KR101018475B1

KR101018475B1 - 발전기능을 갖는 물탱크

Info

Publication number: KR101018475B1
Application number: KR1020090123504A
Authority: KR
Inventors: 기승철
Original assignee: 기재권
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN102548873A; JP2013503276A; US20120152318A1

Abstract

발전기능을 갖는 물탱크가 개시된다. 개시된 발전기능을 갖는 물탱크는 내부에 물을 저장하기 위한 저장공간이 형성되고 상부가 개방되며 하부에 배출부가 형성된 저장부와, 저장공간으로 물이 유입되기 위한 주입부가 마련되도록 저장부의 상부에 설치되며 태양광을 받아 전기를 생산하는 태양전지모듈을 포함하며, 빗물 등의 물을 태양전지모듈의 주변에 형성된 주입부를 통해 물탱크에 저장할 수 있으며, 물탱크에 저장된 물은 필요시 용수로서 공급하여 사용할 수 있고, 태양광 발전모듈은 물탱크의 상부에 설치되므로 별도의 설치공간을 필요로 하지 않으며, 이에 따라 토지사용문제 및 이를 위한 제반비용을 절감할 수 있다. 이와 같이 막대한 설치공간을 필요로 하는 태양전지모듈과 물탱크를 결합하여 초기 토지 구입비용에 따른 경제적 비용을 줄일 수 있다.

태양광, 발전, 물탱크, 주입부, 우수, 저장, 냉각, 세척

Description

발전기능을 갖는 물탱크 {WATER STORAGE TANK HAVING SOLAR VOLTAIC GENERATOR}

본 발명은 발전기능을 갖는 물탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빗물 등을 보관할 수 있는 물탱크에 태양광 또는 보관된 물을 이용하여 전기를 생산하는 발전기능을 갖는 물탱크에 관한 것이다.

최근 지구온난화 및 기후변화로 인하여 전 세계적으로 물 부족 현상이 심화되고 있으며, 한정적인 수자원을 효과적으로 활용하기 위해 빗물 등을 저장하여 활용하기 위한 방안이 개시되고 있다.

일례로 빗물이나 지하수를 보관하기 위해 설치되는 물탱크는 부피가 매우 과다하여 막대한 면적의 공간을 필요로 하고 있어 토지와 건축물의 공간 활용에 경제적 부담을 주고 있는 실정이나, 단순히 물을 보관하는 용도로만 사용되고 있어 개선이 필요하다.

한편, 화석연료를 연소하여 전기를 생산하는 발전장치는 발전과정에서 이산화탄소를 배출하고 있다.

이와 같이, 발전과정에서 발생한 이산화탄소는 오존층을 파괴시키고, 온난화를 진행시키는 요인이 되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하기 위한 규제가 시행되고 있어 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.

이와 같이 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 발전장치로, 태양, 물, 바람, 조력 등의 청정에너지를 이용하는 발전장치의 개발이 이루어지고 있다.

일례로 태양광을 이용한 태양광 발전장치는 제조가 간단하고, 설치 등이 용이하여 대표적으로 사용되고 있으며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.

이러한 태양광 발전장치는 발전면적 및 일조량에 따라 발전능력에 차이가 발생한다.

도 1은 종래 기술에 따른 태양광 발전장치가 설치된 사시도이다.

도 1을 참고하면, 종래에는 태양광 발전장치(200)를 설치하기 위해 넓은 면적의 토지를 구매하고, 이 토지를 터파기하여 태양광 발전장치(200)를 설치할 수 있는 설치공간을 마련한다.

그리고, 이 설치공간에 콘크리트 등으로 앵커(anchor)가 형성되고, 이 앵커에는 적절한 간격으로 지주(210)가 설치된다.

이러한 지주(210)는 수직형 구조물로 이루어지며, 그 상부에 태양광 발전용 패널(222)을 결합하기 위한 프레임(220)이 설치된다.

프레임(220)의 상부에는 태양광 발전용 패널(222)이 결합되어, 태양광을 이 용해 전기를 발생한다.

이를 위해 프레임(220)은 태양광 발전용 패널(222)이 태양이 조사되는 방향을 향하도록 경사지게 설치된다.

그러나, 이러한 태양광 발전장치를 넓은 면적에 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있으며, 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 어려움이 있다.

또한, 종래와 같이 육상에 설치되는 태양광 발전장치는 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 열량의 열기가 발생되며, 이러한 태양광 발전장치가 설치된 토지로부터도 막대한 열기가 전달되고 있다. 이와 같이 태양광 발전장치로 전달된 열은 태양전지모듈의 성능을 저하시키고, 고장을 일으키는 원인이 되고 있으며, 태양광 발전장치의 발전효율을 저하시키는 문제가 되고 있다.

또한, 종래의 태양광 발전장치는 지주를 안정적으로 설치하기 위해 지반을 다져야 하며, 지주를 설치할 수 있도록 콘크리트 등으로 지반공사를 해야 하므로 이러한 기반조성비용 등에 의해 초기 설치비가 증가하는 요인이 되고 있다.

본 발명은 태양광 발전장치가 물탱크에 설치되도록 하여 태양광 발전이 가능하면서도 우수 등의 물을 집수할 수 있도록 한 발전기능을 갖는 물탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 발전기능을 갖는 물탱크는 내부에 물을 저장하기 위한 저장공간이 형성되고 상부가 개방되며 하부에 배출부가 형성된 저장부와, 상기 저장부의 상부에 설치되며 태양광을 받아 전기를 생산하는 태양전지모듈을 포함하고, 상기 저장부의 상부와 상기 태양전지모듈 사이의 이격된 공간에 상기 저장공간으로 우수를 포함하는 물이 유입되는 주입부가 형성된다.

태양전지모듈은 태양의 일조량이 증가하는 방향을 향하도록 경사지게 설치될 수 있다.

저장부의 상부는 태양전지모듈이 경사진 각도와 대응하는 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

주입부에 설치되어 저장부 내부로 유입되는 이물질을 거르기 위한 필터부를 더 포함할 수 있다.

물탱크는 복수개로 이루어져, 인접되는 다른 물탱크와 연결될 수 있다.

태양전지모듈로 물을 공급하여 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.

세척 및 냉각 유닛은 저장부에 저장된 물을 펌핑하는 펌프와, 펌프와 연결되어 태양전지모듈의 표면으로 물을 공급하는 급수부를 포함할 수 있다.

세척 및 냉각 유닛은 외부의 급수원으로부터 물을 끌어올려 저장부로 공급하기 위한 보조펌프를 더 포함할 수 있다.

따라서, 빗물 등의 물을 태양전지모듈의 주변에 형성된 주입부를 통해 물탱크에 저장할 수 있으며, 물탱크에 저장된 물은 필요시 용수로서 공급하여 사용할 수 있다.

또한, 태양광 발전모듈은 물탱크의 상부에 설치되므로 별도의 설치공간을 필요로 하지 않으며, 이에 따라 토지사용문제 및 이를 위한 제반비용을 절감할 수 있다.

이와 같이 막대한 설치공간을 필요로 하는 태양전지모듈과 물탱크를 결합하여 초기 토지 구입비용에 따른 경제적 비용을 줄일 수 있다.

또한, 태양광 발전은 이산화탄소를 발생하지 않는 친환경 발전방식으로 추후 이산화탄소 배출권을 획득할 수 있으며, 이와 같이 획득된 이산화탄소 배출권을 매매하여 새로운 수익을 창출하는 것도 가능하다.

또한, 태양광 발전시 발생하는 막대한 량의 열기 및 지면으로부터 유입되는 막대한 량의 열기가 물탱크에 저장된 물에 흡수되므로, 태양광 발전모듈로 열기가 전달되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 태양광 발전모듈이 태양광을 이용하여 발전하는 과정에서 발생된 열을 물을 통해 신속하게 방열, 냉각할 수 있어 태양광 발전모듈의 성능 저하 또는 고장을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 발전효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 측면도이다.

도 2와 도 3을 참고하면, 물탱크(1)는 저장부(10)와, 배출부(12)와, 뚜껑부(20)와, 태양전지모듈(22)과, 보강부재(24)와, 주입부(26)가 도시되어 있다.

본 실시예의 발전기능을 갖는 물탱크(1)는 내부에 우수를 포함하는 물을 저장하기 위한 저장공간이 형성된 저장부(10)를 포함한다.

이 저장부(10)는 상부가 개방되어 있고, 하부에는 배출부(12)가 마련된다.

이 배출부(12)는 저장부(10)의 내부로 연장된 파이프(12a)를 포함하고, 이 파이프(12a)에는 저장된 물의 배출을 제어하기 위한 밸브(12b) 등의 단속수단이 설치될 수 있다.

또한, 저장부(10)의 상부에는 뚜껑부(20)가 설치될 수 있다.

그리고, 뚜껑부(20)는 상부에 설치된 태양전지모듈(22)을 포함한다. 이 태양전지모듈(22)은 태양광을 받아 전기를 생산할 수 있다.

이 뚜껑부(20)는 저장부(10)의 상부에 설치된 리브 등과 같은 보강부재(24)에 의해 고정된다.

여기서, 뚜껑부(20)는 보강부재(24)에 의해 저장부(10) 사이에 소정 간격 이격된 상태로 고정될 수 있으며, 이와 같이 뚜껑부(20)와 저장부(10)의 상단 사이의 이격된 공간에 의해 우수를 포함하는 물이 유입될 수 있는 주입부(26)가 마련된다.

또한, 본 실시예에서 뚜껑부(20)와 저장부(10) 사이의 공간인 주입부(26)는 개방된 것으로 설명되고 있으나, 이에 한정되지 않으며 주입부(26)의 상부에 저장부(10) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 필터부(28)를 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 주입부(26)에 설치되는 필터부(28)는 매쉬망 또는 다수의 홀이 형성된 타공망으로 형성될 수 있다.

또한, 주입부(26)는 길이방향으로 중앙부가 아래쪽으로 경사지게 형성되고, 그 중앙부에 물이 유입될 수 있는 연속 또는 비연속적인 홀(hole)이 적어도 하나 형성되는 것도 가능하다.

본 실시예에서 뚜껑부(20)는 상부에 설치된 태양전지모듈(22)을 포함하는 것 으로 설명하고 있으나, 뚜껑부(20)가 별도로 구비되지 않고 태양전지모듈(22)이 뚜껑부(20)의 기능을 하도록 이루어지는 것도 가능하다.

태양전지모듈(22)에는 연결된 전극단자가 설치될 수 있다. 이 전극단자에는 외부와 연결되는 전원선이 설치되며, 이 전원선을 통해 태양전지모듈(22)에서 생산된 전기를 외부의 전기 소요처로 전달하거나 축전지 등에 저장할 수 있다.

또한, 태양전지모듈(22)은 태양의 일조량이 증가하는 방향을 향하도록 경사지게 설치될 수 있다.

일례로 본 실시예에서 태양전지모듈(22)은 남향으로 20 내지 45도 각도 경사지게 설치될 수 있으며, 태양전지모듈(22)이 태양의 일조량을 가장 많이 받을 수 있는 방향으로 고정 설치될 수 있다. 여기서, 태양의 일조량이 증가하는 방향은 본 실시예의 발전기능을 갖는 물탱크(1)가 설치되는 경도, 위치 등과 같이 설치되는 장소 및 지형의 경사도, 주변지형 등의 관계 등을 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 저장부(10)의 상부는 태양전지모듈(22)이 설치된 각도에 대응하는 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 저장부(10)의 상부가 태양전지모듈(22)의 각도와 대응하는 각도로 형성됨에 따라 태양전지모듈(22)을 안정적으로 지지할 수 있고, 태양전지모듈(22)과 저장부(10)의 사이의 주입부(26) 사이의 거리가 좁아져서 우수의 튀김이나 흐름을 방지할 수 있다.

또한, 저장부(10)의 상단은 저장공간을 향하여 내측으로 기울어져 형성될 수 있으며, 이에 따라 상단에 부딪힌 빗물이 저장공간으로 흐르도록 유도할 수 있다.

한편, 태양전지모듈(22)은 저장부(10)의 상부를 모두 덮도록 설치될 수 있으며, 물탱크(1)가 연속적으로 설치될 경우, 후열의 물탱크(1)에 설치된 태양전지모듈(22)의 태양광을 가리지 않을 크기 및 거리를 고려하여 설치될 수 있다.

즉, 물탱크(1)는 상부가 경사진 사각형으로 형성될 수 있으며, 상부가 전, 후방으로 경사진 오각형의 형태로 형성되는 것도 가능하다.

또한, 물탱크(1)는 합성수지 또는 금속재나 콘크리트 등으로 제조될 수 있으며, 그 형태를 유지할 수 있는 다양한 재질이나 복합재료 등으로 제조되는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크가 연속적으로 설치된 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크가 연속적으로 설치된 측면도이다.

본 실시예에서 물탱크(1)는 단독으로 설치될 수 있으며, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 다수개로 설치되어 서로 인접하는 다른 물탱크(1)와 연결되는 것도 가능하다. 이를 위해 물탱크(1)는 인접하는 다른 물탱크(1)와 상호간에 파이프를 통해 연결될 수 있다.

또한, 물탱크(1)는 서로 높이 차를 두고 설치될 수 있으며, 상부의 물탱크(1)에 저장된 물이 하부의 물탱크(1)로 공급되도록 파이프를 통해 연결되는 것도 가능하다.

본 실시예의 발전기능을 갖는 물탱크(1)는 태양전지모듈(22)로 물을 공급하여 태양전지모듈(22)의 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛(30)을 더 포함 할 수 있다.

이 세척 및 냉각 유닛(30)은 별도로 공급되는 물을 태양전지모듈(22)로 공급할 수 있으며, 바람직하게는 저장부(10)에 저장된 물을 끌어올려 태양전지모듈(22)로 공급할 수 있다.

이를 위해 세척 및 냉각 유닛(30)은 저장부(10) 내의 물을 끌어올리기 위한 펌프(36)와, 이 펌프(36)와 연결되어 태양전지모듈(22)의 상부로 물을 공급하는 급수부를 포함할 수 있다.

여기서, 펌프(36)는 흡입부에 연결된 파이프가 저장부(10) 내부로 연장되어 설치되고, 토출구에 연결된 파이프(34)에 의해 급수부와 연결될 수 있다.

여기서, 급수부는 스프레이 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 이 급수부는 태양전지모듈(22)의 상부에 전체적으로 길게 설치되는 스프레이배관(32)을 포함할 수 있다.

이 스프레이배관(32)에는 다수의 홀이 형성되거나 각각의 노즐이 설치되어 태양전지모듈(22)로 전체적으로 물을 공급하도록 이루어질 수 있다.

또한, 저장부(32)의 내부로 연장된 파이프의 단부에는 저장공간에 저장된 물에 포함된 이물질 등이 펌프(36)로 유입되는 것을 차단하기 위한 (도시되지 않은) 여과망이 설치될 수 있다.

이 세척 및 냉각 유닛(30)은 갈수기 때와 같이 빗물이 부족할 경우, 별도로 물을 공급하거나 태양전지모듈(22)에서 생산된 전기를 이용하여 지하수 등의 용수공급원으로부터 물을 끌어올려 물탱크(1)의 저장부(10)에 공급하고, 저장부(10)에 저장된 물을 이용하여 태양전지모듈(22)을 세척 또는 냉각할 수 있다.

이를 위해 세척 및 냉각 유닛(30)은 지하수 등의 용수공급원으로부터 물을 끌어올리기 위한 보조펌프를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 세척 및 냉각 유닛(30)은 보조펌프가 용수공급원으로부터 흡입된 물을 저장부(10)로 공급하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 보조펌프가 용수공급원으로부터 흡입된 물을 급수부로 직접 공급하여 태양전지모듈(22)을 세척 및 냉각하는 것도 가능하다.

한편, 물탱크(1)는 저장부(10)의 전체적인 단면의 형태가 사각형으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 저장부(10)의 단면이 사각형으로 형성될 경우, 연속되는 물탱크(1) 사이의 거리를 좁힐 수 있고, 연속적인 시공 또는 설치가 용이하다.

본 실시예에서 저장부(10)의 단면이 사각형으로 형성된 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않으며 그 형상에 제한없이 원형, 삼각형 등의 다각형과 같이 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 물탱크(100)는 저장부(110)의 전체적인 단면의 형태가 원형으로 형성될 수 있다.

이와 같이 물탱크(100)는 저장부(110)의 단면이 원통형으로 형성될 경우, 단위면적당 체적을 가장 크게 형성할 수 있고, 물에 대한 강도 및 기밀의 유지에 유리하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 측면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크가 연속적으로 설치된 사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크가 연속적으로 설치된 측면도.

도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 발전기능을 갖는 물탱크의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 물탱크 10 : 저장부

12 : 배출부 20 : 뚜껑부

22 : 태양전지모듈 24 : 보강부재

26 : 주입부 28 : 필터부

30 : 세척 및 냉각 유닛 32 : 스프레이배관

34 : 파이프 36 : 펌프

Claims

내부에 물을 저장하기 위한 저장공간이 형성되고 상부가 개방되며 하부에 배출부가 형성된 저장부와,

상기 저장부의 상부에 설치되며 태양광을 받아 전기를 생산하는 태양전지모듈을 포함하고,

상기 저장부의 상부와 상기 태양전지모듈 사이의 이격된 공간에 상기 저장공간으로 우수를 포함하는 물이 유입되는 주입부가 형성된 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 1에 있어서,

상기 태양전지모듈은 태양의 일조량이 증가하는 방향을 향하도록 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 2에 있어서,

상기 저장부의 상부는 상기 태양전지모듈이 경사진 각도와 대응하는 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 1에 있어서,

상기 주입부에 설치되어 상기 저장부 내부로 유입되는 이물질을 거르기 위한 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 1에 있어서,

상기 물탱크는 복수개로 이루어져, 인접되는 다른 물탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 태양전지모듈로 물을 공급하여 표면을 세척 및 냉각하는 세척 및 냉각 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.
청구항 6에 있어서,

상기 세척 및 냉각 유닛은 상기 저장부에 저장된 물을 펌핑하는 펌프와, 상기 펌프와 연결되어 상기 태양전지모듈의 표면으로 물을 공급하는 급수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 갖는 물탱크.
청구항 6에 있어서,

상기 세척 및 냉각 유닛은 외부의 급수원으로부터 물을 끌어올려 상기 저장부로 공급하기 위한 보조펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기능을 갖는 물탱크.