KR101636654B1 - 수상용 태양광 모듈 - Google Patents

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김종일
강성환
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Abstract

수상용 태양광 모듈은, 집광플레이트(10); 상기 집광플레이트(10)의 하부에 배치되는 태양 전지(20); 상기 태양 전지(20) 하부에 배치되는 후방 플레이트(30); 상기 집광플레이트(10), 태양 전지(20) 및 후방 플레이트(30) 사이에 배치되는 접착 시트(40); 상기 장치의 외곽을 이루는 프레임(50); 및 상기 프레임(50)의 하부 일측에 배치되는 냉각수 공급부(60);를 포함하며, 상기 냉각수 공급부(60)를 통해 수면으로부터 공급되는 냉각수는 상기 후방 플레이트(30) 상으로 분사된다.

Description

수상용 태양광 모듈{Sunlight module on the water}
본 발명은 수상용 태양광 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수면 상에서의 태양전지모듈 상에 냉각을 위해 물을 공급하는 과정을 통해 발전량을 증가하게 하는 수상용 태양광 모듈 기술에 관한 것이다.
무한한 태양에너지를 활용한 태양광 발전은 신재생에너지의 대표주자라 할 수 있으며, 전세계적으로 꾸준한 성장세를 보이고 있다. 태양광 산업은 그 특성상 많은 부지가 필요하고, 발전량 증대를 위해 추적시스템도 도입되어 널리 쓰이고 있다. 태양광 시스템은 대부분 지상에서 설치되었고, 입지와 환경문제를 해결하기 위하여 일부는 건물 및 수상 위에 설치된 사례들이 있다.
상기와 같이 태양광 발전을 하려면 태양광 패널 등 시설을 구축해야 하므로, 태양광 발전시설을 만들기 위해서 평평한 부지의 확보는 중요한 문제일 수 있다. 하지만, 국토 면적이 좁다는 점 및 산림훼손과 같은 환경파괴 문제로 인한 제약 사항이 현존한다.
최근 들어 기존의 태양광 발전이 가진 어려움들을 해결할 수 있는 효과적인 방안으로서, 호수 같은 잔잔한 물 위에 태양광 패널을 띄워 놓고 햇빛을 받아 에너지를 생산하는 수상 태양광 발전이 조명을 받고 있다.
일반적으로 수상 태양광 발전은 호수 같은 잔잔한 수면 상에 태양광 패널을 띄워 놓고 햇빛을 받아 에너지를 생산하고 수중 케이블을 통하여 생산한 전력을 지상의 시설로 전달하게 되고, 수상 구조물은 닻과 고정추로 호수에 고정되어 강한 바람에도 영향을 받지 않게 제작되어진다.
수상설치형 태양광 발전장치를 제시하는 종래의 문헌으로는 등록특허 제10-1113703호(2012.02.21)를 참조할 수 있다. 상기 발명은 태양광 발전모듈이 태양광을 이용하여 발전하는 과정에서 발생된 열을 물을 통해 신속하게 방열, 냉각할 수 있어 태양광 발전모듈의 성능 저하 또는 고장을 방지할 수 있는 기술을 개시하지만, 태양광 발전모듈의 작동시 발생하는 열을 효과적으로 냉각하는 구체적인 방열 구조 및 수면 상에 설치되는 태양광 발전모듈의 수밀을 안정적으로 수행하는 구조 등에 대해서는 기재가 부실하다는 한계가 있다.
(특허문헌 1) KR10-1113703 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 수면 상에서 태양전지모듈 상에 냉각을 위해 물을 공급하는 과정을 통해 발전량을 증가하게 하는 수상용 태양광 모듈을 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 태양전지모듈을 둘러싸는 프레임을 통해 후방 시트 상으로 수상에서 용이취득 가능한 물을 직접 분사하는 구조 및 태양전지모듈의 후방 시트 상에 적용된 발수 코팅 구조 및 물 배출홀 적용을 통해 냉각 및 발전 출력을 개선시킨 태양광 발전 장치를 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수상용 태양광 모듈는, 집광플레이트(10); 상기 집광플레이트(10)의 하부에 배치되는 태양 전지(20); 상기 태양 전지(20) 하부에 배치되는 후방 플레이트(30); 상기 집광플레이트(10), 태양 전지(20) 및 후방 플레이트(30) 사이에 배치되는 접착 시트(40); 상기 장치의 외곽을 이루는 프레임(50); 및 상기 프레임(50)의 하부 일측에 배치되는 냉각수 공급부(60);를 포함하며, 상기 냉각수 공급부(60)를 통해 수면으로부터 공급되는 냉각수는 상기 후방 플레이트(30) 상으로 분사된다.
상기 후방 플레이트(30) 상에 방수 및 발수 코팅층이 부착된다.
상기 프레임(50)은 상기 집광플레이트(10)와 후방 플레이트(30)의 가장자리를 따라 에워싸는 형태로 배치되며, 상기 프레임(50)의 하단에는 그 내외측을 따라 냉각수 배출홀(52)이 형성된다.
상기 냉각수 배출홀(52) 상에는 메쉬망(54)이 형성됨으로써 상기 프레임(50)의 강성을 유지한다.
상기 장치는, 상기 후방 플레이트(30) 상에 결합되는 정션 박스(70);를 더 포함하고, 상기 정션 박스(70)의 하부 측으로는 상기 후방 플레이트(30)의 상측에서 하부방향으로 이어지는 곡면 형상의 부재인 가이드 커버(72)가 배치된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수상용 태양광 모듈은 수면 상에서의 태양전지모듈을 둘러싸는 Al 프레임의 냉각수 공급홀을 통해 후방 시트 상으로 물을 직접 분사하는 동시에 태양전지모듈의 후방 시트 상에 적용된 발수 코팅을 통해 결과적으로 태양광 발전 출력을 개선시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 수상용 태양광 모듈을 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 태양광 발전 장치를 하부에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 수면 상에 태양전지모듈을 설치한 방식으로서, 태양의 위치에 따라 전력을 생산하게 한다.
또한, 기존의 지상고정식 태양전지모듈의 효율을 저하시키는 요인인 지열 및 모듈의 온도상승을 방지하여 현저한 효율의 향상을 기대할 수 있게 하는 태양광 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 종래의 고정식과 추적식 발전시스템의 장점을 취하면서 단점을 해결하는 것인바, 구체적으로는 수면 상에 고정식 태양광 발전 시스템을 설치하여 발전시스템의 효과를 얻게 된다. 일 실시예로서, 정사각형 또는 직사각형으로 설계할 수 있다.
본 발명은 특별한 활용도 없이 버려지고 있는 저수지, 호수 등 물이 저장된 공간의 수면을 활용한 획기적인 부가가치 상승을 기대할 수 있게 하며, 태양광 시스템이 수면 상에 설치됨으로써 모듈 표면에 대한 세척을 지상에 설치된 태양광 시스템보다 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양광 시스템 구조물의 미적 우수성, 신재생에너지 발전 및 관련교육의 필요성에 기반하여 수변 지역의 자연 경관을 조화롭게 활용한 관광단지를 조성하거나 주민 쉼터에 유리한 환경으로 개발할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 설명한다.
태양광 발전 장치는 상부에서부터 차례로 집광플레이트(10), 집광플레이트(10)의 하부에 배치되는 태양 전지(20), 태양 전지(20) 하부에 배치되는 후방 플레이트(30), 상기 집광플레이트(10), 태양 전지(20), 후방 플레이트(30) 사이에 배치되는 접착 시트(40), 태양광 발전 장치의 외곽을 이루는 프레임(50), 프레임(50)의 일측에 배치되는 냉각수 공급부(60), 및 후방 플레이트(30) 상에 결합되는 정션 박스(70)를 포함한다.
태양광 발전 장치는 수면 상에서 일정 높이를 유지한 채 경사진 상태로 배치된다. 구체적인 예로는 프레임(50) 상에 연결되는 지지체가 지면 상에 고정된 상태로 가능할 수 있다.
집광플레이트(10)는 태양빛이 입사되는 상부 판넬 기능을 하는 것으로서 일예로서 빛의 투과도가 높은 글래스 재질로 제작이 가능할 수 있다.
태양 전지(20)는 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로서 태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생하는데, 발생된 전하들은 각각 P극과 N극으로 이동하는 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차가 발생하는 과정을 통해 전기를 일으킨다.
후방 플레이트(30)는 그 하면 상으로 냉각수 공급부(60)를 통해 냉각수가 공급됨으로써 냉각이 이루어진다. 냉각 과정에서 수밀이 이루어지도록 발수 코팅이 이루어진다. 한편, 후방 플레이트(30)는 주름지거나 요철을 구비한 형태를 통해서 냉각수와의 접촉 면적을 증가할 수 있다.
접착 시트(40)는 집광플레이트(10)와 태양 전지(20) 사이에 배치되는 상부 접착 시트(41) 및 태양 전지(20)와 후방 플레이트(30) 사이에 배치되는 하부 접착 시트(43)를 포함한다. 상기 접착 시트(40)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) sheet 일 수 있다. EVA sheet는 에틸렌과 비닐아세티이트의 공중합체 수지로서, 투명성, 유연성, 저온 취성, 내충격성, 질감성, 단열성 및 보온성 등을 갖추고 있다.
프레임(50)은 집광플레이트(10)와 후방 플레이트(30)의 가장자리를 따라 에워싸는 형태로 배치되며, 그 하단에는 냉각수 배출홀(52)이 형성된다.
도 3을 참조하면, 프레임(50)의 하단부를 따라 복수의 냉각수 배출홀(52)이 일렬로 배치되는 것을 확인할 수 있다. 냉각수 배출홀(52)은 프레임(50)의 강성 유지를 위해서 그 내부가 전체적으로 메쉬망(54)을 이루도록 설계될 수 있다. 즉, 격자 내지 그물망 타입의 메쉬망(54)을 통해서 냉각수의 배출을 원활하게 하는 동시에 냉각수 배출홀(52)의 형상을 유지하는 데에도 기여할 수 있다. 이를 위해, 메쉬망(54)의 재질은 프레임(50)의 재질과 동질로 유지하는 것이 가능하다.
한편, 냉각수 배출홀(52) 및 메쉬망(54) 상에는 수밀이 이루어지도록 발수 코팅이 가해질 수 있다.
냉각수 공급부(60)는 프레임(50)의 하부 일측에서 후방 플레이트(30) 상으로 냉각수를 분사하도록 배치된다. 냉각수 공급부(60)는 수면 상에 연결되는 냉각수 공급유로(62)를 통해 공급되는 냉각수를 하부 방향으로 경사진 후방 플레이트(30)에 골고루 뿌리는 방식을 냉각한다. 여기에서, 프레임(50)의 냉각수 배출홀(52)은 후방 플레이트(30)를 타고 흘러내리는 냉각수의 수면 상으로의 회수를 원활하게 한다. 즉, 이를 통해 냉각수가 프레임(50)과 후방 플레이트(30)의 결합지점을 통해 침투되는 것을 방지할 수 있다. 냉각수 배출홀(52)에는 별도의 수밀 처리를 할 수 있다.
정션 박스(70)는 태양 전지(20)를 통해 발전된 전기의 입출력을 담당하는 배선박스의 기능을 하는 것으로서 냉각 과정에서 냉각수와의 접촉을 방지하기 위해서 가이드 커버(72)가 후방 플레이트(30) 상에 배치될 수 있다. 가이드 커버(72)는 후방 플레이트(30)의 상측에서 하부방향으로 이어지는 곡면 형상의 부재일 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 프레임(50)에 배치된 냉각수 공급부(60)를 통해 유동하는 냉각수가 후방 플레이트(30) 상으로 공급되게 하는 냉각수 공급 구조를 갖는다. 즉, 본 발명은 호수, 저수지 등의 수면 상에서 부유체를 통해 떠 있는 상태를 유지하고, 호수의 수면으로부터 공급되는 물이 후방 플레이트 상으로 분사되는 방식을 통해 냉각이 원활하게 이루어진다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 수면 상에 설치되는 수상용 태양광 모듈에 있어서,
    상기 모듈은,
    집광플레이트(10);
    상기 집광플레이트(10)의 하부에 배치되는 태양 전지(20);
    상기 태양 전지(20) 하부에 배치되는 후방 플레이트(30);
    상기 집광플레이트(10), 태양 전지(20) 및 후방 플레이트(30) 사이에 배치되는 접착 시트(40);
    상기 모듈의 외곽을 이루는 프레임(50);
    상기 프레임(50)의 하부 일측에 배치되는 냉각수 공급부(60); 및
    상기 후방 플레이트(30) 상에 결합되는 정션 박스(70);를 포함하고,
    상기 정션 박스(70)의 하부 측으로는 상기 후방 플레이트(30)의 상측에서 하부방향으로 이어지는 곡면 형상의 부재인 가이드 커버(72)가 배치되며,
    상기 수상용 태양광 모듈은 수면 상에서 일정 높이를 유지한 채 경사진 상태로 배치되고, 상기 냉각수 공급부(60)를 통해 수면으로부터 공급되는 냉각수는 하부 방향으로 경사진 상기 후방 플레이트(30)의 하면 상으로 분사되며,
    상기 후방 플레이트(30) 상에는 냉각 과정에서의 수밀을 위해 발수 코팅층이 부가되며, 상기 프레임(50)의 하단부를 따라 형성되는 복수의 냉각수 배출홀(52)은 메쉬망 구조를 이루는,
    수상용 태양광 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임(50)은 상기 집광플레이트(10)와 후방 플레이트(30)의 가장자리를 따라 에워싸는 형태로 배치되는,
    수상용 태양광 모듈.

  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각수 배출홀(52) 상에는 메쉬망(54)이 형성됨으로써 상기 프레임(50)의 강성을 유지하는,
    수상용 태양광 모듈.
  5. 삭제
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