태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템{A solar photovoltaic cleaning and cooling system}
본 발명은 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집광판이 과열될 경우 집광판의 전면 또는 전, 후면에 물을 분사하여 태양전지의 온도를 낮추어 에너지 효율을 극대화하고, 바람이 세게 불 때나 물이 분사되는 방향의 역방향으로 바람이 불 경우, 분사되는 물을 정지시켜 에너지 효율을 극대화시킴은 물론, 이에 이용되는 물도 절약할 수 있고, 태양광을 집광하는 집광판이 오염될 경우, 집광판을 자동으로 세척하여, 집광판 수명 연장 및 이에 이용되는 물의 낭비를 방지하는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전기에서 사용되는 태양전지는 반도체 PN접합으로 구성된 태양전지에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양전지는 필요한 단위용량으로 직병렬 연결하여 일정한 구조물에 넣어 태양전지가 충격에 견딜 수 있도록 한 태양전지판이 상용화되어 사용되고 있 다. 그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 햇빛이 비치지 않는 날, 즉 태양광이 조사되지 않으면 전기를 발생할 수 없는 단점이 있다. 즉, 태양전지는 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 때문에 입사되는 광량이 많을수록 전기를 더 많이 생산할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하고자, 계절, 태양의 위치, 날씨의 변화에 따라 시시각각으로 달라지는 발전량을 비교적 균일하게 함은 물론 발전량을 최대로 하기 위하여 태양의 위치에 따라 태양전지가 설치된 집광판의 위치를 이동시킬 수 있는 태양광 발전기가 개발되었다. 태양광을 추적하는 태양광 발전기는, 효율적인 집광을 하기 위해서 일정한 시간을 구획 별로 나누어 집광판의 위치를 정하고 해당 시간에 해당 구획에 도달하면 집광판을 설정된 위치로 이동시켜 태양광선을 효율적으로 집광시킬 수 있도록 하였다. 그러나, 이러한 방법으로 태양광선은 효율적으로 집광시킬 수 있었지만, 상술한 바와 같이 태양전지의 온도가 너무 높게 올라갈 경우 태양전지의 내부에 흐르는 전류의 저항값이 커져 전력이 손실이 되는 문제점이 있었다. 따라서, 이러한 문제점으로 인하여 발전효율이 저하되기 때문에 전력은 손실되고 동시에 태양전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다. 또한, 태양광 발전기가 설치된 장소 주변에서 건물의 도장작업에 의한 페인트 분진, 봄철 꽃가루, 황사, 동절기의 눈 및 각종 먼지 등의 이물질이 집광판에 고착되면, 집광 효율이 떨어지고 마찬가지로 태양전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 집광판이 과열될 경우 집광판의 전면 또는 전, 후면에 물을 분사하여 태양전지의 온도를 낮추어 에너지 효율을 극대화하고, 물이 분사될 때 바람이 세게 불어 부는 바람에 의해 집광판의 온도를 따로 낮추지 않아도 될 때는 분사되는 물을 정지시키고, 물이 분사되는 방향의 역방향으로 바람이 불 경우에도 마찬가지로 분사되는 물을 정지시켜 에너지 효율을 극대화시킴은 물론, 이에 이용되는 물도 절약할 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 집광판 주변의 외기의 오염상태를 감지하여 기준치 이상 올라갈 경우, 집광판에 고착되는 이물질이 제거될 때까지 물을 분사하여 주변 건물의 도장작업에 의한 페인트 분진, 봄철 꽃가루, 황사, 동절기의 눈 및 각종 먼지 등의 이물질로부터 보호하고, 아울러 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 외기 온도가 물 공급관내의 물이 결빙온도 이하로 내려가면, 물 공급관 내의 물을 외부 배수구로 배출하여 동절기 때 물 공급관의 동파를 방지할 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 집광판이 태양의 위치를 추적하는 추적식 태양광 발전기에 있어서, 주변의 풍속을 감지하여 바람이 설정된 풍속이상 불 경우, 집광판 표면에 분사되는 물을 정지시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 주변의 풍향을 감지하여 바람이 상기 물이 분사되는 방향의 역방향으로 불 경우와, 상기 물의 온도가 집광판 표면온도 비해 설정된 기준온도 값 이상으로 높을 경우에, 상기 집광판 표면에 분사되는 물을 정지시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 상기 집광판의 표면 온도가 주변의 외기 온도에 비해 설정된 기준온도 값 이상 올라갈 경우 집광판 표면에 물을 분사하고, 외기 온도가 물 공급관 내의 물을 얼게 하는 온도보다 낮아질 경우, 상기 물 공급관 내의 물을 연결된 배수관으로 배출하고, 집광판 주변의 외기의 오염 상태가 설정된 기준치 이상으로 오염될 경우, 집광판 표면에 물을 분사하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 태양위치에 따라 집광 각도가 변하는 집광판이 설치된 태양광 발전기와, 주변의 외기의 온도 및 외기 오염 상태, 상기 집광판 표면의 온도, 주변의 외기 오염 상태, 상기 물 공급관 내의 물의 온도, 주변의 풍속 및 풍향, 상기 물 공급관으로 공급되는 물의 유동압력을 감지하는 센서부와, 상기 집광판의 표면온도가 주변의 외기 온도에 비해 설정된 온도 이상으로 올라갈 경우와, 상기 집광판 주변의 외기 오염 상태 가 설정된 기준치 이상 올라갈 경우에 물 공급 신호를 동작부로 송신하고, 외기 온도가 물 공급관 내의 물을 얼게 하는 온도보다 낮아질 경우에, 물 배수 신호를 동작부로 송신하고, 집광판 주변의 바람이 설정된 풍속이상일 경우나, 상기 집광판 표면으로 분사되는 물의 역방향으로 바람이 불 경우에, 물 공급 차단신호를 동작부로 송신하는 제어부 및 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면, 물 저장탱크에 저장된 물을 상기 물 분사부로 공급하고, 상기 제어부로부터 물 배수 신호가 송신되면, 물 공급관 내의 물을 외부로 배출하고, 물 공급 차단 신호가 송신되면, 물 공급을 차단하는 동작부를 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 상기 제어부로 물 공급 신호, 물 공급 차단신호, 물 배수신호 및 물 공급 차단신호를 외부에서 송신하는 사용자 단말기를 더 포함한다. 또한, 상기 센서부는, 상기 집광판 주변의 외기의 온도를 감지하는 외기 온도 감지센서와, 상기 집광판 표면의 온도를 감지하는 집광판 온도 감지센서와, 상기 집광판 주변의 외기 오염 상태를 감지하는 외기오염 감지센서와, 상기 물 공급관 내의 물의 온도를 감지하는 물 온도 감지센서와, 상기 집광판 주변의 풍속을 감지하는 풍속 감지 센서와, 상기 집광판 주변의 풍향을 감지하는 풍향 감지 센서 및 상기 물 공급관으로 공급되는 물의 유동압력을 감지하는 물 압력 감지센서를 포함한다. 또한, 상기 동작부는, 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면, 물 저장탱크에 저장되어 있는 물을, 물 공급관으로 펌핑하고, 상기 제어부로부터 물 공급 차단신호가 송신되면 동작을 정지하는 물 공급 펌프와, 상기 물 공급 펌프의 펌핑에 의해 물 공급관으로 공급되는 물의 유동 압력의 세기를 조절하는 자동압력 조절탱크와, 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면 밸브를 개방하고, 물 공급 차단신호가 송신되면 밸브를 닫는 물 공급 밸브 및 상기 제어부로부터 물 배수신호가 송신되면 밸브를 개방하여 상기 물 공급관 내의 물을 배수관로 배출하는 물 배수밸브를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 집광판이 고정되게 설치된 고정식 태양광 발전기에 있어서, 물 공급관과 연결되어 상기 집광판으로 물을 분사하는 물 분사부; 를 포함하며, 주변의 풍속을 감지하여 바람이 설정된 풍속이상 불 경우, 집광판 표면에 분사되는 물을 정지시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 주변의 풍향을 감지하여 바람이 상기 물이 분사되는 방향의 역방향으로 불 경우와, 물의 온도가 집광판 표면온도에 비해 설정된 온도 값 이상으로 높을 경우에, 상기 집광판 표면에 분사되는 물을 정지시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 상기 집광판 주변의 외기의 온도를 감지하는 외기 온도 감지센서와, 상기 집광판 표면의 온도를 감지하는 집광판 온도 감지센서와, 상기 집광판 주변의 외기 오염 상태를 감지하는 외기오염 감지센서와, 상기 집광판 주변의 풍속을 감지하는 풍속 감지 센서와 상기 집광판 주변의 풍향을 감지하는 풍향 감지센서 및 상기 물 공급관 으로 공급되는 물의 압력을 감지하는 물 압력 감지센서를 포함하는 센서부와, 상기 집광판의 표면온도가 주변의 외기 온도에 비해 설정된 온도 이상으로 올라갈 경우와, 상기 집광판 주변의 외기 오염 상태가 설정된 기준치 이상 올라갈 경우에 물 공급 신호를 동작부로 송신하고, 외기 온도가 물 공급관 내의 물을 얼게 하는 온도보다 낮아질 경우에, 물 배수 신호를 동작부로 송신하고, 집광판 주변의 바람이 설정된 풍속이상일 경우나, 상기 집광판 표면으로 분사되는 물의 역방향으로 바람이 불 경우에, 물 공급 차단신호를 동작부로 송신하는 제어부와, 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면, 물 저장탱크에 저장된 물을 상기 물 분사부로 공급하고, 상기 제어부로부터 물 배수 신호가 송신되면, 물 공급관 내의 물을 외부로 배출하고, 물 공급 차단신호가 송신되면, 물 공급을 차단하는 동작부 및 상기 제어부로 물 공급 신호, 물 공급 차단신호, 물 배수신호 및 물 공급 차단신호를 송신하는 사용자 단말기를 포함한다. 또한, 상기 동작부는, 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면, 물 저장탱크에 저장되어 있는 물을, 자동압력조절탱크에 가압 펌핑 하고, 상기 제어부로부터 물 공급 차단신호가 송신되면 동작을 정지하는 물 공급펌프와, 상기 물 공급 펌프의 펌핑에 의해 물 공급관으로 공급되는 물의 압력의 세기를 조절하는 자동압력 조절탱크와, 상기 제어부로부터 물 공급 신호가 송신되면 밸브를 개방하고, 물 공급 차단 신호가 송신되면 밸브를 닫는 물 공급 밸브 및 상기 제어부로부터 물 배수신호가 송신되면 밸브를 개방하여 상기 물 공급관 내의 물을 배수관로 배출하는 물 배수밸브를 포함한다.
본 발명은, 집광판이 과열될 경우 집광판의 전면 또는 전, 후면에 물을 분사하여 태양전지의 온도를 낮추어 에너지 효율을 극대화하고, 바람이 강하게 불어 집광판의 온도를 따로 낮추지 않아도 될 때는 분사되는 물을 정지시키고, 물이 분사되는 방향의 역방향으로 바람이 불 경우에도 마찬가지로 분사되는 물을 정지시키고, 집광판의 온도가 물의 온도보다 낮을 경우 분사되는 물을 정지시켜 에너지 효율을 극대화시킴은 물론, 이에 이용되는 물도 절약할 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 외기 온도가 물 공급관내의 물이 결빙되는 온도 이하로 내려가면, 물 공급관 내의 물을 외부로 배출하여 동절기 때, 물 공급관의 동파를 방지할 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 집광판 주변 외기 오염상태를 감지하여 기준치 이상 올라갈 경우, 집광판에 고착되는 이물질이 제거될 때까지 물을 분사하여 주변 건물의 도장작업에 의한 페인트 분진, 봄철 꽃가루, 황사, 동절기의 눈 및 각종 먼지 등의 이물질로부터 보호하고, 아울러 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 집광판 근처에서 발생할 수 있는 화재, 산불 등의 재해로 부터 집광판의 소손이 우려 될 때, 집광판 전면, 또는 전,후면에 강제로 물을 분사하여 집광판을 화재로부터 보호할 수 있는 태양광 발전기 세척 및 냉각시스템을 제 공 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 전체 구성도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은, 태양광 발전기(110), 센서부(140), 제어부(150), 동작부(160), 물 저장탱크(170) 및 사용자 단말기(180)를 포함한다. 특히, 본 발명의 일실시예의 태양광 발전기(110)는, 태양위치에 따라 집광판(120)의 집광 각도가 변하게 하도록 집광판(120) 후면에 모터(미도시)가 설치되고, 후술할 메모리(151)에 태양의 위치, 즉 태양의 일주를 각 시간대 별로 설정하여, 제어부(150)가 설정된 시간에 따라 집광판(120)의 각도를 변하게 하는 구성 또는 광센서(도시하지 않음)를 설치하여 태양의 일주에 따라 집광판(120)의 집광 각도를 변하게 하는 구성으로 된 태양 위치 추적식 태양광 발전기에 적용되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지는 아니한다. 또한, 태양위치에 따라 집광 각도가 변하는 것에 대한 구체적인 구성은 이미 공지되어 있는바, 본 명세서에서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이어서, 태양광 발전기(110)는, 집광판(120) 및 물 분사부(121)를 포함한다. 집광판(120)은, 집광되는 태양광을 흡수하여 전기를 발생하도록 직렬 또는 병렬로 배열된 태양전지가 다수개 설치되어 있으며, 상기 태양전지를 통해 발생되는 전력을 생산하도록 구성되어 있다. 상기 태양전지는, 잘 알려진 바와 같이 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 것이 가능하게끔 반도체화합물로 이루어진 반도체 PN접합으로 구성되어 있다. 즉, 상기 태양전지에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 집광판(120) 내부에 접속되어 있는 부하에 전류가 흐르도록 구비되어 있는 것이다. 물 분사부(121)는, 집광판(120) 둘레에 좌우측면이 대응되도록 구비되고, 집광판(120)을 기준으로 좌우측면에 집광판(120)의 전면에 물을 분사하는 다수개의 분무노즐(122)이 형성되어 있는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 아니하고 전, 후면을 향하도록 다수개의 분무노즐(122)이 형성될 수도 있다. 분무노즐(122)은, 고압의 액체 또는 기체를 분출할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하며, 적은 양으로도 보다 넓은 범위에 많은 액체를 분사할 수 있도록 다수개의 통공이 형성된 노즐인 것이 바람직하다. 또한, 분무노즐(122)을 스프링 쿨러 형식으로도 설치할 수도 있다. 그리고, 집광판(120)의 둘레에 마련된 물 분사부(121) 일측에는, 후렉시볼호스(미도시)가 물 공급관(191)과 연결되어 있다. 즉, 물 분사부(121)와 물 공급관(191) 사이에 후렉시볼호스(미도시)를 마련 하면, 집광판(120)의 일측에 설치된 모터(미도시)가 구동되어, 태양위치에 따라 집광 각도가 변할 때 집광판(120)이 원활하게 동작을 할 수 있는 것이다. 센서부(140)는, 외기 온도 감지센서(141), 집광판 온도 감지센서(142), 외기 오염 감지센서(143), 물 온도 감지센서(144), 풍향 및 풍속 감지 센서(145) 및 물 압력 조절 센서(146)를 포함한다. 외기 온도 감지센서(141)는, 집광판(120) 주변의 대기의 온도를 감지하는데, 집광판(120)의 주변의 대기의 온도를 감지하여 감지된 신호를 제어부(150)로 송신하는 비 접촉식 온도센서인 것이 바람직하다. 그리고, 외기 온도 감지센서(141)는, 집광판(120)에 설치될 수도 있고, 집광판 주변에 따로 설치되어 제어부(150)와 연결될 수도 있으나, 도시하지는 않았지만 집광판(120)에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 집광판 온도 감지센서(142)는, 집광판(120) 표면의 온도를 감지하는 접촉식 온도센서이고, 감지된 신호를 제어부(150)로 송신한다. 예컨대, 측정대상물과 접촉을 통해 온도를 측정하는 (백금)저항온도센서, 서미스터, 열전대 및 바이메탈 등이 될 수 있다. 외기 오염 감지센서(143)는, 집광판(120) 주변의 대기의 오염 상태를 감지하는 오염감지 센서이고, 감지된 신호를 제어부(150)로 송신한다. 마찬가지로, 외기 오염 감지센서(143)는, 집광판(120)에 설치될 수도 있고, 집광판 주변에 따로 설치되어 제어부(150)와 연결될 수도 있으나, 도시하지는 않았지만 집광판(120)에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 물 온도 감지센서(144)는, 물 공급관(191) 내에 설치되며, 물의 온도를 감지하여, 감지된 신호를 제어부(150)로 송신한다. 풍속 감지 센서(145) 및 풍향 감지 센서(146)는, 집광판(120) 주변의 풍속 및 풍향을 감지하는 센서이고, 감지된 신호를 제어부(150)로 송신한다. 마찬가지로, 풍속 감지 센서(145) 및 풍향 감지 센서(146)는, 집광판(120)에 설치될 수도 있고, 집광판 주변에 따로 설치되어 제어부(150)와 연결될 수도 있으나, 도시하지는 않았지만 집광판(120)에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 제어부(150)는, 외기 온도 감지센서(141) 및 집광판 온도 감지센서(142)로부터 상기 감지된 신호를 수신하여, 집광판(120)의 표면 온도가 주변의 대기의 온도에 비해 설정된 기준온도보다 올라갈 경우 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신한다. 즉, 메모리(151)에는 기준온도 값이 저장되어 있어 집광판(120)의 표면 온도가 주변의 대기의 온도에 비해 설정된 냉각 설정온도 값보다 올라가면, 제어부(150)는 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신하는 것이다. 예컨데, 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지된 대기의 온도가 섭씨 20도이고, 메모리(151)에 설정된 기준온도가 섭씨 10도일때, 집광판 온도 감지센서(142)로부터 감지된 집광판(120)의 표면온도가 섭씨 30도이면, 제어부(150)는 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신한다. 그러나, 집광판(120)의 표면온도가 섭씨 30도 미만이면, 제어부(150)는 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신하지 않는다. 또한, 집광판 온도 감지센서(142)로부터 감지된 집광판(120)의 표면온도가 섭씨 10도이고, 메모리(151)에 설정된 냉각수 설정온도 값이 섭씨 5도일 때, 물 온도감지센서(144)로부터 감지된 물의 온도가 섭씨 15도 이상이면, 제어부(150)는 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신하지 않는다. 즉, 물의 온도가 집광판(120)의 표면온도보다 높으면 냉각효과를 얻을 수 없기 때문이다. 또한, 후술하겠지만 메모리(151)에 저장되는 냉각수 설정온도 값과 냉각 설정온도 값이, 각 계절별, 각 월별 각 주별 등으로 각각의 단위별로 저장될 수 있다. 이어서, 제어부(150)는 외기 오염 감지센서(143)로부터 감지된 신호를 수신하여, 집광판(120) 주변의 오염상태가 기준치 이상으로 올라갈 경우, 물 공급 신호를 동작부(160)로 송신한다. 역시, 후술하겠지만 메모리(151)에는 외기오염 기준치 값이 저장되어 있고, 저장되는 외기오염 기준치 값은, 각 계절별, 각 월별 등으로 각각의 단위별로 저장될 수 있다. 또한, 제어부(150)는 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지된 신호를 수신하여, 물 공급관(191) 내의 물이 결빙되는 섭씨 0도 이하로 낮아질 경우, 물 배수신호를 동작부(160)로 송신한다. 또한, 제어부(150)는 풍속 감지 센서(1455) 및 풍향 감지 센서(146)로부터 감지된 풍속 및 풍향 신호를 수신한다. 이때, 제어부(150)는 풍속 감지 신호를 수신하여 집광판(120) 주변의 바람이 설정된 풍속이상으로 상승할 경우, 물 공급 차단신호를 동작부(160)로 송신한다. 그리고, 제어부(150)는 집광판(120)에 물이 분사될 때, 부는 바람의 풍향이 물이 분사되는 방향의 역방향일 경우에도 물 공급 차단신호를 동작부(160)로 송신한다. 즉, 태양의 일주에 따라 집광판(120)의 집광 각도가 변하는데, 제어부(150)는 집광판(120)의 현재 집광 각도에 따라 풍향 감지 센서(146)로부터 감지된 바람의 풍향이 물이 분사되는 방향의 역방향인지 아닌지를 계산하여, 역방향일 경우 물 공급 차단신호를 동작부(160)로 송신하는 것이다. 그리고, 메모리(151)에 설정된 집광 각도에 따라 집광판(120)의 집광 각도가 변하는 경우 역시 마찬가지이다. 또한, 제어부(150)는 후술할 자동압력 조절탱크(162)의 압력을 조절한다. 또한, 제어부(150)는, 메모리(151)를 포함한다. 메모리(151)는, 집광판 온도 감지센서(142)로부터 감지된 집광판(120)의 표면 온도에 비해 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지되는 외기 온도가 높은지 낮은지 비교되는 기준 값이 저장되어 있다. 또한, 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지된 외기 온도에 비해 물 온도 감지센서(144)로부터 감지된 물 공급관(191) 내의 물의 온도가 높은지 낮은지 비교되는 냉각수 설정 온도 값이 저장되어 있다. 그리고, 외기오염 감지센서(143)의 오염 기준치 값 및 풍속 감지 센서(145) 및 기준풍속 값이 저장되며, 후술할 물 공급밸브(163) 및 물 배수밸브(164)의 개방 시간이 저장된다. 또한, 메모리(151)에는 각 계절별, 월별 및 주별 등의 각 단위별로 상기 기준값 등을 저장할 수 있으며, 이러한 기준 값은 사용자 컴퓨터(180)를 이용하여 입력 또는 변경할 수도 있다. 덧붙여, 센서부(140)는 태양광 발전기(110)의 일측에 설치되는 것이 바람직하나 그 주변에 설치되어도 무방하지만, 태양광 발전기(110)에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 그리고, 제어부(150)는 태양광 발전기(110) 또는 동작부(160)에 설치될 수 있으며 이에 한정되지는 아니한다. 한편, 동작부(160)는, 물 공급 펌프(161), 자동압력 조절탱크(162), 물 공급 밸브(163) 및 물 배수밸브(164)를 포함한다. 물 공급 펌프(161)는, 물 저장탱크(170)와 연결되어 있고, 제어부(150)로부터 물 공급 신호가 수신되면, 물 저장탱크(170)에 저장되어 있는 물을 펌핑한다. 그리고, 물 저장탱크(170)에는 물이 저장되어 있으며, 상기 물은 저온의 냉각수인 것이 바람직하나, 물 이외에 저온의 기체가 저장되어 있을 수도 있으며 이에 한정되지는 아니한다. 이어서, 자동압력 조절탱크(162)는, 물 공급 펌프(161)의 펌핑에 의해 물 공급관(191)으로 공급되는 물의 유동 압력의 세기를 조절한다. 그리고, 자동압력 조절탱크(162)로부터 조절되는 물의 유동압력은 제어 부(150)로부터 조절된다. 물 공급 밸브(163)는, 제어부(150)로부터 물 공급 신호가 송신되면 밸브를 개방한다. 물 공급 밸브(163)가 개방되면 물 공급관(191)으로 유입되는 물은, 물 공급 펌프(161)에 의해 펌핑되는 압력과 자동압력 조절탱크(162)로부터 조절되는 압력에 의해 물 분사부(121)로 공급된다. 또한, 물 공급 밸브(163)는, 제어부(150)로부터 물 공급 차단신호가 동작부(160)로 송신되면, 밸브를 닫아 상기 물이, 물 공급관(191)으로 유입되지 못하게 한다. 즉, 상술한 바와 같이, 집광판(120)의 표면온도가 외기 온도에 비해 설정된 냉각수 설정 온도 값보다 올라가 집광판(120)의 표면에 물이 분사될 때, 집광판(120) 주변의 풍속이 설정된 기준풍속이상으로 상승하면, 제어부(150)는 물 공급 차단신호를 동작부(160)로 송신하고, 물 공급 차단신호가 동작부(160)로 송신되면 물 배수밸브(164)는 밸브를 닫아 상기 물이 물 공급관(191)으로 유입되지 못하게 한다. 또한, 물 배수밸브(164)는, 제어부(150)로부터 물 배수 신호가 송신되면 밸브를 개방하여 물 공급관 내의 물을, 물 공급관(191)과 연결된 배수관(192)으로 배출한다. 즉, 외기 온도감지센서(141)에서 측정된 외기 온도가 섭씨 0도 이하로 낮아져서, 물 공급관(191) 내의 물이 결빙되어 물 공급관이 동파되기 전에, 물 공급 관(191) 내의 물을 배출하여, 동절기 때 물 공급관(191)이 동파하는 것을 방지할 수 있는 것이다. 이어서, 사용자 단말기(180)는, 무선 또는 유선 통신을 통해 제어부(150)로 물 공급 신호, 물 공급 차단신호 및 물 배수신호를 송신할 수 있는 개인용 컴퓨터(PC)인 것이 가장 바람직하나, 이외에도 PDA, 휴대폰 등도 될 수도 있으며 이에 한정되지는 아니한다. 또한, 사용자는 사용자 단말기(180)를 이용하여 제어부(150)의 메모리(151)에 상술한 냉각설정온도 값과, 냉각수 설정온도 값과, 외기오염 감지센서(143)의 오염 기준치 값, 풍속 감지 센서(145)의 기준풍속 값 및 풍향 감지 센서(146)의 기준 풍속 값을 저장할 수 있으며, 물 공급밸브(163) 및 물 배수밸브(164)의 개방 시간을 저장할 수 있다. 따라서, 사용자가 원격지에서 사용자 단말기(180)를 이용하여 물 공급 신호, 물 공급 차단신호 및 물 배수신호를 송신하여 동작부(160)를 원격으로 조작할 수도 있다. 즉, 사용자는 원격지에서 수동으로도 제어부(150)를 조작할 수 있으므로, 자연재해인 산불, 기타 화재가 발생하게 되어도 먼 지역에서도 원격으로 물을 분사하여 태양광 발전기(110)를 보호할 수도 있다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 전체 구성도이다. 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 다른 실시예에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 우선, 본 발명의 다른 실시예는, 고정식 태양광 발전기에 적용되는 것이 바람직하다. 태양광 발전기(110)는, 제1 지지대(210), 제2 지지대(220), 지지봉(230), 집광판(120), 물 공급관(191) 및 분무노즐(122)을 포함한다. 제1 지지대(210) 및 제2 지지대(220)는, 양측에 소정거리 이격된 위치에 세워져 마련된다. 지지봉(230)은, 제1 지지대(210)와 제2 지지대(220) 사이에 하나 이상이 연결되고, 집광판(120)을 고정 지지한다. 집광판(120)은 지지봉(230)에 연속적으로 배열되어 태양광을 집광한다. 물 공급관(191)은, 제1 지지대(210)와, 제2 지지대(220)의 일측에 연결되며, 물 저장탱크(170)와 연결된 물 공급관(191)과 연결되어 있는 것이 바람직하다. 분무노즐(122)은, 물 공급관(191)의 일측에 집광판(120)을 바라보도록 다수 개가 설치되는 것이 가장 바람직하지만, 집광판(120)의 후면을 바라보도록 양측으로도 설치할 수도 있다. 그리고, 분무노즐(122)은, 물 공급관(191)으로 공급되는 물을 분사할 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 또한 분무노즐(122)을 좌, 우 또는 360도 회전하는 스프링 쿨러 형식으로도 설치할 수도 있다. 한편, 센서부(140), 제어부(150), 동작부(160), 물 저장탱크(170) 및 사용자 단말기(180)에 대해서는 상기 본 발명의 일실시예에서 이미 설명하였으므로, 여기서 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템은 고정식 태양광 발전기에 적용되는 것이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템에서 집광판을 냉각하는 냉각 시스템의 동작 흐름도이다. 도 3을 참고하면, 먼저 본 발명의 일실시예는 물론 다른 실시예도 하기의 방법에 적용된다. 우선, 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지된 외기 온도가 물 공급관(191) 내의 물을 결빙시키는 온도(예컨데, 섭씨 0도)보다 낮은지 제어부(150)에서 비교한다(단계S201). 이때, 외기 온도가 물 공급관(191) 내의 물을 결빙시키는 온도(섭씨 0도)보다 낮으면, 제어부(150)는 물 배수밸브(164)로 물 배수신호를 송신한다. 그러면, 물 배수밸브(164)의 밸브는 개방되고, 물 공급관(191) 내의 물은 배수관(192)을 통해 외부로 배출된다(단계S202). 상기 단계S201에 이어서, 외기 온도가 물 공급관(191) 내의 물을 결빙시키는 온도(섭씨 0도)보다 높으면, 물 온도 감지 센서(144)로부터 감지된 물 온도가 집광판 온도 감지 센서(142)로부터 감지된(단계S203), 물의 온도보다 메모리(151)에 설정된 냉각수 설정온도 값 보다 높은지 낮은지 제어부(150)에서 비교한다(단계 S204). 이때, 상기 설정된 냉각수 설정온도 값 보다 물 온도가 집광판(120)의 표면온도보다 높을 경우, 집광판 온도 감지센서(142)로부터 감지되는 집광판(120)의 표면 온도에 비해 외기 온도 감지센서(141)로부터 감지되는 외기 온도가(단계S205), 메모리(151)에 설정된 냉각설정 온도 값 보다 높은지 낮은지 제어부(150)에서 비교한다(단계S206). 그 다음, 집광판(120)의 표면 온도가 외기 온도에 비해 메모리(151)에 설정된 냉각설정 온도 값 보다 높을 경우, 풍속 감지 센서(145)로부터 감지된(단계S207) 집광판(120) 주변에 부는 바람이 메모리(151)에 설정된 풍속이상으로 상승하는지 제어부(150)에서 비교한다(단계S208). 이때, 집광판(120) 주변에 부는 바람이 메모리(151)에 설정된 풍속이상일 경우, 풍향 감지 센서(147)로부터 감지된(단계S209) 집광판(120) 주변의 풍향이 집광판(120)으로 분사될 물의 방향의 역방향으로 불지않을 경우, 집광판(120)의 표면 온도에 비해 외기 온도가 메모리(151)에 설정된 기준온도 값 보다 높으면(단계S210), 제어부(150)는 물 공급신호를 동작부(160)의 물 공급펌프(161), 자동압력 조절탱크(162) 및 물 공급밸브(163)로 물 공급 신호를 송신한다. 그러면, 물 공급 펌프(161), 자동압력 조절탱크(162) 및 물 공급 밸브(163)로 물 공급 신호가 송신되면, 물 공급펌프(161)는 물 저장탱크(170)에 저장되어 있는 물을, 자동압력 조절탱크(162)에 가압 펌핑하고, 물 공급밸브(163)가 밸브를 개방하면, 상기 펌핑되는 물은, 물 공급관(191)으로 유입된다. 이렇게, 물 공급관(191)으로 유입되는 물은, 물 공급펌프(161)로부터 펌핑되는 압력과 자동압력 조절탱크(162)의 압력에 의해 물 분사부(121)로 공급되어, 집광판(120)에 분사된다(단계S211). 그 다음, 메모리(151)에 설정된 물 공급 밸브(163)의 개방시간이 다 되면, 예컨대 설정된 개방시간이 약 3분~10분 정도의 시간일 경우, 이 개방시간 다 되면, 제어부(150)는 물 차단신호를 동작부(160)로 송신하고(단계S212), 상기 물 차단신호가 동작부(160)의 물 공급 펌프(161), 자동압력 조절탱크(162) 및 물 공급 밸브(163)로 송신되면, 물 공급 펌프(161) 및 자동압력 조절탱크(162)는 동작을 정지하고, 물 공급 밸브(163)는 밸브를 닫는다(단계S213). 이어서, 외기오염 감지센서(143)로부터 감지된 집광판(120)의 주변 외기의 오염 상태가(단계S214) 메모리(151)에 설정된 오염 기준치 이상인지 제어부(150)에서 비교한다. 이때, 상기 외기오염 상태가 메모리(151)에 설정된 오염 기준치 이상이면, 동작부(160)의 물 공급 펌프(161), 자동압력 조절탱크(162) 및 물 공급 밸브(163)로 물 공급 신호를 송신하고(단계S215), 상기 외기오염 상태가 메모리(151)에 설정된 오염 기준치 이하이면, 상기 단계S201로 돌아간다. 본 발명은 상술한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 용이하게 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이와 같은 변경은 청구항의 청구범위 기재범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 전체 구성도 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 전체 구성도 도 3은 도 1 및 도 2의 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템의 동작 흐름도이다. < 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 110: 태양광 발전기 120: 집광판 140: 센서부 150: 제어부 160: 동작부 170: 물 저장탱크 180: 사용자 단말기 |
