KR20230069684A - 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 신재생에너지 발전시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 열전모듈(thermoelectric module ; TEM) 및 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여, 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 이때, 한옥이나 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 열전모듈을 냉각하도록 구성됨으로써, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 발전장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 미관상의 이유 등으로 한옥과 같은 전통가옥에는 설치가 불가능하였던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하고 한옥 및 전통가옥에 적합한 친환경 신재생에너지 발전시스템을 구현하기 위해, 열전모듈(thermoelectric module ; TEM) 및 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여, 한옥과 같은 전통가옥의 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 이때, 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 열전모듈을 냉각하도록 구성됨으로써, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 관한 것이다.
최근, 환경오염에 대한 문제가 날로 심각해지면서 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 이용한 기존의 발전방식을 대체하기 위한 친환경(environment friendly 또는 eco-friendly) 및 신재생에너지(renewable energy)를 이용한 발전장치 및 방법에 대한 요구가 증가하고 있다.
더 상세하게는, 신재생에너지는, 신에너지와 재생에너지를 통합하여 가리키는 것으로, 신에너지에는 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등이 있고, 재생에너지에는 태양광, 태양열, 바이오매스, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등이 있다.
이러한 신재생에너지는 화석에너지와 같은 자원고갈 문제에서 비교적 자유롭고 배기가스 등과 같은 각종 공해 및 오염물질을 배출하지 않으므로 환경친화적인 장점이 있어, 최근, 환경오염 문제를 해결하기 위한 방안으로 그 중요성이 지속적으로 증가하고 있다.
그러나 신재생에너지는 대부분 자연현상을 이용함으로 인해 날씨 등의 환경적인 제약이 크고, 비교적 대규모의 시설이 필요하여 설치 및 운영에 비용이 많이 소요되므로 화석에너지에 비해 경제적 효율성이 낮은 단점이 있다.
이에, 최근에는, 상기한 바와 같이 상대적으로 효율이 낮은 신재생에너지를 이용한 발전방식의 단점을 해소하기 위해, 태양광발전과 함께 온도차에 의해 전기에너지를 생산하는 열전소자 또는 열전모듈(Thermoelectric Module ; TEM)을 이용한 복합식 발전장치 및 방법이 많이 사용되고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 태양광발전과 열전모듈(TEM)을 이용한 복합식 발전장치 및 방법에 대한 종래기술의 예로는, 먼저, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1771148호에 제시된 바와 같은 "태양열 집열형 열전발전 모듈 및 이를 포함하는 시스템"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1771148호는, 태양열에 의해 가열되는 집열부; 물에 의해 냉각되는 냉각부; 집열부와 냉각부 사이에 배치된 열전소자를 이용하여 열을 전기로 변환하는 열전발전부; 집열부를 덮어 집열부의 측면 및 상부의 복사열 발산을 방지하는 커버; 및 커버의 측면에 위치하여 서로 다른 모듈을 물리적으로 결합시키기 위한 결합부를 포함하되, 상기 집열부는, 복수의 제 1 패널 및 복수의 제 1 패널 각각에 대하여 하나씩 열전발전부 내측으로 연장 형성되는 복수의 제 1 기판을 포함하고, 상기 냉각부는, 복수의 제 2 패널과, 복수의 제 2 패널 각각에 대하여 하나씩 열전발전부 내측으로 연장 형성되어 열전발전부 내부에서 복수의 제 1 기판과 교번적으로 배치되는 복수의 제 2 기판 및 복수의 제 2 패널로부터 복수의 제 2 기판의 반대방향으로 연장 형성된 복수의 냉각핀을 포함하고, 상기 열전발전부는, 교번적으로 배치된 복수의 제 1 기판과, 복수의 제 2 기판 사이마다 배치되는 복수의 절연층 및 제 1 기판 및 제 2 기판 사이마다 배치되는 복수의 절연층 사이 각각에 배치되는 복수의 열전소자를 포함하여, 개별 태양열 집열형 열전발전 모듈이 담수 또는 해수에 의하여 연속적으로 냉각되고, 모듈의 전체적인 크기를 소형화하여 발전효율이 향상되며, 개별 모듈의 커버 측면에 위치하는 결합부에 의해 개별 모듈이 서로 결합되는 방식으로 다량의 태양열 발전이 수행될 수 있도록 구성되는 태양열 집열형 열전발전모듈 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 태양광발전과 열전모듈(TEM)을 이용한 복합식 발전장치 및 방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1665309호에 제시된 바와 같은 "광전 열전 융합 발전소자 및 그 제조방법"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1665309호는, 집광형 태양전지모듈 및 수평형 열전모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 수평형 열전모듈은, 기판과, 기판의 중심부에 구비되는 열흡수층과, 열흡수층의 둘레를 따라 구비되며 기판상에 원형 또는 다각형의 띠 형태로 배치되는 복수의 열전셀과, 기판의 주변부에 구비된 히트싱크를 포함하여 구성되며, 상기 집광형 태양전지모듈은, 태양광을 집광하는 집광장치와, 집광장치에 의해 집광된 태양광을 광전변환하는 태양전지를 포함하여 구성되며, 상기 태양전지는 열흡수층 상에 구비되고, 태양전지의 열은 열흡수층을 매개로 수평형 열전모듈로 수직 확산되며, 수평형 열전모듈로 전달된 열은 수평형 열전모듈의 기판을 따라 수평 확산되고, 상기 열흡수층은 W, V, Co 중 어느 한 물질로 이루어지는 것에 의해, 수평형 열전모듈 상에 집광형 태양전지모듈을 결합하여 집광형 태양전지모듈에 의한 광전변환 및 수평형 열전모듈에 의한 열전변환이 가능하고, 집광형 태양전지모듈로부터 수직방향으로 전달된 열이 수평형 열전모듈 내에서 수평 확산되어 외부로 방출되어 집광형 태양전지모듈의 온도상승으로 인한 광전변환 효율저하 현상을 방지하는 동시에, 수평형 열전모듈의 제벡(Seebeck) 효과를 최대화할 수 있도록 구성되는 광전열전 융합 발전소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 태양광발전 및 열전모듈(TEM)을 이용하여 효율을 향상시키기 위한 친환경 신재생에너지 발전장치 및 방법에 대하여 다양한 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 한계가 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같이, 최근 환경문제가 주요한 쟁점으로 대두됨에 따라 신재생에너지와 같은 친환경적인 발전방식에 대한 수요가 높아지고 있으며, 이에, 일반 주택에도 태양열이나 태양광을 이용한 발전장치를 설치하는 경우가 증가하고 있다.
아울러, 최근에는, 상기한 태양열 발전장치에 열전모듈을 결합하여, 태양광 발전시 발생하는 열을 열전모듈에 인가하는 것에 의해 발전효율을 증대시키는 복합식 발전장치도 많이 사용되고 있다.
그러나 상기한 바와 같은 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들은, 예를 들면, 지붕이나 옥상 또는 창문 등과 같이, 주로 건물의 외부에 설치되는 것이 일반적이고, 그로 인해 해당 건물의 미관을 해치게 되는 단점이 있었다.
즉, 상기한 바와 같은 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들은, 예를 들면, 한옥 등과 같이, 전통가옥의 경우 건물 외부에 설치되는 특성상 미관상의 이유 등으로 설치가 불가능하며, 그에 따라 한옥이나 전통가옥의 경우에는 친환경 신재생에너지 시스템을 통한 생활환경의 개선이나 주거의 편의성이 원천적으로 제한되는 문제도 있었다.
따라서 상기한 바와 같이 미관상의 이유 등으로 한옥이나 전통가옥의 외부에 설치가 불가능함으로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경의 개선이나 주거의 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하기 위하여는, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 새로운 구성의 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 미관상의 이유 등으로 한옥과 같은 전통가옥에는 설치가 불가능하였던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하고 한옥 및 전통가옥에 적합한 친환경 신재생에너지 발전시스템을 구현하기 위해, 열전모듈 및 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여, 한옥과 같은 전통가옥의 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 이때, 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 열전모듈을 냉각하도록 구성됨으로써, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 있어서, 적어도 하나 이상의 열전모듈을 포함하여 이루어지는 열전모듈부; 외부공기의 유입 및 배출을 통해 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈을 냉각하도록 이루어지는 환기부; 및 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈을 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측에 설치하기 위한 설치프레임을 포함하여 이루어지는 설치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공된다.
여기서, 상기 발전시스템은, 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하기 위한 배터리 등을 포함하여 이루어지는 전력저장부; 및 상기 전력저장부의 전력의 충전 및 방전을 관리하고 상기 발전시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전시스템은, 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하고 관리하기 위해 상기 발전시스템과 연동되는 별도의 에너지 저장시스템(Energy Storage System ; ESS)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 열전모듈부는, 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측의 서까래 사이의 공간에 각각 설치되는 적어도 하나 이상의 열전모듈을 포함하여, 지붕 내측과 외측의 실내외의 온도차에 의해 발전이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 환기부는, 한옥이나 전통가옥의 고유한 통풍구조를 이용하여, 자연환기를 통해 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈에 대한 냉각이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환기부는, 외부공기의 효율적인 유입 및 배출을 위해 상기 열전모듈부의 양측에 각각 배치되는 송풍팬을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 설치프레임은, 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측의 서까래 사이의 공간에 각각의 열전모듈을 설치하기 위해, 함석판을 포함하는 판 형상의 소재를 설치하고자 하는 지붕의 형상이나 서까래의 크기 및 간격에 맞추어 절곡하거나 성형하는 것에 의해 오목부를 형성하고, 상기 오목부의 양측은 열전모듈을 설치하기 위한 평판 부분으로 형성하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 설치프레임은, 설치위치에 맞는 크기로 일체로 형성되거나, 또는, 미리 정해진 일정 크기로 서로 결합 가능한 단위프레임을 형성하고, 설치위치에 맞추어 각각의 상기 단위프레임을 조립하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 한옥 및 전통가옥의 전력공급방법에 있어서, 한옥이나 전통가옥에 발전시스템을 설치하는 설치단계; 및 상기 설치단계에서 설치된 상기 발전시스템을 이용하여 전력공급이 이루어지는 전력공급단계를 포함하여 구성되고, 상기 설치단계는, 상기에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 이용하여 한옥이나 전통가옥에 발전시스템을 설치하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 한옥 및 전통가옥의 발전방법이 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 한옥 및 전통가옥의 전력공급 시스템에 있어서, 한옥이나 전통가옥에 설치되는 발전부; 및 상기 발전부를 통해 생성된 전력을 공급하는 처리가 수행되도록 이루어지는 전력공급부를 포함하여 구성되고, 상기 발전부는, 상기에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한옥 및 전통가옥의 전력공급 시스템이 제공된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 건축물에 있어서, 상기에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 한옥 및 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 열전모듈을 냉각하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공됨으로써, 한옥이나 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능한 친환경 신재생에너지 발전시스템을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열전모듈 및 한옥 등과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 한옥 및 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공됨으로써, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 미관상의 이유 등으로 한옥과 같은 전통가옥에는 설치가 불가능하였던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결하고 한옥 및 전통가옥에 적합한 친환경 신재생에너지 발전시스템을 구현하기 위해, 열전모듈 및 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여, 한옥과 같은 전통가옥의 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 이때, 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 한옥과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 열전모듈을 냉각하도록 구성됨으로써, 한옥과 같은 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템(10)은, 크게 나누어, 적어도 하나 이상의 열전모듈을 포함하여 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측에 설치되는 것에 의해 실내외의 온도차에 의한 발전이 이루어지도록 구성되는 열전모듈부(11)와, 외부공기의 유입 및 배출을 통해 열전모듈부(11)의 각각의 열전모듈에 대한 냉각이 이루어지도록 구성되는 환기부(12) 및 열전모듈부(11)의 각각의 열전모듈을 지붕 내측에 설치하기 위한 설치프레임을 포함하여 이루어지는 설치부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 발전시스템(10)은, 도시되지는 않았으나, 열전모듈부(11)의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하기 위한 배터리 등을 포함하여 이루어지는 전력저장부와, 전력저장부에 전력의 충전 및 방전을 관리하고 전체적인 시스템(10)의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 상기한 발전시스템(10)은, 열전모듈부(11)의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하고 관리하기 위해 상기한 발전시스템(10)과 연동되는 별도의 에너지 저장시스템(Energy Storage System ; ESS)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템(10)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기한 열전모듈부(11)는, 후술하는 바와 같이 하여 한옥이나 전통가옥의 지붕(21) 내측면에 다수의 열전모듈을 설치하는 방식으로 구성될 수 있다.
이때, 한옥이나 전통가옥의 고유한 통풍구조를 이용하여, 자연환기를 통해 열전모듈의 냉각이 이루어지도록 구성될 수 있다.
즉, 상기한 환기부(12)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 한옥이나 전통가옥의 고유한 통풍구조를 이용하여 자연환기를 통해 열전모듈의 냉각이 이루어지도록 함으로써, 별도의 냉각수단을 구비할 필요가 없으므로 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 환기부(12)는, 도시되지는 않았으나, 보다 효율적인 외부공기의 유입 및 배출을 위해 열전모듈부(11)의 양측에 각각 배치되는 송풍팬을 더 포함하여 구성될 수도 있는 등, 즉, 본 발명은 반드시 상기한 실시예에 나타낸 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
아울러, 상기한 설치부(13)는, 열전모듈부(11)의 각각의 열전모듈을 도 2에 나타낸 바와 같이 한옥이나 전통가옥의 지붕(21) 내측에 설치하기 위한 설치프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 상기한 열전모듈부(11)는 지붕(21) 내측의 서까래 사이의 공간에 각각의 열전모듈을 설치하여 구성될 수 있으며, 이를 위해, 상기한 설치부(13)의 설치프레임은, 예를 들면, 함석판 등과 같이, 판 형상의 소재를 설치하고자 하는 지붕의 형상, 즉, 서까래의 크기 및 간격에 맞추어, 예를 들면, U자나 ㄷ자 또는 사다리꼴 등과 같은 형태로 절곡하거나 성형하는 것에 의해 오목부를 형성하고, 오목부의 양측은 평판 부분으로 형성하여 열전모듈을 설치하도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 오목홈 사이의 평판 부분에 열전모듈을 각각 설치하고, 지붕의 서까래에 오목홈을 맞추어 열전모듈이 설치된 설치프레임을 지붕 내측에 설치함으로써, 지붕 내측면에 다수의 열전모듈을 용이하게 설치할 수 있다.
이때, 상기한 바와 같이 함석판과 같은 소재를 절곡 또는 성형하여 설치프레임을 형성하는 것에 의해 다소간의 신축이 가능하므로, 서까래와 오목홈의 치수가 정확하게 맞지 않더라도 어느 정도 조정이 가능하여 설치작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기한 설치부(13)는, 필요에 따라 설치위치에 맞는 크기로 설치프레임을 형성하거나, 또는, 바람직하게는, 일정 크기로 서로 결합 가능한 단위프레임으로 설치프레임을 형성하여 설치위치에 맞추어 조립하는 방식으로 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 지붕 내측에 열전모듈을 설치함으로써, 지붕 내측과 외측, 즉, 실내와 실외의 온도차에 의해 열전모듈로부터 발전이 이루어질 수 있다.
더 상세하게는, 기존의 한옥이나 전통가옥은 미관상 태양광발전과 같은 신재생에너지 발전시스템의 설치가 제한되어 있는 건축물이며, 2025년부터는 모든 용도의 건축물에 대하여 제로에너지 건축물 의무화가 시행될 예정이므로, 이러한 실정을 감안하면 한옥이나 전통가옥에 대하여도 신재생에너지를 적용할 수 있도록 하기 위한 기술이 절실히 요구된다.
여기서, 한옥이나 전통가옥의 경우, 일반적으로 지붕색이 흡열에 유리한 어두운 색이며, 지붕 기와(서까래)와 대들보 사이에는 공간에 여유가 있어 통풍이 잘되는 구조로 되어 이루어져 있다.
이에, 본 발명에서는, 상기한 바와 같은 한옥 및 전통가옥의 구조적 특성을 이용하여, 태양열이 직사로 내리쬐는 지붕 기와 아래에 열전모듈을 설치하고, 열전모듈의 반대면은 한옥 및 전통가옥 고유의 통풍구조를 이용한 자연환기를 통하여 냉각이 이루어지도록 함으로써, 열전모듈 양단의 온도차를 크게 하여 발전효율을 높일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 한옥이나 전통가옥의 고유한 통풍구조를 이용하여 자연환기를 통해 열전모듈의 냉각이 이루어지도록 함으로써, 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없으므로 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 발전시스템을 구현할 수 있는 장점 또한 가지는 것이다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측에 열전모듈을 설치하여 실내외의 온도차를 이용한 발전을 행하고, 한옥 및 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 별도의 냉각수단을 구비할 필요 없이 열전모듈을 냉각하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공됨으로써, 한옥이나 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능한 친환경 신재생에너지 발전시스템을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열전모듈 및 한옥 등과 같은 전통가옥의 자연환기 통풍구조를 이용하여 한옥 및 전통가옥의 미관을 해치지 않으면서도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하도록 구성되는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템이 제공됨으로써, 미관상의 이유 등으로 종래의 한옥이나 전통가옥에는 설치가 불가능하고, 그로 인해 한옥이나 전통가옥의 생활환경 개선이나 주거 편의성이 제한되는 문제가 있었던 종래기술의 친환경 신재생에너지 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템
11. 열전모듈부 12. 환기부
13. 설치부 21. 지붕
11. 열전모듈부 12. 환기부
13. 설치부 21. 지붕
Claims (11)
- 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템에 있어서,
적어도 하나 이상의 열전모듈을 포함하여 이루어지는 열전모듈부;
외부공기의 유입 및 배출을 통해 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈을 냉각하도록 이루어지는 환기부; 및
상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈을 한옥이나 전통가옥의 지붕 내측에 설치하기 위한 설치프레임을 포함하여 이루어지는 설치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 발전시스템은,
상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하기 위한 배터리 등을 포함하여 이루어지는 전력저장부; 및
상기 전력저장부의 전력의 충전 및 방전을 관리하고 상기 발전시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 발전시스템은,
상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈로부터 생성된 전력을 저장하고 관리하기 위해 상기 발전시스템과 연동되는 별도의 에너지 저장시스템(Energy Storage System ; ESS)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 열전모듈부는,
한옥이나 전통가옥의 지붕 내측의 서까래 사이의 공간에 각각 설치되는 적어도 하나 이상의 열전모듈을 포함하여, 지붕 내측과 외측의 실내외의 온도차에 의해 발전이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 환기부는,
한옥이나 전통가옥의 고유한 통풍구조를 이용하여, 자연환기를 통해 상기 열전모듈부의 각각의 열전모듈에 대한 냉각이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 환기부는,
외부공기의 효율적인 유입 및 배출을 위해 상기 열전모듈부의 양측에 각각 배치되는 송풍팬을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 설치프레임은,
한옥이나 전통가옥의 지붕 내측의 서까래 사이의 공간에 각각의 열전모듈을 설치하기 위해, 함석판을 포함하는 판 형상의 소재를 설치하고자 하는 지붕의 형상이나 서까래의 크기 및 간격에 맞추어 절곡하거나 성형하는 것에 의해 오목부를 형성하고, 상기 오목부의 양측은 열전모듈을 설치하기 위한 평판 부분으로 형성하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 제 7항에 있어서,
상기 상기 설치프레임은,
설치위치에 맞는 크기로 일체로 형성되거나,
또는, 미리 정해진 일정 크기로 서로 결합 가능한 단위프레임을 형성하고, 설치위치에 맞추어 각각의 상기 단위프레임을 조립하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템.
- 한옥 및 전통가옥의 전력공급방법에 있어서,
한옥이나 전통가옥에 발전시스템을 설치하는 설치단계; 및
상기 설치단계에서 설치된 상기 발전시스템을 이용하여 전력공급이 이루어지는 전력공급단계를 포함하여 구성되고,
상기 설치단계는,
청구항 1항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 이용하여 한옥이나 전통가옥에 발전시스템을 설치하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 한옥 및 전통가옥의 전력공급방법.
- 한옥 및 전통가옥의 전력공급 시스템에 있어서,
한옥이나 전통가옥에 설치되는 발전부; 및
상기 발전부를 통해 생성된 전력을 공급하는 처리가 수행되도록 이루어지는 전력공급부를 포함하여 구성되고,
상기 발전부는,
청구항 1항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한옥 및 전통가옥의 전력공급 시스템.
- 건축물에 있어서,
청구항 1항 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물.
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|---|---|---|---|
| KR1020210155930A KR20230069684A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020210155930A KR20230069684A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템 |
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| KR1020210155930A KR20230069684A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 열전모듈을 이용한 한옥 및 전통가옥용 친환경 발전시스템 |
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| KR101665309B1 (ko) | 2015-03-18 | 2016-10-13 | 한국과학기술연구원 | 광전 열전 융합 발전소자 및 그 제조방법 |
| KR101771148B1 (ko) | 2015-11-30 | 2017-08-25 | 재단법인대구경북과학기술원 | 태양열 집열형 열전발전 모듈 및 이를 포함하는 시스템 |
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2021
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