KR20210037066A - 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

태양광 발전 시스템이 개시된다. 본 발명의 태양광 발전 시스템은 태양에너지를 이용해서 전기에너지를 생산하되 서로 이격되게 배치되는 복수의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈이 회전할 수 있게 지지하는 모듈 서포터; 및 상기 태양광 모듈의 단부 영역에 마련되며, 태양 쪽에 배치되는 제1 태양광 모듈 측에서 상대적으로 뒤쪽에 배치되는 제2 태양광 모듈 측으로 향하는 태양광을 분산시켜 상기 제2 태양광 모듈의 하부에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 저지시키는 태양광 분산유닛을 포함한다.

Description

태양광 발전 시스템{Solar Power System}
본 발명의 개념에 따른 실시예는 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히, 단위 면적당 태양광 모듈의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
최근 화석 연료의 고갈이 우려되고, 화석 연료의 사용으로 인한 지구의 환경오염 문제가 중요한 문제로 드러나면서 태양에너지(빛, 열), 해양에너지(파력, 조석, 조류, 해수의 온도차 등) 등을 이용하려는 친환경성 발전 설비에 관한 연구가 활발해지고 있다.
이러한 친환경성 발전 설비 중에 특히, 태양광 발전은 국가 신재생에너지 국책 사업으로 정부의 지원 아래 급속도로 증가하고 있는 인류 미래를 위한 아주 중요한 사업으로서 추진 중이다.
태양광 발전은 태양광 모듈을 설치하여 태양으로부터 전력을 생산하는 것으로서 대지 위에 지지 구조물을 설치하고, 상기 지지 구조물에 태양광 모듈을 설치하거나, 건축물의 외벽에 태양광 모듈을 설치하여 전력을 생산하는 발전장치이다.
이와 같은 태양광 발전은 환경친화적이며, 비 소모적인 자원을 사용하는 발전 설비라는 점에서 사용이 증가하는 추세이다.
도 1 및 도 2는 일반적인 태양광 발전 시스템의 구조도이다.
도 1의 태양광 발전 시스템(1a)은 소위 고정식 구조로서 태양광 모듈들이 이격 없이 일체로 연결되고 경사지게 배치되는 구조를 갖는다.
도 1과 같은 태양광 발전 시스템(1a)의 경우, 단위 면적당 태양광 모듈의 설치 대수를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 눈(쌓인 눈의 결빙 포함), 태풍, 꽃가루, 미세먼지, 낙엽 등 환경적 요인으로 오염이 발생할 때, 이를 제거하는 청소작업이 쉽지 않아 발전 불능 상태를 유발할 수 있다.
또한, 태양광 모듈이 이웃하게 연결되는 구조라서 그 하부 공간을 활용하기가 어렵다. 그뿐만 아니라 유지보수 어려움이 많은데, 특히 고압 물분사 등 방법으로 전문 인력과 고비용이 소요되는 단점이 있다.
이에, 이러한 다양한 형태의 단점을 해소하기 위해 도 2처럼 여러 개의 태양광 모듈으로 이루어진 예컨대 제1 내지 제3 모듈 그룹(10~30)을 서로 이격시켜 배치한 태양광 발전 시스템(1b)도 일부 보급되는 추세이다.
도 2의 태양광 발전 시스템(1b)은 제1 내지 제3 모듈 그룹(10~30)이 서로 이격 배치된 상태라서 청소작업이 유리하고, 공간 활용도가 도 1의 태양광 발전 시스템(1a)보다 탁월한 장점을 갖는다.
그렇지만, 도 2와 같은 구조의 태양광 발전 시스템(1b)의 경우, 도 3처럼 앞쪽의 제1 태양광 모듈(2)에 의해 태양광이 가려지면서 뒤쪽의 제2 태양광 모듈(3)의 하부에 음영부(shadow part, S)가 발생할 수 있고, 이에 따라 음영부(S)가 발생한 뒤쪽의 제2 태양광 모듈(3)의 발전효율이 떨어질 수밖에 없다.
만약, 음영부(S)가 발생하지 않게끔 하려면 제1 및 제2 태양광 모듈(2,3)들의 간격(L)을 넓게 벌려 설치해야 하는데, 이럴 경우, 단위 면적당 태양광 모듈(2,3)의 설치 대수가 적어지게 되고, 이로 인해 비용 대비 발전효율이 현저하게 낮아질 수밖에 없다는 점을 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 태양광 발전 시스템에 관한 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0195530호 대한민국특허청 출원번호 제10-2015-0047471호
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 단위 면적당 태양광 모듈의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 태양에너지를 이용해서 전기에너지를 생산하되 서로 이격되게 배치되는 복수의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈이 회전할 수 있게 지지하는 모듈 서포터; 및 상기 태양광 모듈의 단부 영역에 마련되며, 태양 쪽에 배치되는 제1 태양광 모듈 측에서 상대적으로 뒤쪽에 배치되는 제2 태양광 모듈 측으로 향하는 태양광을 분산시켜 상기 제2 태양광 모듈의 하부에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 저지시키는 태양광 분산유닛을 포함하는 태양광 발전 시스템에 의해 달성된다.
상기 태양광 모듈은, 적어도 하나의 태양전지판; 및 상기 태양전지판을 지지하는 모듈 프레임을 포함하며, 상기 모듈 서포터와 상기 태양광 분산유닛이 상기 모듈 프레임에 결합할 수 있다.
상기 태양광 분산유닛은 상기 모듈 프레임의 단부에 직결하는 프리즘(prism)일 수 있다.
상기 프리즘은 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택될 수 있다.
상기 태양광 분산유닛은, 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism); 상기 프리즘의 단부에 배치되고 상기 프리즘의 단부가 끼워지면서 결합하는 프리즘 커버; 제1 회전핀부를 기초로 일단부가 상기 프리즘 커버에 회전할 수 있게 결합하는 제1 링크부재; 제2 회전핀부를 기초로 일단부가 상기 모듈 프레임에 회전할 수 있게 결합하는 제2 링크부재; 및 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재의 교차 영역에 결합하여 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 상대 회전시키는 제3 회전핀부를 포함할 수 있다.
상기 태양광 분산유닛은, 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism); 및 상기 모듈 프레임에 결합하며, 상기 프리즘이 수동으로 회전할 수 있게 지지하는 프리즘 홀더를 포함할 수 있다.
상기 태양광 분산유닛은, 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism); 상기 모듈 프레임에 결합하며, 상기 프리즘을 지지하는 프리즘 홀더; 및 상기 프리즘 홀더에 마련되고 상기 프리즘과 연결되며, 전동으로 상기 프리즘이 회전할 수 있도록 하는 전동모터를 포함할 수 있다.
상기 모듈 프레임에 마련되며, 태양 위치에 맞게 시간이 미리 설정되는 타이머; 및 상기 타이머에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 상기 프리즘이 소정의 각도로 회전할 수 있도록 상기 전동모터의 동작을 자동으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단위 면적당 태양광 모듈의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 태양광 발전 시스템의 구조도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대도로서 2개의 제1 및 제2 태양광 모듈의 배치도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 태양광 모듈의 사시도이다.
도 6은 도 4의 요부 확대도로서 제1 및 제2 태양광 모듈의 배치도이다.
도 7은 프리즘의 변형예들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 적용되는 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도이다.
도 10은 도 9에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도이다.
도 12는 도 11에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
도 13은 도 11의 제어블록도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도이다.
도 15는 도 14에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
도 16 및 도 17은 태양광 분산유닛의 동작도이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시예에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예를 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위에서 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도, 도 5는 도 4에 도시된 태양광 모듈의 사시도, 도 6은 도 4의 요부 확대도로서 제1 및 제2 태양광 모듈의 배치도, 그리고, 도 7은 프리즘의 변형예들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 의하면 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(110)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(110), 모듈 서포터(120) 및 태양광 분산유닛(130)을 포함할 수 있다.
태양광 모듈(110)은 실질적으로 태양에너지를 이용해서 전기에너지를 생산하는 장치이다. 본 실시예에서 태양광 모듈(110)은 서로 이격되게 복수 개로 배치된다.
도 4에는 3개의 태양광 모듈(110)을 배치하고 있지만 이의 개수는 도시된 것보다 많을 수도 있고 혹은 적을 수도 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
태양광 모듈(110)은 태양전지판(111)과, 태양전지판(111)을 지지하는 모듈 프레임(112)을 포함한다. 본 실시예의 경우, 모듈 프레임(112)에 복수 개의 태양전지판(111)이 적용된다. 따라서, 발전효율이 높다.
하지만, 모듈 프레임(112)에 하나의 태양전지판(111)이 적용될 수도 있을 것인데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
모듈 서포터(120)는 태양광 모듈(110)이 회전할 수 있게 지지하는 일종의 시스템 구조물이다.
이러한 모듈 서포터(120)는 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템이 설치되는 설치면에 마련되는 시스템 베이스(121)와, 시스템 베이스(121)에 기립하게 결합하는 컬럼(122)과, 컬럼(122)과 태양광 모듈(110)의 태양광 모듈(110)에 연결되는 회전 구동부(123)를 포함한다.
도면과 달리 시스템 베이스(121)가 없는 타입도 가능하다. 컬럼(122)은 시스템 베이스(121)에 대하여 태양광 모듈(110)를 이격 지지하는 역할을 한다.
그리고, 회전 구동부(123)는 태양광 모듈(110)이 회전할 수 있게 지지한다. 즉 통상의 태양발전에 적용되는 것처럼 하루 24시간 동안 태양의 위치가 달라지기 때문에 이러한 태양의 위치를 추적할 수 있도록 회전 구동부(123)가 구동되어 태양광 모듈(110)을 회전시킨다. 따라서, 가장 효과가 높게 태양광을 받아 고효율의 전기에너지를 생산할 수 있다.
도면에는 시스템 베이스(121), 컬럼(122) 및 회전 구동부(123)가 개략적으로 도시되었는데, 이는 편의를 위해 도시한 것일 뿐이다. 따라서, 이들의 형상이나 개수 등은 공지된 것을 일부 인용해도 무방하다.
한편, 도 3을 참조해서 전술한 것처럼 앞쪽의 제1 태양광 모듈(2)에 의해 태양광이 가려지면서 뒤쪽의 제2 태양광 모듈(3)의 하부에 음영부(shadow part, S)가 발생할 수 있고, 이에 따라 음영부(S)가 발생한 뒤쪽의 제2 태양광 모듈(3)의 발전효율이 떨어질 수밖에 없는데, 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 태양광 분산유닛(130)을 적용하고 있다.
태양광 분산유닛(130)은 태양광 모듈(110)의 단부 영역에 마련되며, 태양 쪽에 배치되는 제1 태양광 모듈(110a, 도 6 참조) 측에서 상대적으로 뒤쪽에 배치되는 제2 태양광 모듈(110b, 도 6 참조) 측으로 향하는 태양광을 분산시켜 제2 태양광 모듈(110b)의 하부에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 저지시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 태양광 분산유닛(130)은 모듈 프레임(112)의 단부에 직결하는 프리즘(prism)으로 적용된다.
여기서, 프리즘은 광학에서 빛을 분석하고 반사시키는 데 유용한 것으로서 유리와 같은 물질을 정밀한 각도와 평면으로 절단한 투영체를 말한다.
본 실시예에 적용되는 삼각 프리즘은 백색의 빛을 스펙트럼으로 분리할 수 있다. 백색을 구성하는 파장은 서로 다르게 굴절한다. 스펙트럼의 단파장(보라색)이 가장 많이 굴절하며 장파장(붉은색)은 가장 적게 굴절한다.
이러한 원리를 갖는 프리즘을 태양광 분산유닛(130)으로 적용해서 태양광 모듈(110)의 단부 영역에 설치할 경우, 도 6처럼 태양광이 비출 때, 제1 태양광 모듈(110a)에 의해 가리는 부분이 있더라도 태양광 분산유닛(130)으로 인해 제2 태양광 모듈(110b)의 하부에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 저지시킬 수 있다. 따라서, 발전효율이 떨어지는 것을 막을 수 있다.
이처럼 간단한 구조를 통해 제2 태양광 모듈(110b)의 하부에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 저지시킬 경우, 제1 태양광 모듈(110a)과 제2 태양광 모듈(110b) 간의 간격(L1)을 짧게 유지해도 무방하다. 따라서, 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 늘일 수 있어서 비용 대비 발전효율을 현저하게 높일 수 있다.
참고로, 태양광 분산유닛(130)으로 적용되는 프리즘의 형태는 도 7처럼 삼각 프리즘(130a), 볼록 프리즘(130b), 오목 프리즘(130b) 중에서 선택될 수 있다. 즉 본 시스템이 시공되는 장소와 태양 위치, 고도 등을 고려해서 결정하면 된다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(110)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 적용되는 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 태양광 모듈(110)의 단부 영역에 태양광 분산유닛(230)이 적용되어 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 저지시킨다. 태양광 모듈(110)의 구조는 전술한 실시예와 동일하므로 중복 설명은 피한다.
한편, 본 실시예에 적용되는 태양광 분산유닛(230)은 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism, 231)와, 프리즘(231)의 단부에 배치되고 프리즘(231)의 단부가 끼워지면서 결합하는 프리즘 커버(232)와, 제1 회전핀부(241)를 기초로 일단부가 프리즘 커버(232)에 회전할 수 있게 결합하는 제1 링크부재(233)와, 제2 회전핀부(242)를 기초로 일단부가 모듈 프레임(112)에 회전할 수 있게 결합하는 제2 링크부재(234)와, 제1 및 제2 링크부재(233,234)의 교차 영역에 결합하여 제1 및 제2 링크부재(233,234)를 상대 회전시키는 제3 회전핀부(243)를 포함한다.
이와 같은 태양광 분산유닛(230)은 태양광 모듈(110)의 단부 영역에 별도로 결합하는 것이어서 기설치된 태양광 모듈(110)에 시공하기가 좋다.
그뿐만 아니라 프리즘 커버(232)에 프리즘(231)이 끼워지면서 결합하는 형태라서 프리즘(231)을 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 등으로 교체하기가 좋고, 또한 유지보수 하기가 좋다.
또한, 제1 및 제2 링크부재(233,234)가 회전할 수 있는 구조라서 프리즘(231)를 각도를 임의로 맞추는 데에도 탁월한 효과를 제공할 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(110)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도이고, 도 10은 도 9에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템 역시, 복수의 태양광 모듈(110), 모듈 서포터(120) 및 태양광 분산유닛(330)을 포함할 수 있다.
태양광 모듈(110)과 모듈 서포터(120)의 구조는 전술한 실시예와 같다. 따라서, 전술한 실시예와 다른 태양광 분산유닛(330)의 구조 및 기능에 대해 집중해서 설명한다.
본 실시예 적용되는 태양광 분산유닛(330)은 삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism, 331)과, 모듈 프레임(112)에 결합하며, 프리즘(331)이 수동으로 회전할 수 있게 지지하는 프리즘 홀더(332)를 포함한다.
앞선 제2 실시예와 달리 프리즘 홀더(332)를 모듈 프레임(112)에 설치한 후, 모듈 프레임(112) 상에서 프리즘(331)이 수동으로 회전할 수 있게 함으로써 간단한 구조를 구현할 수 있다.
특히, 이러한 구조는 모듈 프레임(112)을 생산할 때, 만들면 되기 때문에 구조의 간소화를 꾀할 수 있고, 설치비를 줄일 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(110)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도, 도 12는 도 11에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도 및 도 13은 도 11의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템 역시, 복수의 태양광 모듈(110), 모듈 서포터(120) 및 태양광 분산유닛(430)을 포함할 수 있다.
태양광 모듈(110)과 모듈 서포터(120)의 구조는 전술한 실시예와 같다. 따라서, 전술한 실시예와 다른 태양광 분산유닛(430)의 구조 및 기능에 대해 집중해서 설명한다.
본 실시예 적용되는 태양광 분산유닛(430)은 전술한 제3 실시예와 달리 전동식 구조로 구현된다. 즉 태양광 분산유닛(430)은 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism, 431)과, 모듈 프레임(112)에 결합하며, 프리즘(431)을 지지하는 프리즘 홀더(432)와, 프리즘 홀더(432)에 마련되고 프리즘(431)과 연결되며, 전동으로 프리즘(431)이 회전할 수 있도록 하는 전동모터(433)를 포함할 수 있다.
한편, 이러한 구성에 더해서 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에는 타이머(450)와 컨트롤러(460)가 더 적용된다.
타이머(450)는 모듈 프레임(112)에 마련되며, 태양 위치에 맞게 시간이 미리 설정된다. 여러 시간이 설정될 수 있다.
컨트롤러(460)는 타이머(450)에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 프리즘(431)이 소정의 각도로 회전할 수 있도록 전동모터(433)의 동작을 자동으로 컨트롤한다.
이처럼 타이머(450)에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 프리즘(431)의 각도가 자동으로 맞춰지기 때문에 좀 더 최적의 상태로 태양광을 집광할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(460)는 중앙처리장치(461, CPU), 메모리(462, MEMORY), 그리고 서포트 회로(463, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(461)는 본 실시예에서 타이머(450)에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 프리즘(431)이 소정의 각도로 회전할 수 있도록 전동모터(433)의 동작을 자동으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(462, MEMORY)는 중앙처리장치(461)와 연결된다. 메모리(462)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(463, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(461)와 결합하여 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(463)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(460)는 타이머(450)에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 프리즘(431)이 소정의 각도로 회전할 수 있도록 전동모터(433)의 동작을 자동으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(462)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(462)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 단위 면적당 태양광 모듈(110)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(110)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 배치 구조도, 도 15는 도 14에 적용된 태양광 모듈과 태양광 분산유닛의 사시도, 도 16 및 도 17은 태양광 분산유닛의 동작도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 태양광 발전 시스템 역시, 복수의 태양광 모듈(510), 모듈 서포터(520) 및 태양광 분산유닛(530)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 적용되는 태양광 모듈(510) 역시, 태양전지판(111)과, 태양전지판(111)을 지지하는 모듈 프레임(512)을 포함한다.
이때, 모듈 프레임(512)의 구조가 전술한 실시예와 다르다. 즉 본 실시예에서 모듈 프레임(512)의 일측은 전술한 실시예보다 더 길게 돌출되어 태양광 분산유닛(530)의 설치 장소를 이룬다.
그리고, 본 실시예에 적용되는 모듈 서포터(520) 역시, 전술한 실시예와 다르다. 즉 본 실시예에 적용되는 모듈 서포터(520)는 시스템 베이스(5121), 컬럼(122) 및 회전 구동부(123) 외에 시스템 베이스(121) 상에 마련되는 전동 레일(521)과, 컬럼(122)의 하단부에 마련되는 전동 슬라이더(522)를 더 포함한다. 이들은 전술한 제4 실시예의 컨트롤러(460)에 의해 자동으로 컨트롤될 수 있다.
이처럼 전동 레일(521)과 전동 슬라이더(522)가 마련되고 이들이 컨트롤에 의하여 동작할 경우, 태양광 모듈(510)들 간의 간격 조절이 쉽게 이루어질 수 있게 되는데, 이러한 작용으로 인해 태양광 모듈(510)이 태양광을 좀 더 효율적으로 집광할 수 있게끔 하는데 도움이 될 수 있다.
실시예에 따라 태양광 모듈(510) 각각은 태양전지판(111)의 하부 끝부분에 초음파 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 초음파 센서(미도시, 예컨대, 도 14에서 첫번째 태양광 모듈에 포함된 초음파 센서)는 다른 태양광 모듈(510)에 의해 생길 수 음영부를 감지하기 위한 센서이다. 구체적으로 상기 초음파 센서는 초음파를 발산하여 일정 시간 이내에 상기 초음파를 다시 수신할 때, 상기 초음파 센서는 다른 태양광 모듈(510, 예컨대, 도 14에서 두번째 태양광 모듈)에 의해 음영부가 발생된 것으로 감지한다. 상기 초음파 센서가 다른 태양광 모듈(510, 예컨대, 도 14에서 두번째 태양광 모듈)에 의해 음영부가 발생된 것을 감지할 때, 컨트롤러(460)는 상기 초음파 센서를 포함하는 태양광 모듈(510)의 전동 슬라이더(522)를 미리 정해진 거리만큼 이동시킨다. 전동 슬라이더(522)에 의해 상기 미리 정해진 거리만큼 태양광 모듈(510, 예컨대, 도 14에서 첫번째 태양광 모듈)이 이동될 때, 컨트롤러(460)는 다시 다른 태양광 모듈(510, 예컨대, 도 14에서 두번째 태양광 모듈)에 의해 음영부가 발생하는지 감지하도록 상기 초음파 센서를 제어할 수 있다. 상기 초음파 센서는 다른 태양광 모듈(510, 예컨대, 도 14에서 두번째 태양광 모듈)에 의해 음영부가 발생하지 않을 때, 발생하지 않음을 확인하는 신호를 컨트롤러(460)로 송신한다. 이후 컨트롤러(460)는 또 다른 태양광 모듈(예컨대, 도 14에서 세번째 태양광 모듈)에 의해 음영부가 발생하는지 여부를 감지하기 위해 다른 태양광 모듈(예컨대, 도 14에서 두번째 태양광 모듈)에 포함된 초음파 센서(미도시)를 제어한다. 즉, 컨트롤러(460)에 의해 순차적으로 각각의 초음파 센서와 진동 슬라이더(522)를 제어하여 적응적으로 태양광 모듈(510) 사이의 거리를 조절함으로써 태양광 모듈(510)에 의한 음영부의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 태양광 분산유닛(530)은 모듈 프레임(512)의 일측 내부에 형성되되 단부가 개방된 포켓(513, pocket)과, 포켓(513)에 대하여 슬라이딩 출입하는 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)와, 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)를 슬라이딩 구동시키는 액추에이터(536)와, 액추에이터(536)의 주변에 배치되고 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)의 슬라이딩 이동을 가이드하는 이동 가이드(537)를 포함한다.
슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)는 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism, 531)과, 프리즘(531)의 양단부를 지지하되 액추에이터(536) 및 이동 가이드(537)와 연결되는 한 쌍의 프리즘 홀더(532)와, 프리즘 홀더(532)에 마련되고 프리즘(531)과 연결되며, 전동으로 프리즘(531)이 회전할 수 있도록 하는 전동모터(533)를 포함할 수 있다.
이처럼 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)가 포켓(513)에 출입하는 구조로 적용되기 때문에 필요할 때만 도 17처럼 포켓(513)에 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)를 돌출시켜 사용하면 되는 이점이 있다.
그리고, 포켓(513)의 출구, 즉 모듈 프레임(512)의 단부에는 청소솔(535a)이 마련되는 교체식 청소기구(535)가 마련된다. 교체식 청소기구(535)는 레일 방식 또는 자석 방식으로 모듈 프레임(512)의 단부에 조립 또는 조립해제될 수 있다.
이러한 교체식 청소기구(535)에 청소솔(535a)이 마련되기 때문에 슬라이딩 프리즘 어셈블리(534)가 포켓(513)가 포켓(513)에 출입하는 과정에서 청소솔(535a)로 인해 프리즘(531)의 외면이 청소될 수 있다. 즉 프리즘(531)의 외면에 묻은 이물질 등을 제거할 수 있어서 프리즘(531)의 효율이 높아진다. 청소솔(535a)이 너무 더러워지면 교체식 청소기구(535)를 세척하거나 새것으로 교체하면 된다.
이 외에, 본 실시예의 경우에도 앞선 실시예처럼 타이머(550)와 컨트롤러(460, 도 13 참조)가 적용된다.
본 실시예가 적용되더라도 단위 면적당 태양광 모듈(510)의 설치 대수를 최대한 늘일 수 있으며, 특히 큰 구조 변경 없이도 뒤쪽 태양광 모듈(510)에 음영부(shadow part, 도 3 참조)가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 발전효율을 종래보다 높일 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
110 : 태양광 모듈 111 : 태양전지판
112 : 모듈 프레임 120 : 모듈 서포터
121 : 시스템 베이스 122 : 컬럼
123 : 회전 구동부 130 : 태양광 분산유닛

Claims (5)

  1. 태양에너지를 이용해서 전기에너지를 생산하되 서로 이격되게 배치되는 복수의 태양광 모듈;
    상기 태양광 모듈이 회전할 수 있게 지지하는 모듈 서포터; 및
    상기 태양광 모듈의 단부 영역에 마련되며, 태양 쪽에 배치되는 제1 태양광 모듈 측에서 상대적으로 뒤쪽에 배치되는 제2 태양광 모듈 측으로 향하는 태양광을 분산시켜 상기 제2 태양광 모듈의 하부에 음영부(shadow part)가 발생하는 것을 저지시키는 태양광 분산유닛을 포함하는 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 모듈은,
    적어도 하나의 태양전지판; 및
    상기 태양전지판을 지지하는 모듈 프레임을 포함하며,
    상기 모듈 서포터와 상기 태양광 분산유닛이 상기 모듈 프레임에 결합하는 태양광 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태양광 분산유닛은 상기 모듈 프레임의 단부에 직결하는 프리즘(prism)인 태양광 발전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 태양광 분산유닛은,
    삼각 프리즘, 볼록 프리즘, 오목 프리즘 중에서 선택되는 프리즘(prism);
    상기 모듈 프레임에 결합하며, 상기 프리즘을 지지하는 프리즘 홀더; 및
    상기 프리즘 홀더에 마련되고 상기 프리즘과 연결되며, 전동으로 상기 프리즘이 회전할 수 있도록 하는 전동모터를 포함하는 태양광 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모듈 프레임에 마련되며, 태양 위치에 맞게 시간이 미리 설정되는 타이머; 및
    상기 타이머에서 전송되는 시간 정보에 기초하여 상기 프리즘이 소정의 각도로 회전할 수 있도록 상기 전동모터의 동작을 자동으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
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