KR20190030846A

KR20190030846A - 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트 및 이를 포함하는 타워형 태양열 발전 시스템

Info

Publication number: KR20190030846A
Application number: KR1020170118365A
Authority: KR
Inventors: 강용혁; 김현구; 김창기; 김종규; 박동용; 김하늘
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-03-25
Also published as: CN111357193A; KR101985461B1; WO2019054688A1

Abstract

본 발명은 샌드위치 판넬 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 개시하고 있다. 본 발명의 일 실시예는, 표면에 위치하는 거울, 상기 거울의 배면에 형성되는 충진재를 포함하는 샌드위치 판넬을 구비한 반사부와, 상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부, 그리고, 상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부를 포함하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 거울, 충진재, 플레이트가 결합된 샌드위치 구조의 반사경을 이용하여 거울을 구성하는 유리의 두께를 감소시킬 수 있고, 유리 표면 기울기 오차 역시 감소시킬 수 있으며 이에 따라 헬리오스타트의 경량화가 가능하다, 또한 본 발명의 다양한 실시예에 따르면 와류 방지 부재를 이용하여 헬리오스타트에 가해지는 풍압의 세기를 줄일 수 있다.

Description

샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트 및 이를 포함하는 타워형 태양열 발전 시스템{HELIOSTAT HAVING REFLECTOR OF SANDWITCH STRUCTURE, AND SOLAR POWER GENERATION SYSTEM OF TOWER TYPE COMPRISING THE HELIOSTAT}

본 발명은 태양을 추적하면서 태양열은 반사하는 헬리오스타트 및 이를 포함하는 타워형 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거울, 충진재, 플레이트를 결합한 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트 및 이를 포함하는 타워형 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.

최근 각광받는 신재생에너지 관련 기술 중 태양열을 이용한 동력 발생 장치로서, 헬리오스타트(Heliostat)를 이용한 타워형 태양열 발전시스템이 있다. 이러한 타워형 태양열 발전시스템은 태양열 타워가 헬리오스타트로부터 반사되는 태양열을 이용하여 터빈을 구동시키고 전력을 생산한다. 이 때 사용되는, 헬리오스타트는 특정 방향으로 햇빛을 연속적으로 반사시키기 위한 수단으로 사용되는 장치를 말한다.

종래의 헬리오스타트를 도시한 도 1을 참조하면, 종래의 헬리오스타트(X)는 태양열을 반사하는 거울을 포함하는 반사부(X1)와, 반사부(X1)를 지지하는 기둥부(X2), 반사부(X1)의 방위각과 고도각을 조절하는 제어부(X3)를 포함한다. 또한, 많은 양의 태양열을 반사하기 위해 헬리오스타트의 반사부(X1)는 일반적으로 수 제곱미터 이상의 크기로 형성되며, 제어부(X3)는 회전 운동을 이용하여 반사부(X1)의 방위각과 고도각을 조절하였다. 또한, 일반적으로 헬리오스타트는 타워형 태양열 발전시스템이 설치되기 적합한 장소의 특성상 강한 풍압을 견딜 수 있도록 제작되어야 한다.

헬리오스타트를 구현함에 있어서, 가장 중요한 요구사항은 반사부를 형성하는 유리의 표면 기울기 오차를 감소시키는 것과, 반사부의 거울을 경량화하여 제조 단가를 낮추는 것, 그리고, 헬리오스타트가 높은 풍속을 견디도록 하는 것이다. 이에 따라, 반사부의 경량화를 위해 반사부의 필수 구성요소인 유리를 얇게 하려면, 유리 후면에 플레이트를 결합시켜 반사부를 구현하여야 한다. 그러나, 유리가 얇을 경우 유리 후면 전체와 플레이트가 고르게 접착되지 않아 유리 표면 기울기 오차를 감소시키기 어려운 문제가 존재한다. 따라서, 종래의 헬리오스타트의 거울을 구성하는 유리는 일정 두께 이하로 형성되는 것이 불가능하였다. 또한, 종래의 헬리오스타트에는, 반사부에 가해지는 풍압을 감소시키는 별도의 구성요소가 존재하지 않았고, 종래의 헬리오스타트는 회전 운동을 이용하여 반사부의 방위각과 고도각 모두를 조절하였는 바, 구조가 복잡해지고 내구성이 약해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 주된 기술적 과제는 거울, 충진재, 플레이트가 결합된 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 풍압을 견디기 유리한 구조를 갖는 헬리오스타트를 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 방위각과 고도각의 조절이 가능한 헬리오스타트를 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 자체적으로 전력 생산이 가능한 헬리오스타트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결호가자 하는 또 다른 기술적 과제는, 거울, 충진재, 플레이트가 결합된 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 포함하는 타워형 태양열 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 표면에 위치하는 거울, 상기 거울의 배면에 형성되는 충진재를 포함하는 샌드위치 판넬을 구비한 반사부와, 상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부, 그리고, 상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부를 포함하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공한다.

또한, 표면에 거울이 부착된 샌드위치 판넬을 포함하는 반사부와, 상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부와, 상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부, 그리고, 상기 반사부의 상단에 후면 방향으로 설치되는 와류 방지 부재를 포함하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사부의 후면의 일부 또는 전부에 설치되는 후면 PV 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 후면 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와류 방지 부재는 양면형 PV 모듈일 수 있고, 상기 양면형 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와류 방지 부재의 각도를 제어하는 와류 방지 부재 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 제1 플레이트, 충진재 및 제2 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사부는, 거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 제1 샌드위치 판넬과, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 제2 샌드위치 판넬의 수평 결합에 의해 형성되는 조립형 샌드위치 판넬을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 충진재는, 우레탄(Urethane), 폴리염화비닐(PVC) 또는 하니컴(Honeycomb)의 형태로 형성될 수 있고, 상기 거울의 배면에 형성되며, 상기 거울의 배면의 전체가 상기 플레이트에 부착되도록 상기 거울 및 상기 플레이트와 전면적 접착을 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사부는, 상기 반사부의 후면에 상기 칼럼부와 결합 가능한 체결수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 각도 조절부는, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈 및 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제1 방위각 조절 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고도각 조절 모듈은, 일면에 제1 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제1 림과, 상기 제1 톱니기어와 결합하는 제1 피니언, 그리고, 상기 제1 피니언을 구동하는 제1 모터를 포함할 수 있고, 상기 제1 방위각 조절 모듈은, 일면에 제2 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 방위각 방향으로 연장되게 결합하는 제2 림과, 상기 제2 톱니기어와 결합하는 제2 피니언, 그리고, 상기 제2 피니언을 구동하는 제2 모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 표면에 위치하는 거울, 상기 거울의 배면에 형성되는 충진재를 포함하는 샌드위치 판넬을 구비한 반사부와, 상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부, 그리고, 상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부를 포함하고, 상기 각도 조절부는, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈과, 회전 운동을 이용한 선회 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제2 방위각 조절 모듈을 포함하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공한다.

또한, 표면에 거울이 부착된 샌드위치 판넬을 포함하는 반사부와, 상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부와, 상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부, 그리고, 상기 반사부의 상단에 후면 방향으로 설치되는 와류 방지 부재를 포함하고, 상기 각도 조절부는, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈과, 회전 운동을 이용한 선회 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제2 방위각 조절 모듈을 포함하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 고도각 조절 모듈은, 일면에 제3 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제3 림과, 상기 제3 톱니기어와 결합하는 제3 피니언, 그리고, 상기 제3 피니언을 구동하는 제3 모터를 포함할 수 있고, 상기 제2 방위각 조절 모듈은, 상기 칼럼부에 결합하는 선회 드라이브 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 반사부의 후면의 일부 또는 전부에 설치되는 후면 PV 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 후면 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 와류 방지 부재는 양면형 PV 모듈이고, 상기 양면형 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 와류 방지 부재의 각도를 제어하는 와류 방지 부재 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 샌드위치 판넬은, 거울, 제1 플레이트, 충진재 및 제2 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 반사부는, 거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 제4 샌드위치 판넬과, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 제5 샌드위치 판넬의 수평 결합에 의해 형성되는 조립형 샌드위치 판넬을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 충진재는, 우레탄(Urethane), 폴리염화비닐(PVC) 또는 하니컴(Honeycomb)의 형태로 형성될 수 있고, 상기 거울의 배면에 형성되며, 상기 거울의 배면의 전체가 상기 플레이트에 부착되도록 상기 거울 및 상기 플레이트와 전면적 접착을 이룰 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 반사부는, 상기 반사부의 후면에 상기 칼럼부와 결합 가능한 체결수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 헬리오스타트를 다수개 구비하고, 상기 다수개의 헬리오스타트로부터 반사된 태양열을 제공받는 태양열 집열 타워를 포함하며, 상기 다수개의 헬리오스타트는 상기 태양열 집열 타워를 둘러싸는 형태로 위치하는 타워형 태양열 발전 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 거울, 충진재, 플레이트가 결합된 샌드위치 구조의 반사경을 이용하여 거울을 구성하는 유리의 두께를 감소시킬 수 있고, 유리 표면 기울기 오차를 감소시킬 수 있으며, 반사부의 경량화가 가능하다.

또한 본 발명에 따르면, 반사부의 후면 상단에 와류 방지 부재를 구비하여 반사부에 가해지는 풍압의 세기를 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 헬리오스타트의 방위각과 고도각을 조절할 수 있고, 이에 따라 헬리오스타트의 내구성을 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 반사부의 후면에 설치 가능한 후면 PV 모듈과 양면형 PV 모듈을 이용하여 자체적으로 전력을 생산할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 경량화되고 자체적으로 전력 생산이 가능하며 풍압을 견디기 유리한 구조의 헬리오 스타트를 이용하여 타워형 태양열 발전 시스템을 구현함으로써, 타워형 태양열 발전 시스템의 설계 비용을 줄이고 내구성을 높일 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 헬리오스타트를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트의 구성을 개략적으로 도시한 외형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 샌드위치 판넬(Panel)의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 샌드위치 판넬의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 샌드위치 판넬의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 샌드위치 판넬의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각 조절 모듈의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 방위각 조절 모듈의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트의 설치 방법 중 파일 공법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트의 설치 방법 중 콘크리트 공법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트의 구성을 개략적으로 도시한 외형도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 방위각 조절 모듈의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 와류 방지 부재 제어 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타워형 태양열 발전 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 “포함(구비 또는 마련)”할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 따라서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트(이하, “헬리오스타트(1)”라 함)의 구성을 도시한 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 헬리오스타트(1)는 태양열을 반사하는 반사부(100)와, 반사부(100)를 지지하는 칼럼부(200), 반사부(100)의 방위각과 고도각을 조절하는 각도 조절부(300)를 포함한다.

반사부(100)는 거울(111)이 포함된 샌드위치 판넬(110)을 포함하며, 거울(111)은 샌드위치 판넬(110)의 표면에 부착될 수 있다. 또한, 반사부(100)는 반사경으로 명명될 수도 있다.

반사부(100)는 표면에 부착된 거울(111)을 이용하여 태양열을 특정 위치로 반사한다. 반사부(100)는 하나 이상의 샌드위치 판넬(110)을 포함할 수 있으며, 반사부(100)가 구비하는 샌드위치 판넬(110)이 다수개일 경우, 반사부(100)는 다수개의 샌드위치 판넬(110)을 연결하는 연결 수단(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 샌드위치 판넬(110)은 이하에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

또한, 반사부(100)는 칼럼부(200)와 결합 가능한 체결수단(120)을 더 포함할 수 있다. 체결수단(120)은 플레이트(113)의 후면에 마련될 수 있으며, 칼럼부(200)와 결합 가능할 수 있다. 따라서, 체결수단(120)은 칼럼부(200)와 결합하기 위한 체결용 너트(도시하지 않음) 또는 세라믹 패드(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 이외에도 체결수단(120)은 여러 결합 방법을 사용하여 칼럼부(200)와 결합할 수 있다.

칼럼부(200)는 반사부(100)의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정될 수 있으며, 이를 통해 헬리오스타트(1) 전체를 지탱할 수 있다. 칼럼부(200)는 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 다양한 형태로 실시될 구현될 수 있다.

예컨대, 칼럼부(200)는 반사부(100)의 후면과 결합하는 프레임(도시하지 않음), 프레임(도시하지 않음)과 연결되어 하부로 연장되는 기둥(도시하지 않음) 및 기둥과 결합하여 지면에 고정되는 받침대(도시하지 않음)로 이루어질 수 있다.

각도 조절부(300)는 반사부(100)의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈(310) 및 반사부(100)의 방위각을 조절하는 제1 방위각 조절 모듈(320)을 포함할 수 있고, 태양의 이동에 따라 반사부(100)의 고도각과 방위각을 조절할 수 있다. 헬리오스타트(1)는 각도 조절부(300)를 통해 반사부(100)를 제어할 수 있고, 이를 통해, 반사부(100)는 정확한 위치로 태양열을 반사할 수 있다. 고도각 조절 모듈(310)과 제1 방위각 조절 모듈(320)은 이하에서 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

각도 조절부(300)가 반사부(100)의 고도각과 방위각을 조절하는 방법으로는 센서 방식과 프로그램 구동 방식이 있다. 센서 방식이란, 반사부(100) 일면에 부착된 센서(도시하지 않음)가 태양의 위치, 반사부(100)에 반사된 태양열의 도달 위치 등을 수시로 센싱하고, 각도 조절부(300)가 센싱된 값을 이용하여 적합한 고도각과 방위각을 설정하는 방식을 말한다. 프로그램 구동 방식이란, 헬리오스타트(1)가 설치되는 장소의 특성을 고려하여 각도 조절부(300)가 반사부(100)의 고도각과 방위각을 시간에 따라 자동으로 조절하도록 반사부(100)의 움직임을 프로그램화 한 방식을 말한다. 또한, 각도 조절부(300)는 반사부(100)의 고도각과 방위각을 조절하기 위해 상술한 센서 방식 및 프로그램 구동 방식을 혼합해서 사용할 수도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 헬리오스타트(1)는 후면 PV 모듈(400)과 와류 방지 부재(500)를 더 포함할 수 있다.

후면 PV 모듈(400)은 반사부(100)의 후면의 일부 또는 전부에 설치될 수 있다. 후면 PV 모듈(400)은 태양광 발전을 이용하여 자체적으로 전력 생산이 가능하며, 후면 PV 모듈(400)이 생산한 전력은 헬리오스타트(1) 구동을 위해 사용될 수 있다.

예컨대, 후면 PV 모듈(400)이 생산한 전력은 각도 조절부(300)가 반사부(100)의 고도각과 방위각을 조절하는 데 사용될 수 있고, 헬리오스타트(1)가 외부와 통신할 때 사용될 수 있으며, 별도의 배터리(도시하지 않음)에 저장될 수도 있다.

와류 방지 부재(500)는 반사부(100)의 상단에 후면 방향으로 설치될 수 있다. 예컨대, 와류 방지 부재(500)는 반사부(100)의 상단 끝에서 후면 방향으로 연장되도록 설치될 수 있으며, 반사부(100)와 직각을 이루도록 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 헬리오스타트(1)는 와류 방지 부재(500)을 제어하는 와류 방지 부재 제어 모듈(600)을 포함할 수 있다. 와류 방지 부재 제어 모듈(600)은 와류 방지 부재(500)의 각도를 제어할 수 있으며, 와류 방지 부재 제어 모듈(600)을 개략적으로 도시한 도 13을 참조하면, 와류 방지 부재 제어 모듈(600)은 반사부(100)의 후면과 와류 방지 부재의 사이에 마련될 수 있고, 와류 방지 부재 제어 모듈(600)은 회동축을 구비할 수 있으며, 회동축을 이용하여 와류 방지 부재의 각도를 제어할 수 있다.

와류란 유체 흐름의 일부가 본류와 반대되는 방향으로 소용돌이치는 현상을 일컫는다. 와류 방지 부재(500)가 포함되지 않은 반사부(100)의 경우, 반사부(100) 방향으로 불어온 바람은 반사부(100)의 전면에 부딪힌 후, 반사부(100)의 전면을 타고 올라와 반사부(100)의 후면으로 휘몰아친다.

그러나, 와류 방지 부재(500)를 반사부(100)의 상단에 후면 방향으로 설치한 경우, 반사부(100) 방향으로 불어온 바람은 반사부(100)의 전면을 타고 올라간 뒤, 와류 방지 부재(500)에 의해 반사부(100)의 후면으로 휘몰아치지 않고 반사부(100)를 통과하게 된다. 따라서, 헬리오스타트(1)는 와류 방지 부재(500)를 더 포함함으로써, 반사부(100)에 가해지는 풍압을 감소시킬 수 있다.

이러한 와류 방지 부재(500)는 태양광 발전을 통해 자체적으로 전력을 생산하는 PV 모듈(도시하지 않음)로 형성될 수 있으며, 양면형 PV 모듈(도시하지 않음)로 구현될 수도 있다. 와류 방지 부재(500)를 양면형 PV 모듈(도시하지 않음)로 구현하면, 헬리오스타트(1)는 후면 PV 모듈(400)만으로 전력을 생산할 때보다 자체적으로 생산하는 전력량을 증가시킬 수 있다.

또한, 전술한 와류 방지 부재 제어 모듈(600)은 반사부(100)의 각도에 따라 반사부(100)에 가해지는 풍압을 감소하기 위한 최적의 각도로 와류 방지 부재(500)의 각도를 조절할 수 있으며, 이러한 제어 방법은 미리 소프트웨어화되어 와류 방지 부재 제어 모듈(600)에 입력되어 있을 수 있고, 따라서 자동으로 구현될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 샌드위치 판넬(110)은 거울(111), 충진재(112), 플레이트(113)을 포함할 수 있다. 즉, 샌드위치 판넬(110)은 거울(111)을 구성하는 유리와, 충진재(112), 그리고 플레이트(113)가 선택적으로 결합된 판넬이다. 따라서, 샌드위치 판넬(110)은 거울(111), 충진재(112) 및 플레이트(113)가 결합하는 순서와 그 개수에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이 때, 충진재(112)는 우레탄(Urethane), 폴리염화비닐(PVC)의 재질로 형성될 수 있고, 하니컴(Honeycomb)의 구조로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 충진재(112)는 충진 기술 적용이 가능한 여러 소재로 형성될 수 있다. 플레이트(113) 역시 금속 또는 합성 수지로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

충진재(112)는 거울(111)의 배면에 형성될 수 있으며, 거울(111)의 배면의 전체가 (113)플레이트에 부착되도록 거울(111) 및 플레이트(113)와 전면적 접착을 이룰 수 있다.

또한. 충진재(112)는 발포 폼(Foam) 기술을 이용하여 거울(111)과 플레이트(113) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수 있다. 바람직하게, 충진재(112)는 열 전도율이 낮고 팽창 계수가 낮은 물질로 형성될 수 있다.

구체적으로, 플레이트(113) 상에 거울(111)을 적층시킬 때, 거울(111)과 플레이트(113)의 사이 공간을 충진재(112)로 채울 수 있다. 따라서, 거울(111)과 플레이트(113)의 사이 공간이 빈틈없이 매꿔질 수 있으며, 거울(111)의 후면 전체가 충진재(112)와 완전히 접착되고 플레이트(113)의 전면 역시 충진재(112)와 완전히 접착되므로, 거울(111)을 구성하는 유리의 표면 기울기 오차를 감소시킬 수 있다. 종래에는, 충진재 없이 플레이트 상에 유리를 바로 적층시키거나 플레이트 상에 접합층을 적층시킨 뒤, 접합층 위에 다시 유리를 접착시켰는 바 유리의 일부가 플레이트 또는 접합층에 제대로 접착되지 않아 유리 표면 기울기 오차를 증가시키는 문제를 발생시켰으나, 헬리오스타트(1)는 상술한 문제가 발생하지 않도록 충진재(112)를 적용하였다.

또한, 플레이트(113)의 후면에 체결수단(120)을 미리 형성한 후, 충진재(112)를 이용하여 플레이트(113) 상에 거울(111)을 접착시킴으로써, 플레이트(113) 후면에 미리 형성된 체결수단(120)은 반사부(100)와 칼럼부(200)의 결합을 용이하게 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 거울(111)과, 충진재(112), 그리고 플레이트(113)의 결합 순서와, 그 개수에 따라 다양한 샌드위치 판넬(110)을 구현할 수 있다. 또한, 샌드위치 판넬(110)은 서로 상이하게 제작된 샌드위치 판넬이 결합한 조립형 샌드위치 판넬(1100)로 형성될 수도 있다. 이하에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 샌드위치 판넬(110)의 다양한 실시 형태에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 샌드위치 판넬(1110)의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 샌드위치 판넬(1120)의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 샌드위치 판넬(1130)의 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 샌드위치 판넬(1100)의 구성을 도시한 도면이다.

제1 샌드위치 판넬(1110)은 거울(111)을 구성하는 유리와, 충진재(112), 그리고, 플레이트(113)가 순차적으로 결합된 판넬이다. 여기서, “순차적으로 결합”이라는 용어는 실제 구현된 제1 샌드위치 판넬(1110)의 형상을 묘사하기 위해 쓰는 용어로서, 제1 샌드위치 판넬(1110)의 제조 공정이나 제조 절차를 의미하는 것이 아니다. 거울(111)과, 충진재(112), 그리고 플레이트(113)가 결합하는 방법은 앞에서 도 2를 참조하여 설명하였다.

제2 샌드위치 판넬(1120)은 거울(111)을 구성하는 유리와, 충진재(112), 그리고, PV 모듈(1121)이 순차적으로 결합된 판넬이다. 즉, 제1 샌드위치 판넬(1110)는 플레이트(113)를 사용하였으나, 제2 샌드위치 판넬(1120)은 별도의 플레이트를 사용하지 않고 PV 모듈(1121)이 플레이트 기능도 수행하도록 하였다. PV 모듈(1121) 역시 태양광 발전을 수행하여 자체적으로 전력 생산이 가능하다.

제3 샌드위치 판넬(1130)은 거울(111)을 구성하는 유리와, 제1 플레이트(1131)와, 충진재(112), 그리고, 제2 플레이트(1132)가 순차적으로 결합된 판넬이다. 제3 샌드위치 판넬(1130)은 복수개의 플레이트를 구비하므로, 제3 샌드위치 판넬(1130)의 경도는 높아질 수 있다. 제1 플레이트(1131)과 제2 플레이트(1132) 역시 플레이트(113)과 마찬가지로 금속 또는 합성 수지로 형성될 수 있다.

제1 샌드위치 판넬(1110), 제2 샌드위치 판넬(1120) 및 제3 샌드위치 판넬(1130) 중 적어도 두 개 이상의 판넬을 결합시켜 조립형 샌드위치 판넬(1100)을 형성할 수 있다. 따라서, 조립형 샌드위치 판넬(1100)이 적용된 반사부(100)의 후면은 일부는 PV 모듈(1121)로 일부는 플레이트(113)로 형성될 수 있다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제1 샌드위치 판넬(1110)과, 하나 이상의 제2 샌드위치 판넬(1120)이 수평 결합하여 조립형 샌드위치 판넬(1100)을 형성할 수 있다. 또한, 수평 결합을 위해 조립형 샌드위치 판넬(1100)은 별도의 결합부재(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

PV 모듈(1121)은 조립형 샌드위치 판넬(1100)의 후면에 설치되므로, 산란되는 빛을 이용하여 태양광 발전을 수행한다. 따라서, 하나 이상의 제1 샌드위치 판넬(1110)과 하나 이상의 제2 샌드위치 판넬(1120)의 결합을 통해 산란되는 빛이 도달하지 못하는 조립형 샌드위치 판넬(1100)의 후면의 중심부는 플레이트(113)로 형성하고, 조립형 샌드위치 판넬(1100)의 후면의 외주면은 PV 모듈(1121)로 형성할 수 있다. 이를 통해, 조립형 샌드위치 판넬(1100)의 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각 조절 모듈(310)의 세부 구성을 도시한 도면이다.

고도각 조절 모듈(310)은 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 반사부(100)의 고도각을 조절할 수 있으며, 고도각 조절 모듈(310)은 일면에 제1 톱니기어(311)가 형성되고 반사부(100)의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제1 림(312)과, 제1 톱니기어(311)와 결합하는 제1 피니언(313) 그리고, 제1 피니언(313)을 구동하는 제1 모터(314)를 포함할 수 있다. 여기서 고도각 방향은 수직일 수 있으나, 반사부(100)의 고도각을 조절할 수 있으면 어떠한 방향이어도 상관 없다.

제1 피니언(313)과 제1 모터(314)가 연결되어 제1 구동축(3110)이 될 수 있고, 제1 피니언(313)과 제1 림(312)의 기어 결합을 통해 고도각 조절 모듈(310)이 기어 운동을 수행할 수 있으며, 이에 따라 반사부(100)의 고도각이 조절될 수 있다.

예컨대, 제1 림(312)은 반원 형태로 형성될 수 있고, 제1 림(312)의 내주면에 제1 톱니기어(311)가 형성될 수 있으며, 제1 피니언(313)은 제1 림(312)과 결합할 수 있다. 또한, 제1 피니언(313)의 일단은 제1 모터(314)와 결합하여 제1 구동축(3110)을 이룰 수 있고, 제1 구동축(3110)의 전체 길이는 반원 형태의 제1 림(312)의 반지름과 같을 수 있으며, 제1 구동축(3110)의 끝단은 칼럼부(200)의 일단에 고정될 수 있다. 따라서, 제1 모터(314)의 동력으로 제1 피니언(313)이 회전하면 제1 림(312)이 같이 회전하여 반사부(100)의 고도각이 조절될 수 있다. 즉, 제1 톱니기어(311), 제1 림(312) 및 제1 피니언(313)은 내기어 형태로 형성될 수 있으나, 기어의 형태에는 제한이 없으며, 제1 톱니기어(311), 제1 림(312) 및 제1 피니언(313)은 평 기어, 헬리컬 기어 또는 나사 기어 형태로 구현될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 방위각 조절 모듈(320)의 세부 구성을 도시한 도면이다.

제1 방위각 조절 모듈(320)은 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 반사부(100)의 방위각을 조절할 수 있으며, 제1 방위각 조절 모듈(320)은 일면에 제2 톱니기어(321)가 형성되고 반사부(100)의 후면에 방위각 방향으로 연장되게 결합하는 제2 림(322)과, 제2 톱니기어(321)와 결합하는 제2 피니언(323) 그리고, 제2 피니언(323)을 구동하는 제2 모터(324)를 포함할 수 있다. 여기서 방위각 방향은 수평일 수 있으나, 반사부(100)의 방위각을 조절할 수 있으면 어떠한 방향이어도 상관 없다.

제2 피니언(323)과 제2 모터(324)가 연결되어 제2 구동축(3220)이 될 수 있고, 제2 피니언(323)과 제2 림(322)의 기어 결합을 통해 제1 방위각 조절 모듈(320)이 기어 운동을 수행할 수 있으며, 이에 따라 반사부(100)의 방위각이 조절될 수 있다.

예컨대, 제2 림(322)은 반원 형태로 형성될 수 있고, 제2 림(322)의 내주면에 제2 톱니기어(321)가 형성될 수 있으며, 제2 피니언(323)은 제2 림(322)과 결합할 수 있다. 또한, 제2 피니언(323)의 일단은 제2 모터(324)와 결합하여 제2 구동축(3220)을 이룰 수 있고, 제2 구동축(3220)의 전체 길이는 반원 형태의 제2 림(322)의 반지름과 같을 수 있으며, 제2 구동축(3220)의 끝단은 칼럼부(200) 또는 고도각 조절 모듈(310)의 일부에 고정될 수 있다. 따라서, 제2 모터(324)의 동력으로 제2 피니언(323)이 회전하면 제2 림(322)이 같이 회전하여 반사부(100)의 방위각이 조절될 수 있다. 즉, 제2 톱니기어(321), 제2 림(322) 및 제2 피니언(323)은 내기어 형태로 형성될 수 있으나, 기어의 형태는 제한이 없으며, 제2 톱니기어(321), 제2 림(322) 및 제2 피니언(323)은 평 기어, 헬리컬 기어 또는 나사 기어 형태로 구현될 수도 있다.

도 9는 헬리오스타트(1)의 설치 방법 중 파일 공법을 도시한 도면이고, 도 10은 헬리오스타트(1)의 설치 방법 중 콘크리트 공법을 도시한 도면이다.

헬리오스타트(1)는 타워형 태양열 발전시스템이 설치되는 장소의 특성상 햇볕이 강하고 풍속이 높은 지역에 설치된다. 따라서, 풍속의 세기에 따라, 상대적으로 풍속이 낮은 곳(풍압이 약한 곳)에는 파일 공법(901)을 이용하여 헬리오스타트(1)를 설치할 수 있고, 풍속이 높은 곳(풍압이 강한 곳)에는 콘크리트 공법(1001)을 이용하여 헬리오스타트(1)를 설치할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트(이하, “헬리오스타트(2)”라 함)의 구성을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 방위각 조절 모듈(2320)의 세부 구성을 도시한 도면이다. 이하에서는 앞서 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명한 헬리오스타트(1)와 도 11 및 도 12를 토대로 헬리오스타트(2)를 상세히 설명한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 헬리오스타트(2)는 반사부(2100), 칼럼부(2200) 및 각도 조절부(2300)를 포함하며, 후면 PV 모듈(2400)과 와류 방지 부재(2500)를 더 포함할 수 있다.

헬리오스타트(2)의 반사부(2100), 칼럼부(2200), 후면 PV 모듈(2400) 및 와류 방지 부재(2500)는 각각 도 2에 도시된 헬리오스타트(1)의 반사부(100), 칼럼부(200), 후면 PV 모듈(400) 및 와류 방지 부재(500)와 동일한 구성요소를 포함할 수 있고, 동일 또는 유사한 형태로 형성될 수 있으며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

예컨대, 헬리오스타트(2)는 반사부(2100)의 후면의 일부 또는 전부에 설치되는 후면 PV 모듈(2400)을 더 포함할 수 있고, 후면 PV 모듈(2400)은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다. 또한, 헬리오스타트(2)는 반사부(2100)의 상단에 후면 방향으로 설치되는 와류 방지 부재(2500)를 더 포함할 수 있고, 와류 방지 부재(2500)는 양면형 PV 모듈일 수 있으며, 양면형 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산할 수 있다.

또한, 반사부(2100)가 포함하는 샌드위치 판넬(2110)은 도 3 내지 도 6에 도시된 반사부(100)가 포함하는 샌드위치 판넬(110)과 동일한 것일 수 있다. 즉, 샌드위치 판넬(2110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 거울(111)을 구성하는 유리, 충진재(112) 및 플레이트(113)가 순차적으로 결합된 제1 샌드위치 판넬(1110)과 같은 제4 샌드위치 판넬일 수 있다.

또한, 샌드위치 판넬(2110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 거울(111)을 구성하는 유리, 충진재(112) 및 PV 모듈(1121)이 순차적으로 결합된 도 4에 도시된 제2 샌드위치 판넬(1120)과 같은 제5 샌드위치 판넬일 수 있으며, 거울(111)을 구성하는 유리, 제1 플레이트(1131), 충진재(112) 및 제2 플레이트(1132)가 순차적으로 결합된 제3 샌드위치 판넬(1130)과 같은 제6 샌드위치 판넬일 수도 있다.

또한, 반사부(2100)는 거울(111)을 구성하는 유리, 충진재(112) 및 플레이트(113)가 순차적으로 결합된 제1 샌드위치 판넬(1110)과, 거울(111)을 구성하는 유리, 충진재(112) 및 PV 모듈(1121)이 순차적으로 결합된 제2 샌드위치 판넬(1120)의 수평 결합에 의해 형성되는 도 6에 도시된 조립형 샌드위치 판넬(1100)과 같은 조립형 샌드위치 판넬(상술한 제4샌드위치 판넬과 제5 샌드위치 판넬의 수평 결합에 의해 형성됨)을 포함할 수 있다.

헬리오스타트(2)의 반사부(2100)가 포함하는 충진재 역시 헬리오스타트(1)의 반사부(100)가 포함하는 충진재(112)와 같은 재질과 구조로 형성될 수 있고, 헬리오스타트(2)의 반사부(2100)는 도 2에 도시된 헬리오스타트(1)의 체결수단(120)과 동일한 체결수단(2120)을 구비할 수도 있다.

또한 헬리오스타트(2) 역시 도 13에 도시한 헬리오스타트(1)가 구비할 수 있는 와류 방지 부재 제어 모듈(600)과 같은 와류 방지 부재 제어 모듈(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 헬리오스타트(2)가 포함하는 와류 방지 부재 제어 모듈(도시하지 않음)은 도 13을 참조하여 설명한 헬리오스타트(1)의 와류 방지 부재 제어 모듈(600)과 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있으며, 예컨대 헬리오스타트(2)가 구비하는 와류 방지 부재 제어 모듈(도시하지 않음)은 반사부(2100)와 와류 방지 부재(2500) 사이에 형성되어 와류 방지 부재(2500)의 각도를 제어할 수 있으며, 이러한 각도 제어 방법은 시간, 장소, 태양의 위치, 태양열의 세기 등을 고려하여 미리 소프트웨어화 되어 헬리오스타트(2)의 와류 방지 부재 제어 모듈에 입력되어 있을 수 있다.

각도 조절부(2300)는 고도각 조절 모듈(2310)과 제2 방위각 조절 모듈(2320)을 포함할 수 있다. 고도각 조절 모듈(2310)은 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 반사부(2100)의 고도각을 조절할 수 있으며, 도 2에 도시된 헬리오스타트(1)의 고도각 조절 모듈(310)과 동일 또는 유사한 형태로 형성될 수 있고, 동일 또는 유사한 기능을 수행하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

예컨대, 고도각 조절 모듈(2310)은 도 7에 도시된 바와 같이, 일면에 제1 톱니기어(311)가 형성되고 반사부(100)의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제1 림(312)과 같은 제3 톱니기어가 형성된 제3 림을 포함할 수 있다.

또한, 고도각 조절 모듈(2310)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 톱니기어(311)와 결합하는 제1 피니언(313)과 같은 제3 피니언을 포함할 있으며, 제1 피니언(313)을 구동하는 제1 모터(314)와 같은 제3 모터도 포함할 수 있다. 여기서 고도각 방향은 수직일 수 있으나, 반사부(2100)의 고도각을 조절할 수 있으면 어떠한 방향이어도 상관 없다.

제2 방위각 조절 모듈(2320)은 제1 방위각 조절 모듈(320)과 달리 회전 운동을 이용한 선회 드라이브 방식으로 반사부(2100)의 방위각을 조절할 수 있다. 따라서, 제2 방위각 조절 모듈(2320)은 칼럼부(2200)에 결합하는 선회 드라이브 수단(2321)을 포함할 수 있다.

예로써, 선회 드라이브 수단(2321)은 칼럼부(2200)의 외주면을 감싸는 형태로 칼럼부(2200)에 장착될 수 있으며, 선회 운동을 수행하여 칼럼부(2200)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 선회 드라이브 수단(2321)은 칼럼부(2200)를 회전시켜 칼럼부(2200)에 고정된 반사부(2100)의 방위각을 조절할 수 있다.

상술하였듯이 헬리오스타트(1)와 헬리오스타트(2)는 방위각을 조절하는 수단과 방법만 상이할 뿐이며, 제1 방위각 조절 모듈(320)을 제외한 헬리오스타트(1)의 모든 구성요소는 헬리오스타트(2)에 적용될 수 있다.

도 14은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타워형 태양열 발전 시스템(이하, 타워형 태양열 발전 시스템(9000)”이라 함)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

타워형 태양열 발전 시스템(9000)은 다수개의 헬리오스타트로 이루어진 태양열 반사 수단(9001)과 태양열 집열 타워(9002)를 포함할 수 있다.

태양열 반사 수단(9001)은 전술한 각각의 헬리오스타트(1 또는 2)를 다수개 구비하는 형태일 수 있고, 전술한 헬리오스타트(1 및 2)들을 함께 구비하는 형태일 수도 있다.

따라서, 타워형 태양열 발전 시스템(9000)은 경량화되고 자체적으로 전력 생산이 가능하며 풍압을 견디기 유리한 구조의 헬리오스타트(1; 2)를 이용하므로 설계 비용을 줄이고 내구성을 높일 수 있다.

태양열 집열 타워(9002)는 태양열 반사 수단(9001)을 구성하는 다수개의 헬리오스타트로부터 반사된 태양열을 제공받아 전력을 생산할 수 있다.

또한, 태양열 반사 수단(9001)을 구성하는 다수개의 헬리오스타트는 태양열 집열 타워(9002)를 둘러싸는 형태로 위치할 수 있으며, 태양열 집열 타워(9002)와 일정한 거리 간격을 두고 마련될 수 있다.

태양열 반사 수단(9001)을 구성하는 다수개의 헬리오스타트는 시간, 장소, 태양의 위치 등을 고려하여 프로그래밍된 프로그램에 의해 혹은 태양열의 세기, 태양의 위치 등을 실시간으로 계산하여 도출된 각도로, 각각 마련된 위치에서 태양열 집열 타워(9002)가 구비한 태양열 집열 수단(도시하지 않음)으로 태양열을 반사할 수 있다.

본 발명에 따르면, 거울(111), 충진재(112), 플레이트(113)가 결합된 샌드위치 판넬(110; 2110)을 이용하여 거울(111)을 구성하는 유리의 두께를 감소시킬 수 있고, 유리 표면 기울기 오차 역시 감소시킬 수 있으며 이에 따라 헬리오스타트(1; 2)의 경량화가 가능하다. 또한 본 발명에 따르면, 반사부(100; 2100)의 후면 상단에 와류 방지 부재(500; 2500)를 구비하여 헬리오스타트(1; 2)에 가해지는 풍압의 세기를 줄일 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 헬리오스타트(1)의 방위각과 고도각을 조절하여 헬리오스타트(1)의 내구성을 증가시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 반사부(100; 2100) 후면에 마련되는 후면 PV 모듈(400; 2400)을 이용하여 자체적으로 전력 생산이 가능하다.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 반사부
110 : 샌드위치 판넬
111 : 거울 112 : 충진재
113 : 플레이트
1131 : 제1 플레이트 1132 : 제2 플레이트
1100 : 조립형 샌드위치 판넬
1110 : 제1 샌드위치 판넬 1120 : 제2 샌드위치 판넬
1121 : PV 모듈 1130 : 제3 샌드위치 판넬
120 : 체결수단
200 : 칼럼부
300: 각도 조절부
310 : 고도각 조절 모듈
311 : 제1 톱니기어 312 : 제1 림
313 : 제1 피니언 314 : 제1 모터
3110 : 제1 구동축
320 : 제1 방위각 조절 모듈
321 : 제2 톱니기어 322 : 제2 림
323 : 제2 피니언 324 : 제2 모터
3220 : 제2 구동축
400 : 후면 PV 모듈
500 : 와류 방지 부재
600 : 와류 방지 부재 제어 모듈
2320 : 제2 방위각 조절 모듈
2321 : 선회 드라이브 수단
9000 : 타워형 태양열 발전 시스템
9001 : 태양열 반사 수단 9002 : 태양열 집열 타워

Claims

표면에 위치하는 거울, 상기 거울의 배면에 형성되는 충진재를 포함하는 샌드위치 판넬을 구비한 반사부;
상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부; 및;
상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
표면에 거울이 부착된 샌드위치 판넬을 포함하는 반사부;
상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부;
상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부; 및
상기 반사부의 상단에 후면 방향으로 설치되는 와류 방지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반사부의 후면의 일부 또는 전부에 설치되는 후면 PV 모듈을 더 포함하고,
상기 후면 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제2항에 있어서,
상기 와류 방지 부재는 양면형 PV 모듈이고,
상기 양면형 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제2항에 있어서,
상기 와류 방지 부재의 각도를 제어하는 와류 방지 부재 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 제1 플레이트, 충진재 및 제2 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반사부는,
거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 제1 샌드위치 판넬과, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 제2 샌드위치 판넬의 수평 결합에 의해 형성되는 조립형 샌드위치 판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제6항에 있어서,
상기 충진재는,
우레탄(Urethane), 폴리염화비닐(PVC) 또는 하니컴(Honeycomb)의 형태로 형성되고,
상기 거울의 배면에 형성되며, 상기 거울의 배면의 전체가 상기 플레이트에 부착되도록 상기 거울 및 상기 플레이트와 전면적 접착을 이루는 것을 특징으로 하는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반사부는,
상기 반사부의 후면에 상기 칼럼부와 결합 가능한 체결수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 각도 조절부는,
기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈; 및
기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제1 방위각 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제12항에 있어서,
상기 고도각 조절 모듈은,
일면에 제1 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제1 림과, 상기 제1 톱니기어와 결합하는 제1 피니언, 그리고, 상기 제1 피니언을 구동하는 제1 모터를 포함하고,
상기 제1 방위각 조절 모듈은,
일면에 제2 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 방위각 방향으로 연장되게 결합하는 제2 림과, 상기 제2 톱니기어와 결합하는 제2 피니언, 그리고, 상기 제2 피니언을 구동하는 제2 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
표면에 위치하는 거울, 상기 거울의 배면에 형성되는 충진재를 포함하는 샌드위치 판넬을 구비한 반사부;
상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부; 및;
상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부를 포함하고,
상기 각도 조절부는,
기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈과, 회전 운동을 이용한 선회 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제2 방위각 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
표면에 거울이 부착된 샌드위치 판넬을 포함하는 반사부;
상기 반사부의 후면을 지지하고 하부로 연장되어 지면에 고정 가능한 칼럼부;
상기 반사부의 방위각 및 고도각을 조절하는 각도 조절부; 및
상기 반사부의 상단에 후면 방향으로 설치되는 와류 방지 부재를 포함하고,
상기 각도 조절부는,
기어 결합을 이용한 림 드라이브 방식으로 상기 반사부의 고도각을 조절하는 고도각 조절 모듈과, 회전 운동을 이용한 선회 드라이브 방식으로 상기 반사부의 방위각을 조절하는 제2 방위각 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 고도각 조절 모듈은,
일면에 제3 톱니기어가 형성되고 상기 반사부의 후면에 고도각 방향으로 연장되게 결합하는 제3 림과, 상기 제3 톱니기어와 결합하는 제3 피니언, 그리고, 상기 제3 피니언을 구동하는 제3 모터를 포함하고,
상기 제2 방위각 조절 모듈은,
상기 칼럼부에 결합하는 선회 드라이브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 반사부의 후면의 일부 또는 전부에 설치되는 후면 PV 모듈을 더 포함하고,
상기 후면 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제15항에 있어서,
상기 와류 방지 부재는 양면형 PV 모듈이고,
상기 양면형 PV 모듈은 태양광 발전을 통해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제15항에 있어서,
상기 와류 방지 부재의 각도를 제어하는 와류 방지 부재 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 샌드위치 판넬은,
거울, 제1 플레이트, 충진재 및 제2 플레이트가 순차적으로 결합된 판넬인 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 반사부는,
거울, 충진재 및 플레이트가 순차적으로 결합된 제4 샌드위치 판넬과, 거울, 충진재 및 PV 모듈이 순차적으로 결합된 제5 샌드위치 판넬의 수평 결합에 의해 형성되는 조립형 샌드위치 판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제20항에 있어서,
상기 충진재는,
우레탄(Urethane), 폴리염화비닐(PVC) 또는 하니컴(Honeycomb)의 형태로 형성되고,
상기 거울의 배면에 형성되며, 상기 거울의 배면의 전체가 상기 플레이트에 부착되도록 상기 거울 및 상기 플레이트와 전면적 접착을 이루는 것을 특징으로 하는 헬리오스타트.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 반사부는,
상기 반사부의 후면에 상기 칼럼부와 결합 가능한 체결수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 구조의 반사경을 갖는 헬리오스타트.
제1항, 제2항, 제14항 및 제15중 어느 한 항에 따른 헬리오스타트를 다수개 구비하고,
상기 다수개의 헬리오스타트로부터 반사된 태양열을 제공받는 태양열 집열 타워를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워형 태양열 발전 시스템.
제26항에 있어서,
상기 다수개의 헬리오스타트는 상기 태양열 집열 타워를 둘러싸는 형태로 위치하는 것을 특징으로 하는 타워형 태양열 발전 시스템.