KR20200004066A

KR20200004066A - 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜

Info

Publication number: KR20200004066A
Application number: KR1020180077060A
Authority: KR
Inventors: 조정숙
Original assignee: 스마트기술연구소(주); 조정숙
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-13

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜은, 제1 컨테이너팜, 상기 제1 컨테이너팜에 이격되어 형성된 제2 컨테이너팜; 및 상기 제1 컨테이너팜 및 상기 제2 컨테이너팜에 전력을 공급하며, 상기 제1 컨테이너팜의 상부 및 상기 제2 컨테이너팜의 상부를 커버하며, 소정각도 기울어지도록 형성된 복수개의 태양전지셀을 포함하는 태양전지판모듈;을 포함하고, 상기 태양전지판모듈은 태양광의 일사량을 측정하는 일사량센서부 및 상기 일사량센서부에 의해 측정된 일사량에 대응되는 상기 태양전지의 대향각도를 조절 및 센싱하는 각도조절모듈이 포함된다.

Description

태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜{Smart Farm having Solar Generation Module}

본 발명은 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되는 화석에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고, 여러 오염물질을 배출하기 때문에 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다. 화석에 너지를 대체할 수 있는 에너지원으로는 조수 간만의 차를 이용하여 에너지를 얻는 조력, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 얻는 풍력, 태양의 열이나 빛을 이용한 태양에너지 등이 있고, 이러한 자연력을 이용한 발전 시스템에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이와 관련된 다양한 기술이 개발되고 있다.

이와 함께, 현재 도시환경의 확대와 개발로 인한 실질적인 다양한 식물 재배공간의 부족과 환경변화에 의한 재배종의 실질적인 다양성이 어려워 이를 위해 다양한 환경을 관리 설정함으로써 효과적으로 원하는 종의 재배와 양육환경을 구축할 수 있는 스마트 팜(smart farm)이 새롭게 대두되고 있다. 이러한 스마트팜의 설치자유도 및 운영의 효율성을 제고하기 위해서는 무엇보다도 운영을 위한 전기에너지 공급을 위한 자체발전시스템의 구비의 필요성이 대두되고 있는 것이다.

KR

1632072

B1

본 발명의 일실시예에 따른 목적은 스마트팜의 설치 자유도를 확장함과 동시에 효과적인 자체발전을 통해 운영관리될 수 있는 태양발전을 구비한 스마트 팜을 제공하기 위한 것이다.

또한, 태양발전을 통한 자체발전 과정에서 전기에너지 축적의 효율성 및 1년 중의 태양광의 일사량을 효과적으로 이용하기 위한 태양광 일사량에 의한 태양전지판모듈의 태양광 입사각도를 조절할 수 있는 태양발전을 구비한 스마트 팜을 제공하기 위한 것이다 .

여기서, 상기 태양전지판모듈은 상기 제1 컨테이너팜으로부터 상기 제2 컨터이너팜으로 이어지는 길이방향으로 프레임 내측에 결합되되 상호 분할된 제1 태양전지판모듈 및 제2 태양전지판모듈을 포함하고, 상기 제1 태양전지판모듈은 상기 제1 태양전지판모듈에 입사되는 태양광의 일사량을 센싱하는 제1 일사량센서부와 상기 제1 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제1 각도조절모듈가 포함되고, 상기 제2 태양전지판모듈은 상기 제2 태양전지팜모듈에 입사되는 태양광의 일사량을 센싱하는 제2 일사량센서부와 상기 제2 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제2 각도조절모듈가 포함되며, 상기 제1 일사량센서부와 상기 제2 일사량센서부에 측정되는 일사량을 상호 비교하여 상대적으로 더 큰 일사량이 측정된 어느 하나의 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 다른 하나의 태양전지판모듈에 적용하도록 상기 제1 각도조절모듈 또는 상기 제2 각도조절모듈를 구동제어하는 구동제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 컨테이너팜은 제1 서브컨테이너팜 및 상기 제1 서브컨테이너팜 상에 적층되어 결합되는 제2 서브컨테이너팜을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 컨테이너팜상에 결합되어 상기 태양전지판모듈에 의한 전기적 에너지를 충전하는 제1 배터리모듈 및 상기 제2 컨테이너팜상에 결합되어 상기 태양전지판모듈에 의한 전기적 에너지를 충전하는 제2 배터리모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 각도조절모듈는 상기 제1 태양전지판모듈의 양단에 상기 프레임 내측에 동일축선상으로 결합되는 제1 축부재, 상기 제1 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제1 구동부 및 상기 제1 구동부에 의해 상기 제1 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도의 변화를 센싱하는 제1 각도센싱부를 포함하고, 상기 제2 각도조절모듈은 상기 제2 태양전지판모듈의 양단에 상기 프레임 내측에 동일축선상으로 결합되는 제2 축부재, 상기 제2 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제2 구동부; 및 상기 제2 구동부에 의해 상기 제2 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도의 변화를 센싱하는 제2 각도센싱부를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 독립적인 제1 및 제2 컨테이너팜을 통해 자체적인 다양한 종의 식물재베의 환경을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 태양발전의 자체발전 시스템을 구비함으로서 스마트팜의 운영의 신뢰성 및 다양한 환경 구현의 안전성을 확보함으로써 스마트팜에 의한 보다 다양한 식물재배의 생산성 및 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 대면적의 태양전지판모듈을 분할하여 각 분할된 부분의 태양광의 일사량을 센싱하여 상호 비교하여 각 분할된 태양전지판모듈의 태양의 입사방향에 대향된 각도를 조절함으로써 대면적 태양전지판모듈에 의한 태양발전의 효율성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜의 사시도;
도 2는 도 1의 정면도
도 3은 도 1의 스마트 팜의 작동예를 나타내는 사시도;
도 4는 도 1의 부분확대도를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜의 사시도;
도 6은 도 4에 따른 정면도 및
도 7은 도 4에 따른 스마트 팜의 작동예를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜의 사시도, 도 2는 도 1의 정면도, 도 3은 도 1의 스마트 팜의 작동예를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 1의 부분확대도를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜(1)은, 제1 컨테이너팜, 상기 제1 컨테이너팜에 이격되어 형성된 제2 컨테이너팜(20); 및 상기 제1 컨테이너팜 및 상기 제2 컨테이너팜(20)에 전력을 공급하며, 상기 제1 컨테이너팜의 상부 및 상기 제2 컨테이너팜(20)의 상부를 커버하며, 소정각도 기울어지도록 형성된 복수개의 태양전지셀을 포함하는 태양전지판모듈(30);을 포함하고, 상기 태양전지판모듈(30)은 태양광의 입사량을 측정하는 일사량센서부(50) 및 상기 일사량센서부(50)에 의해 측정된 입사량에 대응되는 상기 태양전지의 대향각도를 조절 및 센싱하는 각도조절모듈(60)이 포함된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 제1 컨테이너팜과 이격된 제2 컨테이너팜(20)의 상부를 커버하는 구조물을 형성하되, 스마트 팜(1)의 독립적인 자가발전을 위한 태양광발전시설이 결합된 것이다.

제1 컨테이너팜(10)과 제2 컨테이너팜(20)은 독립적으로 공간을 형성하여, 다양한 식물이나 품종을 재배할 수 있도록 온도나 습도 등의 환경적인 요소를 개별적인 제어시스템을 통해 구현될 수 있다. 제1 컨테이너팜(10)과 제2 컨테이너팜(20)의 도면에 도시된 구조나 형상에 제한되는 것은 아니며, 다만 동일한 태양광발전시설을 통해 전기공급을 통해 외부환경상황에도 일정한 컨테이너팜 내부의 환경을 효과적으로 유지시킴으로써 재배의 생산성이나 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

제2 컨테이너팜(20)은 제1 서브컨테이너팜(21)과 여기에 상부에 적층된 제2 서브컨테이너팜(22)으로 구조적 설계될 수 있으며, 제1 컨테이너팜(10)이나 제2 컨테이너팜(20)은 수용되는 품종이나 종류에 따라 효과적인 배치 및 설계가 가능하며, 태양광발전모듈을 위한 태양전지판모듈(30)의 효과적은 구성을 위해 설계변경 가능함은 물론이다.

태양전지판모듈(30)은 태양광에 의한 전기적 에너지 전환의 발전을 위한 태양전지셀이 복수개 결합되어 태양광의 입사방향을 고려하여 설치됨이 바람직하다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지판모듈(30)은 프레임(40) 내측에 결합되어 제1 컨테이너팜(10)과 제2 컨테이너팜(20)의 상부를 커버하며 소정의 각도로 기울어지도록 결합된다. 태양판전지모듈의 기울어진 소정의 각도는 계절별 일사량을 고려하고, 하루 중에도 시간에 따른 일사량의 변화에 의한 각도조절이 필요성이 있어 각도조절모듈(60)이 결합된다.

일사량센서부(50)는 태양판전지판모듈에 결합되어 실시간으로 입사되는 태양광의 일사량을 센싱하게 된다. 일사량의 변화에 따라 보다 효과적인 태양광 발전을 위해 태양전지판모듈(30)의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절할 수 있는 것이다. 특히, 태양전지판모듈(30)이 대면적으로 형성되는 경우에는 동일한 위치에서도 입사되는 태양광의 일사량 차이가 발생할 수 있는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 태양전지판모듈(30)은 제1 컨테이너팜(10)과 제2 컨테이너팜(20)을 잇는 길이방향으로 복수개로 분할되어 결합되며, 프레임(40) 내측에 결합되되, 프레임(40) 양단의 축을 중심으로 기울기가 조절되도록 결합될 수 있다.

즉, 태양전지판모듈(30)이 대면적인 경우에는 전체의 면적에 모두 일사량이 동일할 수 없으므로, 대면적인 경우 태양전지판모듈(30)의 길이방향으로 제1 태양전지판모듈(31)과 제2 태양전지판모듈(32)의 복수개의 분할구조로 형성할 수 있다. 분할된 각각의 제1 태양전지판모듈(31)에는 제1 일사량센서부(51)가, 제2 태양전지판모듈(32)에는 제2 일사량센서부(52)가 결합되어, 제1 일사량센서부(51)와 제2 일사량센서부(52)의 각각 일사량을 실시간 센싱하여 비교함으로써, 제1 태양전지판모듈(31)과 제2 태양전지판모듈(32)의 각각의 태양광 입사방향에 대향하는 기울기, 즉 각도를 조절할 수 있는 것이다.

각도조절모듈(60)은 일사량센서부(50)에 의해 측정된 일사량에 대응되도록 태양전지판모듈(30)의 대향각도를 센싱 및 조절한다.

도 3에서와 같이, 두 개의 분할된 제1 태양전지판모듈(31)과 제2 태양전지판모듈(32)이 각각의 위치에서 일사량의 차이가 있는 경우, 보다 일사량이 많은 영역의 태양전지판모듈(30)의 대향각도를 반영하여 각도를 조절하는 등, 대면적에서의 태양광 발전의 효율성을 극대화 할 수 있는 것이다.

각도조절모듈(60)은 제1 태양전지판모듈(31)과 제2 태양전지판모듈(32)에 각각 설치되는 제1 각도조절모듈(61)과 제2 각도조절모듈(62)로 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 각도조절모듈(61)은 제1 태양전지판모듈(31)의 양단에 프레임(40) 내측에 동일축선상으로 결합되어 회전축이 되는 제1 축부재(61a), 제1 태양전지판모듈(31)의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제1 구동부(61b) 및 제1 구동부(61b)에 의해 제1 태양전지판모듈(31)의 태양광 입사방향에 대향하는 각도의 변화를 센싱하는 제1 각도센싱부(61c)를 포함한다.

제1 태양전지판모듈(31)의 중심을 지나는 양측 프레임(40)과의 축상에서, 제1 축부재(61a)가 제1 태양전지판모듈(31) 양단에 결합되어 회전축의 역할을 하고, 제1 축부재(61a)를 중심으로 회전함으로써 제1 태양전지판모듈(31)의 태양광에 대한 대향각도를 조절할 수 있다.

제1 구동부(61b)는 제1 축부재(61a)에 회전력을 전달하는 구동수단이 포함되어, 제1 태양전지판모듈(31)의 소정각도로 구동하고, 제1 각도센싱부(61c)는 제1 구동부(61b)에 의한 변화 각도를 실시간으로 센싱함과 동시에, 필요한 각도값을 제1 구동부(61b)에 전달함으로써 제1 태양전지판모듈(31)의 태양광에 대한 대향각도를 제어하게 된다.

제2 태양전지판모듈(32)의 제2 축부재(62a), 제2 구동부(62b) 및 제2 각도센싱부(62c)도 제1 태양전지판모듈(31)의 대응구성과 실질적으로 동일한 기능을 하게 된다.

다만, 제1 일사량센서부(51)와 제2 일사량센서부(52)의 비교 및 이를 통해 태양광의 일사량을 보다 효과적으로 흡수하기 위해 구동제어부(도면 미도시)가 형성됨으로써 제1 각도조절모듈(61)과 제2 각도조절모듈(62)의 구동값을 제어할 수 있게 된다.

태양전지판모듈(30)에 의해 태양광을 흡수를 통해 발생되는 전류는 제1 컨테이너팜(10)상에 결합된 제1 배터리모듈(10a) 및 제2 컨테이너팜(20)상에 결합된 제2 배터리모듈(20a)에 각각 분할되어 저장됨으로써 스마트 팜(1)의 전력을 공급할 수 있게 되는 것이다.

기타, 태양전지판모듈(30)의 전기적 에너지의 전환을 통한 저장 및 공급에 관한 구체적인 사항은 공지의 기술에 의해 구현이 가능하므로 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜의 사시도, 도 6은 도 4에 따른 정면도이고, 도 7은 도 4에 따른 스마트 팜의 작동예를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예의 경우에는 상술한 본 발명의 일실시예와 동일한 선상에서, 태양전지판모듈(30)의 대형화가 이루어지는 경우 태양전지판 모듈의 분할 수를 보다 증가시키는 구조에 관한 것이다.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 태양전지판모듈(30)은 제1 태양전지판모듈(31), 제2 태양전지판모듈(32) 및 제3 태양전지판모듈(33)로 삼분할 될 수 있으며, 각각에 결합되는 제1 일사량센서부(51), 제2 일사량센서부(52) 및 제3 일사량센서부(53)와, 제1 각도조절모듈(61), 제2 각도조절모듈(62) 및 제3 각도조절모듈(63)에 관한 상세한 구성은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1 내지 도 4에서 이미 상술하였으므로 중복되는 내용은 생략하기로 한다.

이처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜(1)은 태양광발전모듈을 자체전력으로 사용함으로써 스마트 팜(1)의 구현의 신뢰도를 높일 수 있고, 태양광 발전의 효율을 향상시키기 위한 대면적에서의 분할된 태양전지판모듈(30)의 개별적인 대향각도 조절과 이를 실시간으로 센싱 및 구동할 수 있는 시스템을 갖추게 됨으로써 다양한 스마트 팜(1)의 재배환경과 조건을 만족시킬 수 있는 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 스마트 팜
10: 제1 컨테이너팜 20: 제2 컨테이너팜
21: 제1 서브컨테이너팜 22: 제2 서브컨테이너팜
30: 태양전지판모듈 31: 제1 태양전지판모듈
32: 제2 태양전지판모듈 33: 제3 태양전지판모듈
40: 프레임 50: 일사량센서부
51: 제1 일사량센서부 52: 제2 일사량센서부
53: 제3 일사량센서부 60: 각도조절모듈
61: 제1 각도조절모듈 61a: 제1 축부재
61b: 제1 구동부 61c: 제1 각도센싱부
62: 제2 각도조절모듈 62a: 제2 축부재
62b: 제2 구동부 62c: 제2 각도센싱부
63: 제3 각도조절모듈 63a: 제3 축부재
63b: 제3 구동부 63c: 제3 각도센싱부

Claims

제1 컨테이너팜;
상기 제1 컨테이너팜에 이격되어 형성된 제2 컨테이너팜; 및
상기 제1 컨테이너팜 및 상기 제2 컨테이너팜에 전력을 공급하며, 상기 제1 컨테이너팜의 상부 및 상기 제2 컨테이너팜의 상부를 커버하며, 소정각도 기울어지도록 형성된 복수개의 태양전지셀을 포함하는 태양전지판모듈;을 포함하고,
상기 태양전지판모듈은 태양광의 일사량을 측정하는 일사량센서부 및
상기 일사량센서부에 의해 측정된 일사량에 대응되는 상기 태양전지의 대향각도를 조절 및 센싱하는 각도조절모듈이 포함되는 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜.
청구항 1에 있어서,
상기 태양전지판모듈은 상기 제1 컨테이너팜으로부터 상기 제2 컨터이너팜으로 이어지는 길이방향으로 프레임 내측에 결합되되 상호 분할된 제1 태양전지판모듈 및 제2 태양전지판모듈을 포함하고,
상기 제1 태양전지판모듈은 상기 제1 태양전지판모듈에 입사되는 태양광의 일사량을 센싱하는 제1 일사량센서부와 상기 제1 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제1 각도조절모듈가 포함되고,
상기 제2 태양전지판모듈은 상기 제2 태양전지팜모듈에 입사되는 태양광의 일사량을 센싱하는 제2 일사량센서부와 상기 제2 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제2 각도조절모듈가 포함되며,
상기 제1 일사량센서부와 상기 제2 일사량센서부에 측정되는 일사량을 상호 비교하여 상대적으로 더 큰 일사량이 측정된 어느 하나의 태양전지판모듈의 태양광의 입사방향에 대향하는 각도를 다른 하나의 태양전지판모듈에 적용하도록 상기 제1 각도조절모듈 또는 상기 제2 각도조절모듈를 구동제어하는 구동제어부를 포함하는 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 컨테이너팜은
제1 서브컨테이너팜 및
상기 제1 서브컨테이너팜 상에 적층되어 결합되는 제2 서브컨테이너팜을 더 포함하는 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 컨테이너팜상에 결합되어 상기 태양전지판모듈에 의한 전기적 에너지를 충전하는 제1 배터리모듈 및
상기 제2 컨테이너팜상에 결합되어 상기 태양전지판모듈에 의한 전기적 에너지를 충전하는 제2 배터리모듈을 더 포함하는 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 각도조절모듈는
상기 제1 태양전지판모듈의 양단에 상기 프레임 내측에 동일축선상으로 결합되는 제1 축부재;
상기 제1 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제1 구동부; 및
상기 제1 구동부에 의해 상기 제1 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도의 변화를 센싱하는 제1 각도센싱부;
를 포함하고,
상기 제2 각도조절모듈는
상기 제2 태양전지판모듈의 양단에 상기 프레임 내측에 동일축선상으로 결합되는 제2 축부재;
상기 제2 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도를 조절하는 제2 구동부; 및
상기 제2 구동부에 의해 상기 제2 태양전지판모듈의 태양광 입사방향에 대향하는 각도의 변화를 센싱하는 제2 각도센싱부;를 포함하는 태양광발전모듈을 구비한 스마트 팜.