에는 석유나 석탄 같은 화석연료를 대체하여 무공해, 무한대의 에너지원인 태양광을 이용하는 태양광발전설비가 온실에 적용되고 있는 추세이다.
통상, 태양광발전설비는 태양광을 집광하는 태양광 집광판(Solar Panel: 솔라 패널)과 인버터와 분전반 등을 포함한다. 상기 태양광 집광판은 통상 공간을 효율적으로 이용하고, 많은 태양광을 집광하기 위해 온실의 상부에 설치되고, 인버터와 분전반은 온실 외부 및 내부에 설치된다.
상술한 바와 같이 태양광발전설비가 설치된 온실은 태양광 집광판이 온실의 상부에 설치됨으로 온실의 내부 재배 공간에 음영, 즉 그림자가 발생하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 온실 내부에 별도의 인위적인 빛 발생 수단을 구비하는 경우, 불필요한 전력을 소모하게 되는 문제점이 있으며, 자연 채광이 아니라 인위적인 채광이기 때문에 작물에 최적의 환경을 제공할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 온실 상부에 태양광 집광판 배면에 태양광 반사판을 설치하여 인접한 태양광 집광판에 반사되는 태양광을 태양광 반사판을 통해 온실 내부의 음영부분으로 다시 반사시켜 음영을 제거할 수 있는 태양광 발전설비를 구비한 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실은; 태양광 발전 온실 상부에 설치되어 태양광을 집광하는 태양광 집광판부와, 인접한 태양광 집광판부의 태양광 집광판에 1차 반사된 태양광을 태양광 집광판부 배면에 설치된 반사판에 2차 반사시켜 태양광 발전 온실내부의 음영부분으로 광조사하는 태양광 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명은 태양광 발전 온실 상부에 설치되어 태양광을 집광하는 태양광 집광판부와, 인접한 태양광 집광판부의 태양광 집광판에 1차 반사된 태양광을 태양광 집광판부 배면에 설치된 반사판에 2차 반사시켜 태양광 발전 온실내부의 음영부분으로 광조사하는 태양광 반사판을 구비하여 입사되는 자연광을 상기 태양광 집광판에 의해 생기는 음영 영역에 조사함으로써 온실 내부의 음영영역을 없앨 수 있는 효과를 가진다.
따라서 본 발명은 태양광 집광판을 온실의 상부에 설치하여 공간을 효율적으로 사용하고 태양광발전설비에 의해 에너지를 절약하면서도 태양광 집광판으로 인해 발생하는 음영영역을 없애 최적의 작물 재배 환경을 제공할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실의 단면을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명에 따른 태양이 저위도상에서 조사하는 태양광이 태양광 반사판에 반사된 경로를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 태양이 고위도상에서 조사하는 태양광이 태양광 반사판에 반사된 경로를 나타낸 도면
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실의 구성을 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실(1)의 제1실시예를 나타낸 것이다. 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실(1)은, 본체구조(10)와, 지붕구조(20)와, 복수의 태양광 집광판부(30)를 포함한다. 여기서, 태양광 집광판부(30) 배면에 태양광 반사판(31)을 설치하다. 태양광 집광판부(30)는 태양을 따라 움직이도록 설치하는 태양광추적장치(32)에 설치되며 태양광 집광판이 구동하기 위해 온실상부 표면 투광판(22)과 태양광 태양광 집광판부(30) 간에 간격이 발생 한다.
즉, 본 발명에 의한 태양광 발전 온실(1)에서는, 도 2에 나타낸 식물의 재배공간부(2)에 충분한 광조사량을 부여하고 태양광 집광판부(30)의 집광 효율을 높이기 위해, 태양광(3)의 조사각도 또는 태양광 발전 온실(1) 내의 재배공간부(2)의 식물이 배치된 위치에 따라, 태양광 집광판부(30)의 배치 설계를 결정한다. 다시 말해, 태양광 집광판부(30)가 태양광추적장치의 구동에 의해 각 태양광 집광판부(30) 간에 간격이 발생하며 이 간격을 통해 조사되는 태양광(3)을 온실(1)의 내부인 재배공간부(2)에 효과적으로 채광하기 위해, 인접한 태양광 집광판부(30)의 태양광 집광판에 1차 반사된 태양광(3)을 태양광 집광판부(30) 배면에 설치된 태양광 반사판(31)에 2차 반사시켜 태양광 발전 온실(1) 내부의 음영부분으로 광조사하여, 태양광 집광판부(30)에 의하여 일부 차폐 또는 흡수된 태양광(3)을 보상하고, 전체적으로 충분한 광조사량을 제공한다. 이하에서는, 태양광 발전 온실(1) 자체 구조의 설명 및 태양광 집광판부(30)의 배치 설계의 설명을 하기로 한다.
구체적으로 말하면, 본체구조(10)는 복수의 베이스(11)와 복수의 브래킷(12)과 복수의 지지판(13)을 포함한다.
베이스(11)가 지면에 고정되고, 브래킷(12)이 베이스(11)에 고정되며, 지지판(13)이 브래킷(12)에 고정된다. 이들 지지판(13)은 투광성 또는 불투광성 재질로 제조된다. 투광성 재질인 경우에, 지지판(13)의 재질은 유리 또는 폴리카보네이트 등 플라스틱일 수 있다.
본체구조(10)에 의한 지지효과에 의하여, 상기 지붕구조(20)가 본체구조(10)에 설치된다. 지붕구조(20)는 복수의 브래킷(21) 및 투광판(22)을 포함하며, 브래킷(21)이 브래킷(12)에 고정되고, 투광판(22)이 브래킷(21)에 고정되며, 투광판(22)의 재질은 유리 또는 폴리카보네이트 등 플라스틱일 수 있다.
배수(排水) 또는 배설(排雪)을 고려하면, 지붕구조(20)는 경사형으로 설계되며, 지붕구조(20)의 가장 낮은 장소는 처마끝(23)으로 정의되고, 지붕구조(20)의 가장 높은 장소는 용마루부(24)로 정의된다.
상기 본체구조(10)와 지붕구조(20)는, 함께 폐쇄공간을 구획 형성한다. 또한, 온도, 습도 제어수단으로 폐쇄공간 내의 식물에 알맞은 조건을 부여하여, 식물을 본체구조(10)의 내부 및 태양광 발전 온실(1)의 내부인 재배공간부(2)에서 재배할 수 있도록 한다. 본체구조(10)와 지붕구조(20)의 외형은 도면에 나타낸 것에 한정되지 않으며, 다른 외형이어도 좋으며, 예를 들어 지붕구조(20)는 삼각형이어도 좋다.
또한, 유리 또는 폴리카보네이트 등 플라스틱 대신에, 본체구조(10)의 지지판(13) 및 지붕구조(20)의 투광판(22)은 신축성이 있는 투광직물이어도 좋다.
이들 태양광 집광판부(30)는, 지붕구조(20)에 설치되며, 보다 상세하게는 지붕구조(20)의 표면에 1개 이상의 지지대를 포함하는 태양광추적장치(32)에 고정된다. 상기 태양광추적장치(32)는 1축식 추적장치(Single Axis Tracker) 또는 2축식 추적장치(Double Axis Tracker)를 들 수 있다. 각각의 태양광 집광판부(30)는 복수의 태양전지 셀(solar cell)을 구비하며, 이들 태양광 집광판부(30)는 지붕구조(20)의 처마끝(23) 또는 용마루부(24)의 연신방향을 따라 직선으로 배열된다. 태양전지 셀의 종류로는, 단결정 또는 다결정 태양전지 셀을 들 수 있다. 또한, 대면적의 태양광 집광판부(30)로도 제조할 수 있다.
도 2에 나타낸 태양광(3)은 태양광 집광판부(30)내의 태양전지 셀에 흡수되어 전력으로 변환된다. 따라서 지붕구조(20) 전체가 태양광 집광판부(30)로 덮이면, 더욱 많은 전력을 발생시킬 수 있으나, 태양광 발전 온실(1)의 내부에 진입하는 태양광(3)이 적어진다. 재배공간부(2)에 태양광(3)에 조사되는 조사량이 부족한 경우, 재배공간부(2)의 식물 성장에 영향을 끼치게 된다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 지붕구조(20) 전체를 태양광 집광판부(30)로 전부 덮은 상태에서, 태양광 집광판부(30)가 구동하기 위해 온실상부 표면 투광판(22)과 태양광 집광판부(30) 간에 간격이 발생하며 이 간격을 통해 조사되는 태양광(3)을 온실(1)의 내부인 재배공간부(2)에 효과적으로 채광하기 위해 태양광 집광판부(30) 배면에 설치된 태양광 반사판(31)에 인접한 태양광 집광판부(30)의 태양광 집광판에 반사된 태양광(3)을 다시 태양광 발전 온실(1) 내부의 음영부분으로 반사시켜, 태양광(3)이 식물에 조사되는 양을 증가시킨다.
상기 태양광 반사판(31)은 유리거울, 광반사도료, 플라스틱 광반사필름 등 태양광을 반사할 수 있는 할 수 있는 소재는 모두 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 태양광 발전 온실(1)의 제1실시예를 나타낸 것이다. 상기 온실(1)의 지붕구조(20)에 설치된 태양광 집광판부(30)는 지붕구조(20)의 표면에 1개 이상의 지지대를 포함하는 태양광추적장치(32)에 고정된다. 상기 태양광추적장치(32)는 태양광 집광판부(30)의 태양전지 셀에 태양광(3)흡수량을 최대한으로 하기 위해 태양의 조사각도가 태양광 집광판부(30)의 태양전지 셀 표면이 수직방향을 유지하도록 고안되어 있다. 따라서 태양의 조사위치 변화에 따라 각 태양광 집광판부(30)간의 간격이 달라지고, 태양광 집광판부(30)와 온실상부 표면 투광판(22)이 수직에 가까울 수록 각 태양광 집광판부(30)간에 태양광이 조사될 간격이 넓어지게 되고 인접한 태양광 집광판부(30)에 반사되는 태양광(3)의 조사량도 비례하여 증가한다. 따라서 태양의 고도가 낮고 태양광(1)의 조사량이 적은 일출, 일몰시에 태양광 집광판부(30)와 온실상부 표면 투광판(22)이 수직에 최대한 가깝게 태양광 집광판부(30)의 위치와 온실(1) 지붕구조(20)의 기울기를 설계하여 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 태양광 발전 온실 (1)은 태양광(3)을 흡수하여 전력으로 변환하고, 태양광 발전 온실 (1)의 다른 설비의 사용에 제공하며, 태양에너지 온실(1)이 전력회사로부터 공급되는 전력의 소비를 감소시켜, 사용자가 지불하는 전기세를 감소시킬 수 있다. 또한, 온실(1)내부 재배공간부(2)로 유입되는 태양광(3)의 조사량이 태양광 집광판부(30)와 온실상부 표면 투광판(22)간의 거리, 각도 및 위치와 온실(1) 지붕구조(20)의 기울기에 따라 결정되므로, 태양광 집광판부(30) 및 재배공간부(2)에 조사되는 태양광(3)의 조사량이 바람직하게 배분되어, 태양광 집광판부(30)의 발전량 및 재배공간부(2)내 식물의 성장 속도를 개선시킬 수 있다.
그러나, 이상의 설명은 단순히 본 발명의 바람직한 구체적인 실시예의 상세설명 및 도면에 불과하고, 본 발명의 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 어떠한 해당분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 전문가가 본 발명이 속하는 분야 내에서, 적당히 변경이나 수식 등을 가하여 실시할 수 있으나, 이들 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
1: 온실
2: 재배공간부
30: 태양광 집광판부
31: 태양광 반사판
32: 태양광추적장치

Claims (3)

  1. 태양광 발전 온실과,
    상기 태양광 발전 온실 상부에 설치되어 태양광을 집광하는 태양광 집광판부와, 인접한 태양광 집광판부의 태양광 집광판에 1차 반사된 태양광을 태양광 집광판부 배면에 설치된 반사판에 2차 반사시켜 태양광 발전 온실내부의 음영부분으로 광조사하는 태양광 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실.
  2. 상기 태양광 집광판부는, 온실 상부에 설치되며 상부 표면에 1개 이상의 지지대를 포함하는 태양광추적장치에 고정되며, 태양의 조사위치 변화에 따라 각 태양광 집광판부 간의 간격이 달라지는 것을 특징으로 하는 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실.
  3. 상기 태양광 반사판은,
    유리거울, 광반사도료, 플라스틱 광반사필름 등 태양광을 반사할 수 있는 할 수 있는 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실.
KR1020170097441A 2017-08-01 2017-08-01 태양광 반사판을 이용한 태양광 발전 온실 KR20190013187A (ko)

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KR (1) KR20190013187A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111229823A (zh) * 2020-01-10 2020-06-05 刘璇璇 一种改善土壤用植物修复辅助装置
KR20200127904A (ko) 2019-05-02 2020-11-11 기후변화대응 에너지전환 협동조합 태양광 모듈이 광산란부를 포함하는 투명지붕부에 배열된 채광 온실
KR20210040554A (ko) * 2019-10-04 2021-04-14 원소윤 친환경 태양광 모듈 스마트팜
KR102274039B1 (ko) * 2020-11-05 2021-07-07 김성원 자연채광 베란다 설치형 태양광모듈
KR20220072368A (ko) * 2020-11-25 2022-06-02 종 해 김 농지에 솔라셀 패널 구축하는 방법과 시스템

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