KR101807998B1 - 수상 부유식 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수상에 부유되고 단위 면적을 갖는 단위 부유체를 연결하여 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 바람에 의해서 발생된 파고에 유동적으로 수용할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 외측부에는 유지 보수용 발판이 설치되며 수면에 부유 설치되는 부유체; 상기 부유체의 발판에 설치되고 수중 바닥에 삽입되어 상기 부유체의 이동을 방지하는 고정부재; 상기 부유체의 상면에 설치되고 수광된 태양광을 이용하여 직류 전원을 생산하는 태양 전지셀이 다수 개 열결된 태양광 어레이 모듈; 상기 태양광 어레이 모듈의 거치 각도를 조절하는 각도조절부재; 및 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 연결부재를 포함하여 구성되고, 상기 연결부재는 상기 발판에 격자 형태로 돌출되는 고정대; 상기 고정대와 이웃하는 부유체의 고정대에 삽입되고, 그 중심부에 2축 자유도를 갖는 조인트가 구비되며, 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 십자형태의 연결대; 상기 고정대 중에서 적어도 하나의 고정대 상부에 설치되는 락커; 및 상기 연결대의 양측 각각에 나사 결합되어 조임에 의해 상기 고정대와 밀착되어 조임되는 연결너트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 외측부에는 유지 보수용 발판이 설치되며 수면에 부유 설치되는 부유체; 상기 부유체의 발판에 설치되고 수중 바닥에 삽입되어 상기 부유체의 이동을 방지하는 고정부재; 상기 부유체의 상면에 설치되고 수광된 태양광을 이용하여 직류 전원을 생산하는 태양 전지셀이 다수 개 열결된 태양광 어레이 모듈; 상기 태양광 어레이 모듈의 거치 각도를 조절하는 각도조절부재; 및 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 연결부재를 포함하여 구성되고, 상기 연결부재는 상기 발판에 격자 형태로 돌출되는 고정대; 상기 고정대와 이웃하는 부유체의 고정대에 삽입되고, 그 중심부에 2축 자유도를 갖는 조인트가 구비되며, 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 십자형태의 연결대; 상기 고정대 중에서 적어도 하나의 고정대 상부에 설치되는 락커; 및 상기 연결대의 양측 각각에 나사 결합되어 조임에 의해 상기 고정대와 밀착되어 조임되는 연결너트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수상에 부유되고 단위 면적을 갖는 단위 부유체를 연결하여 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 바람에 의해서 발생된 파고에 유동적으로 수용할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전시스템은 태양광을 이용하여 발전된 직류 전원을 인버터가 교류 전원으로 변환하여 각 수용가에 공급하게 된다. 이러한 태양광 발전 시스템은 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 생산하는 태양 전지셀과 이를 직렬로 연결한 태양광 어레이, 태양광 어레이와 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 태양광 접속반, 태양광 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 상기 인버터에서 출력되는 교류 전원을 소비하는 부하로 구성된다.
태양광 발전 시스템은 풍력발전이나 수력발전, 그리고 조력 발전 등과 비교하여 발전능률이 상대적으로 낮은 단점이 있으나, 구성에 있어 기계적 작동 요소가 없어서 일정 구역만 확보되면 큰 유지비 없이도 일정 이상의 발전량을 안정적으로 얻을 수 있다는 장점이 있다.
즉, 태양광 발전 시스템의 경우 태양전지 어레이가 태양광을 조사받아야 전력을 생산할 수 있으므로, 태양전지 어레이에 충분한 양의 태양광이 입사되게 하려면, 주변 지리적 환경이나 공간적 제약에 의해 만들어지는 그림자의 영향이 최소가 되도록 넓은 면적의 공간을 확보하는 것이 필요하다.
이런 이유로 태양광 발전 시설이 육지면에 설치되려면, 주로 공터나 개활지, 농토나 임야 등 넓은 공간 등이 선호되었고, 일부 건물의 옥상이나 노상 주차장 등도 주목의 대상이 되었다.
하지만, 이와 같은 넓은 구역을 확보하기 위해서 농토나 임야 등에 태양광 발전 시스템이 설치되는 경우, 주변 농가나 거주자들과 마찰이 증가하고, 농지나 거주지 주변 토지들의 무분별한 개발과 환경 오염에 대한 염려가 확대되고 있는 형편이다.
이에 태양광 발전 시스템을 설치할 수 있는 대체지로서 호수, 저수지, 댐 등 내수면이 큰 관심을 받게 되었다.
태양광 발전 시스템을 수면에 설치하는 경우에는 육지에 설치하는 경우보다 많은 이점이 있다.
첫째, 설치되는 주변 영역에 나무, 산, 건물 등의 음영으로부터 멀리 이격된 곳에 설치되므로 태양광의 입사되는 시간이 길어진다.
둘째, 물의 비중이 높기 때문에 설치된 태양광 어레이의 주변 온도가 낮아 태양광으로부터 출력되는 전력이 상승하게 된다.
셋째, 수면에서 반사되는 태양광에 의해서 2차 태양광이 태양광 어레이에 입사되게 되어, 아침 저녁으로 육지에 설치되는 태양광 어레이의 출력보다 상승되게 된다.
넷째, 태양광 추적식을 적용할 경우, 수면과의 마찰이 적어 태양광 추적을 위한 구성이 간단해진다.
다섯째, 수면에 입사되는 태양광이 감소됨에 따라 강이나 호수에 남조류(藍藻類)가 과도하게 성장하여 물의 색깔이 짙은 녹색으로 변하는 녹조현상이 감소될 수 있다.
위와 같은 장점에 따라 태양광 발전 시스템을 수면에 설치하기 위한 다양한 기술이 개발되었다.
태양광 발전 시스템을 수상(또는 수면)에 설치하기 위한 기술 중의 하나로서, 등록특허공보 제10-1382417호에 부유식 태양광 발전 시스템이 개시되었다.
상기 기술은 부유 상태에서도 태양을 추적하여 발전을 수행하도록 함으로써 생산 전력량을 증대시킴과 아울러, 해수면의 요동을 예측하고 이를 통해 예측 최대 전력점 추종을 수행하도록 하여, 발전효율을 향상시키도록 한 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
또한, 등록특허공보 제10-1617384호에 부유식 수상 태양광 발전 장치가 개시되었다.
상기 기술은 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서, 수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와; 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와; 수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수 개의 환형부유체와; 상기 중앙회전부재와 상기 복수 개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수 개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와; 태양전지패널을 포함하여 구성되어 상기 받침대에 설치되는 태양광발전설비와; 상기 환형부유체는, 합성수지 소재로 이루어진 파이프 복수 개가 단일폐곡선을 형성하도록 상호 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.
그러나 상기의 기술들은 수상에 설치되는 특성상 파고의 영향을 받을 수밖에 없고 하나의 큰 단위체로 구성됨에 따라 파고에 의해 부유체에 외력이 가해지고, 이 외력은 프레임을 파손시킬 수 있는 문제점이 발생된다.
아울러, 복수 개의 단위체를 연결하기가 곤란할 뿐만 아니라 연결에 따른 빈 공간이 발생하여 수면활용면적이 감소되는 단점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해소하고자 하는 과제는, 수상에 부유되고 단위 면적을 갖는 단위 부유체를 연결하여 다양한 형태로 구성될 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 바람에 의해서 발생된 파고에 유동적으로 대응할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 외측부에는 유지 보수용 발판이 설치되며 수면에 부유 설치되는 부유체; 상기 부유체의 발판에 설치되고 수중 바닥에 삽입되어 상기 부유체의 이동을 방지하는 고정부재; 상기 부유체의 상면에 설치되고 수광된 태양광을 이용하여 직류 전원을 생산하는 태양 전지셀이 다수 개 열결된 태양광 어레이 모듈; 상기 태양광 어레이 모듈의 거치 각도를 조절하는 각도조절부재; 및 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 연결부재를 포함하여 구성되고, 상기 연결부재는 상기 발판에 격자 형태로 돌출되는 고정대; 상기 고정대와 이웃하는 부유체의 고정대에 삽입되고, 그 중심부에 2축 자유도를 갖는 조인트가 구비되며, 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 십자형태의 연결대; 상기 고정대 중에서 적어도 하나의 고정대 상부에 설치되는 락커; 및 상기 연결대의 양측 각각에 나사 결합되어 조임에 의해 상기 고정대와 밀착되어 조임되는 연결너트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각도조절부재는 한 쌍의 상부암과 하부암이 마름모꼴로 결합된 회동링크; 상기 상부암의 하단과 하부암의 상단을 결속시키는 힌지축; 및 양쪽의 상기 힌지축을 관통하여 나사결합되는 리드스크류를 포함하여 구성되고, 상기 상부암의 상단은 상기 태양광 어레이 모듈에 힌지 결합되고, 상기 하부암의 하단은 상기 부유체에 힌지 결합되며, 상기 리드스크류의 정,역회전에 따라 각각의 상기 힌지축 사이의 간격이 늘어나거나 좁혀지게 되고, 상기 힌지축의 사이 간격에 따라 상기 태양광 어레이 모듈의 경사각이 변화되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부유체는 육각 형상 또는 삼각형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 태양광 어레이가 설치된 부유체와 이웃의 부유체를 용이하게 연결할 수 있으므로, 수면 형상에 대응하여 부유체 어레이 형상을 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 부유체와 이웃하는 부유체와의 빈공간을 최소화하여 수면을 효율적으로 활용할 수 있고, 파고에 의해 유동적으로 동작됨에 따라 외력에 의한 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 부유체에 대한 정면측 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 고정부재의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 고정부재의 결합에 따른 동작 상태도.
도 6은 도 5에 대한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 각도조절부재를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재의 연결대에 대한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 부유체에 대한 정면측 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 고정부재의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 고정부재의 결합에 따른 동작 상태도.
도 6은 도 5에 대한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 각도조절부재를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재의 연결대에 대한 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 수상에 부유되고 단위 면적을 갖는 단위 부유체를 연결하여 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 바람에 의해서 발생된 파고에 유동적으로 대응할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 부유체에 대한 정면측 사시도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 부유체(100), 고정부재(200), 태양광 어레이 모듈(300), 각도조절부재(400) 및 연결부재(500)를 포함하여 구성된다.
상기의 구성에서, 태양광 발전 시스템은 태양광 어레이 모듈에서 출력되는 직류 전원 각각을 취합하여 출력하는 접속반과 상기 접속반에서 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 등이 더 포함된다.
부유체(100)는 수면에 부유될 수 있도록 구성되되, 외측부에는 유지 보수용 발판(110)이 설치된다.
이때 상기 부유체(100)는 내부가 빈 형태의 부구(120)와 상기 부구를 고정하는 프레임 및 상기 프레임 상부에 설치되는 패널 등을 포함하여 구성되거나 또는 내부에 비중이 가벼운 재질이 충전된 단일의 패널로도 구성될 수 있다.
상기 부유체(100)는 이웃하는 다른 부유체와 연결되어 수면상에 배치되게 되는 데, 이웃하는 부유체와의 외측면이 서로 마주하여 연결될 수 있도록 평면이 육각 형상으로 이루어질 수 있다. 또는 육각 형상은 삼각형 6개의 결합으로 구성될 수 있기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 삼각 형상으로도 구성될 수 있다.
이와 같은 부유체(100)는 필요에 따라 수상에서 이동될 수 있도록 이동식으로 운용될 수 있고, 이동된 위치에서 고정되도록 고정부재(200)가 구비된다.
도 4는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 고정부재의 분해 사시도이고, 도 5는 고정부재의 결합에 따른 동작 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5에 대한 단면도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 4 및 도 5를 참조하면, 고정부재(200)는 하우징(210), 이탈방지너트(220), 조임너트(230), 폴대(240), 압착링(250) 및 가압볼트(260)를 포함하여 구성된다.
하우징(210)은 부유체(100)의 발판(110)에 상부로 돌출되게 설치되는 것으로서, 발판(110)에 면접하는 하우징플랜지(211)와 내측으로 나사산(212)이 형성된 몸체(213)로 구성된다.
이 하우징(210)은 별도의 나사 또는 용접에 의해 상기 발판(110)에 설치되고, 그 내부는 통개된 형상으로 이루어진다.
이탈방지너트(220)는 상기 하우징(210)의 나사산(212)에 나사 결합되는 것으로서, 상부에는 이탈방지너트플랜지(221)가 형성된다.
이때, 상기 이탈방지너트플랜지(221)의 외경은 상기 몸체(213)의 외경보다 상대적으로 크게 형성되고, 이탈방지너트(220)가 하우징(210)에 나사 결합된 상태에서 상기 하우징(210)의 상부에는 소정의 단턱이 형성된다.
조임너트(230)는 내부가 통개되고 내측에 나사산(231)이 형성되되 하부에 내측으로 돌출된 단턱(232)이 형성되어, 상기 하우징(210)의 외측에 삽입설치된다.
이때, 상기 하우징(210), 이탈방지너트(220) 및 조임너트(230)의 조립 순서를 살펴보면, 우선 발판(110)의 상부에 하우징(210)이 설치된다. 여기서, 상기 발판(110)에는 폴대(260)가 관통되는 소정의 천공된 홀이 구비되고, 상기 홀의 중심축에 하우징(210)의 중심축이 동일 축상에 위치하도록 구성된다.
다음으로, 조임너트(230)가 상기 하우징(210)에 삽입된 후, 이탈방지너트(220)가 상기 하우징(210)에 나사결합된다.
이에, 상기 하우징(210)에 삽입된 조임너트(230)는 회동가능하나 조임너트(230)의 단턱(232)이 상기 이탈방지너트(220)의 이탈방지너트플랜지(221)에 걸림되어 이탈되지 않게 된다.
여기서, 상기 조임너트(230)가 상기 하우징(210)에 삽입된 상태에서, 상기 이탈방지너트(220)가 상기 하우징(210)에 나사결합이 용이하도록, 상기 하우징(210)의 높이는 상기 조임너트(230)의 높이보다 상대적으로 높게 형성될 수 있다.
폴대(240)는 상기 하우징(210)을 관통하여 설치되되 그 하단 선단부가 수중 바닥에 삽입되는 것으로서, 그 내부가 통개된 파이프로 구성될 수 있다.
압착링(250)은 상기 폴대(240)가 삽입되었을 때 상기 폴대(240)의 외측면을 물어잡는 기능을 수행하는 것으로서, 상부에서 하방으로 테이퍼 형상으로 이루어지되 절개부가 형성되어 외압에 의해 직경이 축소되게 된다.
가압볼트(260)는 상기 압착링(250)의 상부측에 설치되며, 상기 폴대(240)가 삽입되도록 하기 위한 것으로서, 상기 가압볼트(260)에는 상기 압착링(250)이 수용되는 홈이 형성된다.
첨부된 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)는 하우징(210), 이탈방지너트(220), 조임너트(230), 폴대(240), 압착링(250) 및 가압볼트(260)가 결합된 상태의 사시도 및 단면도이다.
상기 도 5의 (a) 및 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 가압볼트(260)를 상부측으로 들어올린 상태에서, 압착링(250)을 하부 방향으로 내려 상기 가압볼트(260)가 상기 조임너트(230)에 체결될 수 있는 적정 위치로 조절하게 되고, 상기 조임너트(230)가 상기 가압볼트(260)에 나사결합 되도록 위치를 조절하게 된다.
첨부된 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)는 하우징(210), 이탈방지너트(220), 조임너트(230), 폴대(240), 압착링(250) 및 가압볼트(260)가 결합된 상태의 사시도 및 단면도이다.
상기 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 조임너트(230)가 상기 가압볼트(260)에 나사결합된 상태에서 상기 조임너트(230)를 조이게 되면, 가압볼트(260)는 내측에 위치한 압착링(250)을 가압하게 되고, 압착링(250)을 가압함에 따라 상기 압착링(250)은 폴대(240)에 밀착되게 된다. 압착링(250)이 폴대(240)에 밀착됨에 따라 조임너트(230)를 더욱 조이게 되면, 가압볼트(260)는 조임너트(230)의 내측으로 더 깊이 삽입되게 되고, 폴대(240)는 하부 방향으로 이동되게 되며, 이에 폴대(240)의 하부 선단이 수중 바닥에 삽입되게 된다. 이 과정을 수회 반복하게 되면, 도면에 도시하지 않았으나 폴대(240)의 하부 선단은 수중 바닥에 매설되어 부유체(100)가 해당 위치에서 고정되게 된다.
이러한 고정부재(200)는 부유체(100)의 발판(110) 또는 필요한 위치에 복수 개 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해서 고정부재(200)의 폴대(240)는 수중 바닥에 쉽게 삽입될 수 있으므로, 부유체(100)는 의도된 위치의 수면에서 고정될 수 있는 장점 있다.
태양광 어레이 모듈(300)은 태양으로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전기를 발생시키기 위한 태양전지 어레이가 복수 개 배열된 패널로서, 상기 패널의 형태를 유지하는 소정의 프레임을 포함한다.
상기 태양전지 어레이는 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 구체적으로, 상기 태양전지 어레이는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다.
상기 태양전지 어레이는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 구성될 수 있고, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다. 이러한 태양전지 어레이의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지 셀은 복수 개로 사용된다. 즉, 가정에서 사용되는 필요 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여, 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다. 또한, 태양전지 어레이가 야외에 설치됨에 따라 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 구성하여 사용한다.
각도조절부재(400)는 상기 태양광 어레이 모듈(300)의 각도를 조절하는 것으로서, 첨부된 도 7은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 각도조절부재를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 7을 참조하면, 상기 각도조절부재(400)는 회동링크(410), 힌지축(420) 및 리드스크류(430)를 포함하여 구성된다.
상기 회동링크(410)는 각각 한 쌍의 상부암(411)과 하부암(412)이 마름모꼴로 결합된 형태로 이루어진다.
힌지축(420)은 상기 상부암(411)의 하단과 하부암(412)의 상단을 결속시키는 것으로서, 각각 한 쌍의 상부암(411)과 하부암(412)을 결속시키면서 힌지 가능하도록 양측에 구성된다.
리드스크류(430)는 양쪽의 상기 힌지축을 관통하여 나사결합되며, 일측에는 손잡이(도면부호 미표시)가 설치된다.
또한, 상기 상부암(411)의 상단은 태양광 어레이 모듈(300)에 힌지 결합되고, 상기 하부암(412)의 하단은 상기 부유체(100)에 힌지 결합된다.
이에, 상기 리드스크류(430)의 정회전 또는 역회전에 따라 각각의 상기 힌지축(420) 사이의 간격이 늘어나거나 좁혀지게 되고, 상기 힌지축(420)의 사이 간격에 따라 상기 태양광 어레이 모듈(300)의 경사각이 변화된다.
설계조건에 따라서, 상기 리드스크류(430)는 모터 및 제어장치를 통해 자동으로 각도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 제어장치는 지역 및 시간에 따라 계절별 태양의 고도가 저장된 데이터를 구비하고, 태양광 어레이 모듈(300)의 각도를 제어하는 시간에 대응되는 각도를 상기 데이터에서 로드하여, 상기 모터를 정회전 또는 역회전시키도록 구성될 수 있다.
연결부재(500)는 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하기 위한 것으로서, 도 8은 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 8을 참조하면, 상기 연결부재(500)는 고정대(510), 연결대(520), 락커(530) 및 연결너트(540)를 포함하여 구성된다.
고정대(510)는 발판(110)에 격자 형태로 돌출되는 4개의 기둥으로서, 상기 발판(110)에 견고히 고정된다.
이때, 상기 고정대(510)는 이웃하는 부유체(100)의 발판(110)에도 설치되되, 서로 마주하도록 배치된다.
연결대(520)는 상기 고정대(510)와 이웃하는 부유체의 고정대에 삽입되어 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 것으로서, 도 9는 본 발명에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 적용된 연결부재의 연결대를 나타낸 도면이다.
즉, 상기 연결대(520)의 양측 선단은 상기 고정대(510)에 삽입될 수 있는 십자형태로 구성된다.
이때, 상기 연결대(520)로 연결된 부유체(100)가 파도에 의해서 수직 또는 수평 방향으로 소정의 유격을 가지도록 하여 파고에 따라 자연스럽게 유동될 수 있도록 상기 연결대(520)의 중심부에는 2축 자유도를 갖는 조인트(521)가 구비된다.
이에 따라, 상기 연결대(520)로 연결된 부유체들은 파고에 의해 유동적으로 동작됨에 따라 외력에 의한 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 구성에서 상기 연결대(520)는 상기 고정대(510)에 상부에서 하부로 삽입에 의해 결합되게 되어, 부유체 사이의 이격 거리를 일정하게 유지할 수 있으나, 상기 연결대(520)는 상부로 작용하는 외력에 의해 상기 고정대(510)에서 이탈될 수 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 상기 고정대 중에서 적어도 하나의 고정대 상부에는 락커(530)가 설치될 수 있다.
상기 락커(530)는 고정대와 고정대를 연결하되 상기 연결대(520)의 축과 수직방향으로 설치되며, 하부방향으로는 힌지 회동되고 상부방향으로는 회전이 방지되어 고정대에 삽입된 연결대가 상부로 이탈되는 것을 방지한다.
또한, 연결대와 고정대의 더욱 견고한 결합을 위해 상기 연결대에는 연결너트(540)가 설치된다.
상기 연결너트(540)는 상기 연결대의 양측 각각에 나사 결합되어 조임에 의해 상기 고정대와 밀착된다.
이때, 상기 연결너트(540)에는 고정대와의 밀착을 더욱 긴밀하게 유지하게 위해 플랜지가 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 태양광 어레이가 설치된 부유체와 이웃의 부유체를 용이하게 연결할 수 있으므로, 수면 형상에 대응하여 부유체 어레이 형상을 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 부유체와 이웃하는 부유체와의 빈공간을 최소화하여 수면을 효율적으로 활용할 수 있고, 파고에 의해 유동적으로 동작됨에 따라 외력에 의한 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 부유체 110: 발판
120: 부구 200: 고정부재
210: 하우징 211: 하우징플랜지
212: 나사산 213: 몸체
220: 이탈방지너트 221: 이탈방지너트플랜지
230: 조임너트 231: 나사산
232: 단턱 240: 폴대
250: 압착링 260: 가압볼트
300: 태양광 어레이 모듈 400: 각도조절부재
500: 연결부재
120: 부구 200: 고정부재
210: 하우징 211: 하우징플랜지
212: 나사산 213: 몸체
220: 이탈방지너트 221: 이탈방지너트플랜지
230: 조임너트 231: 나사산
232: 단턱 240: 폴대
250: 압착링 260: 가압볼트
300: 태양광 어레이 모듈 400: 각도조절부재
500: 연결부재
Claims (3)
- 외측부에는 유지 보수용 발판이 설치되며 수면에 부유 설치되는 부유체;
상기 부유체의 발판에 설치되고 수중 바닥에 삽입되어 상기 부유체의 이동을 방지하는 고정부재;
상기 부유체의 상면에 설치되고 수광된 태양광을 이용하여 직류 전원을 생산하는 태양 전지셀이 다수 개 열결된 태양광 어레이 모듈;
상기 태양광 어레이 모듈의 거치 각도를 조절하는 각도조절부재; 및
상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 연결부재;
를 포함하여 구성되고,
상기 고정부재는,
상기 부유체의 발판에 상부로 돌출되게 설치되고, 상기 발판에 면접하는 하우징플랜지와 내측으로 나사산이 형성된 몸체로 구성되는 하우징;
외경이 상기 몸체의 외경보다 상대적으로 크게 형성되고, 상부에 이탈방지너트플랜지가 형성되며, 상기 하우징의 나사산에 나사 결합된 상태에서 상기 이탈방지너트플랜지에 의해 상기 하우징의 상부에 소정의 단턱이 형성되는 이탈방지너트;
내부가 통개되고 내측에 나사산이 형성되되 하부에 내측으로 돌출된 단턱이 형성되며 상기 하우징의 외측에 삽입설치되는 조임너트;
상기 하우징을 관통하여 설치되고, 그 하단 선단부가 수중 바닥에 삽입되는 폴대;
상기 폴대에 삽입되고, 상부에서 하방으로 테이퍼 형상으로 이루어지며, 절개부가 형성되어 외압에 의해 직경이 축소되는 압착링; 및
상기 폴대에 삽입되되 상기 압착링의 상부측에 설치되고, 상기 압착링이 수용되는 홈이 형성된 가압볼트;
를 포함하여 구성되며,
상기 고정부재의 상기 조임너트가 상기 가압볼트에 나사결합된 상태에서, 상기 조임너트를 조이는 경우, 상기 가압볼트가 내측에 위치한 상기 압착링을 가압하고, 가압에 따라 상기 압착링이 상기 폴대에 밀착되며, 상기 압착링이 상기 폴대에 밀착됨에 따라 상기 조임너트가 더욱 조여지는 경우, 상기 가압볼트가 상기 조임너트의 내측으로 더 깊이 삽입되고, 상기 폴대는 하부 방향으로 이동됨과 함께, 상기 폴대의 하부 선단이 수중 바닥에 삽입되며,
상기 연결부재는,
상기 발판에 격자 형태로 돌출되고 상기 발판에 고정되는 4개의 기둥으로 이루어지는 고정대;
상기 고정대와 이웃하는 부유체의 고정대에 삽입되고, 그 중심부에 2축 자유도를 갖는 조인트가 구비되며, 상기 부유체와 이웃하는 부유체를 연결하는 십자형태의 연결대;
상기 고정대 중에서 적어도 하나의 고정대 상부에 설치되고 상기 연결대의 축과 수직방향으로 설치되며, 하부방향으로는 힌지 회동되고 상부방향으로는 회전이 방지되어 상기 고정대에 삽입된 연결대가 상부로 이탈되는 것을 방지하는 락커; 및
상기 연결대의 양측 각각에 나사 결합되고 플랜지가 형성되어 조임에 의해 상기 고정대와 밀착되어 조임되는 연결너트;
를 포함하여 구성되며,
상기 각도조절부재는,
한 쌍의 상부암과 하부암이 마름모꼴로 결합된 회동링크;
상기 상부암의 하단과 하부암의 상단을 결속시키는 힌지축; 및
양쪽의 상기 힌지축을 관통하여 나사결합되는 리드스크류;
를 포함하여 구성되고,
상기 상부암의 상단은 상기 태양광 어레이 모듈에 힌지 결합되고, 상기 하부암의 하단은 상기 부유체에 힌지 결합되며, 상기 리드스크류의 정,역회전에 따라 각각의 상기 힌지축 사이의 간격이 늘어나거나 좁혀지게 되고, 상기 힌지축의 사이 간격에 따라 상기 태양광 어레이 모듈의 경사각이 변화되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 부유체는,
육각 형상 또는 삼각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템.
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