세계로 수출하는 녹색에너지, 국내 기술력은 어디까지 왔나!

▲ 4U 작동원리     ©특허뉴스

최근 아파트 단지의 일조권 문제로 법정소송 등 많은 문제가 야기되는 가운데 일조권의 문제를 해결할 수 있는 (주)엔엘에스의 획기적인 특허기술이 개발돼 화제가 되고 있다.
아파트가 별로 없었던 초기 건축에는 조망권, 일조권 문제가 크게 적용되지 않았으나 아파트 공급이 원활해진 지금은 조망권, 일조권 문제와 관련, 법정싸움 등 세대와 건설업체간의 분쟁이 심심찮게 일고 있다. 특히 일조권 문제와 관련해서는 세대에 빛이 들어오지 않으면 우울증, 관절염 등이 생긴다는 의학계 보고가 있을 정도로 빛의 중요성이 강조돼 일조권 유무는 아파트 구매 시 반드시 필요한 사항 중 하나가 됐다.
햇빛이 인체에 반드시 필요한 바이오 에너지원으로 인식되고 비타민 D는 90% 이상 피부를 통한 태양광 흡수로 이루어지는 등, 태양빛이 들지 않는 아파트나 주택 등에서 생활하는 사람들을 조사한 결과 상당수의 사람이 우울증이나 피부암 등 여러 가지 질병에 고생하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 일조권 등의 문제에선 보상금 외엔 특별한 방법이 없어 마땅한 해결책이 모색되지 못하고 있는 실정이다. 또 더욱 심각한 것은 기존 대량 공급된 아파트 입주민들은 계속해서 일조권 피해를 당하고 있으면서도 보상 받을 길이 없다. 이런 문제점과 관련, (주)엔엘에스(대표이사 김승한)에서는 태양 빛을 반사해 빛이 들지 않는 세대에도 빛이 공급될 수 있게끔 하는 특허기술을 개발했다. (주)엔엘에스 김승한 대표이사는 “아파트나 주택 등에서 주위의 건물 등으로 인해 햇빛이 들지 않는 공간이 많이 발생되고 있다”며 “햇빛이 들지 않는 영향으로 곰팡이가 피는 등 집안 청결 문제는 물론, 우울증이나 기타 질병 등의 원인이 되고 있음이 밝혀지고 있다.”고 빛의 유무로 발생되는 문제점을 강조했다. 이어 “(주)엔엘에스에서 개발한 엘리오스-2U와 엘리오스-4U는 이런 문제점을 해결 할 수 있게 제작돼 앞으로 일조권 등으로 문제가 생기는 일은 많이 줄어들 것”이라고 강조했다.
 
일조권 영향으로 우울증 자살률, 각종 질병 피해 사회적 이슈로 떠올라
 
최근 많은 주거지역에서 일조권으로 인한 피해사례가 급증하고 있다.
대표적인 경우가 바로 우울증이다. 현재 우리나라에서 우울증을 한번이라도 경험한 사람은 200만명이 넘는 것으로 추정된다. 우울증에 관련해서는 사회적 여러 요인도 묵과할 순 없지만 주거지역에서 햇빛이 들지 않아 집에서 생활하는 가정주부 등 우울증이 발생한 사례도 급증하고 있는 추세다. 반대로 하루에 일정시간 햇볕을 쬐면 치료효과가 있다는 것도 보고되고 있다. 또 장시간 빛을 받지 않아 면역 성분이 약해지는 등 각종 질병이 발생되는 경우도 일조 침해 영향을 받는 세대에선 자주 볼 수 있다. 햇빛에서 얻을 수 있는 비타민D 는 인간에게 반드시 필요로 하는 영양소 중의 하나다. 인간은 햇살로부터 약 90% 이상의 비타민 D를 얻는다. 비타민 D는 뼈를 튼튼하게 하며 전립샘 암과 대장암, 유방암, 심장질환 당뇨병 등을 예방하고 독감치료 및 다이어트에도 효과가 있는 것으로 연구결과 밝혀졌다. 또 비타민 D는 인체의 다양한 조직과 세포에 영향을 미치기 때문에 건강을 유지하는데 꼭 필요하다.
이처럼 인체에 중요한 영양소 중 하나인 비타민 D를 공급받을 수 있는 햇살을 세대에서 얻지 못한다면 그만큼 피해가 따를 수밖에 없다.
 
기존 자연채광장치 일시적인 효과만 얻을 수 있어 문제
 
현재 햇살을 받기 위해 사용하고 있는 자연채광장치는 일조 침해 문제를 해결하는 데는 역부족이라는 평가이다. 주요 채광장치로는 집광한 빛을 지붕이나 벽체를 뚫고 파이프(덕트)를 통해 채광하는 광덕트방식과 프리즘 등으로 채광한 빛을 광섬유로 전송하는 광섬유 방식, 통거울 반사를 이용해 한 곳에 고정된 자세로 계속 햇빛을 반사하는 통거울 반사시스템으로 분류되고 있다. 그러나 이런 채광시스템은 제한적인 효과를 얻을 수는 있으나 효용 대비 비용 문제 등 여러 가지 면에서 그다지 효과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 일조 침해의 가장 큰 특징은 그림자 공간이 크다는 점과 태양이 움직이면서 그림자도 같이 움직인다는 것으로 위의 세 가지 방식처럼 빛을 집광하여 어느 한 지점을 고정되게 채광하는 방식으로는 해결이 불가능하다.
 
전 세계의 유일한 일조공간제어시스템, 독보적인 기술의 ELIOS-4U
 
(주)엔엘에스의 일조공간제어시스템 엘리오스-4U는 일조권 확보를 목적으로 개발된 전 세계 유일한 태양광채광시스템이다. 엘리오스-4U에는 등록된 특허를 바탕으로 설계된 1차 반사경(RPA, Reflection Pixel Array )과 2차 반사경(DR, Diffusion Reflector), 제어부로 구성되어 있으며 반사체와 반사경을 한 모듈로 일체화시켜 태양을 추적하면서 빛의 조율을 이뤄 건물 저층부의 일조 침해를 해결한다. 자세히 설명하면 엘리오스-4U는 햇볕을 가로막는 앞 건물 옥상 부분에 설치돼 1차 반사경(RPA)은 태양광을 받아 2차 반사경(DR)에 빛을 반사하고 2차반사경은 일조 침해 공간을 향해 빛을 확대, 전송하게 된다.
1차 반사경(RPA)에는 일조 침해 공간의 면적과 거리에 맞게 설계된 단일곡면거울 또는 픽셀거울이 장착되는 데 픽셀 1개는 1개의 주사영역을 담당한다. 이처럼 거울을 여러 개의 픽셀화하여 장착하는 목적은 고층건물의 특징인 여러 개의 창문을 개별적으로 제어가 가능하기 때문이다. 일반적으로 10층은 10개, 20층은 20개, 5층은 5개의 픽셀을 갖게 되며, 각각의 픽셀에서 반사된 빛은 2차 반사경(DR)으로 향하게 되는데 2차 반사경은 픽셀 각각의 타겟에 맞는 일조 침해 공간을 향해 확대되어 비추는 역할을 하게 된다. 이로서 타겟만이 아닌 일조 침해가 생기는  전체 그림자 공간을 수직 방향으로 제어할 수 있게 됐다. 또 독립픽셀제어부를 설치하게 되면 일조 침해 주거 공간에만 집중적인 채광도 가능해 빛을 필요로 하는 곳에 바로 빛을 쐬어주는 역할도 할 수 있다. 이와 같이 일조 침해 공간 추적 및 필요한 영역의 집중 주사 등의 제어 기능은 엘리오스만의 독창적인 기술이라 할 수 있다. 이러한 엘리오스-4U의 기술은 자연채광장치(특허 10-0729721)와 확대반사수단을 갖는 자연채광장치(특허 제10-1021169호)로 등록되어 있으며 (주)엔엘에스는 이 모든 특허를 보유하고 있다.
특히 엘리오스의 태양추적시스템은 자체 개발한 알고리즘 방식으로 구축되었으며 제품이 설치되는 장소의 경도, 위도, 표준시를 입력하면 태양의 위치를 자동 계산하여 추적, 모듈 전체를 구동한다. 이러한 알고리즘 방식은 광센서추적방식으로 태양을 추적할 때, 구름이 낀 날이나 인위적으로 빛을 쪼이는 경우에 발생하는 오작동을 원천 방지하게 된다. 특히 엘리오스의 태양추적시스템에는 인터넷 연결을 통해 원격으로 조정할 수 있도록 설계되어 있으며 향후 스마트그리드망과 연계도 가능하다. 엘리오스는 구동하는데 필요한 전력을 태양전지판을 통해 자체전력 공급이 가능하므로 별도의 전력공급이 필요 없다.

▲ 2U 작동원리     ©특허뉴스

영구음영을 원천 해소하는 일조채광시스템 ELIOS-2U
 
건물 뒷면의 영구음영 또는 다양한 원인으로 생기는 그림자를 해소할 목적으로 제작된 일조채광시스템 엘리오스-2U는 거울과 RPA 그리고 제어부로 구성되어있다.
거울에는 타겟의 거리와 상황에 따라 가로, 세로 방향으로 일정한 곡률을 적용하게 되면 작은 거울로도 큰 타겟 제어가 가능하다. 엘리오스-2U에는 거울(픽셀)이 장착되는데 픽셀 10개가 장착되면 통거울 반사체 10대가 수직배열로 구현할 수 있는 기능을 엘리오스-2U 단 한 대가 수행할 수 있음을 의미하며, 이 역시 엘리오스-4U와 마찬가지로 수직방향으로 그림자 공간 제어 기능을 수행한다. 엘리오스-2U는 실시간으로 태양을 추적하면서 타겟에 지속적으로 정확하게 빛을 반사하기 위해 RPA가 X, Z, Y축 방향으로 구동하여 일정한 모양으로 햇볕을 전송한다. 또 픽셀에 독립제어부를 설치하게 되면 픽셀 수만큼의 창문을 타겟으로 햇볕을 전달할 수 있는 것은 물론 집중주사까지 가능하다. 이와 같은 기능은 태양의 조도 약 10만 룩스 또는 그 이상의 태양광 에너지를 전달할 수 있게 되어 건물 외벽에 태양광 발전 모듈을 부착하여 태양광발전을 할 수 있는 BIPV시스템(Building Integrated Photovoltaic System)을 적용한 건물의 영구 음영 영역에서도 태양광 발전이 가능하다. 엘리오스-2U는 기존의 통거울반사시스템과 비교해 거울의 픽셀화 및 확대 반사기능이 단일 모듈에 구현되어 그림자 지는 공간을 효율적으로 제어하는 효과가 고유의 특징이다. 엘리오스-2U의 기술은 확대반사수단을 갖는 역방향 자연채광장치(특허 제10-1021166호)로 등록되어 있으며 이 역시 (주)엔엘에스가 보유하고 있다.

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