KR101963764B1 - 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설과 이의 운용방법 및 식물재배용 태양광 시스템 - Google Patents

태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설과 이의 운용방법 및 식물재배용 태양광 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설에 관한 것으로, 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 설치된 한쌍의 레일; 상기 레일을 따라서 이동가능하도록 설치되며, 한쌍의 레일 각각에 세워진 기둥부와 기둥부 사이를 연결하는 지붕부로 구성되는 복수의 프레임; 서로 다른 프레임 사이에 걸쳐서 설치되는 태양전지 모듈; 상기 프레임에 설치된 조명; 및 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 상기 프레임의 움직임에 따라서, 상기 태양전지 모듈의 위치가 변경되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 레일을 따라 이동하는 프레임에 태양전지 모듈을 설치함으로써, 고정된 태양전지 모듈이 식물에 입사되는 태양광을 가려서 일조량이 부족해지는 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 식물에 따라 정해진 일조량보다 일조량이 많은 경우에 태양전지 모듈을 이동하여 광발전을 수행함으로써, 식물의 일조량 부족 없이 태양광 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 식물에 따라 정해진 일조량보다 일조량이 적은 경우에는 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 이용하여 조명을 점등함으로써, 부족한 일조량을 보충할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설과 이의 운용방법 및 식물재배용 태양광 시스템{SUN PLANT CULTIVATION FACILITY WITH PHOTOVOLTAIC SYSTEM, OPERATING METHOD FOR THE SAME AND PHOTOVOLTAIC SYSTEM FOR SUN PLANT CULTIVATION FACILITY}
본 발명은 식물 재배를 위한 재배시설에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 양지식물에 빛을 풍부하게 제공할 수 있는 재배시설에 관한 것이다.
일반적으로 식물 재배에 있어서 일조량에 따라 식물의 성장이 달라질 수 있으며, 부족한 일조량으로 인한 문제를 방지하기 위하여 별도의 조명을 이용하려는 기술이 개발되었다.
이때 식물 재배를 위해 사용되는 조명에 필요한 전기 에너지를 얻기 위하여 태양광 발전을 이용하는 기술이 개발되었다.
하지만, 대부분의 경우에 위치가 고정된 온실 등에 태양광 발전 설비를 설치하고 있으며, 이는 재배되는 식물에 태양광이 입사되는 위치에 태양광 모듈이 설치된 것으로서, 태양광 발전 모듈이 태양광이 식물에 닿는 것을 방해하여 일조량이 부족한 문제가 생긴다.
한편, 태양광 모듈이 식물에 입사되는 태양광을 막는 문제가 없도록, 식물에 입사되는 태양광을 가리지 않는 위치에 태양광 모듈을 설치하는 경우에는 식물을 재배할 수 있는 재배영역이 좁아지는 단점이 있다.
이러한 문제로 인하여, 재배과정에서 태양광을 차단하는 음지식물을 재배하는 과정에서만 차양막에 태양전지 모듈을 설치하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 10-1153588 대한민국 등록특허 10-1050127
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 일조량에 따라서 선택적인 운영이 가능한 양지식물 재배시설을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설은, 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 설치된 한 쌍의 레일; 상기 레일을 따라서 이동 가능하도록 설치되며, 한 쌍의 레일 각각에 세워진 기둥부와 기둥부 사이를 연결하는 지붕부로 구성되는 복수의 프레임; 서로 다른 프레임 사이에 걸쳐서 설치되는 태양전지 모듈; 상기 프레임에 설치된 조명; 및 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 상기 프레임의 움직임에 따라서, 상기 태양전지 모듈의 위치가 변경되는 것을 특징으로 한다.
태양전지 모듈이 유연성 태양전지 모듈로 구성되면, 프레임 사이의 간격을 좁히도록 이동할 수 있어서 태양전지 모듈이 식물에 입사하는 태양광을 가리는 문제를 최소화 할 수 있다. 또한, 유연성 태양전지는 자체적으로 천과 같은 완충 특성을 나타내어, 식물 재배 영역의 위에 위치시킬 경우에 강한 비나 우박으로부터 식물을 보호하면서, 태양전지 모듈 자체의 파손도 적은 효과가 있다.
식물 재배 영역에 일조량을 측정하는 센서가 설치되는 것이 좋으며, 센서에서 측정된 일조량을 재배 식물에 따라 정해진 일조량과 실시간으로 비교 분석하는 분석수단을 더 포함하는 것이 좋다.
분석수단에 의해서 분석된 일조량이 정해진 일조량보다 많은 경우, 식물 재배 영역 위로 태양광 모듈을 위치시켜 태양광 모듈이 발전을 수행하도록 함으로써, 태양광 발전 과정에서 식물에 일조량이 방해받는 문제가 없이 태양광 발전을 수행할 수 있다.
분석수단에 의해서 분석된 일조량이 정해진 일조량보다 적은 경우, 조명을 점등하여 부족한 일조량을 보충할 수 있다.
센서가 대기 중의 습도, 대기의 온도, 지면의 온도 및 대지의 저항 측정을 통한 대지의 습도 중에 적어도 하나 이상을 더 측정할 수 있도록 하여 식물 재배 효과를 높일 수 있다.
프레임에는 식물 재배 영역으로 물을 분사할 수 있는 분사 노즐을 구비하고, 분사 노즐에 물을 공급하는 물 공급장치를 더 포함하는 경우에, 식물 재배 효율이 더욱 향상된다.
태양전지 모듈은 양면형 태양전지 모듈을 적용하는 경우, 조명을 점등했을 때에 태양전지 모듈이 발전을 수행하기 때문에 에너지 효율이 향상된다.
본 발명의 다른 형태에 의한 양지식물 재배시설 운용 방법은, 상기한 구조의 양지식물 재배시설을 운용하는 방법으로서, 재배 식물에 따라 정해진 일조량과 식물 재배 영역의 일조량을 비교하여, 정해진 일조량보다 많은 양이 조사된 경우에 식물 재배 영역 위로 태양광 모듈을 위치시켜 태양광 모듈이 발전을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
정해진 일조량보다 식물 재배 영역에 조사된 일조량이 적은 경우에, 조명을 점등하여 일조량을 보충하는 것이 바람직하며, 조명을 점등하기 위해 공급되는 전기 에너지가 태양광 모듈에서 생산되어 저장된 전기 에너지인 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 형태에 의한 식물재배용 태양광 시스템은, 복수의 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈이 설치되는 설치부; 및 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하여 구성되며, 상기 설치부가, 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 설치된 한 쌍의 레일과 상기 레일을 따라서 이동가능하도록 설치되며 한 쌍의 레일 각각에 세워진 기둥부와 기둥부 사이를 연결하는 지붕부로 구성되는 복수의 프레임으로 구성되고, 상기 태양전지 모듈이 서로 다른 프레임 사이에 걸쳐서 설치되어, 상기 프레임의 움직임에 따라서 상기 태양전지 모듈의 위치가 변경되는 것을 특징으로 한다.
태양전지 모듈이 유연성 태양전지 모듈로 구성된 경우에 프레임 사이의 간격을 좁힐 수 있어서 다양한 방법으로 태양광 발전 시스템을 운용할 수 있는 장점이 있다.
태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지로 점등하는 조명을 더 포함할 수 있으며, 태양전지 모듈이 양면형 태양전지 모듈로 구성되는 경우 점등된 조명에 의해서 광발전이 수행되어 에너지 효율이 향상된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 레일을 따라 이동하는 프레임에 태양전지 모듈을 설치함으로써, 고정된 태양전지 모듈이 식물에 입사되는 태양광을 가려서 일조량이 부족해지는 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 식물에 따라 정해진 일조량보다 일조량이 많은 경우에 태양전지 모듈을 이동하여 광발전을 수행함으로써, 식물의 일조량 부족 없이 태양광 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 식물에 따라 정해진 일조량보다 일조량이 적은 경우에는 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 이용하여 조명을 점등함으로써, 부족한 일조량을 보충할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양지식물 재배시설의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양지식물 재배시설의 운용형태 중에 하나를 도시한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양지식물 재배시설의 구조를 도시한 도면이다.
본 실시예의 양지식물 재배시설은 레일(100), 프레임(200), 태양전지 모듈(300), 조명(400) 및 에너지 저장 장치(미도시)를 포함한다.
레일(100)은 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 마주보며 한 쌍(110, 120)이 설치된다.
프레임(200)은 레일(100)을 따라 움직일 수 있도록 설치되며, 레일(100)에 세워지는 기둥부(210)와 기둥부(210) 사이를 연결하는 지붕부(220)로 구성된다. 기둥부(210)와 지붕부(220)는 완전하게 구분할 수 있는 구성이 아니며, 그 형태도 도시된 아치형에 특정되는 것은 아니다. 프레임(200)은 레일(100)에 2개 이상의 복수로 설치된다.
태양전지 모듈(300)은 서로 다른 프레임의 사이에 걸쳐서 설치되며, 태양광의 입사량이 많은 지붕부(220)의 사이에 설치되고, 필요에 따라서는 측면에 해당하는 기둥부(210)의 사이에도 설치될 수 있다.
태양전지 모듈(300)은 서로 인접하여 위치하도록 설치할 수도 있으나, 아래에 위치하는 식물 재배 영역에 태양광이 입사될 수 있도록 소정 간격으로 이격하여 설치하는 것이 바람직하다.
도시된 도면에는 한 쌍의 프레임만을 구비하고 그 사이에 태양전지 모듈을 설치한 경우를 도시하였으나, 추가적인 한 쌍의 프레임을 더 구비하여 이들 사이에 태양전지 모듈을 설치하는 것도 가능하다. 나아가 하나의 프레임을 추가하여 3개의 프레임으로 구성하고, 가운데 위치하는 프레임에서 양쪽으로 각각 태양전지 모듈을 설치하는 것도 가능하다.
본 실시예의 태양전지 모듈(300)은 유연성 태양전지 모듈을 적용하였다. 유연성 태양전지 모듈은 휘어질 수 있는 특성을 가지는 태양전지 모듈로서, 도 2에 태양전지 모듈(300)이 설치된 프레임 사이의 간격을 좁히는 것이 가능하여, 태양전지 모듈에 의해서 태양광이 가려지는 문제를 최소화 할 수 있다.
또한, 유연성 태양전지 모듈은 그 자체로서 천과 같은 완충역할을 수행할 수 있기 때문에, 굵은 비가 오거나 우박이 내리는 경우에 재배 영역 위에서 식물을 보호하는 경우에도, 태양전지 모듈의 손상이 최소화 된다.
조명(400)은 프레임(200)에 설치되며, 일조량이 부족한 경우에 점등하여 재배 식물에게 일조량을 늘리는 효과를 얻을 수 있다. 조명(400)의 종류는 제한되지 않으며, 식물 생장에 필요한 파장의 빛을 방출하는 것이면 모두 적용할 수 있다.
에너지 저장 장치는 태양전지 모듈(300)에서 생산된 전기 에너지를 저장하며, 조명(400)에 사용하거나 기타 용도로 전기를 사용할 수 있도록 전기 에너지를 저장한다.
그리고 본 실시예의 태양전지 모듈(300)은 상면에서 입사되는 빛과 하면에서 입사되는 빛을 모두 이용할 수 있는 양면형 태양전지 모듈을 적용하였다. 양면형 태양전지 모듈을 적용하는 경우에 프레임(200)에 설치된 조명(400)을 점등했을 때에, 조명(400)의 빛을 받아서 발전을 수행할 수 있기 때문에 에너지 효율이 향상되는 효과가 있다.
본 실시예의 양지식물 재배시설은 식물 재배 영역을 따라서 레일(100)을 설치하고, 레일(100)에 프레임(200)을 설치하는 방법으로 적용할 수 있기 때문에, 기존의 농경지에도 용이하게 적용할 수 있다.
본 실시예의 양지식물 재배시설을 운영하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 태양전지 모듈(300)이 펼쳐진 상태로 식물 재배 영역의 위에 위치하는 경우, 식물에 입사되는 태양광의 양은 태양전지 모듈이 없는 경우에 비하여 감소한다.
따라서 일반적인 경우에는 도 2에 도시된 것과 같이, 프레임(200) 사이의 간격을 좁혀서, 태양전지 모듈(300)이 태양광의 입사를 방해하지 않도록 하며, 필요한 경우에만 도 1에 도시된 것과 같이 태양전지 모듈을 펼쳐서 태양광 발전을 수행하도록 할 수 있다.
태양전지 모듈을 펼치는 경우를 판단하는 방법은, 식물 재배 영역에 설치되어 일조량을 측정하는 센서(미도시)를 이용할 수 있다. 재배되는 식물의 종류에 따라서 정해진 일조량과 센서에서 측정된 일조량을 비교하여, 정해진 일조량보다 센서에서 측정된 일조량이 많은 경우에 도 1과 같이 태양전지 모듈(300)을 펼쳐서 태양광 발전을 수행하여도, 식물의 성장에 영향을 미치지 않는다.
센서에서 측정된 일조량이 정해진 일조량보다 적거나 비슷한 경우에는 도 2와 같은 형태를 적용하여, 태양전지 모듈이 태양광을 가리지 않도록 한다. 이때, 정해진 일조량보다 적은 경우에는 조명(400)을 켜서 부족한 일조량을 보충할 수도 있다.
한편, 도 1에 도시된 것과 같이, 태양전지 모듈(300)이 식물 재배 영역 전체를 덮지 않도록 구성한 경우에, 태양전지 모듈(300)을 펼친 상태에서 위치를 이동하는 방법으로, 태양광이 입사되는 영역과 태양전지 모듈에 의해서 태양광이 가려지는 영역을 변경할 수 있다. 태양광이 입사되는 영역과 태양전지 모듈에 의해서 태양광이 가려지는 영역을 순환하여 변경함으로써, 식물에 적절한 수준의 일조량을 부여하면서, 태양광 발전을 수행하도록 할 수도 있다.
재배되는 식물의 종류에 따라서 정해진 일조량과 센서에서 측정된 일조량을 비교하는 분석수단(미도시)을 더 구비하는 경우, 상기한 운영 방법을 정확하게 조절할 수 있다.
이때, 식물 재배 영역에 설치되어 일조량을 측정하는 센서가 대기 중의 습도, 대기의 온도, 지면의 온도 및 대지의 저항 측정을 통한 대지의 습도 등을 함께 측정함으로써, 식물 재배에 필요한 정보를 얻을 수 있도록 구성할 수 있다.
프레임(200)에 식물 재배 영역으로 물을 분사할 수 있는 분사 노즐(미도시)을 설치하고, 분사 노즐에 물을 공급하는 물 공급장치를 설치하는 경우, 상기한 센서에서 측정된 대기 또는 대지의 습도와 온도 정보를 기준으로 물 공급장치를 구동하여 식물 성장의 효율을 높일 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 110, 120: 레일
200: 프레임
210: 기둥부
220: 지붕부
300: 태양전지 모듈
400: 조명

Claims (16)

  1. 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 설치된 한 쌍의 레일;
    상기 레일을 따라서 이동가능하도록 설치되며, 한 쌍의 레일 각각에 세워진 기둥부와 기둥부 사이를 연결하는 지붕부로 구성되는 복수의 프레임;
    서로 다른 프레임 사이에 걸쳐서 설치되는 태양전지 모듈;
    상기 프레임에 설치된 조명; 및
    태양전지 모듈에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며,
    상기 태양전지 모듈이 유연성 태양전지 모듈로 구성되고,
    상기 프레임의 움직임에 따라서, 상기 태양전지 모듈의 위치가 변경되며,
    프레임 사이의 간격이 좁아지는 경우에 유연성인 태양전지 모듈이 휘면서 태양전지 모듈에 의해서 차광되는 면적이 감소되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 식물 재배 영역에 일조량을 측정하는 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서에서 측정된 일조량을, 재배 식물에 따라 정해진 일조량과 실시간으로 비교 분석하는 분석수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석수단에 의해서 분석된 일조량이 정해진 일조량보다 많은 경우,
    상기 식물 재배 영역 위로 상기 태양전지 모듈을 위치시켜 태양전지 모듈이 발전을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석수단에 의해서 분석된 일조량이 정해진 일조량보다 적은 경우,
    상기 조명을 점등하여 일조량을 보충하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서가 대기 중의 습도, 대기의 온도, 지면의 온도 및 대지의 저항 측정을 통한 대지의 습도 중에 적어도 하나 이상을 더 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임에는 식물 재배 영역으로 물을 분사할 수 있는 분사 노즐을 구비하고,
    상기 분사 노즐에 물을 공급하는 물 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 양면형 태양전지 모듈인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비를 적용한 양지식물 재배시설.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 복수의 태양전지 모듈;
    상기 태양전지 모듈이 설치되는 설치부; 및
    상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하여 구성되며,
    상기 설치부가, 식물 재배 영역을 따라서 평행하게 설치된 한 쌍의 레일과 상기 레일을 따라서 이동가능하도록 설치되며 한 쌍의 레일 각각에 세워진 기둥부와 기둥부 사이를 연결하는 지붕부로 구성되는 복수의 프레임으로 구성되고,
    상기 태양전지 모듈이 유연성 태양전지 모듈로 구성되며,
    상기 태양전지 모듈이 서로 다른 프레임 사이에 걸쳐서 설치되어, 상기 프레임의 움직임에 따라서 상기 태양전지 모듈의 위치가 변경되고,
    프레임 사이의 간격이 좁아지는 경우에 유연성인 태양전지 모듈이 휘면서 태양전지 모듈에 의해서 차광되는 면적이 감소되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 태양광 시스템.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서,
    태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지로 점등하는 조명을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배용 태양광 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 양면형 태양전지 모듈인 것을 특징으로 하는 식물재배용 태양광 시스템.
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