KR101248151B1 - 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치에 관한 것으로, 수위차가 큰 경우에도 이를 원만하게 수용하면서 태양전지 어셈블리가 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은 태양전지 어셈블리와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와; 상기 계류로프 중간에 설치되어 상기 계류로프를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류로프를 지속적으로 당겨주면서, 수위가 높아져 상기 태양전지 어셈블리가 상승하면 상기 분리된 계류로프 간 이격이 벌어지도록 허용하고, 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리가 하강하면 상기 분리된 계류로프 간 이격을 좁혀주어 장력을 유지해주는 제1탄성모듈을 포함하여 구성된다.

Description

수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치{ELASTIC MOORING APPARATUS FOR SOLAR POWER PLANT CONSTRUCTED ON THE WATER}
본 발명은 수상 태양광 발전장치용 계류장치에 관한 것으로, 특히 침추를 사용하여 계류로프에 장력을 부여하던 전통적인 방식을 벗어나 수위차가 큰 경우에도 이를 원만하게 수용하면서 태양전지 어셈블리가 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있도록 한 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치에 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 1 및 도 2는 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치용 계류장치를 설명하기 위한 참조도이다.
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 억제할 수 있도록 하였다.
하지만, 이처럼 침추(30)를 사용하여 계류로프(20)에 장력을 부여하는 전통적인 방식은 태양전지 어셈블리(10)를 지지하여 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 제어하는데 그리 신뢰도가 높지 않았다. 특히 수중에서 물의 흐름이 급변하는 상황이나 저수위에서 계류로프(20)가 많이 이완된 상황에서는 더욱 그러하였다.
또한, 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치는 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 수위가 낮았다가 높아질 때 "A" 영역에 도시된 것처럼 일부 침추(30)가 개흙으로부터 벗어나지 못하면서 해당 계류로프(20)가 정상적으로 펼쳐지지 못하도록 구속하게 되어 도면상 "B" 영역의 태양전지 어셈블리(10)가 수면 아래로 침수되는 문제가 발생되곤 하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수위차가 큰 경우에도 이를 원만하게 수용하면서 태양전지 어셈블리가 정해진 영역을 벗어나거나 회전하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있도록 한 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치는, 상기 태양전지 어셈블리와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와; 상기 계류로프 중간에 설치되어 상기 계류로프를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류로프를 지속적으로 당겨주면서, 수위가 높아져 상기 태양전지 어셈블리가 상승하면 상기 분리된 계류로프 간 이격이 벌어지도록 허용하고, 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리가 하강하면 상기 분리된 계류로프 간 이격을 좁혀주어 장력을 유지해주는 제1탄성모듈을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 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 장력을 유지해주는 제2탄성모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1탄성모듈은, 상기 분리 이격된 계류로프에 각각 연결되고 상호 겹쳐진 형태로 서로 간에 슬라이딩 진퇴 가능하도록 결합된 제1연결부재 및 제2연결부재를 구비하여 이들의 진퇴동작에 의해 신축이 이루어지며, 제1연결부재 및 제2연결부재 간 겹쳐진 부위에 설치되어 신장 및 수축시 모두 압축된 상태로 탄성력을 제공하는 제1스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제1연결부재는, 이격된 한 쌍의 제1원판과 상기 한 쌍의 제1원판 간을 이격시켜주는 복수의 제1스페이스바로 이루어지고, 상기 제2연결부재는 이격된 한 쌍의 제2원판과 상기 한 쌍의 제2원판 간을 이격시켜주는 복수의 제2스페이스바로 이루어지며, 상기 한 쌍의 제1원판 중 하나는 상기 한 쌍의 제2원판 사이에서 제2스페이스바에 슬라이딩 가능하도록 관통되고, 상기 한 쌍의 제2원판 중 하나는 상기 한 쌍의 제1원판 사이에서 제1스페이스바에 슬라이딩 가능하도록 관통되며, 상기 제1스프링은 상기 한 쌍의 제1원판 중 제2스페이스바에 의해 관통된 하나와 상기 한 쌍의 제2원판 중 상기 제1스페이스바에 의해 관통된 하나 사이에 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1스프링은 상기 제1스페이스바 및 제2스페이스바의 외측을 감싼 형태로 설치되어 압축시 굴절되지 않도록 안내 및 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1탄성모듈은, 상기 한 쌍의 제1원판 중 하나에 슬라이딩 가능하게 관통한 상태로 인근에 위치한 제2원판에 일단이 고정된 슬라이딩바와, 상기 슬라이딩바의 타단에 설치되어 상기 제1탄성모듈이 일정 이상 신장될 때 상기 슬라이딩바를 따라 이동하는 제1원판의 충돌에 의해 이탈되면서 신호를 발생시키는 안전핀을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1탄성모듈은 상기 계류로프에 복수개 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2탄성모듈은, 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.
또한, 상기 제2탄성모듈은 상기 케이싱의 외측 하부에 결합되어 수면에 대한 부력을 제공하는 부유체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 케이싱의 내부에는 상기 계류로프의 일단을 감거나 풀어주는 윈치가 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 케이싱에는 수위 측정을 위한 수위센서와, 상기 수위센서와 연동하여 측정 데이터를 제공받는 제어기와, 상기 제어기를 통해 데이터를 제공받고 이를 외부로 전송하는 통신모듈이 포함된 모니터링 유닛이 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치는, 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 훨씬 더 안정적인 계류가 가능하다.
또한, 본 발명은 하나의 계류로프에 대하여 제1탄성모듈을 복수 배치하는 구성에 의하여 계류로프에 안정적인 장력을 부여하면서도 신축 가능한 범위를 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명은 제1탄성모듈에 안전핀이 구비되어 해당 지점의 수중에 문제가 발생하는 경우 이를 신속하게 알릴 수 있다.
또한, 본 발명은 제2탄성모듈이 수위가 높아지면 계류로프의 풀어짐을 허용함에도 불구하고 계류로프를 지그재그 형태로 복수의 지점에서 탄성지지하는 구성에 의해 상기 계류로프에 충분한 장력을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명은 제2탄성모듈이 실린더와 한 쌍의 피스톤과, 압축스프링으로 이루어진 탄성부재를 구비함으로써 다른 부품들에 대한 간섭 없이 계류로프에 안정적으로 장력을 부여할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 모니터링 유닛을 구비하여 수위 정보를 외부로 전송할 수 있으므로 유지 및 관리에 편리하다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 수상 태양광 발전장치용 계류장치를 설명하기 위한 참조도.
도 3은 저수위시와 고수위시 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치를 적용한 상태를 설명하기 위한 사용상태도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 분해사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 사용상태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제2탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제2탄성모듈의 내부 구성을 보여주는 개방도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2탄성모듈의 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조 개념도.
도 10은 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 탄성체 계류장치를 적용한 상태를 설명하기 위한 사용상태도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치는, 태양전지판(11)과 태양전지판(11)을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체(12)로 이루어진 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 제1탄성모듈(110) 및 제2탄성모듈(120)과, 상기 계류로프(130)를 수중 지면에 고정해주는 싱커(140)(sinker)를 포함하여 구성된다.
이같은 구성에 따르면 계류로프(130)의 장력을 부여하기 위해 침추를 사용하던 전통적인 방식을 탈피하고, 대신 스프링의 탄성력을 적극적으로 활용하는 탄성체인 제1탄성모듈(110) 및 제2탄성모듈(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 지지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치의 구성을 상기 제1탄성모듈(110) 및 제2탄성모듈(120)을 중심으로 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제1탄성모듈의 사용상태를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1탄성모듈(110)은 계류로프(130) 중간 중간에 복수개가 일렬로 설치되어 상기 계류로프(130)를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류로프(130)를 지속적으로 당겨준다. 이로써 수위가 높아져 상기 태양전지 어셈블리(10)가 상승하면 상기 분리된 계류로프(130) 간 이격이 벌어지도록 허용하여 전체 길이가 신장되게 하고, 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리(10)가 하강하면 상기 분리된 계류로프(130) 간 이격을 좁혀주어 전체 길이가 수축되게 하면서 장력을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 한다.
이를 위해 상기 제1탄성모듈(110)은, 서로 대칭된 형태를 가지면서 상호 겹쳐진 형태로 서로 간에 슬라이딩 진퇴 가능하도록 결합되어 그 겹친 구간의 크고 작음에 따라 신축을 가능케 해주는 제1연결부재(110a) 및 제2연결부재(110b)와, 제1연결부재(110a) 및 제2연결부재(110b) 간 겹쳐진 부위의 영역에 설치되어 신장 및 수축시 모두 압축된 상태로 탄성력을 제공하는 제1스프링(110c)으로 이루어진다. 이들 구성요소들을 좀 더 상세히 설명하면 아래와 같다.
우선, 상기 제1연결부재(110a)는 이격된 한 쌍의 제1원판(111a,111b)과 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 간을 이격시켜 지지하는 복수의 제1스페이스바(112)로 이루어진다. 여기서, 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 중 하나((111a)는 상기 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 사이에서 제2스페이스바(116)에 슬라이딩 가능하도록 관통된다. 그리고 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 중 나머지 하나(111b)에는 상기 계류로프(130)를 연결하기 위한 제1연결고리(111c)가 구비된다.
마찬가지로, 상기 제2연결부재(110b)는 이격된 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 과, 상기 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 간을 이격시켜 지지하는 복수의 제2스페이스바(116)로 이루어진다. 여기서, 상기 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 중 하나(115a)는 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 사이에서 제1스페이스바(112)에 슬라이딩 가능하도록 관통된다. 그리고 상기 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 중 나머지 하나(115b)에는 상기 계류로프(130)를 연결하기 위한 제2연결고리(115c)가 구비된다.
상기 제1스프링(110c)은 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 중 제2스페이스바(116)에 의해 관통된 하나(111a)와 상기 한 쌍의 제2원판(115a,115b) 중 상기 제1스페이스바(112)에 의해 관통된 하나(115a) 사이에 설치된다. 여기서 상기 제1스프링(110c)은 상기 제1스페이스바(112) 및 제2스페이스바(116)의 외측을 감싼 형태로 설치되는데, 이는 압축시 굴절되지 않도록 상기 제1스페이스바(112)와 제2스페이스바(116)에 의해 안내 및 지지되도록 하기 위함이다.
한편, 상기 제1탄성모듈(110)에는 상기 제1스프링(110c)이 일정한 힘 이상으로 압축되는 상황, 즉 상기 계류로프(130)에 걸리는 장력이 허용 가능한 한계치를 넘었을 경우에 동작하여 외부에 알려주는 안전장치가 더 구비된다. 이를 위한 상기 안전장치는 상기 한 쌍의 제1원판(111a,111b) 중 하나(111b)에 슬라이딩 가능하게 관통한 상태에서 인근에 위치한 제2원판(115a,115b)에 일단이 고정된 슬라이딩바(113)와, 상기 슬라이딩바(113)의 타단에 설치되어 상기 제1탄성모듈(110)이 일정 이상 신장될 때 상기 슬라이딩바(113)를 따라 이동하는 제1원판(111a,111b)에 충돌되어 이탈되면서 신호를 발생시키는 안전핀(114)을 구비하여 이루어진다.
여기서 상기 안전핀(114)이 발생시키는 신호는 다양한 형태가 될 수 있는데, 그 중 하나는 표식 풍선을 별도로 구비하여 수면 위로 떠오를 수 있도록 기동신호를 전달하는 방법이 될 수도 있고, 관리센터로 무선신호를 전달하는 방법이 될 수도 있다.
전자의 경우, 별도로 구비되는 표식 풍선이 상기 안전핀(114)이 슬라이딩바(113)로부터 이탈되면 미도시된 가스 공급기로부터 가스를 공급받고 즉시 부풀어 올라 수면 위로 떠오르게 된다. 이로써 상기 표식 풍선에 의해 해당 위치의 수중에서 탄성체 계류장치에 문제가 발생하였음을 표시할 수 있게 된다.
후자의 경우, 별도로 구비된 무선송신기가 안전핀(114)과 연결되어 안전핀(114)이 슬라이딩바(113)로부터 이탈되면 작동하면서 외부에 있는 관리센터로 무선신호를 전달하게 된다. 이로써, 관리센터에서는 무선신호를 받고 해당 위치의 수중에서 탄성체 계류장치에 문제가 발생되었음을 확인하여 조치를 취할 수 있게 된다.
이같은 구성을 갖는 상기 제1탄성모듈(110)은 도 6에 도시된 것처럼 계류로프(130) 중간에 복수개가 일렬로 설치되며, 계류로프(130)의 길이와 수위차를 복합적으로 고려하여 적정 개수로 설치할 수 있다. 단, 상기 안전핀(114)과 슬라이딩바(113)는 복수의 제1탄성모듈(110) 중 수면과 가까운 최상단에 위치한 것에만 설치되는 것이 바람직하다. 이는 안전핀(114)을 통해 발생하는 신호를 수면 위로 전달하기에 가장 유리한 위치이기 때문이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제2탄성모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제2탄성모듈의 내부 구성을 보여주는 개방도이다.
본 발명의 실시예에 의한 탄성체 계류장치에서 제2탄성모듈(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 제2탄성모듈(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 제2탄성모듈(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 스티로폼이 내장된 FRP 또는 PE 소재의 부유체나 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 제2탄성모듈(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 제2탄성모듈(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 탄성체 계류장치를 유지 및 관리하는데 편리한 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2탄성모듈의 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조 개념도이다.
도 9에는 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 9의 (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 9의 (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 9에 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 10은 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.
110 : 제1탄성모듈 110a ; 제1연결부재
110b : 제2연결부재 110c : 제1스프링
111a, 111b : 제1원판 112 : 제1스페이스바
113 : 슬라이딩바 114 : 안전핀
115a, 115b : 제2원판 116 : 제2스페이스바
121 : 케이싱 122 : 부유물질
123 : 탄성부재 124a : 고정풀리
124b : 이동풀리 124c : 보조풀리
125 : 윈치 130 : 계류로프
140 : 싱커 150 : 모니터링 유닛

Claims (12)

  1. 태양전지판과, 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지해주는 지지체로 이루어진 태양전지 어셈블리를 계류시켜주는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치로서,
    상기 태양전지 어셈블리와 수중 지면을 연결하여 상기 태양전지 어셈블리가 떠내려가지 않도록 지지해주는 계류로프와;
    상기 계류로프 중간에 설치되어 상기 계류로프를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류로프를 지속적으로 당겨주면서, 수위가 높아져 상기 태양전지 어셈블리가 상승하면 상기 분리된 계류로프 간 이격이 벌어지도록 허용하고, 수위가 낮아져 상기 태양전지 어셈블리가 하강하면 상기 분리된 계류로프 간 이격을 좁혀주어 장력을 유지해주는 제1탄성모듈과;
    상기 태양전지 어셈블리와 결합되는 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 제2탄성모듈을 포함하여 구성되는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄성모듈은, 상기 분리 이격된 계류로프에 각각 연결되고 상호 겹쳐진 형태로 서로 간에 슬라이딩 진퇴 가능하도록 결합된 제1연결부재 및 제2연결부재를 구비하여 이들의 진퇴동작에 의해 신축이 이루어지며, 제1연결부재 및 제2연결부재 간 겹쳐진 부위에 설치되어 신장 및 수축시 모두 압축된 상태로 탄성력을 제공하는 제1스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  4. 제3항에 있어서,
    제1연결부재는, 이격된 한 쌍의 제1원판과 상기 한 쌍의 제1원판 간을 이격시켜주는 복수의 제1스페이스바로 이루어지고, 상기 제2연결부재는 이격된 한 쌍의 제2원판과 상기 한 쌍의 제2원판 간을 이격시켜주는 복수의 제2스페이스바로 이루어지며,
    상기 한 쌍의 제1원판 중 하나는 상기 한 쌍의 제2원판 사이에서 제2스페이스바에 슬라이딩 가능하도록 관통되고, 상기 한 쌍의 제2원판 중 하나는 상기 한 쌍의 제1원판 사이에서 제1스페이스바에 슬라이딩 가능하도록 관통되며,
    상기 제1스프링은 상기 한 쌍의 제1원판 중 제2스페이스바에 의해 관통된 하나와 상기 한 쌍의 제2원판 중 상기 제1스페이스바에 의해 관통된 하나 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1스프링은 상기 제1스페이스바 및 제2스페이스바의 외측을 감싼 형태로 설치되어 압축시 굴절되지 않도록 안내 및 지지되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1탄성모듈은, 상기 한 쌍의 제1원판 중 하나에 슬라이딩 가능하게 관통한 상태로 인근에 위치한 제2원판에 일단이 고정된 슬라이딩바와, 상기 슬라이딩바의 타단에 설치되어 상기 제1탄성모듈이 일정 이상 신장될 때 상기 슬라이딩바를 따라 이동하는 제1원판의 충돌에 의해 이탈되면서 신호를 발생시키는 안전핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  7. 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1탄성모듈은 상기 계류로프에 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 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 발전장치용 탄성체 계류장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2탄성모듈은 상기 케이싱의 외측 하부에 결합되어 수면에 대한 부력을 제공하는 부유체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 내부에는 상기 계류로프의 일단을 감거나 풀어주는 윈치가 설치되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱에는 수위 측정을 위한 수위센서와, 상기 수위센서와 연동하여 측정 데이터를 제공받는 제어기와, 상기 제어기를 통해 데이터를 제공받고 이를 외부로 전송하는 통신모듈이 포함된 모니터링 유닛이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치.
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