KR100831382B1 - 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템은 각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물; 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy); 및 상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis)을 포함하고, 상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
태양전지, 발전 시스템
Description
도 1은 종래 기술에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 일 실시예의 측단면도를 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템 중 상면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 또 다른 실시예의 측단면도를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 회전장치의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 회전장치의 또 다른 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 3d는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 또 다른 회전 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 3e는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 또 다른 회전 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 상술한 도 3a 내지 도 3e의 실시예에 따른 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 회전 장치를 구비한 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 종래 태양전지를 이용한 발전 시스템을 호수나 저수지와 같은 수상에 설치하여 육상에 설치하는 경우에 비해 설치 비용을 현저하게 줄일 수 있으며, 발전 시스템이 설치된 구조물이 태양의 이동에 따라 회전가능하도록 함으로써 발전 효율을 극대화한 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 관한 것이다.
전세계적으로 태양 에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농·수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이루고 있으며, 태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온 재료 개발 등의 문제로 인해 큰 진전을 보지 못하고 있다. 그러나 지난 80년대 중반 미국에서 10 MW급의 태양열 또는 태양전지를 이용한 발전 시스템의 실용화가 이루어진 이후 각국에서 집중적인 개발 투자가 지속적으로 이루어지고 있으며 현재는 석탄 또는 석유와 같은 화석 연료에 기반한 기존의 에너지원을 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서 널리 보급될 것으로 예상되고 있다.
이러한 추세를 반영하여, 최근에는 태양전지를 이용한 발전 시스템이 개인 집, 아파트, 빌딩 등의 건축시 지붕 등에 설치되어 전기 에너지 및 열 에너지를 얻어내는 냉방 및 난방 에너지원으로 이용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양전지를 이용한 발전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 태양전지를 이용한 발전 시스템(100)은 복수의 태양전지(110)로 구성된 제 1 내지 제 3 태양전지 모듈(120,130,140)을 포함한다. 제 1 내지 제 3 태양전지 모듈(120,130,140)은 하나의 태양전지 어레이(array: 150)를 구성한다. 태양전지를 이용한 발전 시스템(100)은 상술한 하나 이상의 태양전지 어레이(150); 및 상기 하나 이상의 태양전지 어레이(150)가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 전력변환장치(미도시)로 구성된다.
도 1에 도시된 종래 기술의 실시예에서는 태양전지 어레이(150)가 3개의 태양전지 모듈(120,130,140)로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 당업자라면 태양전지 어레이(150)가 임의 개수의 태양전지 모듈로 구성될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 태양전지를 이용한 발전 시스템(100)은 통상적으로 개인 또는 극히 제한된 집단 단위에 사용되는 것으로, 수력 발전 또는 원자력 발전과 같은 국가 단위 또는 지방자치단체 단위의 대규모 발전 시설로 설치되는 경우가 상대적으로 적은 편이다.
또한 상술한 태양전지를 이용한 발전 시스템(100)을 대규모로 설치하는 것을 방해하는 장애 요인 중의 하나는 이러한 대규모 발전 시스템 자체를 설치하기 위한 비용 뿐만이 아니라, 이를 설치하기 위한 부지를 선정하고 매입하기 위해서는 상당한 시간 및 비용이 소요되어 경제성 또는 효용성이 낮기 때문이다.
나아가, 부지를 매입하여 대규모 발전 시스템을 설치하더라도, 이러한 대규모 발전 시스템은 고정 방식으로 설치될 수 밖에 없어, 태양전지를 구성하는 복수개의 셀로 구성된 태양전지 모듈 또는 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 태양전지 어레이가 태양의 이동에 따른 최대 조사량을 흡수하기 어려워 발전 효율이 낮다는 문제가 있었다.
한편, 고정 방식의 태양전지를 이용한 대규모 발전 시스템의 단점을 보완하기 위해 각각의 태양전지 모듈을 태양의 이동에 따른 최대 조사량을 흡수하도록 기계적 장치 및/또는 전기적인 장치를 사용하여 태양전지 모듈을 태양의 방위각 변화 및/또는 고도에 따라 회전시키는 것이 가능하다. 좀 더 구체적으로, 단방향(또는 1축) 추적 방식의 태양전지를 이용한 발전 시스템은 태양광의 방위각 변화에 따라 태양을 추적하여 태양전지 모듈을 동쪽에서 서쪽 방향으로 회전시킨다. 또한, 양방향(또는 2축) 추적 방식의 태양전지를 이용한 발전 시스템은 태양광의 방위각 변화에 따라 태양전지 모듈을 동쪽에서 서쪽 방향으로 회전시키며, 동시에 태양광의 고도 변화에 따라 태양을 추적하여 태양전지 모듈을 남북 방향으로 이동시킨다. 이러한 추적 방식에 사용되는 기계적 장치 및/또는 전기적인 장치로는 일반적으로 액추에이터 또는 웜기어(worm gear)가 사용된다. 또한, 상술한 1축 추적 방식 및 2축 추적 방식에 따른 태양전지를 이용한 발전 시스템은 고정 방식에 비해 발전 효 율이 각각 대략 20% 및 대략 30 내지 60% 정도 증가한다.
그러나, 상술한 각각의 태양전지 모듈을 회전시키기 위한 기계적 장치 및/또는 전기적인 장치에 소요되는 추가 비용 및 이들 장치의 설치 및 가동 비용이 상당히 커서 경제성 또는 유용성이 없다는 문제가 있었다.
따라서, 부지의 선정 및 매입에 소요되는 비용을 최소화하고 또한 최대의 발전 효율을 얻을 수 있는 새로운 태양전지를 이용한 발전 시스템이 요구된다.
본 발명은 종래 태양전지를 이용한 발전 시스템을 구비한 구조물을 수상에서 부양식으로 설치하고 또한 설치된 구조물을 회전시킴으로써, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서, 각각이 복수개의 태양전지 모듈(미도시)로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물; 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy); 및 상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis)을 포함하고, 상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서, 각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물; 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy); 상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및 상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고, 상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며, 상기 회전 장치는 제 1 액추에이터; 일단이 상기 제 1 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 1 와이어; 상기 제 1 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 1 레일; 제 2 액추에이터; 일단이 상기 제 2 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치하되, 상기 제 1 고정장치와 대향하는 위치에 위치되는 소정의 제 2 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어; 상기 제 2 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 2 레일; 및 태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 어느 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 어느 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하고, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 다른 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 밤동안 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 다른 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서, 태양전지를 이용한 제 1 부양식 발전 시스템; 태양전지를 이용한 제 2 부양식 발전 시스템; 및 외측 둘레에 형성된 복수개의 나삿니를 구비하며, 상기 제 1 부양식 발전 시스템 및 상기 제 2 부양식 발전 시스템을 연결하기 위한 연결 기어장치를 포함하고, 상기 제 1 부양식 발전 시스템은 각각이 복수개의 제 1 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 제 1 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 제 1 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 제 1 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 제 1 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 제 1 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 제 1 발전 시스템이 설치되며, 제 1 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 제 1 구조물; 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 제 1 부표(buoy); 상기 제 1 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 이동을 방지하기 위한 제 1 중심축(central axis); 및 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 회전시키기기 위한 제 1 회전 장치를 포함하며, 상기 제 2 부양식 발전 시스템은 각각이 복수개의 제 2 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 제 2 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 제 2 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 제 2 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 제 2 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 제 2 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 제 2 발전 시스템이 설치되며, 제 2 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 제 2 구조물; 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 제 2 부표(buoy); 상기 제 2 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물의 이동을 방지하기 위한 제 2 중심축(central axis); 및 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물을 회전시키기기 위한 제 2 회전 장치를 포함하고, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물, 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물, 및 상기 연결 기어장치는 수상에 설치되고, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물은 원형이고, 외측 원주 둘레에 제 1 기어가 제공되며, 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물은 원형이고, 외측 원주 둘레에 제 2 기어가 제공되고, 상기 이들 제 1 기어 및 상기 제 2 기어는 상기 연결 기어장치의 상기 복수개의 나삿니와 맞물리며, 상기 제 1 회전 장치 및 상기 제 2 회전 장치 중 어느 하나에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물 및 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물 중 어느 하나가 회전하 면, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물 및 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물 중 다른 하나가 동시에 회전하는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 측단면도를 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 상면도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)은 각각이 복수개의 태양전지 모듈(미도시)로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255), 상기 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템; 상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈(262)을 구비한 플레이트 형상의 구조물(260); 상기 플레이트 형상의 구조물(260)의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy: 270); 상기 중앙 홈(262)을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물(260)의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis: 280)을 포함한다.
본 발명에 따른 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)는 각각 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 태양전지 어레이(150)와 실질적으로 동일하다.
또한, 본 발명에 따른 플레이트 형상의 구조물(260)은 목재, 콘크리트, 또는 플라스틱 등의 재질을 사용하여 제조될 수 있으며, 플레이트 형상 전체가 하나의 구조물로 이루어지거나 또는 플레이트 형상을 구성하는 복수개의 부품을 서로 연결하여 일체로 구성한 구조물일 수 있다. 본 발명의 플레이트 형상의 구조물(260)은 원형이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니며 정사각형 형상, 직사각형 형상 등 임의 형상을 가질 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수개의 부표(270)는 플레이트 형상의 구조물(260)의 하부에 장착되어, 플레이트 형상의 구조물(260)이 호수(lake), 저수지(reservoir), 댐 상류 등과 같은 수상에 설치될 때 플레이트 형상의 구조물(260)이 수면 위에 떠 있도록 한다. 또한, 당업자라면 플레이트 형상의 구조물(260) 및 플레이트 형상의 구조물(260) 상에 설치되는 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)의 무게를 고려하여 적절한 개수의 부표(270)가 사용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 도 2a에 도시된 원형 확대 도면에는, 부표(270)가 수면(290) 상에 떠 있는 것을 알 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)은 중심축(280)을 구비한다. 중심축(280)은 플레이트 형상의 구조물(260)의 중앙 홈(262)을 통과하여 수면(290)에 수직으로 설치되어, 상기 플레이트 형상의 구조물(260)이 수면(290)의 물결을 따라 수평 방향으로 이동(drift)하는 것을 방지하는 동시에, 플레이트 형상의 구조물(260)이 수면(290)의 높이 변화에 따라 상하로 이동하는 중심축(central axis)으로 기능한다.
본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)은 수면(290) 상에서 플레이트 형상의 구조물(260)의 수평 및 수직 방향의 이동을 제어하기 위해 하나의 중앙 홈(262) 및 하나의 중심축(280)을 사용하는 것을 도시하고 있다. 그러나, 당업자라면 플레이트 형상의 구조물(260)의 중심을 기준으로 대칭 위치에 형성되는 복수개의 홈(미도시) 및 이들 복수개의 홈(미도시)을 통해 수면(290)에 수직으로 설치되는 복수개의 중심축을 구비하는 경우, 수면(290) 상에서 플레이트 형상의 구조물(260)의 수평 및 수직 방향의 이동이 더욱 용이하게 제어될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 도 2a 내지 도 2b에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)에서는 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)가 지상 또는 육상에 설치되는 대신, 중앙 홈(262)을 구비한 플레이트 형상의 구조물(260) 상에 설치되고, 또한 플레이트 형상의 구조물(260)은 복수개의 부표(270)를 이용하여 호수(lake) 또는 저수지(reservoir) 등과 같은 수상에 설치됨으로써, 종래 기술에 따른 태양전지를 이용한 발전 시스템(100)을 육상에 설치하기 위해 부지를 선정하고 매입하기 위한 별도의 비용이 소요될 필요가 없으므로 초기 설비 투자비용이 절약되어 경제성 및 효용성을 높일 수 있다는 장점이 달성된다.
그러나, 상술한 도 2a 내지 도 2b에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)에서는 초기 설비 투자비용이 절약되어 경제성 및 효용 성을 높일 수 있다는 장점이 달성되지만, 본 발명의 해결하고자 하는 2번째 문제점이 여전히 해결되지 않은 상태로 남아 있다. 이러한 2번째 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 또 다른 실시예가 도 3에 도시되어 있으며, 이하 상세히 기술한다.
도 3a는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 또 다른 실시예의 측단면도를 도시한 도면이다. 도 3a 및 후술하는 도 3b 내지 도 3e에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(300)에서는 최대의 발전 효율을 얻기 위해, 태양전지 모듈을 1축 추적 방식 또는 2축 추적 방식으로 제어하는 대신, 도 2에 도시된 플레이트 형상의 구조물(260)을 회전시키는 것을 특징으로 하고 있다.
먼저, 도 3a를 참조하면 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(300)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)과 동일한 구성을 포함하되, 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키기기 위한 회전 장치를 추가로 포함한다. 한편, 도 3a 및 후술하는 도 3b 내지 도 3e에서는 설명 목적상 도 2a 및 도 2b에 도시된 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)에 대응하는 복수개의 태양전지 어레이의 도시를 생략하였다.
도 3a에 도시된 회전장치는 제 1 액추에이터(310); 일단이 상기 제 1 액추에이터(310)에 고정 연결되며, 타단이 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치(314)에 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 둘레를 따라 고 정 연결되는 제 1 와이어(312); 상기 제 1 액추에이터(310)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 1 레일(316); 제 2 액추에이터(320); 일단이 상기 제 2 액추에이터(320)에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측에 위치하되, 상기 제 1 고정장치(314)와 대향하는 위치에 위치되는 소정의 제 2 고정장치(324)에 상기 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어(322); 상기 제 2 액추에이터(320)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 2 레일(326)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 액추에이터(310)가 플레이트 형상의 구조물(360)을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 시계 방향으로 회전시키기 위해 한 쌍의 제 1 레일(316) 상에서 좌측에서 우측으로 이동하면, 제 1 와이어(312)가 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가한다. 이와 동시에 제 2 액추에이터(320)는 한 쌍의 제 2 레일(326) 상에서 우측에서 좌측으로 이동하게 된다. 태양광의 방위각 변화에 따라 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키는 방향 및 속도의 제어는 공지의 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 이용한 제어장치(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 한편, 밤에는 플레이트 형상의 구조물(360)을 원래 위치(상태)로 되돌리기 위해, 제 2 액추에이터(320)가 플레이트 형상의 구조물(360)을 반시계 방향으로 회전시키기 위해 한 쌍의 제 2 레일(326) 상에서 좌측에서 우측으로 이동한다. 그 결과, 제 2 와이어(322)가 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 둘레를 따라 반시계 방향의 회전력을 인가한다. 이와 동시에 제 1 액추에이터(310)는 한 쌍의 제 1 레일(316) 상에서 좌측에서 우 측으로 이동하게 된다. 따라서, 도 3a에 도시된 회전장치는 상술한 회전 동작을 반복적으로 수행함으로써 플레이트 형상의 구조물(360)이 태양광의 방위각 변화에 따라 회전하는 것을 제어할 수 있다. 또한, 도 2a에 도시된 복수개의 부표(270)는 도 3a에 도시된 회전장치에 의해 플레이트 형상의 구조물(360)이 용이하게 회전할 수 있도록 플레이트 형상의 구조물(360)의 하부에 중앙 홈(362) 또는 중심축(380)(도 3b 참조)을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3a에 도시된 실시예에서는 제 1 액추에이터(310)와 한 쌍의 제 1 레일(316); 및 제 2 액추에이터(320)와 한 쌍의 제 1 레일(326)이 지상 또는 육상(392)에 위치되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 경우는 플레이트 형상의 구조물(360)이 설치되는 호수 또는 저수지의 수면(390)의 폭이 크지 않은 경우에 적용될 수 있다. 그러나, 플레이트 형상의 구조물(360)이 설치되는 호수 또는 저수지의 수면(390)의 폭이 큰 경우, 당업자라면 제 1 액추에이터(310)와 한 쌍의 제 1 레일(316); 및 제 2 액추에이터(320)와 한 쌍의 제 1 레일(326)을 수면(390) 상에 별도의 제 1 및 제 2 구조물(미도시)을 설치하고, 제 1 액추에이터(310)와 한 쌍의 제 1 레일(316)을 제 1 구조물 상에, 그리고 제 2 액추에이터(320)와 한 쌍의 제 1 레일(326)을 제 2 구조물 상에 위치시키는 것도 가능하다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 회전장치의 변형 실시예를 도시한 도면이다. 도 3b를 참조하면, 제 1 액추에이터(310) 및 제 2 액추에이터(320)가 각각 제 1 드럼(318) 및 제 2 드럼(328)을 구비한다. 제 1 드럼(318) 및 제 2 드럼(328)은 각각 제 1 와이어(312) 및 제 2 와이어(322)를 감거나 풀어주는 방식으로 제 1 와이어(312) 및 제 2 와이어(322)와 연결된다. 따라서, 제 1 액추에이터(310) 및 제 2 액추에이터(320)의 회전 동작에 의해 제 1 와이어(312) 및 제 2 와이어(322)가 각각 상기 제 1 드럼(318) 및 제 2 드럼(328) 상에 각각 감기거나 풀리면서 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시킨다. 이 경우, 한 쌍의 제 1 레일(316) 및 한 쌍의 제 1 레일(326)은 불필요하다.
도 3c는 도 3a에 도시된 회전장치의 또 다른 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 3c를 참조하면, 제 1 액추에이터(310) 및 제 2 액추에이터(320)가 각각 제 1 드럼(318) 및 제 2 드럼(328)을 구비하며, 제 1 와이어(312) 및 제 2 와이어(322)는 각각 제 1 고정장치(314) 및 제 2 고정장치(324)에 고정되는 대신, 자전거의 체인 연결과 같은 방식으로 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 둘레를 따라 연결함으로써, 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키는 것이 가능하다. 이 경우, 제 1 액추에이터(310) 및 제 2 액추에이터(320)는 어느 하나 또는 2개가 모두 사용될 수도 있으며, 필요한 경우 하나 이상의 제 3의 액추에이터(미도시)가 사용될 수도 있다. 이 경우도, 도 3b의 경우와 마찬가지로 한 쌍의 제 1 레일(316) 및 한 쌍의 제 1 레일(326)은 불필요하다.
도 3d는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 또 다른 회전 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 3d를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스 템(300)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(200)과 동일한 구성을 포함한다. 또한, 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키기기 위한 회전 장치는 중심축(380) 상에 고정 장착되며, 외측 표면 상에 에 복수개의 나삿니(341)를 구비한 기어 장치(340), 및 플레이트 형상의 구조물(360) 상에 고정 장착되며, 상기 복수개의 나삿니(341)와 상호 작용하도록 배치된 복수개의 유압 실린더(364)를 포함한다.
다시 도 3d를 참조하면, 중심축(380)은 외측 둘레 표면 상에 4개의 요부(凹部: 382,384,386,388)를 구비하고, 기어 장치(340)는 내측 표면 둘레 상에 상기 중심축(380)의 4개의 요부(382,384,386,388)와 각각 결합하기 위한 4개의 철부(凸部: 342,344,346,348)를 구비한다. 철부(凸部: 342,344,346,348)가 4개의 요부(凹部: 382,384,386,388)에 결합함으로써, 기어 장치(340)는 중심축(380)에 밀착 상태 또는 약간의 유격(gap)을 갖는 상태로 중심축(380) 상에서 고정 상태를 유지한다. 한편, 플레이트 형상의 구조물(360) 상에 고정 장착된 복수개의 유압 실린더(364)는 유압을 이용하여 기어 장치(340)의 복수개의 나삿니(341)에 압력을 인가하게 되고, 그 반발력으로 플레이트 형상의 구조물(360)이 시계 방향으로 회전하게 된다. 여기서, 4개의 요부(382,384,386,388), 4개의 철부(342,344,346,348), 및 복수개의 나삿니(341)는 수직 방향으로 충분한 길이를 가지거나, 또는 기어 장치(340)가 중심축(380)의 요부(382,384,386,388)를 따라 수직 방향으로 이동이 가능하도록 하는 별도의 제어 장치(미도시)를 구비하여, 플레이트 형상의 구조물(360)이 수면(390)(도 3a 참조)의 높이에 따라 수직 방향으로 이동하더라도 플레이트 형상의 구 조물(360)이 회전하는 것이 가능하도록 한다. 도 3b에서는 중심축(380)이 4개의 요부(382,384,386,388)를 구비하고, 기어 장치(340)가 4개의 철부(342,344,346,348)를 구비하는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 당업자라면 기어 장치(340)가 1개 이상의 요부를 구비하고, 기어 장치(340)가 1개 이상의 철부를 구비할 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 도 3d에 도시된 바와 같은 기어 장치(340)와 복수개의 유압 실린더(364)를 포함하는 회전장치를 사용하여 태양광의 방위각 변화에 따라 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키는 속도의 제어도 도 3a와 관련하여 상기 기술한 바와 같이 공지의 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나에 의해 제어될 수 있다.
한편, 도 3d의 실시예에서는 회전장치가 중심축(380) 상에 고정 장착되며, 외측 표면 상에 에 복수개의 나삿니(341)를 구비한 기어 장치(340)를 사용하는 것을 기술하고 있지만, 당업자라면 중심축(380)이 직접 외측 표면 상에 복수개의 나삿니(341)를 구비하여 도 3b에 도시된 기어 장치(340)의 기능을 일체로 구비할 수도 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 이 경우 도 3b에 도시된 4개의 요부(382,384,386,388) 및 4개의 철부(342,344,346,348)는 불필요하다.
도 3e는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 또 다른 회전 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 3e를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 플레이트 형상의 구조물(360)을 회전시키기 위한 또 다른 회전 장치는 웜기어(361) 를 이용한 회전 장치이다. 먼저, 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 원주 상에는 웜기어(361)가 제공된다. 또한, 플레이트 형상의 구조물(360)이 결합될 원형 레일(330)은 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)에 의해 제 1 내지 제 3 지지축(332,334,336)에 상하로 이동가능하게 장착된다. 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)와 제 1 내지 제 3 지지축(332,334,336) 간의 결합관계는 도 3d에 도시된 기어 장치(340)와 중심축(380) 간의 결합관계와 실질적으로 동일하다. 즉, 제 1 내지 제 3 지지축(332,334,336)은 각각 외측 둘레 표면 상에 4개의 요부(凹部)를 구비하고, 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)는 각각 내측 표면 둘레 상에 상기 제 1 내지 제 3 지지축(332,334,336)의 각각의 4개의 요부와 결합하기 위한 4개의 철부(凸部)를 구비한다. 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)는 각각 원형 레일(330)의 일측면 상에 고정 결합되어, 원형 레일(330)을 지지한다. 또한, 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)에는 각각 높이 감지 센서(미도시)가 장착되어, 수면 높이에 따라 제 1 내지 제 3 원형 연결부재(342,344,346)를 수면 높이에 일치시키는 것이 가능하다. 도 3e의 실시예에서는 3개의 원형 연결부재(342,344,346)를 사용하는 것으로 도시되어 있지만, 당업자라면 4개 이상의 원형 연결부재가 사용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
한편, 원형 레일(330)의 내측 원둘레 상에는 플레이트 형상의 구조물(360)의 외측 원주 상에 제공된 웜기어(361)와 결합하기 위한 웜 또는 헬리컬 기어(미도시)가 제공된다. 웜기어(361)와 웜 또는 헬리컬 기어 간의 동작에 의해 플레이트 형상 의 구조물(360)의 회전이 가능하게 된다. 따라서, 플레이트 형상의 구조물(360) 상에 설치된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템은 태양광의 방위각 변화에 따라 최대의 발전 효율을 보장할 수 있다.
도 4는 상술한 도 3 a 내지 도 3e의 실시예에 따른 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기 위한 회전 장치를 구비한 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(400)은 도 3 a 내지 도 3e에 도시된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템(300)을 복수개 사용하되, 복수개의 플레이트 형상의 구조물(460,460')을 연결 기어장치(402)를 사용하여 동시에 회전시키는 것을 특징으로 한다. 한편, 도 4에서는 설명 목적상 도 2a 및 도 2b에 도시된 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)에 대응하는 복수개의 태양전지 어레이의 도시를 생략하였다.
좀 더 구체적으로, 도 4에는 2개의 플레이트 형상의 구조물(460,460')이 도시되어 있다. 제 1 플레이트 형상의 구조물(460)은 외측 원주 둘레에 제 1 기어(461)가 제공되며, 제 2 플레이트 형상의 구조물(460')은 외측 원주 둘레에 제 2 기어(461')가 제공된다. 이들 제 1 기어(461) 및 제 2 기어(461')는 연결 기어장치(402)의 외측 둘레에 형성된 복수개의 나삿니(401)와 맞물린다. 연결 기어장치(402)는 연결 기어장치 축(406)을 중심으로 회전한다. 연결 기어장치 축(406)은 제 1 중심축(480) 및 제 2 중심축(480')과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제 1 플 레이트 형상의 구조물(460) 또는 제 2 플레이트 형상의 구조물(460') 중 어느 하나가 도 3a 내지 도 3e에 도시된 회전장치에 의해 회전하면, 제 1 플레이트 형상의 구조물(460) 또는 제 2 플레이트 형상의 구조물(460') 중 다른 하나가 연결 기어장치(402)에 의해 동일한 회전 방향으로 함께 회전하게 된다. 한편, 예를 들어 도 3e에 도시된 회전 장치가 제 1 플레이트 형상의 구조물(460)에 사용되는 경우, 제 1 플레이트 형상의 구조물(460)은 단차를 구비하여 하부 단차 부분에는 도 3e에 도시된 웜기어(361)가 제공되고, 상부 단차 부분에는 도 4에 도시된 제 1 기어(461)가 제공되어, 제 1 플레이트 형상의 구조물(460)은 하부 단차 부분에 제공된 웜기어(361)에 의해 도 3e에 도시된 원형 레일(330) 내에서 회전함과 동시에 상부 단체 부분에 제공된 제 1 기어(461)에 의해 연결 기어장치(402)를 통해 제 2 플레이트 형상의 구조물(460')이 회전하게 된다.
상술한 도 4의 실시예에서는 2개의 플레이트 형상의 구조물(460,460') 및 하나의 연결 기어장치(402)가 사용되는 것으로 도시되어 있지만, 당업자라면 도 4에 도시된 본 발명의 실시예가 회전 장치의 회전력을 공급하는 에너지가 충분한 경우에는 n(n은 3 이상)개 플레이트 형상의 구조물(460,460') 및 n-1개의 연결 기어장치(402)에 사용되되, n(n은 3 이상)개 플레이트 형상의 구조물(460,460') 중 어느 하나만이 회전 장치를 사용하는 경우에 적용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
아울러, 상술한 본 발명의 실시예들에서는 도 3 및 도 4에 도시된 나삿니(341,461,461') 및 웜기어(361)가 실제보다 큰 스케일(large scale)로 도시되어 있지만, 이는 설명 편의상 도시된 것으로 실제로는 플레이트 형상의 구조물(260,360,460,460')의 회전 속도가 매우 느리므로 나삿니(341,461,461') 및 웜기어(361)의 피치 간격은 상당히 작다.
나아가, 플레이트 형상의 구조물(260,360,460,460')의 회전 방향의 경우, 동일한 방향으로 회전시키거나 또는 밤 동안(일몰 후)의 회전 방향을 낮 동안(일출 후)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시킬 수도 있다. 또한, 플레이트 형상의 구조물(260,360,460,460')의 회전 속도의 경우, 밤 동안(일몰 후)의 회전 속도를 낮 동안(일출 후)의 회전 속도와 실질적으로 동일한 속도로 회전시키거나 또는 밤 동안(일몰 후)의 회전 속도를 낮 동안(일출 후)의 회전 속도보다 훨씬 더 빠르게 회전시킬 수도 있다.
상술한 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서는 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)를 각각 구성하는 복수개의 태양전지 모듈(도 1에 도시된 참조부호 120,130,140에 대응됨)을 개별적으로 회전시키는 대신 복수개의 태양전지 어레이(250,251,252,253,254,255)를 일체로 회전시킴으로써, 종래 기술의 1축 추적 방식 및 2축 추적 방식에 따른 태양광의 방위각 변화에 따른 태양전지 모듈의 회전 제어가 상당히 단순화되고, 또한 회전 제어에 필요한 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템을 사용하는 경우 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 본 발명의 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템은 수상 설치가 가능하여, 발전 시스템을 설치하기 위한 부지를 선정하고 매입하기 위한 상당한 시간 및 비용이 절약된다.
2. 본 발명의 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에서는 복수개의 태양전지 어레이를 일체로 회전시킴으로써, 종래 기술에 따른 태양전지 모듈을 개별적으로 회전시키기 위한 기계적 장치 및/또는 전기적인 장치, 및 그 설치 및 가동에 소요되는 비용을 최소화 할 수 있다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
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- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성된 전기 에너지가 소정의 부하에 공급되는 것을 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물;상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy);상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며,상기 회전 장치는제 1 액추에이터;일단이 상기 제 1 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 1 와이어;상기 제 1 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 1 레일;제 2 액추에이터;일단이 상기 제 2 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치하되, 상기 제 1 고정장치와 대향하는 위치에 위치되는 소정의 제 2 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어;상기 제 2 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 2 레일; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 어느 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 어느 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 다른 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 밤동안 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 다른 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
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- 제 3항에 있어서,상기 제어 장치는 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 사용하는 제어 장치인 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 3항 또는 제 5항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성된 전기 에너지가 소정의 부하에 공급되는 것을 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물;상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy);상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며,상기 회전 장치는제 1 드럼을 구비한 제 1 액추에이터;일단이 상기 제 1 드럼에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 1 와이어;제 2 드럼을 구비한 제 2 액추에이터; 및일단이 상기 제 2 드럼에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 2 고정장치에 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 어느 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 어느 하나가 상기 제 1 드럼 및 상기 제 2 드럼 중 어느 하나 상에 감기거나 풀리도록 하여 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 다른 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 밤동안 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 다른 하나가 상기 제 1 드럼 및 상기 제 2 드럼 중 다른 하나 상에 감기거나 풀리도록 하여 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 7항에 있어서,상기 제어 장치는 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 사용하는 제어 장치인 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 7항 또는 제 8항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성된 전기 에너지가 소정의 부하에 공급되는 것을 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물;상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy);상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며,상기 회전 장치는하나 이상의 드럼을 구비한 하나 이상의 액추에이터; 및상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 연결되는 하나 이상의 와이어를 포함하고,상기 하나 이상의 액추에이터의 일부 또는 전부는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 하나 이상의 와이어를 통해 상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 시계방향으로 회전력을 인가하고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 구조물을 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 하나 이상의 와이어를 통해 상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 둘레를 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 10항에 있어서,상기 제어 장치는 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 사용하는 제어 장치인 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 10항 또는 제 11항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성된 전기 에너지가 소정의 부하에 공급되는 것을 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물;상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy);상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며,상기 회전 장치는상기 중심축 상에 고정 장착되며, 내측 표면 상에는 하나 이상의 철부(凸部)를 구비하고 외측 표면 상에는 복수개의 나삿니를 구비한 기어 장치;상기 플레이트 형상의 구조물 상에 고정 장착되며, 상기 복수개의 나삿니와 상호 작용하도록 배치된 복수개의 유압 실린더; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 중심축은 외측 둘레 표면 상에 상기 하나 이상의 철부와 각각 결합하기 위한 하나 이상의 요부(凹部)를 구비하여, 상기 기어 장치가 상기 중심축에 밀착 상태 또는 약간의 유격(gap)을 갖는 상태로 상기 중심축에 결합되고,상기 복수개의 유압 실린더는 유압을 이용하여 상기 복수개의 나삿니에 압력을 인가하여, 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 구조물을 원래 상태로 되돌리도록 회전시키는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 13항에 있어서,상기 하나 이상의 요부, 상기 하나 이상의 철부 및 상기 복수개의 나삿니는 각각 수직 방향으로 충분한 길이를 가져서, 상기 플레이트 형상의 구조물이 상기 수면의 높이에 따라 수직 방향으로 이동하더라도 회전이 가능한 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 13항에 있어서,상기 기어 장치는 상기 기어 장치를 상기 중심축의 상기 하나 이상의 요부를 따라 수직 방향으로 이동이 가능하도록 하는 별도의 제어 장치를 추가로 구비하여, 상기 플레이트 형상의 구조물이 상기 수면의 높이에 따라 수직 방향으로 이동하더 라도 회전이 가능한 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어 장치는 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 사용하는 제어 장치인 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 17항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,각각이 복수개의 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성된 전기 에너지가 소정의 부하에 공급되는 것을 제어하는 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 발전 시스템이 설치되며, 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 구조물;상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 부표(buoy);상기 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 구조물의 이동을 방지하기 위한 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 구조물을 회전시키기기 위한 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 구조물은 수상에 설치되며,상기 회전 장치는상기 플레이트 형상의 구조물의 외측 원주 상에 제공되는 웜기어;상기 플레이트 형상의 구조물이 결합되며, 내측 원둘레 상에 상기 웜기어와 결합하기 위한 웜 또는 헬리컬 기어가 제공되는 원형 레일;상기 원형 레일에 일측면 상에 고정되어, 상기 원형 레일을 지지하는 적어도 3개의 원형 연결부재;상기 적어도 3개의 원형 연결부재가 상하로 이동가능하게 장착되는 적어도 3개의 지지축;상기 수면의 높이에 따라 상기 적어도 3개의 원형 연결부재를 상기 수면의 높이에 일치시키도록 상기 적어도 3개의 원형 연결부재에 각각 장착되는 적어도 3개의 높이 감지 센서; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 웜기어 및 상기 웜 또는 헬리컬 기어는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 구조물을 원래 상태로 되돌리도록 회전시키는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 19항에 있어서,상기 적어도 3개의 지지축은 각각 외측 둘레 표면 상에 하나 이상의 요부(凹部)를 구비하고, 상기 적어도 3개의 원형 연결부재는 각각 내측 표면 둘레 상에 상기 적어도 3개의 지지축의 각각의 하나 이상의 요부와 결합하기 위한 하나 이상의 철부(凸部)를 구비하는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 19항 또는 제 20항에 있어서,상기 제어 장치는 센서 작동 방식, GPS 추적 방식 또는 태양의 방위각 데이터 값에 의한 고정값 회전 이동 방식 중 어느 하나를 사용하는 제어 장치인 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 19항 또는 제 20항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 21항에 있어서,상기 복수개의 부표가 상기 플레이트 형상의 구조물의 하부에 상기 중심축을 기준으로 동심원 형상으로 장착되는 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템에 있어서,태양전지를 이용한 제 1 부양식 발전 시스템;태양전지를 이용한 제 2 부양식 발전 시스템; 및외측 둘레에 형성된 복수개의 나삿니를 구비하며, 상기 제 1 부양식 발전 시스템 및 상기 제 2 부양식 발전 시스템을 연결하기 위한 연결 기어장치를 포함하고,상기 제 1 부양식 발전 시스템은각각이 복수개의 제 1 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 제 1 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 제 1 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 제 1 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 제 1 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 제 1 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 제 1 발전 시스템이 설치되며, 제 1 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 제 1 구조물;상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 제 1 부표(buoy);상기 제 1 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 이동을 방지하기 위한 제 1 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 회전시키기기 위한 제 1 회전 장치를 포함하며,상기 제 2 부양식 발전 시스템은각각이 복수개의 제 2 태양전지 모듈로 구성되는 복수개의 제 2 태양전지 어레이, 및 상기 복수개의 제 2 태양전지 어레이가 태양 에너지를 흡수하여 생성한 제 2 전기 에너지를 소정의 부하에 공급하도록 제어하는 제 2 전력변환장치로 구성되는 태양전지를 이용한 제 2 발전 시스템;상기 태양전지를 이용한 제 2 발전 시스템이 설치되며, 제 2 중앙 홈을 구비한 플레이트 형상의 제 2 구조물;상기 플레이트 형상의 제 2 구조물의 하부에 장착되는 복수개의 제 2 부표(buoy);상기 제 2 중앙 홈을 통과하여 수직으로 설치되며, 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물의 이동을 방지하기 위한 제 2 중심축(central axis); 및상기 플레이트 형상의 제 2 구조물을 회전시키기기 위한 제 2 회전 장치를 포함하고,상기 플레이트 형상의 제 1 구조물, 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물, 및 상기 연결 기어장치는 수상에 설치되고,상기 플레이트 형상의 제 1 구조물은 원형이고, 외측 원주 둘레에 제 1 기어가 제공되며,상기 플레이트 형상의 제 2 구조물은 원형이고, 외측 원주 둘레에 제 2 기어가 제공되고,상기 이들 제 1 기어 및 상기 제 2 기어는 상기 연결 기어장치의 상기 복수개의 나삿니와 맞물리며,상기 제 1 회전 장치 및 상기 제 2 회전 장치 중 어느 하나에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물 및 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물 중 어느 하나가 회전하면, 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물 및 상기 플레이트 형상의 제 2 구조물 중 다른 하나가 동시에 회전하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 24항에 있어서,상기 제 1 회전 장치가제 1 액추에이터;일단이 상기 제 1 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치에 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 1 와이어;상기 제 1 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 1 레일;제 2 액추에이터;일단이 상기 제 2 액추에이터에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측에 위치하되, 상기 제 1 고정장치와 대향하는 위치에 위치되는 소정의 제 2 고정장치에 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어;상기 제 2 액추에이터가 수평 방향으로 이동 가능하도록 위치되는 한 쌍의 제 2 레일; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 어느 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 어느 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 다른 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 밤동안 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 다른 하나를 통해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 24항에 있어서,상기 제 1 회전 장치는제 1 드럼을 구비한 제 1 액추에이터;일단이 상기 제 1 드럼에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 1 고정장치에 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 1 와이어;제 2 드럼을 구비한 제 2 액추에이터; 및일단이 상기 제 2 드럼에 고정 연결되며, 타단이 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측에 위치한 소정의 제 2 고정장치에 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 고정 연결되는 제 2 와이어; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 어느 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 낮동안 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 어느 하나가 상기 제 1 드럼 및 상기 제 2 드럼 중 어느 하나 상에 감기거나 풀리도록 하여 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하고,상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터 중 다른 하나는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 밤동안 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어 중 다른 하나가 상기 제 1 드럼 및 상기 제 2 드럼 중 다른 하나 상에 감기거나 풀리도록 하여 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 24항에 있어서,상기 제 1 회전 장치는하나 이상의 드럼을 구비한 하나 이상의 액추에이터; 및상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 연결되는 하나 이상의 와이어를 포함하고,상기 하나 이상의 액추에이터의 일부 또는 전부는 상기 제어 장치에 의해 상 기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키기 위해 상기 하나 이상의 와이어를 통해 상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 시계방향으로 회전력을 인가하고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 원래 상태로 되돌리기 위해 상기 하나 이상의 와이어를 통해 상기 하나 이상의 드럼 및 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 둘레를 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전력을 인가하는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 24항에 있어서,상기 제 1 회전 장치는상기 제 1 중심축 상에 고정 장착되며, 내측 표면 상에는 하나 이상의 철부(凸部)를 구비하고 외측 표면 상에는 복수개의 제 1 나삿니를 구비한 기어 장치;상기 플레이트 형상의 제 1 구조물 상에 고정 장착되며, 상기 복수개의 제 1 나삿니와 상호 작용하도록 배치된 복수개의 유압 실린더; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 중심축은 외측 둘레 표면 상에 상기 하나 이상의 철부와 각각 결합하기 위한 하나 이상의 요부(凹部)를 구비하여, 상기 기어 장치가 상기 제 1 중심축에 밀착 상태 또는 약간의 유격(gap)을 갖는 상태로 상기 제 1 중심축에 결합 되고,상기 복수개의 유압 실린더는 유압을 이용하여 상기 복수개의 제 1 나삿니에 압력을 인가하여, 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 원래 상태로 되돌리도록 회전시키는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
- 제 24항에 있어서,상기 플레이트 형상의 제 1 구조물은 외측 원주가 상부 단차 및 하부 단차를 구비하고,상기 제 1 회전 장치는상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 원주 중 상기 하부 단차 상에 제공되는 웜기어;상기 플레이트 형상의 제 1 구조물이 결합되며, 내측 원둘레 상에 상기 웜기어와 결합하기 위한 웜 또는 헬리컬 기어가 제공되는 원형 레일;상기 원형 레일에 일측면 상에 고정되어, 상기 원형 레일을 지지하는 적어도 3개의 원형 연결부재;상기 적어도 3개의 원형 연결부재가 상하로 이동가능하게 장착되는 적어도 3개의 지지축;상기 수면의 높이에 따라 상기 적어도 3개의 원형 연결부재를 상기 수면의 높이에 일치시키도록 상기 적어도 3개의 원형 연결부재에 각각 장착되는 적어도 3개의 높이 감지 센서; 및태양광의 방위각 변화에 따라 상기 플레이트 형상의 구조물의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 장치를 포함하고,상기 제 1 기어는 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물의 외측 원주 중 상기 상부 단차 상에 제공되며,상기 웜기어 및 상기 웜 또는 헬리컬 기어는 상기 제어 장치에 의해 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 낮동안은 태양광의 방위각 변화에 따라 회전시키고, 밤동안은 상기 플레이트 형상의 제 1 구조물을 원래 상태로 되돌리도록 회전시키는태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070023388A KR100831382B1 (ko) | 2007-03-09 | 2007-03-09 | 태양전지를 이용한 부양식 발전 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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