KR101753320B1 - 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유체를 일정한 위치에 설치하기 위한 지주와, 물위에 뜰 수 있고 로프를 연결하기 위한 걸고리를 구비하는 부유체와, 상기 부유체 위에 설치되는 태양광 발전패널과, 상기 부유체의 각 모서리와 지주를 연결하기 위한 고정줄을 구비하는 태양광 발전장치에 있어서 상기 부유체의 양측면에는 제1 부유체회전장치와 제2 부유체회전장치를 설치하고, 상기 제1 부유체회전장치와 제2 부유체회전장치는 천문데이터제공수단을 구비하는 제어부에 의해 구동되어 부유체가 회전 및 이동가능하게 함으로써 태양광 발전패널이 태양의 이동경로를 따라 각도와 방향을 바꿀 수 있도록 구성되는 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 태양광발전설비가 설치된 부유체를 수상에 띄우고 천문데이터 방위각에 의해 태양의 이동방향에 맞춰 부유체를 회전시킴으로써 발전효율을 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치{Solar power plant having a rotation solar tracker on water}

본 발명은 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광발전설비가 설치된 부유체를 호수나 저수지 같은 소호의 수상에 띄우고 천문데이터 방위각에 의해 태양의 이동방향에 맞춰 부유체를 회전시킴으로써 발전효율을 높이기 위한 수상 태양광발전장치에 관한 것이다.

최근 온난화현상 및 이상 기상현상으로 인해 전세계가 환경오염을 줄이기 위한 노력들을 하고 있으며, 이를 위해 태양광 발전이나 풍력, 지열과 같은 친환경 발전을 발전시설들을 널리 확충하고 있는 실정이다.

특히 태양광 발전같은 경우는 대규모이고 많은 태양광 발전 패널을 설치하여야 하므로 매우 넓은 대지를 필요로 하게 된다.

그러나 대지의 경우 농지 및 기타 용도로 활용되고 있는 경우가 많아 한꺼번에 넓은 면적을 확보하기란 쉬운 일이 아니다.

따라서 이를 대체하기 위한 것으로 별다른 활용도가 없는 호수나 습지 등을 넓은 소호의 수면에 태양광 발전시설을 설치할 필요성이 대두되고 있다.

도 1은 종래의 수상 태양광 발전장치를 도시한 것으로, 일정 크기의 면적으로 수면에 부유할 수 있도록 형성된 부유체(1)와, 상기 부유체(1)의 상면에 설치되는 태양광발전장치(2)와, 상기 부유체(1)를 수상에서 지지하도록 일측단(3a)은 앵커(4)에 의해 수중 바닥면에 고정되고 타측단(3b)은 상기 부유체(1)에 고정된 지지로프(3)로 구성된다.

그러나 상기와 같은 장치는 수위가 내려가는 경우에는 상기 지지로프(3)가 헐거워지게 되어 상기 부유체(1)가 유속에 따라 이동하여 위치를 고정시킬 수 없게 되므로 상기 태양광발전장치(2)의 발전효율이 크게 떨어지는 단점이 발생하게 되고, 수위가 일정 이상으로 올라가는 경우에는 상기 지지로프(3)에 과도한 장력이 발생하여 상기 지지로프(3)가 훼손되거나 파손되기도 하는 단점을 갖는다.

따라서 이를 해결하기 위해 도 2에 도시한 바와 같은 수상 태양광발전장치는 일정 크기의 면적으로 수면에 부유할 수 있도록 형성되는 부유체(10')와, 상기 부유체(10')의 상면에 설치되는 태양광 발전시설(20')과, 상기 부유체(10')의 가장자리에 일정간격으로 설치되는 도르래부(30')와, 상기 도르래부(30')에 안내되게 끼워져서 상기 부유체(10')를 고정하되 일측단은 수중 바닥면에 설치되는 앵커(50')와 연결되고 타측단은 장력유지용 무게추(60')와 연결된 지지로프(40')로 구성되어지는데, 이는 부유체의 네 모퉁이를 지주에 연결된 로프로 고정하고 완충스프링의 인장여부에 따라 로프를 권취모터로 권취하도록 하여 로프가 헐거워지거나 과도한 장력이 발생하는 것을 방지하여 로프의 훼손 및 파손을 방지하고, 항상 부유체가 일정한 위치에 고정되도록 하는 것이어서 이는 결국 태양의 이동방향에 따라 태양광 발전패널이 태양을 지향할 수 없는 구조여서 발전효율이 현저히 떨어지는 단점을 갖는다.

[선행기술문헌]

1. 등록특허 10-1318791

2. 등록특허 제10-1162473호

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 태양광발전설비가 설치된 부유체를 수상에 띄우되 천문데이터 방위각에 의해 태양의 이동방향에 맞춰 부유체가 회전가능토록 함으로써 발전효율을 획기적으로 높이기 위한 수상 태양광발전장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해결수단을 살펴보면, 부유체를 일정한 위치에 설치하기 위한 지주와, 물위에 뜰 수 있고 로프를 연결하기 위한 걸고리를 구비하는 부유체와, 상기 부유체 위에 설치되는 태양광 발전패널과, 상기 부유체의 각 모서리와 지주를 연결하기 위한 고정줄을 구비하는 태양광 발전장치에 있어서 상기 부유체의 양측면에는 제1 부유체회전장치와 제2 부유체회전장치를 설치하고, 상기 제1 부유체회전장치와 제2 부유체회전장치는 천문데이터제공수단을 구비하는 제어부에 의해 구동되어 부유체가 회전 및 이동가능하게 함으로써 태양광 발전패널이 태양의 이동경로를 따라 각도와 방향을 바꿀 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부유체회전장치는 부유체의 양쪽에 설치된 지주와, 상기 지주에 설치된 제1 로프권취장치와 제2 로프권취장치와, 부유체의 양측면에 형성된 견인줄 결속 걸고리와, 상기 견인줄 결속 걸고리에 일단이 연결되고 타단은 제1 로프권취장치와 제2 로프권취장치에 각각 연결되는 견인줄로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부유체회전장치는 스크류를 구비하는 선외기로 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 태양광발전설비가 설치된 부유체를 수상에 띄우고 천문데이터 방위각에 의해 태양의 이동방향에 맞춰 부유체를 회전시킴으로써 발전효율을 획기적으로 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치의 개략적인 구성도.
도 2는 다른 종래기술에 따른 수상 태양광 발전 장치의 평면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수상 태양광 발전 장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 평면도.
도 5는 본 발명의 작동상태를 보이기 위한 참고도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명의 회로도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하, 본 발명에 따른 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수상 태양광 발전 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 작동상태를 보이기 위한 참고도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 회로도이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치(100)는, 부유체를 일정한 위치에 설치하기 위한 지주(101)와, 물위에 뜰 수 있고 로프를 연결하기 위한 걸고리(130)를 구비하는 부유체(110)와, 상기 부유체(110) 위에 설치되는 태양광 발전패널(120)과, 상기 부유체(110)의 각 모서리와 지주를 연결하기 위한 고정줄(150)을 구비하는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 부유체(110)의 양측면에는 제1 부유체회전장치(160,160a)와 제2 부유체회전장치(170,170a)를 설치하고, 상기 제1 부유체회전장치(160,160a)와 제2 부유체회전장치(170,170a)는 천문데이터제공수단(201)을 구비하는 제어부(200)에 의해 구동되어 부유체(110)가 회전 및 이동가능하게 함으로써 태양광 발전패널(120)이 태양의 이동경로를 따라 각도와 방향을 바꿀 수 있도록 구성된다.

이때 상기 천문데이터는 태양의 고도 및 방위각은 외부 기상 관측 시스템으로부터 수신된 정보이거나, 또한 미리 태양의 움직임과 이동방향 및 각도를 관측하거나 예측하여 저장된 데이터를 의미하고, 천문데이터제공수단(201)은 이들 천문데이터를 제어부(200)에 제공하기 위한 수단을 의미한다.

본 발명에서 제어부(200)는 상기 천문데이터제공수단(201)으로 부터 제공된 태양의 일출 및 일몰일자, 시각, 위치 및 이들에 따른 기상 데이터를 받아 각 부유체회전장치를 구동하게 된다.

이처럼 부유체회전장치가 작동하게 되면 부유체(110)도 회전 및 이동하게 되고 결국 태양광 발전패널(120)도 태양을 따라 회전 및 이동하게 되는 구조이다.

상기 부유체회전장치는 부유체(110)의 양쪽에 설치된 지주(101)와, 상기 지주(101)에 설치된 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)와, 부유체(110)의 양측면에 형성된 견인줄 결속 걸고리(151)와, 상기 견인줄 결속 걸고리(151)에 일단이 연결되고 타단은 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)에 각각 연결되는 견인줄(150)로 이루어진다.

이때 상기 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)는 견인줄(150)의 타단을 연결하기 위한 지주에 설치되되 권취드럼(161,171)과 상기 권취드럼(161,171)을 회전하기 위한 모터(162,172)로 이루어진다.

따라서 제어부(200)가 천문데이터제공수단(201)으로 제공된 천문데이터, 즉 태양의 이동경로를 바탕으로 도5에 도시한 바와 같이 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)의 모터(162,172)의 회전방향을 조절하여 권취드럼(161,171)에 의해 견인줄(500)을 당기거나 풀어주면서 부유체(110)의 방향 및 회전각을 조절하게 되고, 이로 인해 태양광 발전패널(120)도 태양을 따라 회전 및 이동하게 된다. 물론 본 발명은 천문데이터제공수단(201)은 태양광 추적센서를 포함할 수도 있으며, 태양광 추적센서(미도시)가 태양의 방향을 센싱하여 제어부(200)에 제공하도록 한다.

또한 본 발명은 상기 부유체회전장치로 제1 선외기(170)와 제2 선외기(170a)를 사용할 수도 있는데, 이는 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)를 대체하기 위한 것이다.

이때 선외기라 함은 소형 보터 등의 선미에 붙어 탈착가능한 기관을 의미하고, 견인줄(150)과는 달리 모터 또는 엔진에 의한 스크류의 회전을 통해 부유체(110)의 방향 및 회전각을 조절하게 되고, 이로 인해 태양광 발전패널(120)도 태양을 따라 회전 및 이동하게 된다.

상기 부유체(110)는 네 개의 지주(101)에 연결된 고정줄(140)에 의해 수면 위 일정 위치에 고정되어지는데, 이때 부유체(110)의 네 모서리를 지지하고 있는 고정줄(140)은 다소 느슨한 상태를 유지하여야 한다. 이는 부유체회전장치에 의해 부유체(110)를 이동 및 회전시키고자 할 때 고정줄(140)이 너무 팽팽하게 부유체(110)를 당기고 있으면 부유체(110)의 이동 및 회전이 곤란하기 때문이다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 본 발명 수상 태양광발전장치
101: 지주
110: 부유체
120: 태양광 발전패널
130: 걸고리
140: 고정줄
150: 견인줄
160,160a: 제1 부유체회전장치
170,170a: 제2 부유체회전장치
200: 제어부
201: 천문데이터제공수단

Claims (3)

1. 부유체를 일정한 위치에 설치하기 위한 지주(101)와, 물위에 뜰 수 있고 로프를 연결하기 위한 걸고리(130)를 구비하는 부유체(110)와, 상기 부유체(110) 위에 설치되는 태양광 발전패널(120)과, 상기 부유체(110)의 각 모서리와 지주를 연결하기 위한 고정줄(150)을 구비하되, 상기 부유체(110)의 양측면에는 제1 부유체회전장치(160,160a)와 제2 부유체회전장치(170,170a)를 설치하고, 상기 제1 부유체회전장치(160,160a)와 제2 부유체회전장치(170,170a)는 천문데이터제공수단(201)을 구비하는 제어부(200)에 의해 구동되어 부유체(110)가 회전 및 이동가능하게 함으로써 태양광 발전패널(120)이 태양의 이동경로를 따라 각도와 방향을 바꿀 수 있도록 구성되는 태양광 발전장치에 있어서,
   상기 부유체(110)는 네 개의 지주(101)에 연결된 고정줄(140)에 의해 네 모서리가 지지되도록 하되,
   상기 고정줄(140)은 다소 느슨한 상태를 유지하고,
   부유체(110)의 양쪽에는 견인줄(150)이 형성되어 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)에 연결되도록 하되,
   상기 견인줄(150)은 팽팽한 상태를 유지하도록 하여 제1 로프권취장치(160)와 제2 로프권취장치(170)의 작동에 의해 부유체(110)가 회전 및 이동가능토록 구성됨을 특징으로 하는 천문데이터 방위각을 활용한 수상 태양광발전장치.
   
   
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