KR101632150B1 - 태양광 패널 지지용 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양과 패널을 지면 위에 소정 각도로 고정 설치하기 위한 기존의 철구조물 대신 합성수지로 회전 성형된 구조물을 사용한 것으로, 이의 설치가 용이하고, 부식의 우려가 없으며, 기초공사 등이 필요 없어 시공 기간을 대폭 단축할 수 있도록 한 것인바, 내부가 빈 상태로 성형되되 지면에 밀착되는 바닥면(112)을 갖는 몸체(110)의 전,후방에 각각 상방으로 높이가 다른 전방 돌출부(120)와 후방 돌출부(130)가 형성되고, 상기 상기 전,후방 돌출부(120,130)에는 태양광 패널(200)을 지지하는 가로부재(300)가 안착되는 안치턱(122,132)이 형성되며, 상기 몸체(110)에는 지면에 말뚝(400)을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부(114)가 형성되어 있다.

Description

태양광 패널 지지용 구조물 {Supporting structure for solar light panel}

본 발명은 태양광 패널 지지용 구조물에 관한 것으로, 상세히는 태양과 패널을 지면 위에 소정 각도로 고정 설치하기 위하여 기존의 복잡한 철구조물 대신 합성수지로 회전 성형한 구조물을 사용한 것으로, 이의 설치가 용이하고, 부식의 우려가 없으며, 기초공사 등이 필요 없어 시공 기간을 대폭 단축할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 다수의 전지셀이 직병렬로 결합된 다수의 태양광 패널(태양전지판)을 고정식 또는 가변식의 지지대에 고정하여 태양광을 받아 전류를 발생시키고 이를 직류 그대로 충전하여 사용하거나 교류로 전환하여 전력 계통에 연결함으로써 상용 전원으로 사용할 수 있도록 되어 있다.

태양광 발전은 발전과정에서 오염물질의 발생이 전혀 없고, 태양이 존재하는 한 에너지 고갈의 우려가 없기 때문에 새로운 에너지원으로 각광받고 있다.

최근에는 태양전지의 효율이 향상되고, 제조단가가 하락함에 따라 수백에서 수천개의 태양전지판을 사용하여 메가와트 단위의 발전용량을 가능하게 하는 상업용 태양광 발전 단지의 개발이 다수 진행되고 있다. 이러한 태양광발전은 동일한 일조 조건하에서 발전시설의 설치면적에 발전량이 비례하게 되므로 발전시설 건설 부지 확보의 중요성이 크다고 할 수 있으며, 이와 동시에 태양광 설비의 설치를 위한 토목공사비용 및 지지용 구조물의 시공비용이 투자비용의 상당한 비중을 차지하고 있다.
한편, 종래의 육상 태양광 발전시설에 있어서는 시설이 설치되는 부지의 기정지작업 및 기초 콘크리트 구조물의 공사작업이 필수적이고, 여기에 금속 파이프로 이루어진 구조물을 세우거나 창고형 건축물을 세우고 그 위에 태양광 패널을 설치하여야 했었으므로 토목공사비용 및 구조물 건설에 소요되는 자재와 비용의 지출이 상당한 부담이 됨은 물론 이의 시공에 소요되는 시간도 상당히 오래 걸리게 됨으로써 전체적인 공사비용이 상승하게 되어 투자대비 수익성이 저하되는 단점이 있었으며, 금속 파이프 구조물은 시공 후 부식방지를 위한 지속적인 보수를 필요로 하는 등의 단점도 있다.

특허문헌 1에는 베이스 위에 금속 프로파일로 이루어진 거치대를 조립하고, 여기에 태양광 모듈 조립체를 설치하도록 되어 있으나, 구조가 복잡하고 이의 시공이 복잡하여 시공비가 상승하게 되는 문제점이 있고, 특허문헌 2에는 부유체 위에 철골 프레임을 조립하여 태양광 발전 모듈을 설치하도록 되어 있으나, 이 또한 구조가 복잡하고 자재비가 많이 소요되는 문제점이 있으며, 특허문헌 3은 도로 위를 가로질러 태양광 패널을 설치하도록 지주와 방음벽 및 하부 구조물 등으로 이루어져 있으나, 이는 특정 장소에만 시공하는 구조로 이루어져 있는 단점이 있고, 특허문헌 4의 각도조절형 태양광 트랙커는 기초 구조물에 포스트를 세우고, 그 위에 회전축 및 힌지프레임 등을 설치하여 태양을 따라서 태양광 패널의 각도가 변경될 수 있도록 구성되어 있으나, 이 또한 기초 구조물을 시공하여야 함으로써 시공비의 상승은 물론 시공상의 제약이 뒤따르게 되는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2015-0025250호(2015.03.10.공개) 발명의 명칭: 태양광 발전장치 한국공개특허 제10-2013-0010596호(2013.01.29.공개) 발명의 명칭: 태양광 발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물 한국공개특허 제10-2011-0011384호(2011.02.08.공개) 발명의 명칭: 도로설치형 슬라이드 태양광 집광장치 한국등록특허 제10-0857548호(2008.09.02.등록) 발명의 명칭: 각도 조절형 태양광 트랙커

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 복잡한 철구조물을 대신하여 태양광 패널을 지면 위에 소정 각도로 고정 설치할 수 있되 이의 설치가 용이하고, 부식의 우려가 없으며, 기초공사 등이 필요 없어 시공 기간을 대폭 단축할 수 있는 태양광 패널 지지용 구조물을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 합성수지 소재로 내부가 빈 상태로 성형되되 지면에 밀착되는 바닥면을 갖는 몸체의 전,후방에 각각 상방으로 높이가 다른 전방 돌출부와 후방 돌출부가 형성되고, 상기 전,후방 돌출부에는 태양광 패널을 지지하는 가로부재가 안착되는 안치턱이 형성되며, 상기 몸체에는 지면에 말뚝을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부가 형성된 태양광 패널 지지용 구조물을 제공한다.

바람직한 실시 예에서, 상기 앵커 고정부는 몸체의 내측에 구멍 형태로 형성되고, 상기 앵커 고정부의 내측에는 단턱이 형성된다.

바람직한 실시 예에서, 상기 몸체와 후방 돌출부 측에는 수평 관통공이 형성된다.

본 발명에 의한 태양광 패널 지지용 구조물은 육상 태양광에 주로 적용하고 있는 일반적인 철구조물에 비하여 자재 가격이 저렴하고, 부식의 우려가 없으며, 부품이 단순하고 경량이어서 조립 및 작업이 용이하고, 공사시 대형 장비가 필요 없으며, 토목 공사 또한 부지 정지작업 외에 별도의 기초공사도 필요 없어 시공기간을 대폭 단축할 수 있고, 사용 연한이 경과한 후에는 구조물을 재활용하거나 재사용할 수 있는 등의 유용성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 지지용 구조물의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 지지용 구조물의 측면도,
도 3은 도 1에 도시된 지지용 구조물의 측단면도로 태양광 패널이 상부에 고정되고 앵커가 박힌 상태,
도 4는 도 1에 도시된 지지용 구조물 위에 태양광 패널이 연속으로 설치된 상태를 도시한 정면도,
도 5는 도 4의 배면도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 태양광 패널 지지용 구조물 및 이의 시공상태가 도시되어 있다.

먼저, 지지용 구조물에 대하여 개략적으로 설명하고, 이의 시공순서에 대하여는 후술하기로 한다.

도시된 바와 같이 본 실시 예에 의한 지지용 구조물(100)은 예를 들면, 폴리에틸렌수지 소재로 내부가 빈 상태로 성형되되 지면에 밀착되는 바닥면(112)을 갖는 몸체(110)의 전,후방에 각각 상방으로 높이가 다른 전방 돌출부(120)와 후방 돌출부(130)가 형성되고, 상기 전,후방 돌출부(120,130)에는 태양광 패널(200)을 지지하는 가로부재(300)가 안착되는 안치턱(122,132)이 형성되며, 상기 몸체(110)에는 지면에 말뚝(400)을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부(114)가 형성된 형태로 이루어져 있다.

본 실시 예에 의한 지지용 구조물(100)은 대체로 "

" 형태로 이루어져 있으며, 전방 돌출부(120)가 후방 돌출부(130) 보다 짧게 형성되어 있어 태양광 패널(200)이 소정의 각도로 기울어진 상태로 안치될 수 있도록 되어 있다.

본 실시 예에 의한 지지용 구조물(100)은 회전성형방법에 의해 성형될 수 있는데, 이 회전성형방법에서는 플로트의 형태로 이루어진 금형 내부에 합성수지 원료를 투입한 후, 금형을 닫고 내부를 열풍으로 가열하면서 금형을 다축방향으로 회전시키는 것에 의해 원료가 용융되어 금형 내면에 달라붙어 금형의 형태로 성형되며, 냉각 후 금형을 개방시켜 성형품을 인출하면 되는 것으로, 복잡하고 큰 물품의 성형이 가능하고 성형품의 강도도 비교적 높아 어린이 놀이터의 시설물이나 부구 등의 생산에 사용되고 있다.

한편, 상기 몸체(110)의 전,후방에 형성되는 전,후방 돌출부(120,130)에는 별도의 C형강 등으로 이루어진 가로부재(300)가 안치되는 안치턱(122,132)이 소정의 각도로 형성되어 있는데, 이 안치턱(122,132)의 각도는 본 실시 예의 지지용 구조물(100)이 설치되는 지역의 위도나 지면의 기울기 등에 따라서 다양한 각도로 제작할 수 있으며, 이에 의해 그 상부에 고정 설치되는 태양광 패널(200)의 앙각(仰角)을 태양광 발전에 최적의 각도가 되도록 할 수 있다.

상기 안치턱(122,132)에는 도 3의 측단면도에서 알 수 있는 바와 같이 C형강 등으로 이루어진 가로부재(300)가 안치되어 도시 안 된 고정 볼트나 직결나사 등에 의해 고정되게 되며, 상기 가로부재(300)의 상면에 태양광 패널(200)이 올려지고 고정브라켓(310)에 의해 움직이지 않도록 고정되게 된다.

또한, 본 실시 예에 의한 지지용 구조물(100)은 도 4 및 도 5의 시공상태에서 파악되는 바와 같이, 지면 위에 일정 간격으로 배치되고, 그 위에 상술한 가로부재(300)가 상기 안치턱(122,132)위에 평행하게 고정되며, 상기 가로 부재(300) 위에 태양광 패널(200)이 올려져 고정브라켓(310)으로 고정되게 됨으로써 지지용 구조물(100)의 소요 개수를 최소화할 수 있다.

상기 지지용 구조물(100)은 도 3의 측단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 지면 위에 말뚝(400)을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부(114)가 구멍 형태로 형성되어 있는데, 상기 앵커 고정부(114)에는 강관으로 이루어진 말뚝(400)을 박고, 나머지 부분에 시멘트 몰탈(M)을 채워넣어 양생시킴으로써 지지용 구조물(100)이 지면에 앵커링되게 되며, 상기한 시멘트 몰탈(M)을 채워주는 습식(濕式) 시공방법 대신 건식(乾式)으로 강관 말뚝(400)에서 지지용 구조물(100)이 이탈되지 않도록 하기 위한 링형의 와셔(금속재, 합성수지재 또는 기성 콘크리트재 등)를 끼움설치할 수도 있다.

도면 중 부호 115는 상기 앵커 고정부(114)의 내측에 형성되는 단턱으로, 시멘트 몰탈(M)이 앵커 고정부(114) 밑으로 빠지는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

또, 부호 116은 상기 몸체(110)와 후방 돌출부(130) 측에 형성되는 수평 관통공으로, 이 수평 관통공(130)은 몸체(110) 자체의 구조적인 강도가 저하되거나 뒤틀림이 발생하는 것을 방지하기 위한 역할을 하게 되고, 이에 겸하여 인접하는 지지용 구조물(100) 사이를 파이프 등으로 연결하여 지지용 구조물간의 일체화를 도모함으로써 안정적인 설치상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 예의 태양광 패널 지지용 구조물의 시공과정에 대하여 설명하면 아래와 같다.

먼저, 태양광 패널을 설치하고자 하는 장소의 지면을 정지하는 단계(S1);

다음으로, 정지된 지면 위에 일정 간격으로 지지용 구조물을 좌우 일정 간격을 유지하도록 배치하고 강관 말뚝을 박고 시멘트 몰탈을 채워 양생하는 단계(S2), 시멘트 몰탈의 양생 후 지지용 구조물 위에 가로부재를 설치하는 단계(S3) 및 마지막으로, 상기 가로부재 위에 고정브라켓을 사용하여 태양광 패널을 고정하는 단계(S4)로 이루어져 있다.

상기 지면 정지 단계(S1)에서는 평탄한 장소에서는 별도의 정지작업을 할 필요는 없으며 다만 들뜬 지면을 콤팩터 등을 사용하여 다져주면 되고, 경사진 장소에서는 등고선을 따라 가능한 동일한 높이로 지면을 평탄하게 정지해주면 된다.

또, 말뚝을 박고 시멘트 몰탈을 양생하는 단계(S2)에서는 지지용 구조물(100)을 좌우 일정 간격으로 배치하여 레벨을 맞춘 후 앵커 고정부(114)에 강관 말뚝(400)을 박은 후, 앵커 고정부(114) 내측에 시멘트 몰탈(M)을 채워넣어 강관 말뚝(400)과 시멘트 몰탈(M)이 일체화되어 지지용 구조물(100)이 지면 위에 정착할 수 있도록 해주면 된다.

또한, 상기 단계(S3)에서는 가로부재(300; C형강 등)를 전,후방 돌출부(120,130) 상단의 안치턱(122,132) 위에 올려 직결나사 등을 사용하여 수평이 되도록 고정하면 된다.

마지막으로, 상기 단계(S4)에서는 고정브라켓(310)의 하단을 가로부재(300)에 걸고 고정브라켓(310)의 상단이 태양광 패널(200)의 외곽 프레임에 걸리도록 하여 직결나사 등을 체결해주게 되면 작업이 완료되게 된다.

이상에서와 같이 본 실시 예에 의한 지지용 구조물은 무게가 가벼우므로 이의 운반과 시공이 용이하고, 종래의 파이프 구조물에서와 같은 복잡한 결합구조가 없고 기초공사도 할 필요가 없으므로 이의 작업에 소요되는 인력과 시간의 낭비를 최소화할 수 있으며, 시공 후 별도의 유지관리를 해줄 필요도 없으므로 시공비 및 유지관리비용의 절감이 가능한 이점이 있는 것이다.

100 : 지지용 구조물
110 : 몸체
112 : 바닥면
114 : 앵커 고정부
115 : 단턱
116 : 수평 관통공
120 : 전방 돌출부
130 : 후방 돌출부
122,132 : 안치턱
200 : 태양광 패널
300 : 가로부재
310 : 고정브라켓
400 : 말뚝
M : 시멘트 몰탈

Claims (4)

1. 내부가 빈 상태로 성형되되 지면에 밀착되는 바닥면(112)을 갖는 몸체(110)의 전,후방에 각각 상방으로 높이가 다른 전방 돌출부(120)와 후방 돌출부(130)가 형성되고, 상기 전,후방 돌출부(120,130)에는 태양광 패널(200)을 지지하는 가로부재(300)가 안착되는 안치턱(122,132)이 형성되며, 상기 몸체(110)에는 지면에 말뚝(400)을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부(114)가 형성되되 상기 앵커 고정부(114)는 몸체(110)의 내측에 구멍 형태로 형성되고 상기 앵커 고정부(114)의 내측에는 단턱(115)이 형성되어 강관으로 이루어진 말뚝(400)을 상기 앵커 고정부(114)에 박고, 나머지 부분에 시멘트 몰탈(M)을 채워넣어 양생시키거나 링형 와셔를 끼워 지지용 구조물(100)이 지면에 앵커링되도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 지지용 구조물.
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