KR20200031552A - 태양광발전모듈과 이를 이용한 태양광발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 태양광 발전장치의 태양광 발전모듈은 태양광 발전을 위한 패널과, 상기 패널의 하부에 설치되어 패널을 지지하는 모듈프레임과, 상기 모듈프레임의 결합 및 분리가능하게 설치되어 우천 시 상기 태양광 발전을 위한 패널을 따라 흐르는 빗물을 또는 세척을 위한 세척수를 일측으로 유도배출하기 위한 우수배출부를 구비한다.

Description

태양광발전모듈과 이를 이용한 태양광발전장치{solar power generation module and solar power generation apparatus utilizing the same }

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 태양광 발전모듈을 집적시켜 발전효율을 극대화 시킬 수 있는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

통상적으로 태양광기술은 태양으로부터 전달되는 복사 열에너지를 이용하는 태양열기술과 구분된다. 태양광을 이용한 발전은 무한 한 청정에너지를 이용한 것으로 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모 시스템의 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치 제한에 영향을 받지 않은 이점이 있다.

반면, 발전량이 일조시간에 좌우되고, 대 전력을 얻기 위해서는 많은 태양광 발전모듈과 설치면적이 필요하게 되며, 상대적으로 전력의 생산원가가 높고 직류전력이 먼저 얻어지는 점 등에 유의하지 않으면 안된다.

상술한 태양광 발전모듈은 발전효율을 극대화하기 위해 태양의 직사광선이 항상 태양광 발전모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기 조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 추적식, 계절 또는 월별로 상하로 위치가 변화되는 반고정식, 태양과의 고도에 관계없이 위치가 고정되는 고정식 등이 있다.

이러한 태양광의 추적장치는 이동하는 태양을 추적하면서 집광성을 높이기 위해 태양광 발전모듈를 이동시키는 장치이다. 추적방법은 크게 프로그램 추적과 센서 추적이 있다. 프로그램 추적은 지구의 자전과 공전에 의한 태양의 이동을 미리 프로그램에 입력하여 수광체를 회전시키는 추적방법이다. 센서 추적은 태양광의 이동을 센서로 감지하여 수광체의 방향을 제어하는 것으로, 각종 관련 요소기술의 진보에 따라 여러 가지 개량이 이루어지고 있다. 추적장치 기술에는 태양위치 검출방법, 추적부재, 추적구동방식, 구동동력 등이 있다.

종래의 태양추적 정렬방식의 일예가 대한민국 등록실용신안 제297771호에 개시되어 있다. 개시된 태양추적 정렬 방식은 태양광을 집속하는 솔라모듈과 일체화되어 상기 솔라모듈을 회전시킴과 아울러 회전 위치를 감지하는 엔코더가 내장된 트랙커을 구비한다.

대한민국 등록특허 제 044021호에는 태양 자동 추적장치의 태양 추적방법이 개시되어 있다. 개시된 태양 추적방법은 태양광 발전듈의 법선 방위각이 상기 태양의 방위각보다 제 1각도 뒤지게 될 때, 상기 태양광 발전 모듈의 법선의 방위각이 상기 태양의 방위각보다 제 2각도 만큼 앞서도록 상기 태양광 발전 모듈을 구동시키는 구성을 가진다.

대한민국 등록특허 제 0483291호에는 태양열 관련설비의 태양 위치 추적 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제 0369897호에는 집광식 태양열 집열기를 위한 혼합식 태양 추적 제어장치가 개시되어 있으며, 대한민국 등록 실용신안 제 0404291호에는 태양광 발전용 집광유닛을 구비한 태양추적장치가 개시되어 있으며, 대한민국 실용신안 공개 제199-00186호에는 무선호출에 의한 태양 전지판의 각도 조절장치가 개시되어 있다.

상술한 바와 같이 태양광의 위치를 추적하는 태양광위 위치 추적장치는 그 구조가 상대적으로 복잡하고, 위치 고정이 정확하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다. 특히, 강풍에 대한 지지력이 약하여 설정된 태양 추적 각도를 유지하기 어렵다. 종래의 반 고정식은 태양광의 고도를 따라 각도만을 조정할 수 있으므로 태양광의 발전효율을 높이기 어렵고, 태양광발전장치의 그림자들의 간섭에 의해 상대적인 점유면적이 넓어지는 문제점이 있다.

한편, 태양광을 이용한 발전장치는 태양광 발전모듈이 태양광을 받아 발전하게 되므로 태양광 발전장치를 시공하기 위해서는 발전을 위한 태양광 발전모듈들의 면적보다 상대적으로 넓은 면적의 땅 또는 호수 등이 필요하다. 그러나 최근에는 태양광 발전모듈들을 설치할 땅이 부족하여 절결지, 채석장, 경사지 등에 설치되고 있으며, 간축물의 옥상 또는 벽면을 이용하고 있다.

대한민국 등록특허 제 0483291호 대한민국 등록특허 제 0369897호 대한민국 등록특허 제 044021호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단위면적에 태양광 발전모듈들을 설치의 집적도를 높여 설치되는 땅의 단위 면적당 발전량을 높일 수 있는 태양광 발전모듈과 이를 이용한 태양광 발전장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 우천 시 태양광 발전모듈들의 표면을 타고 흐르는 물에 의해 토양의 유실 및 산사태를 방지할 수 있고, 강풍에 의한 영향을 배제시킬 수 있으며, 시공성을 향상시킬 수 있는 태양광 발전 모듈과 이를 이용한 태양광 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전모듈은 태양광 발전을 위한 패널과, 상기 패널의 하부에 설치되어 패널을 지지하는 모듈프레임과, 상기 모듈프레임의 결합 및 분리가능하게 설치되어 우천 시 상기 태양광 발전을 위한 패널을 따라 흐르는 빗물을 또는 세척을 위한 세척수를 일측으로 유도배출하기 위한 우수배출부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 우수배출부는 모듈프레임에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 지지되는 태양광발전모듈을 따라 흐르는 우수 또는 눈녹은 물을 배출하기 위한 배출부를 구비한다.

상기 우수배출부는 위태양광발전모듈의 하면측에 설치되는 제 1배출부와, 상기 태양광발전모듈의 적어도 일 측면측에 설치되는 제 2배출부와, 상기 제 1배출부와 제 2배출부의 교차되는 부위에 마련된 교차부를 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광발전장치는 경사지 또는 절결지에 설치되는 메인지주들과, 상기 메인지주들에 의해 지지되어 경사지 또는 절결지의 경사방향을 따라 설치되는 서브프레임과, 상기 서브프레임의 상면에 연속하여 설치되어 전력을 생산하기 위한 복수개 제1태양광발전모듈들과,

각 제1태양광발전모듈들의 모듈프레임에 설치된 우수위배출부들이 상호 연결되어 우천 시 상기 태양광 발전을 위한 패널을 따라 흐르는 빗물을 또는 세척을 위한 세척수를 일측으로 유도배출하기 위해 상호 연한 우수배출유닛을 포함하는 발전부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 우수배출부는 위태양광발전모듈의 하면측에 설치되는 제 1배출부와, 상기 태양광발전모듈의 적어도 일 측면측에 설치되는 제 2배출부와, 상기 제 1배출부와 제 2배출부의 교차되는 부위에 설치된 교차부를 구비하여 구성된다.

본 발명의 태양광발전모듈 및 이를 이용한 태양광발전장치는 단위 면적당 태양광발전모듈에 의한 발전량을 극대화시킬 수 있으며, 우천 시 태양광발전모듈들의 상면을 따라 흐르는 빗물이 태양광발전모듈들이 설치된 경사지 또는 절결지로 흘러 토사가 유출되어 산사태가 발생되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 태양광발전장치는 태양광발전모듈들이 집약적으로 설치됨으로써 시공성을 향상시킬 수 있으며, 시공에 따른 규제를 완화 시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 태양광발전장치는 경사지에 설치 산곡풍 등에 의한 바람의 영향을 최소화 시킬 수 있으므로 태풍 등과 같은 강풍에 의한 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광발전장치의 단면도,
도 2 내지 5은 우수배출부를 가지는 태양광발전모듈들의 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 6은 태양광발전장치에 우수배출부가 설치된 상태를 나타내 측면도,
도 7은 태양광발전장치에 우수배출부가 설치된 다른 실시예를 나타내 보인 측면도,
도 8 및 도 9는 태양광발전모듈들이 상호 연결된 상태를 나타내 보인 분리 사시도,

본 발명에 따른 태양광발전모듈과 이를 이용한 태양광발전장치는 절결지 또는 완만한 산간 경사지, 구릉지 등에 설치된 것으로, 그 일 실시예를 도 1내지 도 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광발전장치(10)는 경사지(100)에 태양광발전모듈들이 집약적으로 설치되는 구조를 가진다. 이러한 태양광발전장치(10)는 경사지에 설치되는 메인지주(11)들과, 상기 지주들에 의해 설치되는 것을 태양광발전모듈(200)들이 설치되는 프레임(12)을 구비한다. 상기 경사지(100)에 설치되는 메인지주(11)들은 헬리컬 파일앙카 또는 시멘트앙카블럭에 의해 지지되어 경사지(100)에 설치된다. 그리고 상기 메인지주(11)들에 설치되는 프레임(12)은 경사지(100)의 경사면을 따라 소정의 각도(경시지와 실질적으로 유사한 각도)로 설치된다. 상기 프레임(12)은 형강으로 이루어질 수 있으며, 가능한 경사지(100)의 표면과 근접될 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 메인지주(11)에 의해 지지되는 프레임(12)은 시공될 경사지(100)의 전면적에 후술하는 태양광발전모듈이 시공될 수 있도록 경사지의 전 면적에 걸쳐 시공될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 메인지주(11)들에 의해 지지되는 프레임(12)에는 적어도 하나의 발전부(20)들이 설치될 수 있는데, 이 발전부(20)는 프레임(12)에 설치되는 복수개의 태양광발전모듈(200)들을 구비한다. 발전부(20)를 이루는 태양광발전모듈(200)에는 우천 시 태양광발전모듈(200)들의 표면을 타고 흐르는 빗물 또는 눈 또는 눈이 녹은 물이 상기 경사지(100)로 유입되어 토양의 유실 또는 산사태를 방지할 수 있도록 적어도 하나의 우수배출유닛(60)을 구비한다.

각각의 태양광발전모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 모듈프레임(210)과, 이 모듈프레임(210)의 상면에 고정되는 태양광발전패널(220)과, 상기 모듈프레임(210)의 가장자리에 설치되어 태양광발전패널(220)의 표면을 따라 흐르는 우수 또는 눈녹은 물을 배출하며 상기 유수배출유닛(60)을 이루는 우수배출부(70)를 구비한다.

상기 모듈프레임(210)은 도면에 명확하게 기재되어 있지 않으나 태양광발전패널(220)을 지지할 수 있도록 태양광발전패널(220)의 길이 방향으로 설치되는 제1모듈프레임부재와, 상기 제 1모듈프레임부재들을 상호 연결하는 적어도 하나의 제 2모듈프레임부재를 구비할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 태양광발전패널을 지지할 수 있는 지구조이면 가능하다.

한편, 태양광발전모듈(200)에 구비된 우수배출부(70)는 모듈프레임(210)에 고정되는 고정부(71)와, 이 고정부(71)로부터 연장되는 배출부(72)를 구비한다.

상기 배출부(72)는 고정부(71)에 의해 지지되며 태양광발전패널(220)의 하부측으로 연장되는 제1측벽부(72a)와, 상기 제 1측벽부(72a)로부터 수평방향으로 연장되는 제1바텀부(72b)와, 상기 제1바텀부(72b)의 가장자리로부터 상방으로 연장되는 제 2측벽부(72c)를 구비한다. 상기 제 2측벽부(72c)는 상기 태양광발전패널(220)의 단부로부터 소정간격 이격되며, 상기 태양광발전패널(210)의 단부보다 상대적으로 높게 형성함이 바람직하다. 상기 제 2측벽부(72c)의 단부는 측방으로 연장되어 인접하는 태양광발전패널(220')에 접촉되는 접촉지지부가 더 구비될 수 있다. 상기 제 2측벽부(72c)의 높이는 상기 태양광발전패널(202)의 표면을 따라 흐르는 물이 이송속도에 의해 상기 제 2측벽부(75)를 넘어가지 않도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 배출부(72)의 일측 단부에는 인접하는 배출부와 연결은 위한 연결부(73)가 더 구비될 수 있다. 상기 연결부(73)는 인접하는 배출부(72)와 결합될 수 있도록 단면적이 상대적으로 크게 형성된다.

도 3에는 본 발명에 따른 태양광발전모듈(200)에 일체로 형성되는 우수배출부의 다른 실시예를 나타내 보였다. 성기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도면을 참조하면, 우수배출부(70)는 배출부(72)를 지지하는 고정부(75)가 모듈프레임(210)과 결합될 수 있도록 모듈프레임(210)의 일측상면에 지지되는 제1지지부(75a)와 모듈프레임(210)의 하면에 밀착되는 제 2지지부(75b)로 이루어질 수 있다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이 배출부(72)를 지지하는 고정부(77)은 배출부에 일측에 설치되어 태양광발전모듈(200)의 모듈프레임(210)에 고정되는 제 1고정부(77a)와 배출부의 타측에 설치되어 인접하는 태양광발전모듈(200)의 모듈프레임(210)에 끼워지는 제 2고정부(77b)로 이루어질 수 있다.

그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 제 2측벽부의 단부에는 이로부터 연장되어 인접하는 태양광발전패널(220)의 단부측에 끼워지는 클립부를 더 구비할 수 있다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이 상기 우수배출부(80)는 태양광발전모듈(200)의 하면측에 설치되는 제 1배출부(81)와, 상기 태양광발전모듈(200)의 적어도 일 측면측에 설치되는 제 2배출부(85)로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 제 1배출부(81)와 제 2배출부(85)의 교차되는 교차부(88)가 형성되어 제 1배출부(81)의 배수홈을 통하여 배출되는 빗물이 제 2배출부(85)를 통하여 경사지의 하부측, 즉 발전부의 하부측으로 배수가 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 경사지(100)의 하부측 즉, 메인지주(11)에 의해 지지된 프레임(12)의 하단부측 즉, 경사지를 하면 측에는 강풍, 또는 산곡풍이 태양광발전모듈(200)들이 설치된 프레임(12)과 경사지(200)의 사이로 유입되어 태양광발전모듈들이 손상되는 것을 방지하기 위한 차단부(300)를 더 구비한다.(도 1참조)

상기 차단부(300)는 경사지(101)에 고정되고, 단부가 상기 프레임의 하단부측으로 연장되는 경사판으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 강풍을 프레임(12)의 상면에 설치된 태양광발전모듈(200)의 상면으로 유도하기 위한 유도둑으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 경사지(100)에는 각 배출부로부터 배출되는 우수 또는 눈녹은 물을 배출할 수 있는 배출로가 더 구비 될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광발전장치는 경사지(100)에 설치된 메인지주(11)에 의해 지지되는 프레임(12)에 우수배출부(70)을 가진 태양광발전모듈(200)들이 밀착되게 설치되어 발전부(20)을 이루게 된다.

따라서 우천 시 발전부(20)의 태양광발전모듈(200)의 상면을 따라 흐르는 우수는 우수배출유닛(60)을 통하여 배출됨으로써 물이 경사지(100)으로 유입되는 토사유출 또는 산사태를 방지할 수 있으며, 태양광발전장치(200)의 단위면적당 설치밀도를 높일 수 있어 경사지의 단위면적당 발전량을 높일 수 있다.

특히 프레임(12)에 설치되는 태양광발전모듈(200)의 하단부 또는 모듈프레임(210)에 배수부(71)가 설치되어 있으므로 프레임(12)에 태양광발전모듈(200)들을 설치하면서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 우수의 배출을 위한 우수배출부유닛(60)을 형성할 수 있다.

이러한 우수배출유닛은 우천 시 태양광발전모듈(200)들을 표면을 따라 흐르는 빗물이 배수부(72)들을 통하여 경사지의 외부로 흐르게 된다. 특히 도 5에 도시된 바와 같이 태양광발전모듈(200)의 하면과 측면에 제 1,2배수부(81)(85)가 설치되 경우 상기 제 1배수부(81)에 의해 모인 물은 경사방향을 따라 설치되는 제 2배수부(85)를 통하여 경사지의 외부로 배출되게 된다. 따라서 우천 시 태양광발전모듈의 표면을 타고 흐르는 빗물이 경사지로 유입되는 근본적으로 방지할 수 있게 되며, 나아가서는 경사지의 유실 및 산사태등을 방지할 수 있다.

또한 상술한 태양과발전장치는 좁은면적에 집약적으로 설치할 수 있으므로 단위면적당 발전량을 극대화 시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 태양광 발전을 위한 패널과, 상기 패널의 하부에 설치되어 패널을 지지하는 모듈프레임과, 상기 모듈프레임의 결합 및 분리가능하게 설치되어 우천 시 상기 태양광 발전을 위한 패널을 따라 흐르는 빗물을 또는 세척을 위한 세척수를 일측으로 유도배출하기 위한 우수배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 태양광 발전모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 우수배출부는 모듈프레임에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 지지되는 태양광발전모듈을 따라 흐르는 우수 또는 눈녹은 물을 배출하기 위한 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 태양광 발전모듈.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 우수배출부는 태양광발전모듈의 하면측에 설치되는 제 1배출부와, 상기 태양광발전모듈의 적어도 일 측면측에 설치되는 제 2배출부와, 상기 제 1배출부와 제 2배출부의 교차되는 부위에 마련된 교차부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
4. 경사지 또는 절결지에 설치되는 메인지주들과, 상기 메인지주들에 의해 지지되어 경사지 또는 절결지의 경사방향을 따라 설치되는 서브프레임과, 상기 서브프레임의 상면에 연속하여 설치되어 전력을 생산하기 위한 복수개 제1태양광발전모듈들과,
   각 제1태양광발전모듈들의 모듈프레임에 설치된 우수위배출부들이 상호 연결되어 우천 시 상기 태양광 발전을 위한 패널을 따라 흐르는 빗물을 또는 세척을 위한 세척수를 일측으로 유도배출하기 위해 상호 연한 우수배출유닛을 포함하는 발전부를 구비한 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 우수배출부는 태양광발전모듈의 하면측에 설치되는 제 1배출부와, 상기 태양광발전모듈의 적어도 일 측면측에 설치되는 제 2배출부와, 상기 제 1배출부와 제 2배출부의 교차되는 부위에 설치된 교차부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
   
   

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