KR20110124043A - 태양광 추적장치를 구비한 회전주택 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대 위에 주거시설을 설치하고, 태양의 움직임을 추적해서 태양광을 집광하고 전기를 생산하는 태양광 모듈을 주거시설의 지붕에 설치함으로써, 주거시설에 전기를 공급함은 물론 태양의 위치변화에 따라 주거시설의 방향도 바꿔서 조망권에도 변화를 줄 수 있는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택은, 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치되는 주거시설; 상기 주거시설의 상부에 일방향으로 경사지게 설치된 지붕에 고정 설치되며, 태양광을 집광하는 다수의 태양광 모듈이 부착 설치된 모듈프레임; 상기 지지대의 하부에 설치되어 지지대를 회전시키기 위한 동력을 발생하는 구동장치; 바닥면에 원형 형상으로 고정 설치되는 가이드부재; 상기 지지대를 회전시키기 위하여, 지지대의 가장자리 하부에 4∼8개가 등간격으로 부착 설치되어 상기 가이드부재 상단에서 회전하는 회전부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 추적장치를 구비한 회전주택{A revolving house equipped with solar tracking apparatus}

본 발명은 태양광 추적장치를 구비한 회전주택에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대 위에 주거시설을 설치하고, 태양의 움직임을 추적해서 태양광을 집광하고 전기를 생산하는 태양광 모듈을 주거시설의 지붕에 설치함으로써, 주거시설에 전기를 공급함은 물론 태양의 위치변화에 따라 주거시설의 방향도 바꿔서 조망권에도 변화를 줄 수 있는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택에 관한 것이다.

일반적으로 전원주택이나 카페, 식당 등 야외에 축조되는 건축물은 대부분 콘크리트나 목재에 의해 고정식으로 축조되기 때문에, 한번 건축물이 지어지고 나면 그 건축물의 수명이 다할 때까지 실내에서는 항상 일정한 방향의 외부 경관만을 볼 수밖에 없으므로 일조권 및 조망권에 많은 영향을 주고, 특히, 카페나 식당의 경우는 손님들이 항상 경관이 좋은 자리만 앉게 되고, 경관이 좋지 않은 자리에는 앉기를 꺼리는 경향이 있다.

또한, 고정식 건축물은 계절에 따라 일조량이 달라지므로 특히 동절기의 경우 일조량 부족으로 난방비 지출이 많아지는 등의 문제점이 있고, 조망에 있어서도 항상 특정 방향 쪽만 볼 수밖에 없다. 근자에는 이를 해결코자 회전식 주택이 시도된 바 있으나, 회전하는 주택 내부로 전기나 가스 등을 위한 배관이나 시설 등을 하는데 어려움에 봉착해 있어서 회전식 주택이 활성화되지 못하고 있다.

한편, 태양광 발전장치는 태양광을 집광하는 모듈의 크기에 따라 발전할 수 있는 용량이 달라지기 때문에, 특허 제799260호에 개시된 바와 같이 하나의 프레임 연결축으로 커다란 모듈 프레임을 지지하는 구조로는 시설 자체가 불안정하기 때문에 설사 태풍이 아닌 강풍이 불더라도 모듈 프레임을 확실하게 고정시킬 수 없어서 태양광 발전장치가 파손되거나 훼손되어 발전을 할 수 없을 뿐만 아니라 안전에도 심각한 문제가 생기게 되고, 특히 발전장치의 용량이 10Kwh 이상의 중·대용량의 발전장치인 경우에는 하나의 축으로 모듈 프레임을 지지하는 구조는 사용할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대 위에 주거시설을 설치하고, 태양의 움직임을 추적하여 방향을 바꾸면서 태양광을 집광하여 전기를 생산하는 태양광 모듈을 주거시설의 지붕에 설치함으로써, 태양광으로 생산한 전기를 주거시설에 공급함은 물론 태양의 위치변화에 따라서 주거시설의 방향도 바꿔서 조망권에도 변화를 줄 수 있는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택은, 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치되는 주거시설; 상기 주거시설의 상부에 일방향으로 경사지게 설치된 지붕에 고정 설치되며, 태양광을 집광하는 다수의 태양광 모듈이 부착 설치된 모듈프레임; 상기 지지대의 하부에 설치되어 지지대를 회전시키기 위한 동력을 발생하는 구동장치; 바닥면에 원형 형상으로 고정 설치되는 가이드부재; 상기 지지대를 회전시키기 위하여, 지지대의 가장자리 하부에 4∼8개가 등간격으로 부착 설치되어 상기 가이드부재 상단에서 회전하는 회전부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 구동장치는, 동력을 발생하는 감속모터; 상기 감속모터의 회전속도를 줄이기 위한 감속기; 상기 감속기로부터 회전력을 전달받는 구동기어; 상기 지지대의 하면에 설치되어 상기 구동기어와 맞물려 회전하는 피동기어를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 가이드부재는 ㄷ자형, I형 또는 H형 빔(beam) 중 어느 하나로 설치되고, 회전부재는 가이드부재의 상면에서 회전하는 회전바퀴 또는 로울러이거나, 가이드부재는 상부에 기어가 형성된 래크(rack)이며, 회전부재는 상기 기어와 맞물려서 회전하는 피니언(pinion)이다.

바람직하게는, 모듈프레임은, 태양의 위치를 추적하여 태양광 모듈이 태양을 추종할 수 있도록 회전 구동시키는 제어부를 구비한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택은, 주거시설(회전주택)이 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대 위에 설치되어 있기 때문에 태양의 위치가 변함에 따라서 주거시설(회전주택)의 방향도 바뀌게 되어 주거공간 내에서 바라볼 수 있는 조망권 및 일조권에도 변화를 줘서 거주자에게 항시 새로운 느낌을 줄 수 있다.

또, 태양광 발전장치는 태양광을 집광하는 모듈의 크기에 따라 발전 용량이 달라지는데, 크기가 큰 모듈 프레임을 하나의 프레임 연결축에 설치할 경우에는 시설 자체가 불안정하지만, 본 발명의 경우에는 모듈 프레임 자체를 주거시설(회전주택)의 지붕에 설치한 것이기 때문에 설사 태풍이 불더라도 모듈 프레임을 확실하고 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 지붕 면적에 따라 발전 용량이 큰 중·대용량으로 설치할 수도 있으며, 지붕에서 생산한 전기를 곧바로 주거시설(회전주택)에 공급함으로써 전기료가 전혀 들지 않음은 물론 발전 용량이 큰 경우에는 지붕에서 생산한 전기를 외부에 판매할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다
도 3은 본 발명에 따른 회전주택 구동장치의 구동부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 태양광 추적장치를 구비한 회전주택은, 태양의 위치를 추적하여 구동장치(20)에서 발생한 동력에 의해 회전하는 지지대(10)와, 상기 지지대(10) 위에 건축된 주거시설(30)과, 상기 주거시설(30)의 지붕에 고정 설치되어 태양광을 집광하고 발전하게 되는 다수의 태양광 모듈이 부착 설치된 모듈프레임(40)을 기본 구성으로 한다.

지지대(10)는 태양의 움직임을 추종하여 제어부(미도시)의 제어에 따른 구동장치(20)의 구동력에 의해 회전하게 되는데, 상부면이 판상(板狀)이고, 평면 형상은 원형 또는 정사각형과 같은 정다각형 등으로 그 평면 형상에는 특별히 구애되지 않는다. 또한 지지대(10)의 일측면에는 지면에서 지지대(10)로 올라가거나 내려올 수 있는 계단(미도시) 등이 설치되어 있어야 할 것이다.

주거시설(30)은 지지대(10)의 상부에 설치되어 사람이 거주할 수 있는 시설이면 상관없으며, 예를 들면, 주택, 펜션, 카페, 식당 등 특별히 용도나 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 주거시설(30)에는 지붕이 구비되는데, 지붕은 일방향으로만 경사진 평판 형상일 수도 있고, 단면이 ∧ 형상일 수도 있는데, 지붕에 고정 설치되며 태양광을 집광하는 다수의 태양광 모듈이 부착 설치된 모듈프레임(40)은 일방향으로만 경사진 지붕의 경우에는 지붕 전체 또는 일정부분에만 설치되고, 단면이 ∧ 형상일 경우에는 지붕의 일측 경사면에만 설치된다.

계절과 시간에 따라 태양의 위치와 고도가 바뀌기 때문에 모듈프레임(40)의 경사각도도 바뀌어야 하는데, 태양의 고도와 위치를 감안했을 때 모듈프레임(40)은 30°∼ 80°의 범위 내에서 경사각도를 조절해 주어야 하지만, 본 발명에서는 모듈프레임(40)이 설치되는 지붕은 고정 설치되어 있으므로 지붕의 경사 각도를 수직면에 대하여 30°∼ 50°범위 내에서 일정 각도만큼 기울어지게 설치하는 것이 바람직하다.

구동장치(20)는 지지대(10)의 하부에 설치되어 지지대(10)를 회전시키기 위한 동력을 발생하는 장치로서, 동력을 발생하는 감속모터(21)와, 감속모터(21)의 회전속도를 줄이기 위한 웜(worm)감속기(22)와, 웜감속기(22)로부터 메인감속기(23)를 통해 회전력을 전달받는 구동기어(25)와, 지지대(10)의 하면에 설치되어 상기 구동기어(25)와 맞물려 회전하면서 지지대(10)를 회전시키는 피동기어(26)로 구성되는데, 피동기어(26)는 일단이 바닥면에 고정된 고정축(27)의 상단에 결합 고정되게 된다.

본 발명에 따른 회전주택은 주택이 회전을 하게 되므로 외부와 연결되는 상하수도관이나 가스관 등은 자유롭게 절곡될 수 있는 플렉시블한 것을 사용하여 주거시설(30)의 회전에 따라 일정 범위 내에서 길이를 조절할 수 있어야 할 것이고, 상기 고정축(27) 내부를 통해 주택 내로 인입시키는 것이 바람직할 것이다.

태양의 위치를 추적하여 발전하는 장치는 모터의 회전수를 50,000 : 1 이상으로 줄여야 하기 때문에, 하나의 감속기로는 모터의 회전수를 한꺼번에 줄일 수가 없어서, 1차적으로 모터에 감속기가 일체적으로 연결된 감속모터(21)를 사용하고, 2차적인 감속은 감속모터(21)에 연결된 웜(worm)감속기(22)에서 하게 되며, 3차적인 감속은 웜감속기(22)에 연결된 메인감속기(23)에서 하게 된다. 물론 모터의 회전수를 줄이기 위한 감속기 또는 기어의 배열은 필요에 따라 얼마든지 변경 가능하다.

가이드부재(12)는 바닥면에 원형 형상으로 고정 설치되어 지지대(10)의 회전을 위한 회전부재(11)의 이동을 안내하게 되는데, 회전부재(11)는 지지대(10)의 가장자리 하부에 4∼8개가 등간격으로 부착 설치되어 가이드부재(12) 상단에서 회전하게 된다. 만일 지지대(10)의 평면 형상이 원형이면 등간격으로 적절한 개수를 부착시키고, 평면 형상이 정다각형이면 정다각형의 각 모서리 부분 하부에 설치하는 것이 바람직하다.

가이드부재(12)는 ㄷ자형, I형 또는 H형 빔(beam) 중 어느 하나로 설치되며, 이때 회전부재(11)는 가이드부재(12)의 빔 상면에서 회전하는 회전바퀴(또는 로울러)로 하여야 하고, 만일 가이드부재(12)를 상면에 기어가 형성된 래크(rack)로 하면, 이때는 회전부재(11)는 래크에 형성된 기어와 맞물려 회전하는 피니언(pinion)으로 하여야 할 것이고, 도시하지는 않았지만 가이드부재(12)의 상면과 지지대(10)의 하면에 각각 베어링 하우징을 설치하고 그 사이에 회전부재로 베어링을 삽입하여 구성할 수도 있다. 이와 같이 회전부재(11)가 가이드부재(12) 상부에서 회전함으로써 지지대(10)가 회전하게 되고, 그에 따라 지지대(10) 상부에 건축된 주거시설(30)이 회전하게 되며, 주거시설(30)의 회전에 따라 주거시설(30)의 지붕에 설치된 모듈프레임(40)의 방향도 저절로 바뀌게 된다.

또한 회전부재(11)의 내측으로는, 지지대(10)의 하면에 부착 설치되어 가이드부재(12)를 사이에 두고 회전부재(11)와 쌍을 이루며 회전하는 보조바퀴(13)를 더 설치할 수도 있다. 부연하여 설명하면, 가이드부재(12)를 이루는 빔의 판상의 부재(즉, 빔의 상부 판)를 사이에 두고 회전부재(11)와 보조바퀴(13)가 쌍을 이루며 회전하도록 하여, 강풍이 불더라도 주거시설(30)과 모듈프레임(40)이 흔들리지 않고 견고하게 지지되어 안정적으로 방향을 바꿀 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론 도 1에 도시되어 있듯이 보조바퀴(13)는 지지대(10)의 하부면 하부에 별도의 보조바퀴 고정대(15)를 설치하여 부착시켜야 할 것이다.

제어부(미도시)는 태양의 위치를 추적하여 태양광 모듈이 태양을 추종할 수 있도록 구동시키는 역할을 하게 된다. 추적방법은 크게 프로그램 추적과 센서 추적으로 구별할 수 있는데, 프로그램 추적은 지구의 자전과 공전에 의한 태양의 이동을 미리 프로그램에 입력하여 모듈을 회전시키는 추적방법이고, 센서 추적은 태양광의 이동을 센서로 감지하여 모듈의 방향을 제어하는 것으로, 필요에 따라 방법은 얼마든지 선택 가능하다. 본 발명은 태양의 위치를 추적하는 것이 발명의 기술 내용이 아니므로, 기존의 추적 방법을 사용하며 이에 대한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 지지대 11 : 회전부재
12 : 가이드부재 13 : 보조바퀴
14 : 보조바퀴 고정대
20 : 구동장치 21 : 감속모터
22 : 웜(worm)감속기 23 : 메인감속기
24 : 회전축 25 : 구동기어
26 : 피동기어 27 : 고정축
30 : 주거시설
40 : 모듈프레임

Claims (8)

1. 태양의 움직임에 따라 회전하는 지지대;
   상기 지지대의 상부에 설치되는 주거시설;
   상기 주거시설의 상부에 일방향으로 경사지게 설치된 지붕에 고정 설치되며, 태양광을 집광하는 다수의 태양광 모듈이 부착 설치된 모듈프레임;
   상기 지지대의 하부에 설치되어 지지대를 회전시키기 위한 동력을 발생하는 구동장치;
   바닥면에 원형 형상으로 고정 설치되는 가이드부재;
   상기 지지대를 회전시키기 위하여, 지지대의 가장자리 하부에 4∼8개가 등간격으로 부착 설치되어 상기 가이드부재 상단에서 회전하는 회전부재;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 구동장치는,
   동력을 발생하는 감속모터;
   상기 감속모터의 회전속도를 줄이기 위한 감속기;
   상기 감속기로부터 회전력을 전달받는 구동기어;
   상기 지지대의 하면에 설치되어 상기 구동기어와 맞물려 회전하는 피동기어;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부재는 ㄷ자형, I형 또는 H형 빔(beam) 중 어느 하나로 설치되며, 상기 회전부재는 가이드부재의 상면에서 회전하는 회전바퀴 또는 로울러인 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부재의 상면과 지지대의 하면에는 각각 베어링 하우징을 설치하고, 상기 베어링 하우징 사이에 베어링을 삽입하여 지지대를 회전시키도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부재는 래크(rack)이며, 상기 회전부재는 그 위에서 회전하는 피니언(pinion)인 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 회전부재의 내측으로는, 상기 지지대의 하면에 부착 설치되어 가이드부재의 상판을 사이에 두고 상기 회전부재와 쌍을 이루며 회전하는 보조바퀴가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 모듈프레임은, 태양의 위치를 추적하여 태양광 모듈이 태양을 추종할 수 있도록 회전 구동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 주거시설의 지붕은 ∧ 형상이고, 일측 경사면에만 모듈프레임이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치를 구비한 회전주택.

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