KR101120799B1 - 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물 - Google Patents

태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물에 관한 것이고, 구체적으로 호수, 강 또는 바다와 같은 장소에 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안정하게 일정기간 동안 지지할 수 있는 친환경 부유 구조물에 관한 것이다.
부유 구조물은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11);한쪽 끝이 바닥 부재(11)와 연결되어 일정한 경사를 형성하도록 설치되는 경사 받침 부재(12); 바닥 부재(11)와 경사 부재(12)의 다른 끝 부분을 연결하는 수직 부재(13); 서로 다른 경사 받침 부재(12)를 연결하는 다수 개의 수평 받침 부재(14); 각각의 수평 받침 부재(14)에 설치되는 다수 개의 경사 지지 부재(15); 적어도 2개의 경사 지지 부재(15)에 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(16)를 포함한다.
부유 구조물, 발전 모듈, 부유체, 받침 부재, 수직 부재

Description

태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물{Floated Structure with Eco-Friendship for Equipping Solar Energy Generating Module}
본 발명은 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물에 관한 것이고, 구체적으로 호수, 강 또는 바다와 같은 장소에 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안정하게 일정기간 동안 지지할 수 있는 친환경 부유 구조물에 관한 것이다.
부유 구조물은 호수 또는 바다의 일정 위치에서 일부가 물위로 노출된 상태를 유지하면서 필요한 기능을 하는 구조물을 말한다. 예를 들어 부유 구조물은 해안으로 유입되는 파랑을 차단하기 위하여 해상에 설치되는 파랑 방지용 부유 구조물 또는 상수원의 수질 정화를 위한 수질 정화용 부유 구조물을 포함한다. 다른 형태의 부유 구조물로 해양 풍력 발전기를 유지하기 위한 구조물 또는 태양광 발전 모듈의 지지를 위한 구조물이 있다.
태양광 발전 모듈은 지상에 설치될 수도 있지만 환경 조건에 따라 강, 호수 또는 바다에 부유 구조물을 이용하여 설치될 수도 있다. 태양광 발전 모듈은 단위 모듈로 제조되어 구조물에 설치된다. 일정한 수의 단위 모듈이 설치된 구조물이 다시 다른 모듈과 일체로 되어 발전 시설로 기능을 할 수 있다. 태양광 발전 모듈의 지지를 구조물이 지상에 설치되는 경우 구조물이 지상에 설치되므로 구조물과 구조물 사이에 특별한 연결 구조가 요구되지 않는다. 그러나 태양광 발전 모듈의 지지를 위한 부유 구조물에 수면에 설치된다면 외부의 영향에 상관없이 일정 높이로 유지되면서 정해진 기간 동안 태양광 발전 모듈을 유지할 수 있어야 한다. 아울러 태양광 발전 모듈의 유지 또는 보수를 위한 기초 시설을 가져야 한다. 이와 같인 수면에 설치되는 태양광 발전 모듈의 지지를 위한 부유 구조물은 지상 구조물이 가져야 하는 조건 이외에 설치 장소에 따라 요구되는 조건을 가져야 한다.
본 발명은 위와 같은 요구 조건을 충족시킬 수 있는 부유 구조물과 관련된 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안전하게 지지하면서 유지 또는 보수의 편리성을 가지는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재; 한쪽 끝이 바닥 부재와 연결되어 일정한 경사를 형성하도록 설치되는 경사 받침 부재; 바닥 부재와 경사 부재의 다른 끝 부분을 연결하는 수직 부재; 서로 다른 경사 받침 부재를 연결하는 다수 개의 수평 받침 부재; 각각의 수평 받침 부재에 설치되는 다수 개의 경사 지지 부재; 적어도 2개의 경사 지지 부재에 설치되는 태양광 발전 모듈; 및 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부유체를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 바닥 부재에 설치되는 바닥 판을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 부유체는 원통형 구조를 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하나의 바닥 부재에 적어도 2개의 경사 받침 부재가 설치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 부유체를 고정하는 고정 부 재를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 부유체의 내부는 스티로폼으로 채워진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 바닥 부재, 경사 받침 부재, 수직 부재, 수평 받침 부재 및 경사 지지 부재는 섬유강화복합재로 구성되고 펄트루젼 방식으로 제조된다.
본 발명에 따른 부유 구조물은 태양광 발전 모듈이 바다, 강 또는 호수와 같은 장소에 안전하게 설치될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 부유 구조물이 설치된 수면의 아래쪽은 물고기가 서식할 수 있는 장소가 될 수도 있다. 아울러 본 발명에 따른 부유 구조물은 미리 조립되어 설치가 되므로 지상 구조물의 설치에 비하여 작은 비용으로 설치되어 있다는 이점을 가진다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1a, 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 부유 구조물(10)의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 1a, 1b 및 도 1c를 참조하면, 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물(10)은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11); 한쪽 끝이 바닥 부재(11)와 연결되어 일정한 경사를 형성하도록 설치되는 경사 받침 부재(12); 바닥 부재(11)와 경사 부재(12)의 다른 끝 부분을 연결하는 수직 부재(13); 서로 다른 경사 받침 부재(12)를 연결하는 다수 개의 수평 받침 부재(14); 각각의 수평 받침 부재(14)에 설치되는 다수 개의 경사 지지 부재(15); 적어도 2개의 경사 지지 부재(15)에 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(16)를 포함한다.
바닥 부재(11)는 구조물 전체의 하중을 지지하면서 태양광 발전 모듈(S)이 수면에 설치되는 면적을 결정한다. 각각의 바닥 부재(11)는 H형강과 같이 이 분야에서 공지된 소재로 만들어질 수 있고 다수 개의 바닥 부재(11)는 일정 간격을 두고 서로 평행이 되도록 배치될 수 있다. 바닥 부재(11)의 설치 간격 또는 개수는 태양광 발전 모듈의 크기에 따라 적절하게 선택될 수 있지만 특별히 제한되지 않는다.
경사 받침 부재(12)는 한 쪽 끝이 바닥 부재(11)에 결합되면서 바닥 부재(11)와 일정한 크기의 경사를 형성하도록 설치될 수 있다. 경사 받침 부재(12)는 각각의 바닥 부재(11)에 설치될 수 있고 그리고 하나의 바닥 부재(11)에 길이 방향을 따라 2개 이상의 경사 받침 부재(12)가 설치될 수 있다. 경사 받침 부재(12)의 바닥 부재(11)에 대한 경사각은 태양광의 입사 각도를 고려하여 설치위치에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 경사 부재(12)는 이 분야에서 공지된 소재로 만들어질 수 있고 예를 들어 H형강으로 만들어질 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
수직 부재(13)는 경사 받침 부재(12)를 지지하기 위한 것으로 한쪽 끝은 바 닥 부재(11)에 고정되고 그리고 다른 한쪽 끝은 경사 받침 부재(12)의 다른 끝 부분에 연결될 수 있다. 수직 부재(13)는 각각의 경사 받침 부재(12)의 다른 끝 부분과 연결되도록 설치될 수 있고 경사 받침 부재(12)와 동일 또는 유사한 소재로 만들어질 수 있다. 수직 부재(13)는 바닥 부재(11)와 수직이 되도록 설치되어야 하는 것은 아니며 경사 받침 부재(12)의 끝 부분에 설치되어야 하는 것은 아니다. 수직 부재(13)는 경사 받침 부재(12)를 지지할 수 있는 적절한 방법으로 이 분야에서 공지된 구조를 가지도록 설치될 수 있다. 이와 같이 경사 받침 부재(12)는 바닥 부재(11) 및 수직 부재(13)에 의하여 고정 및 지지될 수 있다.
수평 받침 부재(14)는 적어도 2개의 서로 다른 경사 받침 부재(12)를 연결하는 형태로 설치될 수 있다. 도 1a에 도시된 것처럼, 하나의 수평 받침 부재(14)는 경사 받침 부재(12) 또는 바닥 부재(11)와 수직이 되도록 경사 받침 부재(12)에 적어도 2개의 경사 받침 부재(12)에 고정될 수 있다. 수평 받침 부재(14)는 양쪽 끝에 설치되는 2개의 바닥 부재(11)에 이르는 길이로 설치될 수 있고 일정한 간격을 두고 2개 이상이 하나의 수직 부재(13)에 고정되도록 설치될 수 있지만 특별히 제한되는 것은 아니다. 수평 받침 부재(14)는 바닥 부재(11) 또는 경사 받침 부재(12)와 동일 또는 유사한 소재로 만들어질 수 있다.
경사 지지 부재(15)는 태양광 발전 모듈(S)을 고정하기 위한 것으로 수평 받침 부재(14)에 고정될 수 있다. 태양광 발전 모듈(S)은 다수 개의 유닛으로 이루어질 수 있고 2개의 경사 지지 부재(15)가 하나의 유닛을 지지하도록 경사 지지 부재(15)가 설치될 수 있다. 각각의 경사 지지 부재(15)는 수평 받침 부재(14)에 수 직이 되도록 설치될 수 있고 다수 개의 경사 지지 부재(15)는 태양광 발전 모듈(S)을 형성하는 유닛의 크기를 고려하여 적절한 간격을 가지도록 배치될 수 있다. 경사 지지 부재(15)는 이 분야에서 공지된 임의의 소재로 만들어질 수 있고 예를 들어 ‘ㄷ’자 형강과 같은 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
바닥 부재(11)에 설치되는 바닥 판(17)은 태양광 발전 모듈(S)의 유지 또는 보수를 위한 통로를 형성한다. 바닥 판(17)은 유지 또는 보수의 편의성을 고려하여 임의의 위치에 설치될 수 있지만 바람직하게 태양광 발전 모듈(S)의 전면에 바닥 부재(11)에 수직의 되는 방향으로 연장되도록 설치될 수 있다. 바닥 판(17)의 폭은 사람의 보행이 가능한 임의의 크기를 가질 수 있고 예를 들어 플라스틱과 같은 일정한 강도를 가지면서 무게가 가벼운 소재로 만들어질 수 있다. 필요에 따라 바닥 판(17)은 예를 들어 ‘ㄴ’자 형강과 같은 바닥 고정 부재(171) 위에 설치될 수 있다.
위에서 설명한 것과 같은 구조를 가진 구조물은 부유체(17)에 의하여 수면 위에 부유된 상태를 유지할 수 있다. 부유체(16)는 전체적으로 원통 형상을 가질 수 있고 바닥 부재(11)의 아래쪽에 고정될 수 있다. 원통 형상을 가지는 부유체(16)의 직경은 부유 구조물(10) 전체의 중량을 고려하여 결정될 수 있다. 부유체(16)의 직경은 설치되는 각각의 부유체(15)가 받는 하중을 고려하여 바닥 부재(11)의 적어도 일부가 수면 위에 위치하도록 결정될 수 있다. 부유체(16)의 내부에 예를 들어 스티로폼과 같은 소재로 채워질 수 있지만 빈 공간으로 만들어질 수 있고 부유체(16)는 합성수지, 합금 또는 비철 금속과 같이 이 분야에서 공지된 소 재로 만들어질 있고 필요에 따라 표면에 부식을 방지하기 위한 코팅이 행해질 수 있다.
부유체(17)가 원통 형상을 가지는 경우 길이 방향이 바닥 부재(11)에 수직이 되는 방향으로 설치될 수 있고 적어도 2개의 부유체(17)가 부유 구조물(10)을 부유시키도록 설치될 수 있지만 설치방향 및 개수는 특별히 제한되지 않는다. 필요에 따라 부유체(17)는 바닥 부재(11)에 고정되는 고정 부재(18)에 의하여 바닥 부재(11)의 아래쪽에 견고하게 고정될 수 있다.
도 1c에 도시된 것처럼, 바닥 부재(11)와 경사 받침 부재(12), 경사 받침 부재(12)와 수평 받침 부재(13) 또는 바닥 부재(11)와 수직 부재(13)는 볼트 또는 용접과 같이 이 분야에서 공지된 방법에 따라 서로 결합될 수 있고 필요에 따라 보강 부재가 사용될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 서로 다른 사이의 연결 방법에 의하여 제한되지 않는다.
한편, 부유 구조물을 구성하는 각 부재들은 강재와 비교할 때 재료적으로 우수한 성능을 확보할 수 있으며, 염해 및 유해환경 등과 같은 부식환경에 매우 우수하여 반영구적으로 사용할 수 있는 섬유강화복합재(Fiber Reinforced Polymeric Plastic, FRP)로 구성하는 것이 바람직하다. 섬유강화복합재는 레진과 보강섬유로 구성되며 레진은 보강섬유 사이의 응력(하중) 전달, 보강섬유의 좌굴(휨)방지, 유해환경으로부터 보강섬유 보호, 기계적 마모로부터 보강섬유 보호, 평면내 층간전단 저항 등의 역할을 하며 에폭시, 폴리에스테르, 비닐에스테르, 페놀 등이 사용될 수 있다. 보강섬유는 하중을 저항하는 주요 요소이고 보강섬유의 종류 및 배치에 따라 성질이 크게 달라진다. 보강섬유로는 탄소섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유 등이 사용될 수 있다. 섬유강화복합재의 생산방법에는 펄트루젼, 필라멘트와인딩, 핸드레이업 등이 있는데, 본 발명에서는 펄트루젼 방식으로 위에서 설명한 각 부재의 단면형상으로 생산한다. 펄트루젼 방식은 인발성형으로 단면형태를 결정하는 금형을 통해 생산되며 길이방향에 제한이 없이 무한 생산이 가능하고 보강섬유가 주로 길이방향으로 배치된다.
아래에서 각각의 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2a는 도 1c에서 A로 표시된 부분 및 B로 표시된 부분의 상세도를 도시한 것이다.
도 2a의 A로 표시된 부분을 참조하면, 수직 부재(13)는 경사 받침 부재(12)에 대하여 경사진 형태로 접하게 된다. 경사진 형태로 접하는 경우 외부 충격에 의하여 접합 부위가 약해질 수 있고 이로 인하여 전체 구조물의 안정성이 약화될 수 있다. 이와 같은 접합 부분의 결합력의 약화를 방지하기 위하여 보강 부재(21)가 사용될 수 있다. 보강 부재(21)는 경사 받침 부재(12)와 수직 부재(13)에 각각 접하는 면을 가지는 형상을 가질 수 있고 예를 들어 볼트와 같은 고정 수단에 의하여 경사 받침 부재(12) 및 수직 부재(13)에 고정될 수 있다.
도 2a의 B로 표시된 부분을 참조하면, 수평 받침 부재(14)는 H형강이 될 수 있고 H형강의 플랜지를 서로 연결하는 연결 보강 부재(22)에 의하여 강도가 보강될 수 있다. 연결 보강 부재(22)는 경사 지지 부재(15) 또는 경사 받침 부재(12)를 수평 받침 부재(14)에 견고하게 결합시킬 수 있고 예를 들어 볼트 또는 용접과 같은 고정 수단에 의하여 각각의 부재에 고정될 수 있다.
도 2a에 제시된 보강 부재 또는 연결 보강 부재는 예시적인 것으로 이 분야에서 공지된 다양한 형태의 보강 부재의 의하여 부유 구조물을 이루는 서로 다른 부재가 연결될 수 있다. 마찬가지로 서로 다른 부재는 볼트 또는 용접뿐만 아니라 이 분야에서 공지된 다양한 연결 방법에 의하여 서로 결합될 수 있다.
도 2b는 바닥 판(17)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, 바닥 부재(11)는 H형강이 될 수 있고 바닥 판(17)은 H형강에 고정되는 2개의 ‘ㄴ’자 형강과 같은 바닥 고정 부재(171) 위에 설치될 수 있다. 바닥 판(17)은 다수 개의 단위 판으로 이루어질 수 있고 필요에 따라 표면에 미끄럼 방지 요철이 형성될 수 있다.
제시된 바닥 판(17)은 예시적인 것으로 본 발명은 바닥 판(17)의 구조 또는 바닥 부재(11)에 대한 고정 방법에 제한되지 않는다.
도 2c는 부유체(16)의 고정 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c를 참조하면, 부유체(16)는 조임 고리(25)를 가지는 조임 끈(23)에 의하여 바닥 부재(11)에 고정될 수 있고 조임 끈(23)은 결합 판(24)에 의하여 이동이 방지될 수 있다. 결합 판(24)은 상하 2개의 판으로 이루어질 수 있고 2개의 판 사이에 일정 간격으로 이동 방지 돌기가 형성될 수 있다. 조임 끈은 상하 2개의 판 사이 및 이동 방지 돌기의 위쪽을 경유하도록 만들어지고 상하 2개의 판 및 조임 끈(23)은 볼트와 같은 고정 수단에 의하여 바닥 부재(11)에 고정될 수 있다. 이와 같이 조임 끈(23)은 결합 판(23)에 의하여 바닥 부재(11)에 고정시키는 것에 의하여 조임 끈(23)의 이동이 방지되어 부유체(16)가 바닥 부재(11)에 견고하게 고정될 수 있도록 한다. 필요에 따라 부유체(16)가 바닥 부재(11)의 길이 방향에 대하여 수직으로 이동되는 것을 방지하기 위하여 부유체(16)의 요동 방지 돌기(161)이 설치될 수 있다. 도 2c에 제시된 부유체(16)의 고정 방법은 예시적인 것으로 부유체(16)의 이 분야에서 공지된 임의의 방법에 따라 바닥 부재(11)에 고정될 수 있다.
위에서 상세하게 설명이 된 본 발명에 따른 부유 구조물은 태양광 발전 모듈이 바다, 강 또는 호수와 같은 장소에 안전하게 설치될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 부유 구조물이 설치된 수면의 아래쪽은 태양광의 차단으로 인하여 물고기가 서식할 수 있는 장소가 될 수도 있다. 아울러 본 발명에 따른 부유 구조물은 미리 조립되어 설치가 되므로 지상 구조물의 설치에 비하여 작은 비용으로 설치되어 있다는 이점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1a, 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 부유 구조물(10)의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 2a는 도 1c에서 A로 표시된 부분 및 B로 표시된 부분의 상세도를 도시한 것이다.
도 2b는 바닥 판(17)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c는 부유체(16)의 고정 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

Claims (7)

  1. 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11);
    한쪽 끝이 바닥 부재(11)와 연결되어 일정한 경사를 형성하도록 설치되는 경사 받침 부재(12);
    바닥 부재(11)와 경사 부재(12)의 다른 끝 부분을 연결하는 수직 부재(13);
    서로 다른 경사 받침 부재(12)를 연결하는 다수 개의 수평 받침 부재(14);
    각각의 수평 받침 부재(14)에 설치되는 다수 개의 경사 지지 부재(15);
    적어도 2개의 경사 지지 부재(15)에 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및
    바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(16)를 포함하고,
    부유체(16)와 바닥 부재(11) 사이에는 요동 방지 돌기(161)가 설치되며,
    부유체(16)는 조임 고리(25)를 가지는 조임 끈(23)에 의하여 바닥 부재(11)에 고정되며 조임 끈(23)은 결합 판(24)에 의하여 이동이 방지되고 결합 판(24)은 상하 2개의 판으로 이루어지고 2개의 판 사이에 일정 간격으로 이동 방지 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서, 바닥 부재(11)에 설치되는 바닥 판(17)을 더 포함하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서, 부유체(16)는 원통형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서, 하나의 바닥 부재(11)에 적어도 2개의 경사 받침 부재(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부 유 구조물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 부유체(16)의 내부는 스티로폼으로 채워지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    바닥 부재(11), 경사 받침 부재(12), 수직 부재(13), 수평 받침 부재(14) 및 경사 지지 부재(15)는 섬유강화복합재로 구성되고 펄트루젼 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물.
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