KR101235726B1 - 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 넓게 형성되는 태양전지판프레임에 작용하는 풍압을 줄이도록 하나의 지주에 두개로 분리된 태양전지판프레임을 형성하여 고정한 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치에 관한 것이며,
태양전지판프레임은 동일한 가로 길이의 장방형으로 분할되고, 각각의 분할된 장방형 태양전지판프레임은 지주에 단차공간(a)이 형성되도록 이격시켜 고정하여 단차공간(a)을 통해 풍압이 해소되게 구성하는 것을 특징으로 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진다.

Description

풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치 { A sloar power generator reducing wind pressure at solar cell }

본 발명은 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓게 형성되는 태양전지판프레임에 작용하는 풍압을 줄이도록 하나의 지주에 두개로 분리된 태양전지판프레임을 형성하여 고정한 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치에 관한 것이다.

태양광발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 것이다. 반면에 전력생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전단가가 높은 단점이 있다.

일반적으로 태양광발전장치는 다수개의 태양전지판이 지주 상단에 고정되고, 지주 하단은 기초콘크리트에 의해 지지되는 구조이다. 이러한 구조에서 태양전지판이 받는 풍압과, 지주와 태양전지판의 하중은 기초콘크리트에 의하여 견고하게 지지되어야 한다.

풍압은 바람에 의해 물체가 받는 압력을 말하고, 공기 밀도, 풍속의 제곱, 바람에 직각인 판의 면적에 비례하므로 넓은 태양전지판이 받는 풍압은 매우 크고, 태양전지판이 향하는 방향 전후로 가장 큰 풍압을 받게 된다.

이를 위하여 지주의 하단에 보강판을 형성하여 풍압에 견디도록 구성하고, 지주의 철골을 풍압에 견디도록 설계하중을 크게 잡아 철골 재료비가 많이 들어가는 문제가 있다.

이러한 태양광발전장치의 기초콘크리트를 형성하는데 많은 비용이 소요되므로 하나의 지주에 많은 태양전지판을 고정하는 구조를 택하고 있다. 하지만 이와 같이 많은 태양전지판을 고정하여 태양전지판프레임을 형성할 때, 전체 면적에 비례하여 풍압이 커지므로 이를 견디기 위한 지주의 설계하중은 그보다 몇 배 커져야 하므로 철재가 많이 소모되는 문제가 있었다.

그리고 이러한 점을 감안하여 적은 면적의 태양전지판프레임을 형성할 경우 기초콘크리트 시공비용 등 토목 비용이 증가하고, 콘크리트를 많이 사용하게 되는 문제가 있었다.

도 1에는 종래의 태양광발전장치를 도시하였는데, 지주(1)의 상단에 받침프레임(2)을 고정식 또는 가변식으로 고정하고, 받침프레임(2)에 태양전지판프레임(3)을 고정하는 것이 일반적인 형태이다. 그리고 지주(1)의 하단에는 기초콘크리트(4)가 시공되어 지주(1)를 견고하게 지지하지만, 태양전지판프레임(3)의 면적이 커질수록 지주(1)의 설계하중과 기초콘크리트의 크기를 크게 형성하여야 하는 것이 일반적이다.

따라서 지면의 활용도를 높이기 위해 태양전지판프레임의 면적을 넓게 하면 할수록 풍압으로 인한 파손을 방지하기 위하여 이러한 부가 비용이 많이 소요되므로 이를 해결하기 위한 방안이 시급한 실정이다.

도 2에는 이러한 바람의 영향을 줄이기 위하여 태양전지판프레임을 곡면으로 형성하도록 고안된 태양광발전장치를 도시하였다.

도 2에 도시된 태양광발전장치는 곡선으로 형성된 곡선지주(6) 사이에 받침프레임(2-1)을 형성하고, 받침프레임(2-1)에 태양전지판프레임(3-3)을 고정한다. 따라서 태양전지판프레임(3-3)은 전체적으로 곡면으로 형성되어 바람의 영향을 줄이게 된다. 하지만 곡면으로 형성되어도 풍압은 작용하므로 곡선지주(6)의 하단을 굵게 형성하여 지주의 지지력을 높인다.

곡선지주(6) 또한 풍압을 견디기 위하여 일반적인 형태보다는 적게 사용되지만 적절한 풍하중을 견디기 위한 철재 사용량을 가지게 된다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 같은 면적의 태양전지판프레임을 지지하는 지주가 적은 양의 철재를 사용하게 하고, 기초콘크리트 또한 적은 양의 콘크리트를 사용하게 하여 자원 절감과 환경에 도움이 되게 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치를 제공하고자 하는 목적이 있다.

그리고 하나의 기초콘크리트에 넓은 면적의 태양전지판프레임을 지지할 수 있게 하여 지면 활용도를 높이면서, 사용되는 자원을 줄이고자 하는 목적이 있다.

넓은 면적의 태양전지판프레임과 지주를 유기적으로 고정하여 풍압에 대한 영향을 최소화하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 기초콘크리트에 지주가 고정되고, 지주에 태양전지판프레임이 고정되어 태양광발전을 하는 태양광발전장치에 있어서,

태양전지판프레임은 동일한 가로 길이의 장방형으로 분할되고, 각각의 분할된 장방형 태양전지판프레임은 지주에 단차공간(a)이 형성되도록 이격시켜 고정하여 단차공간(a)을 통해 풍압이 해소되게 구성하는 것을 특징으로 하며, 태양전지판프레임(40)은 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)으로 분할되고, 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)은 서로 평행을 이루되 제2태양전지판프레임(42)이 단차공간(a) 만큼 위 또는 아래에 위치하도록 지주(10)에 고정되며, 지주(10)의 상단이 일체로 연장되어 각각 제1받침프레임(31)과 제2받침프레임(32)으로 형성되어 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 고정되는 것을 특징으로 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치 및 지주(10)의 상단에 받침프레임(30)이 고정되고, 받침프레임(30)에 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 고정되며, 받침프레임(30)은 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 단차공간(a)을 가지도록 절곡 형성되며, 지주(10)에 받침프레임(30)은 고정형 또는 가변형으로 고정되는 것을 특징으로 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치를 제공한다.

본 발명은 적은 양의 철재를 사용하여 하나의 기초콘크리트에 넓은 면적의 태양전지판프레임을 고정할 수 있는 효과가 있다.

적은 양의 철재를 사용한 지주와 적은 콘크리트로 형성한 기초콘크리트에 종래와 동일한 면적의 태양전지판프레임을 고정할 수 있는 효과가 있고, 이는 자원 절감의 효과를 가져온다.

태양전지판프레임에 작용하는 풍압이 단차공간을 통하여 지나가게 되므로 전체 면적보다 작은 풍압이 작용하여 지지구조물의 설계하중을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 태양광발전장치를 도시한 측면도.
도 2는 종래의 태양광발전장치에서 곡선지주를 채용한 상태를 도시한 측면도.
도 3은 종래의 태양광발전장치의 태양전지판프레임을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치를 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치의 다른 실시예를 도시한 측면도.
도 7은 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치에서 태양전지판프레임이 분할된 상태인 것을 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치의 후방에서 바람이 불때 풍압특성을 시뮬레이션한 도면.
도 9는 본 발명의 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치의 전방에서 바람이 불때 풍압특성을 시뮬레이션한 도면.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 기초콘크리트(20)에 지주(10)가 고정되고, 지주(10)에 태양전지판프레임(40)이 고정되어 태양광발전을 하는 태양광발전장치에 작용하는 풍압을 줄이고자 구성한다.

본 발명의 태양전지판프레임(40)은 동일한 가로(41) 길이의 장방형으로 분할되는데, 즉 세로(42)의 길이를 n분할하여 여러개의 분할된 몸체를 가지도록 구성한다. 이때 본 발명에서는 n이 2인 상태의 실시예를 적용하여 설명하나 3개 이상으로 적용할 수 있다.

각각의 분할된 장방형 태양전지판프레임은, 즉 본 실시예에서 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)은 지주(10)에 단차공간(a)이 형성되도록 이격시켜 고정하여 단차공간(a)을 통해 풍압이 해소되게 구성한다.

상세히 설명하면, 태양전지판프레임(40)은 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)으로 분할되고, 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)은 서로 평행을 이루되 제2태양전지판프레임(42)이 단차공간(a) 만큼 제1태양전지프레임(41)의 위 또는 아래에 위치하도록 지주(10)에 고정된다.

이와 같이 동일한 기울기를 가져 평행을 이루는 분할된 태양전지판프레임은 단차공간(a)만큼 높이차를 가지게 되므로 제1태양전지판프레임(41) 또는 제2태양전지판프레임(42)의 표면을 타고 흐르는 바람이 단차공간(a)으로 빠져 전체 면적에 비해 풍압이 줄어들게 된다.

이러한 줄어든 풍압으로 인하여 철재와 콘크리트의 사용량은 동일한 면적의 태양전지판프레임을 기존의 방식으로 설치할 때보다 1/2 이상으로 줄어들게 된다.

이와 같이 분할된 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)을 지주(10)에 고정하기 위한 구성으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 지주(10)의 상단이 일체로 연장되어 각각 제1받침프레임(31)과 제2받침프레임(32)으로 형성할 수 있다.

이렇게 형성된 제1받침프레임(31)과 제2받침프레임(32)에 각각 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 고정되고, 제1받침프레임(31)과 제2받침프레임(32)은 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42) 사이에 단차공간(a)을 가지도록 절곡하여 형성한다.

그리고 도 6에는 다른 형태로 태양전지판프레임(40)을 고정하는 실시예가 도시되어 있는데, 지주(10)의 상단에 받침프레임(30)이 고정되고, 받침프레임(30)에 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 각각 고정된다.

받침프레임(30)은 일체지만, 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 단차공간(a)을 가지도록 절곡 형성된다.

이와 같이 지주(10)에 받침프레임(30)을 고정할 때, 고정형으로 할 수 있지만, 기존의 트래킹 장치를 설치하여 가변형으로 고정할 수 있다.

1 : 지주 2, 2-1 : 받침프레임
3, 3-3 : 태양전지판프레임 3-1 : 가로
3-2 : 세로 4 : 기초콘크리트
5 : 태양전지판 10 : 지주
20 : 기초콘크리트 30 : 받침프레임
31 ; 제1받침프레임 32 : 제2받침프레임
40 : 태양전지판프레임 40-1 : 가로
40-2 : 세로 41 : 제1태양전지판프레임
42 : 제2태양전지판프레임 43 : 태양전지판
a : 단차공간

Claims (5)

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2. 기초콘크리트에 지주가 고정되고, 지주에 태양전지판프레임이 고정되어 태양광발전을 하는 태양광발전장치에서 태양전지판프레임은 장방형으로 분할되고, 각각의 분할된 장방형 태양전지판프레임은 지주에 단차공간(a)이 형성되도록 이격시켜 고정하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치에 있어서,
   태양전지판프레임(40)은 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)으로 분할되고, 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)은 서로 평행을 이루되 제2태양전지판프레임(42)이 단차공간(a) 만큼 위 또는 아래에 위치하도록 지주(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   지주(10)의 상단이 일체로 연장되어 각각 제1받침프레임(31)과 제2받침프레임(32)으로 형성되어 제1태양전지판프레임(41)과 제2태양전지판프레임(42)이 고정되는 것을 특징으로 하는 풍압에 대한 설계 하중을 줄여 지주 철재가 절감되는 구조를 가진 태양광발전장치.
   
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