KR101672997B1 - Ｃ 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법에 관한 것으로, 별도의 기초 콘크리트를 시공하지 않으면서도 용이한 시공을 통해 지중에 설치될 수 있고 또한 풍압과 토압 등 외력에 대한 버팀 강성을 확보하여 태양광 구조물을 안전하게 지지하며, 기성 제품인 씨 형상의 사용을 통해 생산성도 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주는, 1면의 개방부와 3개의 연속 면을 갖는 씨 형 단면의 제1포스트(30)와 상기 제1포스트의 내부에 삽입 고정되는 씨 형강 단면의 제2포스트(20)의 조합에 의해 2중 구조로 이루어지는 지주 본체(10)와; 상기 지주 본체의 제1,2포스트에 상하 종방향을 따라 일정 간격을 두고 배열되며 상기 지주 본체의 외부로 상부로 가면서 벌어지도록 경사지게 형성되어 지상을 향하는 인발에 대한 반발력을 발생하는 정착 날개(40,50)를 포함하고, 상기 지주 본체의 일면 이상에 내부와 외부가 연통하는 다수의 정착날개 장착홀(21,31)을 포함하며, 정착 날개는 상기 제1,2포스트의 안쪽면에 고정되는 고정부(41,51), 상기 고정부에서 경사지도록 연장 형성되며 상기 정착날개 장착홀을 통해 상기 제1,2포스트의 외부로 돌출되는 버팀부(42,52)를 포함한다.

Description

Ｃ 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법{PILE USING C TYPE STEEL FOR GENERATING PLANT, AND METHOD FOR CONSTRUCTING THIS SAME}

본 발명은 태양광 에너지, 풍력 에너지, 태양열 에너지 등 신재생 에너지 발전장치의 지주에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기성 자재인 C 형강의 조합으로 제조하면서 항타에 의한 시공이 용이하고 또한 고강도의 발현을 통해 풍압과 토압 등 외력에 의한 변형과 붕괴를 방지하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법에 관한 것이다.

전기에너지의 발전을 위한 원료인 석유, 석탄 등 이른바 화석 연료의 고갈과 환경오염의 문제가 심각해지면서 신재생 에너지에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

신재생 에너지로는 태양광 발전, 풍력 발전, 조류 발전, 조력 발전 등이 있다.

예컨대 태양광 발전은 발전량이 일조량에 의존하는 단점이 있지만 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 장점이 있어 적극적인 기술 개발이 이루어지고 있는 실정이다.

본 발명은 태양광(열) 발전, 풍력 발전 등에 적용된 지주에 대한 것으로 이하 본 발명과 관련된 지주에 대해서만 설명하기로 한다.

일반적으로 태양광 발전장치는 다수개의 태양 전지판(솔라셀)이 지주 상단에 고정되고, 지주 하단은 기초콘크리트에 의해 지지되는 구조이다. 이러한 구조에서 태양 전지판이 받는 풍압과, 지주와 태양전지판의 하중은 기초콘크리트에 의하여 견고하게 지지되어야 한다.

하지만 기초콘크리트를 경사지나 기타 설치하기 어려운 곳에 토목공사로 시공할 경우 많은 비용이 발생하고, 시일이 많이 경과되는 문제가 있어왔다.

특히 경사지의 경우 태양광발전장치를 설치할 때 평탄화 작업 등 대단위 토목공사를 하게 되어 어려운 점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특허문헌(등록특허 제10-1190695호)이 있다.

특허문헌은 한 쌍의 스크류 앵커지주의 하단에 형성된 스크류앵커부가 지중에 고정되고, 스트류앵커지주의 상단에 ㄷ형 볼트로 고정프레임 고정되며, 한 쌍의 스크류 앵커지주 중에 길이가 긴 스크류 앵커지주의 지주부와 고정프레임 사이에 보조지지대가 설치되고, 고정프레임 위에 태양전지판이 고정되는 것으로, 지주 하단에 스크류앵커부가 형성되어 별도의 기초콘크리트 작업을 하지 않아도 스크류 앵커가 고정될 수 있는 곳이면 어떠한 곳에도 시공이 가능하고, 전체적인 공정에서 별도의 용접이나 토목시공을 할 필요가 없으므로 설치비와 설치기간이 줄어드는 효과가 있다 하지만, 스크류 앵커지주의 구조 상 회전식으로 지중에 삽입 설치하여야 하므로 특수 장비를 필요로 하는 단점이 있다.

등록특허 제10-1190695호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 기초 콘크리트를 시공하지 않으면서도 용이한 시공을 통해 지중에 설치될 수 있고 또한 풍압과 토압 등 외력에 대항하는 버팀 강성을 확보하여 태양광 구조물을 안전하게 지지하며, 기성 제품인 씨 형상의 사용을 통해 생산성도 향상하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주는, 1면의 개방부와 3개의 연속 면을 갖는 씨 형 단면의 제1포스트와 상기 제1포스트의 내부에 삽입 고정되는 제2포스트의 조합에 의해 2중 구조로 이루어지는 지주 본체와; 상기 지주 본체의 제1,2포스트에 상하 종방향을 따라 일정 간격을 두고 배열되며 상기 지주 본체의 외부로 상부로 가면서 벌어지도록 경사지게 형성되어 지상을 향하는 인발에 대한 반발력을 발생하는 정착 날개를 포함하고, 상기 지주 본체의 일면 이상에 내부와 외부가 연통하는 다수의 정착날개 장착홀을 포함하며, 정착 날개는 상기 제1,2포스트의 안쪽면에 고정되는 고정부, 상기 고정부에서 경사지도록 연장 형성되며 상기 정착날개 장착홀을 통해 상기 제1,2포스트의 외부로 돌출되는 버팀부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2포스트는 C 형강 또는 각관인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주 및 이 시공 방법에 의하면, C 형강의 조합(또는 C 형강과 각관의 조합)에 의한 2중 구조로 이루어지고 외부로 돌출되는 정착 날개가 지중에 용이하게 삽입 설치되면서도 토압과 인발에 대한 큰 버팀력을 발생하여 풍압과 토압 등 외력에 의한 지주 및 신재생 에너지 발전장치의 붕괴를 막는 효과와 시공성을 향상하는 효과가 있다.

그리고, 기성 자재의 사용을 통해 제조가 가능하여 생산성을 향상하고, 폐자재의 사용도 가능하여 자원 재활용에 의한 부가가치를 창출하며 폐자원의 폐기에 따른 비용을 절감하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 전면 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 배면 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 측단면도.
도 5는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 평면도.
도 6은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 4면에 정착 날개가 적용된 예를 보인 사시도.
도 7과 도 8은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주에 적용된 정착날개의 다른 예를 보인 사시도와 설치 상태 측면도.
도 9는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 하부에만 정착날개가 형성된 예시도.
도 10은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주가 정착날개를 갖는 정착부와 모듈 지지부로 분할 구성되는 예를 보인 도면.
도 11은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주에 정착 쐐기가 적용된 도면.
도 12는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주에 적용된 정착쐐기의 사시도.
도 13은 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주에 정착날개의 받침대가 적용된 도면.
도 14와 도 15는 각각 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주가 적용된 지지 구조물의 시공 상태를 보인 도면.
도 15는 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주가 씨 형강과 각관의 조합으로 이루어진 예를 보인 도면.

도 1 내지 도 5에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주(100)는, 서로 다른 크기의 씨 형강인 제1,2포스트(20,30)으로 이루어지는 지주 본체(10), 지주 본체(10)에 외부를 향해 돌출 형성되며 지중에 삽입 정착되어 정착력을 발휘하는 정착 날개(40,50)로 구성된다. 제1포스트(20)에 설치되는 것을 제1정착 날개(40), 제2포스트(30)에 설치되는 것을 제2정착 날개(50)로 설명한다.

지주 본체(10)는 동일한 씨 형 단면(1개의 개방부와 연속하는 3개의 면으로 구성되며, 개방부의 양측에는 각각 마주하는 2개의 면에서 절곡되는 절곡부가 구성되는 단면)이면서 서로 다른 크기인 2개의 제1,2포스트(20,30)이 2중 구조로 조립되어 구성되며, 즉, 상대적으로 작은 크기의 제1포스트(20)이 상대적으로 큰 크기의 제2포스트(30) 안에 삽입되는 2중 구조이다.

제1,2포스트(20,30)은 제1,2정착 날개(40,50)를 통해 서로 고정될 수 있고 또는 별도의 연결브래킷을 통해 용접 결합될 수 있다.

제1,2포스트(20,30)은 기성 제품이며, 각각 2개 이상이 연결되어 구성될 수 있고, 따라서, 폐자재의 연결에 의해서도 가능하므로 자원 재활용에 따른 경제적 이익을 창출한다.

제1,2포스트(20,30)은 각각 제1,2 날개 장착홀(21,31)이 구비된다.

제1,2 날개 장착홀(21,31)은 제1,2포스트(20,30)의 면에 길이방향(설치 상태 기준 상하 종방향)을 따라 상호 간에 일정 간격을 두고 내부와 외부가 연통하도록 형성되는 구멍으로, 도면에 도시된 사각형으로 한정되지 아니하고 다양한 형상이 가능하다.

제1,2 날개 장착홀(21,31)은 제1,2포스트(20,30)의 위치에 맞춰 형성되며, 개방부의 반대쪽 일면에 각각 서로 다른 높이에 의해 지그재그 형태로 형성될 수 있고, 또는 도 6에서처럼 제2포스트(30)에는 3면 모두에 형성될 수 있다. 즉, 제1,2 정착날개(40,50)는 지주 본체(10)의 대향되는 2개의 면에만 형성될 수 있고 또는 4면 모두에 형성될 수 있다.

제1,2 정착날개(40,50)는 풍압이나 토압에 대한 버팀력을 발휘하도록 지주 본체(10)의 외부로 돌출되며 특히 지주(100)를 회전에 의하지 아니하고 지중에 항타로 삽입 설치할 때 자연스럽게 삽입 설치되도록 지주 본체(10)의 외부에서 상부를 향해 가면서 벌어지도록 경사지는 형태이며, 제1,2포스트(20,30)의 안쪽면에 고정되는 고정부(41,51), 고정부(41,51)에서 경사지도록 연장 형성되며 제1,2 정착 날개 장착홀(21,31)을 통해 제1,2포스트(20,30)의 외부로 돌출되는 버팀부(42,52)로 구성된다.

제1,2 정착날개(40,50)는 고정부(41,51)가 제1,2포스트(20,30)의 안쪽면에 면 접합되면서 용접 등으로 고정되어 견고한 고정의 확보가 가능하고, 버팀부(42,52)는 제1,2 정착날개 장착홀(21,31)의 상부에 지지되어 일정 각도 이상으로 접히지 않으며 즉 지주 본체(10)의 외주면에 붙지 않고 지주 본체(10)와 벌어지는 각도를 유지함으로써 버팀력을 발생한다.

도 7과 도 8은 제1,2 정착날개(40,50)의 다른 예를 보인 것으로, 제1,2포스트(20,30)의 외주면에도 지지되도록 지지편(43,53)이 구성될 수 있다.

지지편(43,53)은 예컨대 고정부(41,51)와 버팀부(42,52)의 이음부에서 제1,2 날개 장착홀(21,31)의 하부를 통과하여 지주 본체(10)의 외주면을 덮도록 하부를 향해 절곡되는 구조이고 용접이나 지주 본체(10) 및 고정부(41,51)와 함께 체결구를 통해 고정될 수 있다.

제1,2정착날개(40,50)는 하나 이상의 채움부(홈, 구멍)가 구성 가능하다. 상기 채움부는 몰탈의 충진에 의한 시공시 몰탈이 채워지도록 함으로써 견고한 설치가 가능하도록 한다. 또한, 상기 채움부는 항타식의 경우 토사가 통과하면서 좀 더 부드럽고 신속하게 항타 시공될 수 있도록 하는 기능도 한다.

본 발명의 지주(100)는 제1,2 정착날개(40,50)가 지주 본체(10)의 상하방향을 따라 전체적으로 형성될 수 있고, 도 9처럼 지중에 삽입되는 부분에만 형성될 수도 있다. 도 9의 형태는 도 10처럼 제1,2 정착날개(40,50)가 있는 정착부(100-1)와 제1,2 정착날개(40,50)가 없는 모듈 지지부(100-2)로 구성될 수 있다.

정착부(100-1)와 모듈 지지부(100-2)는 마주하는 단부에 각각 결속판이 형성되어 볼팅 등을 통해 조립될 수 있고, 이들 결속부(100-3)에 의한 결속은 지면에서 이루어진다.

이와 같은 구조에 따르면 지주 본체(10)의 저부가 씨 형 단면으로 이루어지며, 이 구조만을 이용하여도 지중에 삽입 설치될 수 있고, 이 때 저부가 개방되어 있기 때문에 제1,2포스트(20,30)의 내부에 흙이 유입됨으로써 정착력을 높일 수 있다.

또는, 도 11과 도 12에서 보이는 것처럼, 지주 본체(10)의 저부에 정착 쐐기(60)를 추가로 구성하여 설치가 용이하도록 하는 것도 가능하다.

정착 쐐기(60)는 원통형이면서 저부에 원추형의 정착부가 구비된 쐐기 본체(61), 쐐기 본체(61)의 둘레면에 돌출 형성되며 정착력을 발생하는 제1,2쐐기(62,63)로 구성된다.

제1,2쐐기(62,63)는 각각 판재로서 서로 직교하는 방향으로 배열되어 다양한 방향의 토압에 대한 버팀력을 발생하는 특징이 있고, 예를 들어 제1쐐기(62)는 쐐기 본체(61)에 고정되는 고정편(62a)에 의해 쐐기 본체(61)의 외부에 상부로 가면서 벌어지는 각도로 설치되고, 제2쐐기(63)는 쐐기 본첸(61)의 외주면에 결합되는 경사형의 철근(63a)에 의해 쐐기 본체(61)의 외부에 상부로 가면서 벌어지는 각도로 설치된다.

도 13은 제1 정착날개(40)의 보강을 위하여 받침대(32)가 적용된 예를 도시한 것이다.

제1 정착날개(40)는 버팀부(42)가 제1포스트(20)의 제1날개 장착홀(21)을 통과하여 외부로 돌출되는 것이며, 제2 정착 날개(50)가 하부로 처지는 것을 막기 위하여 제2포스트(30)의 개방부에 횡방향으로 배열되면서 길이방향의 양측이 개방부의 양쪽에 각각 결합되며 제1포스트(20)의 제1 정착날개(40)를 저부에서 받쳐 지지하는 받침대(32)가 적용될 수 있다.

받침대는 동일한 구성으로서 제2포스트(30)의 제2날개 장착홀(31)을 관통한 제2 정착날개(50)를 저부에서 받쳐 지지하는 것도 가능하다.

도 14 도 15는 각각 본 발명에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주가 적용된 지지 구조물을 도시한 것이며, 도 14에서 보이는 바와 같이, 2개의 지주(100)가 상호 간에 일정 거리를 두고 전후로 배열[좌우 횡방향을 따라 상호 간에 일정 거리를 두고 설치됨]되면서 각각 지중에 삽입 정착되어 설치되고 이들 지주(100)들의 위에 경사바(200)가 조립되고, 경사바(200) 위에 가로바(300)가 각각 조립되며, 가로바(300) 위에 솔라패널(400)이 조립된다.

도 15는 하나의 지주(100)를 이용한 것으로 경사형 각도조절바(500)가 지주(100)와 경사바(200)에 조립됨으로써 솔라패널(400)의 각도를 조절하며, 각도 조절 방식은 지주(100) 또는 경사바(200)에 다단의 각도조절공을 형성하고 경사형 각도조절바(500)를 상기 다단의 각도조절공에 선택하여 조립하는 방법이 가능하다.

지금까지는 2개의 씨 형강의 조합으로 구성된 것으로만 설명하였으나, 상대적으로 크기가 작아 내부에 삽입되는 것은 각관(20-1)으로도 가능하다.

각관(20-1)은 제2포스트(30)의 개방부와 대응하는 면에 날개 장착홀(21-1)이 형성되어 제1 정착날개(40-1)가 전술한 것과 동일하게 설치되도록 한다.

각관(20-1)은 제2씨 형강(30)의 내부에 삽입되며 둘레면이 제2포스트(30)의 내주면에 용접 고정될 수 있고, 이때 제2 정착날개(50)의 고정부(51)가 삽입 고정될 수 있는 간격을 두고 고정된다.

본 발명에 의한 지주의 시공 방법은 항타식과 천공홀 삽입식 모두가 가능하다.

항타식의 경우 지주(100)의 두부에 항타 캡을 조립하고 항타기 내지 해머를 이용하여 항타하여 시공하며, 지주(100)는 항타력에 의해 지중에 삽입되고 이때, 제1,2정착날개(40,50)는 지주 본체(10)의 외주면쪽으로 접힐 수 있으며, 따라서, 큰 저항없이 신속하게 삽입 시공되고, 제1,2정착날개(40,50)가 접히더라도 정착날개 장착홀(21,31)의 상부에 닿을 때까지만 접힐 뿐 그 이상은 접히지 않기 때문에 제1,2정착날개(40,50)와 지주 본체(10) 사이에는 토사가 채워지는 공간이 형성되고 이를 통해 인발에 대한 버팀력을 발생할 수 있다.

본 발명의 지주 및 태양광 발전장치의 시공이 완료된 후 풍압이 가해지는 경우 제1,2정착날개(40,50)가 인발에 저항하는 버팀력을 발생함으로써 지주(100)는 지상으로 인발되거나 기울어짐없이 설치 상태를 유지한다.

천공홀 삽입식의 경우 지중에 천공홀을 천공하고, 이 천공홀 안에 지주(100)를 삽입한다. 아울러 천공홀 안에 채움재(몰탈 등)를 채우는 것도 가능하다.

10 : 지주 본체, 20,30 : 제1,2포스트
21,31 : 제1,2 날개 장착홀, 40,50 : 제1,2 정착날개
60 : 각관,

Claims (7)

1면의 개방부와 3개의 연속 면을 갖는 씨 형 단면의 제1포스트와 상기 제1포스트의 내부에 삽입 고정되는 제2포스트의 조합에 의해 2중 구조로 이루어지는 지주 본체와;
상기 지주 본체의 제1,2포스트에 상하 종방향을 따라 일정 간격을 두고 배열되며 상기 지주 본체의 외부로 상부로 가면서 벌어지도록 경사지게 형성되어 지상을 향하는 인발에 대한 반발력을 발생하는 정착 날개를 포함하고,
상기 지주 본체의 일면 이상에 내부와 외부가 연통하는 다수의 정착날개 장착홀을 포함하며,
정착 날개는 상기 제1,2포스트의 안쪽면에 고정되는 고정부, 상기 고정부에서 경사지도록 연장 형성되며 상기 정착날개 장착홀을 통해 상기 제1,2포스트의 외부로 돌출되는 버팀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 1에 있어서, 상기 제2포스트는 1면의 개방부와 3개의 연속 면을 갖는 씨 형 단면이면서 상기 제1포스트보다 작은 크기로 이루어져 상기 제1포스트 내부에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 1에 있어서, 상기 제2포스트는 각관인 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정착 날개는 상기 고정부와 버팀부의 이음부에서 외부를 향해 연장 형성되어 상기 제1,2포스트의 외부면에 고정되어 상기 버팀부를 지지하는 지지편을 포함하는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 1에 있어서, 상기 제1,2포스트에 횡방향으로 결합되며 상기 정착날개를 저부에서 받쳐 지지하는 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 4에 있어서, 상기 지주 본체의 저부에 형성되는 정착 쐐기를 포함하고, 상기 정착 쐐기는 원통형이면서 저부에 원추형의 정착부가 구비된 쐐기 본체, 상기 쐐기 본체의 둘레면에 서로 직교하는 방향으로 돌출 형성되어 각각 서로 다른 방향의 토압에 대한 정착력을 발생하는 제1,2쐐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주.

청구항 1에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 두부를 항타하여 저부를 지중에 삽입 정착하거나, 지중에 홀을 천공하고 이 홀에 청구항 1에 의한 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 저부를 삽입한 후 채움재를 채워 정착하여 시공하는 것을 특징으로 하는 C 형강을 이용한 신재생 에너지 발전장치용 지주의 시공 방법.

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