KR20230034052A

KR20230034052A - 태양광패널 모듈형 구조물

Info

Publication number: KR20230034052A
Application number: KR1020210117171A
Authority: KR
Inventors: 조중석; 이명주
Original assignee: 명지대학교 산학협력단
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-03-09

Abstract

본 발명은 통상의 건물 또는 시설물의 상부에 태양전지가 배치될 수 있게 설치되는 태양광 패널 모듈형 구조물로서, 기존 구조물의 주위에 설치되는 복수개의 기둥과, 상기 기둥 상부에 거치되며, 상면에 태양전지가 설치되는 상부 패널;을 포함하되, 상기 상부 패널의 저면에는 상기 기둥의 상단부가 삽입 가능한 홈이 형성되고, 상기 홈은 상기 기둥의 설치 위치가 조절될 수 있도록 길게 형성되는 트렌치 홈이 됨으로써, 기존에 이미 사용중인 건물에도 극히 간단한 공정으로 간편하게 설치될 수 있도록 모듈형 구조를 가짐으로써 종래에 지붕 태양광 패널 설치를 위해 실시되던 난이도 높은 공정을 거치지 않고도 기존 건물 옥상의 면적이 태양광 발전에 이용될 수 있게 됨으로써, 환경 파괴 없이도 종래 활용되지 못하던 광활한 면적이 태양광발전에 이용될 수 있어 재생에너지 비중이 탄소 에너지를 궁극적으로 대체할 수 있게 해 주는 태양광패널 모듈형 구조물을 제공하고자 한다.

Description

태양광패널 모듈형 구조물{Solar panel modular structure}

본 발명은 기존 건물이나 시설물에 간편하게 설치될 수 있게 모듈형으로 구성되는 태양광 패널 구조물에 관한 것이다.

21세기는 에너지 혁명이 불가피한 상황이 되고 있다. 기후변화의 위기에 직면한 세계는 온실가스를 내뿜는 화석연료를 대체할 수소, 태양광, 풍력 등 신재생에너지 개발과 육성에 주력하고 있다.

특히 탄소 배출량이 21세기에 최고조에 달하면서 탄소농도로 인한 기후 위기가 되돌이킬 수 없을 정도로 진행될 수 있는 시점이 불과 십여 년 남짓 남아있는 상태이다.

탄소 배출을 줄이면서도 경제 성장에 대응될 수 있는 전력 공급을 위해 원자력 발전 또한 불가피한 선택이 되고 있다. 다만 일본이 현재 태양광의 나라가 된 것처럼 원전 사고의 위험 변수는 인간이 예측하지 못한 곳에서부터 올 수 있고, 사용 후 핵연료의 안전한 재처리나 저장 및 노후 원전과 폐기물의 안전한 처리에는 천문학적인 비용이 들어가므로 원자력 발전은 사실상 가장 비싼 발전 방식이어서 적극적인 대안이 되긴 힘든 것이 현실이다.

현재 탈원전을 추진하는 일본의 사례를 보면, 일본은 지붕을 비롯해 건물 곳곳에 태양광 패널을 설치하는 것으로 2050년 '넷제로(탄소중립)'를 달성하겠다는 목표를 세웠다.

이미 일본은 태양광 발전 설비 분야에 있어 세계 최고다. 일본의 국토 면적당 태양광 발전용량은 1㎡당 147㎾로, 독일(126㎾)이나 영국(55㎾)을 크게 앞선다. 2019년 기준으로 일본의 태양광 발전은 5600만㎾로 전체 전력량의 6.7%다. 그만큼 기술력도 높고 경제성도 상당하다는 평가를 받는다.

실제로 일본은 2030년 태양광 발전 비용이 폐기물 처리비용을 고려하지 않은 원전만큼 저렴해질 것으로 전망했다. 경제산업성의 자문기관인 종합자원에너지조사회 워킹그룹이 최근 발표한 자료를 보면 2020년 기준으로는 1kW(키로와트) 당 12엔(약 125원)대 후반 정도인 산업용 태양광 발전 비용은 2030년 시점엔 8엔대 전반~11엔대 후반으로 떨어질 것으로 추산됐다. 반면 원자력 발전 비용은 11엔대 후반를 유지할 것으로 전망됐다.

문제는 태양광을 설치할 토지가 부족하다는 점이다. 일본 역시 한국과 마찬가지로 산지 태양광의 경우 산림 훼손과 그에 따른 산사태 위험 확대 등의 문제를 갖고 있다. 이에 일본 정부가 선택한 것은 건물형 태양광 보급을 크게 늘리는 방안이다. 최근 일본 정부는 2040년 이후 지어지는 모든 건물·아파트에는 태양광 패널을 설치한다고 밝혔다. 건물 지붕 등에 태양광 패널 설치를 통해 분산형 전원을 확대하는 것으로 전력문제를 해결하겠다는 복안이다.

한국 역시 건물형 태양광을 늘려가는 추세다. 2018년 625MW 규모였던 설비용량은 지난해 기준 1099MW로 1GW를 처음 넘어섰다. 정부는 그린뉴딜 정책의 일환으로 공장이나 창고의 유휴 지붕을 활용한 지붕 태양광을 늘리겠다는 복안이다. 공장, 아파트, 창고 등 활용 가능한 건물의 옥상에 설치하는 태양광은 기존 임야 또는 농지 실치에 비해 환경 훼손도가 훨씬 낮은반면 기술적 난이도는 더 높다.

따라서 환경 파괴가 전혀 없도록 기존 건물의 옥상 면적이 활용될 수 있으면서도 시공은 현저하게 간편해질 수 있는 태양광 시설물의 구조에 대한 연구가 요청되는 상황이다.

등록특허공보 제10-1457149호(공개일자: 2014. 10. 07)

이에 본 발명은 기존에 이미 사용중인 건물에도 극히 간단한 공정으로 간편하게 설치될 수 있도록 모듈형 구조를 가짐으로써 종래에 지붕 태양광 패널 설치를 위해 실시되던 난이도 높은 공정을 거치지 않고도 기존 건물 옥상의 면적이 태양광 발전에 이용될 수 있게 됨으로써, 환경 파괴 없이도 종래 활용되지 못하던 광활한 면적이 태양광발전에 이용될 수 있어 재생에너지 비중이 탄소 에너지를 궁극적으로 대체할 수 있게 해 주는 태양광패널 모듈형 구조물을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 패널 모듈형 구조물은 통상의 건물 또는 시설물의 상부에 태양전지가 배치될 수 있게 설치되는 태양광 패널 모듈형 구조물로서, 기존 구조물의 주위에 설치되는 복수개의 기둥과, 상기 기둥 상부에 거치되며, 상면에 태양전지가 설치되는 상부 패널을 포함하되, 상기 상부 패널의 저면에는 상기 기둥의 상단부가 삽입 가능한 홈이 형성되고, 상기 홈은 상기 기둥의 설치 위치가 조절될 수 있도록 길게 형성되는 트렌치 홈이다.

여기서 상기 트렌치 홈은 바람직하게는 상기 상부 패널의 서로 마주보는 소정의 두 변에 평행한 방향으로 길게 형성되는 제1저면 트렌치 홈과, 제1저면 트렌치 홈에 직교하는 방향으로 길게 형성되는 제2트렌치 홈으로 이루어질 수 있다.

이 경우 바람직하게는 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입가능하게 형성되고, 상기 기둥의 폭 만큼의 간격을 두고 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입 설치되며, 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈을 따라 슬라이딩 형태로 이동 가능한 슬라이딩 블록이 적어도 두 개 이상 구비됨으로써, 상기 기둥의 상단부는 상기 슬라이딩 블록 두 개 사이에 삽입됨으로써 상기 기둥과 상기 상부 패널 간의 상대 가변이 방지될 수 있다.

또한 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 단면 형태는 바람직하게는 상광 하협의 형태로 형성되고, 상부와 하부 간에 단차가 형성되며, 상기 슬라이딩 블록의 단면 형태는 상기 제1 또는 제2트렌치 홈의 단면 형태에 대응되게 하부 블록과 하부 블록보다 좌우 폭이 큰 상부 블록이 서로 일체로 결합된 형태로 형성되어, 상기 상부 블록의 양 측의 저면이 상기 단차에 접촉됨으로써 상기 슬라이딩 블록의 추락이 방지될 수 있다.

그리고 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 양 측면을 따라 일정한 간격으로 제1고정 홈이 형성되고, 상기 슬라이딩 블록에서 상부 블록의 양 측에 제2 고정 홈이 형성되며, 상기 제1고정 홈과 제2고정 홈을 동시에 관통하는 블록 고정 부재가 구비됨으로써, 상기 슬라이딩 블록은 선택된 위치에서 고정 설치가 가능할 수 있다.

또한 상기 기둥의 상단부의 양 측면에는 바람직하게는 슬라이딩 형태로 인출 또는 삽입이 가능한 록킹 바가 설치되고, 상기 슬라이딩 블록의 측면에는 상기 록킹 바가 삽입 가능한 록킹 홈이 형성되어, 상기 록킹 바가 인출되어 상기 록킹 홈에 삽입됨으로써, 상기 기둥과 상기 상부 패널은 상기 슬라이딩 블록으로 연결되어, 결합 될 수 있다.

이때 상기 상단부의 내부에는 바람직하게는 상기 록킹 바를 인출시키는 방향으로 탄성력을 발휘하는 추진 스프링이 설치되고, 상기 상단부의 표면에는 록킹 바의 인출을 저지시키는 인출 차단판이 가변 가능하게 설치되어, 상기 상단부가 상기 두 개의 슬라이딩 블록 사이에 삽입된 후에 상기 인출 차단판이 가변되면서 상기 록킹 바가 상기 록킹 홈에 삽입됨으로써, 상기 기둥의 상단부와 상기 슬라이딩 블록은 상기 차단판을 가변시키는 동작만으로 서로 체결 가능할 수 있다.

특히 상기 인출 차단판은 바람직하게는 상기 기둥의 상단부 측면의 폭보다 작게 형성되고, 상기 기둥의 상단부 측면에는 인출 차단판의 가변을 안내하는 승강 가이드 홈이 형성됨으로써, 상기 슬라이딩 블록의 측면과 상기 기둥 상단부의 측면은 서로 밀착된 상태에서도 상기 인출 차단판이 가변 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 패널 모듈형 구조물은 기존에 이미 사용 중인 건물에도 극히 간단한 공정으로 간편하게 설치될 수 있도록 모듈형 구조를 가짐으로써 종래에 지붕 태양광 패널 설치를 위해 실시되던 난이도 높은 공정을 거치지 않고도 기존 건물 옥상의 면적이 태양광 발전에 이용될 수 있게 됨으로써 환경 파괴 없이도 종래 활용되지 못하던 광활한 면적이 태양광발전에 이용될 수 있어 재생에너지 비중이 탄소 에너지를 궁극적으로 대체할 수 있게 해 주는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 모듈형 구조물을 서로 다른 방향에서 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 모듈형 구조물에서 상부 패널의 저면 일부를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 모듈형 구조물에서 상부 패널의 저면도,
도 7은 본 발명에 따른 모듈형 구조물에서 슬라이딩 블록의 사시도,
도 8은 상기 상부 패널에 슬라이딩 블록이 결합된 정단면도,
도 9는 본 발명에 따른 모듈형 구조물에서 기둥의 상부 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 모듈형 구조물에서 상부 패널과 슬라이딩 블록과 기둥의 결합 상태를 나타내는 정단면도,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 태양광 패널 모듈형 구조물은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 통상의 건물 또는 시설물의 상부에 태양전지가 배치될 수 있게 설치되는 태양광 패널 모듈형 구조물로서, 기존 구조물의 주위에 설치되는 복수개의 기둥과, 상기 기둥 상부에 거치되며, 상면에 태양전지가 설치되는 상부 패널을 포함한다.

여기서 상기 상부 패널의 저면에는 도 5와 도 10에 도시된 바와 같이 기둥의 상단부가 삽입 가능한 홈이 형성되고, 상기 홈은 상기 기둥의 설치 위치가 조절될 수 있도록 길게 형성되는 트렌치 홈이다.

여기서 상기 트렌치 홈은 바람직하게는 상부 패널의 서로 마주보는 소정의 두 변에 평행한 방향으로 길게 형성되는 제1저면 트렌치 홈과, 제1저면 트렌치 홈에 직교하는 방향으로 길게 형성되는 제2트렌치 홈으로 이루어질 수 있다.

제1 또는 제2저면 트렌치 홈에는 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입 가능하게 형성되고, 기둥의 폭 만큼의 간격을 두고 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입 설치되며, 제1 또는 제2저면 트렌치 홈을 따라 슬라이딩 형태로 이동 가능한 슬라이딩 블록이 적어도 두 개 이상 구비될 수 있다.

기둥의 상단부는 슬라이딩 블록이 기둥의 상단부의 폭 만큼의 간격을 두고 설치됨으로써, 기둥의 상단부는 두 개의 슬라이딩 블록 사이에 삽입될 수 있고, 이로써 기둥과 상부 패널 간의 상대 가변, 즉 상부 패널이 기둥으로부터 이탈되어 전단 방향으로 변위되는 현상이 방지될 수 있다.

또한 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 단면 형태는 바람직하게는 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 상광 하협의 형태로 형성되고, 상부와 하부 간에 단차가 형성될 수 있다.

슬라이딩 블록의 단면 형태는 제1 또는 제2트렌치 홈의 단면 형태에 대응되게 도 8에 도시된 바와 같이 하부 블록과 하부 블록보다 좌우 폭이 큰 상부 블록이 서로 일체로 결합된 형태로 형성되어, 상부 블록의 양 측의 저면이 상기 단차에 접촉됨으로써 슬라이딩 블록의 추락이 방지될 수 있다.

그리고 상부 패널의 저면에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 양 측면을 따라 일정한 간격으로 제1고정 홈이 형성되고, 슬라이딩 블록에서 상부 블록의 양 측에 제2 고정 홈이 형성되며, 제1고정 홈과 제2고정 홈을 동시에 관통하는 블록 고정 부재가 구비됨으로써, 슬라이딩 블록은 선택된 위치에서 고정 설치가 가능할 수 있다.

또한 기둥의 상단부의 양 측면에는 도 10에 도시된 바와 같이 바람직하게는 슬라이딩 형태로 인출 또는 삽입이 가능한 록킹 바가 설치되고, 슬라이딩 블록의 측면에는 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이 록킹 바가 삽입 가능한 록킹 홈이 형성되어, 록킹 바가 인출되어 록킹 홈에 삽입됨으로써, 기둥과 상부 패널은 슬라이딩 블록으로 연결되어, 결합 될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

S : 기존 구조물 10 : 상부 패널
11 : 제1저면 트렌치 홈 12 : 제2저면 트렌치 홈
13 : 태양전지 14 : 제1 고정 홈
20 : 슬라이딩 블록 21 : 상부 블록
22 : 하부 블록 23 : 록킹 홈
24 : 블록 고정 부재 30 : 기둥
31 : 록킹 바 32 : 록킹 바 추진 스프링
33 : 인출 차단판 34 : 인출 차단판 승강 가이드 홈
35 : 인출 차단판 승강수단 211 : 제2 고정 홈
331 : 돌출부 332 : 차단판 복귀 스프링

Claims

통상의 건물 또는 시설물의 상부에 태양전지가 배치될 수 있게 설치되는 태양광 패널 모듈형 구조물로서,
기존 구조물의 주위에 설치되는 복수개의 기둥과;
상기 기둥 상부에 거치되며, 상면에 태양전지가 설치되는 상부 패널;을 포함하되,
상기 상부 패널의 저면에는 상기 기둥의 상단부가 삽입 가능한 홈이 형성되고,
상기 홈은 상기 기둥의 설치 위치가 조절될 수 있도록 길게 형성되는 트렌치 홈인 태양광 패널 모듈형 구조물.
제1항에 있어서,
상기 트렌치 홈은 상기 상부 패널의 서로 마주보는 소정의 두 변에 평행한 방향으로 길게 형성되는 제1저면 트렌치 홈과, 제1저면 트렌치 홈에 직교하는 방향으로 길게 형성되는 제2트렌치 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제2항에 있어서,
상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입 가능하게 형성되고, 상기 기둥의 폭 만큼의 간격을 두고 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈에 삽입 설치되며, 상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈을 따라 슬라이딩 형태로 이동 가능한 슬라이딩 블록이 적어도 두 개 이상 구비됨으로써,
상기 기둥의 상단부는 상기 슬라이딩 블록 두 개 사이에 삽입됨으로써 상기 기둥과 상기 상부 패널 간의 상대 가변이 방지될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제3항에 있어서,
상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 단면 형태는 상광 하협의 형태로 형성되고, 상부와 하부 간에 단차가 형성되며,
상기 슬라이딩 블록의 단면 형태는 상기 제1 또는 제2트렌치 홈의 단면 형태에 대응되게 하부 블록과 하부 블록보다 좌우 폭이 큰 상부 블록이 서로 일체로 결합된 형태로 형성되어,
상기 상부 블록의 양 측의 저면이 상기 단차에 접촉됨으로써 상기 슬라이딩 블록의 추락이 방지되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제4항에 있어서,
상기 제1 또는 제2저면 트렌치 홈의 양 측면을 따라 일정한 간격으로 제1고정 홈이 형성되고,
상기 슬라이딩 블록에서 상부 블록의 양 측에 제2 고정 홈이 형성되며,
상기 제1고정 홈과 제2고정 홈을 동시에 관통하는 블록 고정 부재가 구비됨으로써,
상기 슬라이딩 블록은 선택된 위치에서 고정 설치가 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제4항에 있어서,
상기 기둥의 상단부의 양 측면에는 슬라이딩 형태로 인출 또는 삽입이 가능한 록킹 바가 설치되고,
상기 슬라이딩 블록의 측면에는 상기 록킹 바가 삽입 가능한 록킹 홈이 형성되어,
상기 록킹 바가 인출되어 상기 록킹 홈에 삽입됨으로써,
상기 기둥과 상기 상부 패널은 상기 슬라이딩 블록으로 연결되어, 결합 되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제6항에 있어서,
상기 상단부의 내부에는 상기 록킹 바를 인출시키는 방향으로 탄성력을 발휘하는 추진 스프링이 설치되고,
상기 상단부의 표면에는 록킹 바의 인출을 저지시키는 인출 차단판이 가변 가능하게 설치되어,
상기 상단부가 상기 두 개의 슬라이딩 블록 사이에 삽입된 후에 상기 인출 차단판이 가변되면서 상기 록킹 바가 상기 록킹 홈에 삽입됨으로써,
상기 기둥의 상단부와 상기 슬라이딩 블록은 상기 차단판을 가변시키는 동작 만으로 서로 체결 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.
제7항에 있어서,
상기 인출 차단판은 상기 기둥의 상단부 측면의 폭 보다 작게 형성되고,
상기 기둥의 상단부 측면에는 인출 차단판의 가변을 안내하는 승강 가이드 홈이 형성됨으로써,
상기 슬라이딩 블록의 측면과 상기 기둥 상단부의 측면은 서로 밀착된 상태에서도 상기 인출 차단판이 가변 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 모듈형 구조물.