KR101561845B1 - 부유식 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력에 의해 수면 상에 띄워지는 부유체; 상기 부유체 상에 마련되어 상부에 설치되는 태양전지 모듈을 지지할 수 있도록 경사면이 형성되고, 대향하는 양 측면에 각각 제1슬라이드홈이 형성되는 본체부 및 상기 제1슬라이드홈에 일 측이 결합되고, 인접하게 배치되는 다른 부유체의 본체부에 형성된 제2슬라이드홈에 타 측이 결합되어 상기 부유체와 인접한 다른 부유체를 결합하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치를 제공한다.

Description

부유식 태양광 발전장치{Float Type Photovoltaic Power Generator}
본 발명은 부유식 태양광 발전장치에 관한 것으로, 상세하게는 수중에서 태양전지 모듈을 안정적으로 지지할 수 있도록 설치되는 부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
현재 석유, 석탄과 같은 화석연료가 고갈됨에 따라서 대체에너지의 개발이 진행되고 있는데, 특히 태양에너지를 활용하는 에너지 자원 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
태양에너지를 활용하여 전기를 생산하는 발전기술로는 태양열을 이용하여 열기관을 구동시켜 전기를 발전시키는 태양열 발전과, 태양광을 이용하여 태양전지로 부터 전기를 발생시키는 태양광 발전이 있다.
여기서, 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 반도체 화합물 소자를 포함한다.
상기 태양광발전에 이용되는 태양전지는, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 구체적으로, 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다.
대부분의 태양전지는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다.
이러한 태양전지의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다.
실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 볼트(V) 이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문인데, 이 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 한 태양전지모듈(solar cell module)로 구성하여 사용한다.
그러나 태양전지 모듈은, 일정 전력을 얻기 위하여 다량 사용되어야 하기 때문에 설치장소에 제한이 따르고, 태양전지 모듈의 배치 구조에 따른 하부 지지구조의 변형에 제약이 따를 뿐만 아니라, 태양전지 모듈은 건물 옥상이나 옥외 시설물 등에 설치할 때는 별문제가 없지만, 주택의 상당수를 차지하는 공동주택에 설치하는 경우에는 세대 내 개별 설치가 어려운 문제점이 있다.
또한 종래의 태양전지 모듈을 지지하기 위한 지지구조물은 메인프레임들과 태양전지 모듈을 지지하는 지지대들, 메인프레임을 지면에 대해서 지지하는 지지기둥 등이 각각 용접에 의하여 접합되는 경우가 많아서 일단 한번 위치가 정해진 후 용접이 완료되면 배치상태 조정에 어려움이 있었다.
게다가 친환경 에너지 사업이 가시화되고, 태양광 발전에 이목이 집중되면서 대용량 태양광 발전을 위한 설비가 필요하지만, 이를 설치하기 위한 토지를 확보하는데 어려움이 있고, 물 위에 설치한다 하여도 대규모의 태양전지 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 설비가 미흡한 실정이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 물 위에 태양전지 모듈을 안전하게 설치하면서도 대용량의 규모로 용이하게 설치할 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 부력에 의해 수면 상에 띄워지는 부유체; 상기 부유체 상에 마련되어 상부에 설치되는 태양전지 모듈을 지지할 수 있도록 경사면이 형성되고, 대향하는 양 측면에 각각 제1슬라이드홈이 형성되는 본체부 및 상기 제1슬라이드홈에 일 측이 결합되고, 인접하게 배치되는 다른 부유체의 본체부에 형성된 제2슬라이드홈에 타 측이 결합되어 상기 부유체와 인접한 다른 부유체를 결합하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치를 제공한다.
상기 본체부는 상기 경사면 상부에 복수개 돌출되어 상기 경사면과 태양전지 모듈 사이를 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 경사면 상에는 상기 지지부가 설정 간격으로 이격되도록 배치되어 상기 지지부들 사이에 유동하는 공기에 의해 상기 태양전지 모듈의 배면이 냉각될 수 있는 냉각통로가 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1슬라이드홈에 삽입되어 결합되는 제1연결프레임과, 상기 제2슬라이드홈에 삽입되어 결합되는 제2연결프레임과, 상기 제1연결프레임과 제2연결프레임 사이를 연결하여 수상에서 작업자의 발을 지지할 수 있도록 형성되는 연결패널을 포함할 수 있다.
상기 부유체와 인접한 다른 부유체 사이에서 수위 차에 의해 발생하는 높이를 보상할 수 있도록 상기 제1연결프레임 및 제2연결프레임은 각각 상기 제1슬라이드홈 및 제2슬라이드홈 상에서 회동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 연결부는 상기 연결패널의 하측에 연장되고, 상기 부유체의 일 측면과 측방향에 인접한 다른 부유체의 일 측면 사이에 개재되어 상기 부유체와 인접한 다른 부유체 사이를 고정시키는 고정패널을 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 연결패널 상에서 일 측 선단부에 돌출되어 측 방향에 인접한 다른 연결패널을 결합하는 연결부재와, 상기 연결패널 상에서 타 측 선단부에 상기 연결부재의 형상에 대응하도록 내측으로 형성된 연결홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치는,
첫째, 설치면 상에 기초공사에 따른 별도의 초기공정을 생략할 수 있고,
둘째, 설치가 용이함에 따라서 철거 또한 용이하여 이에 따른 산업 폐기물이 최소화될 수 있으며,
셋째, 설치공사와 함께 접지공사를 동시에 할 수 있고,
넷째, 대용량의 설비 구축이 용이하고, 이에 따른 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 부유식 태양광 발전장치를 측면에서 도시하는 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 부유식 태양광 발전장치의 작동상태를 도시하는 참고도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치를 도시하는 측면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 부유식 태양광 발전장치를 부분적으로 도시하는 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 부유식 태양광 발전장치(100)를 측면에서 도시하는 측면도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 부유식 태양광 발전장치(100)의 작동상태를 도시하는 참고도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치(100) 물에 띄워지는 부유체(110)와, 상기 부유체(110) 상에 마련되어 태양전지 모듈(10)을 지지하는 본체부(120)와, 상기 본체부(120)와 인접한 본체부를 연결하여 발전량에 따라서 복수개의 태양광 발전장치를 연결시키는 연결부(130)를 포함한다.
상기 태양전지 모듈(10)은 도면상에서 하나의 상기 본체부(120) 상에 하나의 태양전지 모듈이 마련되는 것을 일 예로 설명하되, 태양전지 모듈은 복수개가 상기 본체부(120) 상부에 격자구조로 배치될 수 있고, 태양광 발전 용량에 따라 배치구조와 상기 태양전지 모듈의 개수는 변경이 가능하다.
또한 상기 태양전지 모듈(10)은 도면에는 도시하지는 않았지만 격자구조의 패턴으로 복수개 결합될 수 있고, 인접하는 다른 태양전지 모듈과의 사이에 간격이 형성되도록 수평방향으로 이격되어 배치될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부유체(110)는 호수, 하천, 수영장, 연못, 저수지, 댐, 바다와 같은 흐르고 있거나 고여 있는 물 위에 떠 있도록 대략 육면체 형상으로 형성되며, 상기 부유체(110)의 형상은 이에 한정되지 않고, 원통형 또는 다면체의 형상으로 형성될 수 있다.
또한 상기 부유체(110)는 물의 흐름에 따라서 떠내려가지 않도록 수중 바닥면 또는 측벽에 고정될 수 있다.
예컨대 상기 부유체(110)는 하나 또는 복수개의 와이어(미도시)를 이용하여 수중 저면이나 측벽 상에 고정되되, 수심의 변화에 따라서 대응할 수 있도록 와이어의 길이가 조절 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 본체부(120)는 상기 부유체(110) 상에 배치되고, 일 단면이 사각형 형상으로 형성되며, 마주하는 양 측면에는 상기 연결부(130)가 결합되는 제1슬라이드홈(121)이 형성된다.
상기 제1슬라이드홈(121)은 상기 본체부(120) 내부에 수평방향으로 형성되며, 인접하게 배치되는 다른 부유체 상에 마련된 본체부에도 동일 형상의 제2슬라이드홈(21)이 형성되어 상기 제1슬라이드홈(121)과 제2슬라이드홈(21)을 연결하도록 상기 연결부(130)가 결합된다.
상기 본체부(120)의 상부는 상기 부유식 태양광 발전장치(100)가 설치되는 지역의 위도를 고려하여 태양광 발전에 최적화된 각도를 갖는 경사면(122)이 형성된다. 그리고 상기 경사면(122) 상에는 상기 경사면(122)으로부터 상부로 돌출되어 상기 경사면(122)과 태양전지 모듈(10) 사이를 지지하도록 지지부(123)가 마련된다.
상기 지지부(123)의 상면에는 태양전지 모듈(10)이 결합되고, 상기 태양전지 모듈(10)과 상기 경사면(122) 사이에는 상기 지지부(123)에 의해 냉각통로(124)가 형성된다.
상기 냉각통로(124)는 상기 경사면(122)과 태양전지 모듈(10)의 배면 사이에 형성된 빈 공간을 이용하여 공기의 이동통로로 활용되어, 태양전지 모듈(10)이 과열되는 것을 방지하는 기능을 제공한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(130)는 상기 제1슬라이드홈(121)에 삽입되어 결합되는 제1연결프레임(131)과, 상기 제2슬라이드홈(21)에 삽입되어 결합되는 제2연결프레임(132)과, 상기 제1연결프레임(131)과 제2연결프레임(132) 사이를 연결하여 수상에서 작업자의 발을 지지할 수 있도록 형성되는 연결패널(133)을 포함한다.
상기 연결부(130)는 전후좌우 방향에 배치되는 상기 본체부(120)들을 연결할 수 있고, 별도의 프레임을 이용하여 상기 연결부(130)를 연결하도록 고정시킬 수 있음은 물론이다.
이와 같이 상기 연결부(130)가 복수개의 상기 본체부(120)들을 연결하면 작업자는 상기 연결패널(133) 상에서 자유롭게 이동하며 상기 부유식 태양광 발전장치(100)를 설치하거나 또는 유지보수를 할 수 있는 효과가 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(130)의 일 단부는 상기 제1슬라이드홈(121) 상에서 설정 각도 범위 내에서 회동할 수 있도록 결합된다. 물론 상기 제2슬라이드홈(21) 상에서 상기 연결부(130)의 타 단부가 회동 가능하도록 결합되는 것은 물론이다.
이는 수면 상에 배치되는 상기 부유체(110)가 파도에 의해 인접한 다른 부유체(미도시)와 높이차가 발생하는 경우, 상기 본체부(120)로부터 상기 연결부(130)가 소정각도 회동하면서 연결된 다른 부유체 사이의 상기 높이차를 탄력적으로 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치(100)를 도시하는 측면도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 부유식 태양광 발전장치(100)를 부분적으로 도시하는 사시도이다. 이하에서는 전기한 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치(100)와의 차이점에 대해서 상세하게 설명하며 중복 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 연결부(130a)는 상기 연결패널(133)의 하측에 형성되는 고정패널(134)을 포함한다.
상기 고정패널(134)은 상기 부유체(110)의 일 측면과, 상기 부유체(110)와 인접하여 대향하도록 배치되는 다른 부유체의 일 측면 사이에 접촉하도록 배치되어 상기 연결부(130a)의 강성을 증대시키는 기능을 제공한다.
또한 상기 연결패널(133)의 상부에는 상기 연결부(130a)와 인접하게 배치되는 다른 연결부를 결합하는 연결부재(135)와, 상기 연결부재(135)의 형상에 대응하도록 내측으로 형성된 연결홈(136)을 포함한다.
따라서 상기 연결패널(133)은 상기 연결부재(135)와 연결홈(136)이 교번으로 배치되는 방향으로 결합이 이루어져 상기 연결부(130a)를 서로 연결할 수 있도록 형성된다.
이는 전기한 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치(100)에 비하여 상기 본체부(120)간에 연결이 용이하고, 보다 견고한 결합이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 부유식 태양광 발전장치
110 : 부유체 120 : 본체부
121 : 제1슬라이드홈 122 : 경사면
123 : 지지부 124 : 냉각통로
130 : 연결부 131 : 제1연결프레임
132 : 제2연결프레임 133 : 연결패널
134 : 고정패널 135 : 연결부재
136 : 연결홈

Claims (7)

  1. 부력에 의해 수면 상에 띄워지는 부유체;
    상기 부유체 상에 마련되어 상부에 설치되는 태양전지 모듈을 지지할 수 있도록 경사면이 형성되고, 대향하는 양 측면에 각각 수평방향으로 제1슬라이드홈이 형성되는 본체부 및
    상기 제1슬라이드홈에 일 측이 결합되고, 인접하게 배치되는 다른 부유체의 본체부에 수평방향으로 형성된 제2슬라이드홈에 타 측이 결합되어 상기 부유체와 인접한 다른 부유체를 결합하는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는 상기 제1슬라이드홈에 삽입되어 결합되는 제1연결프레임과, 상기 제2슬라이드홈에 삽입되어 결합되는 제2연결프레임과, 상기 제1연결프레임과 제2연결프레임 사이를 연결하여 수상에서 작업자의 발을 지지할 수 있도록 형성되는 연결패널과, 상기 연결패널 상에서 일 측 선단부에 돌출되어 측 방향에 인접한 다른 연결패널을 결합하는 연결부재와, 상기 연결패널 상에서 타 측 선단부에 상기 연결부재의 형상에 대응하도록 내측으로 형성된 연결홈을 포함하며,
    상기 부유체와 인접한 다른 부유체 사이에서 수위 차에 의해 발생하는 높이를 보상할 수 있도록 상기 제1연결프레임 및 제2연결프레임은 각각 상기 제1슬라이드홈 및 제2슬라이드홈 상에서 회동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 경사면 상부에 복수개 돌출되어 상기 경사면과 태양전지 모듈 사이를 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경사면 상에는 상기 지지부가 설정 간격으로 이격되도록 배치되어 상기 지지부들 사이에 유동하는 공기에 의해 상기 태양전지 모듈의 배면이 냉각될 수 있는 냉각통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 연결패널의 하측에 연장되고, 상기 부유체의 일 측면과 측방향에 인접한 다른 부유체의 일 측면 사이에 개재되어 상기 부유체와 인접한 다른 부유체 사이를 고정시키는 고정패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
  7. 삭제
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