KR20210009404A

KR20210009404A - 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법

Info

Publication number: KR20210009404A
Application number: KR1020210005849A
Authority: KR
Inventors: 김태우
Original assignee: 김태우
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2021-01-26

Abstract

본 발명은 태양 복사열을 저감시켜 태양광모듈의 발전효율과 건축물의 에너지효율을 동시에 증대시키기 위한 태양광 모듈이 설치되는 설치면에 대한 도장 시공 방법에 관한 것으로, 건축물 상부의 설치면에, 중량%로 저점도 아크릴 수지 60 내지 70%, 물 25 내지 35%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 고탄성 및 저점도를 갖는 수용성 아크릴계 수지 도료를 도포함으로써 탄성 도막을 갖는 침투력과 방수성이 우수한 1차 도포층을 형성하는 1차 도포층 형성 단계; 1차 도포층 위에, 중량%로 아크릴 폴리머 50 내지 55%, 탄산칼슘 20 내지 30%, 알루미늄 트리하이드록사이드 10 내지 20%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 수용성 아크릴계 폴리머 도료를 도포함으로써 복사열을 저감시키는 2차 도포층을 형성하는 2차 도포층 형성 단계; 및 2차 도포층 위에 중량%로 아크릴계 실리콘 55 내지 60%, 크리스탈린 실리카 30 내지 35%, 이산화티타늄 1 내지 10%, 메틸 옥시미노 실란 1 내지 10%, 안료 0.1 내지 0.5%를 포함하는 아크릴계 실리콘 복합 도료를 도포함으로써 내오염성과 부착력이 우수한 3차 도포층 형성 단계로 이루어진 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법을 제공한다.

Description

복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법{METHOD FOR COATING ON CONSTRUCTION SURFACE OF SOLAR MODULE FOR REDUCING RADIANT HEAT}

본 발명은 건축물의 도장 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 상부에 대한 태양 복사열을 저감시켜 태양광모듈의 발전효율과 건축물의 에너지효율을 동시에 증대시키기 위한 태양광 모듈이 설치되는 설치면에 대한 도장 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 옥상이나 지붕 위의 콘크리트나 조립식 판넬 위에 다수의 태양광 모듈이 지지대에 지지된 채 햇빛에 대향되도록 설치되고, 이러한 태양광 모듈을 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시켜 태양광 발전이 이루어지며, 태양광 발전은 대기오염, 소음, 진동 등의 공해가 없고, 유지 및 관리가 용이하며, 화석에너지가 점차 고갈되어감에 따라 대체에너지의 하나로 점차 그 수요가 증대되고 있다.

태양광 발전 장치는 소규모 발전이 가능하기 때문에 정부나 기업이 아닌 개인들도 설치하여 발전을 하고 있고, 통상 건축물의 지붕이나 옥상 등에 설치되거나 실외의 산중턱, 개활지에 설치될 수 있으며, 특히 지붕이나 옥상의 경우 햇빛이 잘 들고 공간 활용도가 높기 때문에 많이 설치되고 있다.

이와 관련된 종래기술로 특허문헌 1에는 투명기판과, 투명기판 하면에 마련된 상부 완충부재와, 상부 완충부재 하면에 마련된 솔라셀과, 솔라셀 하면에 마련된 하부 완충부재와, 하부 완충부재의 하면에 마련된 흑연시트와, 흑연시트의 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 포함하여 이루어진 태양광 발전용 모듈을 제공하고, 투습 방지 기능과 방열성이 우수하여 솔라셀의 수명을 연장시킬 수 있는 기술이 공개되어 있다.

하지만, 상술한 종래기술은 태양광 모듈을 안정적으로 지지하기 위하여 건축물 상부의 콘크리트 설치면에 지지대 설치를 위한 앵커 작업을 하거나, 콘크리트 설치면 자체에 크랙이 발생하여, 건축물 내부에 누수 현상이 발생할 수 있고, 설치면의 태양광 복사열로 인하여 태양광 모듈의 온도가 크게 상승되어 태양광 발전 효율이 저하되고, 건축물의 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있다.

태양광 모듈이 조립식 판넬의 지붕에 설치되는 경우에도 설치면에 지지대 설치를 위한 앵커 작업을 하거나, 판넬 사이의 이음새에 유격이 발생하여, 건축물 내부에 누수 현상이 발생할 수 있고, 설치면의 태양광 복사열로 인하여 태양광 모듈의 온도가 크게 상승되어 태양광 발전 효율이 저하되고, 건축물의 에너지 효율이 떨어지는 동일한 문제를 갖는다.

대한민국 등록특허공보 제10-1090119호(2011.12.07. 공개)

본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 건축물 상부의 태양광 모듈 설치면에 고신율을 갖는 트리플 도포층을 시공하여 설치면의 태양 복사열을 저감시킴으로써, 태양광 모듈의 온도를 저하시켜 태양광 발전 효율이 상승되는 동시에 건축물 상부의 열기가 내부로 유입되는 것을 차단하여 실내온도를 낮추어 건축물의 에너지 효율을 증가시키는 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법의 제공에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 건축물의 상부에 대한 태양 복사열을 저감시켜 태양광모듈의 발전효율과 건축물의 에너지효율을 동시에 증대시키기 위한 태양광 모듈이 설치되는 설치면에 대한 도장 시공 방법에 있어서, 건축물 상부의 설치면에, 중량%로 저점도 아크릴 수지 60 내지 70%, 물 25 내지 35%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 고탄성 및 저점도를 갖는 수용성 아크릴계 수지 도료를 도포함으로써 탄성 도막을 갖는 침투력과 방수성이 우수한 1차 도포층을 형성하는 1차 도포층 형성 단계; 1차 도포층 위에, 중량%로 아크릴 폴리머 50 내지 55%, 탄산칼슘 20 내지 30%, 알루미늄 트리하이드록사이드 10 내지 20%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 수용성 아크릴계 폴리머 도료를 도포함으로써 복사열을 저감시키는 2차 도포층을 형성하는 2차 도포층 형성 단계; 및 2차 도포층 위에 중량%로 아크릴계 실리콘 55 내지 60%, 크리스탈린 실리카 30 내지 35%, 이산화티타늄 1 내지 10%, 메틸 옥시미노 실란 1 내지 10%, 안료 0.1 내지 0.5%를 포함하는 아크릴계 실리콘 복합 도료를 도포함으로써 내오염성과 부착력이 우수한 3차 도포층 형성 단계로 이루어진 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 건축물 상부의 태양광 모듈 설치면에 고신율을 갖는 트리플 도포층을 시공하여 설치면의 태양 복사열을 저감시킴으로써, 태양광 모듈의 온도를 저하시켜 태양광 발전 효율이 상승되는 동시에 건축물 상부의 열기가 내부로 유입되는 것을 차단하여 실내온도를 낮추어 건축물의 에너지 효율을 증가시키며, 누수를 차단하여 수분이 건축물 내부로 침투하는 것을 방지하고, 우수한 신율, 내오염성 및 부착력으로 온도나 계절의 영향없이 도막이 계속 유지되고 도막 성능이 장기적으로 지속되며 모체면과 일체를 이루는 효과가 있다.

도 1a는 건축물 상부의 설치면에 태양광 복사열이 발생하는 것을 도시한 그림이고, 도 1b는 건축물 상부에 부직포 시트를 시공한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법의 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도포층의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 1차 도포층의 신율을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 1,2,3차 도포층 시공을 완료한 사진이다.
도 6은 1,2,3차 도포층 시공전과 시공후에 설치면의 온도를 측정한 사진이다.

이하에서, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명하도록 하겠다.

일반적으로 태양광 모듈의 발전효율은 14 내지 15%로 알려져 있는데, 태양광 모듈은 열에 상당히 민감하여 태양광 모듈에 열이 축적되면 발전효율이 10% 이하로 저하될 수 있다. 도 1a를 참고하면 태양광 모듈 자체에서 발생한 열과 설치면의 태양 복사열 등의 열은 태양광 모듈의 전기에너지 변환 효율을 저하시키는 원인이 된다. 더구나 태양광 모듈을 한번 설치하면 10년 이상 사용하기 때문에 발전효율의 저하를 막는 것은 상당히 중요한 문제이다.

도 1b과 같이 옥상이나 지붕 등 건축물 상부의 태양 복사열을 저감하기 위해서 건축물 상부면에 부직포 시트를 시공할 수 있는데, 이러한 시공 방법은 시공 기간이 많이 소요되고, 전처리 작업이 불비하여 들뜸 현상이 발생하여 하자율이 높으며, 보수 비용이 증대되는 문제가 있다.

하지만, 본 발명에 따른 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법은 건축물의 상부에 대한 태양 복사열을 저감시켜 태양광모듈의 발전효율과 건축물의 에너지효율을 동시에 증대시키기 위한 태양광 모듈이 설치되는 설치면에 대한 도장 시공 방법에 관한 것으로, 도 2를 참고하면 1차 도포층 형성 단계(S10), 2차 도포층 형성 단계(S20) 및 3차 도포층 형성 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.

상기 1차 도포층 형성 단계(S10)는 옥상이나 지붕 등 건축물 상부의 설치면(S)에 고탄성 및 저점도를 갖는 수용성 아크릴계 수지 도료를 도포함으로써 탄성 도막을 갖는 침투력과 방수성이 우수한 1차 도포층(10)을 형성하는 공정이다.

이를 위하여, 상기 1차 도포층(10)은 중량%로 저점도 아크릴 수지 60 내지 70%, 물 25 내지 35%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하여 이루어질 수 있다.

저점도 아크릴 수지는 저분자량을 갖는 고탄성 저점도의 수용성 아크릴 수지로 도료의 기본 베이스 원료가 되고, 고탄성을 갖기 때문에 도막에 탄성이 부여되며, 저점도를 갖기 때문에 크랙에 대한 침투력이 우수하여 방수층을 형성한다.

암모니아 수용액은 0.1 내지 2.5%가 포함되어 용제로 기능한다.

신율 첨가제는 0.1 내지 2.5%가 포함되어 신율을 증가시키며, 실리콘 고무, 실리카, 카본블랙 등이 사용될 수 있다.

상기 1차 도포층(10)은 양모 재질의 롤러를 사용하여 수용성 아크릴계 수지 복합 도료를 설치면(S)에 0.1 내지 0.3mm의 두께로 도포하여 형성한다.

설치면(S)이 콘크리트일 경우 8인치의 부드럽고 미세한 양모 재질의 롤러로 크랙을 세밀하게 체크한 후 수용성 아크릴계 수지 도료를 도포하며, 크랙 부분이 많을 경우 한번 더 작업해 준다. 설치면(S)의 패인 부분이나 심한 크랙인 경우에는 1차 도포층(10)의 도포 전에 고탄성 속경화 우레탄 실란트로 시공한다.

설치면(S)이 조립식 판넬일 경우 앵커부위의 홈이나 조립식 판넬의 이음새 부분을 고탄성 속경화 우레탄 실란트로 시공하여 실란트 작업을 한 후, 롤러로 이음새 부분에 수용성 아크릴계 수지 도료를 중점적으로 도포한다.

이와 같이 건조된 1차 도포층(10)의 도장면은 도 4와 같이 200% 이상의 높은 신율을 갖는 탄성 도막의 방수층을 형성하여 누수를 차단하여 수분이 건축물 내부로 침투하는 것을 방지하고, 온도나 계절의 영향없이 도막이 계속 유지되고 도막 성능이 장기적으로 지속된다.

상기 2차 도포층 형성 단계(S20)는 상기 1차 도포층(10) 위에 수용성 아크릴계 폴리머 도료를 도포함으로써 복사열을 저감시키는 2차 도포층(20)을 형성하는 공정이다.

이를 위하여, 상기 2차 도포층(20)은 중량%로 아크릴 폴리머 50 내지 55%, 탄산칼슘 20 내지 30%, 알루미늄 트리하이드록사이드 10 내지 20%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함할 수 있다.

아크릴 폴리머는 50 내지 55%가 포함되어 탄성을 갖는 수용성 아크릴 몰리머로, 도료의 기본 베이스 원료가 되고, 도막에 탄성이 부여되며, 방수성능을 갖는다.

탄산칼슘은 20 내지 30%가 포함되어 도막의 강도를 증가시킨다.

알루미늄 트리하이드록사이드(Aluminium Trihydroxide)는 차열 성능을 증가시켜 태양의 복사열을 최대한 저감시켜 주변 온도를 저하시킨다.

상기 2차 도포층(20)은 롤러 또는 에어스프레이건을 사용하여 상기 1차 도포층(10) 위에 400 내지 800㎛의 두께로 도포된다. 도포 면적이 작을 때는 롤러를 사용하고, 도포 면적이 넓을 때는 에어스프레이건을 사용한다. 에어스프레이건 사용시 설치면과의 거리는 40 내지 50cm의 일정한 거리를 유지한 채 토출압력 100 내지 110kgf/㎠으로 토출시키며, 도포량은 0.4ℓ/㎡으로 도포하고, 도막의 두께는 400 내지 800㎛의 두께가 되도록 한다. 이때, 에어스프레이건의 모터는 4HP 이상이 적합하다.

이와 같이 건조된 2차 도포층(20)의 도장면은 200% 이상의 높은 신율을 갖는 탄성 도막의 방수층을 형성하여 누수를 차단하여 수분이 건축물 내부로 침투하는 것을 방지하고, 온도나 계절의 영향없이 도막이 계속 유지되고 도막 성능이 장기적으로 지속된다. 더불어, 태양 복사열을 최대한 차단하여 태양광 모듈의 온도를 저하시켜 태양광 발전 효율이 상승되는 동시에 건축물 상부의 열기가 내부로 유입되는 것을 차단하여 실내온도를 낮추어 건축물의 에너지 효율을 증가시킨다.

상기 3차 도포층 형성 단계(S30)는 2차 도포층(20) 위에 아크릴계 실리콘 복합 도료를 도포함으로써 내오염성과 부착력이 우수한 3차 도포층(30)을 형성함으로써 도막의 수명을 증대시키는 공정이다.

이를 위하여 상기 3차 도포층(30)은 중량%로 아크릴계 실리콘 55 내지 60%, 크리스탈린 실리카 30 내지 35%, 이산화티타늄 1 내지 10%, 메틸 옥시미노 실란 1 내지 10%, 안료 0.1 내지 0.5%를 포함하여 이루어진다.

아크릴계 실리콘은 55 내지 60%가 포함되어 도료의 기본 베이스 원료가 되고, 내오염성을 갖고 있어 도막의 청결을 유지하여 장기적인 수명을 증대시킨다.

크리스탈린 실리카(Cristalline Silica)는 규칙적인 반복 패턴으로 균일하게 배열된 구조를 갖는 실리카로, 30 내지 35%가 포함되어 도막의 강도를 증대시킨다.

이산화티타늄은 1 내지 10%가 포함되어 자외선을 차단하고, 차열 성능을 증가시켜 태양의 복사열을 저감시켜 주변 온도를 저하시킨다.

메틸 옥시미노 실란(Methyl Oximino Silane)은 1 내지 10%가 포함되어 햇빛을 반사시키고, 내오염성을 증가시킨다.

상기 3차 도포층(30)은 롤러 또는 에어스프레이건을 사용하여 2차 도포층(20) 위에 400 내지 800㎛의 두께로 도포하여 형성된다. 에어스프레이건 사용시 설치면과의 거리는 40 내지 50cm의 일정한 거리를 유지한 채 토출압력 100 내지 110kgf/㎠으로 토출시키며, 도포량은 0.3~0.4ℓ/㎡으로 도포하고, 도막의 두께는 400 내지 800㎛의 두께가 되도록 한다.

이와 같이 건조된 3차 도포층(30)은 도 5에 도시되어 있고, 그 도장면은 200% 이상의 높은 신율을 갖는 탄성 도막층을 형성하고, 우수한 신율, 내오염성 및 부착력으로 온도나 계절의 영향없이 도막이 계속 유지되어 도막의 수명이 크게 증가하고, 도막 성능이 장기적으로 지속되며 모체면과 일체를 이룰 수 있다. 더불어, 태양 복사열을 최대한 차단하여 태양광 모듈의 온도를 저하시켜 태양광 발전 효율이 상승되는 동시에 건축물 상부의 열기가 내부로 유입되는 것을 차단하여 실내온도를 낮추어 건축물의 에너지 효율을 증가시킨다.

도 6(a)를 참고하면 1,2,3차 도포층을 시공하기 전 맑은 날 오전 12시에 건축물의 옥상에서 설치면(S)의 온도를 온도계로 측정하였을 때 화씨 81.6도였으나, 도 6(b)를 참고하면 다음날 동일한 건축물의 옥상에 1,2,3차 도포층을 모두 시공한 후 맑은 날 오전 12시에 설치면(S)의 온도를 온도계로 측정하였을 때 화씨 69.8를 나타내었다. 따라서, 화씨로 약 12도의 온도가 저감되고 섭씨로는 약 7도의 온도가 저감됨을 확인할 수 있었다.

더불어, 여름에 건축물 내부온도를 3 내지 5℃ 낮추어 우수한 냉방효율을 유지하여 에너지효율을 절감할 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법은 건축물 상부의 태양광 모듈 설치면에 고신율을 갖는 트리플 도포층을 시공하여 도포층들이 설치면의 모체면과 온도와 계절에 따른 팽창, 수축 등 모든 움직임을 함께 함으로써 설치면에서 발생할 수 있는 기본적인 문제들을 해소할 수 있고, 설치면의 태양 복사열을 저감시켜 발전효율과 에너지효율을 동시에 증가시키며, 도막 수명이 크게 증가한다. 더불어, 누수를 차단하여 수분이 건축물 내부로 침투하는 것을 방지하고, 우수한 신율, 내오염성 및 부착력으로 온도나 계절의 영향없이 도막이 계속 유지되고 도막 성능이 장기적으로 지속되며 모체면과 일체를 이루는 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

S. 설치면
10. 1차 도포층
20. 2차 도포층
30. 3차 도포층

Claims

건축물의 상부에 대한 태양 복사열을 저감시켜 태양광모듈의 발전효율과 건축물의 에너지효율을 동시에 증대시키기 위한 태양광 모듈이 설치되는 설치면에 대한 도장 시공 방법에 있어서,
건축물 상부의 설치면에, 중량%로 저점도 아크릴 수지 60 내지 70%, 물 25 내지 35%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 고탄성 및 저점도를 갖는 수용성 아크릴계 수지 도료를 도포함으로써 탄성 도막을 갖는 침투력과 방수성이 우수한 1차 도포층을 형성하는 1차 도포층 형성 단계;
1차 도포층 위에, 중량%로 아크릴 폴리머 50 내지 55%, 탄산칼슘 20 내지 30%, 알루미늄 트리하이드록사이드 10 내지 20%, 암모니아 수용액 0.1 내지 2.5% 및 신율 첨가제 0.1 내지 2.5%를 포함하는 수용성 아크릴계 폴리머 도료를 도포함으로써 복사열을 저감시키는 2차 도포층을 형성하는 2차 도포층 형성 단계; 및
2차 도포층 위에 중량%로 아크릴계 실리콘 55 내지 60%, 크리스탈린 실리카 30 내지 35%, 이산화티타늄 1 내지 10%, 메틸 옥시미노 실란 1 내지 10%, 안료 0.1 내지 0.5%를 포함하는 아크릴계 실리콘 복합 도료를 도포함으로써 내오염성과 부착력이 우수한 3차 도포층 형성 단계로 이루어진 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 1차 도포층 형성 단계는,
설치면의 크랙 또는 이음새를 고탄성 속경화 우레탄 실란트로 시공한 후, 롤러를 사용하여 수용성 아크릴계 수지 도료를 설치면에 0.1 내지 0.3mm의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 2차 도포층 형성 단계는,
롤러 또는 에어스프레이건을 사용하여 1차 도포층 위에 400 내지 800㎛의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 3차 도포층 형성 단계는,
롤러 또는 에어스프레이건을 사용하여 2차 도포층 위에 400 내지 800㎛의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법.
제 1항 내지 제 4항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
설치면의 온도가 5 내지 15℃가 저하되도록 하는 복사열 저감을 위한 태양광 모듈의 설치면 도장 시공 방법.