KR101878156B1

KR101878156B1 - 수상 태양광 발전장치의 연결유닛

Info

Publication number: KR101878156B1
Application number: KR1020170149113A
Authority: KR
Inventors: 김대호
Original assignee: 주식회사 대경산전
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-07-16

Abstract

본 발명은 수상 태양광 발전장치의 연결유닛에 관한 것으로, 부력을 통해 수상에 부유하는 프레임과 프레임의 상측에 설치되는 태양전지패널을 포함하는 다수의 태양광 발전모듈들 사이를 연결하는 연결유닛에 있어서, 상기 연결유닛은, 다수의 태양광 발전모듈들 중 서로 인접하는 두 개의 태양광 발전모듈의 일측에 각각 결합되는 한 쌍의 체결브라켓; 및 이 한 쌍의 체결브라켓에 양단부가 각각 축 회전 가능하게 연결되며 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작되는 탄성연결체(124);를 포함하며, 수상에 파도 발생 시 상기 탄성연결체의 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장 및 뒤틀림에 의해 태양광 발전모듈들이 자유롭게 움직임으로써 파도가 발생하더라고 연결유닛의 파손 없이 태양광 발전모듈들 간의 긴밀한 연결이 가능하다.

Description

수상 태양광 발전장치의 연결유닛{CONNECTING UNIT OF SOLAR POWER GENERATION DEVICE}

본 발명은 수상 태양광 발전장치의 연결유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 인접하는 태양광 발전모듈에 양단부가 축 회전 가능하게 연결되고 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작됨에 따라 파도 발생시 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장, 뒤틀림으로 인해 파손 없이 양단부에 연결되어 있는 태양광 발전모듈들의 유연한 움직임을 가능하게 하는 수상 태양광 발전장치의 연결유닛에 관한 것이다.

종래의 발전설비에 의한 환경오염의 심화로 인해 친환경 에너지를 이용한 친환경발전시설에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 친환경발전시설로는 태양광발전, 풍력발전, 지열발전 등이 있으며 이와 같은 친환경 발전시설들은 종래 발전시설들이 생산하던 전기를 대체할 만큼의 전기를 생산할 수 있는 방향으로 연구가 이루어지고 있다.

이 중 태양광발전시설은 많은 양의 전기를 생산하기 위해서 넓은 대지에 대량의 태양전지판을 설치하지만, 입지가 좋은 대지의 경우에는 지가가 높아 매입이 어려운 단점이 있다.

이에, 최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 수상에 태양광 발전장치를 설치하는 기술이 제안되고 있다. 이와 같은 수상 태양광 발전장치는 수상에 부유되는 부력체가 결합되어 있는 프레임과, 프레임의 상부에 설치되는 태양전지패널를 포함하는 태양광 발전모듈로 구성되며, 각각의 태양광 발전모듈이 서로 연결되어 하나의 수상 태양광 발전장치를 형성하게 된다.

하지만, 종래의 수상 태양광 발전장치는 각각의 태양광 발전모듈을 연결하는 부재가 "바" 형태로 구성됨에 따라 파도 등에 의해 물에 불규칙하게 움직일 시 물의 유동 대응력이 저하되어 프레임이 휘거나 파손되는 문제점이 발생하며, 심할 경우에는 태양광 발전모듈이 분리되어 유실되는 등의 문제점이 발생한다.

(특허문허 1) 국내등록특허공보 제10-1171683호(2012.07.30.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 인접하는 태양광 발전모듈에 양단부가 축 회전 가능하게 연결되고 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작됨에 따라 파도 발생시 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장, 뒤틀림에 인해 파손 없이 양단부에 연결되어 있는 태양광 발전모듈들의 유연한 움직임을 가능하게 하는 수상 태양광 발전장치의 연결유닛을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명에 명시되지 않은 또 다른 목적들은 후술하는 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수상 태양광 발전장치의 연결유닛은, 부력을 통해 수상에 부유하는 프레임과 프레임의 상측에 설치되는 태양전지패널을 포함하는 다수의 태양광 발전모듈들 사이를 연결하는 연결유닛에 있어서, 상기 연결유닛은, 다수의 태양광 발전모듈들 중 서로 인접하는 두 개의 태양광 발전모듈의 일측에 각각 결합되는 한 쌍의 체결브라켓; 및 이 한 쌍의 체결브라켓에 양단부가 각각 축 회전 가능하게 연결되며 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작되는 탄성연결체;를 포함하며, 수상에 파도 발생 시 상기 탄성연결체의 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장 및 뒤틀림에 의해 태양광 발전모듈들이 자유롭게 움직이는 것을 특징으로 한다.

여기서, 탄성연결체는 다수 개가 적층되어 체결브라켓에 축 회전 가능하게 연결되며, 탄성연결체에는 벌집 모양 패턴의 보강홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 보강홀은 중심부에서부터 외측으로 갈수록 크기가 점점 작아짐으로써 중심부의 수축, 인장 및 뒤틀림이 더욱 유기적으로 이루어지며, 양단부의 강도는 증가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연결유닛이 탄성연결체가 체결브라켓을 통해 태양광 발전모듈에 축 회전 가능하게 결합되며 탄성력이 좋은 탄소 섬유로 제작됨에 따라, 수상에 파도 발생 시 탄성연결체의 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장, 뒤틀림이 작용하여 각각의 태양광 발전모듈들이 상하, 좌우, 전후 방향으로 자유롭게 개별 움직이므로 파도에 대한 태양광 발전모듈 간의 위치 변화가 유연하게 이루어져 파도 발생시에도 연결유닛의 파손 없이 태양광 발전모듈들 간의 긴밀한 연결이 가능한 장점이 있다.

또한, 다수의 탄성연결체를 적층하여 구성함으로써, 탄성연결체에 뒤틀림이나 휘어짐, 꺾임이 발생하더라도 각각의 탄성연결체가 서로 다른 수축, 인장, 및 뒤틀림 강도로 작용함으로써 탄성연결체가 보다 유연하게 뒤틀려지거나 휘어지며, 내부에 벌집 모양 패턴의 보강홀을 다수 개 형성함으로써 탄성연결체의 수축 및 인장, 뒤틀림 효과를 더욱 증가되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛에 의해 태양광 발전모듈이 연결되어 있는 수상 태양광 발전장치의 모습을 전체적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈 사이에 연결유닛이 설치되어 있는 모습을 보여주는 부분 확대 사시도이다.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛을 구성하는 탄성연결체의 사시도 및 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성연결체에 서로 다른 크기의 보강홀이 형성되어 있는 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

먼저, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛에 의해 태양광 발전모듈들이 연결되어 있는 수상 태양광 발전장치의 전체적인 모습을 보여주는 사시도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛(120)은 수상 태양광 발전장치(100)를 구성하는 태양광 발전모듈(110)들 사이를 연결하는데 사용된다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛(120)을 설명함에 앞서 연결유닛(120)이 사용되는 수상 태양광 발전장치(100)의 구성에 대해 간단히 설명하기로 한다.

수상 태양광 발전장치(100)는 수상(저수지, 댐, 바다, 호수 등)에 설치되는 태양광 발전장치로서 다수의 태양광 발전모듈(110)로 구성된다. 한편, 수상 태양광 발전장치(100)는 하나의 태양광 발전모듈(110)을 구비할 수도 있으나, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전장치(100)는 두 개 이상의 태양광 발전모듈(110)이 연결유닛(120)에 의해 연결되어 있는 구성을 지칭하는 것으로 이해하는 것이 바람직할 것이다.

태양광 발전모듈(110)은 수상에 부유한 상태로 태양전지패널(114)을 통해 태양광을 흡수하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 부력체(111)에 의해 수상에 띄워지는 프레임(112)과 프레임(112)의 상측에 설치되는 태양전지패널(114)을 포함하여 구성된다. 이때, 본 실시예에서는 부력체(111)와 프레임(112)이 서로 독립적인 부재로 도시되어 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 프레임(112) 자체가 부력을 갖는 부재일 수도 있으며, 부력체(111)와 프레임(112)이 일체형으로 이루어질 수도 있다. 즉, 태양광 발전모듈(110)은 부력에 의해 수상에 부유하는 프레임(112)과 프레임(112)의 상측에 설치되어 태양빛을 이용해 전기 에너지를 생산하는 태양전지패널(114)이 구비되어 있는 구성이라면 모든 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

덧붙여, 프레임(112)은 길이가 긴 사각 파이프 모양으로 네 면에 길이방향을 따라 'ㅜ'자 모양으로 움푹 파인 결합홈이 마련되어 있으며 다수 개가 직교하여 결합됨으로써 전체적인 뼈대를 형성하는 지지로드와, 지지로드에 연결된 상태로 태양전지패널(114)을 받치는 삼각형상의 지지체와, 지지로드의 상측에 배치되는 발판으로 구성될 수 있다. 이때, 후술하는 연결유닛(120)의 체결브라켓(122)은 프레임(112)에 결합되는데, 구체적으로는 프레임(112)의 지지로드에 연결되는 것이며, 체결브라켓(112)은 지지로드의 결합홈에 삽입되는 결합나사를 통해 프레임(112)의 지지로드에 결합될 수 있다.

수상 태양광 발전장치(100)는 상기와 같은 태양광 발전모듈(110)이 다수 개 결합되어 구성되며, 인접하는 두 개의 태양광 발전모듈(110)은 연결유닛(120)을 통해 서로 연결된다. 한편, 풍랑 등으로 인해 수상에 발생되는 파도에 의해 태양광 발전모듈(110)들 사이에 수축, 인장, 뒤틀림이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 연결유닛(120)을 통해 연결되어 있는 태양광 발전모듈(110)은 연결유닛(120)을 구성하고 있는 탄성연결체(124)의 축 회전 운동 및 탄성력에 의해 서로 상하, 전후 및 좌우 방향으로 자유롭게 유동됨으로써 연결유닛(120) 및 태양광 발전모듈(110)의 파손이 방지되는 효과를 갖는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈 사이에 연결유닛이 설치되어 있는 모습을 보여주는 부분 확대 사시도가 도시되어 있으며, 도 3의 (a)와 (b)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결유닛을 구성하는 탄성연결체의 사시도 및 정면도가 각각 도시되어 있다.

도 2와 도 3을 참조하여 살펴보면, 연결유닛(120)은 상술한 바와 같이 다수의 태양광 발전모듈(110)들 중 서로 인접하는 두 개의 태양광 발전모듈(110)의 일측에 결합되는 한 쌍의 체결브라켓(122)과, 한 쌍의 체결브라켓(122)에 양단부가 각각 축 회전 가능하게 연결되며 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작되는 탄성연결체(124);를 포함하여 구성된다.

체결브라켓(122)은 서로 인접하는 태양광 발전모듈(110)의 프레임(112)에 결합되는 한 쌍으로 구성된다. 체결브라켓(122)은 상술한 바와 같이 프레임(112)을 구성하는 지지로드의 결합홈에 결합나사를 이용하여 체결될 수 있다. 체결브라켓(122)은 대체로 'ㄷ'이나 'C'자 모양으로 이루어지며, 체결브라켓(122)의 내측에는 체결나사(123)를 통해 탄성연결체(124)가 축 회전 가능하게 결합된다. 체결나사(123)는 탄성연결체(124)는 양단부에 형성되어 있는 체결홈(125)을 관통하여 결합된다. 한 쌍의 체결브라켓(122)에는 탄성연결체(124)가 다수 개 적층되어 연결된다.

탄성연결체(124)는 탄성력과 강도가 우수한 탄소 섬유(carbon fiber)로 제작되며, 상기한 바와 같이 체결브라켓(122)에 다수 개가 적층되어 연결됨에 따라 신축 및 뒤틀림, 휘어짐에 좀 더 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 파도 등에 의해 태양광 발전모듈(110)들이 각기 다른 방향으로 움직여 태양광 발전모듈(110)들의 사이가 가까워지거나 멀어지게 되면 탄성연결체(124)들이 수축 또는 신장됨으로써 태양광 발전모듈(110)의 사이가 유동적으로 가변될 수 있다. 또한, 태양광 발전모듈(110)의 흔들림에 따라 탄성연결체(124)에 뒤틀림이나 휘어짐이 발생하게 되면 다수의 탄성연결체(124)들이 각기 따로따로 신축 및 휘어짐으로써 보다 유연한 작용이 가능하게 된다. 다시 말해, 다수의 탄성연결체(124)에 수축, 신장, 뒤틀림, 및 휘어짐이 발생 시 다수의 탄성연결체(124)에 모두 각기 다른 응력이 발생함으로써 탄성연결체(124)들이 보다 유연하게 작용하게 될 수 있다.

탄성연결체(124)의 내측에는 다수의 보강홀(126)이 형성된다. 보강홀(126)은 탄성연결체(124)의 수축, 신장, 뒤틀림을 강도를 향상시켜준다. 보강홀(126)은 다양한 모양으로 제작될 수 있으나, 탄성연결체(124)의 강도 증가를 위하여 본 실시예와 같이 벌집 모양의 패턴으로 제작되는 것이 바람직하다. 보강홀(126)은 도 3에 도시된 바와 같이 모두 동일한 크기로 제작될 수 있으나, 바람직하게는 도 4와 같이 탄성연결체(124)의 중심부로부터 수축, 신장, 및 뒤틀림이 시작될 수 있도록 중심부로부터 외측으로 갈수록 크기가 점점 작아지도록 구성되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 탄성연결체(124)의 중심부는 수축, 인장 및 뒤틀림의 작용이 시작되는 부분이며, 양단부는 각각 체결브라켓(122)에 고정되는 부분으로 탄성연결체(124)의 중심부는 수축, 인장 및 뒤틀림 작용이 유기적으로 이루어지게 해주는 것이 중요하며, 양단부는 체결브라켓(122)에 파손 없이 견고히 고정될 수 있도록 강도를 증가시켜주는 것이 중요하다. 이를 위해, 탄성연결체(124)의 보강홀(126)은 상기한 바와 같이 중심부에서 외측으로 갈수록 점점 크기가 작아지도록 구성된다. 더욱 상세히, 비교적 크기가 작은 보강홀(126)이 다수 개가 밀집되어 있는 탄성연결체(124)의 양단부는 강도가 증가하게 되며, 비교적 크기가 큰 보강홀(126)이 소수 개가 마련되어 있는 탄성연결체(124)의 중심부는 수축, 인장 및 뒤틀림과 같은 탄성연결체(124)의 유연한 탄성 움직임이 가능하여 보다 유기적으로 수축, 인장 및 뒤틀림 작용이 가능하게 된다. 즉, 보강홀(126)의 위치별 크기 변화에 의해 태양광 발전모듈(110)에 연결유닛(120)의 양단부가 각각 견고히 고정됨과 동시에 중심부의 더욱 유연한 움직임이 가능하게 되는 효과를 갖게 된다.

지금부터는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전장치의 연결유닛의 작용을 상세히 설명한다.

도 1과 도 2와 같이 태양광 발전모듈(110) 사이에는 체결브라켓(122)을 통해 각각의 프레임(112)에 양단부가 축 회전 가능하게 연결되어 있는 탄성연결체(124)가 구비된다. 탄성연결체(124)는 파도에 의해 양단부에 결합되어 있는 태양광 발전모듈(110)의 높낮이가 달라지더라도 체결브라켓(122)을 통해 각각의 프레임(112)으로부터 축 회전함으로써 태양광 발전모듈(110)의 위치를 유연하게 변화시킬 수 있다.

또한, 벌집 패턴을 갖는 다수의 보강홀(126)을 통해 탄성연결체(124)들의 수축력과 신장력이 향상함으로써 태양광 발전모듈(110)의 더욱 자유로운 움직임이 가능하게 된다.

더불어, 태양광 발전모듈(110)에 서로 다른 방향으로 흔들림이 발생하여 연결유닛(120)에 뒤틀림이나 꺾임이 발생할 경우 다수의 탄성연결체(124)에 위치에 따라 각기 다른 크기로 수축, 인장, 및 뒤틀림이 발생하므로 탄성연결체(124)들의 움직임이 더욱 유연하게 작용하게 됨으로써 탄성연결체(124)의 파손이 저감되는 효과를 갖는다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100:수상 태양광 발전장치 110:태양광 발전모듈
120:연결유닛 122:체결브라켓
124:탄성연결체 126:보강홀

Claims

부력을 통해 수상에 부유하는 프레임(112)과 상기 프레임의 상측에 설치되는 태양전지패널(114)을 포함하는 다수의 태양광 발전모듈(110)들 사이를 연결하는 연결유닛(120)에 있어서,
상기 연결유닛은,
상기 다수의 태양광 발전모듈들 중 서로 인접하는 두 개의 태양광 발전모듈의 일측에 결합되는 한 쌍의 체결브라켓(122); 및
단일 또는 다수 개가 적층된 상태로 상기 한 쌍의 체결브라켓(122)에 양단부가 각각 축 회전 가능하게 연결되고, 탄성력을 갖는 탄소 섬유로 제작되며, 내부에 벌집 모양 패턴의 보강홀(126)이 마련되어 있는 복수 개의 탄성연결체(124);를 포함하며,
수상에 파도 발생 시 상기 탄성연결체의 축 회전 및 탄성력에 의한 수축, 인장 및 뒤틀림을 이용해 상기 연결유닛의 양단부에 연결되어 있는 상기 태양광 발전모듈들이 자유롭게 유동되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치의 연결유닛.
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제1항에 있어서,
상기 보강홀은 중심부에서부터 외측으로 갈수록 크기가 점점 작아짐으로써 중심부의 수축, 인장 및 뒤틀림이 더욱 유기적으로 이루어지며, 양단부의 강도는 증가하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전장치의 연결유닛.