KR20230126548A - 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치. - Google Patents

Abstract

본 발명은 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치는 작물의 재배지에 열을 맞추에 설치되는 복수개의 지주 프레임과, 상기 각 지주프레임에 전후 방향으로 180도 회전가능하게 설치되는 서브프레임과, 상기 서브프레임의 상면과 배면에 각각 설치되어 작물에 조사되는 광량을 제어하기 위한 태양광발전모듈들과,
상기 서브프리임과 지주프레임에 설치되어 성기 태양광발전모듈을 수직상태 및 수평상태와 작물에 조사되는 광량을 제어하기 위한 각도로 태양광발전모듈이 설치된 서브프레임을 회전시키기 위한 각도조절유닛과,
상기 태양광발전모듈과 인접되게 설치되는 광량감지센서로부터 수집된 정보와, 재배지에 재재되는 작물에 대한 정보와 작물의 광포화점이 저장된 데이터베이스로부터의 정보와, 기상청으로부터 제공되는 기상청 일조량 정보를 분석하여 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 태양광발전모듈의 각도를 제어함으로써 작물에 조사되는 일조량과 태양광발전모듈로부터 발전되는 벌전량을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.{Agricultural type single-sided vertical double-sided solar power generation device that can control the amount of sunlight for plants}

본 발명은 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 작물을 생산하기 위한 농지에 설치되어 생육되는 식물에 광합성을 위한 광량을 조절할 수 있으며, 식물의 광합성에 필요한 광량 이외의 광량을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전(solar power generation)은 태양 에너지에 의한 발전 기술의 하나로서, 태양의 빛 에너지를 태양전지라는 광전 변환기를 사용하여 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전방식이다.

태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말하는 것이며, 최근에는 태양전지소자의 제조비용 인하 및 효율증가, 국가 정책에 따른 지원으로 인해 급속도로 확산되고 있다.

이러한 태양전지를 이용한 태양광 발전은 태양전지를 안정적으로 설치하기 위한 공간, 즉, 넓은 면적의 설치부지가 요구되는데 설치부지의 경우, 태양광 발전 이외의 용도로 활용되는 데에는 한계가 있는 단점이 내재 되어 있다.

최근에는 이러한 단점을 해결하고자 농지에 태양광발전 설비를 설치하여 태양광 발전과 농업을 병행할 수 있는 영농형 태양광 발전시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 연구개발 수준에서 탈피하지 못하는 이유는 영농형 태양광이라는 좋은 이슈를 선점하고도 대규모 개발이나 사업확대에 이르지 못하고 있는데 원인은 첫째, 설치비용이 상대적으로 많이들고, 둘째, 소요부지가 일반 태양광 대비 2배 이상 많이 소요되며, 셋째, 경제성이 낮아 발전사업자가 투자 가치를 느끼지 못하기 때문으로 원인을 찾아볼 수 있다.

한편, 최근 지구온난화로 우리나라의 경우 여름철에 한 달이상이 30도를 웃도는 날씨가 지속되고 있는데, 동물은 활동력이 상대적으로 떨어지는 경향이 있으며, 식물, 특히 벼의 경우, 23℃의 생육환경을 유지 시 양질을 쌀을 생산할 수 있는 것으로 알려져 있다.

작물의 재비 시 광포화점을 초과할 경우 작물의 광합성에 더 이상 긍정적인 영향을 미치지 않기 때문에, 영농형 태양광발전 시스템에서는 초과하는 빛 에너지를 이용하여 발전량을 증가시킬 뿐 아니라 농업생산량을 늘리고 생산 품질을 높이는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다. 이를 더욱 상세하게 설명하면, 작물의 광포화점 원리를 기반으로 토양의 손실 및 토지의 형질변경 없이 농지의 기능을 계속 유지하면서 농작물의 잉여 광합성 태양 에너지를 태양광 발전소의 발전량증가 에너지로 이용하는 것이다.

이는 농가에서는 작물 생산에 따른 수익과 함께 전력 생산에 따른 수익을 추가로 얻을 수 있다. 특히, 논을 대상으로 하는 영농형 태양광 발전의 활성화는 식량 안보와 동시에 농가소득을 높이고 탄소중립사회로 가는길을 앞당길 수 있도록 개발잠재력을 높는 중요한 일이다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0086146호에는 환경정보를 획득하여 태양광 패널의 각도를 조정하는 영농형 태양광 관리 시스템이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-2038530호에는 영농형 태양광발전구조물 및 이를 포함하는 영농형 태양광 발전시스템이 게시되어 있다.

또한 대한민국 공개특허 제 2020-0100424호에는 각도 조절이 가능한 영농형 태양광 발전 시스템이 게시되어 있다.

게시된 각도 조절이 가능한 영농형 태양광 발전 시스템은 경작지에 세워져 고정 설치되는 복수개의 지지대; 상기 지지대를 연결하고 지지하며, 테두리를 형성하는 상부 골조 프레임; 상기 상부 골조 프레임을 가로질러 회전 가능하게 설치되는 복수개의 샤프트; 상기 샤프트에 서로 일정간격을 두고 착탈 가능하게 설치되며, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 태양광 일부를 배면 쪽으로 투과할 수 있는 복수개의 배면 투과형의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈의 설치각도를 조절할 수 있도록 상기 태양광 모듈에 연결 설치되는 태양광 모듈 각도조절수단을 구비하며, 상기 태양광 모듈의 전면에서 흘러내린 빗물을 받아서 저장하는 우수 저장수단을 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 종래의 각도 조절이 가능한 영농형 태양광 발전 시스템은 태양광 발전모듈이 투과형으로 이루어져 있으며, 태양광 발전모듈의 회전각도의 조절이 제한적이어서 작물에 조사되는 광량의 조절이 용이하지 않다. 또한 태양광발전모듈의 각도 조절에 따른 발전효율을 극대화 시키는데 한계가 있는 기술이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로, 태양전지 패널 하부의 영역에 재배되는 작물에 광합성작용을 최상의 광량을 공급할 수 있으며, 지구의 온난화로 인하여 성하기에 고온과 과다한 광량에 의해 작물에 피해가 발생되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치를 제공함에 그 목적 있다.

본 발명의 다른 목적은 작물의 재배을 위한 농기계가 작업 시 수직 상태로 태양광발전모듈을 구동시켜 농기계의 작업에 장애가 되지 않도록 최대한의 작업 공간을 확보할 수 있으며, 태풍으로 태양광발전모듈의 구조물에 풍하중이 크게 작용 시 태양광 패널을 수평상태로 구동하여 태양광발전모듈 및 구조물을 바람의 영향으로부터 보호할 수 있는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 작물의 수직상부 측의 개구율을 높일 수 있고, 작물에 비료 및 농약의 살포를 원활하게 수행할 수 있으며, 상대적으로 많은 전력의 생산과 작물 수확량과 품질을 향상시켜 농가의 소득을 증대시킬 수 있는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치는 작물의 재배지에 열을 맞춰 설치되는 복수개의 지주 프레임과, 상기 각 지주프레임에 동서방향으로 180도 회전가능하게 설치되는 서브프레임과, 상기 서브프레임 설치되어 작물에 조사되는 광량을 제어하고 발전하기 위한 태양광 발전 패널들과,

상기 서브프리임과 지주프레임에 설치되어 상기 태양광발전모듈을 수직상태 및 수평상태와 작물에 조사되는 광량을 제어하기 위한 각도로 태양광발전모듈이 설치된 서브프레임을 회전시키기 위한 각도조절유닛과,

상기 태양광발전모듈과 인접되게 설치되는 광량감지센서로부터 수집된 정보와, 재배지에 재배되는 작물에 대한 정보와 작물의 광포화점이 저장된 데이터베이스로부터의 정보와, 기상청으로부터 제공되는 기상청 일조량 정보를 분석하여 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 태양광발전모듈의 각도를 제어함으로써 작물에 조사되는 일조량과 태양광발전모듈로부터 발전되는 발전량을 제어하는 제어부를 구비한 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 각도조절유닛은 상기 서브프레임의 회전축을 중심으로 소정거리 이격된 양측에 설치되는 로프고정브라켓과, 상기 지주프레임에 설치되는 구도모터와, 상기 구동모터에 의해 회전되는 구동풀리와, 상기 구동풀리에 걸린 상태에서 양단부가 상기 로프고정브라켓에 각각 고정되는 와이어를 구비하여 상기 구동풀리가 회전됨에 따라 와이어가 이동되어 상기 서브프레임의 각도가 조정된 것을되며, 와이어는 태양광발전모듈을 지지하는 서브프레임을 지지하는 역할을 함께 수행한다.

본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치는 태양광발전모듈의 하부영역에서 재배되는 작물이 광합성에 필요한 최적의 광량이 조사될 수 있도록 함과 아울러 잉여 광량을 태양의 방위각과 태양광발전모듈이 일0직선 상태를 유지하게 하여 전력을 생산량을 높일수 있다.

특히, 지구온란화로 인하여 온도가 상승으로 인한 작물의 고온피해를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치가 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치의 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치의 제어부를 도시한 블록도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치가 작물의 광량포화점과 일조량에 태양광발전모듈의 각도가 조절된 상태를 나타내 보인 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치의 발전량과 종래 발전량를 비교한 그래프.
도 7은 작물의 광량과 광합성의 관계를 나타내 보인 그래프.

본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치는 작물의 재배지에 설치되어 작물에 재배에 영향을 주지 않은 상태에서 발전할 수 있는 것으로, 실시예를 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 식물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치(10)는 작물의 재배지(100)에 열을 맞추어 시공되는 지주프레임(20)과, 이 지주프레임(20)에 지지되어 동서방향으로 180도 회전가능하게 설치되는 서브프레임(25)에 설치되는 태양광발전모듈(40)들과, 상기 지주프레임(20)에 대해 상기 서브프레임(25)을 재배되는 동안의 매일 조사되는 광량에 따라 직사광 또는 반사광을 조사할 수 있도록 각도를 조정하기 위한 각도조절유닛(60)을 구비한다.

태양광발전모듈과 인접되는 측 또는 열방향으로 배열된 배열된 태양광발전모듈들의 사이에 승강가능하게 설치되는 광량감지센서(301)로부터 수집된 정보와, 재배지(100)에 재재되는 작물(110)에 대한 정보와 작물의 광포화점이 저장된 데이터베이스로부터의 정보와, 기상청으로부터 제공되는 기상청 일조량 정보를 분석하여 상기 각도조절유닛(60)을 제어하여 작물에 조사되는 일조량과 태양광발전모듈로부터 발전되는 발전량을 제어하는 제어부(80)를 구비한다.

상기 지주프레임(30)에는 작물에 비료 또는 약재를 살포할 수 있는 분사유닛(120)이 더 구비된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 태양광발전장치(10)의 지주프레임(20)은 작물의 재배지에 열방향으로 설치되는데, 지주프레임(20)은 형강 또는 파이프로 이루어진다. 작물의 재배지에 대한 지주프레임(20)의 설치는 설치면적을 최소화 할 수 있도록 헬리컬파일(21)에 의해 지지된다. 이 헬리컬파일(21)은 파이프의 외주면에 적어도 적어도 하나의 나선형깃(22)이 설치될 수 있다. 상기 나선형의 깃(22)은 작물의 재배를 위해 논 또는 밭을 가는 깊이보다 깊은 위치에 설치된다.

상기 서브프레임(25)은 열방향으로 설치되는 적어도 하나 이상의 지주프레임(20)들에 의해 지지될 수 있도록 함이 바람직하다. 그리고 시공된 지주프레임(20)의 열방향의 간격은 영농을 위한 기계들이 원활하게 운행될 수 있도록 5 내지 10m의 간격으로 설치될 수 있다.

지주프레임(20)에 대한 서브프레임(22)의 설치는 상기 서브프레임(25)의 대응되는 양측에 힌지축(23)이 설치되고, 상기 각각의 힌지축(23)은 지주프레임(20)의 상단부에 설치되는 필로우블록에 지지되어 회전되는 구조를 가진다. 상기 지주프레임(20)과 서브프레임(25)은 상기 태양에 의한 광의 조사 방향에 대해 직각을 유지할 수 있도록 설치되는데, 상기 지주프레임(20)에 대해 서브프레임(25)이 수직으로 설치될 수 있도록 지주프레임(20)의 간격보다 서브프레임(25)의 힌지축(23) 사이의 폭이 좁게 형성된다.

그리고 상기 서브프레임(25)에는 태양광발전모듈(40)이 설치되는데, 이 태양광발전모듈(40)은 서브프레임(25)의 상면에 형성되는 제 1태양광발전모듈(41)이 설치되고, 서브프레임(25)의 하면에는 제 2태양광발전모듈(45)이 설치된다. 상기 제 2태양광발전모듈(45)의 표면 또는 제 2태양광발전모듈(45)들의 사이에는 태양광을 반사시킬 수 있는 반사막이 형성될 수도 있다. 특히 상기 제 2태양광발전모듈(45)의 상면에 형성된 반사막을 일정량의 광이 투과될 수 있도록 연두색의 색상으로 이루어질 수 있다. 상기 제 2태양광발전모듈(45)의 표면에는 태양광을 반사시킬 수 있는 반사패턴이 형성될 수 있다.

상기 지주프레임(20)과 서브프레임(25)에 설치되어 지주프레임(20)에 대해 서브프레임(25)의 각도를 조절하는 각도조절유닛(60)은 지주프레임(20)에 대해 상기 태양광발전모듈(40)을 180도의 범위 내에서 회전시켜 발전함과 아울러 작물에 조사되는 광량을 조절할 수 있는 것으로, 서브프레임(25)의 하부 측에 위치되며 지주프레임(20)에 회전가능하게 설치되는 각도조절풀리(61)와, 상기 서브프레임(25)의 하면의 양측에 각각 설치되는 제1,2고정브라켓(63)(64)와, 상기 제1,2고정브라켓(63)(64)에 각각 고정되며 상기 각도조절풀리(61)에 걸리는 와이어(65) 또는 벨트를 구비한다. 그리고 상기 지주프레임(20)에는 상기 각도조절풀리(61)를 정역회전시켜 상기 지주프레임(20)에 대해 상기 서브프레임(25)의 각도를 조절하는 구동모터(66)를 구비하는데, 상기 구동모터(66)는 상기 제어부(80)에 의해 제어된다.

상기 열방향으로 배열 설치되는 지주프레임(20)들에 의해 지지되는 서브프레임(25)들은 하나의 모터에 의해 구동모터(66)에 의해 구동될 수 있다. 이 경우, 지주프레임(20)에 서브프레임(25)를 회전시키기 위한 각도조절풀리가 설치되는 조절축이 설치되고, 이 조절축이 구동모터(66)에 의해 구동될 수 있다.

상기 각도조절유닛(60)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 태양광발전모들(40)이 서브프레임(25)를 동서 방향으로 180도 범위내에서 수직상태와 수평상태 및 태양의 고도 및 황도와 작물에 조사되는 광량의 조절을 위해 임의의 각도로 조절할 수 있는 구조이면 가능하다.

상기 제어부(80)는 재배되는 작물의 광포화점을 초과하는 태양광은 작물의성장에 영향을 미치지 않은 점을 감안하여 과잉공급되는 광을 이용하여 태양광발전에 이용될 수 있도록 하는 것으로, 작물에 광포화점 이상의 광량이 조사될 수 있도록 태양광발전모듈(40)이 설치되는 서브프레임(25)의 각도을 제어하여 음영을 조절하게 된다.

이러한 제어부(80)는 도 3에 도시된 바와 같이 발전모듈(100)의 발전 상황을 인식하기 위한 딤러닝 머신러닝 프로세스(400)를 구현할 수 있도록하는 메모리부(91)와, 입력부(92), 통신부(93), 작도조절유닛(60)의 구동모터(66)를 제어하기 위한 출력부(94), 및 센싱부(300)와 영상촬영부(95)와, 외부에서 각도조절유닛을 수동제어하기 위한 조작부(96)를 구비한다.

상기 메모리부(91)에는 제공되는 일조량 정보와, 계절기 재배시기에 해??하는 가상일조량과, 재배기간의 작물에 필요한 가상일조량정보와, 작물의 생육되는 동안 매일 기상청으로부터 통신부(93)를 통하여 제공되는 가상청 일조량정보가 저장된다. 센싱부(300)를 이루는 각 센서로부터 제공되는 정보가 실시간으로 저장된다. 특히, 메로리부(91)에는 하며, 눈,비,구름 등의 일조량 감소요인이 없는 가상환경 즉, 메타버스기반에서 재배되는 작물의 광포화점이 저장된다.

상기 센싱부(300)는 태양으로부터 조사되는 일조량을 검출하는 광량검출센서(301)와, 태양고도센서(302)와, 비가 내리는 지의 여부를 검출하기 위한 강우센서(303)와, 태양광발전모듈(40)에 바람이 미치는 영향을 검출하기 위한 풍속감지센서(304)를 구비한다. 그리고 센싱부(300)는 습도센서(305), 재배지의 온도를 검출하기 위한 재배지 온도 검출센서(306)와, 태양광발전모듈(40)의 상면에 먼지 등과 같은 이물질의 누적상태를 검출할 수 있는 먼지검줄센서 등이 더 구비할 수 있다.

상기 영상촬영부(95)는 이 영상을 메모리부(91)에 저장된 생물의표분 영상과 비교하여 재배되는 작물의 성장상태를 분석할 수 있도록 재배되는 작물의 성장상태를 촬영하게 된다. 그리고 상기 영상촬영부(95)는 태양광발전모듈(40)들과 주위의 환경을 촬영할 수 있도록 적어도 하나의 카메라를 구비한다. 상기 영상촬영부(95)의 카메라에 의해 촬영된 영상은 메모리부(90)에 계별 및 시간대별로 된 영상과 비교하여 처리할 수 있다.

그리고 상기 제어부(80)는 각 센서로부터 제공되는 정보들에 의해 딥러닝, 머신러닝를 프로세스(400)를 이용하여 태양광발전장치를 트래킹모드, 강풍모드, 재배작물에 대한 음영조절모드 등으로 조작할 수 있는 구조를 가진다.

한편, 분사유닛(120)은 지주프레임(20)에 설치되어 재배되는 작물에 비료, 농약 등의 약재를 살포할 수 있는 것으로, 상기 지주프레임(20)에 재배되는 작물측으로 비료 또는 농약을 분사하기 위한 노즐(121)들과, 상기 노즐(121)들과 연결되는 공급관(122)과, 상기 공급관(122)에 설치되어 비료 또는 약재를 펌핑하기 위한 펌프(123))의 흡입구와 연결관에 의해 연결되는 저장탱크(124)를 구비한다.

상기 제어부(80)는 재배되는 작물이 벼인 경우, 딥러닝, 머신러닝프로세서(400)을 이용하여 영상촬상부(95)에 의해 촬상되어 제공되는 영상으로부터 병, 해충, 잡초의 종류를 판별하여 방제 또는 제거방법을 추출하여 제어부(80)에 제공한다. 이 경우 제어부(80)는 딥러닝 머신러닝 프로세서(400)에서 추출하여 제공된 방제 또는 제거방법을 통신부(93)를 통해 관리자 단말기로 전송되게 처리한다.

또한, 딥러닝,머신러닝 프로세서(400)는 태양광 발전유닛(10)이 설치된 영역 하부에서 재배되는 작물(110)에 대한 성장환경 정보를 제공한다. 딥러닝 머신러닝프로세서(400)는 작물재배 성장 환경을 학습 및 입력된 데이터에 근거하여 작물 성장에 필요한 일조량, 광포화점, 풍속 예측정보 등 작물 재배와 관련된 정보를 시기별로 제공할 수 있도록 구축된 것을 적용한다.

바람직하게는 딥러닝,머신러닝 프로세서는 육묘방법, 이양일 또는 파종일, 품종특성(조생종(고운벼, 그루벼, 금오벼, 만나벼, 만안벼, 만추벼, 문장벼, 산들진미, 삼백벼, 삼천벼, 상미벼, 상산벼, 상주벼, 상주찰벼, 새상주벼, 소백벼, 신운봉, 신운봉1호, 오대1호, 오대벼, 운광벼, 운두벼, 운미벼, 운봉벼, 적진주벼 등의 품종에 따라 시비량, 생육단계별(분얼기, 유수형성기, 수잉기) 농업 데이터를 바탕으로 촬영된 영상을 비교하여 작물 상태와 수확량을 예측하는 기계학습 기술과, 잡초(가시비름, 냄새냉이, 선플솜나물, 실망초, 양명아주, 주홍서나물, 청비름, 큰땅빈대, 큰이삭풀, 큰참새피 등), 징후(관찰, 미관찰)를 탐지하여 정보를 제공하는 모니터링 기술과, 각종 병해 판독을 위한 스마트진단 기술과, 이양전 입제 뿌린 여부, 년도별 기후변화(1등급∼5등급) 추적 및 예측 기술을 포함한 인공지능 농업을 수행하도록 구축된 것을 적용한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

재배를 위한 작물이 심겨진 재배지에 설치된 본 발명에 따른 단축식 수직 양면 태양광 발전장치는 제어부(80)에 의해 태양의 고도, 황도가 검출되고 광량검출센서(301)에 의해 실시간으로 광량이 검출됨과 아울러 센싱부(300) 센서들에 의해 온도, 습도, 강우상태등이 검출됨과 아울러, 기상청으로부터 해당지역의 일조량을 수신받게 된다.

아울러 상기 영상촬영부(95)에 의해 촬영된 영상과 메모리부(91)에 저장된 생물의표분 영상과 비교하여 재배되는 작물의 성장상태 및 재배되는 식물의 광포화점에 대한 정보를 제공받는다.

이 상태에서 제어부(80)은 양면형 수직 태양광 발전장치(10)의 도 5,6에 도시된 바와 같이 트래킹 모드를 수행한다. 도면을 참조하면, 재배지에 열을 따라 설치된 단축식 수직양면 태양광 발전장치(10)의 태양광발전모듈(40)은 각도조절유닛(60)에 의해 태양의 황도(동쪽으로부터 서쪽으로 추종) 따라 추종하면서 발전하게 된다. 예컨대, 09시 전후에서는 태양광 발전모듈(40)이 수직한 상태를 유지하게 되면, 13시를 정점으로 태양광발전모듈(40)이 수평상태를 유지하고, 17시를 전후하여 태양광 발전모듈(40)이 회전하여 수직한 상태를 유지하게 된다.

이러한 각도의 조절은 제어부(80)에 의해 구동모터(63)에 의해 각도조절풀리(61)를 회전시킴으로써 양단부가 서브프레임(25)의 제1,2브라켓(63)(64)에 고정된 와이어(65)를 일측으로 이동시킴으로써 이루어진다.

특히, 상기 태양광발전모듈(40)과 인접되게 설치되는 풍속감지센서(304)로부터 수집되는 정보를 기반으로 15m/sec 이상의 강풍이 시작될 때 태양광발전모듈(40)을 제어부(80)에 의해 수평으로 구동시킨다. 제어부(80)와 풍속이 강하거나 농기계를 운용할 경우, 관제센터에서 원격으로 각도를 조절할 수 있도록 하는 원격제어 시스템을 더 구비할 수도 있다.

이와 같이 태양광발전모듈(40)의 트레킹이 이루어진 과정에서의 발전량은 정상적인 구름없이 정상적으로 태양광이 조사되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 종래 태양광발전장치의 고정형과 태양광발전장치의 양면형에 비하여 10% 이상 향상됨을 알 수 있었다. 특히 단축식 수직양면 태양광발전장치은 09 시부터 17시까지 발전량의 기복이 크지 않음을 알 수 있었다.

한편, 상술한 바와 같이 제어부(80)에 의해 태양을 주종하는 과정에서 재배되는 작물의 광포화점을 감안하여 태양광발전모듈(40)의 각도가 조절될 수 있다. 재배지에 재배되는 작물이 벼인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 광합성속도 40 Klux에서 정점을 이루고, 밀의 경우 60 Klux에서 광합성의 속도가 정점을 이루게 된다.

따라서 센싱부(300)에 광량검출센서에 의해 광합성작용을 위한 광량이 과도하게 조사되는 경우 사술한 바와 같이 제어부에 의해 탱양광발전모듈(40)의 각도를 조정하여 작물에 조사되는 광량 즉 음영을 조절할 수 있다.

이러한 상태에서 서브프레임(25)에 설치되는 태양광발전모듈(40)은 전면에 부착된 제1태양광발전모듈(41)과 후면에 부착된 제2태양광발전모듈(45)로 이루어져 있고, 제 2태양광발전모듈(45)의 표면에는 반사층이 형성되어 있으므로 소정의 각도로 조정시 도 4에 도시된 바와 같이 대응되는 제1태양광발전모듈의 표면으로부터 반사되는 반사광이 대응되는 제 2태양광발전모듈(45)로 조사된 후 작물로 재 반사되게 된다. 따라서 작물의 광포화점에 이루는 광량을 조사할 수 있다.

그리고 벼의 경우, 온도환경이 23도 전후에서 벼가 익어갈 때에 최상의 품질을 수확할 수 있는데, 지구의 온단화로 30도 이상의 열대기후가 30일 이상 지속됨으로서 쌀의 품질이 떨어지게 된다. 그러나 단축식 수직양면 태양광 발전장치(10)는 각도조절유닛(60)에 의해 벼에 조사되는 음영을 조정하여 상대적으로 광량과 온도를 제어할 수 있으므로 고품질의 쌀 생산이 가능하다

한편, 지주프레임(20)에는 분사유닛(120)이 설치되어 있으므로 액상의 비료 또는 약재를 공급관(122)에 설치되는 펌프(123)를 이용하여 노즐(121)에 공급함으로써 재배되는 작물에 분사할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 단축식 수직양면 태양광 발전장치는 식물의 광포화점을 감안하여 식물에 조사되는 잉여광량을 태양광 발전장치에 할 수 있으며, 태양전지 패널 하부의 영역에 재배되는 작물에 대해 최적화된 성장 환경을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 작물의 재배지에 열을 맞추에 설치되는 복수개의 지주 프레임과, 상기 각 지주프레임의 동서 방향으로 180도 회전가능하게 설치되는 서브프레임과, 태양광 인접되게 설치되는 광량감지조사센서와, 서브프레임의 상면과 배면에 각각 설치되어 작물에 조사되는 광량을 제어하기 위한 태양광발전모듈들과,
   상기 서브프리임과 지주프레임에 설치되어 상기 태양광발전모듈을 수직상태 및 수평상태와 작물에 조사되는 광량을 제어하기 위한 각도로 태양광발전모듈이 설치된 서브프레임을 회전시키기 위한 각도조절유닛과,
   상기 태양광발전 모듈과 인접되게 설치되는 광량감지조사센서로부터 수집된 정보와, 재배지에 재재되는 작물에 대한 정보와 작물의 광포화점이 저장된 메모리부로부터의 정보와, 기상청으로부터 제공되는 기상청 일조량 정보와, 눈 비 구름이 전혀 없는 가상의 일조량 정보를 분석하여 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 태양광발전모듈의 각도를 제어함으로써 작물에 조사되는 일조량과 태양광발전모듈로부터 발전되는 벌전량을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각도조절유닛은 상기 서브프레임의 회전축을 중심으로 소정거리 이격된 양측에 설치되는 제1,2고정브라켓과, 상기 지주프레임에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전되는 각도조절풀리와, 상기 각도조절풀리에 걸린 상태에서 양단부가 상기 제1,2고정브라켓에 각각 고정되는 와이어를 구비하여 상기 각도조절풀리가 회전됨에 따라 와이어의 길이가 조절되어 상기 서브프레임의 각도가 조정됨과 아울러 지주프레임에 대해 서브프레임을 지지하는 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.
3. 제1항에 있어서,
   서브프레임에 설치된 태양광발전모듈은 상면에 설치된 제1태양광발전모듈과 배면에 설치된 태양광발전모듈로 이루어지며, 표면에 광을 반사하는 반사층 또는 광반사패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지주프레임에는 재배지에 재배되는 작물에 액상비료 또는 약재를 살포하기 위한 분사유닛이 더 구비된 것을 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부를 구성하는 센싱부의 메모리부는 눈 비 구름 등 일조량 감소 요인이 없는 가상의 환경 즉 메타버스 기반에서 재배되는 작물의 광포화점이 저장된 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.
6. 제1항에 있어서,
   각 지주프레임은 작물의 재배지에 대한 지주프레임의 설치는 설치면적을 최소화 할 수 있도록 헬리컬파일에 의해 지지되며, 상기 헬리컬파일은 파이프의 외주면에 적어도 적어도 하나의 나선형깃이 설치된 것을 특징으로 하는 작물의 일조량 조절이 가능한 영농형 단축식 수직양면 태양광 발전장치.