KR101453260B1 - 회전부유식 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 태양광 발전모듈과 부유체 사이에 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 부력체를 이용하여 부력이 있는 상태로 태양광 발전장치가 회전되므로 적은 전력으로도 쉽게 구동되어 발전시간을 늘릴 수 있고, 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 저렴한 기계식 회전장치를 이용하여 경제성을 높일 수 있으며, 겨울에도 얼음이 얼지 않게 회전을 시켜주는 것에 의해 반 영구적으로 사용 가능한 데 더하여, 태양광 발전장치의 외곽에 부직포를 감싼 원형의 부유체를 설치하여 파도나 파랑으로 인해 발전장치에 물이 튀어 오르는 것을 방지하여 발전효율을 높이고, 여기에 식물을 식재하여 바람의 영향을 줄이고 경관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 효과도 함께 얻을 수 있는 회전부유식 태양광 발전장치가 제공된다.

Description

회전부유식 태양광 발전장치{Rotating and floating type solar photovoltaic apparatus}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수상에 설치 가능하고, 태양의 방위각에 따라 회전이 이루어져 태양광 발전모듈의 방향이 조절됨으로써 발전시간을 최대화하고 발전효율을 증가시킬 수 있도록 구성되는 회전부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 수상에 회전가능한 부유체를 띄우고 부유체의 상면에 태양광 발전모듈을 설치하며, 이러한 부유체를 여러 개 연결하여 일정 크기의 형태를 만들고, 부유체의 부력과 모터를 이용하여 회전시에 큰 부하가 들지 않고 최소한의 힘으로 태양광 발전모듈을 태양의 방위각을 따라 회전이 가능하게 하며 야간에는 시작점으로 되돌아오도록 구성됨으로써, 하루의 평균 발전시간을 최대화할 수 있는 동시에, 최소의 시설물을 이용하여 설치가 용이하고, 기계식 회전장치를 이용하여 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 설치 및 유지비용을 절감할 수 있어 경제성을 높일 수 있도록 구성되는 회전부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근, 석유자원의 고갈 우려 및 환경문제 등이 대두됨에 따라, 태양광 발전과 같은 대체에너지의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
이러한 태양광 발전시스템에 있어서는, 태양의 이동에 따라 태양광 발전모듈의 방향을 항상 태양광의 입사방향에 수직이 되도록 유지해 주어야 태양광 발전효율이 최대화될 수 있으므로, 최근에는, 태양의 이동을 자동으로 추적하여 태양광 발전모듈의 방향을 조절하도록 구성되는 태양광 발전시스템이 제시되어 있다.
여기서, 상기한 태양광 발전시스템에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0789691호에 제시된 바와 같은 "태양광 발전장치"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0789691호에 제시된 태양광 발전장치는, 내측에 장착된 태양전지에 태양광을 집속시키기 위한 태양광 집속기가 적어도 하나 이상 배열되는 태양광 집속기 배열체와, 상기 태양광 집속기 배열체의 각 태양광 집속기가 태양을 따라 정렬되도록 이동시키기 위한 정렬기와, 태양의 위치를 추적하면서 추적 결과에 따라 상기 정렬기를 구동 제어하는 태양 추적제어기를 구비하여, 태양전지가 장착된 태양광 집속기가 태양을 추종하면서 태양광을 집속할 수 있도록 구성되는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같은 태양광 발전시스템에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0961248호에 제시된 바와 같은 "태양추적형 태양광 발전장치"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0961248호에 제시된 태양추적형 태양광 발전장치는, 프레임과, 지구자전축과 평행한 방향으로 상기 프레임에 회동가능하도록 설치되는 제 1 회전축과, 평판형상을 가지고 상기 제 1 회전축의 길이방향을 따라 상기 제 1 회전축에 일정 간격으로 배열되어 설치되는 복수 개의 태양전지 모듈과, 상기 제 1 회전축을 회동시키는 모터 및 상기 모터를 제어하여 상기 태양전지 모듈들이 태양의 입사광과 수직을 이루도록 상기 제 1 회전축을 회동시키는 제어부를 포함하여 구성되는 태양추적형 태양광 발전장치에 관한 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 등록특허 제10-0789691호 및 등록특허 제10-0961248호에 제시된 종래의 태양광 발전시스템들은, 지상이나 건물 등에 설치되는 경우만을 고려한 것으로, 즉, 예를 들면, 수상과 같이, 지상이 아닌 곳에도 태양광 발전시스템을 설치하여 태양광 발전을 행하는 것이 바람직하나, 상기한 종래기술의 문헌들에는 이와 같이 수상에 설치되는 태양광 발전시스템에 대하여는 제시된 바 없었다.
또한, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 종래, 수상에 설치 가능한 태양광 발전시스템에 제시된 바 있다.
즉, 상기한 바와 같은 수상에 설치 가능한 태양광 발전시스템에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-1129854호에 제시된 바와 같은 "부유식 태양광 모듈" 및 한국 등록특허 제10-1028944호에 제시된 바와 같은 "부유식 태양광 발전 장치" 등이 있다.
더 상세하게는, 먼저, 상기한 등록특허 제10-1129854호에 제시된 부유식 태양광 모듈은, 수면에 부유하는 부유체와, 상기 부유체의 상측에 구비되는 태양광전지판을 포함하여 이루어지고, 복수의 태양광전지판 사이마다 각각의 태양광전지판을 서로 연결하기 위한 연결부가 구비되며, 상기 연결부는 복수의 태양광전지판 사이마다 형성되는 연결관과, 상기 연결관 내에 수용되는 연결부재로 구성되는 부유식 태양광 모듈에 관한 것이다.
따라서 상기한 등록특허 제10-1129854호에 제시된 부유식 태양광 모듈에 따르면 수상에도 태양광 발전장치를 설치할 수 있으나, 상기한 등록특허 제10-1129854호에 제시된 부유식 태양광 모듈은 태양의 이동에 따른 추적기능에 대하여는 제시된 바 없었던 점에서 발전효율을 높이는데 한계가 있는 것이었다.
반면, 상기한 등록특허 제10-1028944호에 제시된 부유식 태양광 발전 장치는, 수상에 부유된 상태로 유지되며 다수의 태양전지들이 장착된 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈이 수상에서 수평 방향으로 이동되는 것을 억제하기 위하여 상기 태양전지 모듈과 육상을 연결하는 다수의 강선들과, 상기 강선들을 각각 지지하도록 상기 육상에 배치되며 수위 변화에 따라 상기 강선들의 길이를 조절하는 다수의 길이조절 모듈과, 상기 태양전지들이 태양광을 추종하도록 상기 태양전지 모듈을 회전시키는 회전 모듈을 포함하여, 바람 또는 물의 흐름 등에 의해 발생되는 외력에 충분히 대응할 수 있으며 에너지 변환 효율이 크게 향상될 수 있는 부유식 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
따라서 상기한 등록특허 제10-1028944호에 제시된 부유식 태양광 발전 장치에 따르면, 수상에 설치 가능한 동시에 태양광을 추종하도록 구성되어 발전효율도 높일 수 있으나, 상기한 등록특허 제10-1028944호의 부유식 태양광 발전 장치는, 중량물을 회전시켜야 하는 관계로 대량의 전기가 소모되어 경제성이 떨어지며, 겨울철 부조일이 길어지면 회전부에 물이 묻거나 수면에서 올라오는 수분에 의해 얼어버리는 경우가 있어 가동이 멈추기도 하는 등의 문제가 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같이, 일반적으로, 수상에 설치되는 종래의 태양광 발전시스템은, 부유체 위에 구조물이 설치되고 그러한 구조물에 태양광 발전모듈이 설치되며, 센서를 이용한 태양광 추적 방식으로 제작되어 고가의 설치비가 들어가므로 비경제적이며, 또한, 태양광 추적기능이 없는 고정식의 경우는 발전시간이 짧아 비효율적인 문제가 있는 것이었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 수상 태양광 발전시스템들의 문제점을 해결하기 위하여는, 태양광 추적기능을 구비하여 발전시간 및 발전효율을 극대화시킬 수 있는 동시에, 간단한 구성으로 이루어져 설치 및 유지관리 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 수상 태양광 발전시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 한국 등록특허공보 제10-0789691호 (2007.12.21.)
2. 한국 등록특허공보 제10-0961248호 (2010.05.26.)
3. 한국 등록특허공보 제10-1129854호 (2012.03.16.)
4. 한국 등록특허공보 제10-1028944호 (2011.04.05.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 태양광 발전모듈과 부유체 사이에 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 부력체를 이용하여 부력이 있는 상태로 태양광 발전장치가 회전되므로 적은 전력으로도 쉽게 구동되어 발전시간을 늘릴 수 있고, 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 저렴한 기계식 회전장치를 이용하여 경제성을 높일 수 있으며, 겨울에도 얼음이 얼지 않게 회전을 시켜주는 것에 의해 반 영구적으로 사용 가능한 회전부유식 태양광 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 태양광 발전장치의 외곽에 부직포를 감싼 원형의 부유체를 설치하여 파도나 파랑으로 인해 발전장치에 물이 튀어 오르는 것을 방지하여 발전효율을 높이고, 여기에 식물을 식재하여 바람의 영향을 줄이고 경관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 효과도 함께 얻을 수 있는 회전부유식 태양광 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 기계식 회전장치를 이용하여 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식에 비해 경제성을 높일 수 있도록 구성되는 회전부유식 태양광 발전장치에 있어서, 상기 발전장치를 고정하기 위한 고정프레임; 부유체에 태양광 발전모듈을 접착하여 일체로 형성되는 부유식 발전모듈을 복수 개 연결하여 이루어지는 부유식 발전모듈이 상기 고정프레임의 내측에 복수 개 설치되어 이루어지는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부를 상기 고정프레임에 고정하기 위해 상기 고정프레임과 상기 태양광 발전부 사이에 설치되는 발전부 고정틀; 상기 태양광 발전부를 상기 발전부 고정틀에 고정하기 위해 상기 발전부 고정틀에 미리 정해진 일정 간격으로 복수 개 설치되는 연결고리; 태양의 이동에 따라 상기 태양광 발전부를 회전시키기 위한 구동모터 및 기어를 포함하여 상기 고정프레임 상에 설치되는 구동부; 상기 구동부에 설치되는 상기 기어와 맞물려 회전 가능하도록 상기 발전부 고정틀의 표면에 형성되는 기어부; 및 상기 고정프레임을 고정하기 위해 상기 고정프레임의 외주부에 설치되는 복수의 고정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치가 제공된다.
여기서, 상기 고정프레임은, 상기 발전장치가 파도나 파랑에 의해 유동되는 것을 방지하고 상기 발전장치를 설치위치에 고정할 수 있도록 스테인레스나 강관을 원형으로 둥글게 만들어 형성되고, 상기 스테인레스나 상기 강관을 미리 정해진 일정한 크기로 절단 및 벤딩하여 조립이 가능하도록 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부는, 주간에는 상기 태양광 발전부가 태양의 이동속도에 맞추어 일정한 속도로 회전되도록 상기 모터를 구동함으로써 상기 태양광 발전부가 태양광을 추종할 수 있도록 구성되며, 야간에는 낮 동안 회전시킨 만큼 상기 모터를 역회전시켜 상기 태양광 발전부를 원위치로 되돌리는 것에 의해 겨울철에도 얼지않고 계속하여 가동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 고정프레임은, 상기 고정프레임의 상하 표면에 둘레를 따라 미리 정해진 일정 높이로 돌출되어 형성되는 가이드 레일을 더 포함하여 구성되고, 상기 발전부 고정틀은, 상기 고정프레임의 상기 가이드 레일에 각각 맞물려 회전되는 한 쌍의 롤러로 이루어지는 구동롤러를 복수 개 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 태양광 발전부가 고정된 상기 발전부 고정틀의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에 이탈을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 기어부는, 상기 모터가 설치된 위치부터 90도 되는 위치까지 상기 발전부 고정틀의 윗면에 미리 정해진 일정 간격으로 톱니바퀴가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부유체는, 저밀도 폴리에틸렌을 이용하여 사각형 형태로 형성되며, 상면이 수평으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 부유체는, 저밀도 폴리에틸렌을 이용하여 사각형 형태로 형성되며, 상면이 미리 정해진 일정 경사각을 가지도록 형성됨으로써 상기 태양광 발전모듈의 발전시간을 증가시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 경사각은 17도 미만으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 부유체는, 상기 부유체의 상면에 작업자의 편리를 위한 작업로 공간을 형성하여 제작되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 부유식 발전모듈은, 상기 부유체와 상기 태양광 발전모듈을 접착제나 양면테이프로 접착하여 일체로 형성되며, ㄷ자형 스프링 형태의 고정스프링을 상기 태양광 발전모듈과 상기 부유체 사이에 복수 개 삽입하여 설치하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부유체는, 띠장이 설치 가능하도록 미리 정해진 일정 넓이로 표면에 형성되는 띠장홈을 더 포함하여 구성되며, 상기 띠장홈에 고정용 띠장을 설치하여, 상기 태양광 발전모듈이 접착된 부유체와 다른 부유체를 고정할 때 및 상기 부유체를 상기 발전부 고정틀의 연결고리에 고정할 때 상기 고정용 띠장을 이용하여 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고정용 띠장은, 폴리에스터로 제작된 밴드 형태로 제작되거나, 또는, 스테인레스 판이나 평철을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 고정용 띠장은 연결판을 이용하여 서로 연결되며, 상기 연결판은, 상기 띠장의 넓이에 맞추어 형성되고, 양쪽 끝 부분이 상기 부유체의 바깥쪽으로 향하도록 90도로 꺾여 형성되며, 상기 연결판의 중간에서 볼트와 너트, 또는, 피스나 스크류 볼트 및 너트를 이용하여 각각의 상기 고정용 띠장을 관통하여 연결하도록 구성됨으로써, 고정용 띠장을 이용하여 각각의 부유체를 연결하는 것에 의해 각 부유체가 개별적으로 유동이 가능하도록 고정되어 유동성이 없는 경우에 비해 외부의 충격을 감소하여 외력에 의한 파손을 감소시킬 수 있으며, 개별 부력체의 파손시에도 교체나 수리가 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 부유식 발전모듈은, 발포 폴리에틸렌을 수평 또는 17도 내지 10도로 윗면을 경사지게 가공하여 부유체를 형성한 후, 상기 부유체에 방수포를 씌우고 폴리에스터 망체를 덮은 다음, 상기 부유체의 상면에 태양광 발전모듈을 접착하여 일체로 설치하고, 상기 망체의 구멍과 구멍 사이로 띠장을 넣어 연결하거나, 또는, 샤클을 이용하여 각각의 부유체를 서로 연결하여, 서로 연결된 상기 부유식 발전모듈을 상기 발전부 고정틀에 설치된 연결고리에 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전장치는, 파도나 파랑에 의해 물이 차거나 바람에 의한 유동을 방지하기 위해 상기 발전장치의 외곽에 원형으로 둘러서 설치되는 침수 및 유동 방지수단을 더 포함하여 구성되고, 상기 침수 및 유동 방지수단은, 상기 발전장치로부터 최소 1m 이상 이격시켜 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 침수 및 유동 방지수단은, 부력을 가지는 부유체에 수질정화가 가능한 필터형 부직포를 감싸고 폴리에스터 망체로 덮어 주어 수생식물을 식재할 수 있도록 구성됨으로써, 발전기능에 더하여 수질정화 효과 및 조경 효과도 함께 얻을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 태양광 발전모듈과 부유체 사이에 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 부력체를 이용하여 부력이 있는 상태로 태양광 발전장치가 회전되므로 적은 전력으로도 쉽게 구동되어 발전시간을 늘릴 수 있고, 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 저렴한 기계식 회전장치를 이용하여 경제성을 높일 수 있으며, 겨울에도 얼음이 얼지 않게 회전을 시켜주는 것에 의해 반 영구적으로 사용 가능한 회전부유식 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 태양광 발전장치의 외곽에 부직포를 감싼 원형의 부유체를 설치하여 파도나 파랑으로 인해 발전장치에 물이 튀어 오르는 것을 방지하여 발전효율을 높이고, 여기에 식물을 식재하여 바람의 영향을 줄이고 경관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 효과도 함께 얻을 수 있는 회전부유식 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치에 설치되는 태양광 발전부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전부에 고정용 띠장을 설치하기 위한 띠장홈이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 고정용 띠장의 연결방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 부유식 발전모듈의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 회전부유식 태양광 발전장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 태양광 발전모듈과 부유체 사이에 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 부력체를 이용하여 부력이 있는 상태로 태양광 발전장치가 회전되므로 적은 전력으로도 쉽게 구동되어 발전시간을 늘릴 수 있고, 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 저렴한 기계식 회전장치를 이용하여 경제성을 높일 수 있으며, 겨울에도 얼음이 얼지 않게 회전을 시켜주는 것에 의해 반 영구적으로 사용 가능한 회전부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 태양광 발전장치의 외곽에 부직포를 감싼 원형의 부유체를 설치하여 파도나 파랑으로 인해 발전장치에 물이 튀어 오르는 것을 방지하여 발전효율을 높이고, 여기에 식물을 식재하여 바람의 영향을 줄이고 경관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 효과도 함께 얻을 수 있는 회전부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 회전부유식 태양광 발전장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치(10)는, 크게 나누어, 발전장치를 고정하기 위한 고정프레임(11)과, 복수의 부유체와 복수의 태양광 발전모듈이 일체로 형성되어 고정프레임(11)의 내측에 설치되는 태양광 발전부(12)와, 태양광 발전부(12)를 고정프레임(11)에 고정하기 위해 고정프레임(11)과 태양광 발전부(12) 사이에 설치되는 발전부 고정틀(13)과, 태양의 이동에 따라 태양광 발전부(12)를 회전시키기 위한 구동모터 및 기어 등을 포함하여 구성되는 구동부(14)와, 구동부(14)에 설치되는 기어와 맞물려 회전 가능하도록 발전부 고정틀(13)의 표면에 형성되는 기어부(15)와, 발전부 고정틀(13)의 회전을 원활하게 하고 이탈을 방지하기 위해 발전부 고정틀(13)에 설치되는 복수의 구동롤러(16)와, 태양광 발전부(12)가 고정된 발전부 고정틀(13)이 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위해 고정프레임(11)의 상하 표면에 구동롤러(16)와 맞물리도록 돌출되어 형성되는 가이드 레일(17)과, 고정프레임(11)을 고정하기 위해 고정프레임(11)의 외주부에 설치되는 복수의 고정수단(18) 및 태양광 발전부(12)를 발전부 고정틀(13)에 고정하기 위해 발전부 고정틀(13)에 일정 간격으로 복수 개 설치되는 연결고리(19)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기한 고정프레임(11)은, 파도나 파랑에 유동되는 것을 방지하고 발전장치를 설치위치에 고정할 수 있도록 스테인레스나 강관을 원형으로 둥글게 만들어 형성되고, 이때, 일정 크기로 잘라서 벤딩하여 조립이 가능하도록 제작될 수 있다.
또한, 상기한 구동부(14)는 고정프레임(11) 위에 소형 모터 및 기어를 설치하여 구성되고, 발전부 고정틀(13)에는 상기한 기어와 맞물려 회전할 수 있도록 표면에 기어부(15)를 형성하여 발전부 고정틀(13) 및 이에 고정된 태양광 발전부(12)가 태양의 이동속도에 맞추어 일정 속도로 회전되도록 함으로써 태양광 발전부(12)가 태양광을 추종할 수 있도록 구성되며, 아울러, 밤에는 역회전하여 낮 동안 회전시킨 만큼 원위치로 돌려주는 것에 의해 하루에 한 번씩 발전부 고정틀(13)을 회전 및 원위치시킴으로써, 겨울철에도 얼음이 얼지않고 계속하여 가동이 가능하도록 구성된다.
아울러, 상기한 고정프레임(11)의 상하 표면에는 그 둘레를 따라 일정 높이로 돌출되어 형성되는 가이드 레일(17)이 형성되며, 상기한 발전부 고정틀(13)에는, 이러한 가이드 레일(17)에 각각 맞물려 회전되는 한 쌍의 롤러를 포함하여 구성되는 구동롤러(16)가 복수 개 설치됨으로써, 태양광 발전부(12)가 고정된 발전부 고정틀(13)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에, 이탈을 방지할 수 있도록 구성된다.
더욱이, 발전부 고정틀(13)의 안쪽에는 태양광 발전모듈이 접착된 부유체로 이루어지는 태양광 발전부(12)를 고정하기 위한 연결고리(19)가 일정 간격으로 복수 개 설치되어, 태양광 발전부(12)가 회전시에 원하는 위치로 이동이 가능하도록 안정적으로 고정해 주고, 외부의 이탈요인으로부터 태양광 발전부(12)를 안전하게 고정하도록 구성된다.
또한, 발전부 고정틀(13)의 윗면에는, 일정 간격으로 톱니바퀴가 형성되어 기어부(15)가 형성되며, 이러한 기어부(15)는, 모터가 설치된 위치부터 90도 되는 위치까지 설치된다.
계속해서, 도 2를 참조하여, 부유체와 태양광 발전모듈을 접착하여 형성되는 태양광 발전부(12)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치(10)에 설치되는 태양광 발전부(12)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치(10)에 설치되는 태양광 발전부(12)는, 부유체(21)에 태양광 발전모듈(22)을 접착하여 일체로 형성되는 부유식 발전모듈(20)을 복수 개 연결하여 이루어지는 것이다.
더 상세하게는, 태양광 발전모듈(22)이 접착 결합되는 부유체(21)는, 예를 들면, 저밀도 폴리에틸렌으로 제작될 수 있으며, 사각형 형태로 형성되어 작업인부들이 작업시 무게를 지탱하여줄 수 있는 최소의 부력을 가지고 수면에서 부유하여 수면 가까이에 태양광 발전모듈(22)이 설치될 수 있도록 구성된다.
이때, 부유체(21)는, 수평으로 제작하는 것도 가능하나, 도 2에 나타낸 바와 같이, 부유체(21)가 일정 경사각을 가지도록 형성하면, 태양광 발전모듈(22) 설치 후 태양광을 더욱 잘 받을 수 있게 되어 발전시간을 늘려줄 수 있다.
여기서, 부유체(17)의 경사각도는 17도 미만으로 하는 것이 바람직하며, 이와 같이 형성하면 태양광 발전모듈(22)의 설치 후 그늘이 질 때 가장 경제적인 발전이 가능하게 된다.
또한, 부유체(21)의 상면에는 태양광 발전모듈(22)이 설치되는데, 이때, 태양광 발전모듈(22)은 부유체(21)와 같은 면적으로 제작될 수 있으나, 도 2에 나타낸 바와 같이, 작업자의 편리를 위해 작업로(23) 공간을 남겨두도록 제작될 수도 있다.
아울러, 부유체(21)와 태양광 발전모듈(22)은 접착제나 양면테이프로 접착하여 일체로 구성될 수 있으며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 안전한 발전을 위해 ㄷ자형 스프링 형태의 고정스프링(24)을 태양광 발전모듈(22)과 부유체(21)의 윗면에 걸리도록 여러 개 끼워 설치하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 부유체(21)는, 사각으로 띠장이 설치 가능한 일정 넓이의 홈이 사면에 형성되어, 이러한 홈에 고정용 띠장을 설치하여 태양광 발전모듈(22)이 접착된 부유체(21)와 부유체(21)를 고정할 때 및 부유체(21)를 발전부 고정틀(13)의 연결고리(19)와 고정할 때 이용하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 고정용 띠장은, 예를 들면, 폴리에스터로 제작된 부드러운 밴드 형태로 제작될 수 있으나, 그 밖에도, 스테인레스 판이나 평철 등을 이용하여 제작될 수도 있다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전부(12)에 고정용 띠장을 설치하기 위한 띠장홈(31)이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
또한, 도 4를 참조하면, 도 4는 고정용 띠장(25)의 연결방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 고정용 띠장은 부유체(21)의 표면에 설치된 띠장홈(31)을 따라 설치되며, 연결판(41)을 이용하여 서로 연결된다.
여기서, 연결판(41)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 띠장의 넓이에 맞추어 형성되고, 양쪽 끝 부분이 부유체(21)의 바깥쪽으로 향하도록 90도로 꺾어 주며, 아울러, 연결판(41)의 중간에는 볼트(42)와 너트를 이용하여 각각의 띠장(25)과 띠장(25)을 관통하여 연결하도록 구성될 수도 있고, 또는, 피스나 스크류 볼트 및 너트를 이용하여 연결하도록 구성될 수도 있다.
이와 같이 고정용 띠장(25)을 이용하여 각각의 부유체(21)를 연결함으로써, 부유체(21)가 개별적으로 일정 부분 유동이 가능하도록 고정되어 유동성이 없는 경우에 비해 외부의 충격을 줄여주어 외력에 의한 파손을 현저히 감소킬 수 있으며, 개별 부력체의 파손시에도 교체나 수리가 용이하게 된다.
계속해서, 도 5를 참조하면, 도 5는 부유식 발전모듈(50)의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 부유식 발전모듈(50)의 다른 제작방법은, 발포 폴리에틸렌을 수평 또는 17도 내지 10도로 윗면을 경사지게 가공하여 부유체(51)를 형성한 후, 이러한 부유체(51)에 방수포(52)를 씌우고 폴리에스터 망체(54)를 덮어 마무리한 다음, 망체(54)의 구멍과 구멍 사이로 띠장(53)을 넣어 연결하거나, 또는, 샤클을 이용하여 개별 부유체(51)를 서로 연결하도록 구성될 수 있다.
여기서, 태양광 발전모듈(55)의 설치는 상기한 실시예와 마찬가지로 하여 설치할 수 있으며, 이와 같이 하여 서로 연결된 부유식 발전모듈(50)을 발전부 고정틀(13)에 설치된 연결고리(19)에 고정한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 회전부유식 태양광 발전장치(10)는, 도시되지는 않았으나, 파도나 파랑에 의해 물이 차거나 바람에 의한 유동을 방지하기 위한 침수 및 유동 방지수단을 발전장치(10)의 외곽에 둘러서 원형으로 설치하도록 구성될 수 있다.
여기서, 이러한 방지수단은, 발전장치(10)로부터 일정 거리만큼, 예를 들면, 최소 1m 이상 이격시켜 설치하여 발전장치(10)에 그늘을 지우지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기한 방지수단은, 부력을 가지는 부유체에 수질정화가 가능한 필터형 부직포를 감싸고 폴리에스터 망체로 덮어 주어 수생식물을 식재할 수 있도록 구성됨으로써, 발전기능에 더하여 수질정화 효과 및 조경 효과도 함께 얻을 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 회전부유식 태양광 발전장치를 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 회전부유식 태양광 발전장치를 구현함으로써, 본 발명에 따르면, 태양광 발전모듈과 부유체 사이에 태양광 발전모듈의 설치를 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 없게 되어 설치가 용이하고 설치비를 절감할 수 있으며, 부력체를 이용하여 부력이 있는 상태로 태양광 발전장치가 회전되므로 적은 전력으로도 쉽게 구동되어 발전시간을 늘릴 수 있고, 센서를 이용하는 종래의 태양광 추적 방식보다 저렴한 기계식 회전장치를 이용하여 경제성을 높일 수 있으며, 겨울에도 얼음이 얼지 않게 회전을 시켜주는 것에 의해 반 영구적으로 사용 가능한 회전부유식 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 태양광 발전장치의 외곽에 부직포를 감싼 원형의 부유체를 설치하여 파도나 파랑으로 인해 발전장치에 물이 튀어 오르는 것을 방지하여 발전효율을 높이고, 여기에 식물을 식재하여 바람의 영향을 줄이고 경관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 효과도 함께 얻을 수 있는 회전부유식 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 회전부유식 태양광 발전장치의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 회전부유식 태양광 발전장치 11. 고정프레임
12. 태양광 발전부 13. 발전부 고정틀
14. 구동부 15. 기어부
16. 구동롤러 17. 가이드 레일
18. 고정수단 19. 연결고리
20. 부유식 발전모듈 21. 부유체
22. 태양광 발전모듈 23. 작업로
24. 고정스프링 25. 띠장
31. 띠장홈 41. 연결판
42. 볼트 50. 부유식 발전모듈
51. 부유체 52. 방수포
53. 띠장 54. 폴리에스터 망체
55. 태양광 발전모듈

Claims (16)

  1. 회전부유식 태양광 발전장치에 있어서,
    상기 발전장치를 고정하기 위한 고정프레임;
    부유체에 태양광 발전모듈을 접착하여 일체로 형성되는 부유식 발전모듈을 복수 개 연결하여 이루어지는 부유식 발전모듈이 상기 고정프레임의 내측에 복수 개 설치되어 이루어지는 태양광 발전부;
    상기 태양광 발전부를 상기 고정프레임에 고정하기 위해 상기 고정프레임과 상기 태양광 발전부 사이에 설치되는 발전부 고정틀;
    상기 태양광 발전부를 상기 발전부 고정틀에 고정하기 위해 상기 발전부 고정틀에 미리 정해진 일정 간격으로 복수 개 설치되는 연결고리;
    태양의 이동에 따라 상기 태양광 발전부를 회전시키기 위한 구동모터 및 기어를 포함하여 상기 고정프레임 상에 설치되는 구동부;
    상기 구동부에 설치되는 상기 기어와 맞물려 회전 가능하도록 상기 발전부 고정틀의 표면에 형성되는 기어부; 및
    상기 고정프레임을 고정하기 위해 상기 고정프레임의 외주부에 설치되는 복수의 고정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정프레임은,
    상기 발전장치가 파도나 파랑에 의해 유동되는 것을 방지하고 상기 발전장치를 설치위치에 고정할 수 있도록 스테인레스나 강관을 원형으로 둥글게 만들어 형성되고,
    상기 스테인레스나 상기 강관을 미리 정해진 일정한 크기로 절단 및 벤딩하여 조립이 가능하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    주간에는 상기 태양광 발전부가 태양의 이동속도에 맞추어 일정한 속도로 회전되도록 상기 모터를 구동함으로써 상기 태양광 발전부가 태양광을 추종할 수 있도록 구성되며,
    야간에는 낮 동안 회전시킨 만큼 상기 모터를 역회전시켜 상기 태양광 발전부를 원위치로 되돌리는 것에 의해 겨울철에도 얼지않고 계속하여 가동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고정프레임은,
    상기 고정프레임의 상하 표면에 둘레를 따라 미리 정해진 일정 높이로 돌출되어 형성되는 가이드 레일을 더 포함하여 구성되고,
    상기 발전부 고정틀은,
    상기 고정프레임의 상기 가이드 레일에 각각 맞물려 회전되는 한 쌍의 롤러로 이루어지는 구동롤러를 복수 개 더 포함하여 구성됨으로써,
    상기 태양광 발전부가 고정된 상기 발전부 고정틀의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에 이탈을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 모터가 설치된 위치부터 90도 되는 위치까지 상기 발전부 고정틀의 윗면에 미리 정해진 일정 간격으로 톱니바퀴가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부유체는,
    저밀도 폴리에틸렌을 이용하여 사각형 형태로 형성되며,
    상면이 수평으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 부유체는,
    저밀도 폴리에틸렌을 이용하여 사각형 형태로 형성되며,
    상면이 미리 정해진 일정 경사각을 가지도록 형성됨으로써 상기 태양광 발전모듈의 발전시간을 증가시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 경사각은 17도 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 부유체는,
    상기 부유체의 상면에 작업자의 편리를 위한 작업로 공간을 형성하여 제작되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 부유식 발전모듈은,
    상기 부유체와 상기 태양광 발전모듈을 접착제나 양면테이프로 접착하여 일체로 형성되며,
    ㄷ자형 스프링 형태의 고정스프링을 상기 태양광 발전모듈과 상기 부유체 사이에 복수 개 삽입하여 설치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 부유체는,
    띠장이 설치 가능하도록 미리 정해진 일정 넓이로 표면에 형성되는 띠장홈을 더 포함하여 구성되며,
    상기 띠장홈에 고정용 띠장을 설치하여, 상기 태양광 발전모듈이 접착된 부유체와 다른 부유체를 고정할 때 및 상기 부유체를 상기 발전부 고정틀의 연결고리에 고정할 때 상기 고정용 띠장을 이용하여 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 고정용 띠장은,
    폴리에스터로 제작된 밴드 형태로 제작되거나, 또는, 스테인레스 판이나 평철을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 고정용 띠장은 연결판을 이용하여 서로 연결되며,
    상기 연결판은,
    상기 띠장의 넓이에 맞추어 형성되고, 양쪽 끝 부분이 상기 부유체의 바깥쪽으로 향하도록 90도로 꺾여 형성되며, 상기 연결판의 중간에서 볼트와 너트, 또는, 피스나 스크류 볼트 및 너트를 이용하여 각각의 상기 고정용 띠장을 관통하여 연결하도록 구성됨으로써,
    고정용 띠장을 이용하여 각각의 부유체를 연결하는 것에 의해 각 부유체가 개별적으로 유동이 가능하도록 고정되어 유동성이 없는 경우에 비해 외부의 충격을 감소하여 외력에 의한 파손을 감소시킬 수 있으며, 개별 부력체의 파손시에도 교체나 수리가 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 부유식 발전모듈은,
    발포 폴리에틸렌을 수평 또는 17도 내지 10도로 윗면을 경사지게 가공하여 부유체를 형성한 후, 상기 부유체에 방수포를 씌우고 폴리에스터 망체를 덮은 다음, 상기 부유체의 상면에 태양광 발전모듈을 접착하여 일체로 설치하고, 상기 망체의 구멍과 구멍 사이로 띠장을 넣어 연결하거나, 또는, 샤클을 이용하여 각각의 부유체를 서로 연결하여, 서로 연결된 상기 부유식 발전모듈을 상기 발전부 고정틀에 설치된 연결고리에 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 발전장치는,
    파도나 파랑에 의해 물이 차거나 바람에 의한 유동을 방지하기 위해 상기 발전장치의 외곽에 원형으로 둘러서 설치되는 침수 및 유동 방지수단을 더 포함하여 구성되고,
    상기 침수 및 유동 방지수단은, 상기 발전장치로부터 최소 1m 이상 이격시켜 설치되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 침수 및 유동 방지수단은,
    부력을 가지는 부유체에 수질정화가 가능한 필터형 부직포를 감싸고 폴리에스터 망체로 덮어 주어 수생식물을 식재할 수 있도록 구성됨으로써, 발전기능에 더하여 수질정화 효과 및 조경 효과도 함께 얻을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전부유식 태양광 발전장치.
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