KR101609543B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

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KR101609543B1
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Abstract

태양광 발전장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치는 태양광 모듈; 하부가 지중에 매립되어 고정되고, 상단부에 태양광 모듈이 슬라이드 결합되는 모듈 설치유닛; 및 모듈 설치유닛의 하부에 수평 및 수직하게 설치되어 모듈 설치유닛의 수직방향 및 수평방향으로 작용하는 외력으로부터 모듈 설치유닛을 지지시키는 외력 지지유닛;을 포함하되, 모듈 설치유닛은 이격배치되어 태양광 모듈의 양 측면이 슬라이드 결합되는 한 쌍의 모듈 지지프레임; 하단부가 지중에 매립 설치되고, 상단부가 모듈 지지프레임의 일측 선단부와 수직하게 연결되는 한 쌍의 수직 프레임; 및 일측 선단이 수직 프레임의 하단부에 직각으로 연결되어 모듈 지지프레임과 상/하로 마주하게 설치되는 한 쌍의 바닥 프레임;을 포함하며, 외력 지지유닛은 한 쌍의 수직 프레임 사이에 수직하게 설치되어 수직 프레임의 수평방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수평 저항부재; 및 한 쌍의 바닥 프레임의 사이에 지중의 지면과 접촉되도록 설치되어 수직 프레임의 수직방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수직 저항부재;를 포함하며, 수평 저항부재 및 수직 저항부재는 복수의 투수홀이 형성되는 패널의 형태로 이루어져 볼트로 체결되고, 전체적인 강성이 확보되도록 각각 격자형태의 보강 프레임이 설치된다.

Description

태양광 발전장치{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기(generator)의 도움 없이 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전(photoelectric power)은 태양 에너지에 의한 발전 기술의 하나로서, 태양의 빛 에너지를 태양전지(solar battery)라는 광전 변환기(photoelectric converter)를 사용하여 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전방식이다.
상기 태양전지(solar battery)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말하는 것이며, PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력을 발생시킨다.
이러한 태양전지를 이용한 태양광 발전은 화석연료인 석유의 고갈, 지구온난화 등을 이류로 대체에너지원로서 각광을 받고 있으며, 최근에는 태양전지소자의 제조비용 인하 및 효율 증가, 국가 정책에 따른 지원으로 인해 급속도록 확산되고 있다.
다만, 태양전지를 이용한 태양광 발전은 태양전지를 안정적으로 설치하기 위한 공간, 즉, 넓은 면적의 설치부지가 요구되는데 설치부지의 경우, 태양광 발전 이외의 용도로 활용되는 데에는 한계가 있는 단점이 내재되어 있다.
이러한 단점을 해결하고자 설치부지를 태양발전 이외의 용도로 활용하기 위해, 하기 선행기술문헌에 개시된 바와 같은 태양광 발전장치인 솔라 박스가 개발되고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 태양과 발전장치는 태양발전과 함께 작물의 재배를 목적으로 하는 것으로, 전체적인 구성이 복잡하여 제작비가 고가인 단점이 있다.
즉, 종래의 태양광 발전장치는 설치부지의 지면에 설치되는 것으로, 태양광 모듈을 지면으로부터 지지하면서 설치하는 설치 프레임들이 사각형으로 이루어지는 태양광 모듈의 각 모서리 4곳을 수직하게 지지하는 형태로 이루어짐에 따라, 설치 프레임이 과다하게 사용되어 제작비가 상승되는 단점이 있다.
특히, 태양광 발전장치의 하부에 작물의 재배를 겸하도록 설치되는 작물재배부의 형태가 상부가 개방된 박스형태, 즉, 밑면 1곳과, 밑면의 둘레를 따라 설치되는 측면 4곳에 망체가 각각 설치되는 형태로 이루어짐에 따라, 망체가 과다하게 사용되어 제작이 번거롭고, 제작비가 상승되는 단점이 있다.
아울러, 상기 작물 재배부에 외부로부터 별도의 흙을 담아 작물의 재배가 이루어짐에 따라, 흙의 수급 및 운관과정이 번거롭고, 제작비가 추가로 더 소요되는 단점도 있다.
이에 따라서, 장치의 간소화를 통해 전체적인 제작비를 낮추어 보다 저렴하게 태양광 발전장치를 보급하고자 하는 연구개발이 현재에도 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1528532호(2015.06.08)
본 발명의 실시 예는 소요되는 부품의 간소화를 통해 전체적인 제작비를 낮추도록 된 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 모듈 설치유닛의 하부에 하나 이상으로 설치되는 외력 지지유닛을 통해 수직방향 또는 수평방향을 따라 작용하는 외력에 대해 견고하게 지지되도록 된 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 태양광 발전과 함께 작물의 재배 시, 지중에 매립되어 작물의 하측에 배치되는 외력 지지유닛이 투수가 가능한 망구조체로 이루어짐에 따라, 재배되는 작물의 뿌리가 부패되는 것을 방지하도록 된 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 작물의 재배에 사용되는 흙을 외부로부터 공급받는 것이 아니라, 설치부지의 흙을 굴착하고, 굴착된 굴착토를 다시 재사용하는 형태로 매립설치 하도록 된 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치는 태양광 모듈; 하부가 지중에 매립되어 고정되고, 상단부에 상기 태양광 모듈이 슬라이드 결합되는 모듈 설치유닛; 및 상기 모듈 설치유닛의 하부에 수평 및 수직하게 설치되어 상기 모듈 설치유닛의 수직방향 및 수평방향으로 작용하는 외력으로부터 상기 모듈 설치유닛을 지지시키는 외력 지지유닛;을 포함하되, 상기 모듈 설치유닛은 이격배치되어 상기 태양광 모듈의 양 측면이 슬라이드 결합되는 한 쌍의 모듈 지지프레임; 하단부가 상기 지중에 매립 설치되고, 상단부가 모듈 지지프레임의 일측 선단부와 수직하게 연결되는 한 쌍의 수직 프레임; 및 일측 선단이 상기 수직 프레임의 하단부에 직각으로 연결되어 상기 모듈 지지프레임과 상/하로 마주하게 설치되는 한 쌍의 바닥 프레임;을 포함하며, 상기 외력 지지유닛은 상기 한 쌍의 수직 프레임 사이에 수직하게 설치되어 상기 수직 프레임의 수평방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수평 저항부재; 및 상기 한 쌍의 바닥 프레임의 사이에 상기 지중의 지면과 접촉되도록 설치되어 상기 수직 프레임의 수직방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수직 저항부재;를 포함하며, 상기 수평 저항부재 및 수직 저항부재는 복수의 투수홀이 형성되는 패널의 형태로 이루어져 볼트로 체결되고, 전체적인 강성이 확보되도록 각각 격자형태의 보강 프레임이 설치될 수 있다.
삭제
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 한 쌍의 수직 프레임의 각 하단부를 양측 단부를 통해 연결하는 제1 연결 프레임; 및 상기 한 쌍의 바닥 프레임의 타측 선단을 양측 단부를 통해 연결시키는 제2 연결 프레임이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 모듈 설치유닛은 상기 수직 프레임과 연결되는 상기 모듈 지지프레임의 선단부를 연결시키면서 설치되어 슬라이드 결합되는 상기 태양광 모듈의 결합된 위치를 고정시키는 스토퍼 프레임이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 모듈 지지프레임과 수직 프레임은 상호 연결 브라켓; 을 통해 연결되고, 상기 연결 브라켓은 상기 모듈 지지프레임과 연결되는 제1 바디; 상기 제1 바디로부터 일측으로 연장되어 상기 수직 프레임과 연결되는 제2 바디; 및 상기 제1 바디 및 제2 바디를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 보강 리브; 를 포함하고, 상기 제1 바디 및 제2 바디는 상기 모듈 지지프레임 및 수직 프레임에 각각 접합 또는 체결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 수직 프레임과 바닥 프레임은 상호 제1 연결부재; 를 통해 연결되고, 상기 제1 연결부재는 상기 수직 프레임과 연결되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트로부터 일측으로 연장되어 상기 바닥 프레임과 연결되는 제2 플레이트; 및 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 레인포스; 를 포함하고, 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트는 상기 수직 프레임 및 바닥 프레임에 각각 접합 또는 체결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 수직 프레임과 제1 연결 프레임은 상호 제2 연결부재; 를 통해 연결되고, 상기 제2 연결부재는 상기 수직 프레임과 연결되는 제3 플레이트; 상기 제3 플레이트로부터 일측으로 연장되어 상기 제1 연결 프레임과 연결되는 제2 플레이트; 및 상기 제3 플레이트 및 제4 플레이트를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 레인포스; 를 포함하고, 상기 제3 플레이트 및 제4 플레이트는 상기 수직 프레임 및 제1 연결 프레임에 각각 접합 또는 체결될 수 있다.
삭제
삭제
삭제
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 모듈 설치유닛은 I-형강(I-Beam)의 프레임들로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 모듈 설치유닛은 C-형강(C-Channel), 원형의 봉강 또는 각형의 각관 중, 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 수직 프레임은 내부가 중공부로 이루어지는 제1 수직 프레임; 및 상기 중공부에 상/하로 이동가능하게 결합되고, 이동되는 선단이 상기 한 쌍의 모듈 지지프레임의 일측 선단부와 연결되는 제2 수직 프레임; 으로 이루어지고, 상기 제2 수직 프레임은 상기 제1 수직 프레임의 외측에서 일측이 상기 중공부를 관통하도록 끼워지는 위치규제핀을 통해 위치가 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 위치규제핀은 상기 제1 수직 프레임으로부터 분리 시, 상기 제1 수직 프레임으로부터 이탈되어 분실되는 것이 방지되도록 상기 제1 수직 프레임과 와이어; 를 통해 연결되고, 상기 위치규제핀은 상기 제1 수직 프레임의 관통 시, 외부로 인출되는 것이 방지되도록 관통되는 선단에 고정키가 설치될 수 있다.
삭제
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 있어서, 상기 태양광 모듈은 상기 모듈 지지프레임 상에 복수로 설치되는 가이드 롤러에 가이드 되면서 슬라이드 결합되고, 상기 스토퍼 프레임에는 상기 태양광 모듈과 접촉 시, 충격을 완충시키는 합성수지재의 완충부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 태양광 모듈을 수직하게 지지하는 수직 프레임이 한 쌍 즉, 2개로 이루어짐에 따라, 종래 기술에서 태양광 모듈의 각 모서리 4곳을 지지하던 4개의 프레임에 비해 구성이 간소화될 수 있고, 제작에 따른 제작비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 작물의 재배를 위해 망구조체가 수직 및 수평으로 2개가 사용됨에 따라, 종래 기술에서 밑면 1곳, 측면 4곳에 설치되던 망체에 비해 구성이 간소화될 수 있고, 제작에 따른 제작비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 작물의 재배에 사용되는 흙을 외부로부터 공급받는 것이 아니라, 설치부지의 흙을 굴착하고, 굴착된 굴착토를 다시 재사용하는 형태로 매립함에 따라, 흙의 수급 및 운반에 따른 추가비용을 삭제시켜 제작비를 더욱 절감 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 태양광 발전과 함께 작물재배를 겸할 시, 지중에 매립되어 작물의 하측에 배치되는 외력 지지유닛이 투수가 가능한 망구조체로 이루어짐에 따라 재배되는 작물의 뿌리가 부패되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 수평 저항부재 및 수직 저항부재로 이루어지는 외력 지지유닛을 통해 수직방향 및 수평방향으로 작용하는 외력으로부터 보호되면서 전체적으로 견고하게 지중에 설치될 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 설치상태 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예예 따른 태양광 발전장치에 적용되는 모듈 설치유닛의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 연결 브라켓의 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 제1 및 제2 연결부재의 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 수직 프레임의 변형 예를 보이는 확대 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 적용되는 외력 지지유닛의 분해 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치가 연속되게 설치되는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치는 발전기(generator)의 도움 없이 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 장치이며, 설치 시, 도 8에서와 같이 좌/우로 연속되게 설치가 되는 것으로, 명세서 상에는 설명의 편의상 1개로 이루어진 태양광 발전장치를 예로 하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 설치상태 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예예 따른 태양광 발전장치에 적용되는 모듈 설치유닛의 사시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치(1)는 태양광 모듈(10), 모듈 설치유닛(20), 및 외력 지지유닛(30)을 포함한다.
상기 태양광 모듈(10)은 태양광 발전을 하기 위한 태양광을 집광하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 태양광 모듈(10)은 태양광이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 조사되면 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공과 전자가 발생하고, 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하면서 전류가 흐른다.
이러한 태양광 모듈(10)은 당업계에서 널리 사용되는 공지의 기술이므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 모듈 설치유닛(20)은 하부가 지중(G)에 매립되어 고정되고, 상부에 상기 태양광 모듈(10)이 슬라이드 결합된다. 즉, 상기 모듈 설치유닛(20)은 태양광 모듈(10)을 지중으로부터 상측으로 부양시킨다.
도 3을 참조하면, 이러한 모듈 설치유닛(20)은 한 쌍의 모듈 지지프레임(21a,21b), 스토퍼 프레임(22), 한 쌍의 수직 프레임(23a,23b), 한 쌍의 바닥 프레임(24a,24b), 제1 연결 프레임(25), 및 제2 연결 프레임(26)을 포함한다.
상기 모듈 지지프레임(21a,21b)은 한 쌍으로 이루어져 서로 이격배치되며, 이격배치된 사이에 태양광 모듈(10)이 슬라이드 결합된다. 이때, 상기 태양광 모듈(10)은 모듈 지지프레임(21a,21b) 상에 복수로 설치되는 가이드 롤러(GR)를 통해 가이드되면서 슬라이드 결합될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼 프레임(22)은 상기 수직 프레임(23a,23b)과 연결되는 모듈 지지프레임(21a,21b)의 선단부를 연결시키면서 설치되고, 슬라이드 결합되는 태양광 모듈(10)의 결합된 위치를 고정시킨다.
이때, 상기 스토퍼 프레임(22)에는 태양광 모듈(10)과 접촉되는 면에 슬라이드 결합에 따른 충격을 완충시키는 합성지재의 완충부재(27)가 설치될 수 있다.(도 4참조)
그리고 상기 스토퍼 프레임(22)은 태양광 모듈(10)이 슬라이드 결합되면서 오버런(overrun) 되는 것도 방지시킨다.
상기 수직 프레임(23a,23b)은 한 쌍으로 이루어져 하단부가 지중(G)에 매립 설치되고, 매립 설치된 반대편인 상단부가 모듈 지지프레임(21a,21b)의 일측 선단부 즉, 상기 스토퍼 프레임(22)이 설치된 단부에 각각 수직하게 연결된다.
또한, 상기 수직 프레임(23a,23b)은 태양광 모듈(10) 상에 빗물이 고이거나 눈이 쌓이는 것을 방지하고, 집광효율이 향상되도록 모듈 지지프레임(21a,21b)을 경사지게 연결시킨다.
상기 바닥 프레임(24a,24b)은 한 쌍으로 이루어지고, 수직 프레임(23a,23b)의 하단부에 일측 선단이 직각으로 연결되어 모듈 지지프레임(21a,21b)과 상/하로 마주하게 설치된다.
이러한 바닥 프레임(24a,24b)은 지중(G)의 지면(GM)과 접촉되면서 지중(G)에 매립 설치된다.
상기 제1 연결 프레임(25)은 한 쌍의 수직 프레임(23a,23b)의 각 하단부를 양측 단부를 통해 연결시킨다. 이에 의하면, 태양광 모듈(10)로부터 가해지는 하중에 의해 수직 프레임(23a,23b)의 뒤틀림이 방지될 수 있다.
도면상에는 상기 제1 연결 프레임(25)이 하나로 이루어지는 것으로 도시를 하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 수직 프레임(23a,23b)의 길이방향을 따라 이격배치되면서 복수로 설치될 수도 있다.
상기 제2 연결 프레임(26)은 한 쌍의 바닥 프레임(24a,24b)의 타측 선단 즉, 수직 프레임(23a,23b)과 연결된 반대편 선단을 양측 단부를 통해 연결시킨다. 이에 의하면, 태양광 모듈(10)로부터 가해지는 하중에 의해 바닥 프레임(24a,24b)의 뒤틀림이 방지될 수 있다.
전술한 바와 같은 모듈 지지프레임(21a,21b), 스토퍼 프레임(22), 수직 프레임(23a,23b), 바닥 프레임(24a,24b), 제1 연결 프레임(25), 및 제2 연결 프레임(26)의 연결은 용접에 의해 접합 또는 볼트에 의해 체결되는 형태로 상호 연결될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 이하에서 설명되는 연결 브라켓(40), 제1 연결부재(50), 및 제2 연결부재(60)를 통해 상호 연결될 수 있고, 이들의 조합을 통해 연결될 수도 있다.
이러한 모듈 설치유닛(20)에 의하면, 태양광 모듈(10)을 수직하게 지지하는 수직 프레임(23a,23b)이 한 쌍 즉, 2개로 이루어짐에 따라, 종래 기술에서 태양광 모듈(10)의 각 모서리 4곳을 지지하던 4개의 프레임에 비해 구성이 간소화될 수 있고, 제작에 따른 제작비가 절감될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 모듈 설치유닛(20)은 모듈 지지프레임(21a,21b) 및 수직 프레임(23a,23b)이 연결 브라켓(40)을 통해 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 연결 브라켓의 확대 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 연결 브라켓(40)은 제1 바디(41), 제2 바디(42), 및 보강 리브(43)를 포함한다.
싱기 제1 바디(41)는 판상으로 이루어져 모듈 지지프레임(21a,21b)과 연결되고, 상기 제2 바디(42)는 제1 바디(41)로부터 일측으로 연장되어 수직 프레임(23a,23b)과 연결된다.
상기 보강 리브(43)는 하나 이상으로 이루어져, 제1 바디(41) 및 제2 바디(42)를 경사지게 연결하면서 상호 견고하게 연결시키고, 외력으로부터 모듈 지지프레임(21a,21b) 및 수직 프레임(23a,23b)을 견고하게 지지시킨다.
이러한 연결 브라켓(40)은 제1 바디(41) 및 제2 바디(42)가 모듈 지지프레임(21a,21b) 및 수직 프레임(23a,23b)에 용접에 의해 접합 또는 볼트(BT)로 체결될 수 있다.
도면상에는 연결 브라켓(40)이 볼트(BT)로 체결되는 것으로 도시를 하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 체결될 수 있다. 예를 들어, 연결 브라켓(40)은 제1 바디(41) 및 제2 바디(42)가 모듈 지지프레임(21a,21b) 및 수직 프레임(23a,23b)에 리벳팅(riveting) 될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 제1 및 제2 연결부재의 확대 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 수직 프레임(23a,23b)과 바닥 프레임(24a,24b)은 상호 제1 연결부재(50)를 통해 연결될 수 있다.
상기 제1 연결부재(50)는 제1 플레이트(51), 제2 플레이트(52), 및 레인포스(reinforce:53)를 포함한다.
상기 제1 플레이트(51)는 판상으로 이루어져 수직 프레임(23a,23b)과 연결되고, 상기 제2 플레이트(52)는 제1 플레이트(51)로부터 일측으로 연장되어 바닥 프레임(24a,24b)과 연결된다.
상기 레인포스(53)는 하나 이상으로 이루어져, 제1 플레이트(51) 및 제2 플레이트(52)를 경사지게 연결하면서 상호 견고하게 연결시키고, 나아가, 외력으로부터 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)을 견고하게 지지시킨다.
이러한 제1 연결부재(50)는 제1 플레이트(51) 및 제2 플레이트(52)가 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)에 용접에 의해 접합 또는 볼트(BT)로 체결될 수 있다.
도면상에는 제1 연결부재가 볼트(BT)로 체결되는 것으로 도시를 하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 체결될 수 있다. 예를 들어, 제1 연결부재(50)는 제1 플레이트(51) 및 제2 플레이트(52)가 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)에 리벳팅(riveting) 될 수도 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 수직 프레임(23a,23b)과 제1 연결 프레임(25)은 제2 연결부재(60)를 통해 연결될 수 있다.
상기 제2 연결부재(60)는 제3 플레이트(61), 제4 플레이트(62), 및 레인포스(reinforce:63)를 포함한다.
상기 제3 플레이트(61)는 판상으로 이루어져 수직 프레임(23a,23b)과 연결되고, 상기 제4 플레이트(62)는 제3 플레이트(61)로부터 일측으로 연장되어 제1 연결 프레임(25)과 연결된다.
상기 레인포스(63)는 하나 이상으로 이루어져, 제3 플레이트(61) 및 제4 플레이트(62)를 경사지게 연결하면서 상호 견고하게 연결시키고, 나아가, 외력으로부터 수직 프레임(23a,23b) 및 제1 연결 프레임(25)을 견고하게 지지시킨다.
이러한 제2 연결부재(60)는 제3 플레이트(61) 및 제4 플레이트(62)가 수직 프레임(23a,23b) 및 제1 연결 프레임(25)에 용접에 의해 접합 또는 볼트(BT)로 체결될 수 있다.
도면상에는 제2 연결부재(60)가 볼트(BT)로 체결되는 것으로 도시를 하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 체결될 수 있다.
예를 들어, 제2 연결부재(60)는 제3 플레이트(61) 및 제4 플레이트(62)가 수직 프레임(23a,23b) 및 제1 연결 프레임(25)에 리벳팅(riveting) 될 수도 있다.
한편, 상기 모듈 설치유닛(20)은 모듈 지지프레임(21a,21b), 스토퍼 프레임(22), 수직 프레임(23a,23b), 바닥 프레임(24a,24b), 제1 연결 프레임(25), 및 제2 연결 프레임(26)이 I-형강(I-Beam)의 프레임들로 이루어질 수 있다.
이에 의하면, 모듈 지지프레임(21a,21b), 스토퍼 프레임(22), 수직 프레임(23a,23b), 바닥 프레임(24a,24b), 제1 연결 프레임(25), 및 제2 연결 프레임(26)이 규격품인 I-형강(I-Beam)으로 이루어짐에 따라, 시중에서 쉽게 구할 수 있어 재료의 수급이 원활하기 이루어지고, 재료비의 절감을 이룰 수 있다.
특히, I-형강(I-Beam)으로 이루어지는 모듈 지지프레임(21a,21b)은 별도의 가공공정이 필요 없이 태양광 모듈(10)의 측면이 슬라이드 결합될 수 있다.
상기에서는 모듈 설치유닛이 I-형강으로 이루어지는 것으로 설명을 하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, C-형강, 원형의 봉강 또는 각형의 각관 등이 모두 적용이 가능한 것이다.
한편, 상기 모듈 설치유닛(20)의 수직 프레임(23a,23b)은 복수로 이루어져 길이가 가변될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치의 모듈 설치유닛에 적용되는 수직 프레임의 변형 예를 보이는 확대 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 수직 프레임(23a,23b)은 제1 수직프레임(230a) 및 제2 수직 프레임(230b)으로 이루어지고, 제2 수직 프레임(230b)은 위치규제핀(28)을 통해 위치가 제1 수직 프레임(230a) 상에 고정된다.
이러한 제1 수직 프레임(230a) 및 제2 수직 프레임(230b)은 전술한 바와 같이 I-형강(I-Beam)으로 이루어질 수 있으나, 복수로 이루어질 경우에는 사각의 폐단면을 갖는 프레임으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1 수직 프레임(230a)은 내부가 중공부로 이루어져 하단부가 지중(G)에 매립 설치된다.
상기 제2 수직 프레임(230b)은 제1 수직 프레임(230a)의 상부로부터 내부에 형성되는 중공부에 상/하로 이동가능하게 일측이 결합되고, 결합된 반대편 선단이 모듈 지지프레임(21a,21b)의 일측 선단과 연결된다.
이때, 상기 제1 수직 프레임(230a)에는 수평으로 관통하는 제1 규제홀(231)이 형성되고, 상기 제2 수직 프레임에(230b)는 제1 수직 프레임(230a)의 중공부에 삽입되는 부분에 제2 규제홀(232)들이 길이방향을 따라 복수로 형성된다.
상기 위치규제핀(28)은 제1 수직 프레임(230a)의 외측에서 일측이 제1 규제홀(231) 및 제2 규제홀(232)을 관통하면서 끼워져 제2 수직 프레임(230b)을 제1 수직 프레임(230a) 상에 고정시킨다.
이때, 상기 위치규제핀(28)은 제1 규제홀(231) 및 제2 규제홀(232)로부터 분리 시, 제1 수직 프레임(230a)으로부터 이탈되어 분실되는 것이 방지되도록 와이어(29)를 통해 제1 수직 프레임(230a)과 연결된다.
그리고 위치규제핀(28)은 제1 규체홀(231) 및 제2 규제홀(232)을 관통 시, 외부로 인출이 용이하게 이루어지는 것이 방지되도록 관통하는 선단에 고정키(28a)가 설치될 수 있다.
이에 의하면, 상기 제2 수직 프레임(230b)이 제1 수직 프레임(230a)으로부터 상/하로 이동되면서 길이가 가변됨에 따라, 설치부지가 불규칙한 지형을 갖는 경우 높이를 조절시키면서 태양광 발전장치(1)를 용이하게 설치할 수 있다.
상기 외력 지지유닛(30)은 지중(G)에 삽입되는 모듈 설치유닛(20)의 하부에 하나 이상으로 설치 즉, 수평 및 수직하게 설치되어 모듈 설치유닛(20)의 수직방향 및 수평방향으로 작용하는 외력으로부터 모듈 설치유닛(20)을 견고하게 지지시킨다.
여기서, 외력이라 함은 태양광 발전장치(1)에 가해지는 바람에 의한 충격 또는 인위적인 충격 등과 같은 모든 충격요소를 포함하는 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치에 적용되는 외력 지지유닛의 분해 확대 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 외력 지지유닛(30)은 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)를 포함한다.
상기 수평 저항부재(31)는 망구조체로 이루어지고, 한 쌍의 수직 프레임(23a,23b) 사이에 수직하게 설치되어 수직 프레임(23a,23b)의 수평방향 즉, 화살표 (A)방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하면서 수직 프레임(23a,23b)을 지지시킨다.
이때, 상기 수평 저항부재(31)는 한 쌍의 수직 프레임(23a,23b)에 양 측면이 복수의 제1 체결볼트(33)로 체결되고, 제1 체결볼트(33)와 수평 저항부재(31) 사이에는 이들의 연결이 견고하게 이루어지도록 제1 와셔(34)가 개재될 수 있다.
이때, 상기 제1 와셔(34)는 수평 저항부재(31)를 보다 넓은 면적으로 지지하도록 제1 체결볼트(33)의 헤드보다 큰 직경으로 이루어지고, 제1 체결볼트(33)의 풀림이 방지되도록 스프링 와셔(spring lock washer)로 이루어질 수 있다.
상기 수직 저항부재(32)는 망구조체로 이루어지고, 한 쌍의 바닥 프레임(24a,24b) 사이에 지중(G)의 지면(GM)과 접촉되도록 설치되어 수직 프레임(23a,23b)의 수직방향 즉, 화살표 (B)방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하면서 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)을 지지시킨다.
이때, 상기 수직 저항부재(32)는 한 쌍의 바닥 프레임(24a,24b)에 양 측면이 복수의 제2 체결볼트(35)로 체결되고, 제2 체결볼트(35)와 수직 저항부재(32) 사이에는 이들의 연결이 견고하게 이루어지도록 제2 와셔(36)가 개재될 수 있다.
상기 제2 와셔(36)는 수직 저항부재(32)를 보다 넓은 면적으로 지지하도록 제2 체결볼트(35)의 헤드보다 큰 직경으로 이루어지고, 제2 체결볼트(35)의 풀림이 방지되도록 스프링 와셔(spring lock washer)로 이루어질 수 있다.
이러한 망구조체의 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)는 투수가 가능한 지오그리드(geogrid) 또는 직물로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 지오그리드로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)는 패널(panel)의 형태로 이루어져, 패널 상에 투수홀들이 복수로 형성되는 형태로 이루어질 수도 있다.(미도시)
부연하자면, 상기 지오그리드는 주지된 바와 같이 토목합성재료의 일종으로, 고분자 재료를 사용하여 경사, 위사 방향으로 제조된 리브 사이에 격자구조를 가지며, 폴리에스테르 수지를 테이프 상으로 압출하여 최대한 연신한 고장력 테이프로 구성된다.
그리고 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32) 상에는 지오그리드의 전체적인 강성이 확보되도록 격자형태의 보강 프레임(37)이 설치될 수도 있다.
또한, 상기 망구조체의 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)는 지오그리드, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 된 소재일 수 있고, 망구조체의 망구조 크기는 1변이 0.1mm 내지 10mm인 다각형일 수 있다.
이러한 망구조의 크기는 빗물 등의 투수성은 유지하면서 외력에 용이하게 대응하기 위해 흙 등이 통과되지 못하도록 작아야 한다. 다만, 지나치게 크기가 작으면 투수성에 문제가 발생된다.
이에 따라서, 상기 망구조체의 망구조의 크기는 1변이 0.5mm 내지 3mm인 다각형으로 이루어질 수 있으며, 홑겹 또는 복수겹으로 이루어질 수 있고, 적절한 인장강도 및 인장신도의 값을 함께 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 지중(G)에 매립되는 망구조체의 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)는 지중(G)에 매립됨에 따라, 환경오염의 방지를 위해 친환경적인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 외력 지지유닛(30)에 의하면, 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)가 흙과 접촉되면서 수직 프레임(23a,23b)의 수직방향 또는 수평방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하고, 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)을 견고하게 지중(G)에 지지시킬 수 있다.
상기와 같이 수직 프레임(23a,23b) 및 바닥 프레임(24a,24b)이 견고하게 지지됨에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치(1)는 외력으로부터 보호되면서 전체적으로 견고하게 설치부지의 지중(G)에 설치될 수 있다.
한편, 상기 외력 지지유닛(30)이 매립되어 설치되는 부분은 작물(CP)의 재배를 위한 작물재배부(GB)로 이루어진다. 이때, 상기 작물재배부(GB)는 지중(G)에 매립되어 작물(CP)의 하측에 배치되는 외력 지지유닛(30)이 투수가 가능한 망구조체로 이루어짐에 따라 작물(CP)의 재배 시, 뿌리가 부패되는 것이 방지될 수 있다.
특히, 작물(CP)의 재배를 위해 망구조체가 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32) 2개가 사용됨에 따라, 종래 기술에서 밑면 1곳, 측면 4곳에 설치되던 망체에 비해 구성이 간소화될 수 있다.
아울러, 작물(CP)의 재배에 사용되는 흙을 외부로부터 공급받는 것이 아니라, 설치부지의 흙을 굴착하고, 굴착된 굴착토를 다시 재사용하는 형태로 매립함에 따라, 흙의 수급 및 운반과정이 생략될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치(1)는 태양광 모듈(10)을 수직하게 지지하는 수직 프레임(23a,23b)이 한 쌍 즉, 2개로 이루어짐에 따라, 종래 기술에서 태양광 모듈(10)의 각 모서리 4곳을 지지하던 4개의 프레임에 비해 구성이 간소화될 수 있고, 제작에 따른 제작비가 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라느 태양광 발전장치(1)는 작물(CP)의 재배를 위해 망구조체가 수직 및 수평으로 2개가 사용됨에 따라, 종래 기술에서 밑면 1곳, 측면 4곳에 설치되던 망체에 비해 구성이 간소화될 수 있고, 제작에 따른 제작비가 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치(1)는 작물(CP)의 재배에 사용되는 흙을 외부로부터 공급받는 것이 아니라, 설치부지의 흙을 굴착하고, 굴착된 굴착토를 다시 재사용하는 형태로 매립함에 따라, 흙의 수급 및 운반에 따른 추가비용을 삭제시켜 제작비가 더욱 절감될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전장치(1)는 수평 저항부재(31) 및 수직 저항부재(32)로 이루어지는 외력 지지유닛(30)을 통해 외력으로부터 보호되면서 전체적으로 견고하게 설치부지에 설치될 수 있다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 태양광 발전장치 G: 지중
GM: 지면 10: 태양광 모듈
20: 모듈 설치유닛 21a,21b: 모듈 지지프레임
22: 스토퍼 프레임 23a,23b: 수직 프레임
24a,24b: 바닥 프레임 25: 제1 연결 프레임
26: 제2 연결 프레임 27: 완충부재
28: 위치규제핀 28a: 고정키
230b: 제2 수직 프레임 230b: 제1 수직 프레임
231: 제1 규제홀 232: 제2 규제홀
30: 외력 지지유닛 31: 수평 저항부재
32: 수직 저항부재 33: 제1 체결볼트
34: 제1 와셔 35: 제2 체결볼트
36: 제2 와셔 37: 보강 프레임
40: 연결 브라켓 41: 제1 바디
42: 제2 바디 43: 보강 리브
50: 제1 연결부재 51: 제1 플레이트
52: 제2 플레이트 53: 레인포스
60: 제2 연결부재 61: 제1 플레이트
62: 제2 플레이트 63: 레인포스
GB: 작물재배부 CP: 작물

Claims (16)

  1. 태양광 모듈;
    하부가 지중에 매립되어 고정되고, 상단부에 상기 태양광 모듈이 슬라이드 결합되는 모듈 설치유닛; 및
    상기 모듈 설치유닛의 하부에 수평 및 수직하게 설치되어 상기 모듈 설치유닛의 수직방향 및 수평방향으로 작용하는 외력으로부터 상기 모듈 설치유닛을 지지시키는 외력 지지유닛;을 포함하되,
    상기 모듈 설치유닛은
    이격배치되어 상기 태양광 모듈의 양 측면이 슬라이드 결합되는 한 쌍의 모듈 지지프레임;
    하단부가 상기 지중에 매립 설치되고, 상단부가 모듈 지지프레임의 일측 선단부와 수직하게 연결되는 한 쌍의 수직 프레임; 및
    일측 선단이 상기 수직 프레임의 하단부에 직각으로 연결되어 상기 모듈 지지프레임과 상/하로 마주하게 설치되는 한 쌍의 바닥 프레임;을 포함하며,
    상기 외력 지지유닛은
    상기 한 쌍의 수직 프레임 사이에 수직하게 설치되어 상기 수직 프레임의 수평방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수평 저항부재; 및
    상기 한 쌍의 바닥 프레임의 사이에 상기 지중의 지면과 접촉되도록 설치되어 상기 수직 프레임의 수직방향을 따라 작용하는 외력에 대해 저항하는 망구조체의 수직 저항부재;를 포함하며,
    상기 수평 저항부재 및 수직 저항부재는 복수의 투수홀이 형성되는 패널의 형태로 이루어져 볼트로 체결되고, 전체적인 강성이 확보되도록 각각 격자형태의 보강 프레임이 설치되는 태양광 발전장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직 프레임의 각 하단부를 양측 단부를 통해 연결하는 제1 연결 프레임; 및
    상기 한 쌍의 바닥 프레임의 타측 선단을 양측 단부를 통해 연결시키는 제2 연결 프레임; 을 더 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 설치유닛은
    상기 수직 프레임과 연결되는 상기 모듈 지지프레임의 선단부를 연결시키면서 설치되어 슬라이드 결합되는 상기 태양광 모듈의 결합된 위치를 고정시키는 스토퍼 프레임; 을 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 지지프레임과 수직 프레임은 상호 연결 브라켓; 을 통해 연결되고,
    상기 연결 브라켓은
    상기 모듈 지지프레임과 연결되는 제1 바디;
    상기 제1 바디로부터 일측으로 연장되어 상기 수직 프레임과 연결되는 제2 바디; 및
    상기 제1 바디 및 제2 바디를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 보강 리브; 를 포함하고,
    상기 제1 바디 및 제2 바디는
    상기 모듈 지지프레임 및 수직 프레임에 각각 접합 또는 체결되는 태양광 발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수직 프레임과 바닥 프레임은 상호 제1 연결부재; 를 통해 연결되고,
    상기 제1 연결부재는
    상기 수직 프레임과 연결되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트로부터 일측으로 연장되어 상기 바닥 프레임과 연결되는 제2 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 레인포스; 를 포함하고,
    상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트는
    상기 수직 프레임 및 바닥 프레임에 각각 접합 또는 체결되는 태양광 발전장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 수직 프레임과 제1 연결 프레임은 상호 제2 연결부재; 를 통해 연결되고,
    상기 제2 연결부재는
    상기 수직 프레임과 연결되는 제3 플레이트;
    상기 제3 플레이트로부터 일측으로 연장되어 상기 제1 연결 프레임과 연결되는 제2 플레이트; 및
    상기 제3 플레이트 및 제4 플레이트를 경사지게 연결시키는 하나 이상의 레인포스; 를 포함하고,
    상기 제3 플레이트 및 제4 플레이트는
    상기 수직 프레임 및 제1 연결 프레임에 각각 접합 또는 체결되는 태양광 발전장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    모듈 설치유닛은
    I-형강(I-Beam)의 프레임들로 이루어지는 태양광 발전장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 설치유닛은
    C-형강(C-Channel), 원형의 봉강 또는 각형의 각관 중, 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 태양광 발전장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수직 프레임은
    내부가 중공부로 이루어지는 제1 수직 프레임; 및
    상기 중공부에 상/하로 이동가능하게 결합되고, 이동되는 선단이 상기 한 쌍의 모듈 지지프레임의 일측 선단부와 연결되는 제2 수직 프레임; 으로 이루어지고,
    상기 제2 수직 프레임은
    상기 제1 수직 프레임의 외측에서 일측이 상기 중공부를 관통하도록 끼워지는 위치규제핀을 통해 위치가 고정되는 태양광 발전장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치규제핀은
    상기 제1 수직 프레임으로부터 분리 시, 상기 제1 수직 프레임으로부터 이탈되어 분실되는 것이 방지되도록 상기 제1 수직 프레임과 와이어; 를 통해 연결되고,
    상기 위치규제핀은
    상기 제1 수직 프레임의 관통 시, 외부로 인출되는 것이 방지되도록 관통되는 선단에 고정키; 가 설치되는 태양광 발전장치.
  15. 삭제
  16. 제4항에 있어서,
    상기 태양광 모듈은
    상기 모듈 지지프레임 상에 복수로 설치되는 가이드 롤러에 가이드 되면서 슬라이드 결합되고,
    상기 스토퍼 프레임에는
    상기 태양광 모듈과 접촉 시, 충격을 완충시키는 합성수지재의 완충부재가 설치되는 태양광 발전장치.
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