KR101346684B1 - 태양광 발전용 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전용 추적장치를 개시한다. 개시된 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치는, 복수 개의 태양전지모듈이 구비된 태양광 발전용 추적장치로서, 상기 각 태양전지모듈과 상·하로 회동할 수 있게 연결되며, 상기 태양전지모듈들을 표면에 배열 지지하는 제1 프레임, 상기 태양전지모듈을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 1차 조정하는 제1 고도작동부 및 상기 제1 프레임을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 2차 조정하는 제2 고도작동부를 포함한다.

Description

태양광 발전용 추적장치{Solar tracking apparatus for photovoltaic}

본 발명은 태양광 발전용 추적장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 효율을 향상시키기 위한 태양광 발전용 추적장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은, 기존 타 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않는 무공해 에너지원으로서, 태양전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 것을 의미한다.

이러한 태양광 발전에 있어서, 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 입사각이 발전효율에 직결되는 문제인데, 일조량이 많은 지역에 태양전지모듈이 위치된다고 하더라도 태양의 고도 및 방위가 수시로 변하기 때문에, 태양전지모듈은 태양의 고도 및 방위에 따라 움직일 필요성이 있다.

한국등록특허 10-0151562호(1998.06.19 공고)

본 발명의 목적은 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 각을 항상 수직이 되게하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양광 발전용 추적장치를 제공함에 있다.

본 발명의 해결과제는 이위에서 언급된 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는, 복수 개의 태양전지모듈이 구비된 태양광 발전용 추적장치로서, 상기 각 태양전지모듈과 상·하로 회동할 수 있게 연결되며, 상기 태양전지모듈들을 상부표면에 배열 지지하는 제1 프레임, 상기 태양전지모듈을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 1차 조정하는 제1 고도작동부 및 상기 제1 프레임을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 2차 조정하는 제2 고도작동부를 포함한다.

상기 제1 프레임은 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 양가장자리에 돌출되어 고정 배치된 제1 바에 의해 상기 각 태양전지모듈과 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 고도작동부는, 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 상단 중앙부위에 배치되며, 상기 각 태양전지모듈과 상·하로 회동할 수 있게 연결된 어레이연결바 및 상기 어레이연결바와 평행하게 배치되며, 상기 태양전지모듈들이 상·하로 회동 될 수 있도록 상기 어레이연결바를 전·후로 선형 구동시키는 제1 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 어레이연결바는, 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 상단 중앙부위에 배치되되, 상기 제1 프레임 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 고정부재에 의해 상기 제1 프레임과 평행하게 배치되며, 일단이 상기 각 태양전지모듈의 단부에 연결된 제2 바에 의해 상기 각 태양전지모듈과 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 각 고정부재는 상기 어레이연결바가 전·후로 선형운동하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 바는, 상기 일단이 상기 제1 바와 이격되어 상기 각 태양전지모듈의 단부에 연결되며, 상기 일단과 대향 하는 타단이 상기 태양전지모듈과 마주하는 상기 어레이연결바의 단부에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 제2 바는 상기 제1 바 서로 간의 거리와 동일하게 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 액추에이터는, 상기 어레이연결바에 일단이 결합 된 제1 아암 및 상기 일단과 대향 하는 제1 아암의 타단에 결합 되어 상기 어레이연결바가 전·후로 선형운동 하도록 상기 제1 아암을 선형운동시키는 제1 마이크로 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 고도작동부는 상기 제1 프레임과 수직하게 결합 된 제2 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 액추에이터는, 상기 제1 프레임에 일단이 결합 된 제2 아암 및 상기 일단과 대향 하는 제1 아암의 타단에 결합 되어 상기 제1 프레임이 상·하로 회동 되도록 상기 제2 아암을 선형운동시키는 제2 마이크로 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 따르면, 태양 고도를 추적하는 태양전지모듈의 고도각을 정밀하게 조정하도록, 태양전지모듈을 회동하여 1차 조정하고, 태양전지모듈들을 배열 지지하는 프레임을 회동하여 2차 조정함으로써, 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 각이 수직이 되게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시 예에 따르면, 태양전지모듈의 고도각을 1차 및 2차 조정하여보다 정밀하게 조정함으로써, 태양광 발전 장치의 높이를 감소시킬 수 있고, 분할된 태양전지모듈 간의 이격 거리가 짧아져 태양광 발전 장치의 면적을 감소시킬 수 있다.

더욱이, 실시 예에 따르면, 태양전지모듈의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이를 감소시킴으로써, 태양의 저고도 추적이 가능하여 태양광 발전 장치의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 실시 예에 따르면, 태양전지모듈의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이 및 면적을 감소시킴으로써, 태양광 발전 장치의 설치비용이 줄어 경제성을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 실시 예에 따르면, 태양전지모듈의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이 및 면적을 감소시킴으로써, 풍압을 적게 받아 태양광 발전 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이위에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 2의 제1 프레임의 회동을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 1의 태양광 발전용 추적장치의 동·서 간 최소 이격거리를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도1의 태양전지모듈의 고도각이 0°인 것을 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 5의 측면도이다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이다.
도 8은 도 7의 측면도이다.
도 9는 도 8의 제1 프레임의 회동을 나타낸 측면도이다.
도 10은 주름관을 사용하여 형성된 중심 지지기둥을 포함한 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이다.
도 11은 도 10의 측면도이다.
도 12는 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치가 축사 혹은 버섯재배사에 설치된 것을 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 12의 측면도이다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치

도 1은 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치는 복수 개의 태양전지모듈(10)을 상부표면에 배열 지지하는 제1 프레임(20)과 태양 고도를 추적하여 상기 태양전지모듈(10)의 고도각을 2단 즉 1차 및 2차 조정하는 제1, 제2 고도작동부(30,40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 고도작동부(30)는 태양전지모듈(10)이 수직, 즉 상·하로 회동(回動)할 수 있게 구성된다. 그리고 상기 제2 고도작동부(40)는 제1 프레임(20)이 상·하로 회동할 수 있게 구성된다. 따라서, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각은 제1 고도작동부(30)에 의해 1차 조정되고, 제2 고도작동부(40)에 의해 2차 조정된다.

또한, 제1 실시 예의 태양광 발전용 추적장치는 제1 프레임(20)과 상·하로 회동 될 수 있도록 연결된 턴테이블(Turntable)(60)과, 상기 턴테이블(60)이 수평선회(旋回) 될 수 있게 턴테이블(60) 하측에 연결되며, 기초구조물에 수직으로 입설 고정된 중심 지지기둥(70) 및 태양의 방위각에 따라 턴테이블(60)을 선회시키는 선회조작부(80)를 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 기초구조물은, 예컨대, 지면(S)에 설치될 수 있다.

이하에서는 상술한 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치 중 태양전지모듈(10) 및 제1 프레임(20)에 대하여 상세히 설명한다.

상기 태양전지모듈(10)은 태양광을 받아 전기에너지로 변환시키는 복수의 태양전지(110) 및 상기 태양전지(110)들의 설치부위인 모듈프레임(Module frame)(112)을 포함한다.

상기 태양전지모듈(10)은 바람직하게, 상면이 5 ~ 6m 길이와 0.8 ~ 1.3m 폭의 직사각 형태를 가진다. 그리고 상기 태양전지모듈(10)의 용량은 250w×9매(2.25kw)이거나 320w×9매(2.9kw) 또는 250w×12매(3kw)이다.

계속해서, 상기 제1 프레임(20)은 상단 및 상기 상단에 대향 하는 하단이 구비된 사각 또는 직사각 틀 형상으로 형성된다.

상기 제1 프레임(20)은, 상기 태양전지모듈(10)의 회동 각도가 작을수록 태양전지모듈(10)의 배치간격이 좁아지기 때문에, 태양전지모듈(10)의 회동 각도가 작을수록 작아진다.

이에, 상기 제1 프레임(20)의 길이는 태양전지모듈(10)의 용량이 250w×9매(2.25kw)인 경우에 4.92m이고, 태양전지모듈(10)의 용량이 325w×9매(2.9kw)인 경우에 5.83m이며, 태양전지모듈(10)의 용량이 250w×12매(3kw)인 경우에 6.56m이다.

여기서, 상기 제1 프레임(20)은, 상기 상단과 하단이 복수 개소(個所)에 복수의 체결부재(24)를 이용하여 고정됨으로써, 휘임, 밴딩 모멘트 등에 매우 강한 강도를 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 프레임(20)은 각 태양전지모듈(10)과 어레이기둥(22)에 의해 연결된다. 여기서, 상기 각 태양전지모듈(10)과 어레이기둥(22)은 피봇으로 결합된다.

상기 어레이기둥(22)은 태양전지모듈(10) 길이방향의 제1 프레임(20) 양가장자리에 돌출되어 고정 배치된다. 따라서, 상기 제1 프레임(20) 상에는 어레이기둥(22)들이 한 쌍으로 대칭 형성된다.

그리고 상기 어레이기둥(22)은 제1 프레임(20)에 고정된 일단과 대향 하는 타단에 태양전지모듈(10)과 상·하로 회동 될 수 있도록 연결된다.

여기서, 상기 각 태양전지모듈(10)은, 돌출된 어레이기둥(22)에 상·하로 회동 될 수 있도록 결합됨으로써, 제1 고도작동부(30)에 의해 400 ~ 500㎜ 스트로크(Stroke)로 0 ~ 50°상·하 회동 될 수 있다.

다음으로, 제1 고도작동부(30)에 대하여 설명한다.

상기 제1 고도작동부(30)는 각 태양전지모듈(10)과 연결된 어레이연결바(32) 및 상기 어레이연결바(32)를 전·후로 선형 구동시키는 제1 액추에이터(Actuator)(34)를 포함한다.

상기 어레이연결바(32)는 태양전지모듈(10) 길이방향의 제1 프레임(20) 상단 중앙부위에 배치되되, 제1 프레임(20) 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 고정부재(130)에 의해 제1 프레임(20)과 평행하게 배치된다.

상기 각 고정부재(130)는 어레이연결바(32)가 전·후로 선형운동하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러(132)를 포함한다.

또한, 상기 어레이연결바(32)는 각 태양전지모듈(10)과 어레이레버(38)에 의해 결합 된다.

상기 어레이레버(38)는 어레이연결바(32)의 전·후 선형운동에 의해 태양전지모듈(10)들이 상·하로 회동 될 수 있도록 어레이연결바(32) 및 각 태양전지모듈(10)과 결합 된다.

상기 어레이레버(38)의 일단은 어레이기둥(22)과 이격되어 각 태양전지모듈(10)의 단부에 연결되며, 상기 어레이레버(38)의 일단과 대향 하는 타단은 태양전지모듈(10)과 마주하는 어레이연결바(32)의 단부에 연결된다.

여기서, 상기 태양전지모듈(10)의 상·하 회동각에 따라 어레이기둥(22)과 어레이레버(38)는 소정 거리로 이격된다.

또한, 상기 어레이레버(38) 서로 간의 거리는 어레이기둥(22) 서로 간의 거리와 동일하다.

상기 제1 액추에이터(34)는, 어레이연결바(32)와 평행하게 배치되며, 제1 마이크로 모터(134)와 상기 제1 마이크로 모터(134)의 회전에 의해 선형운동하는 제1 아암(136)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 아암(136)의 일단은 제1 마이크로 모터(134)에 결합 되고, 상기 일단과 대향 하는 제1 아암(136)의 타단은 어레이연결바(32)에 결합 된다.

따라서, 상기 제1 아암(136)의 선형운동에 의해 어레이연결바(32)는 전·후로 선형운동한다. 이에, 상기 어레이연결바(32)의 전·후 선형운동에 의해 태양전지모듈(10)은 상·하로 회동 된다.

또한, 상기 제1 고도작동부(30)는 제1 액추에이터(34)의 안착부위인 안착부재(36)를 더 포함한다.

상기 안착부재(36)는 제1 프레임(20)에 고정된 평철로 형성된다.

다음으로, 제2 고도작동부(40)에 대하여 설명한다.

도 3은 도 2의 제1 프레임의 회동을 나타낸 측면도이다.

상기 제2 고도작동부(40)는, 제1 프레임(20)에 대해 수직으로 배치된 것으로써, 후술할 힌지(H)가 배치된 일측과 대향 하는 턴테이블(60) 타측의 후술할 사이드 지지기둥(164)에 대칭으로 고정된 한 쌍의 제2 액추에이터를 포함할 수 있다.

상기 제2 액추에이터는 각 사이드 지지기둥(164)의 하단부에 고정 결합 된 제2 마이크로 모터(142)와 상기 제2 마이크로 모터(142)의 회전에 의해 선형운동하는 제2 아암(144)을 포함한다.

상기 제2 아암(144)의 일단은 제2 마이크로 모터(142)에 결합 되고, 상기 일단과 대향 하는 제2 아암(144)의 타단은 제2 고도작동부(40) 상측에 배치된 제1 프레임(20)의 체결부재(24)에 결합 된다.

따라서, 상기 제2 아암(144)의 선형운동에 의해 안착부재(36)에 결합 된 제1 프레임(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 600 ~ 800㎜ 스트로크(Stroke)로 0 ~ 30°상·하 회동 될 수 있다.

또한, 상기 제2 고도작동부(40)는 제2 액추에이터의 안착부위인 제2 안착부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 안착부재는 사이드 지지기둥(164)에 고정된 평철로 형성될 수 있다.

다음으로, 상술한 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치 중 턴테이블(60), 중심 지지기둥(70) 및 선회조작부(80)에 대하여 상세히 설명한다.

상기 턴테이블(60)은 베이스 찬넬(base channel)(162)과, 상기 베이스 찬넬(162) 상에 고정된 복수의 사이드 지지기둥(164)과, 상기 중심 지지기둥(70)의 연결부위로써, 사이드 지지기둥(164)과 직각으로 고정된 연결대(166) 및 상기 사이드 지지기둥(164)과 직각으로 고정된 고정대(168)를 포함한다. 여기서, 상기 턴테이블(60)은, 바람직하게, 서로 대향적으로 배치된 4개의 사이드 지지기둥(164)을 구비한다. 그리고 상기 베이스 찬넬(162)은, 예컨대, ㄷ형강으로 형성될 수 있다. 상기 연결대(166)는, 예컨대, ㄴ형강으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 턴테이블(60)은 제1 프레임(20)이 상·하로 회동할 수 있게 연결된다. 바람직하게, 상기 제2 고도작동부(40)가 배치된 일측과 대향 하는 턴테이블(60)의 타측 가장자리와 제1 프레임(20) 상단의 일부 부위는 상·하로 회동할 수 있게 연결된다. 자세하게, 상기 베이스 찬넬(162)과 접하는 일단과 대향 하는 사이드 지지기둥(164)들의 타단에 고정된 고정대(168)의 타측 가장자리와 제1 프레임(20) 상단의 일부 부위는 힌지(H)에 의해 상·하로 회동할 수 있게 연결된다.

여기서, 상기 제2 고도작동부(40)가 원할 하게 동작 되도록, 힌지(H)와 중심 지지기둥(70) 간의 이격거리는 제2 고도작동부(40)와 중심 지지기둥(70) 간의 이격거리보다 가깝다. 또한, 상기 힌지(H) 하측의 사이드 지지기둥(164)들은 제2 고도작동부(40)가 고정된 사이드 지지기둥(164)들보다 중심 지지기둥(70) 쪽으로 가깝게 배치된다. 이에 따라, 상기 사이드 지지기둥(164)들은 중심 지지기둥(70)을 중심으로 하여 비대칭적으로 배치되고, 베이스 찬넬(162)은 중심 지지기둥(70)을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된다.

또한, 상기 턴테이블(60)은 제1 프레임(20)보다 길이와 폭이 작다. 바람직하게, 상기 턴테이블(60)의 폭은 1 ~ 2m이다.

또한, 상기 턴테이블(60)의 연결대(166)는 기초구조물과 접하는 일단과 대향 하는 중심 지지기둥(70)의 타단에 선회 가능하게 연결된다. 바람직하게, 상기 중심 지지기둥(70)의 타단에 설치된 베어링을 매개로 중심 지지기둥(70)과 턴테이블(60)은 선회할 수 있게 연결된다.

또한, 상기 턴테이블(60)은 고정대(168) 사이에 고정대(168)에 대해 수직으로 설치된 지지바(169)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지지바(169)는 한 쌍으로 대칭되게 배치된다.

계속해서, 상기 중심 지지기둥(70)은, 금속, 목재, 합성수지재 등으로 형성되며, 그 단면이 원형 또는 사각의 중공형체로 이루어지고, 그 하단이 기초구조물에 세워져 고정된다. 또한, 상기 중심 지지기둥(70)은 제1 프레임(20) 및 턴테이블(60)을 지지한다.

상기 선회조작부(80)는, 태양전지모듈(10)이 태양광에 수직 하게 정렬되도록, 태양의 방위각에 따라 턴테이블(60)을 ± 120°의 회전 각도로 선회시킨다.

상기 선회조작부(80)는 기초구조물의 상부에 설치되고 직경이 1,300 ~ 1,500㎜인 원형 단면을 갖는 둥근 태의 가이드 레일(182)과, 상기 가이드 레일(182)의 상면에 접촉하는 4개의 가이드 롤러(184) 및 기어비가 1/1400 ~ 1/1600이고 DC 20 ~ 30V, 5 ~ 15W, 3700 ~ 3900RPM인 모터(186)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치의 동작을 설명한다.

도 4는 도 1의 태양광 발전용 추적장치의 동·서 간 최소 이격거리를 나타낸 측면도이다. 또한, 도 5는 도 1의 태양전지모듈의 고도각이 0°인 것을 나타낸 정면도이고, 도 6은 도 5의 측면도이다.

먼저, 태양 고도를 추적하여 상기 태양전지모듈(10)은 제1 고도작동부(30)에 의해 회동 되고, 상기 제1 프레임(20)은 제2 고도작동부(40)에 의해 회동 된다.

바람직하게, 아침 또는 저녁과 같이 태양의 고도가 낮아질 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 고도작동부(30)의 제1 아암(136)이 제1 마이크로 모터(134)와 대향 하는 쪽으로 전진 이동한다. 이에, 상기 제1 아암(136)과 결합 된 어레이연결바(32)가 일측으로 선형 이동되고, 태양전지모듈(10)이 상향 회동 되어 태양전지모듈(10)의 고도각은 1차 증가 된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 고도작동부(40)의 제2 아암(144)이 상향 이동한다. 이에, 상기 체결부재(24)에 의해 제2 아암(144)과 결합 된 제1 프레임(20)이 상향 회동 되어 태양전지모듈(10)의 고도각은 2차 증가 된다. 이에 따라, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각이 1차 및 2차 증가 됨으로써, 상기 태양전지모듈(10)은 태양을 추적할 수 있다.

여기서, 상기 어레이연결바(32)는 제1 액추에이터(34)의 구동에 따라 전·후로 선형 이동할 수 있기 때문에, 상기 어레이연결바(32)와 연결된 태양전지모듈(10)들은 일제히 상·하로 회동하여 태양을 추적할 수 있다.

이때, 상기 어레이연결바(32)가 상기 일측으로 최대 선형 이동할 경우, 상기 어레이레버(38)가 수직 하게 되어 태양전지모듈(10)은 35°~ 45°의 각도로 상향 회동 된다. 또한, 상기 제2 아암(144)이 최대 상향 이동할 경우, 제1 프레임(20)는 20°~ 30°의 각도로 상향 회동 된다.

따라서, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각이 1차 및 2차 증가 됨으로써, 제1 실시 예의 태양광 발전용 추적장치들 간의 동·서 방향으로의 최소 이격거리가 현저히 짧아진다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 실시 예의 태양광 발전용 추적장치들 간의 동·서 방향으로의 최소 이격거리는 6 ~ 7m이다.

한편, 상기 어레이연결바(32)가 상기 일측과 대향 하는 타측으로 최대 선형 이동할 경우, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각은 0°가 된다.

계속해서, 낮과 같이 태양의 고도가 높아질 경우, 상기 제1 고도작동부(30)의 제1 아암(136)이 제1 마이크로 모터(134) 쪽으로 후퇴 이동한다. 이에, 상기 제1 아암(136)과 결합 된 어레이연결바(32)가 상기 일측과 대향 하는 타측으로 선형 이동되고, 태양전지모듈(10)은 하향 회동 된다. 그리고 상기 제2 고도작동부(40)의 제2 아암(144)이 하향 이동한다. 이에, 상기 제1 프레임(20)는 하향 회동 되어 제1 프레임(20)의 고도각이 0°가 된다. 이에 따라, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각이 감소 됨으로써, 태양전지모듈(10)은 태양을 추적할 수 있다.

또한, 강풍경고시, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지모듈(10))의 고도각이 0°가 되도록, 상기 태양전지모듈(10)은 하향 회동 된다.

한편, 태양의 방위각이 이동하게 되면 상기 선회조작부(80)가 작동하게 된다. 상기 선회조작부(80)의 작동으로 턴테이블(60)이 선회 된다. 이에, 상기 턴테이블(60)의 선회에 따라 제1 프레임(20)이 선회 됨으로써, 제1 프레임(20)에 배열 지지 된 태양전지모듈(10)은 태양의 괘적을 추적하여 선회 된다.

여기서, 상기 제1, 제2 고도작동부(30,40) 및 선회조작부(80)를 작동시키는 제어 방법은 계절별 또는 일별로 작동되도록 이미 프로그램화된 것 또는 태양의 위치를 감지하기 위해 별도로 설치된 센서에 의해 달성될 수 있다.

제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치

도 7은 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이고, 도 8은 도 7의 측면도이다. 그리고 도 9는 도 8의 제1 프레임의 회동을 나타낸 측면도이다. 또한, 도 10은 주름관을 사용하여 형성된 중심 지지기둥을 포함한 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 정면도이다. 도 11은 도 10의 측면도이다. 또한, 도 12는 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치가 축사 혹은 버섯재배사에 설치된 것을 나타낸 평면도이고, 도 13은 도 12의 측면도이다.

도 7 및 도 9에서 도시된 바와 같이, 제2 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치는, 박공형지붕(K)에 설치된 것으로서, 복수 개의 태양전지모듈(10)을 표면에 배열 지지하는 제1 프레임(20)와 태양 고도를 추적하여 상기 태양전지모듈(10)의 고도각을 2단 즉 1차 및 2차 조정하는 제1, 제2 고도작동부(30,40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 고도작동부(30)는 태양전지모듈(10)이 수직, 즉 상·하로 회동할 수 있게 구성된다. 또한, 상기 제2 고도작동부(40)는 제1 프레임(20)가 상·하로 회동할 수 있게 구성된다. 이에, 상기 태양전지모듈(10)의 고도각은 제1 고도작동부(30)에 의해 1차 조정되고, 제2 고도작동부(40)에 의해 2차 조정된다.

상기 태양전지모듈(10), 제1 프레임(20) 및 제1 고도작동부(30)의 구성은 전술한 제1 실시 예와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 태양광 발전용 추적장치의 제2 고도작동부(40) 대하여 설명한다.

상기 제2 고도작동부(40)는, 제1 프레임(20)에 대해 수직 하게 배치된 것으로써, 힌지(H)가 배치된 일측과 대향 하는 턴테이블(60) 타측의 사이드 지지기둥(164)에 대칭으로 고정된 한 쌍의 제2 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터 상측의 제1 고도작동부(30)의 제1 액추에이터(34)와 고정부재(130) 사이에 암고정부재(140)를 포함한다.

상기 제2 액추에이터는 각 사이드 지지기둥(164)의 하단부에 고정 결합 된 제2 마이크로 모터(142)와 상기 제2 마이크로 모터(142)의 회전에 의해 선형운동하는 제2 아암(144)을 포함한다.

상기 제2 아암(144)의 일단은 제2 마이크로 모터(142)에 결합 되고, 상기 일단과 대향 하는 제2 아암(144)의 타단은 암고정부재(140)에 결합 된다.

따라서, 상기 제2 아암(144)의 선형운동에 의해 암고정부재(140)에 결합 된 제1 프레임(20)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 600 ~ 800㎜ 스트로크(Stroke)로 0 ~ 30°상·하 회동 될 수 있다.

또한, 상기 제2 고도작동부(40)는 제2 액추에이터의 안착부위인 제2 안착부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 안착부재는 사이드 지지기둥(164)에 고정된 평철로 형성될 수 있다.

또한, 제2 실시 예의 태양광 발전용 추적장치는 제1 프레임(20)과 상·하로 회동 될 수 있도록 연결된 턴테이블(60)과, 상기 턴테이블(60)이 선회(旋回) 될 수 있게 턴테이블(60) 하측에 연결되며, 기초구조물에 수직으로 입설 고정된 중심 지지기둥(70) 및 태양의 방위각에 따라 턴테이블(60)을 선회시키는 선회조작부(80)를 더 포함하여 구성된다.

상기 중심 지지기둥(70) 및 상기 중심 지지기둥(70)의 중심 반경에 서로 대향적으로 배치된 각 사이드 지지기둥(164)은 제1 실시 예보다 짧게 형성된다.

상기 기초구조물은, 박공형지붕(K)에 설치된 것으로서, 중심 지지기둥(70)을 지지하는 기초구조물판재(202)와, 상기 기초구조물판재(202) 하측에 박공형지붕(K)에 고정되는 지붕고정부재(204) 및 상기 기초구조물판재(202)와 지붕고정부재(204)의 연결매개체인 연결부재(206)를 포함한다.

상기 지붕고정부재(204)는 한 쌍으로 대칭되게 설치되며, 각각 상단부가 기초구조물판재(202)의 하측 중앙부위에 박공형지붕(K) 용마루 라인의 각도에 따라 0°~ 140°의 각도로 회동가능하게 연결된다.

상기 연결부재(206)는 기초구조물판재(202)의 가장자리와 지붕고정부재(204)의 가장자리에 개재되며, 그 길이가 지붕고정부재(204)의 회동에 따라 조정가능하도록 설치된다.

여기서, 도 10 및 도 11에서 도시된 바와 같이, 제2 실시 예의 태양광 발전용 추적장치를 과수원, 목장 등에 자연친화적으로 설치하기 위해서, 중심 지지기둥은 주름관(T)을 사용하여 형성될 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13에서 도시된 바와 같이, 제2 실시 예의 태양광 발전용 추적장치를 버섯 재배사, 축사 등에 설치될 수 있다.

한편, 그 외의 상기 턴테이블(60), 중심 지지기둥(70) 및 선회조작부(80)의 구성은 전술한 제1 실시 예와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는 태양 고도를 추적하는 태양전지모듈(10)의 고도각을 보다 정밀하게 조정하도록, 태양전지모듈(10)을 회동하여 1차 조정하고, 상기 태양전지모듈(10)들을 배열 지지하는 제1 프레임(20)를 회동하여 2차 조정함으로써, 태양광이 태양전지모듈(10)에 수직으로 입사되는 시간을 길게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는, 제1 고도작동부(30)에 의한 제1 축, 제2 고도작동부(40)에 의한 제2 축 및 선회조작부(80)에 의한 제3 축, 즉 3축형 태양광 발전용 추적장치로서, 상기 1차 조정을 40°로 하고 상기 2차 조정을 30°까지 하여 최고 70°까지 태양전지모듈(10)이 태양 고도를 추적할 수 있기 때문에, 아침부터 저녁까지 전력생산을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는 태양전지모듈(10)의 고도각을 1차 및 2차 조정하여보다 정밀하게 조정함으로써, 태양광 발전 장치의 높이를 감소시킬 수 있고, 분할된 태양전지모듈(10) 간의 이격 거리가 짧아져 태양광 발전 장치의 면적을 감소시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는 태양전지모듈의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이를 감소시킴으로써, 태양의 저고도 추적이 가능하여 태양광 발전 장치의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는 태양전지모듈(10)의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이 및 면적을 감소시킴으로써, 태양광 발전 장치의 설치비용이 줄어 경제성을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는 태양전지모듈(10)의 고도각을 1차 및 2차 조정하여 태양광 발전 장치의 높이 및 면적을 감소시킴으로써, 풍압을 적게 받아 태양광 발전 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 사이드 지지기둥(164)과 중앙에 배치된 1개의 중심 지지기둥(70)에 의해 다점 지지방식으로 제1 프레임(20)을 안정되게 지지하는 구조이므로 강풍에 대한 저항력이 우수해진다. 여기서, 제1 실시 예에 따른 태양광 발전용 추적장치는 특히, 구조적 안전성, 경제성 및 시공성이 향상되어 태양광 발전 사업을 보다 합리적이고 대중화할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 태양광 발전용 추적장치는, 400 ~ 600kg의 무게, 4 ~ 7m의 길이, 3 ~ 4m의 폭 및 1 ~ 2m 높이를 가지며, 태양광 발전에 사용되는 태양전지모듈의 고도각이 0 ~ 70°이고, 상기 태양전지모듈의 고도각이 65°인 경우 최대 허용풍속이 20 ~ 30m/s이며, 상기 태양전지모듈의 고도각이 0°인 경우 최대 허용풍속이 50 ~ 70m/s이고, 상기 태양전지모듈(10)의 태양 추적 정밀도가 ± 0.1°이며, 월 평균 예상 생산량이 300 ~ 600kwh이다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 태양전지모듈 20: 제1 프레임
30: 제1 고도작동부 40: 제2 고도작동부
60: 턴테이블 70: 중심 지지기둥
80: 선회조작부

Claims (9)

1. 복수 개의 태양전지모듈이 구비된 태양광 발전용 추적장치로서,
   상기 각 태양전지모듈과 상·하로 회동할 수 있게 연결되며, 상기 태양전지모듈들을 표면에 배열 지지하는 제1 프레임; 상기 태양전지모듈을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 1차 조정하는 제1 고도작동부; 및 상기 제1 프레임을 상·하로 회동시켜 상기 태양전지모듈의 고도각을 2차 조정하는 제2 고도작동부; 를 포함하고,
   상기 제1 프레임은 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 양가장자리에 돌출되어 고정 배치된 제1 바에 의해 상기 각 태양전지모듈과 연결되며,
   상기 제1 고도작동부는, 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 상단 중앙부위에 배치되며, 상기 각 태양전지모듈과 상·하로 회동할 수 있게 연결된 어레이연결바; 및 상기 어레이연결바와 평행하게 배치되며, 상기 태양전지모듈들이 상·하로 회동 될 수 있도록 상기 어레이연결바를 전·후로 선형 구동시키는 제1 액추에이터(Actuator);를 구비하고,
   상기 어레이연결바는, 상기 태양전지모듈 길이방향의 상기 제1 프레임 상단 중앙부위에 배치되되, 상기 제1 프레임 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 고정부재에 의해 상기 제1 프레임과 평행하게 배치되며, 일단이 상기 각 태양전지모듈의 단부에 연결된 제2 바에 의해 상기 각 태양전지모듈과 연결되며,
   상기 각 고정부재는 상기 어레이연결바가 전·후로 선형운동하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러를 포함하고,
   상기 제2 바는, 상기 일단이 상기 제1 바와 이격되어 상기 각 태양전지모듈의 단부에 연결되며, 상기 일단과 대향 하는 타단이 상기 태양전지모듈과 마주하는 상기 어레이연결바의 단부에 연결되며,
   상기 제2 바는 상기 제1 바 서로 간의 거리와 동일하게 서로 이격되어 배치되고,
   상기 제1 액추에이터는, 상기 어레이연결바에 일단이 결합 된 제1 아암; 및 상기 일단과 대향 하는 제1 아암의 타단에 결합 되어 상기 어레이연결바가 전·후로 선형운동 하도록 상기 제1 아암을 선형운동시키는 제1 마이크로 모터;를 구비하며,
   상기 제2 고도작동부는 상기 제1 프레임과 수직하게 결합 된 제2 액추에이터를 구비하고,
   상기 제2 액추에이터는, 상기 제1 프레임에 일단이 결합 된 제2 아암; 및 상기 일단과 대향 하는 제1 아암의 타단에 결합 되어 상기 제1 프레임이 상·하로 회동 되도록 상기 제2 아암을 선형운동시키는 제2 마이크로 모터;를 구비하며,
   상부면 일측과 상기 제1 프레임 하부 일측과 힌지결합된 턴테이블과, 상기 턴테이블을 중심지지기둥을 중심으로 회전시키는 선회조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 추적장치.
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