KR20210031238A - 지붕형 양면수광 태양전지 가로등 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등은,
기둥;
상기 기둥의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판;
상기 양면수광 태양전지판의 아래로 상기 기둥에 설치된 조명갓;
상기 조명갓 아래에 설치된 조명등; 및
상기 조명갓 상면에 형성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층은 상기 양면수광 태양전지판을 통과한 태양광 또는 상기 양면수광 태양전지판을 피해서 들어온 태양광을, 상기 양면수광 태양전지판으로 난반사시키는 것을 특징으로 한다.

Description

지붕형 양면수광 태양전지 가로등{Street light with a roof type double-sided light-receiving solar cell}
본 발명은 태양전지 가로등에 관한 것이다.
최근 들어, 태양전지를 전원으로 하는 태양전지 가로등이 도로에 많이 설치되고 있다.
태양전지 가로등은, 태양전지가 경사진 상태로 설치되므로, 겨울철에 태양전지판에 눈이 쌓여, 태양전지의 발전량이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록실용신안(20-0460230)은, 수직형 양면수광 태양전지판 가로등을 제시하고 있다.
여기서, 양면수광 태양전지판이란 태양전지의 양면에서 모두 발전하는 태양전지를 일컫는다. 수직형이란 양면수광 태양전지판이 수직으로 세워진 상태를 일컫는다. 이로 인해, 겨울철에 태양전지면에 눈이 쌓이는 것이 방지된다.
그러나, 아무리 양면에서 발전할 수 있는 양면수광 태양전지판이라도 수직으로 세워져 있다 보니, 경사진 태양전지보다는 태양전지면에 조사되는 태양광의 양이 적어, 태양전지의 발전량이 떨어질 수밖에 없다.
이로 인해, 가로등에 충분한 전원이 공급되지 못해, 가로등이 어두워지는 현상이 자주 발생했다.
한국등록실용신안(20-0460230)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 지붕형 양면수광 태양전지 가로등은,
기둥;
상기 기둥의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판;
상기 양면수광 태양전지판의 아래로 상기 기둥에 설치된 조명갓;
상기 조명갓 아래에 설치된 조명등; 및
상기 조명갓 상면에 형성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층은 상기 양면수광 태양전지판을 통과한 태양광 또는 상기 양면수광 태양전지판을 피해서 들어온 태양광을, 상기 양면수광 태양전지판으로 난반사시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 반사층이 양면수광 태양전지판을 통과한 태양광 또는 양면수광 태양전지판을 피해서 들어온 태양광을, 양면수광 태양전지판으로 반사시킨다. 따라서, 양면수광 태양전지판의 발전효율이 향상되어 가로등에 충분한 전원이 공급될 수 있다.
본 발명은, 겨울철에 양면수광 태양전지판 상면에 눈이 쌓이더라도, 반사층에 의해 태양광이 양면수광 태양전지판의 후면으로 반사되어, 양면수광 태양전지판이 발전을 계속할 수 있다. 이렇게 발전이 되어 열이 발생하면 양면수광 태양전지판의 상면에 쌓인 눈이 녹게 된다. 이로 인해, 겨울철 눈이 오더라도, 가로등에 충분한 전원이 공급될 수 있다.
본 발명은, 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨에 따라, 기둥의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판의 경사각을 조절하여 발전효율을 최적화할 수 있다. 이로 인해, 주어진 환경(태양의 고도, 날씨)하에서 항상 태양전지의 발전량이 최대가 되어, 가로등에 충분한 전원이 공급될 수 있다.
본 발명은, 눈이 올 경우, 기둥의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판을 위아래로 빠르게 요동시켜, 상면에 떨어지는 눈을 1차적으로 털어내고, 2차적으로 발전에 의해 발생된 열로 눈을 2차적으로 녹인다. 따라서, 겨울철 눈이 오더라도 양면 수광태양전지의 발전효율이 신속하게 회복되어, 가로등에 충분한 전원이 공급될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 조명갓의 상면에 코팅된 반사층의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등을 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등(1)은, 기둥(10), 양면수광 태양전지판(20), 조명갓(30), 조명등(40), 반사층(50)으로 구성된다.
기둥(10)은 지면(G)에 수직으로 세워진다.
양면수광 태양전지판(20)은 기둥(10)의 상단에 경사지게 설치된다. 양면수광 태양전지판(20)은 양면에서 발전하는 태양전지다. 양면수광 태양전지판(20) 구성 자체는 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명을 생략한다.
조명갓(30)은 양면수광 태양전지판(20)의 아래로 일측이 기둥(10)의 측면에 설치된다.
조명등(40)은 조명갓(30)의 아래에 설치된다. 조명등(40)은 양면수광 태양전지판(20)으로부터 전원을 공급받아 도로를 밝힌다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(50)은 조명갓(30)의 상면에 형성된다.
반사층(50)은 양면수광 태양전지판(20)을 통과하는 태양광(L1)을 양면수광 태양전지판(20)로 다시 난반사시키거나, 양면수광 태양전지판(20)을 피해서 들어오는 태양광(L2)을 양면수광 태양전지판(20)로 난반사시킨다.
반사층(50)에 의해 난반사된 태양광(L1,L2)은 다시 양면수광 태양전지판(20)로 유입되어, 양면수광 태양전지판(20)의 발전량을 증가시킨다.
보다 구체적으로, 반사층(50)은 380~1100nm 파장대의 태양광(L) 85% 이상 난반사시켜, 반사층(50)이 없는 경우보다 양면수광 태양전지판(20)의 발전량을 30% 이상 증가시킨다.
반사층(50)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO2)으로 구성된다.
한편, 반사층(50)의 난반사율을 높이기 위해, 반사층(50)에는 유리구슬이 뿌려질 수도 있다.
한편, 반사층(50)은 하부반사층(51)과 상부반사층(52)으로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(50)이 2겹으로 구성될 경우, 산화티타늄(TiO2)이 포함된 수성페인트를 딱딱한 면인 조명갓(30)에 발랐을 때, 표면이 먼저 경화되고 내부가 늦게 경화되어, 크랙(crack)이 발생하는 현상을 막을 수 있다.
하부반사층(51)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO2)으로 구성된다. 산화티타늄(TiO2)은 수성용 페인트(P)에 혼합된 상태로 존재한다. 산화티타늄(TiO2)은 하부반사층(51) 안에 10% 미만으로 포함된다.
상부반사층(52)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO2)으로 구성된다. 산화티타늄(TiO2)은 수성용 페인트(P)에 혼합된 상태로 존재한다. 산화티타늄(TiO2)은 상부반사층(52) 안에 10~35% 포함된다.
이렇게, 상부에 위치된 상부반사층(52)의 산화티타늄(TiO2)의 양을 하부에 위치된 하부반사층(51)의 산화티타늄(TiO2)의 양 보다 크게함으로써, 반사층(50)의 태양광 난반사율을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등의 작용효과를 설명한다. 도 1 및 도 3을 기본적으로 참조한다.
일반적으로, 겨울철에 눈(S)이 내려 양면수광 태양전지판(20)의 상면에 쌓일 경우, 쌓인 눈으로 인해 양면수광 태양전지판(20)의 발전량이 현저하게 감소된다. 이렇게 쌓인 눈은 겨울철에 양면수광 태양전지판(20)의 상면에 그대로 얼어붙어, 눈이 그치고 햇볕이 들더라도 장시간 떨어지지 않게 된다.
그러나, 본 발명의 반사층(50)은, 양면수광 태양전지판(20)을 피해 반사층(50)으로 들어온 태양광(L2)을 양면수광 태양전지판(20)의 후면으로 반사시킬 수 있다.
이로 인해, 양면수광 태양전지판 상면에 눈이 떨어지는 동안에도, 양면수광 태양전지판(20)의 발전이 계속될 수 있다.
발전이 계속되는 동안 발전열(H)이 발생하여, 양면수광 태양전지판(20)의 상면에 떨어지는 눈을 녹인다.
녹은 눈은 경사진 양면수광 태양전지판(20)을 따라 지면(G)으로 떨어진다.
이로 인해, 겨울철 눈이 오더라도 양면수광 태양전지판(20)의 발전량이 신속하게 회복될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등을 자세히 설명한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등과 동일한 작용효과를 가지는 구성요소에는, 동일한 명칭 및 도면부호를 부여한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등(2)은, 기둥(10), 양면수광 태양전지판(20), 조명갓(30), 조명등(40), 반사층(50), 요동부(60), 통신부(70), 제어부(80)로 구성된다.
기둥(10)은 지면(G)에 수직으로 세워진다.
양면수광 태양전지판(20)은 요동부(60)에 설치된다.
조명갓(30)은 양면수광 태양전지판(20)의 아래로 기둥(10)에 설치된다.
조명등(40)은 조명갓(30)의 아래에 설치된다. 조명등(40)은 양면수광 태양전지판(20)으로부터 전원을 공급받아 도로를 밝힌다.
반사층(50)은 조명갓(30)의 상면에 형성된다. 반사층(50)의 구체적인 구성은 전술하였으므로 자세한 설명을 생략한다.
요동부(60)는 기둥(10)의 상단에 설치된다. 요동부(60)는 양면수광 태양전지판(20)을 위아래로 요동시킨다. 요동부(60)는 서보모터, 볼스크류등으로 구성될 수 있다. 요동부(60)는 공지된 기술로 다양하게 구현 가능하므로 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등(2)은, 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨에 따라, 양면수광 태양전지판(20)의 경사각을 요동부(60)로 조절하여, 양면수광 태양전지판(20)에 태양광이 최대한 유입되게 만든다.
통신부(70)는 인터넷과 유무선으로 연결된다. 통신부(70)는 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨 정보를 받아 제어부(80)에 전달한다.
제어부(80)는 통신부(70)로부터 전달받은 태양의 고도, 날씨 조건하에서, 양면수광 태양전지판(20)이 최대한 태양광을 많이 받을 수 있는 경사각을 계산한다.
요동부(60), 통신부(70), 제어부(80)의 작동에 필요한 전원은 양면수광 태양전지판(20)으로부터 공급받는다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 지붕형 양면수광 태양전지 가로등의 작용효과를 설명한다. 도 4를 기본적으로 참조한다.
통신부(70)는 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨 정보를 인터넷을 통해 받아, 제어부(80)에 전달한다.
제어부(80)는 전달받은 태양의 고도, 날씨 정보하에서, 양면수광 태양전지판(20)이 최대한 태양광을 많이 받을 수 있는 경사각을 계산한다.
제어부(80)는 요동부(60)에 계산된 경사각을 전달한다.
요동부(60)는 경사각에 따라 양면수광 태양전지판(20)의 경사를 조절한다. 이로 인해, 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨에 따라, 양면수광 태양전지판(20)이 최대한 발전할 수 있다.
한편, 제어부(80)는 눈이 올 경우, 기둥(10)의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판(20)을 위아래로 빠르게 요동시키라고, 요동부(60)에 지시한다.
요동부(60)는 양면수광 태양전지판(20)을 위아래 빠르게 요동시킨다. 양면수광 태양전지판(20)의 상면에 떨어지는 눈이 빠르게 털어져나가 쌓이지 않게 된다.
그럼에도 불구하고, 양면수광 태양전지판(20)의 상면에 쌓인 눈은, 양면수광 태양전지판(20)의 발전시 발생하는 열에 의해 녹게 된다.
이로 인해, 겨울철 눈이 오더라도 가로등에 충분한 전원이 공급될 수 있다.
1,2: 지붕형 양면수광 태양전지 가로등
10: 기둥 20: 양면수광 태양전지판
30: 조명갓 40: 조명등
50: 반사층 60: 요동부
70: 통신부 80: 제어부

Claims (5)

  1. 기둥;
    상기 기둥의 상단에 경사지게 설치된 양면수광 태양전지판;
    상기 양면수광 태양전지판의 아래로 상기 기둥에 설치된 조명갓;
    상기 조명갓 아래에 설치된 조명등; 및
    상기 조명갓 상면에 형성된 반사층을 포함하며,
    상기 반사층은 상기 양면수광 태양전지판을 통과한 태양광 또는 상기 양면수광 태양전지판을 피해서 들어온 태양광을, 상기 양면수광 태양전지판으로 난반사시키는 것을 특징으로 하는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사층은,
    수성용 페인트와 산화티타늄(TiO2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사층은,
    하부반사층과 상부반사층으로 구성되며,
    상기 하부반사층에는 산화티타늄(TiO2)이 10% 미만으로 포함되며,
    상기 상부반사층에는 산화티타늄(TiO2)이 10~35% 포함된 것을 특징으로 하는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양면수광 태양전지판의 경사각을 조절하거나, 상기 양면수광 태양전지판을 위아래로 빠르게 요동시키는 요동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등.
  5. 제4항에 있어서,
    인터넷과 유무선으로 연결되어, 시간별, 일별, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도, 날씨 정보를 받는 통신부와,
    상기 통신부로부터, 상기 통신부로부터 전달받은 태양의 고도, 날씨 조건하에서, 상기 양면수광 태양전지판이 태양광을 최대한도로 받을 수 있는 경사각을 계산하여 상기 요동부에 상기 경사각을 전달하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕형 양면수광 태양전지 가로등.
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