KR101339358B1 - 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체 - Google Patents

수상 태양광용 모듈 일체형 부력체 Download PDF

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Abstract

본 발명 호수 및 저수지용 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체는 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에는 태양광셀 모듈을 상면에 결합한 부력체를 일렬 또는 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 배열하여 서로 연결한 다음 가장자리에 있는 부력체를 고정지주에 고정하면 수위 변화에 따라 가변적으로 높이를 조절하면 부상한 상태를 유지하여 태양광을 집광하여 발전하고, 부력체에 형성된 간격 유지 돌기에 의해 간격을 유지하여 태양광 셀 모듈에 그늘지는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

수상 태양광용 모듈 일체형 부력체{ DIRECT MOLDED BUOYANCY BODY FOR SOLAR CELL INSTALLATION ABOVE WATER}
본 발명은 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에는 태양광셀 모듈을 상면에 결합한 부력체를 일렬 또는 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 배열하여 서로 연결한 다음 가장자리에 있는 부력체를 고정지주에 고정하면 수위 변화에 따라 가변적으로 높이를 조절하면 부상한 상태를 유지하여 태양광을 집광하여 발전하고, 부력체에 형성된 간격 유지 돌기 및 힌지 연결된 고정 브라켓에 의해 간격을 유지하여 태양광 셀이 그늘지는 것을 방지하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에 관한 것이다.
일반적으로 태양에너지를 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물을 이용하여 난방 및 발전을 하는 태양열을 이용하는 방법과 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 전기로 각종 기계 및 기구를 작동하는 태양광을 이용하는 방법
으로 구분된다.
태양광을 이용하는 방법을 태양광 발전이라 부르며 태양광 발전설비는 독립형 태양광 발전설비와 계통 연계형 태양광 발전설비로 구분된다.
독립형 태양광 발전설비는 태양의 빛을 이용하여 발전하는 태양전지로 구성되는 태양전지 모듈을 복수개로 결합하여 구성한 태양전지 어레이(태양전지판)와, 태양전지판에서 발생된 전기를 저장하는 축전지와, 태양전지판에서 발생된 전기가 일정한 수준으로 축전지에 저장되거나 외부 부하로 공급되도록 하는 전력조절장치와, 축전기 및 전력조절장치에서 공급되는 직류를 교류로 변환시키는 인버터 및 보조발전기로 구성된다.
이러한 태양광 발전은 에너지 밀도가 낮아 넓은 설치면적을 필요로 하고, 설치장소가 한정적이므로 태양전지판을 설치하기 위한 공간을 확보하는 것이 태양광 발전의 난제로 된다.
설치면적을 확보하는 방안으로 일조량이 풍부하고 개방된 넓은 면적을 쉽게 확보할 수 있는 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 설치하는 것을 고려할 수 있다.
따라서 하천, 호수, 저수지, 댐과 같은 수면위에 태양광 집광장치를 설치하는 경우가 있다.
이와 같이 수면에 설치되는 태양광 발전장치는 대부분 태양전지판이 달린 구조물이 부력체에 의해 수면위에 부상하도록 하나, 상기 부력체가 바람이나 파도에 의해 출렁거리는 수면에서 많이 흔들리고, 이에 따라 태양전지판도 많이 흔들려 원활한 태양광 발전을 방해하는 문제가 있다.
따라서, 수면에 태양광 집광장치를 설치하기 위해서는 바람이나 파도에 의해 물이 출렁거려도 물 위에 떠있는 부력체는 항상 안정된 상태에서 떠있어야지만 원활하게 태양광을 발전을 할 수 있다.
대한민국 특허출원번호 2007-0102378 "수상설치용 집광장치"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체를 하천, 호수, 저수지, 댐의 수위 등의 설치하여 수위 변화에 따라 부력체가 승강하여 높이조절이 가능한 고정식으로 변경함으로써 강한 풍속과 집중호우에 영향을 받지않고 태양광 에너지의 효율을 향상시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 경사면을 형성한 상면에는 테두리에 체결공이 형성되어 볼트로 조임 체결하여 태양광셀 모듈을 부착하고, 측면에는 고정 브라켓이 부착된 부력체와, 상기 부력체를 일렬로 간격을 형성하여 배열한 다음 고정 브라켓에 연결 프레임을 체결하여 부력체를 연결한 후 앞뒤에 위치한 부력체는 지면에 설치된 고정지주와 와이어에 연결되어 수위 변환에 따라 부력체가 승강 작동하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체는 하천, 호수, 저수지, 댐과 같은 수면위에 태양광 모듈이 상면에 결합된 부력체를 현장 상황에 따라 일렬로 또는 전후좌우 방향으로 배열하여 일체로 연결하여 설치할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양광 모듈이 결합된 부력체는 수위변화에 따라 승강 작동하고, 강한 풍속과 집중호우를 통해 흔들지않도록 고정하여 태양광 집광장치의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 태양광 에너지의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 부력체에는 간격 유지돌기가 형성되어 태양광셀 모듈에 그늘이 생기지않도록 간섭하여 발전효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체를 도시해 보인 사시도.
도 2는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체를 연결해 보인 사시도.
도 3은 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체의 연결상태를 도시해 보인 분리 사시도,
도 4는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체의 연결상태를 도시해 보인 결합 사시도.
도 5는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체의 연결상태를 도시해 보인 평면도.
도 6은 본 발명 부력체의 다른 실시 예를 도시해 보인 사시도.
도 7은 도 6을 도시해 보인 단면도.
도 8은 본 발명 부력체에 형성된 간격 유지 돌기가 밀착된 상태를 도시해 보인 단면도.
도 9a, b는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 태양광 셀 모듈을 서랍식으로 결합하는 것을 도시해 보인 사시도.
도 10은 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체의 설치상태를 도시해 보인 예시도.
도 11은 본 발명 부력체의 또 다른 실시 예를 보인 분해 사시도.
도 12는 도 11 실시 예의 조립 사시도.
도 13은 도 12 실시 예의 평면도.
도 14는 도 13의 A-A선의 단면도.
도 15는 도 11 실시 예의 부력체와 연결구의 분리 상태를 보인 사시도.
도 16은 도 15 실시 예에서 부력체와 연결구의 결속 상태를 보인 사시도.
도 17은 도 11 실시 예의 부력체 다수개가 연결된 상태의 평면도.
도 18은 도 11 실시 예의 부력체 다수개가 연결된 상태의 사시도.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체를 도시해 보인 사시도 이고, 도 2는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체를 연결해 보인 사시도 이며, 도 9는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체의 설치상태를 도시해 보인 예시도이다.
본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체는 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 설치되어 부력체(1)에 의해 수위변화에 따라 가변적으로 승강 작동하고, 강한 풍속과 집중호우를 통해 흔들지않도록 지면에 고정된 상태를 유지하는 구성이다.
따라서 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체는 발전 장치를 포함한 태양광 셀 모듈(3), 와이어(11), 고정지주(14)로 크게 구분한다.
상기 부력체(1)는 플라스틱 또는 폴리우레탄 재질의 블록형상으로 상면에는 경사면을 형성하여 태양광을 집광하는 데 유리하도록 한다.
또한, 부력체(1)의 측면에는 동일한 높이로 고정 브라켓(4)이 부착되어 일렬 또는 전후좌우로 배열된 부력체(1)를 연결 프레임(5)에 의해 일체로 결합한다.
상기 부력체(1)의 경사면에 부착되는 태양광 셀 모듈(3)은 테두리에 일정간격으로 형성된 체결공으로 볼트를 삽입한 후 조임 체결하여 견고한 상태를 유지하여 안정적으로 태양광을 집광할 수 있다.
따라서 부력체(1)를 현장상황에 따라 30 - 50㎝ 간격을 두고 일렬로 배열한 다음 부력체(1) 사이를 서로 연결하기 위하여 연결 프레임(5)을 고정 브라켓(4)에 밀착한 다음 볼트 또는 피스로 체결하면 바람 등에 움직이지않고 결합된 상태를 유지한다.
또한, 부력체(1)를 전후좌우로 연결하기 위해서는 부력체(1)를 전후좌우로 간격을 두고 배열한 다음 부력체(1) 사이로 연결 프레임(5)을 교차되게 배열하여 고정 브라켓(4)에 밀착한 후 볼트 또는 피스로 조임 체결한다.
상기 일렬 또는 전후좌우로 연결된 부력체(1)가 바람에 떠내려가지 않도록 수면 안에 위치한 지면에 고정지주(14)를 설치하고, 상기 고정지주(14)의 상부에는 돌출되게 고정링(13)을 형성한 후 앞뒤에 위치한 부력체(1)와 와이어(11)로 연결하여 고정한다.
또한, 와이어(11)의 중앙부분을 절단한 다음 절단된 와이어(11)의 양끝단에 암수 한 쌍의 너트와 볼트 타입으로 형성된 와이어 조임부(12)를 체결하여 조임 및 해지함으로 인해 와이어를 팽팽한 상태로 유지하여 부력체(1)를 고정한다.
상기 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체(1)는 수위 변환에 따라 부력체(1)가 부상한 상태를 유지하여 태양광을 집광할 수 있다.
도 3은 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체의 연결상태를 도시해 보인 분리 사시도 이고, 도 4는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 부력체의 연결상태를 도시해 보인 결합 사시도이며, 도 5는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체의 연결상태를 도시해 보인 평면도이다.
본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체(1)는 연결 프레임(5) 대신에 부력체(1) 사이를 각각 연결할 수 있도록 고정 브라켓(4)에 힌지공(8)이 형성되고, 고정 브라켓(4)의 상부에는 양단에 힌지공(8)이 형성된 연결편(6)을 위치하여 포갠 상태에서 일치된 힌지공(8)으로 힌지(7)를 삽입하여 체결함으로 회동이 가능하다.
따라서 상기 방식에 의해 부력체(1)를 일렬로 또는 전후좌우로 배열한 다음 고정 브라켓(4) 사이에 연결편(6)을 위치하여 힌지(7) 체결함으로 인해 바람 등에 의해 이동할 수 있으나 연결편(6)에 의해 고정 브라켓(4)을 고정하여 간격을 유지함으로 태양광 셀 모듈(3)에 그늘지는 것을 방지한다.
도 6은 본 발명 부력체의 다른 실시 예를 도시해 보인 사시도이고, 도 7은 도 6을 도시해 보인 단면도이며, 도 8은 본 발명 부력체에 형성된 간격 유지 돌기가 밀착된 상태를 도시해 보인 단면도이다.
본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체(1)는 부력체(1)의 좌우측면에 간격 유지 돌기(10)를 형성하고, 간격 유지 돌기(10) 상부에 위치한 고정 브라켓(4)을 연결편(6)으로 힌지(7) 체결하여 수면에 설치하면 태양광 셀 모듈(3)이 서로 간섭되어 그늘이 생기지않도록 연결편과 간격 유지 돌기(10)가 이중으로 간격을 유지하여 발전효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한 부력체(1)에 형성된 간격 유지 돌기(10)는 도면에 미 도시 하였으나 전후좌우로 돌출되어 부력체(1) 사이에 간격을 형성할 수 있다.
또한, 부력체(1)의 하부에는 균형추(9)가 내장되어 바람에 영향을 받지않고 오뚝이처럼 항상 수직상태로 부상할 수 있도록 한다.
도 9a, b는 본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체에서 태양광 셀 모듈을 서랍식으로 결합하는 것을 도시해 보인 사시도 이다.
본 발명 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체는 부력체(1) 경사진 상면에 슬라이드 서랍부(2)가 부착된다.
상기 슬라이드 서랍부(2)는 테두리 형상으로 일측은 개방된 개구부를 형성하고, 테두리의 내부에는 태양광을 집광할 수 있도록 통공된 상태를 유지한다.
따라서 슬라이드 서랍부(2)의 개구부를 통해 태양광 셀 모듈(3)을 삽입하면 슬라이드 서랍부(2)의 양측에 형성된 레일을 통해 삽입되는 방식으로 분리 및 결합하는 것으로 탈부착이 용이하다.
도 11은 본 발명 부력체의 또 다른 실시 예를 보인 분해 사시도이고, 도 12는 도 11 실시 예의 조립 사시도이고, 도 13은 도 12 실시 예의 평면도이며, 도 14는 도 13의 A-A선의 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하는 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 부력체(1)는 대략 육면체 형태이되, 상면에는 경사면(21)이 형성되고 하단에는 열십자 형태로 돌출부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 경사면(21)에는 테두리 부분에 상측 방향으로 돌출된 지지부(23)가 다수 개 형성되고, 상기 각 지지부(23)의 상측에는 태양광셀 모듈(3)을 안착시키기 위해 계단 형태로 된 단턱(22)이 형성된다.
상기 태양광셀 모듈(3)이 상기 단턱(22)에 안착, 고정될 때 상기 단턱(22)이 지지부(23) 상단에 배치되면 상기 태양광셀 모듈(3)의 밑면과 상기 경사면(21) 사이에 공간이 형성될 수 있으므로 파도가 치더라도 해수는 경사면(21)을 따라 하부로 배수되어 해수가 태양광셀 모듈(3)까지 미치지 않는다.
더욱이 지지부(23)를 더 높게 설계할 수 있으므로 해수와 태양광셀 모듈(3)과의 접촉을 원천적으로 방지할 수 있다.
상기 경사면(21)에는 부력체(1) 내부 중심 부분에 모래나 자갈, 금속 블록 등의 중량체(미도시)를 내입할 수 있도록 주입구(24)가 형성될 수 있다.
더욱이 상기 주입구(24)로의 해수 유입을 차단하기 위해 상기 주입구(24)가 경사면(21)보다 높게 위치하도록 상기 주입구(24)의 단부는 상기 경사면(21)에서 상향 돌출된 주입관(25)에 설치할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 4와 같이 상기 주입구(24)를 완전히 밀봉하기 위해 상기 주입관(25) 단부에는 개폐용 마개(26)가 더 설치될 수 있다.
도 15는 도 11 실시 예의 부력체와 연결구의 분리 상태를 보인 사시도이고, 도 16은 도 15 실시 예에서 부력체와 연결구의 결속 상태를 보인 사시도이며, 도 17 및 도 18은 각각 도 11 실시 예의 부력체 다수개가 연결된 상태의 평면도 및 사시도이다.
도 15 내지 도 18을 참조하는 바와 같이, 상기 부력체(1)의 외벽 면은 수직하게 형성되고, 그 외벽 면에는 상하 방향으로 홈이 형성된 레일(27)이 형성될 수 있다. 이때 상기 레일(27)은 상기 부력체(1)의 4개 외벽 면에 각각 설치될 수 있다.
또한 상기 레일(27)에는 일정 길이를 가진 연결구(28)가 삽입될 수 있으며, 이때 상기 레일(27)은 홈 상단은 개방되고 하단은 폐쇄되게 하여 상기 연결구(28)가 상측에서 하측 방향으로 삽입되어 슬라이드 이동 가능하게 할 수 있다.
이 경우 도 17 및 도 18과 같이 복수 개의 부력체(1)를 좌우로 나란히 배치했을 때 각 부력체(1)의 레일(27)이 서로 맞대어지고, 이렇게 서로 이웃한 레일(27)이 마주보게 된 상태에서 상기 연결구(28)를 삽입하면 복수 개의 부력체(1)를 마치 하나의 부력체로 일체화 가능하다.
복수 개의 각 부력체(1)가 서로 쉽게 분리되지 않도록 하기 위해 상기 레일(27)의 평면 관측 단면은 'T' 형태일 수 있고, 이 경우 이웃한 부력체의 각 레일이 마주보게 되면 '工' 형태가 되므로, 상기 연결구(28)의 평면 관측 단면은 이웃한 부력체의 각 레일(27(에 결속 가능하도록 '工' 형태로 이루어질 수 있다.
그러나 이는 예시된 것일 뿐 본 발명은 레일(27)과 연결구(28)의 형상을 제한하는 것은 아니다.
또한, 도 11 내지 도 18의 실시 예에서 연결구(28)로 상호 연결된 다수의 부력체는 도 10에서 예시한 바와 같이 지면에 설치된 고정지주와 와이어로 연결되어 수위 변환에 따라 각 부력체가 승강 작동 가능하게 될 수 있음은 물론이다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.
1: 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체 2: 슬라이드 서랍부
3: 태양광 셀 모듈 4: 고정 브라켓
5: 연결 프레임 6: 연결편
7: 힌지 8: 힌지공
9: 균형추 10: 간격 유지 돌기
11: 와이어 12: 와이어 조임부
13: 고정링 14: 고정 지주
21: 경사면 22: 단턱
23: 지지부 24: 주입공
25: 주입관 26: 마개
27: 레일 28: 연결구

Claims (10)

  1. 경사면을 형성한 상면에는 테두리에 체결공이 형성된 태양광셀 모듈을 볼트로 조임 체결하고 측면에는 고정 브라켓이 부착된 부력체와, 상기 부력체를 일렬로 간격을 형성하여 배열한 다음 고정 브라켓에 연결 프레임을 체결하여 부력체를 연결한 후 앞뒤에 위치한 부력체는 수면안에 위치한 지면에 설치된 고정지주와 와이어로 연결하여 수위 변환에 따라 부력체가 승강 작동하게 되되, 상기 부력체는 측면에 간격 유지 돌기가 대향지게 형성된 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부력체를 전후좌우로 배열한 다음 고정 브라켓에 연결프레임을 교차되게 체결하여 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  3. 경사면을 형성한 상면에는 테두리에 체결공이 형성된 태양광셀 모듈을 볼트로 조임 체결하고 측면에는 힌지공이 형성된 고정 브라켓이 부착된 부력체와, 상기 부력체를 일렬로 간격을 형성하여 배열하거나 또는 전후좌우로 배열한 다음 고정 브라켓 사이를 연결하기 위하여 좌우 양단에 힌지공이 형성된 연결편을 포개어 힌지공에 힌지를 삽입 체결하여 부력체를 연결한 후 앞뒤에 위치한 부력체는 수면안에 위치한 지면에 설치된 고정지주와 와이어로 연결하여 수위 변환에 따라 부력체가 승강 작동하게 되되, 상기 부력체는 측면에 간격 유지 돌기가 대향지게 형성된 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 부력체는 내부에 균형추가 내장된 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 부력체와 고정지주 사이에 연결된 와이어에는 와이어 조임부가 결합되어 와이어를 조임 및 해지하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 부력체의 상면에는 일측 단부가 개방된 슬라이드 서랍부가 부착되고, 상기 슬라이드 서랍부에는 내부로 태양광 셀 모듈이 삽입 결합된 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  8. 경사면을 형성한 상면에서 상향 돌출되고 태양광셀 모듈이 안착되도록 상측에 단턱이 형성된 복수 개의 지지부와, 상기 경사면에 배치되고 부력체 내부에 중량체를 내입할 수 있도록 주입구가 형성된 주입관과, 부력체의 수직한 외벽 면에 상하 방향으로 홈이 형성된 레일과, 상기 레일에 상측에서 하향 결속 가능하게 되고 이웃한 다른 부력체의 외벽 면에 형성된 레일에 동시에 결속되어 다수의 부력체를 상호 연결하는 연결구를 포함하여 이루어지되, 상기 다수의 부력체는 수면안에 위치한 지면에 설치된 고정지주와 와이어로 연결되어 수위 변환에 따라 각 부력체가 승강 작동 가능하게 된 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 주입구를 폐쇄하기 위한 마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 레일의 평면 관측 단면은 'T' 형태이고, 상기 연결구의 평면 관측 단면은 이웃한 부력체의 각 레일에 결속 가능하도록 '工' 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 수상 태양광용 모듈 일체형 부력체.
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