KR101653921B1 - 수상 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력체 위에 태양광 패널을 설치 장소의 위도 및 환경에 맞게 소정의 각도(앙각)로 견고하게 고정할 수 있도록 하기 위한 간단한 구조의 고정 구조물을 제공하고, 이 고정 구조물과 부력체 및 태양광 패널의 조합으로 이루어진 수상 태양광 발전장치를 제공하는바, 부력체(10)의 일측에 수평방향으로 고정되는 제1하부 파이프(100), 상기 제1하부 파이프(100)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 일측에 고정되는 제1브라켓(110), 부력체(10)의 타측에 수평방향으로 고정되는 제2하부 파이프(120), 상기 제2하부 파이프(120)에 회동가능하게 결합되는 하부 T소켓(130), 상기 하부 T소켓(130)에 하단이 결합되는 지지 파이프(140), 상기 지지 파이프(140)의 상부에 결합되는 상부 T소켓(150), 상기 상부 T소켓(150)에 수평방향으로 고정되는 상부 파이프(160), 상기 상부 파이프(160)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 타측에 고정되는 제2브라켓(170)을 포함하여 이루어져 상기 지지 파이프(140)의 길이를 달리하는 것에 의해 태양광 패널(20)의 설치 각도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

Description

수상 태양광 발전장치{solar light power generation on the water}
본 발명은 수상 태양광 발전장치에 관한 것으로, 부력체 위에 태양광 패널을 설치 장소의 위도 및 환경에 맞게 소정의 각도(앙각)로 견고하게 고정할 수 있도록 하기 위한 간단한 구조의 고정 구조물을 제공하고, 이 고정 구조물과 부력체 및 태양광 패널의 조합으로 이루어진 수상 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은 다수의 전지셀이 직병렬로 결합된 다수의 태양전지판을 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 있는데, 일조시간 확보가 용이한 평지확보의 어려움, 산림 및 농경지 훼손에 대한 논란, 토지보상비 등으로 인한 건설비용 상승 등의 문제점을 해결하기 위하여 저수지, 호소, 하천, 댐 등 수상에 태양광 발전시설을 구축하는 사례가 증가하고 있다.
이러한 수상 태양광 발전은 유휴부지인 수면위에 태양광발전시설을 설치함으로 설치 공간의 유효 활용을 통한 국토의 효율적 이용이 가능하다.
또, 저수지 수면은 지상보다 복사열이 적어 태양전지 모듈의 온도상승에 따른 변환 효율의 저하를 방지할 수 있어 상대적으로 발전효율이 높아지는 이점이 있고, 수면 위 발전시설을 이용한 일광차단을 통해 수질악화의 원인인 부영양화를 감소시키는 수질 정화 효과가 있다.
그러나 수상 태양광발전시설은 육상발전시설에 비해 시설물이 고정되지 않아 파도나 너울에 의한 침수의 위험과, 바람에 의한 표류의 위험이 존재하고, 고장이나 파손이 발생한 경우 그 조치가 어려운 특성이 있기 때문에 통상적으로 설치되는 육상태양광 발전모니터링 및 관제시스템을 기본으로 하여 추가적으로 침수나 표류를 유발하는 기상상황에 대한 측정과 발전시스템의 상태에 대한 확인 및 그에 따른 적절한 대응시스템이 필요하다.
따라서, 가혹한 수면 상태에서도 태양광 발전장치가 안정된 상태를 유지하고, 하천이나 저수지 또는 댐 등의 환경에 영향을 주지 않으면서, 간편하고 용이하게 조립 설치할 수 있고, 물류비 및 공사비용의 절감과 공사기간 단축 등 수상태양광 발전시설의 장점을 살리고 단점을 해소 할 수 있는 기술개발 필요성이 대두되고 있다.
출원인이 조사한 바에 의하면 특허문헌 1 내지 5 등에 본 발명과 관련된 수상태양광 발전시스템 및 이를 위한 플로트나 부력 구조물 등이 제안되어 있으나 지속적인 파도나 너울의 영향에 대한 안전성(내구성) 확보 및 이의 설치와 시공시 상당한 물류비와 인력 및 시간이 소요되는 등의 문제가 여전히 남아 있다.
한국등록특허 제10-1382980호(2014.03.31.등록) 발명의 명칭; 수자원환경에 적합한 부유식 태양광 발전장치 한국등록특허 제10-1481093호(2015.01.05.등록) 발명의 명칭; 친환경 수상태양광 발전시스템 한국등록특허 제10-1355662호(2014.01.20.등록) 발명의 명칭; 태양광셀 모듈 구조체 한국등록특허 제10-1339358호(2013.12.03.등록) 발명의 명칭; 수상태양광용 모듈 일체형 부력체 한국공개특허 제10-2013-121588호(2013.11.06.공개) 발명의 명칭; 태양광 발전용 수상 플로트
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부력체 위에 태양광 패널을 소정의 각도로 고정 설치하되 설치장소의 위도나 설치장소의 일조상태에 적합한 각도(앙각)로의 설치가 용이하며, 설치 후 바람 등의 영향에도 불구하고 태양광 패널의 고정 상태가 견고하게 유지될 수 있는 견고한 구조의 수상 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 부력체, 태양광 패널 및 상기 부력체에 태양광 패널을 소정의 각도로 고정 설치하기 위한 구조물로 이루어지는 수상 태양광 발전장치로; 상기 구조물은 상기 부력체의 일측에 수평방향으로 고정되는 제1하부 파이프, 상기 제1하부 파이프에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널의 일측에 고정되는 제1브라켓, 부력체의 타측에 수평방향으로 고정되는 제2하부 파이프, 상기 제2하부 파이프에 회동가능하게 결합되는 하부 T소켓, 상기 하부 T소켓에 하단이 결합되는 지지 파이프, 상기 지지 파이프의 상부에 결합되는 상부 T소켓, 상기 상부 T소켓에 수평방향으로 고정되는 상부 파이프, 상기 상부 파이프에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널의 타측에 고정되는 제2브라켓을 포함하여 이루어져 상기 지지 파이프의 길이를 달리하는 것에 의해 태양광 패널의 설치 각도를 조절할 수 있도록 된 수상 태양광 발전장치를 제공한다.
삭제
본 발명에 의하면 부력체와 연결체로 이루어지는 부력 구조물의 각 부력체에 태양광 패널을 각각 소정의 각도로 설치함에 있어서 지지 파이프의 길이만을 달리해주기만 하면 태양광 패널의 설치 각도(앙각)를 임의로 조절할 수 있게 되므로 설치장소의 위도나 설치장소의 일조상태에 적합한 각도(앙각)로의 설치가 가능하게 되며, 설치 후 바람 등의 영향에도 불구하고 태양광 패널의 고정 상태가 견고하게 유지되게 됨으로써 태풍 등의 악천후에서도 파손되지 않는 우수한 내후성을 갖게 되는 등의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 수상 태양광 발전장치의 정면부 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 수상 태양광 발전장치의 배면부 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 수상 태양광 발전장치의 정면도,
도 4는 도 1에 도시된 수상 태양광 발전장치의 측면도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 수상 태양광 발전장치가 도시되어 있는바, 본 실시 예에 의한 수상 태양광 발전장치는 부력체(10), 태양광 패널(20) 및 상기 부력체(10)에 태양광 패널(20)을 소정의 각도로 고정 설치하기 위한 구조물(30)로 이루어지는 수상 태양광 발전장치로; 상기 구조물(30)은 상기 부력체(10)의 일측에 수평방향으로 고정되는 제1하부 파이프(100), 상기 제1하부 파이프(100)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 일측에 고정되는 제1브라켓(110), 부력체(10)의 타측에 수평방향으로 고정되는 제2하부 파이프(120), 상기 제2하부 파이프(120)에 회동가능하게 결합되는 하부 T소켓(130), 상기 하부 T소켓(130)에 하단이 결합되는 지지 파이프(140), 상기 지지 파이프(140)의 상부에 결합되는 상부 T소켓(150), 상기 상부 T소켓(150)에 수평방향으로 고정되는 상부 파이프(160), 상기 상부 파이프(160)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 타측에 고정되는 제2브라켓(170)을 포함하여 이루어져 있다.
이에 의해, 상기 지지 파이프(140)의 길이를 길게 할 경우에는 도 4에 도시된 바와같이 태양광 패널의 설치 각도를 크게 하여 위도가 높은 지역에서의 태양광 발전 효율을 극대화하고, 적도 쪽으로 가까워지는 장소일 경우에는 지지 파이프(140)의 길이를 상대적으로 짧게하는 것에 의해 태양광 패널(20)의 설치 각도를 작게 조절할 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 부력체(10)는 내부가 빈 몸체(11)의 전,후방에 각각 연속 연결을 위한 힌지결합부(12,13)가 형성되고; 상기 몸체(11) 상면의 전방 좌우 양측에 안착부(14)가 형성되며, 상기 몸체(11)의 후방에는 상방으로 돌출된 돌출지지부(15)가 형성되어 태양광 패널(20)이 3점 지지형태로 경사지게 안착될 수 있도록 되어 있다.
이를 다시 설명하면, 힌지 결합부(12,13)에는 연결용 부력체(40)와 핀(50)으로 연결되어 수면의 유동에 따라 롤링이 원활히 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 상기 몸체(11) 상면 전방 좌우측의 안착부(14)에는 제1하부 파이프(100)가 안착되어 도시 안 된 볼트나 직결나사 등으로 고정되고, 상기 몸체(11) 상면 후방의 돌출지지부(15)에는 제2하부 파이프(120)가 수평방향으로 관통설치되어 있다.
상기 제2하부 파이프(120)는 돌출지지부(15) 위에 안치되어 제1하부 파이프(100)와 마찬가지로 볼트나 직결나사 등으로 고정될 수도 있으나, 태양광 패널(20)이 경사지게 설치된 상태에서 하방으로부터 풍압을 받게 될 경우 제2하부 파이프(120)가 돌출지지부(15)로부터 떨어져나가게 될 우려가 있으므로 도면에 도시된 바와 같이 돌출지지부(15)에 수평방향으로 관통설치함으로써 풍압에 대한 내구력을 보완할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1,2브라켓(110,170)은 각각 제1하부 파이프(100)와 상부 파이프(160)에 끼워지는 링부(112,172)와, 이 링부(112,172)와 일체로 형성되며 태양광 패널(20)의 외곽 프레임을 지지하는 L형 고정부(114,174)로 이루어져 있다.
상기 제1,2브라켓(110,170)은 각각 제1하부 파이프(100)와 상부 파이프(160)와는 끼움 결합에 의해 조립되며, 이 브라켓과 파이프 사이는 별도의 고정수단을 사용하지 않아도 무방하나 필요시 직결 나사 등을 체결하여 수평방향으로의 유동을 방지할 수 있다.
또, 상기 브라켓과 파이프 사이에 고정수단을 체결하고자 할 경우에는 태양광 패널(20)의 각도 세팅을 최종적으로 완료한 후에 실시하여야 한다.
한편, 상기 제1,2브라켓(110,170)과 태양광 패널(20) 사이는 직결나사 등을 사용하여 분리되지 않도록 견고하게 고정하는바, 직결나사를 제1,2브라켓(110,170)의 측면에서 태양광 패널(20)의 외곽 프레임쪽으로 체결함으로써 태양광 패널의 셀이 손상되지 않도록 유의한다.
상기 하부 T소켓(130)과 상부 T소켓(150)은 일반적인 T조인트의 형태로 이루어져 있으며, 볼트나 직결나사 또는 리벳 등을 사용하여 제2하부 파이프(120), 지지 파이프(140) 및 상부 파이프(160)와 유동되지 않도록 고정할 수 있다.
또, 상기 하부 T소켓(130)과 상부 T소켓(150)은 각각 제2하부 파이프(120)와 상부 파이프(160)에 수평방향으로 끼움 조립되어 적정 위치에서 볼트나 직결나사 또는 리벳 등으로 고정되게 되는데, 이들 고정수단은 태양광 패널의 설치 각도를 최종적으로 완료한 후에 체결작업을 하여야 한다. 즉, 상기 하부 T소켓과 상부 T소켓은 태양광 패널의 설치각도에 따라서 제2하부 파이프와 상부 파이프와의 각도가 달라지게 되므로 태양광 패널의 설치 각도가 세팅된 후에 체결하여야 한다.
상기 지지 파이프(140)는 상술한 바와 같이 그 길이를 달리하는 것에 의해 태양광 패널의 설치각도를 조절할 수 있으므로 태양광 패널의 시공장소에 맞게 설계된 앙각을 이루는 길이로 절단하여 사용하면 된다.
바람직하기에 상기 제1하부 파이프(100)와 제2하부 파이프(120) 및 상부 파이프(160)와 지지 파이프(140)는 길이방향으로 적어도 하나 이상의 평탄면을 갖는 타원형 단면으로 이루어진 것을 사용함으로써 직결나사 등의 체결이 용이하도록 한다.
상기 태양광 패널(20)을 지지하게 되는 하부 제1파이프(100)와 상부 파이프(160)는 태양광 패널(20)의 폭에 거의 일치되는 길이로 절단하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 태양광 패널(20)의 규격이 각기 다르고, 태양광 패널(20)에 고정되는 제1,2브라켓(110,170)의 고정 위치를 좌우로 이동가능하도록 함으로써 최대한 안정적인 지지력을 발휘할 수 있는 위치를 선정할 수 있도록 하기 위함이다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 수상 태양광 발전장치는 부력체에 태양광 패널을 각각 소정의 각도로 설치함에 있어서 지지 파이프의 길이만을 달리해주기만 하면 태양광 패널의 설치 각도(앙각)를 임의로 조절할 수 있게 되므로 설치장소의 위도나 설치장소의 일조상태에 적합한 각도(앙각)로의 설치가 가능하며, 설치 후 바람 등의 영향에도 불구하고 태양광 패널의 고정 상태가 견고하게 유지될 수 있으므로 태풍 등의 악천후에서도 파손되지 않는 우수한 내구성을 갖는다.
10 : 부력체
20 : 태양광 패널
30 : 연결용 부력체
100 : 제1하부 파이프
110 : 제1브라켓
120 : 제2하부 파이프
130 : 하부 T소켓
140 : 지지 파이프
150 : 상부 T소켓
160 : 상부 파이프
170 : 제2브라켓

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 부력체(10), 태양광 패널(20) 및 상기 부력체(10)에 태양광 패널(20)을 소정의 각도로 고정 설치하기 위한 구조물(30)로 이루어지는 수상 태양광 발전장치로;
    상기 구조물(30)은 상기 부력체(10)의 일측에 수평방향으로 고정되는 제1하부 파이프(100), 상기 제1하부 파이프(100)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 일측에 고정되는 제1브라켓(110), 부력체(10)의 타측에 수평방향으로 관통 설치되는 제2하부 파이프(120), 상기 제2하부 파이프(120)에 회동가능하게 결합되는 하부 T소켓(130), 상기 하부 T소켓(130)에 하단이 결합되는 지지 파이프(140), 상기 지지 파이프(140)의 상부에 결합되는 상부 T소켓(150), 상기 상부 T소켓(150)에 수평방향으로 고정되는 상부 파이프(160), 상기 상부 파이프(160)에 회동가능하게 결합되고 태양광 패널(20)의 타측에 고정되는 제2브라켓(170)을 포함하여 이루어져 상기 지지 파이프(140)의 길이를 달리하는 것에 의해 태양광 패널(20)의 설치 각도를 조절할 수 있도록 구성되되,
    상기 제1하부 파이프(100)와 제2하부 파이프(120) 및 상부 파이프(160)는 길이방향으로 적어도 하나 이상의 평탄면을 갖는 타원형 단면으로 이루어지고,
    상기 제1,2브라켓(110,170)은 각각 제1하부 파이프(100)와 상부 파이프(160)에 끼워지는 링부(112,172)와, 이 링부(112,172)와 일체로 형성되며 태양광 패널(20)의 외곽 프레임을 지지하는 L형 고정부(114,174)로 이루어지고,
    상기 부력체는 내부가 빈 몸체(11)의 전,후방에 각각 연속 연결을 위한 힌지결합부(12,13)가 형성되고,
    상기 힌지 결합부(12,13)에는 연결용 부력체(40)와 핀(50)으로 연결되어 수면의 유동에 따라 롤링이 원활히 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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