태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕 구조{Roof structure of dome structure with solar power system}

본 발명은 태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수처리장 등과 같이 내부에 악취, 유독성가스가 형성되는 공간을 폐쇄하는 지붕구조를 제공하되, 지붕의 외면에 태양광 패널을 배치하여 태양광을 이용한 발전시스템을 구축하며 이와 동시에 태양광 패널, 안정기 및 케이블 등의 설치가 용이하며 안정기와 케이블이 외부로 노출되지 않도록 하여 미관이 우수함과 동시에 외부로부터의 이물질, 습기의 유입 등을 방지하여 내구성을 향상시킨 태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕 구조에 관한 것이다.

일반적으로 원유나 오일 등의 제품을 저장하거나 기밀 및 내화학성을 요하는 저장탱크 또는 오수 및 폐수를 처리하기 위한 저장 탱크 또는 하수를 처리하기 위한 농축조, 부유물에 의해 악취를 발생시키는 발효조 등은 가스의 증발이나 부식을 방지하고, 악취 및 외부로부터의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 금속재로 구성된다.

특히 하수처리장, 농축조, 발효조 등과 같은 건축물은 악취와 유독성가스가 배출되는 공간은 내부에서 발생하는 악취와 유독성가스가 외부로 새어나가는 것을 방지함과 동시에 유독성가스에 의한 부식을 최소화하기 위해 내벽에 부식에 강한 도료를 도포하며 알루미늄 등의 금속재를 이용하여 내부 및 외부 구조물을 구성한다.

이때, 상기 내부 및 외부 구조물 중 지붕은 무게를 가볍게 하되 면적은 넓게 하기 위하여 아치형 또는 돔 형태의 지붕으로 이루어진다.

이러한 하수처리장 등과 같은 건축물의 지붕 구조에 관한 종래기술로는 등록특허 제10-1470325호(2014.12.02. 등록)가 있는데, 상기 종래기술은 '태양전지판을 이용한 하수처리장 지붕 설치 구조'에 관한 것으로, 하수처리장의 지붕에 태양전지판을 배치하여 태양광 발전을 통한 전기 생산의 이중 효과를 얻을 수 있는 것이다.

그러나, 상기 종래기술은 태양전지판을 일정 각도 경사진 형태로 배치해야 함으로써 이를 위한 고정 브라켓의 구성이 제한적이고 태양전지판을 직접 고정함으로써 교체 및 수리를 위해 태양전지판을 분리하는 과정이 매우 번거로운 문제점이 있었다.

즉, 태양전지판을 분리하기 위해서는 배턴에 결합된 체결볼트를 해제한 후 배턴을 들어올린 후 태양전지판을 분리할 수 있도록 구성됨으로써 하나의 태양전지판을 분리하기 위해서 다수의 배턴을 분해해야 하는 문제점이 있었다.

한편, 상기 돔형 건축물 이외에도 장방형, 아치형 지붕을 갖는 건축물 또는 구조물은 상술한 정유탱크, 하수처리장, 발효조, 농축조 이외에도 야외 주차장, 야외 공연장, 야외무대 또는 실내 공연장과 극장 및 야외 조경을 위한 조경건축물 등이 있다.

본 발명은 태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕 구조를 제공하되, 태양광 패널의 결합 및 고정이 용이하며, 동시에 분리가 용이하고 태양광 패널을 개별적으로 분리할 수 있도록 구성함으로써 유지 보수의 편의성을 향상시킨 태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕 구조를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상하로 이격된 위치에 배치되는 상부판과 하부판 및 상기 상부판과 하부판 사이에 상호 교차하도록 배치되어 'X'자 형태로 배치되는 지지대를 포함하여 이루어진 지지대와, 판재 형상으로 이루어지며 상기 지지대의 상부판에 결합나사를 통해 결합되는 커버와, 상기 커버와 지지대의 결합부위의 상방에 배치되며, 길이 방향으로 연장된 판재 형상으로 이루어지며, 저면에 길이 방향을 따라 배치되는 밀폐용 가스켓이 더 포함된 누름대와, 상기 커버의 상면에 배치되는 집광패널과, 상기 집광패널과 연결된 안정기와, 상기 안정기와 연결되어 생산된 전기를 이송하는 케이블 및 상기 케이블을 보호하기 위한 보호덕트를 포함하여 이루어진 태양광발전부와, 상기 커버의 상부에 구비된 탄성체와, 상기 탄성체의 � �단을 상기 커버에 고정하는 고정구와, 상기 탄성체에 구비되어 집광패널과 맞닿을 때 마찰에 의한 손상을 방지하기 위한 완충구를 포함하여 이루어진 태양광 패널 고정수단을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 태양광발전부에는, 상기 안정기를 외부로부터 차단하기 위한 보호덮개가 더 구비되되, 상기 보호덮개는, 상기 안정기의 상방에 배치되되 하단부가 상기 누름대 또는 상기 커버에 결합나사를 통해 착탈 가능하게 결합되며, 상기 누름대 또는 상기 커버와의 사이에 안정기가 배치되는 수납공간이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대에는, 복수의 지지대가 방사상으로 배치되도록 원판형의 조인트 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 탄성체는, 일측에 고정구가 관통 삽입되는 삽입공이 형성된 고정부와, 상기 집광패널의 상면을 가압하는 가압부 및 상기 고정부(511)와 가압부를 잇되 호(弧)형상으로 이루어져 탄성력을 가지는 탄성부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 아치형 건축물의 지붕을 형성하되, 시공 및 유지 보수의 편의성을 향상시키며 동시에 외부에 태양광발전부를 구비하여 태양광을 이용한 전기의 생산을 도모할 수 있어 활용도를 높인 효과가 있다.

또한, 태양광발전부의 집광패널을 고정수단을 통해 견고하게 고정할 수 있으며, 유지보수시 용이하게 커버로부터 분리할 수 있어 유지보수에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지붕구조를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 지붕구조를 분해 도시한 분해도.
도 3은 본 발명에 따른 지붕구조의 결합관계를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 패널 고정수단을 도시한 개략도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 태양광 발전시스템이 부설된 아치형 건축물의 지붕 구조(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지지대(10)와, 커버(20)와, 누름대(30)와, 태양광발전부(40) 및 태양광 패널 고정수단(50)을 포함하여 이루어진다.

이하의 설명에서 아치형 건축물의 지붕 구조에 관해 설명하나 이는 하나의 실시예이며, 장방형, 돔형 등에도 적용될 수 있으며 특히 호(弧)형을 이루는 지붕에는 설치가 가능한 것이다.

상기 지지대(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상하로 이격된 위치에 배치되는 상부판(11)과 하부판(12) 및 상기 상부판(11)과 하부판(12) 사이에 상호 교차하도록 배치되어 'X'자 형태로 배치되는 지지판(13)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 지지대(10)는 상부판(11)과 하부판(12) 및 지지판(13)이 길이 방향으로 연장 형성되는 것으로, 부식이 방지되고 중량이 비교적 가벼운 알루미늄 등의 금속재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 지지판(13)은 상부판(11)과 하부판(12)에 일체로 성형되거나 용접 또는 너트나 볼트 등과 같은 체결수단을 통해 체결 고정될 수도 있다.

상기와 같이 이루어진 지지대(10)는 아치형 지붕을 형성하는 과정에서 지지대의 설치위치에 따라 지지대에 전달되는 수직하중에 대한 대응력 및 버팀력이 향상됨으로써 아치형 지붕의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 상부판(11)에는 후술하는 커버(20)가 결합되는 복수의 결합공(111)이 일정 간격으로 형성될 수 있다.

나아가, 상기 상부판(11)에는 상기 커버(20)의 단부가 안치되는 안치부(15)가 더 형성될 수 있으며, 상기 안치부(15)는 상부판(11)의 중앙에서 하방측으로 요입 형성된다.

또한, 상기 지지대(10)는 복수의 지지대(10)가 원판형의 조인트 플레이트(14)를 통해 방사상으로 배치될 수 있으며, 각각의 지지대(10)는 상기 조인트 플레이트(14)에 나사 및 볼트 등과 같은 결합수단을 통해 고정된다.

이때, 상기 조인트 플레이트(14)는 상기 지지대(10)의 상부판(11)과 하부판(12)을 각각 고정할 수 있도록 상부와 하부에 한 쌍이 상호 대칭되게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 커버(20)는, 상기 지지대(10)에 결합하여 건축물의 내부와 외부를 구획하기 위한 것으로, 판재 형상으로 이루어지며 상기 지지대(10)의 상부판(11)에 결합나사(B)를 통해 고정된다.

상기 커버(20)는 측부가 지지대(10)의 상부판(11)에 맞닿게 배치된 후 상부판(11)과 결합나사(B)를 통해 고정되며, 이를 위해 복수의 체결공(22)이 커버(20)의 측부에 길이 방향을 따라 일정 간격으로 다수개 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 커버(20)는 도면 중 도시된 사각판재의 형상 이외에도 삼각, 사다리꼴 형태 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 커버(20)의 단부는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(10)의 상부판(11)에 형성된 안치부(15)에 삽입되도록 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

상기 누름대(30)는, 상기 커버(20)와 지지대(10)의 결합부위의 상방에 배치되어 커버(20)와 지지대(10)의 결합력을 높임과 동시에 결합부위를 외부로부터 차단하여 습기, 이물질 등이 유입되는 것을 방지한다.

이를 위해 상기 누름대(30)는 길이 방향으로 연장된 판재 형상으로 이루어지며, 저면에 길이 방향을 따라 배치되는 밀폐용 가스켓(31)이 더 포함된다.

또한, 상기 누름대(30)는 상기 커버(20)가 상기 지지대(10)의 안치부(15)에 안치된 상태에서 이를 가압 고정하기 위하여 상기 커버(20)의 외주면에 맞닿는 형태로 저면이 절곡 형성되는 것이 바람직하며, 상기 밀폐용 가스켓(31)은 누름대(30)와 커버(20) 사이에 배치되어 외부로부터의 습기, 이물질 등이 누름대(30)와 커버(20) 사이로 유입되는 것을 방지함과 동시에 내부로부터의 악취, 유독성 가스가 새어나가는 것을 방지하는 것이다.

상기 태양광발전부(40)는, 상기 커버(20)에 배치되어 태양광을 집광하여 이를 이용한 전기를 생산하기 위한 것으로, 상기 커버(20)의 상면에 배치되는 집광패널(41)과, 상기 집광패널(41)과 연결된 안정기(42)와, 상기 안정기(42)와 연결되어 생산된 전기를 이송하는 케이블(43) 및 상기 케이블(43)을 보호하기 위한 보호덕트(44)를 포함하여 이루어진다.

상기 집광패널(41)은, 통상의 태양광 집광패널(41)로서 상기 커버(20)의 상면에 배치된다.

상기 안정기(42)는 상기 집광패널(41)의 일측에 구비되어 집광패널(41)에 의해 형성된 전류를 이송하는 것을, 상기 커버(20)의 상면에 배치된다.

이때 상기 안정기(42)는 설치 후 외부로부터 유입된 습기, 이물질 등에 의해 손상되는 것을 방지하고, 나아가 고장 및 사용 수명의 한계 등에 의해 안정기를 수리하거나 교체작업이 용이하도록 보호덮개(45)를 통해 보호된다.

상기 보호덮개(45)는, 상기 안정기(42)의 상방에 배치되되 하단부가 상기 누름대(30) 또는 상기 커버(20)에 결합나사(B)를 통해 착탈 가능하게 결합되며, 상기 누름대(30) 또는 상기 커버(20)와의 사이에 안정기(42)가 배치되는 수납공간(451)이 형성된다.

상기 보호덮개(45)는, 하단부의 테두리는 상기 누름대(30) 또는 커버(20)의 상면에 맞닿게 배치되며 복수의 결합나사(B)를 통해 누름대(30) 또는 커버(20)에 착탈 가능하게 결합된다.

한편, 상기 보호덮개(45)는 상기 케이블(43)을 보호하기 위한 보호덕트(44)의 단부가 상기 수납공간(451)의 내측으로 삽입 배치되도록 상기 보호덕트(44)가 삽입되는 관통공(452)이 더 형성될 수 있다.

이때, 상기 관통공(452)은 삽입된 보호덕트(44)와의 사이에 기밀을 유지하기 위하여 외측으로 돌출되어 밀착편(453)이 더 구비되고, 상기 밀착편(453)의 일면 즉 상기 보호덕트(44)와 맞닿는 면에 기밀 유지를 위한 패킹(454)이 구비된다.

상기 밀착편(453)은, 상기 관통공(452)에 테두리에서 외측을 향해 돌출 형성되며, 이때 상기 관통공(452)을 성형하는 과정에서 일체로 절곡 형성하거나, 별도로 성형뒤 용접 등을 통해 고정하는 형태로 이루어질 수 있다.

상기 패킹(454)은 보호덕트(44)와 밀착편(453)사이의 공간을 채워 외부로부터 습기, 이물질이 수납공간(451)으로 유입되는 것을 차단하는 것으로, 실리콘, 우레탄 등 탄성을 가지는 소재로 이루어져 상기 보호덕트(44)가 관통공(452)에 삽입될 때 압축되었다가 탄성 복원력을 통해 보호덕트(44)에 밀착함으로써 기밀을 유지할 수 있는 것이다.

상기 보호덕트(44)는, 상기 안정기(42)와 연결된 케이블(43)을 보호하기 위한 것으로, 케이블(43)의 진행 방향을 따라 연속적으로 형성된다.

상기 태양광 패널 고정수단(50)은, 상기 커버(20)의 상면에 배치된 집광패널(41)을 착탈 가능하게 고정하기 위한 수단으로서, 상기 커버(20)의 상부에 구비된 탄성체(51)와, 상기 탄성체(51)의 일단을 상기 커버(20)에 고정하는 고정구(52)와, 상기 탄성체(51)에 구비되어 집광패널(41)과 맞닿을 때 마찰에 의한 손상을 방지하기 위한 완충구(53)를 포함하여 이루어진다.

상기 탄성체(51)는 일단은 고정되고 타단은 상하 또는 좌우로 이동 가능하게 형성된 것으로, 상기 탄성체(51)는 일측에 고정구(52)가 관통 삽입되는 삽입공(512)이 형성된 고정부(511)와, 집광패널(41)의 상면을 가압하는 가압부(513) 및 상기 고정부(511)와 가압부(513)를 잇되 호(弧)형상으로 이루어져 탄성력을 가지는 탄성부(514)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 탄성체(51)는 상기 고정부(511)를 통해 위치가 고정된 상태에서 가압부(513)가 집광패널(41)의 상면을 가압하여 고정하고, 집광패널(41)을 수리 및 교체하기 위하여 커버(20)로부터 분리시 상기 가압부(513)를 상방으로 들어올려 집광패널(41)을 분리한다.

이때, 상기 탄성부(514)는 종단면이 호형으로 이루어져 탄성력을 형성하는 것으로, 가압부(513)가 집광패널(41)의 상면을 가압할 때 탄성력에 의해 가압부(513)를 고정한다.

상기 완충구(53)는 가압부(513)의 일면에 구비되어 맞닿는 집광패널(41)의 손상을 방지하기 위한 것으로, 실리콘, 우레탄, 고무, 스펀지 등과 같은 소재로 형성되어 마찰에 의해 집광패널(41)이 손상되는 것을 방지한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 아치형 건축물의 지붕을 형성하되, 시공 및 유지 보수의 편의성을 향상시키며 동시에 외부에 태양광발전부를 구비하여 태양광을 이용한 전기의 생산을 도모할 수 있어 활용도를 높인 효과가 있다.

또한, 태양광발전부의 집광패널을 고정수단을 통해 견고하게 고정할 수 있으며, 유지보수시 용이하게 커버로부터 분리할 수 있어 유지보수에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 아치형 건축물의 지붕 구조
10 : 지지대 11 : 상부판
12 : 하부판 13 : 지지대
14 : 조인트플레이트 15 : 안치부
20 : 커버 22 : 체결공
30 : 누름구 31 : 가스켓
40 : 태양광발전부 41 : 집광패널
42 : 안정기 43 : 케이블
44 : 보호덕트 45 : 보호덮개
50 : 태양광 패널 고정수단
51 : 탄성체 52 : 고정구
53 : 완충구