3차원 반사거울형 채광장치의 시공방법 document_id A220623110696

최근 도심에 고충 건물이 들어서면서 상대적으로 저층이거나 북쪽에 위치한 건물들에는 태양광이 직접 조사되지 않는 음영영역이 증가하고 있다. 태양광이 직접 조사되지 않는 건물의 거주자는 일조량이 부족에 따른 햇볕 결핍 증후군과 같은 질환을 겪는 경우가 빈번히 일어나고 있고, 햇빛이 들어오지 않다보니 대낮에도 형광등과 같은 조명기구로 사용함에 따라 불필요한 에너지의 소비가 일어나고 있다. 이러한 이유로 최근에는 일정시간 이상의 일조량을 확보하기 위한 노력으로 다양한 태양광 채광장치가 제안되고 있다. 이러한 태양광 채광장치는 지구온난화를 방지하고, 에너지를 절감시키고, 거주자의 건강을 이롭게 하는 장치로서 장래에 도입 및 확대가 크게 기대되는 자연에너지 활용장치이다. 태양광 채광장치에 관한 종래기술로 공개특허 제2006-100954호 "건물 벽에 설치된 거울을 이용한 태양광 반사장치 및 방법", 등록특허 제729721호 "자연채광장치" 등이 있다. 태양광 채광장치는 입사되는 태양광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울의 각도를 조절하여 반사거울에서 반사되는 빛이 조사하고자하는 음영지역으로 향하도록 하는 각도조절수단이 기본적인 구성요소로 포함된다. 상기 종래기술들 역시 이러한 구성요소를 포함하고 있다. 문제는 현재의 태양위치를 정확히 측정하여 각도조절수단을 보다 정밀하게 제어함으로서 태양광 채광장치의 효율을 높이는 것이다. 상기 공개특허는 중앙컴퓨터가 태양의 고도각과 방위각을 측정한다고 기재되어 있을 뿐 구체적으로 어떠한 수단에 의해 측정하는지 알 수 없고, 상기 등록특허 역시 반사거울과 태양광이 이루는 각도를 제어한다고 기재되어 있을 뿐이다. 또한, 흐린 날과 같이 태양광이 미약한 경우에는 태양의 위치(고도각과 방위각)를 정확하게 측정할 수 있을지 의문이다. 그리고 태양광을 추적하는 태양광추적유닛에 관한 종래기술1로 공개특허 제2001-60471호 "포토다이오드를 이용한 태양추적센서"가 개시되었다. 상기 종래기술1은 태양의 방위각과 고도각을 추적하기 위한 4개의 포토다이오드를 구비하고, 각 포토다이오드에 입사되는 빛의 세기를 상호 비교하여 태양의 위치(방위각과 고도각)를 추적한다. 상기 종래기술1은 아침과 저녁이나 흐린날 등과 같이 태양광이 미약한 경우에 태양의 추적이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 공개특허 제2003-62374호 "렌즈를 이용한 태양광 추적장치"가 종래기술2로 제안되었다. 상기 렌즈를 이용한 태양광 추적장치는 하우징의 상부에 렌즈를 배치하여 입사되는 빛을 집광시켜 포토다이오드로 전송함으로서 흐린 날에도 태양 위치 추적이 가능하도록 하였다. 그러나 상기 종래기술2는 맑은 날 한낮에 조도가 높을 경우 센서의 오동작 및 소손으로 인해 태양 위치 추적이 제대로 행해지지 않을 위험을 내포하고 있다. 즉, 흐린 날에 태양 위치 추적에 초점을 맞추기에 포토다이오드는 렌즈의 초점거리에 근접되어 배치될 것이기에, 태양광이 강한 맑은 날 한낮에는 보다 많은 태양광이 렌즈에 의해 집중되어 포토다이오드로 입사될 것이고, 포토다이오드는 필요 이상으로 많은 태양광이 집중되어 그 표면온도가 급격히 상승하게 된다. 포토다이오드의 표면온도가 높아지면 포토다이오드는 오동작을 할 수 있고, 심할 경우 소손되어 기능을 상실하게 된다. 따라서 태양 위치 추적의 정밀도를 높이면서 오동작이나 기능상실이 발생되지 않도록, 태양광이 적은 흐린 날에는 포토다이오드를 렌즈의 초점거리에 근접하여 배치되도록 하여 태양광 추적의 정확도를 높이고, 태양광이 많은 맑은 날에는 포토다이오드가 렌즈의 초점에서 일정거리 벗어나 필요 이상으로 많은 태양광이 집중되어 입사되지 않도록 할 필요가 있다. 그러나 상기 종래기술2에는 이러한 수단이 구비되어 있지 않다. 렌즈를 이용하여 빛을 집광시킴으로서 포토다이오드에 보다 많은 빛이 집중되고, 특히 집중되는 빛 중 적외선은 포토다이오드의 표면온도를 급격히 상승시키게 된다. 그러면 포토다이오드는 온도상승에 의해 오동작을 하거나 소손될 가능성이 크다. 따라서 태양 위치 추적의 정밀도를 높이되, 포토다이오드가 오동작도는 것을 방지하기 위해 적외선을 차단과 렌즈와 포토다이오드의 이격거리를 조도에 따라 조절할 필요가 있다. 그런데 상기 종래기술2는 이러한 수단이 결여되어 있다.