Solar tree and artificial structure comprising the same

솔라 트리 및 이를 포함하는 인공 구조물 {SOLAR TREE AND ARTIFICIAL STRUCTURE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 솔라 트리 및 이를 포함하는 인공 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 내부에 설치된 태양 전지를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환시키는 솔라 트리 및 이를 포함하는 인공 구조물에 관한 것이다.

최근 들어 자원 고갈 및 자원 가격 상승으로 인해 청정 에너지의 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 청정 에너지로는 태양 에너지, 풍력 에너지, 조력 에너지 등을 그 예로 들 수 있다. 특히, 태양 에너지를 효율적으로 이용하기 위해 태양전지의 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 태양전지에 태양광을 비추면 태양전지의 내부에서 생성된 전자 및 정공이 이동하면서 전위차가 발생하여 전류가 흐른다. 따라서 실외에 태양전지를 설치하여 전력원으로서 이용할 수 있다.

광에너지를 전기에너지로 효율적으로 변환할 수 있는 솔라 트리를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 솔라 트리를 포함하는 인공 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 트리는 i) 태양 전지판을 포함하는 복수의 광전변환유닛들, ii) 복수의 광전변환유닛들과 연결된 지지 유닛, 및 iii) 복수의 광전변환유닛들 중 하나 이상의 광전변환유닛과 전기적으로 연결되고, 하나 이상의 광전변환유닛에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함한다. 지지 유닛은 끼워져서 상호 연결된 복수의 지지대들을 포함하고, 복수의 지지대들은 상호 연결된 제1 지지대 및 제2 지지대를 포함한다. 제1 지지대는, i) 제1 지지부, 및 ii) 제1 지지부가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기된 하나 이상의 제1 분기부를 포함한다.

제1 분기부는 복수의 광전변환유닛들 중 하나 이상의 광전변환유닛과 끼움 결합될 수 있다. 제2 지지대는, i) 제2 지지부, 및 ii) 제2 지지부가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기되고, 제1 지지부와 결합된 하나 이상의 제2 분기부를 포함할 수 있다.

제1 지지부 및 제1 분기부는 일방향으로 뻗은 중공형 공간을 가질 수 있다. 제1 지지부의 일단에 형성된 연결부에 제1 지지부가 뻗은 방향으로 길게 뻗고 상호 동일한 형상을 가지는 복수의 볼록부들이 상호 연결되어 형성될 수 있다. 제2 지지대는, i) 제2 지지부, 및 ii) 제2 지지부가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기되고, 제1 지지부와 연결된 하나 이상의 제2 분기부를 포함할 수 있다.

제2 분기부의 일단에 형성된 연결부에 제2 분기부가 뻗은 방향으로 길게 뻗고 상호 동일한 형상을 가지는 복수의 오목부들이 상호 연결되어 형성되고, 복수의 오목부들은 복수의 볼록부들에 대응하여 결합될 수 있다. 제1 지지부는 제2 분기부와 단차없는 일체형 표면을 형성할 수 있다. 복수의 볼록부들의 수는 9개 내지 36개일 수 있다. 복수의 지지대들은 제2 지지대와 연결된 제3 지지대를 더 포함하고, 제3 지지대는, i) 지면에 대해 수직 방향으로 뻗도록 적용된 제3 지지부, 및 ii) 제3 지지부가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기되고, 제2 지지부와 연결된 하나 이상의 제3 분기부를 포함할 수 있다. 복수의 지지대들은 제3 지지부와 끼움 결합되고, 지면에 수직 방향으로 뻗어서 고정 적용된 제4 지지대를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 트리는 제1 분기부의 일단은 오픈되고, 제1 분기부의 일단에 결합되어 제1 분기부의 일단을 밀봉하는 캡형 부재를 더 포함할 수 있다. 캡형 부재는 광을 외부로 출사하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

제1 분기부의 일단에 형성된 연결부에 제1 지지부가 뻗은 방향으로 길게 뻗고 상호 동일한 형상을 가지는 복수의 오목부들이 상호 연결되어 형성될 수 있다. 복수의 광전변환유닛들 중 하나 이상의 광전변환유닛은, i) 광전변환부, 및 ii) 광전변환부와 연결되어 광전변환부를 회동 고정시키며, 제1 분기부와 결합되는 힌지형 지지부를 더 포함할 수 있다. 힌지형 지지부의 측면에 힌지형 지지부가 뻗은 방향으로 길게 뻗고, 상호 동일한 형상을 가지며 복수의 오목부들에 대응하는 복수의 또다른 볼록부들이 상호 연결되어 형성될 수 있다. 광전변환부는, i) 태양 전지판 위에 위치한 광투과 부재, ii) 광투과 부재 위에 위치하고, 광투과 부재의 가장자리를 고정하는 제1 고정 부재, 및 iii) 광투과 부재 아래에 위치하고, 제1 고정 부재와 함께 결합한 제2 고정 부재를 포함할 수 있다. 광전변환부는, i) 태양 전지판의 아래에 위치한 발광 패널, 및 ii) 발광 패널의 하부에 위치하는 또다른 광투과 부재를 포함하고, 제2 고정 부재는 또다른 광투과 부재의 가장자리를 고정할 수 있다. 발광 패널은 i) 축전지와 연결되고 상호 이격된 복수의 발광 다이오드들, 및 ii) 복수의 발광 다이오드들이 고정된 금속 판재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 구조물은 i) 복수의 광전변환유닛들 및 복수의 광전변환유닛들을 지지하는 지지 유닛을 포함하는 솔라 트리, ii) 지지 유닛의 측면을 둘러싸는 고정 부재, 및 iii) 고정 부재와 연결되고, 고정 부재로부터 방사상으로 뻗으며, 상호 이격된 복수의 착석 부재들을 포함한다.

복수의 광전변환유닛들 중 하나 이상의 광전변환유닛은 광을 출사하는 발광 패널을 포함하고, 광전변환유닛은 복수의 착석 부재들 중 하나 이상의 착석 부재와 직접 마주할 수 있다. 복수의 착석 부재들 중 하나 이상의 착석 부재는, i) 복수의 광전변환유닛들에 전기적으로 연결되어 복수의 광전변환유닛들에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지, ii) 축전지를 수납하는 수납 부재, 및 iii) 수납 부재 위에 위치하는 착석판을 포함할 수 있다. 착석판의 표면에 착석 부재의 길이 방향을 따라 뻗은 홈이 형성되고, 홈의 높이는 고정 부재로부터 멀어질수록 증가하며, 홈의 바닥면 일단에 외부 노출된 배수구가 형성될 수 있다. 바닥면은 착석판의 판면과 1° 내지 3°의 각도를 형성할 수 있다. 착석판의 판면에 홈과 각도를 형성하고, 상호 평행하게 이격된 복수의 또다른 홈들이 형성될 수 있다.

착석 부재는 수납 부재의 측면에 결합되고, 착석판의 판면에 수직인 방향으로 뻗어서 착석판을 지지하는 브라켓을 더 포함할 수 있다. 고정 부재는, i) 지지 유닛이 삽입되는 고정구가 형성된 제1 고정부, ii) 제1 고정부의 측면에 결합되고, 방사상으로 상호 이격되어 뻗은 복수의 지지 브라켓들, 및 iii) 복수의 지지 브라켓들과 결합되고, 제1 고정부와 이격되어 제1 고정부의 측면을 둘러싸며, 복수의 착석 부재들이 각각 삽입되는 복수의 오목부들이 형성된 제2 고정부를 포함할 수 있다. 오목부는 상호 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고, 제1 측면 및 제2 측면간의 거리는 제1 고정부에 가까울수록 점차 작아질 수 있다.

탄소 배출향을 줄이고 반영구적인 태양에너지를 사용하여 전력을 공급할 수 있다. 또한, 솔라 트리 및 인공 구조물을 설치하여 주변 경관을 좀더 아름답게 만들 수 있다. 또한, 지지대의 수를 조절하여 원하는 형태 및 크기를 가지는 솔라 트리를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 솔라 트리의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 솔라 트리의 지지 유닛의 개략적인 부분 분해도이다.
도 3은 도 1의 솔라 트리에 포함된 광전변환유닛의 개략적인 분해도이다.
도 4는 또다른 광전변환유닛의 개략적인 부분 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 구조물의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 착석 판재의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 5의 고정 부재의 개략적인 사시도이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 사용하는 “연결”이라는 용어는 직접 접촉하여 이어지는 것뿐만 아니라 특정 매개체를 통하여 직접 접촉하지 않고 간접적으로 이어지는 상태도 포함하는 것으로 해석된다. 또한, 이하에서는 사용하는 “일방향”이라는 용어는 직선형 방향 뿐만 아니라 곡선형 방향도 포함되는 것으로 해석된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 솔라 트리(100)의 개략적인 사시도이고, 도 1의 확대원에는 제1 분기부(2013)의 일단(2013a)을 확대하여 나타낸다. 도 1의 솔라 트리(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 솔라 트리를 다양한 형태로 변형할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 솔라 트리(100)는 광전변환유닛(10), 지지 유닛(20) 및 축전지(미도시)를 포함한다. 도 1에는 도시하지 않았지만, 축전지는 지지 유닛(20) 내부에 수납될 수 있다. 이외에, 솔라 트리(100)는 필요에 따라 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 솔라 트리(100)는 광전변환유닛(10)을 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환시킨 후 전기에너지를 축전지에 저장한다. 따라서 축전지를 다른 수동소자의 전력원으로 사용할 수 있다. 이를 위해 축전지는 광전변환유닛(10)과 전기적으로 연결되어 광전변환유닛(10)에서 생성된 전기 에너지를 저장한다. 한편, 광전변환유닛(10)과 축전지의 전기적인 연결 구조 또는 전기 저장 방법은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 광전변환유닛(10)은 태양 전지판(1014)을 포함한다. 태양 전지판(1014)으로는 염료감응형 태양전지 또는 고체화합물 태양전지 등을 사용할 수 있다. 염료감응형 태양전지에서 염료에 광을 조사하는 경우, 염료가 광을 흡수하여 전자를 생성함으로써 전기에너지가 생성된다. 따라서 광에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.

지지 유닛(20)은 광전변환유닛(10)과 연결된다. 따라서 광전변환유닛(10)은 지지 유닛(20)을 견고하게 지지한다. 인공 나무인 솔라 트리(100)에 포함된 광전변환유닛(10)은 나뭇잎 역할을 하고, 지지 유닛(20)은 가지 역할을 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 지지 유닛(20)은 상호 연결된 복수의 지지대들(201, 203, 205, 207)을 포함한다. 좀더 구체적으로, 복수의 지지대들(201, 203, 205, 207)은 제1 지지대(201), 제2 지지대(203), 제3 지지대(205) 및 제4 지지대(207)를 포함한다. 도 1에는 4개의 지지대들(201, 203, 205, 207)을 도시하였지만, 솔라 트리(100)를 제조시 지지대들(201, 203, 205, 207) 중 어느 한 지지대를 생략하여 제조할 수도 있다. 또한, 복수의 지지대들(201, 203, 205, 207)을 사용하여 지지 유닛(20)을 다양한 형태로 변형시킬 수 있다. 그리고 복수의 지지대들(201, 203, 205, 207)에는 점검용 문(209)이 형성되어 필요시 점검용 문(209)을 통하여 복수의 지지대들(201, 203, 205, 207) 내부에 존재하는 전선 등을 점검할 수 있다. 도 1에는 편의상 제4 지지대(207)에 형성된 점검용 문(209)만 도시하고, 제1 지지대(201), 제2 지지대(203) 및 제3 지지대(205)에 형성된 점검용 문(209)은 그 도시를 생략한다.

여기서, 제1 지지대(201)는 제1 지지부(2011) 및 제1 분기부(2013)를 포함한다. 제1 분기부(2013)는 제1 지지대(201)가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기된다. 도 1에는 제1 지지부(2011)에는 하나 또는 복수의 제1 분기부들(2013)이 형성될 수 있다.

한편, 제1 분기부(2013)는 광전변환유닛(10)과 끼움 결합된다. 따라서 광전변환유닛(10)을 제1 분기부(2013)와 자유자재로 착탈할 수 있다. 그 결과, 솔라 트리(100)의 구조를 자유롭게 변형시킬 수 있다.

도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)은 오픈될 수 있다. 도 1에는 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)만 오픈된 것으로 도시하였지만, 제2 지지대(203)의 일단 및 제3 지지대(205)의 일단도 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)과 동일하게 오픈될 수 있다.

오픈된 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)은 캡형 부재(2013d)를 화살표 방향으로 이동시켜 밀봉시킬 수 있다. 캡형 부재(2013d)는 제1 분기부(2013)의 내부가 외부로 노출되는 것을 방지하여 빗물 등이 그 내부로 스며들지 않도록 방지한다. 이를 위해 캡형 부재(2013d)는 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)에 결합되어 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)을 밀봉한다. 한편, 캡형 부재(2013d)는 광을 외부로 출사하는 발광 다이오드(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서 광은 캡형 부재(2013d)로부터 외부로 출사될 수 있다.

도 2는 도 1의 솔라 트리(100)의 지지 유닛(20)을 개략적으로 부분 분해하여 나타내고, 도 2의 확대원에는 제1 지지대(201)와 제2 지지대(203)의 연결 구조를 확대하여 나타낸다. 도 2의 지지 유닛(20)의 분해 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 지지 유닛(20)의 구조를 다양한 형태로 변형할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 필요에 따라 또다른 제3 지지대(206)를 제3 지지대(205) 위에 결합시켜 솔라 트리(100)의 높이를 크게 할 수도 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제2 지지대(203)는 기본적으로 제1 지지대(201)와 동일한 구조를 가진다. 즉, 제2 지지대(203)는 제2 지지부(2031) 및 제2 분기부(2033)를 포함한다. 하나의 제2 분기부(2033) 또는 복수의 제2 분기부들(2033)를 제2 지지부(2031)에 형성할 수 있다. 제2 분기부(2033)는 제2 지지부(2031)가 뻗은 방향과 각을 이루는 방향으로 뻗어서 분기된다. 또한, 제2 분기부(2033)는 제1 지지부(2011)와 결합한다. 이와 유사하게, 제3 지지대(205)는 제3 지지부(2051) 및 제3 분기부(2053)를 포함하고, 제3 분기부(2053)는 제2 지지부(2051)와 결합한다.

제3 지지부(2051)는 지면(G)에 대해 수직 방향으로 뻗도록 적용된다. 즉, 솔라 트리(100)를 지면(G) 위에 설치하는 경우, 제3 지지부(2051)는 지면(G)과 수직 방향을 이루면서 뻗도록 설치된다. 반면에, 솔라 트리(100)를 조립하기 전인 경우, 제3 지지부(2051)는 지면(G) 위에 눕혀진 상태로 놓일 수 있으므로, 반드시 전술한 각도 관계를 만족하지 않는다. 한편, 제4 지지대(207)는 제3 지지부(2051)와 끼움 결합된다. 제4 지지대(207)는 지면(G)에 수직 방향으로 뻗어서 고정된다. 즉, 솔라 트리(100)를 지면(G) 위에 설치하는 경우, 제4 지지대(207)는 지면(G)과 수직 방향을 이루면서 뻗도록 설치된다. 반면에, 솔라 트리(100)를 조립하기 전인 경우, 제4 지지대(207)는 지면(G) 위에 눕혀진 상태로 놓일 수 있으므로, 반드시 전술한 각도 관계를 만족하지 않는다.

한편, 도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 지지부(2011) 및 제1 분기부(2013)는 일방향으로 뻗은 중공형 공간(S)을 가진다. 즉, 제1 지지부(2011) 및 제1 분기부(2013)의 내부는 비어 있다. 따라서 중공형 공간(S)을 통하여 광전변환유닛(10)을 축전지(미도시)에 전기적으로 연결하는 전선 등을 설치할 수 있다.

도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 지지부(2011)의 일단에는 연결부(2011a)가 형성된다. 연결부(2011a)는 복수의 볼록부들(2011b)이 상호 연결되어 형성된다. 여기서, 복수의 볼록부들(2011b)은 제1 지지부(2011)가 뻗은 방향으로 길게 뻗어 있다. 또한, 복수의 볼록부들(2011b)은 상호 동일한 형상을 가진다.

한편, 제2 분기부(2033)의 일단에도 연결부(2033a)가 형성된다. 연결부(2033a)는 복수의 오목부들(2033b)이 상호 연결되어 형성된다. 여기서, 복수의 오목부들(2033b)은 제2 분기부(2033)가 뻗은 방향으로 길게 뻗어 있다. 또한, 복수의 오목부들(2033b)은 상호 동일한 형상을 가지고, 복수의 볼록부들(2011b)에 대응한다. 따라서 복수의 볼록부들(2011b)을 복수의 오목부들(2033b)과 결합시킴으로써, 제1 지지대(201)와 제2 지지대(203)를 상호 연결할 수 있다. 복수의 볼록부들(2011b)과 복수의 오목부들(2033b)이 합체되면서 제1 지지부(2011)는 제2 분기부(2033)와 일체형 표면을 형성한다. 즉, 제1 지지부(2011)와 제2 분기부(2033)의 상호간에 단차가 형성되지 않고, 매끄럽게 이어진 표면이 형성되므로, 솔라 트리(100)의 형상을 매우 깔끔하게 만들 수 있다.

도 2의 확대원에 도시한 볼록부들(2011b)의 수는 다양하게 변형할 수 있다. 좀더 바람직하게는, 볼록부들(2011b)의 수는 9개 내지 36개일 수 있다. 볼록부들(2011b)의 수가 너무 적은 경우, 제1 지지대(201)와 제2 지지대(203)를 상호 결합시 제1 지지대(201)와 제2 지지대(203)의 결합 각도에 대한 자유도가 너무 작다. 따라서 제1 지지대(201)와 결합하는 광전변환유닛(10)에 광이 조사가 잘 입사되도록 그 위치를 조절하기 어려울 수 있다. 이와는 반대로, 볼록부들(2011b)의 수가 너무 많은 경우, 볼록부들(2011b)을 정밀 가공하여 형성해야 하므로, 제1 지지대(201)의 가공비가 증가한다. 따라서 전술한 범위로 볼록부들(2011b)의 수를 조절한다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 볼록부들(2011b)의 수가 24개인 경우, 하나의 볼록부(2011b)마다 15°씩 그 고정 각도를 변형시킬 수 있다. 즉, 볼록부(2011b)를 돌려가면서 제1 지지대(201) 및 제2 지지대(203)의 결합 위치를 다양하게 조절하여 솔라 트리(100)의 형상을 다양하게 바꿀 수 있다. 또한, 광전변환유닛(10)의 고정 각도를 조절하여 광입사 각도도 다양하게 바꿀 수 있다.

한편, 전술한 바와 반대로, 제1 지지부(2011)에 오목부들을 형성하고, 제2 분기부(2033)에 볼록부를 형성할 수도 있다. 그러나 좀더 바람직하게는, 전술한 바와 같이, 제1 지지부(2011)에 볼록부들(2011b)을 형성하고, 제2 분기부(2033)에 오목부들(2033b)을 형성한다. 이는 제2 분기부(2033)가 길지 않으므로, 제2 분기부(2033)에 일정한 길이를 가지는 볼록부들(2011b)을 가공하기가 쉽지 않을 수도 있어서 제1 지지대(201) 및 제2 지지대(203)가 잘 연결되지 않을 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 점을 고려하여 전술한 바와 같이, 볼록부들(2011b) 및 오목부들(2033b)의 형성 위치를 조절한다.

도 3은 도 1의 솔라 트리(100)에 포함된 광전변환유닛(10)을 개략적으로 분해하여 나타내고, 도 3의 확대원에는 힌지형 지지부(103)와 제1 분기부(2013)의 결합 구조의 단면을 나타낸다. 도 3의 광전변환유닛(10)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정된 것은 아니다. 따라서 광전변환유닛(10)의 구조를 다양하게 변형할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 광전변환유닛(10)은 광전변환부(101) 및 힌지형 지지부(103)를 포함한다. 여기서, 광전 변환부(101)는 제1 고정 부재(1011), 고무 패킹(1012), 광투과 부재(1013), 태양 전지판(1014), 금속 프레임(1015) 및 제2 고정 부재(1016)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 광전 변환부(101)는 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 또한, 광전 변환부(101)는 전술한 부품 중 일부를 생략할 수도 있다.

태양 전지판(1014)은 조사받은 광이 가진 광에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 변환된 전기에너지는 전선(미도시)을 통하여 축전지(미도시)에 저장된다. 도 3에는 도시하지 않았지만, 제2 고정 부재(1016) 및 힌지형 지지부(103)에는 상호 관통된 연결공(미도시)이 형성된다. 따라서 태양 전지판(1014)과 축전지(미도시)를 상호 연결시킨 전선을 연결공 내부에 설치할 수 있다.

제1 고정 부재(1011), 제2 고정 부재(1016) 및 힌지형 지지부(103)는 알루미늄 등의 내식성 금속 소재로 제조할 수 있다. 알루미늄 등의 금속 소재로 제1 고정 부재(1011), 제2 고정 부재(1016) 및 힌지형 지지부(103)를 제조함으로써, 솔라 트리(100)의 내구성을 견고하게 유지하면서 부식을 방지할 수 있다.

제1 고정 부재(1011)는 광투과 부재(1013) 위에 위치한다. 제1 고정 부재(1011)는 광투과 부재(1013)의 가장자리를 고정시킨다. 또한, 광투과 부재(1013) 아래에 위치하는 제2 고정 부재(1016)는 광투과 부재(1013)의 제1 고정 부재(1011)와 견고하게 결합된다. 따라서 제1 고정 부재(1011) 및 제2 고정 부재(1016)를 이용하여 광전변환유닛(10)의 구조를 견고하게 유지할 수 있다. 한편, 태양 전지판(1014)의 바로 아래에 위치하는 금속 프레임(1015)은 충격에 약한 태양 전지판(1014)을 지지하고, 고무 패킹(1012)은 광전변환부(101)를 조립시 부품들 사이의 공간을 밀봉시킨다.

한편, 태양 전지판(1014) 위에 위치하는 광투과 부재(1013)는 유리 또는 플라스틱의 투명 또는 반투명 소재로 제조할 수 있다. 광투과 부재(1013)는 광을 잘 투과시키므로, 광은 태양 전지판(1014)에 잘 입사된다. 또한, 광투과 부재(1013)로 인하여 광전변환유닛(10)의 내부가 잘 보이므로, 솔라 트리(100)의 미감을 크게 높일 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 힌지형 지지부(103)는 광전변환부(101)와 연결된다. 힌지형 지지부(103)는 광전변환부(101)가 회전 가능하도록 하면서 광전변환부(101)를 고정시킨다. 따라서 힌지형 지지부(103)를 원하는 각도로 꺾어서 광의 조사 방향에 부합하도록 태양 전지판(1014)의 위치를 변경시킬 수 있다. 따라서 솔라 트리(100)의 광전변환효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 3의 확대원에 도시한 바와 같이, 힌지형 지지부(103)와 결합되는 제1 분기부(2013)의 일단(2013c)에는 연결부(2013a)가 형성된다. 연결부(2013a)는 복수의 오목부들(2013b)이 상호 연결되어 형성된다. 여기서, 복수의 오목부들(2013b)은 제1 분기부(2013)가 뻗은 방향으로 길게 뻗어 있다. 또한, 복수의 오목부들(2013b)은 상호 동일한 형상을 가진다. 또한, 힌지형 지지부(103)의 측면에는 복수의 볼록부들(1031)이 상호 연결되어 형성된다. 여기서, 복수의 볼록부들(1031)은 힌지형 지지부(103)가 뻗은 방향으로 길게 뻗어 있고, 성호 동일한 형상을 가진다. 따라서 복수의 볼록부들(1031)과 복수의 오목부들(2013b)은 상호 대응하여 결합한다. 그 결과, 광전변환유닛(10)을 제1 분기부(2013)에 용이하게 결합시킬 수 있다.

도 4는 도 3의 광전변환유닛(10)을 변형한 또다른 광전변환유닛(12)을 부분 분해하여 개략적으로 나타낸다. 도 4의 광전변환유닛(12)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 4의 광전변환유닛(12)의 구조는 도 3의 광전변환유닛(10)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 편의상 설명을 위하여 광전변환유닛(12)의 외관을 형성하는 고정 부재는 그 도시를 생략한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 광전변환유닛(12)은 광전변환부(121) 및 힌지형 지지부(123)를 포함한다. 이외에, 광전변환유닛(12)은 다른 부품들을 더 포함할 수 있다.

광전변환부(121)는 발광 패널(1211) 및 지지판(1213)을 더 포함한다. 발광 패널(1211)은 태양 전지판(1014)과 광투과 부재(1013)의 사이에 위치한다. 즉, 발광 패널(1211)은 태양 전지판(1014) 및 지지판(1213)의 아래에 위치하고, 광투과 부재(1013)는 발광 패널(1211)의 하부에 위치한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 발광 패널(1211)은 금속 판재(1211a) 및 복수의 발광 다이오드들(1211b)을 포함한다. 복수의 발광 다이오드들(1211b)은 축전지(미도시)와 연결되고 상호 이격된다. 복수의 발광 다이오드들(1211b)은 금속 판재(1211a)에 고정되므로, 그 크기가 작아도 내구성을 견고하게 잘 유지할 수 있다. 또한, 금속 판재(1211a)는 방열판으로도 기능하므로, 복수의 발광 다이오드들(1211b)이 광을 출사시 발생하는 열을 효율적으로 발산시킬 수 있다. 낮에 광을 받아서 태양 전지판(1014)에서 생성된 전기에너지는 축전지(미도시)에 저장되고, 축전지에 저장된 전기 에너지는 밤에 복수의 발광 다이오드들(1211b)에 공급된다. 따라서 솔라 트리(100)(도 1에 도시)는 밤에 복수의 발광 다이오드들(1211b)을 이용하여 광을 출사할 수 있으므로, 매우 미려한 장면을 연출한다. 태양 전지판(1014), 축전지(미도시) 및 복수의 발광 다이오드들(1211b)이 상호 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 저장 및 소비하는 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 구조물(1000)를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 5의 인공 구조물(1000)에 포함된 솔라 트리(200)의 구조는 도 1의 솔라 트리(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 인공 구조물(1000)은 솔라 트리(200), 고정 부재(300) 및 복수의 착석 부재들(400)을 포함한다. 이외에, 인공 구조물(1000)은 필요에 따라 다른 부품들을 더 포함할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 솔라 트리(200)는 복수의 광전변환유닛들(10) 및 지지 유닛(22)을 포함한다. 이외에, 솔라 트리(200)는 필요에 따라 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 지지 유닛(22)은 복수의 광전변환유닛들(10)을 지지하여 고정시킨다.

고정 부재(300)는 지지 유닛(22)의 측면을 둘러싼다. 따라서 고정 부재(300)를 이용하여 솔라 트리(200)를 안정적으로 고정할 수 있다. 예를 들면, 솔라 트리(200)의 높이는 실제 나무의 높이와 유사한 6m 이상이 될 수도 있다. 따라서 고정 부재(300)를 이용하여 솔라 트리(200)를 견고하게 고정할 필요가 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 5개의 착석 부재들(400)은 고정 부재(300)와 연결된다. 사람들은 착석 부재(400) 위에 앉아서 휴식을 취할 수 있다. 착석 부재(400)는 솔라 트리(200)의 아래에 위치하므로, 낮에는 착석 부재(400)에 그늘을 만들어 줄 수 있다. 한편, 5개의 착석 부재들(400)은 고정 부재(300)로부터 방사상으로 뻗어서 동일한 각도로 상호 이격되어 위치한다. 즉, 5개의 착석 부재들(400)의 이격 각도는 72°일 수 있다. 한편, 도 5에는 5개의 착석 부재들(400)을 도시하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 착석 부재들(400)의 수를 다양하게 변형할 수 있다.

한편, 솔라 트리(200)의 하부에 위치한 광전변환유닛(12)은 광을 출사하는 발광 패널을 포함할 수 있다. 따라서 밤에는 착석 부재(400)와 직접 마주하는 광전변환유닛(12)으로부터 광이 출사되므로, 착석 부재(400) 위에 앉은 사람들이 책을 보거나 서로 담소를 나눌 수 있다. 한편, 광전변환유닛(12)을 솔라 트리(200)의 상부에 설치함으로써, 분위기 조성을 위한 광을 출사하도록 할 수도 있다.

도 6은 도 5의 인공 구조물(1000)에 포함된 착석 부재(400)의 개략적인 사시도를 나타내고, 도 6의 확대원에는 홈(4301)의 단면 구조를 확대하여 나타낸다. 도 6의 착석 부재(400)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 착석 부재(400)의 구조를 다양하게 변형할 수 있다. 한편, 편의상 축전지(410)를 설명하기 위해 수납 부재(420)의 수납문(420a)을 오픈된 상태로 도시한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 착석 부재(400)는 축전지(410), 수납 부재(420), 착석판(430) 및 브라켓(440)을 포함할 수 있다. 축전지(410)는 수납 부재(420)의 내부에 수납된다. 이외에, 컨트롤 패널(미도시) 등을 수납 부재(420)에 수납할 수 있다. 축전지(410)는 솔라 트리(200)(도 5에 도시)의 복수의 광전변환유닛들(10)(도 5에 도시, 이하 동일)에 전기적으로 연결된다. 따라서 축전지(410)는 복수의 광전변환유닛들(10)에서 생성된 전기 에너지를 저장할 수 있다. 또한, 축전지(410)를 솔라 트리(200)보다는 수납 부재(430)에 수납함으로써 그 보수 및 교체 작업이 훨씬 용이할 수 있다.

사람들이 앉을 수 있는 착석판(430)은 수납 부재(420)의 위에 위치한다. 따라서 착석판(430)는 수납 부재(420)에 의해 지지된다. 착석판(430)의 표면 중앙에는 홈(4301)이 형성된다. 홈(4301)은 착석 부재(400)의 길이 방향을 따라 뻗어 있다. 한편, 홈(4301)의 바닥면(4301a) 일단에는 배수구(4303)가 형성된다. 따라서 비가 오는 경우, 착석판(430) 위에 묻은 물은 홈(4301)을 통하여 흐르고, 배수구(4303)를 통하여 외부로 배수된다.

좀더 구체적으로, 도 6의 확대원에 도시한 바와 같이, 홈(4301)의 높이(4301h)는 착석 부재(400)의 우측에 위치하는 고정 부재(300)(도 5에 도시)로부터 멀어질수록 증가한다. 즉, 홈(4301)의 높이(4301h)는 우측으로부터 좌측으로 갈수록 점차 증가한다. 따라서 물은 우측으로부터 좌측의 배수구(4303)를 향하여 흐른다. 물이 중력에 의해 자연적으로 흐르게 하기 위하여 바닥면(4301a)은 착석판(430)의 판면(4305)과 1° 내지 3°의 각도(θ)를 형성한다. 각도(θ)가 너무 작은 경우, 배수구(4303)를 통하여 물을 외부로 효과적으로 배수할 수 없다. 또한, 각도(θ)가 너무 큰 경우, 착석판(430)의 두께를 크게 형성해야 하므로, 제조 비용이 크게 소요된다. 따라서 각도(θ)를 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 착석판(430)의 판면(4305)에는 또다른 복수의 홈들(4307)이 형성된다. 또다른 복수의 홈들(4307)은 상호 평행하게 이격되고, 홈(4301)과 각도를 이룬다. 따라서 옥외에서 비가 오는 경우, 비는 또다른 복수의 홈들(4307)을 타고 홈(4301)을 통해 외부로 배수된다. 따라서 착석판(430) 위에 물이 묻더라도 물을 효율적으로 제거할 수 있다. 착석판(430)를 목재로 제조함으로써 착석판(430) 위에 묻은 물을 좀더 효율적으로 제거하면서 미관을 살릴 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 브라켓(440)은 수납 부재(420)의 측면에 결합된다. 브라켓(440)은 착석판(430)의 판면(4305), 즉 xy 평면 방향에 수직인 z축 방향으로 뻗어 있다. 따라서 브라켓(440)은 착석판(430)을 효율적으로 지지할 수 있다. 그 결과, 브라켓(440)을 통하여 착석 부재(400)의 구조를 견고하게 유지할 수 있다.

도 7은 도 5의 고정 부재(300)의 개략적인 사시도를 나타낸다. 도 7의 고정 부재(300)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 고정 부재(300)의 구조를 다양하게 변형할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 고정 부재(300)는 제1 고정부(310), 지지 브라켓(320) 및 제2 고정부(330)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 고정 부재(300)는 다른 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.

제1 고정부(310)에는 지지 유닛(22)(도 5에 도시, 이하 동일)이 삽입되는 고정구(3101)가 형성된다. 고정구(3101)는 원통형으로 형성되어 지지 유닛(22)을 견고하게 지지한다. 지지 유닛(22)이 그 하부로 갈수록 직경이 클 수 있으므로, 지지 유닛(22)을 고정구(3101)에 삽입한 후 지지 유닛(22)과 고정구(3101) 사이 공간에 완충재(미도시)를 충전함으로써 지지 유닛(22)을 견고하게 고정시킬 수 있다.

복수의 지지 브라켓들(320)은 제1 고정부(310)의 측면에 결합된다. 복수의 지지 브라켓들(320)은 방사상으로도 상호 동일한 간격으로 이격되어 뻗어 있다. 따라서 지지 유닛(22)을 고정시키는 제1 고정부(310)를 좀더 안정적으로 지지할 수 있다.

제2 고정부(330)는 복수의 지지 브라켓들(320)과 결합되어 복수의 지지 브라켓들(320)을 고정한다. 제2 고정부(330)는 제1 고정부(310)와 이격되어 제1 고정부(310)의 측면을 둘러싼다. 따라서 제1 고정부(310) 및 제2 고정부(330)를 동심원 형태로 배치할 수 있으므로, 인공 구조물(1000)(도 5에 도시)의 미관을 크게 향상시킬 수 있다. 한편, 제2 고정부(330)에는 복수의 착석 부재들(400)이 삽입되는 복수의 오목부들(3301)이 형성된다. 따라서 복수의 오목부들(3301)에 복수의 착석 부재들(400)을 좀더 안정적으로 삽입하여 고정시킬 수 있다.

좀더 구체적으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 오목부(3301)는 상호 마주하는 제1 측면(3301a) 및 제2 측면(3301b)을 포함한다. 한편, 제1 측면(3301a) 및 제2 측면(3301b)간의 거리(d)는 제1 고정부(310)에 가까울수록 점차 작아진다. 오목부(3301)가 이러한 구조를 가지므로, 복수의 착석 부재들(400)을 오목부(3301)에 좀더 용이하게 착탈할 수 있다. 따라서 복수의 착석 부재들(400)을 고정 부재(300)에 좀더 용이하게 결합시키거나 분리할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10, 12. 광전변환유닛 100, 200. 솔라 트리
1000. 인공 구조물 101, 121. 광전변환부
1011, 1016. 고정 부재 1012. 고무 패킹
1013. 광투과 부재 1014. 태양 전지판
1015. 금속 프레임 103, 121. 힌지형 지지부
1031, 2011b. 볼록부 1211. 발광 패널
1211a. 금속 판재 1211b. 발광 다이오드
1213. 지지판 20, 22. 지지 유닛
201, 203, 205, 207. 지지대 2011, 2031, 2051, 2071. 지지부
2011a, 2033a. 연결부 2013, 2033, 2053, 2073. 분기부
2013a. 연결부 2013b. 오목부
2013c. 일단 2013d. 캡형 부재
2033b. 오목부 209. 점검용 문
300. 고정 부재 310, 330. 고정부
3101. 고정구 320. 지지 브라켓
3301. 오목부 3301a, 3301b. 측면
400. 착석 부재 410. 축전지
420. 수납 부재 420a. 수납문
430. 착석판 4301, 4307. 홈
4301a. 바닥면 4303. 배수구
4305. 판면 440. 브라켓
G. 지면 S. 중공형 공간