KR101028944B1 - 부유식 태양광 발전 장치 - Google Patents

부유식 태양광 발전 장치 Download PDF

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KR101028944B1
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solar cell
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steel wires
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KR1020100104460A
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정광석
박성준
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충주대학교 산학협력단
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Abstract

수상에 설치되는 부유식 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 장치는 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들이 장착된 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 상기 태양전지 모듈과 육상을 연결하는 다수의 강선들과, 상기 강선들을 각각 지지하도록 상기 육상에 배치되며 수위 변화에 따라 상기 강선들의 길이를 조절하는 다수의 길이조절 모듈들을 포함한다. 또한 상기 장치는 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 태양전지 모듈을 회전시키는 회전 모듈을 포함한다. 따라서, 바람 또는 물의 흐름 등에 의해 발생되는 외력에 충분히 대응할 수 있으며 또한 에너지 변환 효율이 크게 향상될 수 있다.

Description

부유식 태양광 발전 장치{Buoyant-type Solar Power Generation Apparatus}
본 발명의 실시예들은 태양전지를 이용한 발전 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 호수, 강, 바다 등과 같은 수상에 설치된 부유식 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
최근 화석 연료의 고갈 및 환경 파괴에 대처하고자 청정 에너지에 대한 개발이 다양하게 진행되고 있으며 그 중에서도 태양열 또는 태양전지를 이용한 발전 장치의 실용화 및 효율 개선을 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다.
상기 태양광 발전 장치는 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 것이기 때문에 입사되는 광량이 많을수록 발전량이 증가될 수 있으며, 이를 위하여 태양전지가 태양광을 추종하도록 다양한 시스템들이 개발되고 있다. 예를 들면, 포토다이오드와 같은 센서를 이용하는 방법, GPS 위치 정보를 이용하는 방법, 태양의 방위각 정보를 이용한 고정값 회전 방법, 등이 태양광 추종을 이용하여 사용될 수 있다.
그러나, 상기 태양광 발전 장치를 육상에 설치하는 경우 태양전지들이 장착된 대형 프레임을 설치해야 하며 또한 태양광 추종을 위하여 상기 프레임을 회전시키거나 각각의 태양전지들을 회전시키기 위하여 별도의 장치들을 장착해야 하므로 그 설치비용이 매우 상승될 수 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 수상에 태양광 발전 장치를 마련하는 방법이 다수 제안되었으나, 수위 변화에 효과적으로 대처하기 어려운 점, 태양광 추종을 위한 설비가 매우 복잡한 점 등 여전히 개선되어야 할 문제점들이 존재하고 있다.
본 발명의 실시예들은 호수, 강, 바다 등과 같은 수상에 설치되어 수위 변화에 대응할 수 있으며 또한 태양광의 추종이 가능한 부유식 태양광 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치는 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들이 장착된 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 상기 태양전지 모듈과 육상을 연결하는 다수의 강선들과, 상기 강선들을 각각 지지하도록 상기 육상에 배치되며 수위 변화에 따라 상기 강선들의 길이를 조절하는 다수의 길이조절 모듈들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지 모듈은 상기 태양전지들이 장착된 프레임과, 상기 프레임의 하부에 장착되며 상기 프레임을 부유시키기 위한 다수의 부유체들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프레임은 원반 형태를 가질 수 있으며, 상기 프레임의 가장자리에는 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 프레임을 회전시키는 회전 모듈이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전 모듈은 상기 프레임의 가장자리를 따라 원주 방향으로 연장하며 외측면에 톱니가 형성된 피동 기어와, 상기 프레임의 회전을 안내하기 위하여 상기 피동 기어가 삽입되는 채널을 가지며 상기 강선과 연결되는 서포트 부재와, 상기 서포트 부재에 장착되어 상기 피동 기어와 연결되며 상기 프레임을 회전시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는 피니언 또는 웜을 이용하여 상기 피동 기어에 회전력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 길이조절 모듈들은 상기 강선들에 인가되는 장력을 일정하게 유지하도록 상기 강선들의 길이를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 태양광 발전 장치는 상기 강선들에 인가되는 장력을 측정하기 위한 센서들과, 상기 센서들의 측정 신호에 따라 상기 길이조절 모듈들의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 길이조절 모듈은 상기 강선이 권취되는 롤러와, 상기 롤러와 연결되며 상기 롤러를 회전시키기 위한 제2 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장력은 상기 롤러와 상기 구동부 사이를 연결하는 회전축에 장착된 토크 센서에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 태양광 발전 장치는 상기 태양전지 모듈이 부유된 수면 아래의 바닥과 상기 태양전지 모듈을 연결하는 다수의 제2 강선들과, 상기 제2 강선들을 각각 지지하도록 상기 바닥에 배치되며 상기 제2 강선들의 길이를 조절하는 다수의 제2 길이조절 모듈들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 부유식 태양광 발전 장치는 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들이 장착된 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈의 가장자리 부위들에 회전 가능하도록 배치된 다수의 풀리들과, 상기 태양전지 모듈이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 일단이 육상에 고정되고 각각의 풀리를 경유하여 타단이 수면 아래의 바닥에 고정되는 다수의 강선들을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 태양광 발전 장치는 상기 수면 위에 위치되는 강선들에 인가되는 제1 장력과 상기 수면 아래에 위치되는 강선들에 인가되는 제2 장력이 동일하게 유지되도록 상기 풀리들을 각각 회전시키는 다수의 구동부들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 태양전지 모듈은 상기 태양전지들이 장착된 원반 형태의 프레임을 포함할 수 있으며, 상기 프레임의 가장자리 부위들에는 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 프레임을 회전시키는 회전 모듈들이 설치될 수 있다. 또한, 상기 풀리들과 상기 구동부들은 각각 상기 회전 모듈들에 장착될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 태양전지들이 장착된 태양전지 모듈은 강선들에 의해 육상에 고정될 수 있으며 수위 변화에 따라 상기 강선들의 길이가 조절될 수 있다. 따라서, 상기 태양전지 모듈이 수상에서 안정적으로 유지될 수 있으며 또한 바람 또는 물의 흐름 등에 의해 발생되는 외력에 대하여도 충분히 대응할 수 있는 유동성이 확보될 수 있다.
또한, 상기와 같이 태양전지 모듈을 강선을 이용하여 수상에 부유시킴으로써 종래의 기술과 비교하여 설치 및 유지보수 비용이 크게 감소될 수 있다.
추가적으로, 태양의 이동 경로에 따라 상기 태양전지 모듈을 회전시킬 수 있는 회전 모듈들이 상기 태양전지 모듈의 가장자리 부위에 장착될 수 있으므로 에너지 변환 효율이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 장치의 태양전지 모듈이 수위 변화에 따라 높이가 조절된 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치(10)는 다수의 태양전지들(102)을 이용하여 전기를 생산하는 장치일 수 있으며, 호수, 강, 해안선에 의해 둘러싸인 바다 등과 같은 수상에 설치될 수 있다.
상기 태양광 발전 장치(10)는 상기 태양전지들(102)이 장착된 태양전지 모듈(100)과 상기 태양전지 모듈(100)을 수상에서 일정 위치에 유지시키기 위한 다수의 강선들(110)과 수위 변화에 따라 상기 강선들(110)의 길이를 조절하기 위한 다수의 길이조절 모듈들(120)을 포함할 수 있다.
특히, 상기 태양전지 모듈(100)은 상기 태양전지 모듈들(102)이 장착된 프레임(104)과 상기 프레임(104)을 수면(20) 상에서 부유시키기 위한 다수의 부유체들(106)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 상기 프레임(104) 상에는 다수의 열과 행으로 상기 태양전지들(102)이 배치될 수 있으며, 상기 부유체들(106)은 상기 프레임(104)의 하부에 장착될 수 있다. 그러나, 상기 태양전지들(102)의 배열 형태는 다양하게 변경될 수 있으므로 상기 태양전지들(102)의 배열 형태에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않을 것이다.
상기 강선들(110)은 상기 태양전지 모듈(100)이 수상에서 기 설정된 위치를 벗어나는 것을 억제 또는 방지하기 위하여 즉 수상에서 바람, 강의 흐름, 조류 또는 해류 등에 의해 수평 방향으로 이동되는 것을 억제 또는 방지하기 위하여 상기 태양전지 모듈(100)과 육상의 구조물을 연결할 수 있다.
상기 길이조절 모듈들(120)은 육상에 설치될 수 있으며 상기 강선들(110)의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 강수량에 따른 강 또는 호수의 수위 변화 또는 밀물과 썰물에 의한 해수면의 높이 변화 등에 따라 상기 태양전지 모듈(100)이 수상에 부유된 상태를 유지하도록 상기 강선들(110)의 길이를 변화시킬 수 있다. 상기 길이조절 모듈들(120)에 대한 추가적인 상세 설명은 후술하기로 한다.
상기 태양광 발전 장치(10)는 발전 효율 즉 에너지 변환 효율을 향상시키기 위하여 상기 태양전지들(102)이 태양광을 추종하도록 상기 프레임(104)을 회전시키는 회전 모듈(130)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 프레임(104)은 도시된 바와 같이 전체적으로 원반 형태를 가질 수 있으며, 상기 회전 모듈(130)은 상기 프레임(104)의 가장자리를 따라 원주 방향으로 연장하며 외측면에 톱니가 형성된 피동 기어(132)와 상기 프레임(104)의 회전을 안내하기 위하여 상기 피동 기어(132)가 삽입되는 채널을 갖는 서포트 부재(134)와 상기 서포트 부재(134)에 장착되어 상기 피동 기어(132)와 결합되는 제1 구동부(136)를 포함할 수 있다.
도시된 바에 의하면 3개의 회전 모듈들(130)이 구비되어 있다. 즉 3개의 피동 기어(132)와 3개의 서포트 부재(134) 및 3개의 제1 구동부들(136)이 사용될 수 있으나, 이들 중 피동 기어들(132)은 일체로 형성된 원형 링 형태를 갖는 하나의 피동 기어가 사용될 수도 있다.
또한, 상기와는 다르게 하나의 회전 모듈(130)과 다수의 안내 모듈(미도시)이 사용될 수도 있다. 이때, 각각의 안내 모듈로는 상기 강선(110)과 연결되며 상기 프레임(104)의 회전을 안내하기 위한 채널이 형성된 안내 부재가 사용될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 제1 구동부들(136)은 모터를 포함할 수 있으며 피니언(미도시) 또는 웜(미도시)을 이용하여 상기 피동 기어(132)와 연결될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 회전 모듈들(130)은 상기 강선들(110)을 통하여 상기 길이조절 모듈들(120)과 연결되어 있으며 또한 상기 태양전지들(102)이 태양광을 추종하도록 상기 태양전지 모듈(100)을 회전시키고 있다. 상기에서는 각각의 회전 모듈(130)이 모터와 기어 조합을 이용하여 상기 태양전지 모듈(100)을 회전시키고 있으나, 그밖에도 다양한 기계 장치들이 상기 회전 모듈(100)로서 사용될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 상기 회전 모듈(100) 자체의 구성에 의해 한정되지는 않을 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 장치의 태양전지 모듈이 수위 변화에 따라 높이가 조절된 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 태양전지 모듈(100)은 수상에 부유하도록 구성되어 있으나, 강수량 및 썰물과 밀물 등에 의해 수위가 변화될 경우 강선들(110)에 인가되는 장력이 변화될 수 있다. 특히, 수위가 낮아질 경우 상기 태양전지 모듈(100)의 자중에 의해 상기 강선들(110)에 인가되는 장력이 증가될 수 있으며 이에 의해 상기 강선들(110)이 끊어지는 사고가 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 길이조절 모듈들(120)은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 길이조절 모듈들(120)은 상기 강선들(110)에 인가되는 장력을 일정하게 유지하도록 상기 강선들(110)의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 상기 강선들(110)의 길이를 조절하여 상기 태양전지 모듈(100)이 수상에서 항상 일정한 높이에서 부유되도록 할 수 있다. 상기 태양광 발전 장치(10)는 상기 강선들(110)의 길이를 조절하기 위하여 상기 강선들(110)에 인가되는 장력을 측정하기 위한 센서들(140)과 상기 센서들(140)의 측정 신호에 따라 상기 길이조절 모듈들(120)의 동작을 제어하는 제어부(150)를 포함할 수 있다.
각각의 길이조절 모듈(120)은 상기 강선(110)이 권취되는 롤러(122)와 상기 롤러(122)와 연결되며 상기 롤러(122)를 회전시키기 위한 제2 구동부(124)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제2 구동부(124)는 육상에 고정될 수 있으며 상기 롤러(122)를 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있다.
상기 장력은 상기 제2 구동부(124)와 상기 롤러(122)를 연결하는 회전축 장착된 토크 센서(140)에 의해 측정될 수 있다. 즉 상기 강선들(110)에 의해 상기 롤러(122)에서 발생되는 토크를 측정함으로써 상기 강선들(110)에 인가되는 장력을 측정할 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 강선들(110)에 인가되는 장력이 기 설정된 범위에서 유지되도록 상기 강선들(110)의 길이를 조절할 수 있다.
한편, 상기 제어부(150)는 상기 회전 모듈(130)과도 연결될 수 있으며 태양의 위치에 따라 상기 태양전지 모듈(100)을 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(150)는 태양의 방위각 정보를 이용하여 계산된 이동 경로를 따라 상기 태양전지 모듈(100)을 회전시키도록 상기 회전 모듈(130)의 동작을 제어할 수 있다. 그러나, 상기와는 다르게 상기 제어부(150)는 포토다이오드와 같은 센서(미도시)를 이용하여 태양의 위치를 추적할 수도 있으며, GPS 위치 정보를 이용하여 태양의 위치를 추적할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 태양전지 모듈(100)은 태양의 위치 변화에 따라 회전될 수 있으며 이에 따라 상기 태양전지 모듈(100)의 에너지 변환 효율이 개선될 수 있다.
또한, 상기 태양전지 모듈(100)은 육상과 연결된 강선들(110)에 의해 수상의 소정 위치에서 유지되므로 수직 방향으로 완전히 고정된 것이 아니라 수직 및 수평 방향으로 다소의 유동성을 가질 수 있다. 즉 외력에 의한 영향을 어느 정도 흡수할 수 있으므로 유속이 빠른 강이나 조수간만의 차가 큰 바다에도 설치될 수 있으며, 또한 태풍이나 홍수가 발생되는 경우라도 일반적으로 수중에 설치되는 고정 구조물보다 효과적으로 외력을 분산시킬 수 있다.
한편, 상기한 바에 따르면, 상기 회전 모듈(130)이 상기 태양전지 모듈(100)을 수직 방향의 중심축을 기준으로 회전시키고 있으나, 에너지 효율을 더욱 향상시키기 위하여 상기 프레임(104) 상에는 상기 태양전지들(102)을 개별적으로 수평 방향의 중심축을 기준으로 회전시키는 제2 회전 모듈(미도시)이 추가적으로 설치될 수도 있다. 또한, 상기 장력을 측정하기 위하여 토크 센서(140)가 사용되고 있으나, 그밖에도 스트레인 게이지, 다축 로드셀 등 다양한 하중 센서들이 사용될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 도시된 태양광 발전 장치(20)는 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들(202)을 포함하는 태양전지 모듈(200)과, 상기 태양전지 모듈(200)을 소정의 위치에서 유지시키기 위하여 상기 태양전지 모듈(200)과 육상을 연결하는 다수의 제1 강선들(210)과, 상기 육상에 배치되어 상기 제1 강선들(210)에 인가되는 장력에 따라 상기 제1 강선들(210)의 길이를 조절하는 제1 길이조절 모듈들(220)과, 상기 태양전지들(202)이 태양의 이동 경로를 따라 상기 태양전지 모듈(200)을 회전시키는 회전 모듈(230)을 포함할 수 있다. 상기 태양전지 모듈(200), 제1 강선들(210), 제1 길이조절 모듈들(220) 및 회전 모듈(230)은 도 1 및 도 2를 참조하여 기 설명된 바와 동일하므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치(20)는 바람, 강의 흐름, 강우량, 조수간만의 차, 태풍과 홍수 등에 의해 인가되는 외력에 대한 상기 태양전지 모듈(200)의 안정성을 향상시키기 위하여 상기 태양전지 모듈(200)이 부유된 수면(20) 아래의 바닥과 상기 태양전지 모듈(200)을 연결하는 다수의 제2 강선들(212)과 상기 제2 강선들(212)을 각각 지지하도록 상기 바닥에 배치되어 상기 제2 강선들(212)의 길이를 조절하는 다수의 제2 길이조절 모듈들(222)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2 길이조절 모듈들(220,222)이 상기 제1 및 제2 강선들(210,212)에 인가되는 장력에 따라 상기 제1 및 제2 강선들(210,212)의 길이를 조절하므로 상기 태양전지 모듈(200)이 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 도시된 태양광 발전 장치(30)는 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들(302)이 장착된 태양전지 모듈(300)과, 상기 태양전지 모듈(300)의 가장자리 부위들에 회전 가능하도록 배치된 다수의 풀리들(310)과, 상기 태양전지 모듈(300)이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 일단이 육상의 제1 지지부재(322)에 고정되고 각각의 풀리(310)를 경유하여 타단이 수면(20) 아래의 바닥에 위치된 제2 지지부재(324)에 고정되는 다수의 강선들(320)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 태양전지 모듈(300)이 부유된 수면(20)의 높이가 변화되는 경우 상기 풀리들(310)이 회전 가능하므로 상기 태양전지 모듈(300)이 수직 방향으로 자유롭게 이동될 수 있으며, 이에 따라 상기 태양전지 모듈(300)의 부유된 상태가 항상 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 상기 풀리들(310)이 회전 가능하므로 외력에 의해 상기 태양전지 모듈(300)이 다소 움직일 수 있는 여유 즉 유동성이 충분히 확보될 수 있으므로 강한 외력, 예를 들면, 태풍이나 홍수에도 상기 태양광 발전 장치(30)의 안정성이 충분히 확보될 수 있다.
한편, 상기 태양전지 모듈(300)의 유동성은 별도의 장치들에 의해 제어될 수도 있다. 예를 들면, 상기 태양광 발전 장치(30)는 상기 수면(20) 위에 위치되는 강선들(320)에 인가되는 제1 장력과 상기 수면(20) 아래에 위치되는 강선들(320)에 인가되는 제2 장력이 동일하게 유지되도록 상기 풀리들(310)을 각각 회전시키는 다수의 구동부들(312)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 장력과 제2 장력은 상기 풀리들(310)과 상기 구동부들(312) 사이의 회전축들에 각각 장착된 토크 센서(미도시)에 의해 측정될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 장력은 상기 풀리들(310)의 회전각 제어에 의해 서로 동일하게 유지될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서 상기 제1 장력 및 제2 장력을 서로 다르게 유지될 수도 있으며, 이는 상기 토크 센서의 측정값을 이용하여 상기 구동부들(312)의 동작을 제어함으로서 이루어질 수 있다.
한편, 상기 태양전지 모듈(300)은 상기 태양전지들(302)이 장착된 원반 형태의 프레임(304)과 상기 프레임(304)을 수상에 부유시키기 위한 부유체들(306)을 포함할 수 있다. 상기 프레임(304)의 가장자리 부위들에는 상기 태양전지들(302)이 태양광을 추종하도록 상기 프레임(304)을 회전시키는 회전 모듈들(330)이 설치되어 있으며, 상기 풀리들(310)과 상기 구동부들(312)은 각각 상기 회전 모듈들(330)에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 회전 모듈들(330)에 대한 상세한 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 기 설명된 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
10 : 부유식 태양광 발전 장치 20 : 수면
100 : 태양전지 모듈 102 : 태양전지
104 : 프레임 106 : 부유체
110 : 강선 120 : 길이조절 모듈
122 : 롤러 124 : 제1 구동부
130 : 회전 모듈 132 : 피동 기어
134 : 서포트 부재 136 : 제2 구동부
140 : 센서 150 : 제어부

Claims (13)

  1. 다수의 태양전지들이 장착된 원반 형태의 프레임과 상기 프레임의 하부에 장착되며 상기 프레임을 수상에 부유시키기 위한 다수의 부유체들을 포함하는 태양전지 모듈;
    상기 프레임의 가장자리 부위들에 각각 설치되어 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 프레임을 회전시키는 다수의 회전 모듈들;
    상기 태양전지 모듈이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 상기 회전 모듈들과 육상을 연결하는 다수의 강선들; 및
    상기 강선들을 각각 지지하도록 상기 육상에 배치되며 수위 변화에 따라 상기 강선들의 길이를 조절하되 상기 강선들에 인가되는 장력이 일정하게 유지되도록 상기 강선들의 길이를 조절하여 상기 태양전지 모듈이 부유된 상태를 일정하게 유지하는 다수의 길이조절 모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 각각의 회전 모듈은
    상기 프레임의 가장자리를 따라 원주 방향으로 연장하며 외측면에 톱니가 형성된 피동 기어;
    상기 프레임의 회전을 안내하기 위하여 상기 피동 기어가 삽입되는 채널을 가지며 상기 강선과 연결되는 서포트 부재; 및
    상기 서포트 부재에 장착되어 상기 피동 기어와 연결되며 상기 프레임을 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 구동부는 피니언 또는 웜을 이용하여 상기 피동 기어에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 강선들에 인가되는 장력을 측정하기 위한 센서들; 및
    상기 센서들의 측정 신호에 따라 상기 길이조절 모듈들의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 길이조절 모듈은
    상기 강선이 권취되는 롤러; 및
    상기 롤러와 연결되며 상기 롤러를 회전시키기 위한 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 장력은 상기 롤러와 상기 구동부 사이를 연결하는 회전축에 장착된 토크 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 태양전지 모듈이 부유된 수면 아래의 바닥과 상기 회전 모듈들을 연결하는 다수의 제2 강선들; 및
    상기 제2 강선들을 각각 지지하도록 상기 바닥에 배치되며 상기 제2 강선들의 길이를 조절하는 다수의 제2 길이조절 모듈들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  11. 다수의 태양전지들이 장착된 원반 형태의 프레임과 상기 프레임의 하부에 장착되며 상기 프레임을 수상에 부유시키기 위한 다수의 부유체들을 포함하는 태양전지 모듈;
    상기 프레임의 가장자리 부위들에 각각 설치되어 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 프레임을 회전시키는 다수의 회전 모듈들;
    상기 회전 모듈들에 각각 회전 가능하도록 배치된 다수의 풀리들;
    상기 태양전지 모듈이 상기 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 일단이 육상에 고정되고 각각의 풀리를 경유하여 타단이 수면 아래의 바닥에 고정되는 다수의 강선들; 및
    상기 수면 위에 위치되는 강선들에 인가되는 제1 장력과 상기 수면 아래에 위치되는 강선들에 인가되는 제2 장력이 동일하게 유지되도록 상기 풀리들을 각각 회전시키는 다수의 구동부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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