KR20210072169A - 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 이용하여 태양광 모듈을 기와에 견고하게 고정시켜 내구성을 향상시킴과 동시에 태양광 모듈 내부에 수분이 침투하는 현상을 최소화한, 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 기와-태양광 모듈 기와; 상기 기와의 일면에 배치되는 태양광 모듈; 및 상기 태양광 모듈의 가장자리를 덮도록 중앙영역이 개구부로 형성되고, 상기 태양광 모듈의 일면에 배치되는 고정 프레임;을 포함하고, 상기 고정 프레임은 내부면에 배치되는 사이드 실링재와 일체형이다.
본 발명에 따른 기와-태양광 모듈 기와; 상기 기와의 일면에 배치되는 태양광 모듈; 및 상기 태양광 모듈의 가장자리를 덮도록 중앙영역이 개구부로 형성되고, 상기 태양광 모듈의 일면에 배치되는 고정 프레임;을 포함하고, 상기 고정 프레임은 내부면에 배치되는 사이드 실링재와 일체형이다.
Description
본 발명은 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 이용하여 기와에 태양광 모듈이 고정된 기와-태양광 모듈에 관한 것이다.
최근 친환경 특성이나 견고성 등 전통 한옥의 장점이 부각됨에 따라 전통 한옥의 장점과 현대 생활의 편의성을 접목시킨 새로운 형태의 전통 한옥이 건설되고 있는 추세이다.
한편 친환경 대체 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라, 대체 에너지 중에서도 건물의 에너지 공급용으로 태양광을 이용한 태양 에너지 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반 가정집이나 건물 외벽에 태양광 모듈을 적용하여 에너지 공급 설비를 구축하는 사례가 증가하고 있으며, 전통 한옥에도 태양광 모듈을 적용하는 사례가 증가하고 있다.
건물에서 태양 에너지를 이용하기 위해 사용되는 태양광 모듈은 반드시 태양광을 향해야 한다. 그렇게 때문에 건물에서 가장 이상적으로 설치되는 태양광 모듈의 위치가 건물의 지붕이다. 한옥의 경우, 태양광 모듈은 주로 기와에 태양광 모듈을 결합시킨 구조로 설치된다.
기와 표면에는 실링재를 도포하여 태양광 모듈을 결합시키킬 수 있으나, 이러한 구조는 내구성이 약해 태양광 모듈의 휨 현상이 발생하면서 결국 기와로부터 태양광 모듈이 쉽게 분리되는 문제점이 있다.
따라서 기와로부터 태양광 모듈을 고정 및 결합함에 동시에 탈부착이 용이한 기와-태양광 모듈 구조의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 이용하여 기와로부터 태양광 모듈을 견고하게 고정시킬 수 있는 기와-태양광 모듈을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 이용하여, 고정 프레임 장착 시 태양광 모듈 내부의 수분 침투를 최소화할 수 있는 기와-태양광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈은 기와; 상기 기와의 일면에 배치되는 태양광 모듈; 및 상기 태양광 모듈의 가장자리를 덮도록 중앙영역이 개구부로 형성되고, 상기 태양광 모듈의 일면에 배치되는 고정 프레임;을 포함하고, 상기 고정 프레임은 내부면에 배치되는 사이드 실링재와 일체형이다.
본 발명에 따른 기와-태양광 모듈은 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 이용하여 태양광 모듈을 기와에 견고하게 고정시킬 수 있다. 또한 사이드 실링재로 인해 태양광 모듈 내부에 수분이 침투하는 현상을 최소화하여 기와-태양광의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 조립형 나사부재를 이용하여 지속적인 열화로 인해 태양광 모듈이 휘거나 탈착되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면(a), 후면(b), 측면(c)이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고정 프레임과 사이드 실링재가 일체화된 모습의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 기와-태양광 모듈에 결합시킨 모습의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임에 조립형 나사부재가 배치된 모습의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 조립형 나사부재가 결합된 기와-태양광 모듈의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면(a), 후면(b), 측면(c)이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고정 프레임과 사이드 실링재가 일체화된 모습의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임을 기와-태양광 모듈에 결합시킨 모습의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 사이드 실링재와 일체형인 고정 프레임에 조립형 나사부재가 배치된 모습의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 조립형 나사부재가 결합된 기와-태양광 모듈의 측면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈을 설명하도록 한다.
본 발명에서는 사이드 실링재와 일체화된 고정 프레임을 이용하여 기와에 태양광 모듈을 고정시킨 기와-태양광 모듈을 제공한다. 본 발명에서는 상기 고정 프레임 뿐만 아니라 조립형 나사부재와 결합부재를 이용하여 지속적인 열화로 인해 태양광 모듈이 휘거나 탈착되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면(a), 후면(b), 측면(c)이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기와-태양광 모듈은 기와(100), 태양광 모듈(200) 및 고정 프레임(300)을 포함한다.
기와(100)는 낱장을 이루는 기왓장으로부터 여러 장이 서로 부분적으로 겹치도록 이어져 전통 한옥과 같은 건축물의 지붕을 이루도록 설치된다. 기와(100)는 기계적 강도가 우수하면서도 열가소성이 우수한 재료로 형성된다. 예를 들어, 기와(100)는 시멘트, 점토, 플라스틱 중 어느 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다.
태양광 모듈(200)은 기와(100)의 일면에 배치되는 것으로, 태양광을 조사받아 전기에너지를 생성한다.
태양광 모듈(200)은 태양전지(cell)를 직·병렬로 연결하여 일정한 전압과 전류를 생산하는 최소 단위이다. 태양전지(cell)의 표면에 빛 에너지가 닿으면 정공(+)과 전자(-)가 발생한다. 정공은 p형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하며, 이때 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
태양광 모듈(200)은 CIGS 태양전지(cell)를 연결한 CIGS 태양광 모듈일 수 있다. 상기 CIGS 태양전지(cell)는 실리콘(Si)에 비하여 광 흡수계수가 매우 높고, 결정질 실리콘 태양전지 두께의 1/100 수준으로 생산 비용의 절감이 가능하다.
상기 CIGS 태양전지는 기판, 제1전극층, CIGS계 반도체 화합물층인 광흡수층, 제2전극층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 상기 광흡수층은 입사되는 광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 역할을 한다. CIGS계 반도체 화합물층인 광흡수층은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2;CIGS계) 결정구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정구조를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈의 전면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고정 프레임을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 별도의 고정 프레임(300)을 이용하여 태양광 모듈(200)을 견고하게 고정시킴에 따라, 기와-태양광 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있다.
고정 프레임(300)은 태양광 모듈(200)의 가장자리를 덮도록 중앙영역이 개구부로 형성되고, 태양광 모듈(200)의 일면에 배치되는 것이 바람직하다.
고정 프레임(300)의 형상은 태양광 모듈의 테두리를 덮는 형상으로, 상기 테두리를 제외한 영역은 모두 개구부일 수 있다.
이때 고정 프레임(300)은 기와-태양광 모듈에 장착 시 태양광 모듈(200) 내부로 수분 침투가 발생하는 현상을 최소화하기 위해, 고정 프레임(300)의 내부면에 사이드 실링재(310)가 배치되는 것이 바람직하다.
고정 프레임(300)이 기와-태양광 모듈에 장착되면, 사이드 실링재(310)는 태양광 모듈(200)의 테두리와 고정 프레임(300) 사이에 배치되어 틈 사이로 완전히 충진되기 때문에, 들뜸 현상이 없고, 외부로부터 수분, 습기 등을 차단하여 기와-태양광 모듈의 성능 저하를 방지하고, 내구성을 증가시킬 수 있다.
고정 프레임(300)은 사이드 실링재(310)와 일체형의 구조를 가지며, 이 구조는 실링재 또는 고정 프레임을 단독으로 붙이는 것보다 공정이 단순하고 기와-태양광 모듈의 내구성을 보다 향상시키는 효과가 있다.
사이드 실링재(310)는 일반적인 아크릴계 실링재나 우레탄계 실링재를 사용할 수 있으나, 부드러운 특성을 갖는 소프트성 재질의 실링재를 사용하는 것이 바람직하다. 소프트성 실링재는 부드러운 특성에 의해 압착되면서 태양광 모듈(200)의 테두리와 고정 프레임(300) 사이의 틈을 완전히 메꿀 수 있다.
이러한 소프트성 재질의 실링재는 저밀도이고, 연속기공을 포함하여 부드러운 특성을 나타낼 수 있다. 연속기공은 기공의 벽면 중 적어도 일부가 열린 구조로 형성되어 다른 기공과 연결된 기공이다. 예를 들어, 연속 기공은 기포가 계속적으로 성장함에 따라 이웃한 기포들과 격리시키는 이들 사이의 기포 벽면이 점점 얇아지면서 기포 벽면이 터지거나 찢어지는 등으로 인해 기포들이 파열되어 형성될 수 있다. 이러한 소프트성 재질의 실링재는 대략 10~20kg/m3의 밀도를 가지는 것이 바람직하다. 밀도가 이 범위를 벗어나는 경우, 실링재의 접착력이 다소 저하되거나, 빈 틈에 완전히 충진되기 어려울 수 있다.
소프트성 재질의 사이드 실링재는 제시한 밀도 범위 및 연속 기공을 포함함으로써 우수한 연성 및 유연성을 가질 수 있어 태양광 모듈(200)의 테두리와 고정 프레임(300) 사이의 틈을 완전히 충진될 수 있다.
예를 들어, 소프트성 재질의 사이드 실링재는 NBR 수지 원료를 베이스로 하고, 아크릴 수지, 발포제 및 테트라부틸포스포늄 말로네이트를 포함하여 발포시킴에 따라 밀도가 10~20kg/m3 이고, 연속기공을 포함하는 연성의 실링재를 제조할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 조립형 나사부재를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 조립형 나사부재(400)와 결합부재(500)를 더 배치하여 기와-태양광 모듈의 결합시킴에 따라 내구성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 태양광 모듈(200)의 Front/Back 패널이 강화 유리 또는 고분자 재질인 경우에 따라, 고정 프레임(300) 구조가 2가지로 형성될 수 있다.
먼저 태양광 모듈(200)의 Front/Back 패널이 강화 유리인 경우, 열화로 인해 태양광 패널의 휨 현상이 발생하지 않기 때문에 조립형 나사부재(400)가 고정 프레임(300)으로부터 탈착된 구조일 수 있다.
태양광 모듈(200)의 Front/Back 패널이 고분자 재질인 경우, 지속적인 열화, 즉 열팽창 계수에 따른 열화로 인해 태양광 패널이 휘거나 형상이 변하는 현상이 발생하기 때문에 조립형 나사부재(400)를 배치하여 기와(100)로부터 태양광 모듈(200)이 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
이를 위해, 고정 프레임(300)의 측면에 기와-태양광 모듈의 두께방향으로 배치되는 조립형 나사부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 고정 프레임(300)의 상부면에 기와-태양광 모듈의 두께방향으로 배치되는 결합부재(500)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
결합부재(500)는 나사식으로 볼트가 체결된 것으로, 고정 프레임(300)과 기와(100)를 견고하게 고정시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 기와-태양광 모듈은 기와, 태양광 모듈 및 고정 프레임이 결합된 일체형으로, 사이드 실링재(310)를 고정 프레임(300)의 내부면에 형성함에 따라 태양광 모듈 내부에 수분이 침투하는 현상을 방지하는 효과가 있다.
아울러, 조립형 나사부재를 이용하여 지속적인 열화로 인해 태양광 모듈이 휘거나 탈착되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
따라서, 사이드 실링재와 일체화된 고정 프레임을 이용하여 기와-태양광 모듈을 제작하는 경우, 내구성이 우수하여 태양광 모듈의 성능을 유지함과 동시에 습한 외부 환경에서도 장기간 사용할 수 있을 것으로 예상된다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100 : 기와
200 : 태양광 모듈
300 : 고정 프레임
310 : 사이드 실링재
400 : 조립형 나사부재
500 : 결합부재
200 : 태양광 모듈
300 : 고정 프레임
310 : 사이드 실링재
400 : 조립형 나사부재
500 : 결합부재
Claims (5)
- 기와;
상기 기와의 일면에 배치되는 태양광 모듈; 및
상기 태양광 모듈의 가장자리를 덮도록 중앙영역이 개구부로 형성되고, 상기 태양광 모듈의 일면에 배치되는 고정 프레임;을 포함하고,
상기 고정 프레임은 내부면에 배치되는 사이드 실링재와 일체형인,
고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 태양광 모듈은 기판, 제1전극층, CIGS계 광흡수층 및 제2전극층이 순차적으로 적층된 CIGS 태양전지를 연결한 CIGS 태양광 모듈인 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 고정 프레임의 측면에 기와-태양광 모듈의 두께방향으로 배치되는 조립형 나사부재를 더 포함하는 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 고정 프레임의 상부면에 기와-태양광 모듈의 두께방향으로 배치되는 결합부재를 더 포함하는 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 기와, 태양광 모듈 및 고정 프레임이 결합된 일체형인, 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈.
Priority Applications (1)
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| KR1020190161181A KR102293594B1 (ko) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 고정 프레임을 이용한 기와-태양광 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
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-
2019
- 2019-12-06 KR KR1020190161181A patent/KR102293594B1/ko active IP Right Grant
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