KR101241451B1 - Gps 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치 - Google Patents

Gps 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GPS 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치에 관한 것으로, 이격된 한 쌍의 GPS 수신기를 이용함으로써 변위거리뿐만 아니라 변위각을 모니터링할 수 있게 되어 회전변위로 인하여 태양전지판의 방향이 정남향으로부터 벗어나는 경우 신속하게 바로잡아 풍부한 수광량을 확보할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은 태양전지판과, 부력에 의해 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체를 포함하는 태양전지 어셈블리와; 상기 지지체와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와; 상기 태양전지 어셈블리에 적어도 두 개가 이격을 두고 설치되어 각자의 위치정보를 수신함으로써 변위각을 산출할 수 있도록 하는 한 쌍의 GPS 수신기를 포함하여 구성된다.

Description

GPS 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치{SOLAR POWER PLANT CONSTRUCTED ON THE WATER WITH GPS USING FOR ANGLE MONITORING}
본 발명은 수상 태양광 발전장치에 관한 것으로, 특히 이격된 한 쌍의 GPS 수신기를 이용함으로써 변위거리뿐만 아니라 변위각을 모니터링할 수 있게 되어 회전변위로 인하여 태양전지판의 방향이 정남향으로부터 벗어나는 경우 신속하게 바로잡아 최상의 수광량을 확보할 수 있도록 한 GPS 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양광, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.
이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 화력발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다. 더욱이 최근에는 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.
또한, 화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가하는 바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.
더불어, 최근에는 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하고자 하는 규제가 시행되고 있는바, 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.
이와 같이 이산화탄소의 배출이 없으며, 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다. 하지만, 태양광 발전장치는 발전면적 및 일조량에 따라 발전능력이 차이가 발생하는데, 넓은 면적에 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있으므로 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 현실적인 어려움이 있었다.
또한, 종래와 같이 육상에 설치되는 태양광 발전장치는 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 양의 열기가 발생되며, 태양광 발전장치가 설치된 토지로부터도 막대한 양기가 전달되는 관계로 태양전지판의 성능을 저하시키고 고장을 일으키는 원인이 되는 문제점을 안고 있었다.
이에 따라, 문제점을 줄이면서 일조량이 풍부하고 개방된 설치면적을 넓게 확보하기 위하여 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 태양전지판을 설치하는 수상 태양광 발전장치가 활발하게 제안되고 있다.
도 1은 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치를 설명하기 위한 참고도이고, 참조도이고 도 2는 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치는 태양전지판(12)과, 태양전지판(12)을 부력에 의해 수면 위에 지지하는 지지체(11)로 이루어진 태양전지 어셈블리(10)와, 상기 태양전지 어셈블리(10)가 정해진 영역에서 떠내려가지 않도록 지지하면서 수중 지면까지 드리워진 계류로프(20)와, 상기 계류로프(20) 중간 중간에 설치되어 계류로프(20)에 장력을 부여하는 침추(30)와, 상기 계류로프(20)의 하단을 수중 지면에 고정시켜주는 싱커(40)(sinker)를 포함하여 구성된다.
이같은 수상 태양광 발전장치에서는 설치환경에 따라 적게는 수 미터에서 크게는 수십 미터에 달하는 수위차를 원만하게 수용하는 한편, 태양광을 풍부하게 받을 수 있도록 회전하지 않고 방향을 유지하는 것이 중요하다. 이를 위해 고수위시 높은 수면에 대응할 수 있도록 계류로프(20)는 여유 있는 길이의 것으로 설치되고, 상기 침추(30)는 저수위가 될수록 이완되는 계류로프(20)에 자중에 의해 장력을 부여함으로써 상기 태양전지 어셈블리(10)가 정해진 영역을 벗어나거나 불필요하게 회전하는 문제를 어느 정도 억제할 수 있도록 하였다. 그러나 수상에서는 변화무쌍한 바람과 물의 영향으로 인해 상기 태양전지 어셈블리(10)가 정해진 영역을 벗어나거나 불필요하게 회전하는 문제를 완전히 제어할 수 있는 것은 아니었다. 특히 상기 태양전지 어셈블리(10)의 수광 위치가 정남방향에서 벗어나는 경우에는 최상의 수광량을 확보할 수 없으므로 사용 효율이 떨어질 수밖에 없으므로 신속히 조치를 취하지 않으면 안된다.
이에 따라, 수상 태양광 발전장치가 안정적으로 전력을 생산하기 위해서는 상기 태양전지 어셈블리(10)의 변위거리 뿐만 아니라 변위각을 실시간으로 측정할 수 있는 기술이 절실하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이격된 한 쌍의 GPS 수신기를 이용함으로써 변위거리뿐만 아니라 변위각을 모니터링할 수 있게 되어 회전변위로 인하여 태양전지판의 방향이 정남향으로부터 벗어나는 경우 신속하게 바로잡아 풍부한 수광량을 확보할 수 있도록 한 GPS 수신기를 이용한 방향각 감시 기능을 갖는 수상 태양광 발전장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 수상 태양광 발전장치는, 태양전지판과, 부력에 의해 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체를 포함하는 태양전지 어셈블리와; 상기 지지체와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와; 상기 태양전지 어셈블리에 적어도 두 개가 이격을 두고 설치되어 각자의 위치정보를 수신함으로써 변위각을 산출할 수 있도록 하는 한 쌍의 GPS 수신기를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 GPS 수신기는 상기 태양전지 어셈블리의 중심 지점을 기준으로 서로 대각방향으로 대칭된 위치에 하나씩 설치된 제1GPS 수신기 및 제2GPS 수신기로 쌍을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 수면에서 상기 태양전지 어셈블리와 결합되고, 상기 계류로프가 장력을 유지할 수 있도록 탄성력에 의해 상기 계류로프를 지속적으로 당겨주되, 수위가 높아질 때 상기 태양전지 어셈블리가 상승하면 상기 계류로프의 풀어짐을 허용하고 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리가 하강할 때에는 풀어졌던 상기 계류로프를 회수함으로써 상기 계류로프의 길이를 조절하면서 장력을 유지해주는 탄성모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 탄성모듈은, 케이싱과; 상기 케이싱 내부에서 고정 설치된 복수의 고정풀리와; 상기 고정풀리에 대하여 이격된 위치에 이동 가능하도록 설치되고 상기 고정풀리와 함께 상기 계류로프를 지그재그 형태로 경유되도록 지지하여 상기 고정풀리에 대하여 접근하면 상기 계류로프의 풀어짐을 허용하고 상기 고정풀리에 대하여 멀어지면 풀어졌던 상기 계류로프를 회수할 수 있도록 한 복수의 이동풀리와; 상기 이동풀리가 상기 고정풀리에서 멀어지는 방향으로 이동하려는 경향을 갖도록 탄성지지하는 복수의 탄성부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는, 내부공간을 갖는 실린더와, 상기 실린더의 일측부와 타측부에 진퇴 가능하도록 설치된 한 쌍의 피스톤과, 상기 피스톤이 양측에서 당겨질 때 그에 반하는 힘으로 작용하는 제2스프링으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 수상 태양광 발전장치는, 이격된 한 쌍의 GPS를 이용하여 변위거리뿐만 아니라 변위각을 모니터링할 수 있다. 이로써 태양전지판이 초기에 맞추어진 정남향에서 벗어나지 않도록 제어하는 사후 조치를 신속하게 취할 수 있어서 최고의 수광량 및 발전량을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 침추를 사용하지 않으면서도 계류로프에 장력을 부여하면서 수위차가 큰 경우에도 이를 원만하게 수용하면서 태양전지 어셈블리가 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명은 저수위시 계류로프를 느슨해진 상태에서 장력을 부여하는 것이 아니라 태양전지 어셈블리로부터 수중 지면까지 연결되는 계류로프의 길이 자체를 줄임으로써 태양전지 어셈블리의 이동 및 회전을 더 안정적으로 억제할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치를 설명하기 위한 참고도.
도 2는 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치의 평면도.
도 3은 저수위시와 고수위시 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치의 구성을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치의 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 GPS 수신기의 작용을 설명하기 위한 참조도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 탄성모듈의 내부 구성을 보여주는 개방도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 탄성모듈의 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탄성부재의 구성을 설명하기 위한 단면도.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 저수위시와 고수위시 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치의 구성을 설명하기 위한 참고도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치는, 태양전지판(11)과 태양전지판(11)을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체(12)로 이루어진 태양전지 어셈블리(10)와, 이격을 두고 설치된 한 쌍의 GPS 수신기(110a,110b), 상기 태양전지 어셈블리(10)와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리(10)가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프(130)와, 상기 계류로프(130)의 중간과 상단에 각각 설치되어 계류로프(130)의 길이를 조절하면서 장력을 유지할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성모듈(120)과, 상기 계류로프(130)를 수중 지면에 고정해주는 싱커(140)(sinker)를 포함하여 구성된다.
이같은 구성에 따르면 상기 한 쌍의 GPS 수신기(110a,110b)가 각자의 위치에서 위치정보를 수신함으로써 시간 경과에 따른 태양전지 어셈블리(10)의 변위각을 산출할 수 있으며, 이에 따라 태양전지 어셈블리(10)가 초기에 맞추어진 정남향으로부터 얼마나 벗어났는지를 파악하여 다시 원래대로 복귀시키는 추가적인 조치를 취할 수 있도록 해준다.
이를 위해 상기 한 쌍의 GPS 수신기(110a,110b)는 상기 태양전지 어셈블리(10)의 중심 지점(P)을 기준으로 서로 대각방향으로 대칭된 위치에 하나씩 설치된 제1GPS 수신기(110a) 및 제2GPS 수신기(110b)로 구비된다. 여기서 상기 GPS 수신기(110a,110b)는 세 개 이상이 설치될 수도 있으나 태양전지 어셈블리(110)의 변위각을 산출하는데 두 지점의 위치정보만 알면 충분하기 때문에 설치비용 차원에서 두 개가 쌍을 이루는 것이 바람직하며, 한 개만 설치되는 경우에는 위치정보를 통해 변위거리는 산출할 수 있을지라도 정확한 변위각을 산출하는 것은 어려우므로 적어도 두 개의 GPS 수신기(110a,110b)가 설치되어야 한다. 또한 두 개의 GPS 수신기(110a,110b)가 태양전지 어셈블리(10)의 중심 지점(P)을 기준으로 하여 대각방향으로 쌍을 이루게 되면 상기 태양전지 어셈블리(10)의 회전으로 인해 변위되지 않는 중심 지점(P)이 두 개의 GPS수신기(110a,110b)의 중간 지점에 해당하므로 가장 간단한 연산만으로 시간 경과에 따른 변위거리와 변위각을 산출할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 GPS 수신기의 작용을 설명하기 위한 참조도이다.
도시된 바와 같이, 바람이나 물의 흐름으로 인해 수상 태양광 발전장치가 이동 및 회전한 경우 두 개의 GPS 수신기(110a,110b)만 있다면 정남향으로 맞추어진 초기 상태에서 변위거리와 변위각을 간단하게 산출할 수 있다. 예컨대 도면을 참조하면, 정남향으로 맞추어진 초기 상태의 제1GPS 수신기(110a)의 위치정보에 따른 좌표를 (a1,b1), 제2GPS 수신기9110b)의 좌표를 (c1,d1)라고 하고, 시간이 지난 후에 측정된 제1GPS 수신기(110a)의 위치정보에 따른 좌표를 (a2,b2), 제2GPS 수신기(110b)의 좌표를 (c2,d2)라고 했을 때, 변위거리와 변위각을 다음과 같이 간단히 구할 수 있다.
즉, 변위거리의 경우, (a1,b1)과 (c1,d1)의 중간 지점에 해당하는 P1의 좌표와, (a2,b2)와 (c1,d1)의 중간 지점에 해당하는 P2의 좌표를 각각 구한 후 P1과 P2를 연결하는 벡터를 그려주면 정확한 변위거리 및 변위방향이 산출된다.
또한, 변위각의 경우, (a1,b1)에 대한 (c1,d1)까지 이르는 벡터와, (a2,b2)에 대한 (c2,d2)까지 이르는 벡터를 구하고, (a1,b1)과 (a2,b2)를 일치시킨 상태에서 (c1,d1)과 (c2,d2)에 의한 벡터의 각도차를 구하면 그것이 변위각이 되는 것이다.
상기와 같이 변위거리와 변위각을 구하는 과정은 상기 제1GPS 수신기(110a)와 제2GPS 수신기(110b)로부터 위치정보를 습득한 제어기에 의해 신속하게 이루어져 관리센터에서 추가적인 조치를 취할 수 있도록 해준다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치는, 계류로프(130)의 장력을 부여하기 위해 침추를 사용하던 전통적인 방식을 탈피하고, 대신 스프링의 탄성력을 적극적으로 활용하는 탄성체인 탄성모듈(120)에 의하여 수위차가 큰 경우에도 이를 원만하게 수용하는 한편 저수위나 고수위에 관계없이 상기 계류로프(130)를 늘어뜨리는 일 없이 항상 긴장된 상태로 유지시켜주면서 상기 태양전지 어셈블리(10)가 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지하게 된다. 이에 대해서 아래에서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 탄성모듈의 내부 구성을 보여주는 개방도이다.
본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치에서 탄성모듈(120)은 수면에서 상기 태양전지 어셈블리(10)와 결합되고, 상기 계류로프(130)가 장력을 유지할 수 있도록 탄성력에 의해 상기 계류로프(130)를 지속적으로 당겨주되, 수위가 높아질 때 상기 태양전지 어셈블리(10)가 상승하면 상기 계류로프(130)의 풀어짐을 허용하고 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리(10)가 하강할 때에는 풀어졌던 상기 계류로프(130)를 회수함으로써 계류로프의 길이를 조절하면서 장력을 유지하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 탄성모듈(120)은 케이싱(121)과, 복수의 탄성부재(123)와, 고정풀리(124a)와, 이동풀리(124b)를 포함하여 구성되며 선택적으로 부유체(122)를 구비한다.
아래에서는 상기 구성요소들을 중심으로 상기 탄성모듈(120)의 구성을 상세히 설명한다.
상기 케이싱(121)은 상기 복수의 탄성부재(123)와, 고정풀리(124a)와, 이동풀리(124b)가 내부에 설치되도록 설치공간을 구비하는 박스 형태의 부재이다. 여기서 상기 케이싱(121)의 재질은 알루미늄과 같이 경량소재이면서 외형을 유지할 수 있는 강도를 지닌 것이면 좋다. 또한, 상기 케이싱(121)의 각 모서리 인근에는 계류로프(130)가 통과하는 관통공(121a)이 형성되고, 그 관통공(121a)의 둘레를 따라 끼워져서 계류로프(130)의 손상을 방지해주는 보호용 오링(121b)이 더 구비된다. 상기 보호용 오링(121b)은 계류로프(130)와의 마찰을 줄일 수 있도록 테프론과 같은 소재로 구비된다.
상기 부유체(122)는 상기 케이싱(121)의 외측 하부에 결합되어 수면에 대한 부력을 제공하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 부유체(122)는 스티로폼이나 그와 같은 기능을 갖는 소재의 것이면 바람직하며 도시된 것처럼 상기 케이싱(121) 하나에 대하여 작은 크기의 것으로 복수개 구비되거나 커다란 크기로 하나만 구비될 수 있다. 단, 상기 부유체(122)는 탄성모듈(120)에 선택적으로 구비되는 옵션이다. 즉, 상기 케이싱(121)이 태양전지 어셈블리(10)에 얹히는 형태로 설치되면 자체 부력 없이도 상기 태양전지 어셈블리(10)의 지지를 받아 수면 위에 위치할 수 있기 때문에 상기 부유체(122)는 필요 없다. 반면, 상기 케이싱(121)이 태양전지 어셈블리(10)의 측면에 결합되는 형태로 설치되면 수면 위에 떠 있기 위하여 자체 부력을 필요로 하기 때문에 상기 부유체(122)를 필요로 한다.
상기 탄성부재(123)와, 고정풀리(124a)와, 이동풀리(124b)로 이루어진 결합체는 상기 계류로프(130)를 풀어주거나 회수하는 모든 경우에 장력을 유지할 수 있도록 탄성력에 의해 상기 계류로프(130)를 당겨서 관리하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 계류로프(130)를 지그재그 형태로 지지하여 여유 있는 양을 확보하고 있다. 이 상태에서 수위가 높아질 때 상기 케이싱(121)의 상승하는 힘에 의해 상기 계류로프(130)가 당겨지면 상기 계류로프(130)의 풀어짐을 허용하지만, 반대로 수위가 낮아져 상기 케이싱(121)이 하강할 때에는 풀어졌던 상기 계류로프(130)를 회수하게 된다.
여기서, 상기 고정풀리(124a)는 상기 케이싱(121) 내부에서 일렬로 배치되어 고정 설치된다. 반면 상기 이동풀리(124b)는 상기 고정풀리(124a)에 대하여 이격된 위치에 일렬로 배치되어 이동(고정풀리에 대하여 진퇴) 가능하도록 설치되며, 상기 고정풀리(124a)와 함께 상기 계류로프(130)를 지그재그 형태로 경유시켜 지지한다. 이로써, 상기 이동풀리(124b)가 고정풀리(124a)에 대하여 접근하면 상기 계류로프(130)의 풀어짐이 허용되고, 상기 이동풀리(124b)가 고정풀리(124a)에 대하여 멀어지면 풀어졌던 상기 계류로프(130)가 회수된다.
상기 탄성부재(123)는 상기 이동풀리(124b)가 상기 고정풀리(124a)에 대하여 멀어지는 방향으로 이동하려는 경향을 갖도록 탄성지지한다.
이같은 구성에서 주목할 점은 상기 계류로프(130)가 지그재그 형태로 복수의 고정풀리(124a)와 이동풀리(124b)를 경유하도록 한 독특한 구성에 의하여 하나가 아닌 복수의 탄성부재(123)에 의해 장력을 부여받도록 하였다는 점이다. 이처럼 상기 계류로프(130)에 대하여 복수의 탄성부재(123)가 동시에 작용하게 되어 태양전지 어셈블리(10)를 안정적으로 지지할 수 있도록 계류로프(10)에 부여할 수 있는 충분한 장력을 확보할 수 있다.
상기 윈치(125)는 계류로프(130)의 일단을 감거나 풀어줄 수 있도록 상기 케이싱(121) 내부에 설치된다. 이는 시시각각 변할 수 있는 수위에 따라 계류로프(130)의 길이를 실시간 능동적으로 조절하기 위한 용도보다는 초기 설치 및 세팅시 계류로프(130)의 길이를 조절하는데 유용하게 사용된다. 이같은 초기 설치 및 세팅이 완료되면 상기 윈치(125)는 회전하지 않도록 구속되어 계류로프(130)의 일단을 고정한다.
전술된 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 의한 탄성모듈(120)을 계류로프(130)와 조합하여 태양전지 어셈블리(10)를 계류시키는데 사용하기 위해서는, 태양전지 어셈블리(10)의 사방에 배치하고, 상기 계류로프(130)의 일단을 상기 케이싱(121) 내부에 위치한 윈치(125)에 말린 상태로 고정시킨다. 그리고 상기 계류로프(130)의 타단은 수중 지면까지 드리워 싱커(140)에 의해 고정 지지시킨다.
한편, 상기 케이싱(121)의 측벽에는 관련 정보를 수집하고 외부에 전송하는 역할을 하는 모니터링 유닛(150)이 설치된다. 상기 모니터링 유닛(150)은 수위센서, 제어기 및 통신모듈을 포함하여 하나의 패키지 형태로 이루어지며 아래에서는 이들 세부 구성요소들을 중심으로 설명한다.
상기 수위센서는 케이싱(121)이 부유하고 있는 수면의 수위를 측정하는 역할을 한다. 이같은 수위의 측정은 간단히 기압을 측정하여 분석함으로써 가능하다. 단, 상기 수위센서에 의해 측정된 값은 실제로는 수위가 아니라 수면에서 부유하고 있는 케이싱(121)의 높이에 해당하므로 상기 케이싱(121)에 해당하는 부분을 감하고 나면 수면의 수위를 얻을 수 있다.
상기 제어기는 수위센서와 연동하여 이들을 제어하면서 이들이 수집한 정보 혹은 데이터를 수신한다. 이후, 상기 통신모듈은 상기 제어기를 통해 데이터를 전송받고 이를 외부에 전송하는 역할을 한다.
이처럼 상기 모니터링 유닛(150)인 구비되면 수위 정보를 관리센터에서 전송받고 확인할 수 있으므로 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전장치를 유지 및 관리하는데 편리한 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 탄성모듈의 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조 개념도이다.
도 8에는 상기 탄성부재(123)와, 고정풀리(124a)와, 이동풀리(124b)로 이루어진 결합체가 상기 계류로프(130)에 대하여 지속적으로 장력을 유지하면서도 상기 태양전지 어셈블리(10)의 승강에 따라 그 길이를 조절해주는 작용의 개념이 잘 나타나 있다. 도 8의 (a)와 같이 수위가 낮아져서 태양전지 어셈블리(10)가 하강하려는 경우에는 계류로프(130)의 장력이 약해져 느슨해질 수 있지만 상기 탄성부재(123)가 탄성력에 의해 수축되면서 이동풀리(124b)를 고정풀리(124a)에 반하는 방향으로 당겨준다. 이때 고정풀리(124a)에 대하여 이동풀리(124b)의 이격이 벌어지면서 균형을 이루게 된다. 이로써 자칫 느슨해질 수 있는 계류로프(130)에 장력이 부여되어 유지되면서 상기 태양전지 어셈블리(10)가 떠내려가거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있다.
반면에 도 8의 (b)와 같이 수위가 높아 태양전지 어셈블리(10)가 상승하려는 경우에는 상기 계류로프(130)의 강력해진 장력의 영향으로 인해 상기 탄성부재(123)가 탄성력에 반하여 신장되면서 고정풀리(124a) 방향으로 이동풀리(124b)의 이동을 허용하게 된다. 그러면 고정풀리(124a)에 대하여 이동풀리(124b)의 이격이 좁혀진 상태에서 새롭게 균형을 이루게 된다. 이로써 상기 태양전지 어셈블리(10)에 대한 계류로프(130)의 장력이 지속적으로 유지되는 가운데 태양전지 어셈블리(10)의 상승이 이루어진다.
한편, 개념도인 도 8에 도시된 것처럼 상기 탄성부재(123)가 단순한 형태의 인장스프링으로 구비되어도 기능적으로는 무방하나 윈드라스 형태의 모듈로 구비되는 것이 다른 부품과의 간섭을 회피하거나 안정성 및 설치의 용이성 측면에서 바람직하다. 이러한 구성에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탄성부재의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탄성부재(123)는, 내부공간을 갖는 원통형의 실린더(123a)와, 상기 실린더(123a)의 내부공간을 따라 진퇴 가능하도록 설치되며 선단부화 후단부에 각각 디스크(123d)와 연결고리(123e)를 갖는 한 쌍의 피스톤(123c)과, 상기 피스톤(123c)이 양측에서 당겨질 때 그에 반하는 힘으로 작용하는 압축스프링인 제2스프링(123b)으로 이루어진다.
이같이 윈드라스 형태로 구성된 탄성부재(123)는 단순히 코일 형태로 이루어진 인장스프링에 비하여 다른 부품들에 대한 간섭 없이 이동풀리(124b)를 탄성지지할 수 있으므로 계류로프(130)에 장력을 안정적으로 부여할 수 있다는 장점을 갖는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
111 : 본체

Claims (5)

  1. 태양전지판과, 부력에 의해 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체를 포함하는 태양전지 어셈블리와;
    상기 지지체와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와;
    상기 태양전지 어셈블리에 적어도 두 개가 이격을 두고 설치되어 각자의 위치정보를 수신함으로써 변위각을 산출할 수 있도록 하는 한 쌍의 GPS 수신기를 포함하여 구성되는 수상 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GPS 수신기는 상기 태양전지 어셈블리의 중심 지점을 기준으로 서로 대각방향으로 대칭된 위치에 하나씩 설치된 제1GPS 수신기 및 제2GPS 수신기로 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    수면에서 상기 태양전지 어셈블리와 결합되고, 상기 계류로프가 장력을 유지할 수 있도록 탄성력에 의해 상기 계류로프를 지속적으로 당겨주되, 수위가 높아질 때 상기 태양전지 어셈블리가 상승하면 상기 계류로프의 풀어짐을 허용하고 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리가 하강할 때에는 풀어졌던 상기 계류로프를 회수함으로써 상기 계류로프의 길이를 조절하면서 장력을 유지해주는 탄성모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄성모듈은,
    케이싱과;
    상기 케이싱 내부에서 고정 설치된 복수의 고정풀리와;
    상기 고정풀리에 대하여 이격된 위치에 이동 가능하도록 설치되고 상기 고정풀리와 함께 상기 계류로프를 지그재그 형태로 경유되도록 지지하여 상기 고정풀리에 대하여 접근하면 상기 계류로프의 풀어짐을 허용하고 상기 고정풀리에 대하여 멀어지면 풀어졌던 상기 계류로프를 회수할 수 있도록 한 복수의 이동풀리와;
    상기 이동풀리가 상기 고정풀리에서 멀어지는 방향으로 이동하려는 경향을 갖도록 탄성지지하는 복수의 탄성부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 내부공간을 갖는 실린더와, 상기 실린더의 일측부와 타측부에 진퇴 가능하도록 설치된 한 쌍의 피스톤과, 상기 피스톤이 양측에서 당겨질 때 그에 반하는 힘으로 작용하는 제2스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
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