KR101218186B1 - 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 교체방법 - Google Patents

수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 교체방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물을 수면에 배치시키는 부유체에 있어서, 질소가스가 충진되도록 내부가 격벽에 의해 분할,구획되어 복수의 격실이 마련된 부유탱크와, 상기 격실들과 연통되게 상기 부유탱크의 상부에 설치되는 순환배관장치와, 상기 모듈구조지지물에 탈착가능하게 설치되도록 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 고정장치로 이루어져, 격실 내부공간에 물을 충진 후 수중으로 이동이 가능하므로 교체가 용이하여 유지보수비용이 절감되고 공정효율이 향상되며, 충진되는 질소가스에 따른 부력에 의해 모듈구조지지물을 지지하게 되므로 부력을 발생시키기 위한 자재비용이 절감되고, 현장에서 가스충진이 가능하여 공정효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 교체방법 { SOLAR ENERGY COLLECTING SYSTEM HAVING THE SAME FLOATING BODY AND INSTALLATION METHOD THEREOF }
본 발명은 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부유탱크를 격벽에 의해 다수의 격실을 형성시킨 후 순환배관장치를 폐쇄하여 내부공기에 따른 부력에 의해 모듈구조지지물을 지지하여 수면에 배치되게 함으로서, 부유체가 파손되어 침수가 될 경우 보조 부유체 역할을 위하여 내부에 배치되는 스티로폼 등과 같은 부력재가 필요없어 원가 및 생산비용이 절감되고, 부유탱크에 충진되는 질소가스에 의해 부유탱크의 내부가 부식되는 것을 방지하고, 순환배관장치에 설치되는 압력게이지장치에 의해 내부 질소가스의 압력을 확인할 수 있으며, 파손에 따른 누수 발생 여부를 압력게이지 장치를 통하여 실시간으로 확인가능하고, 유지 보수 및 교체가 필요할 경우 부력을 감소시키기 위하여 격실 내부공간에 물을 충진 후 수중으로 이동이 가능하므로 교체가 용이하고, 유지보수비용이 절감되는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 광전효과를 이용하여 발전시키는 최소 단위를 셀(cell)이라 하고, 다수 개의 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전력을 발생시키는 것을 태양전지 모듈이라 한다. 일반적으로 태양광 발전소(일명, 태양광 발전시스템이라고도 함)는 다수 개의 태양전지 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결된 태양전지 모듈의 집합체이다.
태양광 발전소는 일반적으로 육상에 설치된다. 상기 태양광 발전소를 육상에 설치하게 되므로 인하여, 막대한 부지구입 비용과 토목공사 비용이 소요된다. 태양광 발전소를 육상에 설치할 때 주로 야산을 깎아서 태양광 발전소 부지로 사용하게 되므로 환경이 파괴된다.
또한, 육상에 설치하게 되면 여름철의 경우 지열에 의해 태양전지 모듈들이 가열되어 태양전지 모듈들이 효과적으로 냉각되지 못하게 된다. 이로 인하여, 태양전지 모듈의 발전 효율을 떨어뜨리게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수상에서 발전할 수 있도록 출원번호 10-2011-0070074호의 "부유체 및 그것을 구비한 수면 부유식 태양광 발전시스템"이 제안되었다. 상기한 종래의 기술은 밀폐된 내부 공간을 갖는 밀폐 관과 상기 밀폐 관을 감싸는 커버 관을 포함하며, 상기 밀폐 관은 금속 재료이고, 상기 커버 관은 콘크리트를 포함하며, 상기 커버 관의 외면에 타부품이 결합되는 복수 개의 결합부재들과 복수 개의 연결부재들이 구비되고, 상기 결합부재들이 열을 이루도록 배열되고, 상기 결합부재들의 열과 연결 부재들의 열은 커버 관의 중심축을 기준으로 90도의 위상차를 갖게 된다.
그러나, 종래의 태양광 발전시스템은 부유체가 금속으로된 밀폐관과 밀폐관을 감싸면서 콘크리트를 도포하여 콘크리트 층을 형성하게되는바, 콘크리트가 장기간 수중에 배치시 오염물질이 배출될수 있고 충격등으로 인하여 콘크리트에 그랙이 발생할 수 있으며, 부분적 교체시 부력을 감소시킬 수 있는 방법이 없어 수중으로 이동이 어려워 부유체를 보수하거나 교체가 필요한 경우 모듈지지구조물 및 태양전지모듈을 육상으로 이동시키거나 해상크레인을 통해 들어올린 후 교체해야 하므로, 유지보수비용이 과도하게 발생하고 교체공정이 복잡하며 교체중에는 전력 생산이 중단되는 등의 문제점이 예상 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부유탱크에 격벽에 의해 다수의 격실을 형성시킨 후 순환배관장치를 폐쇄하여 내부공기에 따른 부력에 의해 모듈구조지지물을 지지하여 수면에 배치되게 함으로서, 보조 부유체 역할을 위하여 내부에 배치되는 스티로폼 등과 같은 부력재가 필요없어 원가 및 생산비용이 절감되고, 부유탱크에 충진되는 질소가스에 의해 부유탱크의 내부가 부식되는 것을 방지하고, 순환배관장치에 설치되는 압력게이지장치에 의해 내부 질소가스압력을 확인 가능하여, 이를 통하여 파손에 따른 누수 발생 여부를 실시간으로 확인가능하고, 누수 발생시에도 격실의 한부분만 침수가 되므로 전체 부유체의 침수를 방지하여 침수로 인한 문제발생을 예방할 수 있으며 순환배관장치를 통해 현장에서 가스충진이 가능하여 부유체의 파손여부를 명확히 판단할 수 있으며, 격실 내부공간에 물을 충진 후 수중으로 이동이 가능하므로 교체가 용이하여 유지보수비용이 절감되고 공정효율이 향상되는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물을 수면에 배치시키는 부유체에 있어서, 질소가스가 충진되도록 내부가 격벽에 의해 분할,구획되어 복수의 격실이 마련된 부유탱크와, 상기 격실들과 연통되게 상기 부유탱크의 상부에 설치되는 순환배관장치와, 상기 모듈구조지지물에 탈착가능하게 설치되도록 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 고정장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 순환배관장치는 상기 격실과 연통되게 설치되는 다수의 주입관들과, 상기 주입관들을 연결하며 설치되는 연결관들로 이루어지되, 상기 주입관들에는 주입단속밸브가 설치되고, 상기 주입관중 어느하나에는 압력게이지장치가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정장치는 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 한쌍의 지지기둥과 상기 지지기둥을 연결하며 설치되는 고정프레임으로 이루어지며, 상기 지지기둥의 상부에는 상기 모듈구조지지물의 체결홀에 끼움된 후 고정되도록 체결돌부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부유탱크에는 상부에 상기 격실의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투시창이 더 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물을 수면에 배치시키는 부유체의 교체방법에 있어서, 다수의 격실을 갖는 부유탱크에 부력을 감소시키기 위하여 물을 충진시키는 충진단계와 물이 충진된 부유탱크를 수중으로 이동시켜 수면에 배치된 모듈구조지지물의 하부로 이동시키는 이동단계와 부유탱크를 보수한 후 상기 모듈구조지지물에 형성되는 체결홀에 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 고정장치의 체결돌부를 끼운 후 너트체결하여 고정시키는 고정단계와 상기 부유탱크에 설치되는 순환배관장치의 주입관에 배출관을 인입시킨 후 펌프로 충진된 물을 배출시키는 배출단계와 상기 주입관에 압축공기를 주입하여 내부의 물기를 제거하는 제거단계와 상기 주입관을 통해 상기 부유탱크의 내부에 질소가스를 충진시키는 충진단계와 상기 주입관을 폐쇄시키는 폐쇄단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명인 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법은 부유탱크의 격벽에 의해 다수의 격실을 형성시킨 후 순환배관장치를 폐쇄하여 내부공기에 따른 부력에 의해 모듈구조지지물을 지지하여 수면에 배치되게 함으로서, 누수 발생시 침수되는 것을 방지하도록 내부에 배치되는 스티로폼 등과 같은 보조부력재가 필요없어 생산비용이 절감되고, 부유탱크에 충진되는 질소가스에 의해 부유탱크의 내부가 부식되는 것을 방지하고, 순환배관장치에 설치되는 압력게이지장치에 의해 내부의 질소가스가 충진된 내부압력을 확인 가능하여, 파손에 따른 누수 발생 여부를 실시간으로 확인가능하고, 문제 발생시 순환배관장치를 통해 현장에서 공기충진을 통하여 부유체의 파손여부를 명확히 판단할 수 있으며, 격실 내부공간에 물을 충진 후 수중으로 이동이 가능하므로 교체가 용이하여 유지보수비용이 절감되고 공정효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 내부구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 설치방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 교체방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체 및 이의 설치방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 내부구조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 설치방법을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 교체방법을 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체(10)(이하 설명의 편의상 부유체라 명명함)는 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물(100)의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물(100)을 수면에 배치시키는 장치로서, 이에 이와 같은 부유체(10)는 부유탱크(20)와 순환배관장치(30)와 고정장치(40)로 이루어진다.
상기 부유탱크(20)는 금속재 또는 합성수지재로 이루어지고 내부에 공간을 갖는 양단부가 폐쇄된 관구조로 형성되며, 내부가 격벽(21)에 의해 분할,구획되어 복수의 격실(22)이 마련되며 상기 격실(22)에는 상기 순환배관장치(30)를 통해 질소가스가 충진된다.
상기한 격벽(21)은 금속재로 이루어진 원형의 패널형상으로 형성되며, 상기 부유탱크(20)의 내부에 기밀이 유지되게 용접되어 고정되며, 상기 부유탱크(20)의 내부에 적어도 하나이상 설치되며, 바람직하게는 도면에서와 같이 한쌍의 격벽(21)이 설치되어 3개의 격실이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 순환배관장치(30)는 상기 격실(22)들과 연통되게 상기 부유탱크(20)의 상부에 설치되어 각각의 격실에 질소가스가 충진되게 하는 것으로서, 이에 이와같은 순환배관장치(20)는 상기 격실(22)과 연통되게 설치되는 다수의 주입관(31)들과, 상기 주입관(31)들을 연결하며 설치되는 연결관(32)들로 이루어진다.
이때, 상기 주입관(31)들에는 주입단속밸브(312)가 설치되어 질소가스 및 물의 유입이나 유출을 단속하게 되고, 상기 주입관중 어느하나에는 압력게이지장치(311)가 더 설치되어, 상기 부유탱크(20)의 내부압력을 확인함으로서, 질소충진 여부와 파손으로 인한 누수 여부를 확인할 수 있게 된다.
상기 압력게이지(311)가 설치된 주입관(31)을 제외한 나머지 주입관(31)에는 주입단속밸브(312)가 설치된다.
또한, 상기 주입관들(31)은 상기 격실(22)과 연통되게 상기 부유탱크(20)에 형성되는 통기공에 일단부가 용접되어 고정되고, 상기 연결관(32)들은 상기 주입관(31)들과 연통되게 용접되어 고정된다.
즉, 상기 순환배관장치(30)를 통해 격실(22)에 질소가스를 충진 후 개방된 상기 주입단속밸브(312)를 폐쇄하여, 각각의 격실(22)이 독립적으로 밀폐되도록 함으로써, 격실 중 어느하나가 파손되어 내부에 물이 유입되어도 밀폐된 다른 격실에 의한 부력에 의해 상기 모듈구조지지물(100)을 지지할 수 있게 된다.
이러한, 상기 부유탱크(20)는 밀폐되어 내부 공기에 따른 부력에 의해 물에 뜨게되고, 내부에 충진되는 상기 질소가스에 의해 부유탱크(20)의 내부가 부식되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 고정장치(40)는 상기 모듈구조지지물에 탈착가능하게 설치되도록 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 것으로서, 이러한 상기 고정장치는 상기 부유탱크의 양측면에 용접 또는 볼트체결되는 한쌍의 지지기둥(41)과 상기 지지기둥(41)을 연결하며 설치되는 고정프레임(42)으로 이루어지며, 상기 지지기둥(41)의 상부에는 상기 모듈구조지지물(100)의 체결홀(200)에 끼움된 후 고정되도록 체결돌부(411)가 더 형성된다.
이때, 상기 모듈구조지지물(100)은 다수의 프레임을 연결하여 형성된 틀구조로 이루어지며, 상기 프레임에는 상기 체결홀(200)이 형성되어 외주연에 나사부를 갖는 상기 체결돌부를 상기 체결홀(200)에 돌출되게 끼운 후 너트를 체결하여 고정시키게 된다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 부유탱크(20)에는 상부에 각각의 상기 격실(22)의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투시창(60)들을 추가할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 설치방법은 폐쇄단계와 가스충진단계와 압력게이지확인단계와 고정단계로 이루어진다.
즉, 최초 상기 주입관(31)들을 모두 폐쇄한 상태에서 그 중 하나의 주입관(31)에 설치된 주입단속밸브(312)를 개방한 후 가스를 격실에 충진하게 되고, 연결관(32)을 통해 가스가 다른 격실에 순차적으로 충진시키게 된다.
이후, 가스를 충진하면서 압력게이지장치(311)를 확인하면서 적정 압력에 도달할 경우 개방된 주입관(31)의 주입단속밸브(312)를 폐쇄하게 되고, 내부에 가스가 충진된 부유체(10)의 고정장치(40)를 모듈구조지지물(100)에 체결하여 고정시키게 된다.
상기와 같이 구성되는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 유지보수를 위한 교체방법은 충진단계(S1)와 이동단계(S2)와 고정단계(S3)와 배출단계(S4)와 제거단계(S5)와 충진단계(S6)와 폐쇄단계(S7)로 이루어진다.
이때, 충진단계(S1)에서는 다수의 격실(22)을 갖는 부유탱크(22)에 물을 충진시키게 되고, 이후 이동단계(S2)에서는 물이 충진되어 수중에 배치된 부유탱크(20)를 배나 해상크레인을 통해 수중에서 이동시켜 수면에 배치된 모듈구조지지물(100)의 하부로 이동시킨 다음 고정단계(S3)에서는 상기 모듈구조지지물(100)에 형성되는 체결홀(200)에 상기 부유탱크(20)의 양측면에 설치되는 고정장치(40)의 체결돌부(411)를 끼운 후 너트체결하여 고정시키게 된다.
이후, 배출단계(S4)에서는 상기 부유탱크(20)에 설치되는 순환배관장치(30)의 주입관(31) 또는 보조관(50)에 배출관을 인입시킨 후 펌프로 충진된 물을 배출시키고, 제거단계(S5)에서는 상기 주입관(31)에 압축공기를 주입하여 내부의 물기를 제거한 후 충진단계(S6)에서는 상기 주입관(31)을 통해 상기 부유탱크(20)의 내부에 질소가스를 충진시킨 다음 폐쇄 단계(S7)에서는 상기 주입관(31)과 연결관(32)에 설치되는 주입단속밸브(312)와 연결단속밸브(321)를 폐쇄시킴으로서, 일련의 설치과정을 마치게 된다.
이때, 상기 부유탱크(20)에 질소가스를 충진하는 과정을 설명하면 먼저 연결단속밸브를 모두 개방한 상태에서 질소가스를 투입할 주입관(31)의 주입단속밸브(312)를 개방한 상태에서 질소가스를 주입하여 각각의 결실로 질소가스가 충진시킴과 아울러 압력게이지장치(311)를 확인하여 적정압력에 도달시 주입단속밸브(312)와 연결단속밸브(321)를 폐쇄함으로서 일련의 과정을 마치게 된다.
10 : 부유체 20 : 부유탱크
30 : 순환배관장치 40 : 고정장치
60 : 투시창 21 : 격벽
22 : 격실 31 : 주입관
311 : 압력게이지장치 312 : 주입단속밸브
32 : 연결관 41 : 지지기둥
411 : 체결돌부 42 : 고정프레임
100 : 모듈구조지지물 200 : 체결홀
S1 : 충진단계 S2 : 이동단계
S3 : 고정단계 S4 : 배출단계
S5 : 제거단계 S6 : 충진단계
S7 : 폐쇄단계

Claims (5)

  1. 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물을 수면에 배치시키는 부유체에 있어서,
    내부에 각각 밀폐된 복수개의 격실들이 구비된 부유탱크;
    상기 격실들과 연통되게 상기 부유탱크의 상부에 설치되는 순환배관장치;
    상기 모듈구조지지물에 탈착가능하게 설치되도록 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 고정장치;를 포함하며,
    상기 순환배관장치는 상기 부유탱크의 격실들과 각각 연통되도록 부유탱크의 상부에 연결되는 복수 개의 주입관들과, 상기 주입관들을 서로 연결하는 연결관들과, 상기 주입관들 중 한 개의 주입관에 결합되어 압력을 측정하는 압력게이지장치와, 상기 압력게이지장치가 결합되지 않은 나머지 주입관들에 각각 결합되는 주입단속밸브를 포함하는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정장치는 상기 부유탱크의 양측면에 각각 설치되는 한 쌍의 지지기둥들과, 상기 지지기둥을 서로 연결하는 고정프레임과, 상기 지지기둥의 상부에 구비되어 상기 모듈구조지지물의 체결홀에 삽입되는 체결돌부를 포함하는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유탱크에는 상부에 상기 격실의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투시창이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체.
  5. 상면에 다수의 태양전지모듈이 구비된 모듈구조지지물의 하부에 설치되어 부력에 의해 상기 모듈구조지지물을 수면에 배치시키는 부유체의 교체방법에 있어서,
    다수의 격실을 갖는 부유탱크에 물을 충진시키는 충진단계;
    배나 해상크레인을 이용하여 물이 충진된 상기 부유탱크를 수중으로 이동시켜 수면에 배치된 모듈구조지지물의 하부로 이동시키는 이동단계;
    상기 모듈구조지지물에 형성되는 체결홀에 상기 부유탱크의 양측면에 설치되는 고정장치의 체결돌부를 끼운 후 너트체결하여 고정시키는 고정단계;
    상기 부유탱크에 설치되는 순환배관장치의 주입관에 배출관을 인입시킨 후 펌프로 충진된 물을 배출시키는 배출단계;
    상기 주입관에 압축공기를 주입하여 내부의 물기를 제거하는 제거단계;
    상기 주입관을 통해 상기 부유탱크의 내부에 질소가스를 충진시키는 충진단계; 및
    상기 주입관을 폐쇄시키는 폐쇄단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 수면 부유식 태양광 발전 장치용 부유체의 교체방법.


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