KR101370013B1 - 수상 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상 태양광 발전장치에 관한 것으로, 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수하도록 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀을 수평하게 연결하여 연속적 배열로 모듈화된 구조체로 호수, 강물, 저수지 등에 설치가 가능하여 부지 확보가 용이하고, 태양의 위치와 상관없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있는 수상 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.
이를 위한 본 발명의 수상 태양광 발전장치는, 수면 위로 부양되어 일정한 형태를 유지하는 금속 플레이트; 및 상기 금속 플레이트에 길이 방향으로 소정의 홈으로 구성되어 이물질 또는 빗물의 이동로를 이루도록 형성된 안내홈; 상기 금속 플레이트의 하부에 배치되고, 금속 플레이트가 수면 위로 부상하도록 하면에 부착되어 부력을 제공하는 부력 스티로폼; 및 상기 부력 스티로폼의 하부에 소정의 간격으로 배치되어 금속 플레이트 및 부력 스티로폼에 부력을 제공하는 부력체; 상기 금속 플레이와 연결되어 수면의 원하는 지점에 머물 수 있도록 하기 위해 수중 바닥에 투하되는 정박용 닻; 상기 금속 플레이트의 상면에 평면으로 형성되어 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀;을 포함한다.

Description

수상 태양광 발전장치{Float type solar energy generating device}

본 발명은 수상 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수하도록 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀을 수평하게 연결하여 연속적 배열로 모듈화된 구조체로 구성됨으로써, 태양의 위치와 상관없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있는 수상 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지상에 설치되는 태양광 발전소는 고정식이 최초로 제안되고, 태양광을 따라 이동가능한 단축식, 양축식 등이 차례로 제안되었다.

여기서, 단축식 및 양축식은 편평한 철근콘크리트 기반과, 수직으로 연결된 기둥 상부에 설치된 전기 모터 또는 유압을 사용하고, 축을 중심으로 태양전지가 장착된 구조물을 회전시키는 방법이 사용되고 있다.

그런데, 이 같은 지상에 설치되는 태양광 발전소는 태양전지를 고정시키는 구조물의 크기가 증가함에 따라 상기 구조물의 자세안정성을 위한 설치비용이 증가되는 문제점이 있었다.

한편, 수면상에 설치되는 태양광 발전소로서, 부력을 이용하여 수면에 설치되는 태양광 발전소가 제안되었다. 일본공개특허공보 소61-133673호에는, 태양전지 모듈이 상부에 탑재된 부체본체와 부체본체의 양측에 배치되는 용기들 등으로 구성되어 태양고도에 따라 상기 용기들에 저장된 유체를 이동시켜 부체본체의 자세제어를 하는 기술이 개시되어 있다.

이 같은 구조로 설치되는 태양광 발전장치는, 태양전지 모듈이 설치되는 본체와 유체를 저장하는 용기들이 각각 구비됨으로써 전체적인 태양광 발전장치가 무거워져 자세제어가 어려운 문제점이 있었고, 제조비용이 상승하여 경제성을 확보하기에도 어려운 문제점이 있었다.

또한, 부체본체의 양측에 설치된 용기들의 위치가 수면의 상부 쪽에 위치함으로써 발전장치의 무게중심이 수면과 근접한 지점에 위치하게 되어 수면 상에 위치하는 부체본체가 불안정하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 강한 바람에 태양광 발전장치가 흔들릴 때(특히 태풍 등의 자연재해) 용기들 내부에 유체의 이동을 제한하는 수단이 없어 유체가 어느 한 방향으로 극단적으로 쏠리게 되어 전체 태양광 발전장치의 안정성 및 안정성을 담보하기에는 문제점이 있었다.

또한, 수면상에 설치되는 태양광 발전장치에는 수중으로 잠기는 깊이를 조절하는 기능이 구성되어 있지 않아 태양전지 모듈 및 부체본체 등의 수리 및 정비시에 작업자의 안정성 및 작업자의 작업용이성이 담보되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 상술한 태양광 발전장치를 지상에 일정한 곳에 계류(繫留)할 수 있는 장치로서, 도 1은 종래 태양광 발전장치의 계류장치의 개략도를 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 종래 호수 등의 수면에 설치되는 태양광 발전장치의 계류장치는 태양광 발전장치(A)가 설치된 호수의 수면 하방의 호수바닥에 지지대(B)를 고정하고, 지지대(B)와 태양광 발전장치(A)를 줄(C) 등으로 연결하여 고정하는 것이 일반적이었다.

이 같은 종래 태양광 발전장치의 계류장치는 수면이 상승 또는 하강시 태양광 발전장치의 부력에 의해서만 상승 또는 하강하게 되어 안정적으로 수위변화에 대응하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 다수 개의 태양광 발전장치의 설치시에는 각 태양광 발전장치마다 지지대를 설치해야 하므로 설치비용이 매우 높은 문제점이 있었다.

상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 태양광 발전장치가 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수할 수 있도록 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀이 수평하게 연결되며, 연속적 배열로 이루어진 모듈화된 구조체로 구성됨으로써, 호수, 강물, 저수지 등에 설치가 가능하여 부지 확보가 용이하고, 태양의 위치와 상관없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있는 수상 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예로 개시되는 수상 태양광 발전장치는, 수면 위로 부양되어 일정한 형태를 유지하며, 길이 방향을 따라 길게 형성되되 소정의 홈으로 구성되어 이물질 또는 빗물의 이동로를 이루도록 하는 안내홈이 형성된 금속 플레이트; 상기 금속 플레이트의 하부에 배치되고, 금속 플레이트가 수면 위로 부상하도록 하면에 부착되어 부력을 제공하는 부력 스티로폼; 및 상기 부력 스티로폼의 하부에 소정의 간격으로 배치되어 금속 플레이트 및 부력 스티로폼에 부력을 제공하는 부력체; 상기 금속 플레이와 연결되어 수면의 원하는 지점에 머물 수 있도록 하기 위해 수중 바닥에 투하되는 정박용 닻; 상기 금속 플레이트의 상면에 평면으로 복수개가 연결 구성되며, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀;을 포함하고, 상기 금속 플레이트는 다수개로 구비되고, 이 다수개의 금속 플레이트들이 면접촉에 의해 연결 구성되어 안내홈이 길이방향으로 길게 연결되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치를 제공한다.

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본 발명은 상기 금속 플레이트의 길이방향을 따라 길게 형성되는 스티로폼, 또는 폐타이어를 일측으로 수평하도록 길이방향으로 길게 연이은 타이어적층부 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 호수, 강물, 저수지 등에 설치가 가능하여 부지 확보가 용이하여 사용 면적을 광대하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

또한, 태양광 발전장치가 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수할 수 있도록 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀이 수평하게 연결되며, 연속적 배열로 이루어진 모듈화된 구조체로 구성됨으로써, 태양의 위치와 상관없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 모듈화된 수상 태양광 발전장치에 의해 어족에 그늘을 제공하여 녹조제거에 효과적이다.

도 1은 종래의 수중 태양 발전기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전장치의 전체 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하나의 수상 태양광 발전장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 모듈화된 수상 태양광 발전장치를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전장치의 집광을 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 수상 태양광 발전장치는 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수하도록 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀을 수평하게 연결하여 연속적 배열로 모듈화된 구조체로 호수, 강물, 저수지 등에 설치가 가능하여 부지 확보가 용이하고, 태양의 위치와 상관없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 수상 태양광 발전장치는 금속 플레이트(110), 안내홈(120), 부력 스티로폼(130), 부력체(140), 정박용 닻(150), 플렉시블 태양전지셀(160)을 포함한다.

먼저 본 발명의 수상 태양광 발전장치는 금속 플레이트(110), 안내홈(120), 부력 스티로폼(130), 부력체(140), 정박용 닻(150), 플렉시블 태양전지셀(160)이 모듈화 구조체로 이루어져 수상에 설치되는 것이다.

즉, 본 발명의 수상 태양광 발전장치는 금속 플레이트(110)의 상면으로 플렉시블 태양전지셀(160)이 부착되고, 이 금속 플레이트(110)의 하부에 부력 스티로폼(130)이 구성되며, 상기 부력 스티로폼(130) 하부에 부력체(140)가 구성되어 금속 플레이트(110)를 기준으로 그 상부에는 플렉시블 태양전지셀(160)이 구성되며, 하부에는 부력 스티로폼(130) 및 부력체(140)가 적층되게 구성됨으로써, 모듈화 구조체로 이루어짐에 따라 수면 부양된 상태를 유지한다.

또한, 금속 플레이트(110)는 사각형태의 일정한 형태를 유지하면서 이 금속 플레이트(110)의 길이 방향을 따라 길게 형성되는 소정의 안내홈(120)이 구성된다.

상기 안내홈(120)은 이물질 또는 빗물의 이동로를 이루도록 형성된다.

또한, 금속 플레이트(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수개로 구비되어 각각의 금속 플레이트(110)에 구성된 안내홈(120)이 길이방향으로 길게 연결될 수 있도록 서로 면접촉에 의해 연결 구성된다.

그리고, 상기 금속 플레이트(110)의 하부에는 부력 스티로폼(130)이 배치된다.

상기 부력 스티로폼(130)은 금속 플레이트(110)가 수면 위로 부상하도록 금속 플레이트(110)의 하면에 부착되어 부력을 제공한다.

또, 상기 부력 스티로폼(130)의 하부에는 부력체(140)가 소정의 간격으로 배치되어 금속 플레이트(110) 및 부력 스티로폼(130)에 부력을 제공한다.

여기서, 상기 부력체(140)는 면접촉에 의해 연결 구성되는 다수의 금속 플레이트(110)의 길이방향으로 길게 형성되는 스티로폼의 재질로 구성되어 부력 스티로폼(130)의 하부에 부착될 수 있으며, 또는 폐타이어를 일측으로 수평하도록 길이방향으로 길게 연이은 타이어적층부로 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 금속 플레이트(110)에는 정박용 닻(150)이 연결된다.

상기 정박용 닻(150)은 수면의 원하는 지점에 머물 수 있도록 하기 위해 수중 바닥에 투하된다.

이러한 구조를 이루는 금속 플레이트(110)의 상면에는 평면으로 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀(160)이 형성되어 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시킨다.

상기 플렉시블 태양전지셀(160)은 도 5에 도시한 바와 같이 평면형으로 구성되어 태양의 이동 방향과 관계없이 장시간 태양 에너지를 확보할 수 있다.

이때, 상기 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀(160)은 무게가 2.5 ~ 3kg으로 이루어지는 것으로, 그 무게가 가벼워 수면으로 용이하게 부양될 수 있을 것이다.

아울러, 상기 CIGS(Copper Indium Galium Selenide) 재질의 플렉시블 태양전지셀(160)은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 샐레늄(Se)으로 높은 광흡수 계수를 가지는 물질이다.

이러한 CIGS를 박막 태양전지의 제조에 사용함으로써 높은 변환효율을 얻을 수 있다는 것이 발견되었다. 이에 따라 필름형 CIGS 태양전지가 효율이 높은 대체 에너지원으로 각광받고 있다.

이렇게, 금속 플레이트(110)를 부양하도록 하는 구성을 이루고 상기 금속 플레이트(110) 상면에 플렉시블 태양전지셀(160)을 부착한 구조가 하나의 모듈화를 이루어 수면 위로 부상되어 태양광을 흡수하도록 여러 개 연결한다.

상기 모듈화 구조는 호수, 강물, 저수지 등에 설치가 가능하여 부지 확보가 용이하여 사용 면적을 광대하게 설치할 수 있다.

상기 플렉시블 태양전지셀(160)에서 태양광 집열이 이루어지고, 모아진 태양광은 지상에 마련된 발전기(170)와 연결된다.

이와 같은 본 발명의 수상 태양광 발전장치는 태양의 위치 및 조사되는 태양광의 감도에 영향을 받지 않고 태양광의 집광이 효율적으로 이루어져 발전효율이 우수하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

110:금속 플레이트
120:안내홈
130:부력 스티로폼
140:부력체
150:정박용 닻
160:플렉시블 태양전지셀
170:발전기

Claims (4)

1. 수면 위로 부양되어 일정한 형태를 유지하며, 길이 방향을 따라 길게 형성되되 소정의 홈으로 구성되어 이물질 또는 빗물의 이동로를 이루도록 하는 안내홈이 형성된 금속 플레이트;
   상기 금속 플레이트의 하부에 배치되고, 금속 플레이트가 수면 위로 부상하도록 하면에 부착되어 부력을 제공하는 부력 스티로폼; 및
   상기 부력 스티로폼의 하부에 소정의 간격으로 배치되어 금속 플레이트 및 부력 스티로폼에 부력을 제공하는 부력체;
   상기 금속 플레이트와 연결되어 수면의 원하는 지점에 머물 수 있도록 하기 위해 수중 바닥에 투하되는 정박용 닻;
   상기 금속 플레이트의 상면에 평면으로 복수개가 연결 구성되며, 그 무게가 2.5 ~ 3kg으로 이루어져 수면으로 용이한 부양이 가능하고, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 플렉시블 태양전지셀;을 포함하고,
   상기 금속 플레이트는 다수개로 구비되고, 이 다수개의 금속 플레이트들이 면접촉에 의해 연결 구성되어 안내홈이 길이방향으로 길게 연결되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
   
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4. 제1항에 있어서,
   상기 부력체는,
   상기 금속 플레이트의 길이방향을 따라 길게 형성되는 스티로폼, 또는 폐타이어를 일측으로 수평하도록 길이방향으로 길게 연이은 타이어적층부 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.

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