KR20190128539A - 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 태양광 전지의 면적을 축소시키거나 태양광 모듈 간 이격 거리의 크게 하지 않고 종래와 동일 조건 하에서 태양광 발전량을 획기적으로 증가시킬 수 있도록 할 목적으로, 바닥면(10); 상기 바닥면(10) 상에서 지지체(21)에 의해 설치되고 상면에 제1태양광 셀(22)이 구비되며 하면에 제2태양광 셀(23)이 구비된 태양광 모듈(20); 상기 바닥면(10) 위에 설치되고 태양광 모듈(20)의 주변으로 조사되는 태양광을 반사하는 태양광 반사체(30);를 포함함으로써 상기 제1태양광 셀(22)은 태양으로부터 직접 조사되는 태양광에 의해 발전하고, 상기 제2태양광 셀(23)은 상기 태양광 반사체(30)에 의해 반사된 태양광에 의해 발전하게 된 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 양쪽 면에 태양광 전지가 구비된 태양광 모듈의 바닥면에 설치됨으로써 태양광 모듈의 정면과 배면에서 동시에 발전을 수행할 수 있도록 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 석탄이나 석유와 같은 화석에너지의 고갈 및 지구의 기후변화 등으로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원을 개발하고 있으며, 이러한 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 이용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심을 가지고 있다.
태양에너지를 이용하는 발전에는 태양광을 전기에너지로 변환 사용하는 태양광 발전과, 태양에너지를 집열 장치로 집열한 후에 난방용 또는 온수용으로 사용하는 태양열 장치가 있다.
이 중에서 태양광 발전은 화력이나 원자력 같은 기존 발전설비와 달리 연료가 필요되지 않으며, 소음과 공해가 발생되지 않는 장점이 있고, 또한, 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고, 소규모 발전이 가능하기 때문에, 가정용으로 설치 사용될 수 있는 장점도 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양광 모듈로 구성되고, 태양광 모듈의 전면에는 다수의 태양광 전지(셀)가 설치되어 있으며, 필요에 따라 태양광을 집광하는 집광 장치가 설치되는 경우도 있다.
집광 장치가 설치된 선행기술의 일 예로서, 한국 공개특허 제2010-0010256호(특허문헌 1)에서는, 태양광에 의해 전기를 발생시키는 태양전지판과; 태양광 채광효율을 극대화하기 위한 다수 개의 반사판모듈과; 태양을 추적하는 태양광추적센서모듈과; 상기 태양전지판의 지지를 위한 지지대와; 상기 태양전지판에 삽입되어 상기 태양전지판을 지지하도록 양 측단이 상기 지지대에 의해 고정되는 스윙축과; 상기 태양전지판의 하방에 설치되고 지면과 평행하면서 지구의 자전방향과 직각방향으로 구비된 리니어기어와; 상기 리니어기어의 일 측단에 연결되어 상기 리니어기어를 구동시키는 제어모터와; 상기 리니어기어에 부설되고 상기 제어모터에 의해 전진 혹은 후진하는 이동자와; 상기 이동자의 이동에 의하여 상기 태양전지판이 스윙할 수 있도록 상기 스윙축과 상기 이동자를 연결하는 연결수단과; 상기 태양광추적센서모듈의 신호에 따라 상기 제어모터를 구동시키는 제어모듈; 그리고, 집광 장치에는 태양광 모듈에 태양광을 반사 집광시키는 반사판이 설치되는 '반사판을 이용한 태양광발전 장치'가 제안된 바 있다.
또한, 한국 공개특허 제2012-0004181호(특허문헌 2)에서는, 태양의 남중 위치를 향하도록 프레임 상에 설치되는 PV모듈; 상기 PV모듈의 적어도 일측면에 설치되어 태양의 입사 광량을 증대하는 반사경수단; 상기 PV모듈에 대한 태양의 입사 광량과 발전량을 검출하는 감지수단; 및 상기 감지수단의 신호에 따라 반사경수단을 구동하여 발전효율의 증대를 수행하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 '태양광 발전용 반사경장치'가 제안된 바 있다.
이 외에도 한국 등록실용신안 제20-0461530호(특허문헌 3)에서는, 다수의 태양전지셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 다수의 태양전지모듈이 사각형 형태로 이루어진 태양전지패널; 상기 태양전지패널을 지면에 대하여 경사지게 지지하는 지지대; 상기 태양전지패널의 가장자리측에 위치되는 하나 이상의 패널측반사부; 및 상기 패널측반사부에서 이격된 위치에 설치되는 것으로서 패널측반사부에서 반사된 태양광을 상기 태양전지패널로 재반사시키는 이격반사부;를 포함하는 '반사집속형 태양광 발전장치'가 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1의 경우 반사판을 설치하기 위해서 반사판이 설치되는 영역만큼 태양광 전지의 면적이 감소하게 되므로 전체적으로 태양광 발전 면적이 축소되어 발전 효율의 증대가 미미하고, 또한 특허문헌 2 및 특허문헌 3의 경우 태양전지패널 단위당 전기 생산량을 증가시킬 수 있는 장점이 있기는 하나, 만약 대규모의 태양광 발전 설비에 적용하는 경우, 즉 태양광 모듈이 가로 및 세로 방향으로 수십 개 내지 수백개 설치되는 경우에 반사경(부)이 차지하는 공간만큼 태양광 모듈의 간격을 크게 해야 하므로 같은 공간에 그만큼 적은 수의 태양광 모듈이 설치될 수밖에 없으므로, 전체적인 전기 생산량은 크게 증가하지 않는다는 단점이 있다.
상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 태양광 전지의 면적을 축소시키거나 태양광 모듈 간 이격 거리의 크게 하지 않고 종래와 동일 조건 하에서 태양광 발전량을 획기적으로 증가시킬 수 있도록 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템은, 바닥면; 상기 바닥면 상에서 지지체에 의해 설치되고 상면에 제1태양광 셀이 구비되며 하면에 제2태양광 셀이 구비된 태양광 모듈; 상기 바닥면 위에 설치되고 태양광 모듈의 주변으로 조사되는 태양광을 반사하는 태양광 반사체; 를 포함함으로써 상기 제1태양광 셀은 태양으로부터 직접 조사되는 태양광에 의해 발전하고, 상기 제2태양광 셀은 상기 태양광 반사체에 의해 반사된 태양광에 의해 발전하게 된 것을 특징으로 한다.
이때 상기 태양광 반사체는, 소정 면적으로 가지고 상기 바닥면에 부착되며 직물, 합성수지 필름, 합성수지 플레이트, 목재, 금속재 중 어느 하나로 이루어진 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 상면에 부착되고 거울, 금속재, 은박지 중 어느 하나로 이루어지며 태양광을 반사하는 반사 부재와, 상기 반사 부재의 하면을 상기 바닥면에 고정하는 고정수단으로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 베이스 부재는 흑색 합성수지재이고, 상기 반사 부재는 태양광을 반사시키기 위한 백색 합성수지재이며, 이때 상기 흑색 합성수지재는 흑색 안료로서 카본이 함유된 폴리에틸렌 수지이고, 상기 백색 합성수지재는 백색 안료로서 이산화티탄이 함유된 폴리에틸렌 수지일 수 있다.
본 발명의 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템에 의하면, 태양광 모듈의 전면과 후면에 각각 태양광 셀(전지)를 설치하고, 전면에 배치된 태양광 셀은 태양으로부터 조사되는 태양광에 의해서 발전(發電)하고, 후면에 배치된 태양광 셀은 바닥면에 설치된 태양광 반사체에 의해 반사된 태양광에 의해 발전(發電)하므로 태양광 모듈 면적 당 발전량을 획기적으로 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 다수 개의 태양광 모듈을 배열하더라도 태양광 모듈 간 거리를 크게 할 필요 없이 종래와 같은 형태로 배치할 수 있으므로 발전 효율을 대폭 향상시킬 수 있어 경제적인 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 반사체가 적용된 태양광 발전 시스템의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 또는 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 반사체가 적용된 태양광 발전 시스템의 측면도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이며, 도 2b는 실제 제품의 단면 구조를 보인 사진이다.
도 1을 참조하는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은, 바닥면(10), 태양광 모듈(20) 및 태양광 반사체(30)를 포함한다.
상기 바닥면(10)은, 상기 태양광 모듈(20)이 설치되기 위한 기초 바닥면을 지칭한다.
상기 태양광 모듈(20)은 지지체(21)를 통해서 상기 바닥면(10) 상에서 바닥면(10)과 소정 거리 이격 설치된 것으로, 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있게 하는 태양광 셀(전지)이 구비되는데, 태양광 셀(전지)의 발전(發電) 방법은 이미 상용화된 공지의 기술이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 태양광 모듈(20)의 전면(상면)에는 제1태양광 셀(22)이 구비되고, 배면(하면)에는 제2태양광 셀(23)이 구비됨으로써 양쪽 면에서 발전할 수 있게 구성한다.
상기 태양광 반사체(30)는 상기 바닥면(10) 위에 설치되고 태양광 모듈(20)의 주변으로 조사되는 태양광, 즉 태양광 모듈(20)의 상면에 도달하지 않고 그 주변을 통과하는 태양광을 반사시켜서 태양광 모듈(20)의 하면을 비추게 하기 위한 것이다.
이와 같이 구성하면, 제1태양광 셀(22)은 태양으로부터 직접 조사되는 태양광에 의해 발전(發電)하고, 제2태양광 셀(23)은 상기 태양광 반사체(30)에 의해 반사된 태양광에 의해 발전(發電)하게 되므로 양면 발전이 가능하게 되어 발전량을 증가시킬 수 있다.
도 2a를 참조하는 바와 같이, 상기 태양광 반사체(30)는 베이스 부재(31)와, 반사 부재(32)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 부재(31)는 소정 면적으로 가지고 상기 바닥면(10)에 부착되는 것으로, 부직포를 포함하는 직물이나, PE, PVC 등의 합성수지 필름 또는 합성수지 플레이트일 수 있고, 그 외에 목재 플레이트나, 금속재 플레이트로 이루어질 수 있다.
상기 반사 부재(32)는 상기 베이스 부재(31)의 상면에 부착되고 태양광을 반사시킬 수 있는 것으로, 거울, 경면 처리된 스테인레스 또는 알루미늄과 같은 금속재, 또는 은박지, 또는 백색 합성수지 필름이나 합성수지 플레이트 등에서 선택된 것일 수 있다.
더욱이, 도 2b를 참조하는 바와 같이 상기 베이스 부재(31)는 흑색 합성수지재로 이루어질 수 있고, 상기 반사 부재(32)는 태양광을 반사시키기 위한 백색 합성수지재로 이루어질 수 있다.
여기서 흑색 합성수지재는 흑색 안료로서 카본이 함유된 폴리에틸렌 수지일 수 있으며, 카본을 함유한 흑색 합성수지재는 태양광의 자외선에 의한 변색이나 탈색 및 경화가 거의 일어나지 않기 때문에 태양광 반사체(30) 자체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 물론 베이스 부재(31)의 자외선 차단 효과를 향상시키기 위해 합성수지에 카본을 비롯하여 자외선 차단제가 더 혼합될 수 있으며, 이때 카본 및 자외선 차단제의 배합비는 베이스 부재용 합성수지 100중량부에 대하여 카본 0.5~2중량부, 자외선 차단제 2~5중량부가 배합될 수 있다.
또한, 상기 백색 합성수지재는 백색 안료로서 이산화티탄(TiO2)이 함유된 폴리에틸렌 수지일 수 있으며, 이산화티탄이 함유된 백색 합성수지재는 태양광을 반시키는 동시에 광촉매 기능을 통해 태양광 조사시 자체적인 방오 기능을 수행하므로 반사 부재(30) 표면이 오염되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다. 반 부재(32)의 자외선 차단 효과를 향상시키기 위해 합성수지에 이산화티탄(이산화티타늄)을 비롯하여 자외선 차단제가 더 혼합될 수 있으며, 이때 이산화티탄 및 자외선 차단제의 배합비는 반사 부재용 합성수지 100중량부에 대하여 이산화티탄 0.5~2중량부, 자외선 차단제 2~5중량부가 배합될 수 있다.
상기 흑색 합성수지재인 베이스 부재(31)와 상기 백색 합성수지재인 반사 부재(32)의 접촉 면은 고주파 접합, 이중압출에 의한 열 접합, 접착제에 의한 접합 중 어느 하나의 방식으로 접촉될 수 있다. 특히 이중압출의 경우 약 200℃ 전후로 사출되기 때문에 2개 부재의 접촉면이 융착되면서 경화되므로 견고하게 부착될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 사시도이다.
도 3을 참조하는 바와 같이 상기 태양광 반사체(30)에는 수직으로 다수의 배수 홀(33)이 천공될 수 있으며, 이 경우 비가 올 때 혹은 비가 온 후 태양광 반사체(30)의 상면에 물이 고이지 않고 빗물을 바닥면(10)으로 배출시킬 수 있으므로 태양광 반사 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 반사체의 단면도이다.
도 4를 참조하는 바와 같이 상기 태양광 반사체(30)는 상기 베이스 부재(31)의 하면을 바닥면(10)에 고정하기 위한 고정수단(34)과, 상기 반사 부재(32)의 상면에 형성되어 오염을 방지하는 동시에 태양광을 반사시키는 방오코팅층(35)을 더 포함할 수 있다.
상기 고정수단(34)은, 접착제, 양면 테이프, 벨크로 테이프, 후크 등에서 선택될 수 있고, 상기 방오코팅층(35)은 예를 들면 이산화티탄(TiO2) 코팅층일 수 있다. 이산화티탄은 전술한 바와 같이 대표적인 백색 안료로서 태양광을 반사시키는 동시에 광촉매 기능을 통해 광 조사시 자체적으로 표면 오염을 방지할 수 있게 하므로 상기 태양광 반사체(30)의 표면에 적용하는데 적합하다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구범위에 속함은 자명하다.
10 : 바닥면
20 : 태양광 모듈
21 : 지지체
22 : 제1태양광 셀
23 : 제2태양광 셀
30 : 태양광 반사체
31 : 베이스 부재
32 : 반사 부재
33 : 배수홀
34 : 고정수단
35 : 방오코팅층
20 : 태양광 모듈
21 : 지지체
22 : 제1태양광 셀
23 : 제2태양광 셀
30 : 태양광 반사체
31 : 베이스 부재
32 : 반사 부재
33 : 배수홀
34 : 고정수단
35 : 방오코팅층
Claims (8)
- 바닥면;
상기 바닥면 상에서 지지체에 의해 설치되고 상면에 제1태양광 셀이 구비되며 하면에 제2태양광 셀이 구비된 태양광 모듈;
상기 바닥면 위에 설치되고 태양광 모듈의 주변으로 조사되는 태양광을 반사하는 태양광 반사체;
를 포함함으로써 상기 제1태양광 셀은 태양으로부터 직접 조사되는 태양광에 의해 발전하고, 상기 제2태양광 셀은 상기 태양광 반사체에 의해 반사된 태양광에 의해 발전하게 된 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 태양광 반사체는, 소정 면적으로 가지고 상기 바닥면에 부착되며 직물, 합성수지 필름, 합성수지 플레이트, 목재, 금속재 중 어느 하나로 이루어진 베이스 부재와,
상기 베이스 부재의 상면에 부착되고 거울, 금속재, 은박지, 백색 합성수지 필름 중 어느 하나로 이루어지며 태양광을 반사하는 반사 부재와,
상기 베이스 부재의 하면을 상기 바닥면에 고정하는 고정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 태양광 반사체에는 수직으로 다수의 배수 홀이 천공된 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 태양광 반사체의 표면에 방오코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 베이스 부재는 흑색 합성수지재이고, 상기 반사 부재는 태양광을 반사시키기 위한 백색 합성수지재인 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 흑색 합성수지재는 흑색 안료로서 카본이 함유된 폴리에틸렌 수지이고, 상기 백색 합성수지재는 백색 안료로서 이산화티탄이 함유된 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 흑색 합성수지재 및 백색 합성수지는 자외선 차단제가 더 함유된 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 흑색 합성수지재와 상기 백색 합성수지재의 접촉 면은 고주파 접합, 이중압출에 의한 열 접합, 접착제에 의한 접합 중 어느 하나에 의해 접촉된 것을 특징으로 하는 태양광 반사체를 이용한 태양광 발전 시스템.
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| KR1020180052403 | 2018-05-08 | ||
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|---|---|
| KR20190128539A true KR20190128539A (ko) | 2019-11-18 |
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|---|---|---|---|
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- 2018-08-30 KR KR1020180102542A patent/KR20190128539A/ko not_active Application Discontinuation
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