WO2014058091A1

WO2014058091A1 - 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치

Info

Publication number: WO2014058091A1
Application number: PCT/KR2012/008812
Authority: WO
Inventors: 이윤기
Original assignee: Lee Yun Kee
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-04-17
Also published as: KR101334092B1

Abstract

본 발명은 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치에 관한 것으로, 다수의 적층 공간이 마련된 랙(rack), 상기 랙의 적층 공간에 적층되어 태양광 발전을 구현하는 다수의 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기적 신호를 인가받기 위해 태양광 모듈에 구성된 단자와 전기적으로 접촉하도록 상기 랙 상에 구비되는 단자부, 상기 단자부를 통해 연결되어 다수의 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기를 출력하기 위한 출력부 및 상기 랙을 감싸도록 구비되며, 태양광을 반사시켜 상기 태양광 모듈로 입사시키기 위한 다수의 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 적은 면적에서 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 미러를 통해 태양광을 보다 효과적으로 집광시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치

본 발명은 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 랙(rack)에 적층되는 다수의 태양광 패널을 이용하여 면적당 충전 효율을 높일 수 있는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치에 관한 것이다.

산업의 발전에 따라 에너지의 사용량이 비약적으로 증가하고 있어, 앞으로도 더한 에너지 수요의 증대가 예상된다. 이와 같은 배경에서, 지구환경에 부하를 주지 않는, 경제적이고 고성능의 새로운 그린 에너지 생산기술의 개발에 기대가 모아지고 있다.

최근 들어 직면하는 에너지 문제를 해결하기 위하여 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 특히 수십 년 이내에 고갈될 석유 자원을 대체하기 위하여 풍력, 원자력, 태양력 등의 자연 에너지를 활용하기 위한 광범위한 연구가 진행되어 오고 있다. 이들 중 태양에너지를 이용한 태양 전지는 다른 에너지원과는 달리 자원이 무한하고 환경 친화적이므로 1983년 Si 태양 전지를 개발한 이후로 최근에는 실리콘 태양 전지가 각광을 받고 있다.

태양전지는 무한히 있다고 해도 좋은 태양광을 이용하는 것이어서 새로운 에너지원으로서 주목받고 있다. 현재 실용화되고 있는 태양전지의 대부분은, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 무정형 실리콘을 이용한 무기태양전지이다. 그러나 이들 무기 실리콘계 태양전지는, 그 제조 프로세스가 복잡해서 비용이 높다고 하는 결점을 가지고 있기 때문에, 널리 일반가정용으로 보급되기에는 이르지 않는다.

일반적으로 태양전지는 반도체의 광기전력 효과를 이용한 것으로, p형 반도체와 n형 반도체를 조합하여 만든다. 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면, p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도 차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자(electron)가 p형의 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라 p형 반도체의 전도대(conduction band)내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대(valence band)에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 되므로, 이로 인해 내부 전위차가 발생된다.

이와 같이 동작되는 태양광 발전 모듈은 현재 다양한 산업분야에서 응용되고 있는데, 태양광 발전 설비를 통해 전기 에너지를 생산하여 친환경적 발전 기술로 각광받고 있다.

따라서, 미래적 사고를 통해 보다 효율적인 태양광 발전 장치의 개발이 필요할 실정이며, 특히 가정용과 같은 소형 태양광 발전 장치 시장에 적합한 발전 장치가 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 좁은 공간에서도 효율적으로 태양광 발전을 구현할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 면적 대비 태양광 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 발전 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 적층 공간이 마련된 랙(rack), 상기 랙의 적층 공간에 적층되어 태양광 발전을 구현하는 다수의 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기적 신호를 인가받기 위해 태양광 모듈에 구성된 단자와 전기적으로 접촉하도록 상기 랙 상에 구비되는 단자부, 상기 단자부를 통해 연결되어 다수의 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기를 출력하기 위한 출력부 및 상기 랙을 감싸도록 구비되며, 태양광을 반사시켜 상기 태양광 모듈로 입사시키기 위한 다수의 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미러는, 상기 태양광 모듈과 마주하는 면으로 발광수단을 더 포함하며, 상기 발광수단은 외부 전원장치를 통해 발광되어 상기 태양광 모듈로 광을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미러는, 상기 랙의 5면 또는 6면을 감싸며, 결합부를 통해 상기 랙에 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미러는, 각도조절부를 통해 상기 랙에 고정되어 다각도로 각도 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각도조절부는, 6자유도로 구현되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미러는, 상기 발광수단이 구성된 양측으로 외부 공기를 통해 발광수단의 자연 냉각을 위한 냉각홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 랙 타입 구조의 태양광 발전장치로써, 랙에 적층되는 다수의 태양광 모듈을 통해 최소화한의 공간으로 태양광 발전이 가능하기 때문에 좁은 공간에서도 높은 발전량을 실현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 랙을 감싸는 미러는 통해 태양광을 집광시킬 수 있어 태양광 발전 효율을 극대화시킬 수 있어, 가정용으로 매우 적합한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 태양광 발전이 불가능한 날씨의 경우 입력 에너지가 작은 발광수단을 통해 적층된 태양광 모듈로 발전에 필요한 광 에너지를 미러를 통해 반사시켜 제공함에 따라 날씨에 제약 없이 출력 전원을 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 태양광 충전장치의 태양광 모듈이 분리된 상태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 미러와 발광수단을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 미러를 통해 랙을 감싸는 형태를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 발광수단과 미러를 통해 태양광 모듈을 광이 반사되는 형태를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 미러에 적용된 각도조절부를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 미러에 각도조절부가 적용된 상태를 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 각도조절부를 통해 미러의 각도 변화를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명에 따른 각도조절부가 적용된 미러를 통해 미러의 태양광 발전 형태를 나타낸 도면,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치는, 다수의 적층 공간이 마련된 랙(rack), 상기 랙의 적층 공간에 적층되어 태양광 발전을 구현하는 다수의 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기적 신호를 인가받기 위해 태양광 모듈에 구성된 단자와 전기적으로 접촉하도록 상기 랙 상에 구비되는 단자부, 상기 단자부를 통해 연결되어 다수의 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기를 출력하기 위한 출력부 및 상기 랙을 감싸도록 구비되며, 태양광을 반사시켜 상기 태양광 모듈로 입사시키기 위한 다수의 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치는, 다수의 태양광 모듈을 적층시키고 미러를 통해 적층된 태양광 모듈로 태양광을 집광시켜 발전시킴으로써 공간 대비 높은 발전효율을 구현할 수 있는 것을 주요 기술적 요지로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치의 개략적인 구성도이다.

본 발명에 따른 랙 타입의 태양광 충전장치는, 다수의 태양광 모듈을 적층시킬 수 있는 적층 수납이 다단 구성된 랙(rack)과 상기 랙의 적층 수납공간에 수납할 수 있는 태양광 모듈(110), 그리고 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기를 수집하여 출력하는 출력부(120)로 크게 구성된다.

상기 랙(100)은 다수의 적층 공간이 마련된 구조물로써, 금속재나 합성수지재의 재료로 제작할 수 있는 것으로, 사각 박스 형상을 가지며, 하부측으로는 바닥면에 지지할 수 있는 지지부(미부호)가 구성되어 있다.

또한, 상기 랙의 수납공간에는 태양광 모듈이 안정적으로 안착될 수 있도록 모듈 사이즈와 대응하는 수납 홈(미부호)이 마련되어 있어 수납공간에 안정적으로 위치시킬 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 태양광 충전장치의 태양광 모듈이 분리된 상태를 도시한 도면이다. 태양광 모듈이 상기 랙에 수납될 때 모듈에서 발전되는 전기 에너지를 수집하기 위하여 접속 단자부(111)가 일체로 구성된다. 상기 접속 단자부(111)는 후술할 태양광 모듈의 단자부(101)와 대응하는 위치와 구조를 가지며, 태양광 모듈이 수납부에 수납되면 전기적으로 연결되어 발전 전기를 전달받게 되는 것이다.

태양광 모듈(110)은 앞서도 언급한 바와 같이 상기 랙의 수납 공간에 적층되어 태양광을 입사받아 전기에너지를 생성하는 모듈로써, 공지의 일반적인 태양광 모듈에 해당한다. 상기 태양광 모듈의 특성으로는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 무정형 실리콘, 염료감응형 등 다양한 형태의 태양광 모듈이 적용될 수 있는 것으로 종류에 한정하지 않으며, 필름 타입의 투과형 태양광 모듈을 적층하여 구현할 수도 있기 때문에 모든 종류의 태양광 모듈은 모두 적용 가능하다.

상기 태양광 모듈은 상기 랙의 수납부에 맞게 수납될 수 있는 구조를 가지고 사용자가 수납함과 동시에 각각 마련된 단자부(101, 111)가 서로 연결되어 전기적으로 접속됨으로써 다수의 태양광 모듈에서 발전되는 전기에너지를 수집하게 된다.

여기서 상기 랙에는 다수의 태양광 모듈이 적층될 수 있는 수납 공간이 마련되어 있기 때문에 각각에 태양광 모듈이 삽입됨에 따라 다수의 모듈은 전기적으로 연결되어 하나의 전기 에너지를 출력할 수 있는 것이다.

출력부(120)는 상기 다수의 태양광 모듈에서 발전되는 전기 에너지를 수집하여 출력하는 것으로, 상기 출력부는 전원코드를 연결할 수 있는 콘센트가 구성되고 내부에는 태양광 모듈에서 발전되는 직류(DC) 전원을 교류(AC)로 변경시킬 수 있는 D/A 컨버터가 구성될 수 있고, 직류 전원을 사용할 경우에는 정류회로나 증폭회로와 같은 사용 규격에 만족하는 전기적 회로가 탑재되어 상기 출력부가 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로 상기 랙과 태양광 모듈로 구성되는 태양광 발전장치에는 태양광 집광 효율을 극대화시키기 위하여 랙을 감싸도록 미러(130)를 구성하여 집광 효율을 향상시키도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 미러와 발광수단을 나타낸 도면이다. 우선 본 발명에서는 태양광 모듈로 광을 입사시킬 때 태양광이 발생하지 않는 장마철이나 흐린 날씨에도 태양광 발전장치를 통해 발전할 수 있도록 미러(130) 내측면으로 발광수단(150)을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 발광수단(150)은 일반적인 형광등이나 LED 소자와 같은 다양한 발광 소자를 사용할 수 있는 것으로써, 상기 발광수단은 상기 미러의 면상에 구비되어 발광수단에서 발생되는 광을 반사시켜 태양광 모듈측으로 입사시켜 준다. 이에 따라 태양광이 없는 날씨에는 발광수단을 통해 발전을 실현할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 미러를 통해 랙을 감싸는 형태를 도시한 도면이다. 상기 미러는 랙의 바닥면을 제외한 나머지 면을 감싸는 구조로 제작되며, 랙의 수직 포스트에 마련된 결합부(160)에 결합된다. 5면을 감싸는 미러는 힌지를 통해 결합되어 각각의 면을 감싼 후 접혀질 수 있도록 구조적으로 설계되어 있으며, 랙(rack) 상에 마련된 결합부와 미러 상에 마련된 결합부가 서로 끼움 결합되는 구조를 통해 미러를 랙에 감싸 고정시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 발광수단이 고정 설치된 미러 상에는 발광수단에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각홀(151)이 구성된다. 상기 냉각홀은 미러상에 홀을 가공하여 자연 대류가 유입될 수 있는 구조를 가지는 것이다. 따라서, 미러를 통해 감싸줘 랙의 내부 온도를 상기 냉각홀을 통해 외부로 방출시킴에 따라 온도 상승을 방지할 수 있는 것이다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 발광수단은 각면에 각각 구성되어지는 발광수단은 각면에 구성되고 상기 미러는 랙의 전면을 감싸는 구조를 가짐에 따라 전면에서 발광수단의 출력광을 태양광 모듈로 입사되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 발광수단과 미러를 통해 태양광 모듈을 광이 반사되는 형태를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 상기 발광수단에 출력되는 광을 반사 받아 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 이때, 본 발명에 따른 하나의 실시예로 태양광 모듈의 바닥면으로 미러나 반사부재와 같은 별도의 반사체(미부호)를 구비하여 반사효율을 보다 극대화시킴으로써 결과적으로 발전 효율을 높일 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로, 다방향으로 각도 조절이 가능한 미러를 적용하여 태양광 반사율을 극대화시킬 수 있는 구조를 제안한다. 도 6은 본 발명에 따른 미러에 적용된 각도조절부를 나타낸 도면, 도 7은 본 발명에 따른 미러에 각도조절부가 적용된 상태를 도시한 도면이다.

각도조절부(140)는 상기 미러를 다양한 각도로 조절할 수 있는 조절부재로써, 다관절 형태를 부품을 적용하여 이를 상기 미러에 고정시킴으로써 미러가 랙을 기준으로 일정한 각도를 조절을 할 수 기능을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 각도조절부는 3관절 형태를 가지는 것으로, 2개의 관절은 일방향 각도를 제어하고, 1개의 관절은 6자유도를 구현하는 관절 형태로써, 상기 각도조절부의 일측은 랙에 고정되고 타측은 미러상에 고정되어 상기 미러의 각도를 조절할 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 각도조절부를 통해 미러의 각도 변화를 나타낸 도면이다. 도 8은 태양광 발전장치를 단면적으로 나타낸 것으로써, 상기 각도조절부에 고정된 미러는 다양한 각도로 조절 가능함에 따라 이를 통해 태양광의 위치에 따라 미러의 방향을 조절하여 랙의 수납부에 위치한 태양광 모듈로 광을 입사시킬 수 있다. 이때, 각면에 위치한 미러는 태양광 방향으로 조절하여 입사량을 극대화시킬 수 있도록 조절한다.

도 9는 본 발명에 따른 각도조절부가 적용된 미러를 통해 미러의 태양광 발전 형태를 나타낸 도면이다.

태양광의 위치를 고려하여 4면에 위치한 미러의 각도를 조절하여 태양광이 랙에 수납된 내부로 잘 반사될 수 있도록 개별적으로 각도를 조절하여 태양광 입사률을 최대화시킴에 따라 발전량을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 태양광 발전을 구현할 때 랙에 다층 수납된 태양광 모듈을 통해 작은 공간에서 발전 효율을 높일 수 있으며, 미러를 통해 보다 많은 양의 태양광을 입사시킬 수 있기 때문에 효과적인 특징이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

다수의 적층 공간이 마련된 랙(rack);

상기 랙의 적층 공간에 적층되어 태양광 발전을 구현하는 다수의 태양광 모듈;

상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기적 신호를 인가받기 위해 태양광 모듈에 구성된 단자와 전기적으로 접촉하도록 상기 랙 상에 구비되는 단자부;

상기 단자부를 통해 연결되어 다수의 상기 태양광 모듈에서 발전되는 전기를 출력하기 위한 출력부; 및

상기 랙을 감싸도록 구비되며, 태양광을 반사시켜 상기 태양광 모듈로 입사시키기 위한 다수의 미러:를 포함하여 구성되는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서, 상기 미러는

상기 태양광 모듈과 마주하는 면으로 발광수단을 더 포함하며, 상기 발광수단은 외부 전원장치를 통해 발광되어 상기 태양광 모듈로 광을 제공하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서, 상기 미러는,

상기 랙의 5면 또는 6면을 감싸며, 결합부를 통해 상기 랙에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서, 상기 미러는,

각도조절부를 통해 상기 랙에 고정되어 다각도로 각도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.
제 4항에 있어서, 상기 각도조절부는,

6자유도로 구현되는 것을 특징으로 하는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서, 상기 미러는,

상기 발광수단이 구성된 양측으로 외부 공기를 통해 발광수단의 자연 냉각을 위한 냉각홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 구조를 가지는 태양광 충전장치.