KR101802795B1 - 수상형 태양광 발전기 - Google Patents
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Abstract
수상형 태양광 발전기가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 집광패널; 상기 집광패널을 수면에 대해 소정각도로 지지하는 베이스프레임; 상기 베이스프레임 하부에 장착되어 부력을 제공하는 복수개의 부유드럼; 상기 집광패널 상단에 횡방향으로 연장 형성되어 상기 집광패널 전면에 워터커튼을 생성하는 냉각커튼유닛; 상기 집광패널 후면에 장착되어 상기 집광패널의 열을 방열시키는 방열판; 상기 방열판 후면으로부터 소정간격 이격 배치되어 횡방향으로 연장 형성되며, 복수의 분무홀을 구비하고 상기 방열판을 향해 물방울을 분무하는 분무파이프; 상기 복수개의 부유드럼의 부력 중심점에 배치되어 체인을 통해 상기 베이스프레임에 현수되도록 설치되는 웨이트드럼; 및 펌프를 통해 설치위치의 수상에서 상기 냉각커튼유닛, 분무파이프 및 웨이트드럼으로 물을 공급하는 워터라인;을 포함하는 수상형 태양광 발전기가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에 부유되도록 설치되는 수상형 태양광 발전기에 관한 것이다.
근래 재생 에너지의 일종인 태양 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 발전기술로 태양광 발전이 각광받고 있다. 태양광 발전은 실리콘과 복합재료로 이뤄진 태양전지를 통해 광전효과를 유도하여 태양광으로부터 전기를 생산하게 되는데, 통상 하나의 단위 셀(cell)에서 나오는 전압은 0.5V 정도로 매우 약하기 때문에 다수의 태양전지 셀을 집광 패널 형태로 설치하여 발전하도록 구성되어 있다.
태양광 발전은 단위면적당 받는 태양 에너지의 양에 한계가 있기 때문에, 상기와 같이 집광 패널 형태로 설치가 요구되는 한편, 상당한 면적의 설치공간이 요구되게 된다. 육상에 설치되는 태양광 발전기의 경우 이와 같은 설치공간의 제약에 많은 어려움이 있게 되며, 따라서 건축물의 지붕이나 벽면공간 등을 활용한 소규모 태양광 발전이 주를 이루고 있다.
상기와 같은 설치공간의 제약에 따른 대안으로 수상에 설치되는 태양광 발전기가 고려되고 있다. 수상형 태양광 발전기는 하천, 호수, 연안 해역 등의 수상환경에 다수의 부유체를 통해 집광 패널을 띄우는 방식으로 설치됨으로써, 육상에서의 설치공간 제약을 극복할 수 있게 된다. 특히, 이러한 수상형 태양광 발전기는 국가나 지방자치단체 소유의 공유수면을 활용할 수 있기 때문에, 육상의 부지 확보를 위한 비용이 크게 절감될 수 있으며, 이로 인해 발전단가가 타 재생 에너지원과 비교하여 경쟁력 있는 수준까지 절감될 수 있다.
상기와 같은 이유로 최근에는 수상형 태양광 발전기의 개발이 가속화되고 있다. 일 예로, 등록특허공보 제10-1629872호는 태양광 부표와 수상용 태양광 발전장치 및 그 설치방법에 대해 개시하고 있으며, 등록특허공보 제10-1624683호에서는 부표를 이용한 수상용 태양광 발전장치에 대해 개시한 바 있다.
한편, 일반적으로 태양광 발전기의 발전량은 온도 및 일사량에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 즉, 태양광 발전기의 발전 전압은 설비의 온도가 올라갈수록 저하되고, 발전 전류는 일사량이 클수록 상승되게 된다. 수상형 태양광 발전기의 경우 건축물 등에 설치되는 육상형 태양광 발전기 대비 주변에 장애물이 적기 때문에 충분한 일사량을 확보할 수 있는 이점이 있다. 다만, 이와 같은 이점의 다른 측면으로 충분한 일사량으로 인해 집광 패널의 온도가 쉽게 상승될 수 있으며, 이는 발전 전압을 떨어뜨리거나 발전량을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 그러나 종래 수상형 태양광 발전기는 이와 같은 온도 상승이 충분히 고려되고 있지 않으며, 수상 환경에 적용될 수 있는 태양광 발전기의 냉각 시스템 등이 강구될 필요가 있다.
또한, 수상형 태양광 발전기는 육상과 달리 수면에 부유되도록 설치되어 운동성을 가진다는 측면이 있다. 즉, 수상형 태양광 발전기의 경우 고정된 구조물이 아니라 물의 흐름이나 요동에 따라 운동성을 가지는 비고정형 구조물로 설치되게 된다. 따라서 설치위치를 유지하기 위한 포지셔닝 기능이나 외력에 대한 복원성능이 요구되게 된다. 종래 부유식 구조물에 대한 포지셔닝, 복원구조 등은 다양한 방식이나 구조가 알려져 있으나, 이들 종래의 구조는 제작이 쉽지 않고 높은 비용이 필요하여 수상형 풍력 발전기에 적합하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 집광 패널의 온도 상승을 억제하여 발전 효율을 개선할 수 있는 수상형 태양광 발전기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 저가로 구현 가능한 간단한 구조를 통해 설치위치의 유지나 복원성능을 개선할 수 있는 수상형 태양광 발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 집광패널; 상기 집광패널을 수면에 대해 소정각도로 지지하는 베이스프레임; 상기 베이스프레임 하부에 장착되어 부력을 제공하는 복수개의 부유드럼; 상기 집광패널 상단에 횡방향으로 연장 형성되어 상기 집광패널 전면에 워터커튼을 생성하는 냉각커튼유닛; 상기 집광패널 후면에 장착되어 상기 집광패널의 열을 방열시키는 방열판; 상기 방열판 후면으로부터 소정간격 이격 배치되어 횡방향으로 연장 형성되며, 복수의 분무홀을 구비하고 상기 방열판을 향해 물방울을 분무하는 분무파이프; 상기 복수개의 부유드럼의 부력 중심점에 배치되어 체인을 통해 상기 베이스프레임에 현수되도록 설치되는 웨이트드럼; 및 펌프를 통해 설치위치의 수상에서 상기 냉각커튼유닛, 분무파이프 및 웨이트드럼으로 물을 공급하는 워터라인;을 포함하되, 상기 냉각커튼유닛은, 상기 워터라인을 통해 물이 공급되는 유입구와, 공급된 물이 저장되는 저장공간을 구비하며, 상기 저장공간에는 하나 이상의 정류판이 마련되는 바디부; 상기 저장공간에서 월류된 물이 흘러내리는 경사면을 구비하되, 상기 경사면은 상기 집광패널의 전면에 대응되는 경사로 형성되고, 상기 경사면 하부측에는 탄성재질로 이뤄진 스커트가 마련되는 월류벽; 및 상기 바디부에 힌지축을 중심으로 회동 가능하도록 체결되되, 하단에 탄성재질의 접촉단이 구비되어 상기 접촉단 하단이 상기 경사면에 접촉되도록 형성되는 회동판;을 포함하고, 상기 방열판은, 후면에 복수의 방열핀이 돌출 형성되되, 상기 방열핀의 외면에는 상기 분무파이프에서 분무된 물방울이 포집될 수 있는 빗살무늬 홈이 형성되며, 상기 웨이트드럼은, 내부의 일부 공간에 중량물이 채워지고, 나머지 일부 공간에는 상기 워터라인을 통해 공급된 물이 채워지도록 형성되는, 수상형 태양광 발전기가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기는 집광패널 전면에 워터커튼 또는 수막을 형성하도록 하는 냉각커튼유닛을 구비함으로써, 집광패널의 세척 및 냉각 기능을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기는 집광패널 후면에 장착되는 방열판과 이에 물을 분무하는 분무파이프를 통해 집광패널의 후면부에 대한 냉각 기능 또한 구현할 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기는 집광패널의 온도 상승을 효과적으로 제한할 수 있으며, 이를 통해 발전 효율의 향상을 기대할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기는 부유드럼의 부력 중심점에 배치되는 웨이트드럼을 구비함으로써, 설치위치의 유지나 복원성능 개선을 기대할 수 있으며, 특히, 이와 같은 웨이트드럼은 저비용으로 쉽게 제작이 가능한 이점이 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수상형 태양광 발전기를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 냉각커튼유닛을 보여주는 확대도이다.
도 4는 도 1 및 2에 도시된 방열판 및 분무파이프를 보여주는 확대도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수상형 태양광 발전기를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 냉각커튼유닛을 보여주는 확대도이다.
도 4는 도 1 및 2에 도시된 방열판 및 분무파이프를 보여주는 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 수상형 태양광 발전기(100)를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 수상(水上)에 부유되도록 설치될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 호수, 저수지, 하천 등 내륙지역의 수상환경에 설치될 수 있으며, 경우에 따라서는 연안 해역 등 해상환경에서도 설치될 수 있다.
각 구성에 대해 구체적으로 살펴보면, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 집광패널(110)을 포함할 수 있다.
집광패널(110)은 다수의 태양전지 셀(cell)을 포함하고 소정넓이 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 복수의 단위패널로 이뤄질 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 4개의 단위패널이 집광패널(110)을 구성하도록 설치된 경우를 도시하고 있다. 집광패널(110)은 태양광이 조사되는 전면(111)을 구비할 수 있으며, 후술할 베이스프레임(120)에 의해 설치면(수면)과 소정각도를 이루도록 지지될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 베이스프레임(120)을 포함할 수 있다.
베이스프레임(120)은 수상형 태양광 발전기(100)의 전체적인 골격을 형성할 수 있으며, 집광패널(110)을 장착 지지하게 된다. 베이스프레임(120)은 원기둥 형태로 길이방향 연장된 복수의 스틸파이프(121)를 포함할 수 있으며, 이와 같은 복수의 스틸파이프(121)가 커플러(122)를 통해 격자형으로 연결 설치되어 이뤄질 수 있다. 이와 같은 스틸파이프(121)는 구조물 시공 등에 흔히 사용되는 부재로, 베이스프레임(120)의 제작비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다. 다만, 베이스프레임(120)은 집광패널(110)을 소정각도로 장착 지지할 수 있는 구조이면 무방하며, 상기 설명한 바에 한정되는 것은 아니다.
필요에 따라, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 데크부(130)를 포함할 수 있다.
데크부(130)는 베이스프레임(120)의 하부측 테두리를 따라 마련될 수 있으며, 소정의 폭을 가지고 연장되어 작업자의 접근이나 필요한 설비를 배치할 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 데크부(130)는 후술할 부유드럼(140)에 의해 부유되어 수면 위 소정높이로 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 복수개의 부유드럼(140)을 포함할 수 있다.
부유드럼(140)은 수상형 태양광 발전기(100)를 부유시켜 집광패널(110) 및 베이스프레임(120)을 수면 위로 지지할 수 있도록 하며, 복수개가 베이스프레임(120) 또는 데크부(130)의 하부측에 장착 배치될 수 있다. 보다 바람직하게, 복수개의 부유드럼(140)은 베이스프레임(120) 또는 데크부(130)의 하부측 테두리를 따라 장착 배치될 수 있는데, 이는 후술할 웨이트드럼(190)과 관련하여 충분한 복원성능을 확보하기 위함이다. 또한, 필요에 따라 각 부유드럼(140)은 제작비용을 절감시키기 위해 건축용 폐자재 등을 재활용하여 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 냉각커튼유닛(150)을 포함할 수 있다.
냉각커튼유닛(150)은 집광패널(110)의 상단부에 배치되어 집광패널(110) 전면(111)에 일종의 워터커튼을 형성하게 된다. 좀 더 구체적으로, 냉각커튼유닛(150)은 집광패널(110) 상단부에 횡방향으로 연장 형성될 수 있으며, 설치위치인 수상으로부터 물을 공급받아 집광패널(110)의 전면(111)으로 공급된 물을 흘려보내도록 구성될 수 있다. 이때, 집광패널(110) 전면(111)을 따라 흐르는 물은 집광패널(110)을 냉각시키는 기능과 함께, 집광패널(110) 전면(111)을 세척하는 기능을 겸비하게 된다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 냉각커튼유닛(150)을 보여주는 확대도이다.
도 3을 참조하면, 냉각커튼유닛(150)은 내부에 소정의 공간이 구비되어 저장공간(151a)을 형성하는 바디부(151)를 구비할 수 있다. 바디부(151) 일측에는 저장공간(151a)으로 물이 공급되는 유입구(151b)가 마련될 수 있다. 유입구(151b)로는 후술할 워터라인(180) 및 펌프(181)에 의해 설치위치인 수상으로부터 물이 공급될 수 있으며, 공급된 물은 냉각커튼유닛(150) 내부의 저장공간(151a)에 일시적으로 저장될 수 있다.
필요에 따라, 상기와 같은 저장공간(151a)에는 하나 이상의 정류판(151c)이 구비될 수 있다. 정류판(151c)은 저장공간(151a)의 내벽으로부터 저장공간(151a) 내측을 향해 소정정도 연장 형성될 수 있으며, 저장공간(151a) 내 공급 및 저장되는 물을 정류시키고, 공급된 물에 포함된 이물질을 소정정도 여과시키게 된다. 보다 바람직하게, 정류판(151c)은 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 정류판(151c)이 저장공간(151a) 내 상하로 교번하여 배치될 수 있다. 이때, 상기의 '상하로 교번하여 배치'는 복수개의 정류판(151c)이 저장공간(151a) 내 상하방향으로 이격 배치되되, 어느 하나의 정류판(151c)이 저장공간(151a)의 일측 내벽으로부터 연장 형성되면, 그 상부측에 배치되는 다른 하나의 정류판(151c)은 상기 내벽과 대향하는 반대측 내벽으로부터 연장 형성되는 형태를 의미함을 알려둔다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 2개의 정류판(151c)이 저장공간(151a)의 일측 내벽 및 반대측 내벽으로부터 각각 연장 형성되어 상하로 교번하여 배치된 경우를 예시하고 있다.
또한, 냉각커튼유닛(150)은 월류벽(152)을 구비할 수 있다. 월류벽(152)은 저장공간(151a)을 냉각커튼유닛(150) 외측과 구획하고, 저장공간(151a)에 저장된 물이 월류(overflow)되어 집광패널(110) 측으로 흘러내릴 수 있게 한다. 또한, 월류벽(152)은 상단으로부터 집광패널(110)을 향해 연장된 경사면(152a)을 구비할 수 있는데, 이와 같은 경사면(152a)은 저장공간(151a)에서 월류된 물이 집광패널(110) 전면(111)을 향해 고르게 흘러 내리도록 유동 안내하게 된다. 보다 바람직하게, 이와 같은 경사면(152a)은 베이스프레임(120)에 의해 경사지게 장착 지지된 집광패널(110)의 전면(111)과 동일한 평면을 이루도록 형성되거나, 집광패널(110)보다 설치면(수면)에 대해 작은 경사로 형성될 수 있다. 이는 경사면(152a)을 따라 흘러내린 물이 집광패널(110) 전면(111)에 비교적 느린 유속으로 고르게 흐르도록 하기 위함이다.
필요에 따라, 경사면(152a) 하부측에는 스커트(152b)가 마련될 수 있다. 스커트(152b)는 고무 등의 탄성재질로 이뤄질 수 있으며, 하단으로 갈수록 두께가 얇아지게 형성될 수 있다. 이와 같은 스커트(152b)는 냉각커튼유닛(150)의 설치시 경사면(152a)과 집광패널(110) 전면(111) 간의 단차 등을 줄이고, 경사면(152a) 하단과 집광패널(110) 상단 간에 갭(gap)이 발생되는 것을 방지하여 경사면(152a)을 따라 흘러내리는 물이 중간에 유실되지 않고 집광패널(110)로 흘러내릴 수 있도록 한다.
또한, 냉각커튼유닛(150)은 회동판(153)을 구비할 수 있다. 회동판(153)은 바디부(151) 상단에 힌지축(153a)을 중심으로 회동 가능하도록 바디부(151)에 장착될 수 있다. 이때, 힌지축(153a)은 냉각커튼유닛(150)이 연장된 횡방향과 동일한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 회동판(153)은 경사면(152a)을 따라 흘러 내리는 물을 정류하여 물이 균일한 두께로 집광패널(110) 전면(111)에 흘러내리도록 유도하게 된다. 즉, 회동판(153)은 일종의 워터커튼 형태로 물이 흘러내리도록 유동 안내할 수 있으며, 이를 위해 초기상태에서 하단이 경사면(152a)에 접촉되도록 배치될 수 있다.
보다 바람직하게, 회동판(153)의 하부측에는 고무 등의 탄성재질로 형성된 접촉단(153b)이 마련될 수 있으며, 이와 같은 접촉단(153b) 하단이 경사면(152a) 또는 스커트(152b)에 탄성적으로 접촉되도록 형성될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 회동판(153)은 힌지축(153a)에 마련된 토션스프링 등의 탄성부재에 의해 탄성 지지될 수 있으며, 이와 같은 탄성부재는 회동판(153) 하단이 경사면(152a)에 접촉되는 방향으로 회동판(153)을 탄성 지지하도록 형성될 수 있다. 이러한 탄성재질의 접촉단(153b)이나 탄성부재는 집광패널(110) 전면(111)에 워터커튼 또는 수막의 형성을 용이하게 한다.
이상과 같은 냉각커튼유닛(150)은 집광패널(110)의 전면(111)에 워터커튼 또는 수막을 형성함으로써, 집광패널(110)의 세척 및 냉각 기능을 가지게 된다. 특히, 본 실시예에 따른 냉각커튼유닛(150)은 수상형 태양광 발전기(100)의 특성상 설치위치에서 쉽게 공급될 수 있는 물을 세척 또는 냉각매체로 사용함으로써, 충분한 세척 또는 냉각매체의 공급이 가능하며, 세척이나 냉각을 위한 에너지 효율 측면에서도 유리한 이점이 있게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 냉각커튼유닛(150)은 경사면(152a)을 가지는 월류벽(152)과 이에 탄성 접촉되는 회동판(153)을 구비함으로써, 워터커튼 또는 수막 형태의 흐름을 용이하게 조성할 수 있게 된다.
한편, 다시 도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 방열판(160) 및 분무파이프(170)를 구비할 수 있다.
방열판(160)은 집광패널(110)에 대응되는 소정 넓이의 플레이트 형태로 형성되어 집광패널(110) 후면에 장착 배치될 수 있다. 방열판(160)은 집광패널(110)의 열을 방열시키기 위한 수단으로 알루미늄과 같은 높은 열전도율의 금속으로 이뤄질 수 있다.
분무파이프(170)는 방열판(160)으로 물을 분무하기 위한 것으로, 방열판(160) 후면(160a)으로부터 소정간격 이격 배치될 수 있다. 각 분무파이프(170)는 방열판(160) 후면(160a)에서 횡방향으로 연장 형성될 수 있으며, 방열판(160)의 크기에 따라 복수개가 구비될 수 있다. 또한, 복수개의 분무파이프(170)는 상하방향으로 이격 배치될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 각각 횡방향으로 연장된 4개의 분무파이프(170)가 방열판(160) 후면(160a)에서 상하로 이격 배치된 경우를 예시하고 있다.
도 4는 도 1 및 2에 도시된 방열판(160) 및 분무파이프(170)를 보여주는 확대도이다.
도 4를 참조하면, 방열판(160)의 후면(160a)에는 다수의 방열핀(161)이 마련될 수 있다. 방열핀(161)은 방열판(160) 후면(160a)에서 바(bar) 형태로 돌출 형성될 수 있다. 이때, 방열핀(161)의 외면에는 빗살무늬 홈(161a)이 형성될 수 있다. 이와 같은 빗살무늬 홈(161a)은 방열핀(161)의 표면적을 증가시켜 방열 효과를 향상시키는 한편, 분무파이프(170)에서 분무되는 물방물이 빗살무늬 홈(161a)에 소정정도 포집되도록 함으로써, 냉각 효과를 개선하게 된다.
한편, 분무파이프(170)는 다수의 분무홀(171)을 구비할 수 있다. 분무홀(171)은 분무파이프(170) 내로 공급된 물이 미세한 물방울로 분무(spray)될 수 있도록 작은 크기의 미세홀로 이뤄질 수 있다. 또한, 분무홀(171)은 분무파이프(170)의 외면을 따라 원주방향으로 배치된 복수개의 분무홀(171)이 하나의 세트를 구성할 수 있으며, 이와 같은 분무홀(171) 세트가 분무파이프(170)의 길이방향을 따라 복수개 이격 배치되도록 형성될 수 있다.
또한, 분무파이프(170)는 워터라인(180) 및 펌프(181)를 통해 설치위치의 수상으로부터 물을 공급받고, 이를 방열판(160) 후면(160a) 또는 방열핀(161)을 향해 분사하게 된다. 이에 대하여는 아래에서 워터라인(180) 및 펌프(181)와 관련하여 좀 더 부연키로 한다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 워터라인(180) 및 펌프(181)를 구비할 수 있다.
워터라인(180)은 설치위치의 수상으로부터 연장되어 전술한 냉각커튼유닛(150) 및 분무파이프(170)로 연결 설치될 수 있다. 또한, 워터라인(180)은 후술할 웨이트드럼(190)으로도 연결 설치될 수 있다. 펌프(181)는 워터라인(180) 상에 설치되어 베이스프레임(120)의 일측에 장착 배치될 수 있다. 펌프(181)는 워터라인(180)을 통해 수상의 물을 끌어올려 냉각커튼유닛(150) 및 분무파이프(170)로 공급하게 된다. 전술한 바와 같이 공급된 물은 집광패널(110)에 워터커튼 등을 형성하거나, 방열판(160)으로 분무될 수 있다.
한편, 펌프(181)는 필요에 따라 냉각커튼유닛(150) 또는 분무파이프(170)에 선택적으로 물을 공급하도록 형성될 수 있다. 또한, 펌프(181)는 기 설정된 주기에 따라 냉각커튼유닛(150) 또는 분무파이프(170)에 물을 공급하도록 형성될 수 있다. 보다 바람직하게, 상기와 같은 작동 주기는 외기나 집광패널(110)의 온도 또는 계절 변화에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 예컨대, 여름철의 경우 겨울철에 비해 펌프(181)의 작동 주기가 짧게 설정될 수 있다. 또는, 펌프(181)는 외기나 집광패널(110)의 온도가 기 설정된 한계치를 초과한 경우 작동되도록 기 설정될 수 있다. 이와 같은 경우, 집광패널(110)이나 베이스프레임(120) 일측에는 온도센서가 부가될 수 있으며, 측정된 온도에 따라 펌프(181)가 선택적으로 구동될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 웨이트드럼(190)을 더 포함할 수 있다.
웨이트드럼(190)은 수상형 태양광 발전기(100)가 설치위치를 보다 용이하게 유지할 수 있도록 하는 한편, 수상형 태양광 발전기(100)의 복원성능을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 웨이트드럼(190)은 복수의 부유드럼(140)에 의해 제공되는 부력의 중심점에 배치될 수 있으며, 체인(191)을 통해 베이스프레임(120) 일측에 현수되도록 설치될 수 있다. 또한, 웨이트드럼(190)은 부유드럼(140)과 유사한 형태의 원통형 드럼으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 부유드럼(140) 중 하나를 웨이트드럼(190)의 용도로 사용하는 것도 가능하다.
웨이트드럼(190)의 내부는 일부가 중량물로 채워질 수 있다. 예컨대, 웨이트드럼(190) 내부에는 무게추, 샌드백(sandbag), 벽돌 등 중량물이 채워질 수 있다. 또한, 중량물이 채워진 나머지 공간에는 워터라인(180)을 통해 공급되는 물이 채워질 수 있다. 보다 바람직하게, 웨이트드럼(190)은 내부가 수밀(water-tight) 구조로 이뤄질 수 있으며, 내부의 일부 공간에는 중량물이 채워지고, 나머지 일부 공간에는 워터라인(180)을 통해 공급되는 물이 채워질 수 있다. 이때, 물은 웨이트드럼(190)의 나머지 공간에 전부 채워질 필요는 없으며, 설치위치의 수심이나 부유된 수상형 태양광 발전기(100)의 흘수 등을 고려하여 필요한 정도만이 채워질 수 있다. 즉, 수밀 구조의 웨이트드럼(190)은 일종의 발라스트 탱크(ballast tank)와 같이 기능할 수 있으며, 중량물이 채워지고 남은 공간에 적당량의 물을 채움으로써, 흘수나 복원력 조정의 기능을 가지게 된다.
수상형 태양광 발전기(100)는 상기와 같은 웨이트드럼(190)의 자중에 의해 부력 중심부에 하방으로 힘을 받는 상태에서, 그 외측에 배치된 복수의 부유드럼(140)에 수상에 부유되게 된다. 즉, 중심부의 웨이트드럼(190) 무게와 그 외측에 배치된 부유드럼(140)이 부력이 균형을 이루는 상태에서 수상형 태양광 발전기(100)가 부유될 수 있다. 이와 같은 부유 구조는 웨이트드럼(190)이 중심점을 잡아줌으로 인해 수상형 태양광 발전기(100)의 위치 유지를 용이하게 하는 한편, 외력(웨이트드럼(190)의 무게)이 작용되는 중심점으로부터 이격된 외측에서 부유드럼(140)이 부력을 가함으로써, 수상형 태양광 발전기(100)의 횡방향 복원성능 또한 향상시킬 수 있는 이점이 있게 된다. 특히, 이와 같은 웨이트드럼(190)은 부유드럼(140) 등과 동일유사한 형태의 원통형 드럼을 통해 쉽게 제작 및 설치가 가능하여 저비용으로 용이하게 적용 가능한 이점이 있게 된다.
이상에서 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 집광패널(110) 전면(111)에 워터커튼 또는 수막을 형성하도록 하는 냉각커튼유닛(150)을 구비함으로써, 집광패널(110)의 세척 및 냉각 기능을 구현할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 집광패널(110) 후면에 장착되는 방열판(160)과 이에 물을 분무하는 분무파이프(170)를 통해 집광패널(110)의 후면부에 대한 냉각 기능 또한 구현할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 집광패널(110)의 온도 상승을 효과적으로 제한할 수 있으며, 이를 통해 발전 효율의 향상을 기대할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수상형 태양광 발전기(100)는 부유드럼(140)의 부력 중심점에 배치되는 웨이트드럼(190)을 구비함으로써, 설치위치의 유지나 복원성능 개선을 기대할 수 있으며, 특히, 이와 같은 웨이트드럼(190)은 저비용으로 쉽게 제작이 가능한 이점이 있게 된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 수상형 태양광 발전기 110: 집광패널
120: 베이스프레임 130: 데크부
140: 부유드럼 150: 냉각커튼유닛
160: 방열판 170: 분무파이프
180: 워터라인 190: 웨이트드럼
120: 베이스프레임 130: 데크부
140: 부유드럼 150: 냉각커튼유닛
160: 방열판 170: 분무파이프
180: 워터라인 190: 웨이트드럼
Claims (1)
- 집광패널(110);
상기 집광패널(110)을 수면에 대해 소정각도로 지지하는 베이스프레임(120);
상기 베이스프레임(120) 하부에 장착되어 부력을 제공하는 복수개의 부유드럼(140);
상기 집광패널(110) 상단에 횡방향으로 연장 형성되어 상기 집광패널(110) 전면(111)에 워터커튼을 생성하는 냉각커튼유닛(150);
상기 집광패널(110) 후면에 장착되어 상기 집광패널(110)의 열을 방열시키는 방열판(160);
상기 방열판(160) 후면(160a)으로부터 소정간격 이격 배치되어 횡방향으로 연장 형성되며, 복수의 분무홀(171)을 구비하고 상기 방열판(160)을 향해 물방울을 분무하는 분무파이프(170);
상기 복수개의 부유드럼(140)의 부력 중심점에 배치되어 체인(191)을 통해 상기 베이스프레임(120)에 현수되도록 설치되는 웨이트드럼(190); 및
펌프(181)를 통해 설치위치의 수상에서 상기 냉각커튼유닛(150), 분무파이프(170) 및 웨이트드럼(190)으로 물을 공급하는 워터라인(180);을 포함하되,
상기 냉각커튼유닛(150)은,
상기 워터라인(180)을 통해 물이 공급되는 유입구(151b)와, 공급된 물이 저장되는 저장공간(151a)을 구비하며, 상기 저장공간(151a)에는 하나 이상의 정류판(151c)이 마련되는 바디부(151);
상기 저장공간(151a)에서 월류(overflow)된 물이 흘러내리는 경사면(152a)을 구비하되, 상기 경사면(152a)은 상기 집광패널(110)의 전면(111)에 대응되는 경사로 형성되고, 상기 경사면(152a) 하부측에는 탄성재질로 이뤄진 스커트(152b)가 마련되는 월류벽(152); 및
상기 바디부(151)에 힌지축(153a)을 중심으로 회동 가능하도록 체결되되, 하단에 탄성재질의 접촉단(153b)이 구비되어 상기 접촉단(153b) 하단이 상기 경사면(152a)에 접촉되도록 형성되는 회동판(153);을 포함하고,
상기 방열판(160)은,
후면(160a)에 복수의 방열핀(161)이 돌출 형성되되, 상기 방열핀(161)의 외면에는 상기 분무파이프(170)에서 분무된 물방울이 포집될 수 있는 빗살무늬 홈(161a)이 형성되며,
상기 웨이트드럼(190)은,
내부의 일부 공간에 중량물이 채워지고, 나머지 일부 공간에는 상기 워터라인(180)을 통해 공급된 물이 채워지도록 형성되는, 수상형 태양광 발전기.
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|---|---|---|---|
| KR1020160089034A KR101802795B1 (ko) | 2016-07-14 | 2016-07-14 | 수상형 태양광 발전기 |
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