KR101654130B1 - 수면 부상형 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 태양전지모듈유닛을 포함하는 태양광 발전 설비; 상단에 상기 태양전지모듈유닛이 안착 지지되되 상부에 상기 태양전지모듈유닛의 냉각 공간이 형성되고, 하부에 상기 냉각 공간과 구획된 부력 공간이 형성되는 부력체; 상기 부력체의 내부에 설치되어 상기 냉각 공간과 상기 부력 공간을 분리하는 구획판; 및 상기 부력체의 냉각 공간에 수상의 차가운 물을 공급하는 냉각수단;을 포함하는 수면 부상형 태양광 발전장치가 제공된다.
이에 의하면, 수심 깊은 곳의 차가운 물을 집수하여 냉기로서 태양열로 가열된 태양전지모듈을 신속히 냉각시켜 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 부력체가 태양전지모듈유닛을 지지할 수 있는 일체형 구조로 제작되어 제품의 단순화를 이루며, 격자 파이프 지지구조에 의해 파도로부터 안정성을 기할 수 있으며, 경제성 및 조립생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

수면 부상형 태양광 발전장치 {WATER SURFACE FLOATING TYPE SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATOR}
본 발명은 수상에 부상 가능하게 설치되는 수면 부상형 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 장치는 빛이 조사(照射)되면 광전 효과에 의해 광 기전력을 발생하는 태양 전지를 이용하여 전기를 생산하는 방식이다.
이러한 태양광 발전 장치는 통상 지상에 넓은 면적으로 설치되는바, 가용 토지의 선택에 있어 많은 제약이 따른다.
최근에는 이러한 문제점을 해소하기 위해 강이나 저수지 또는 수심이 깊지 않은 수상에 태양광 발전 장치를 설치하려는 시도가 이어지고 있다.
그 예로서 공개번호 10-2012-0026924호(2012.03.20, 수면부상식 태양광 발전장치)에는 수상에 설치될 수 있는 태양광 발전장치가 개시되어 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 수면부상형 태양광 발전장치는 뜨거운 태양열에 의해 태양전지모듈이 쉽게 과열되어 전기 생산효율이 떨어질 뿐만 아니라, 열화로 인해 수명이 단축되는 문제가 있다.
아울러, 발전수단을 지지하기 위해 발전 지지체와 부력체가 별도의 구성으로 제작 조립되어 경제성 및 조립생산성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 과열된 태양전지모듈을 냉각시킬 수 있고, 안정성, 경제성 및 조립생산성을 높일 수 있는 수면 부상형 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치는,
태양전지모듈유닛(110)을 포함하는 태양광 발전 설비;
상단에 상기 태양전지모듈유닛(110)이 안착 지지되되 상부에 상기 태양전지모듈유닛(110)의 냉각 공간(120a)이 형성되고, 하부에 상기 냉각 공간(120a)과 구획된 부력 공간(120b)이 형성되는 부력체(120);
상기 부력체(120)의 내부에 설치되어 상기 냉각 공간(120a)과 상기 부력 공간(120b)을 분리하는 구획판(150); 및
상기 부력체(120)의 냉각 공간(120a)에 수상의 차가운 물을 공급하는 냉각수단(160)을 포함한다.
삭제
상기 부력체(120)의 외주면에는, 상기 냉각 공간(120a)의 바닥과 연통하여 설치되는 밸브(도시 생략)에 의해 개폐될 수 있는 배수 구멍(120c)이 형성된다.
삭제
상기 부력체(120)의 외주면에는, 집수량을 조절하기 위한 만수위 구멍(120d)이 형성될 수 있다.
삭제
또한, 상기 부력체(120)의 외주면에는, 상기 부력 공간(120b)의 압력을 조절하는 공기 배출관(122)이 형성될 수 있다.
삭제
특히, 상기 구획판(150)은, 상기 냉각 공간(120a)의 내부에 물을 집수할 수 있도록 두 공간(120a)(120b)들을 구획하되 일정 각도 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명은, 상기 부력체(120)를 횡 방향으로 지지하는 횡 파이프(131)와, 상기 횡 파이프(131)와 직교하는 종 파이프(132)를 포함하여 복수의 부력체(120)들을 하나의 단위로 형성하는 부력체 연결수단(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수단(160)은, 모터 펌프(161)와, 일단이 상기 모터 펌프(161)의 일측과 연결되고 타단이 수상에 배치되는 물유입관(162)과, 상기 모터 펌프(161)의 타측과 상기 부력체(120)를 연결하는 물 공급관(163)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 태양전지모듈(111)의 후면에는 한 쌍의 체결 바아(112)가 설치되고, 상기 부력체(120)의 상단에는 상기 체결 바아(112)가 안착 지지될 수 있는 한 쌍의 안착 바아(121)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치에 의하면, 수심 깊은 곳의 차가운 물을 집수하여 냉기로서 태양열로 가열된 태양전지모듈을 신속히 냉각시켜 발전 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 부력체가 태양전지모듈유닛을 지지할 수 있는 일체형 구조로 제작되어 제품의 단순화를 이루며, 격자 파이프 지지구조에 의해 파도로부터 안정성을 기할 수 있으며, 경제성 및 조립 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타낸 조립도,
도 2는 도 1의 설치예(태양전지모듈유닛 도시 생략)를 보인 평면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타낸 조립도 및
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타낸 조립도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치에 대해 상세하게 살펴본다.
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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치는,
태양전지모듈유닛(110)을 포함하는 태양광 발전 설비;
상단에 상기 태양전지모듈유닛(110)이 안착 지지되되 상부에 상기 태양전지모듈유닛(110)의 냉각 공간(120a)이 형성되고, 하부에 상기 냉각 공간(120a)과 구획된 부력 공간(120b)이 형성되는 부력체(120);
상기 부력체(120)의 내부에 설치되어 상기 냉각 공간(120a)과 상기 부력 공간(120b)을 분리하는 구획판(150); 및
상기 부력체(120)의 냉각 공간(120a)에 수상의 차가운 물을 공급하는 냉각수단(160)을 포함한다.
삭제
여기서, 상기한 태양광 발전 설비로는 도면에서 태양전지모듈유닛(111)만을 도시하였으나, 전력 변환 장치 및 축전지 등과 같은 공지된 다양한 설비가 설치될 수 있다. 상기 태양전지모듈유닛(110)은, 일정 각도 경사지게 설치되는 판상의 태양전지모듈(111)과, 상기 태양전지모듈(111)의 후면에 일정 간격으로 일체로 구비된 한 쌍의 체결 바아(112)로 구성된다.
본 실시예에서 상기 부력체(120)는 원통 구조에 기초를 두고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 사각, 타원, 삼각 등 다양한 형태가 있을 수 있다.
상기 부력체(120)의 상부는 개방되되 상단이 일정 각도로 경사지게 형성되어 상기 태양전지모듈유닛(110)에 대한 태양광의 입사 효율을 증대시키도록 한다. 또한, 상기 부력체(120)의 상단에는, 상기 체결 바아(112)가 우물정자 형태로 고정설치될 수 있는 한 쌍의 안착 바아(121)가 설치되어 이루어지며, 상기 안착 바아(121)는 상기 부력체(120)의 상단에 'ㄱ'자 형상의 철편(121-1)에 의해 지지설치될 수 있다.
또한, 상기 부력체(120)의 외주면에는 상기 냉각 공간(120a)의 바닥과 연통하여 설치되는 밸브(도시 생략)에 의해 개폐될 수 있는 배수구(120c)가 형성되고, 상기 배수구(120c)의 위쪽으로는 집수량을 조절하기 위한 만수위 구멍(120d)이 형성된다. 상기 만수위 구멍(120d)은 상기 냉각 공간(120a)에 물이 일정량 이상으로 공급이 되면 상기 냉각 공간(120a)의 집수물에 대한 자연 배수를 유도하여 수위를 조절하게 된다.
상기 배수구(120c)의 아래쪽으로는 상기 부력체(120)의 외주면에 'ㄱ'자 형상으로 형성되어 물 유입을 차단하며, 상기 부력 공간(120b)의 압력을 조절하기 위한 공기 배출관(122)이 형성된다. 이와 같은 공기 배출관(122)의 다른 예로서 상기 구획판(150)에 하단이 관통되며 일정 높이로 기립되어 상기 부력 공간(120b)을 상기 냉각 공간(120a)과 연통시키는 또 다른 공기 배출관(123)으로 대체될 수 있다. 상기 공기 배출관(122)(123)에는 미 도시한 밸브가 설치되어 개폐 제어될 수 있으며, 이와 같은 공기 배출관(122)(123)을 설치함으로써 여름철 및 겨울철 밀폐된 부력 공간(120b)의 열팽창 또는 수축에 의해 상기 부력체(120)가 받을 수 있는 영향을 최소화하게 된다.
상기 구획판(150)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 공간(120a)의 내부에 물을 집수할 수 있도록 두 공간(120a)(120b)들을 구획하되 일정 각도 경사지게 형성되어 상기 배수구멍(120c)의 개방시 상기 냉각 공간(120a)의 바닥에 쌓인 이물질을 물과 함께 배출할 수 있다.
본 발명은, 상기 부력체(120)를 횡 방향으로 관통하여 나란히 배치되는 복수의 횡 파이프(131)와, 상기 복수의 횡 파이프(131)의 상부에 수직 결합(용접, 볼트 결합 등)하여 부력체(120)를 견고히 지지하는 종 파이프(132)를 포함하는 격자 지지구조를 형성함으로써 파도로부터 안전하게 지지할 수 있는 부력체 연결수단(130)을 더 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 각각의 부력체(120)들은 횡 파이프(131)와 종 파이프(132)에 의해 하나의 단위체로 구속되며, 횡 파이프(131)와 종 파이프(132)의 단부들은 사각틀 형상으로 배치된 철골 구조물(135)에 의해 서로 결속될 수 있다. 아울러, 상기 횡 파이프(131) 및 상기 종 파이프(132)는 상기 부력체(120)와 고무 패킹(P)으로 연결되어 상기 냉각 공간(120a)이 완전히 밀폐될 수 있도록 설치된다.
한편, 상기 냉각 수단(160)은 다수 개가 구비됨이 바람직하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 철골 구조물(135) 상에 지지 설치되는 모터 펌프(161)와, 일단이 상기 모터 펌프(161)의 일측과 연결되고 타단이 수상에 배치되는 물 유입관(162)과, 상기 모터 펌프(161)의 타측과 상기 부력체(120)들을 연결하는 물 공급관(163)으로 이루어진다.
이때, 상기 모터 펌프(161)는 공지된 수중 모터가 이용될 수도 있다.
상기 물 유입관(162)의 타단은 수심 깊은 곳에 배치되어 찬물이 유입될 수 있도록 설치되며, 상기 부력체(120)의 내부에 위치하는 물 공급관(163)의 외주면에는 적어도 하나가 물 배출구(도시 생략)가 형성된다.
한편, 본 발명은 상기 종 파이프(132)의 상부에 직교하도록 설치되어 사용자가 이동할 수 있는 발판(140)을 더 포함할 수 있다.
이하, 상술한 본 발명의 수면 부상형 태양광 발전장치의 작용에 대해 살펴본다.
태양전지모듈(111)이 과열될 수 있는 시간대 및 계절별로 설정된 주기에 의해 모터 펌프(161)가 일정 시간 동안 작동제어된다.
모터 펌프(161)의 가동에 따라 수심 깊은 곳의 차가운 물은 펌핑되어 물유입관(162)으로 유입되어 각 부력체(120)의 내부에 위치하는 물 공급관(163)에 형성된 물 배출구를 통해 각 부력체(120)의 냉각 공간(120a)으로 공급된다.
냉각 공간(120a)으로 공급된 차가운 물은 냉기를 발산하게 되고, 이 냉기는 태양전지모듈을 냉각시키게 된다.
일정 시간이 지나 모터 펌프(161)의 재작동에 의해 각 부력체(120)의 냉각 공간(120a)으로 차가운 물이 추가 공급되면 기존의 냉각 공간(120a)에 저장된 집수물과 일부는 섞이며, 일부는 만수위 구멍(120d)을 통해 배출되어 태양전지모듈에 대한 냉각 효율이 저하되지 않도록 제어된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 수면 부상형 태양광 발전장치에 의하면, 수심 깊은 곳의 차가운 물을 집수하여 냉기로서 태양열로 가열된 태양전지모듈을 신속히 냉각시켜 발전 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 부력체가 태양전지모듈유닛을 지지할 수 있는 일체형 구조로 제작되어 제품의 단순화를 이루며, 격자 파이프 지지 구조에 의해 파도로부터 안정성을 기할 수 있으며, 경제성 및 조립 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치가 개시되어 있다.
부력체 연결수단(230)을 제외한 나머지 구성들은 일 실시예와 동일한 구조이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 부력체 연결수단(230)은 종 파이프(232)는 부력체(220)를 관통하고, 횡 파이프(231)는 한 쌍으로서 부력체(220)의 외주면에 형성된 홈부(220f)에 걸쳐지도록 설치되어 각각의 부력체(220)들은 하나의 단위체를 이루게 된다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치가 개시되어 있다.
위 다른 실시예와 다른 점은 횡 파이프(331)와 종 파이프(332)가 각각 한 쌍으로 구성되어 모두 부력체(320)의 외주면에 형성된 각 홈부(320f)(320g)에 걸쳐지도록 설치된다는 점이며, 이에 의해 각각의 부력체(320)들은 하나의 단위체를 이룰 수 있다.

Claims (9)

  1. 태양 전지 모듈 유닛(110)을 포함하는 태양광 발전 설비;
    상단에 상기 태양 전지 모듈 유닛(110)이 안착 지지되는 부력체(120);
    상기 부력체(120)의 내부에 설치되어 부력체(120)의 내부 공간을 상기 태양전지 모듈 유닛(110)을 냉각시키는 물이 채워지는 상부 냉각 공간(120a) 그리고 비어있는 하부 부력 공간(120b)으로 구분하는 구획판(150); 및
    상기 부력체(120)의 상부 냉각 공간(120a)에 수상의 차가운 물을 공급하는 냉각 수단(160)을 포함하되,
    상기 구획판(150)은 상기 냉각 공간(120a)의 물을 모두 배출할 수 있도록 소정 각도 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(120)의 외주면에는, 상기 냉각 공간(120a)의 바닥과 연통하여 설치되는 밸브(도시 생략)에 의해 개폐될 수 있는 배수구멍(120c)이 형성된 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(120)의 외주면에는, 집수량을 조절하기 위한 만수위 구멍(120d)이 형성된 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(120)의 외주면에는, 상기 부력 공간(120b)의 압력을 조절하는 공기 배출관(122)(123)이 형성된 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수단(160)은,
    모터 펌프(161)와, 일단이 상기 모터 펌프(161)의 일측과 연결되고 타단이 수상에 배치되는 물 유입관(162)과, 상기 모터 펌프(161)의 타측과 상기 부력체(120)를 연결하는 물 공급관(163)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 태양전지모듈유닛(110)은,
    일정 각도 경사지게 설치되는 판상의 태양전지모듈(111)과, 상기 태양전지모듈(111)의 후면에 일정 간격으로 일체로 구비된 한 쌍의 체결 바아(112)로 구성되고,
    상기 부력체(120)의 상단에는 상기 체결 바아(112)가 교차되어 고정 설치될 수 있는 한 쌍의 안착 바아(121)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치.
  9. 삭제
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