KR101899469B1 - 태양광 발전이 가능한 지상철 교각 - Google Patents

태양광 발전이 가능한 지상철 교각 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각(90)은 다음과 같이 구성된다.
지반에 지지된 기둥(91)과, 상기 기둥(91)의 상부에 일체로 연결된 보(93)와, 상기 보(93)의 상면에 좌우측에 각각 배치되는 모노레일(95)을 포함하는 지상철 교각에 있어서;
상기 보(93)에 고정된 태양광 발전장치(100)를 포함하고,
상기 태양광 발전장치(100)는,
상기 보(93)의 양측면에 지지된 아암(110)과, 양측의 상기 아암(110)의 상면에 각각 고정된 완충수단(200)과, 상기 완충수단(200)에 고정되는 것으로서 상기 모노레일(95)을 상방으로 둘러싸는 프레임(120)과, 상기 프레임(120)의 상면에 마감된 상판(130)과, 상기 상판(130)의 상면에 부착된 태양전지모듈(140)을 포함한다.
따라서, 다음과 같은 효과를 발휘한다.
첫째, 지상철(T)과 역사에 한전과 함께 태양광으로 발전된 전원을 공급할 수 있기 때문에 한전 사용 비중을 줄일 수 있다. 따라서, 유지비용의 절감이 가능하다.
둘째, 상기 완충수단(200)으로 인해서 지진이 발생하더라도 상기 프레임(120)이 분리되어 지상으로 낙하하므로 대형사고를 유발하는 현상을 미연에 방지할 수 있다.

Description

태양광 발전이 가능한 지상철 교각 {THE BRIDGE PIER OF GROUND RAILWAY CAPABLE OF SOLAR POWER GENERATION}
본 발명은 태양광 발전이 가능한 지상철 교각에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 태양광 발전(發電)장치가 장착되므로 지상철 및 역사의 일부 전원을 청정 에저지로 공급받을 수 있고, 상기 발전장치는 지진에 견딜 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전이 가능한 지상철 교각에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 의한 지상철 교각(10)에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 배경기술에 의한 지상철 교각을 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 F-F'선을 따라 취한 단면도이다.
지상으로 주행하는 지상철(T)은 대중교통의 간섭을 받지 않기 위해서 차도에 설치된 지상철 교각(10)을 통해서 일반 차도의 상부에서 이동하게 된다.
이러한 지상철 교각(10)은 지반에 지지된 기둥(11)이 세워지고, 상기 기둥(11)의 상부에 일체로 연결되는 것으로서 지상철 주행 방향의 직각 방향으로 길게 형성된 보(13)가 구성된다. 이러한 기둥(11)과 보(13)는 상기 주행 방향을 따라 다수 배열된다. 그리고 상기 보(13)의 상면에 상기 주행 방향을 따라 길게 형성된 모노레일(15)이 안착된다. 상기 모노레일(15)은 보(13)의 좌우측에 배치되므로 일측은 상행선이 되고 상대측은 하행선이 된다. 또한, 상기 모노레일(15)의 좌우측면에는 전기를 공급하기 위한 전원레일(17)이 부착되는데, 상기 주행방향을 따라 길게 형성된다.
따라서, 지상철(T)의 바퀴가 모노레일(15)의 상면에 안착되고 지상철(T)의 좌우측에 전기단자가 연장되어 상기 모노레일(15)에 밀착된다. 이 상태에서 지상철(T)에 전원을 온(ON)시키게 되면 상기 지상철(T)은 상기 전원레일(17)을 통해서 전력을 공급받으면서 주행하게 된다.
그런데 이러한 지상철(T)의 경우, 한전의 전력을 사용함으로써 유지비용이 증가하게 되고, 서민층이 대부분인 탑승자들을 고려하여 승차비용을 올릴 수도 없기 때문에 매년 적자를 피할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 원자력을 서서히 폐기하고 천연 에너지를 통해서 환경을 보호하고자 하는 정부의 시책에도 부합하지 않는 문제점이 있었다.
http://blog.naver.com/kidcore/220308462308
본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각은 다음 사항을 해결하고자 한다.
첫째, 지상철 및 지상철 교각에 건축된 역사의 전원 일부를 태양광 발전을 통해서 공급받으므로 한전에 대한 의존을 줄일 수 있고, 이로 인해서 경제적인 운영이 가능하도록 한다.
둘째, 태양 에너지를 사용함으로써 정부의 친환경 에너지 정책에 부합하도록 하고 환경을 보호하는데 이바지할 수 있도록 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각은 다음과 같이 구성된다.
지반에 지지된 기둥과, 상기 기둥의 상부에 일체로 연결된 보와, 상기 보의 상면에 좌우측에 각각 배치되는 모노레일을 포함하는 지상철 교각에 있어서;
상기 보에 고정된 태양광 발전장치를 포함하고,
상기 태양광 발전장치는,
상기 보의 양측면에 지지된 아암과, 양측의 상기 아암의 상면에 각각 고정된 완충수단과, 상기 완충수단에 고정되는 것으로서 상기 모노레일을 상방으로 둘러싸는 프레임과, 상기 프레임의 상면에 마감된 상판과, 상기 상판의 상면에 부착된 태양전지모듈을 포함한다.
상기 완충수단은,
상기 프레임의 하단에 부착되는 상판과, 상기 아암의 상면에 고정되는 하판과, 상기 상판과 하판 사이에 구성되는 업조버와, 상기 업조버를 수용하도록 상기 상판과 하판에 연결되는 압축스프링을 포함한다.
상기 상판은 하면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈을 포함하고, 상기 하판은 상면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈을 포함한다.
상기 업조버는,
상기 상판의 구면홈에 수용되어 회동하는 구가 상단에 형성된 피스톤과, 상기 피스톤이 수용되어 왕복동 가능하도록 구성된 실린더와, 상기 실린더의 내부에 수용된 작동유와, 상기 실린더의 하면에 연결되고 상기 하판의 구면홈에 수용되도록 하단에 구가 형성된 하부축을 포함한다.
상기 피스톤은,
상기 피스톤의 하단에 연결되고 상기 실린더에 수용되어 상기 작동유를 압축하는 압축판과, 상기 압축판에 관통된 투과홀을 포함한다.
상기 실린더에 수용되는 것으로서 상기 피스톤의 외측면에 연결되고 양측 면이 측방을 향하는 블레이드를 포함한다.
본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각은, 상기 해결수단에 의해서 다음과 같은 효과를 발휘한다.
첫째, 지상철과 역사에 한전과 함께 태양광으로 발전된 전원을 공급할 수 있기 때문에 한전 사용 비중을 줄일 수 있다. 따라서, 유지비용의 절감이 가능하다.
둘째, 상기 완충수단으로 인해서 지진이 발생하더라도 상기 프레임이 분리되어 지상으로 낙하하므로 대형사고를 유발하는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 배경기술에 의한 지상철 교각을 도시한 측면도.
도 2는 도 1의 F-F'선을 따라 취한 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각을 도시한 단면도.
도 4는 도 3을 측방에서 본 것을 도시한 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각에서 태양광 발전장치의 프레임을 지지하는 완충수단을 도시한 단면도.
도 6은 도 5에서 도시한 완충수단이 압축된 상태를 도시한 단면도.
도 7은 도 5에서 도시한 완충수단이 측방으로 작용하는 외력에 의해서 기울어진 상태를 도시한 단면도.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예와 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3을 측방에서 본 것을 도시한 측면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각에서 태양광 발전장치의 프레임을 지지하는 완충수단을 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5에서 도시한 완충수단이 압축된 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 5에서 도시한 완충수단이 측방으로 작용하는 외력에 의해서 기울어진 상태를 도시한 단면도이다.
일반적으로 지상철 교각은 지반에 지지된 다수의 기둥(91)이 세워지고, 상기 기둥(91)의 상부에 일체로 연결되는 것으로서 지상철 주행 방향의 직각 방향으로 길게 형성된 다수의 보(93)가 구성된다. 이러한 기둥(91)과 보(93)는 상기 주행 방향을 따라 다수 배열된다. 그리고 상기 보(93)의 상면에 상기 주행 방향을 따라 길게 형성된 모노레일(95)이 안착된다. 상기 모노레일(95)은 보(93)의 좌우측에 배치되므로 일측은 상행선이 되고 상대측은 하행선이 된다. 또한, 상기 모노레일(95)의 좌우측면에는 전기를 공급하기 위한 전원레일(97)이 부착되는데, 상기 주행방향을 따라 길게 형성된다.
본 발명은 상기 지상철 교각 및 지상철 교각에 설치되는 역사에 태양광으로 발전된 전기를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이를 위해서 본 발명에 의한 태양광 발전이 가능한 지상철 교각(90)은, 상기 지상철 교각의 구성에 있어서, 상기 보(93)에 고정된 태양광 발전장치(100)를 포함한다.
상기 태양광 발전장치(100)는 도 3 및 도 4에서처럼, 상기 보(93)의 양측면에 지지된 아암(110)이 구성되고, 각각의 아암(110)을 연결하여 강도를 증가시키는 가로대(113)가 구성된다.
또한, 상기 아암(110)의 상면에 각각 고정된 완충수단(200)이 구성되므로 지진에 대응할 수 있도록 한다.
또한, 상기 완충수단(200)에 고정되는 것으로서 상기 모노레일(95)을 상방으로 둘러싸는 프레임(120)이 구성된다. 상기 프레임(120)은 다수의 빔(123)으로 건물의 골조처럼 조합된 것으로서 격자형으로 형성된 것이다.
또한, 상기 프레임(120)의 상면에 마감된 상판(130)이 구성되고, 상기 상판(130)의 상면에 부착된 태양전지모듈(140)이 구성된다.
상기 완충수단(200)의 구성을 도 5 내지 도 7과 함께 살펴보면 다음과 같다.
상기 프레임(120)의 하단에 부착되는 상판(210)이 구성되고, 상기 아암(110)의 상면에 고정되는 하판(220)이 구성된다. 그리고 상기 상판(210)과 하판(220) 사이에 구성되는 업조버(230)가 구성되고, 상기 업조버(230)를 수용하도록 상기 상판(210)과 하판(220)에 연결되는 압축스프링(240)이 구성된다.
상기 상판(210)은 하면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈(211)이 구성된다. 그리고 볼트홀(213)이 관통되므로 볼트에 의해서 상기 프레임(100)에 부착될 수 있도록 구성된다.
상기 하판(220)은 상면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈(221)이 구성된다. 그리고 볼트홀(223)이 관통되므로 바닥에 고정된 기초볼트에 의해서 바닥면에 고정될 수 있도록 구성된다.
상기 업조버(230)의 구성을 살펴보면, 상기 구면홈(211)에 수용되어 회동하는 구(232)가 상단에 형성된 피스톤(231)이 구성되고, 상기 피스톤(231)이 수용되어 왕복동 가능하도록 구성된 실린더(236)가 구성된다. 또한, 상기 실린더(236)의 내부에 수용된 작동유(237)가 구성되는데, 일반적인 유압 작동유로 구비된다. 또한, 상기 실린더(236)의 하면에 연결되고 상기 구면홈(221)에 수용되도록 하단에 구(239)가 형성된 하부축(238)이 구성된다.
상기 피스톤(231)의 구성을 살펴보면, 상기 피스톤(231)의 하단에 연결되고 상기 실린더(236)에 수용되어 상기 작동유(237)를 수직으로 압축하는 압축판(233)이 구성되고, 상기 압축판(233)에 관통되어 상기 작동유(237)가 통과하는 투과홀(234)이 구성된다. 또한, 상기 실린더(236)에 수용되는 것으로서 상기 피스톤(231)의 외측면에 연결되고 양측 면(P)이 측방을 향하므로 작동유(237)를 측방으로 압축하는 블레이드(235)가 구성된다.
상기 각각의 구면홈(211, 221)은 각각의 구(232, 239)가 이탈하지 않도록, 구(232, 239)의 외측면 넓이의 60% 이상을 접촉할 수 있도록 구성된다.
상기 구성에 의한 본 발명의 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
상기 태양전지모듈(140)을 통해서 태양광이 조사되는 주간에는 축전지를 구비하여 전력이 충전되도록 한다. 그리고 선택적으로 한전에서 공급되는 전원을 끊고 상기 축전지의 전원이 상기 전원레일(97)을 통해서 공급되도록 하므로 지상철(T)은 한전의 전원을 사용할 수도 있고 상기 축전지의 전원을 이용할 수도 있다. 따라서, 주행 중 가속이 붙은 경우에는 상기 축전지의 전원을 사용하고, 정지한 후 출발할 때에는 한전의 전원을 사용하므로 한전 사용 비중을 줄일 수 있다. 즉, 에너지 절감이 가능하다.
그리고 역사에서 사용하는 조명등이나 에스컬레이트 등의 전원 역시 선택적으로 한전 내지는 상기 축전지의 전원을 사용할 수 있기 때문에 동일한 효과를 기대할 수 있다.
따라서, 매년 지상철 운행으로 빚어지는 적자 현상을 해결할 수 있다.
또한, 상기 완충수단(200)으로 인해서 지진이 발생하더라도 상기 프레임(120)이 분리되어 지상으로 낙하하므로 대형사고를 유발하는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
즉, 지진으로 인해서 상하 수직으로 진동이 발생하는 경우, 상기 프레임(120)이 상승하게 되면, 도 5에서처럼, 상기 상판(210)이 상승하므로 상기 피스톤(231)이 따라서 올라가게 된다. 이때, 상기 압축판(233)이 상승하면서 상기 작동유(237)를 압축하기 때문에 상기 압축스프링(240)이 인장되면서 파단되는 현상을 방지할 수 있다. 이때, 작동유(237)가 상기 투과홀(234)을 통해서 하방으로 이동하면서 프레임(120)의 상승에 완충 가능하도록 한다. 물론, 상기 압축스프링(240)과 업조버(230)가 협력하여 프레임(120)의 상승에 대응한다.
또한, 도 6에서처럼, 상기 프레임(100)이 지진으로 인해서 하강하는 경우, 상기 상판(210)이 하강하므로 상기 피스톤(231)은 따라서 내려가게 된다. 이때, 상기 압축판(233)이 하강하면서 상기 작동유(237)를 압축하기 때문에 작동유(237)가 상기 투과홀(234)을 통해서 상방으로 이동하면서 프레임(100)의 하강에 완충 가능하도록 한다. 물론, 상기 압축스프링(240)과 업조버(230)가 협력하여 프레임(100)의 하강에 대응한다. 따라서, 상기 압축스프링(240)에 과도한 수직하중이 가해지더라도 상기 업조버(230)의 완충 기능에 의해서 상기 압축스프링(240)이 파단되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 도 7에서처럼, 상기 프레임(100)이 지진으로 인해서 측방으로 외력을 받게 되면, 상기 상판(210)이 측방으로 이동하게 된다. 그러면, 상기 피스톤(231)의 구(232)가 상기 상판(210)의 구면홈(211)에 구면 접촉하고 있고, 상기 하부축(238)의 구(239)도 상기 하판(220)의 구면홈(211)에 구면 접촉하고 있으므로, 상기 업조버(230)는 기울어지면서 측방으로 가해지는 외력에 대응하게 된다. 이때, 상기 압축스프링(240)도 측방으로 기울어지면서 업조버(230)와 함께 변형된다. 그리고, 이 상태에서 업조버(230)와 압축스프링(240)은 수축 팽창이 가능하다. 따라서, 측방으로 가해지는 외력, 즉 전단하중에 대한 완충이 가능하다. 따라서, 상기 압축스프링(240)에 과도한 전단하중이 가해지더라도 상기 업조버(230)의 완충 기능에 의해서 상기 압축스프링(240)이 파단되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 프레임(100)이 지진으로 인해서 회동하게 될 경우에는 상기 업조버(230)와 압축스프링(240)이 함께 틀어지게 된다. 이때에도 상기 구면 접촉으로 인해서 업조버(230)의 틀어짐이 가능하게 되고, 이 상태에서 업조버(230)와 압축스프링(240)은 수축과 팽창이 가능하다. 이때, 비틀림에 대해서 상기 피스톤(230)이 회전하게 되면 외측면에 형성된 블레이드(235)가 작동유(237)에 의해서 저항이 걸리게 되므로 압축스프링(240)이 과도하게 회동하더라도 이를 저지하여 압축스프링(240)이 파단되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 완충수단(200)에 의한 본 발명에 의하면, 진도 5.5 미만에서 완충 가능한 압축스프링(240)을 완충수단으로 사용하더라도 상기 업조버(230)에 의해서, 진도 5.5 이상의 지진에서도 상기 압축스프링(240)이 파단되지 않고 완충 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 압축스프링(240)은 압축력에 대해서만 효율적으로 완충 가능한 것이지만, 상기 업조버(230)에 의해서 인장 및 회동에 대해서도 충분히 대응할 수 있다. 따라서, 지진으로 인해서 발생하는 불규칙적인 외력에 대해서 효율적으로 대응하므로 단전으로 인한 2차 사고를 미연에 방지할 수 있다.
90: 태양광 발전이 가능한 지상철 교각 91: 기둥
93: 보 95: 모노레일
97: 전원레일 100: 태양광 발전장치
110: 아암 113: 가로대
120: 프레임 123: 빔
130: 상판 140: 태양광 전지모듈
200: 완충수단 210: 상판
211: 구면홈 213: 볼트홀
220: 하판 221: 구면홈
223: 볼트홀 230: 업조버
232: 구 231: 피스톤
233: 압축판 234: 투과홀
235: 블레이드 236: 실린더
237: 작동유 238: 하부축
239: 구 240: 압축스프링

Claims (4)

  1. 지반에 지지된 기둥(91)과,
    상기 기둥(91)의 상부에 일체로 연결된 보(93)와,
    상기 보(93)의 상면에 좌우측에 각각 배치되는 모노레일(95)을 포함하는 지상철 교각에 있어서;
    상기 보(93)에 고정된 태양광 발전장치(100)를 포함하고,
    상기 태양광 발전장치(100)는,
    상기 보(93)의 양측면에 지지된 아암(110)과,
    양측의 상기 아암(110)의 상면에 각각 고정된 완충수단(200)과,
    상기 완충수단(200)에 고정되는 것으로서 상기 모노레일(95)을 상방으로 둘러싸는 프레임(120)과,
    상기 프레임(120)의 상면에 마감된 상판(130)과,
    상기 상판(130)의 상면에 부착된 태양전지모듈(140)을 포함하고,
    상기 완충수단(200)은,
    상기 프레임의 하단에 부착되는 상판(210)과,
    상기 아암의 상면에 고정되는 하판(220)과,
    상기 상판(210)과 하판(220) 사이에 구성되는 업조버(230)와,
    상기 업조버(230)를 수용하도록 상기 상판(210)과 하판(220)에 연결되는 압축스프링(240)을 포함하며,
    상기 상판(210)은 하면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈(211)을 포함하고,
    상기 하판(220)은 상면에 형성되고 내측면이 구면인 구면홈(221)을 포함하고,
    상기 업조버(230)는,
    상기 구면홈(211)에 수용되어 회동하는 구(232)가 상단에 형성된 피스톤(231)과,
    상기 피스톤(231)이 수용되어 왕복동 가능하도록 구성된 실린더(236)와,
    상기 실린더(236)의 내부에 수용된 작동유(237)와,
    상기 실린더(236)의 하면에 연결되고 상기 구면홈(221)에 수용되도록 하단에 구(239)가 형성된 하부축(238)을 포함하고,
    상기 피스톤(231)은,
    상기 피스톤(231)의 하단에 연결되고 상기 실린더(236)에 수용되어 상기 작동유(237)를 압축하는 압축판(233)과,
    상기 압축판(233)에 관통된 투과홀(234)을 포함하고,
    상기 실린더(236)에 수용되는 것으로서 상기 피스톤(231)의 외측면에 연결되고 양측 면(P)이 측방을 향하는 블레이드(235)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전이 가능한 지상철 교각.
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