KR101935305B1 - 해양플랜트용 태양전지 발전장치 - Google Patents

Abstract

해양플랜트 등에서 협소한 공간적 제약을 극복하고 발전용량 및 운반보관 편의성을 개선하기 위하여, 본 발명은 내부에 발전설비가 배치되는 장착공간 및 부력공간이 형성되되, 상면부에 상부 태양전지가 설치되는 부력선체부; 상기 부력선체부의 중앙부 양측면에 각각 한 쌍씩 돌출되도록 연결된 측방지지부재; 양단이 상기 측방지지부재의 단부에 결합되는 보조부력체; 및 상기 보조부력체와 상기 부력선체부의 상부테두리 사이에 연결되되, 선택적으로 회전되는 복수개의 블라인드형 태양전지를 포함하는 해양플랜트용 태양전지 발전장치를 제공한다.

Description

해양플랜트용 태양전지 발전장치{generator having solar cell for offshore plant}

본 발명은 태양전지 발전장치에 관한 것으로서, 해양플랜트 등에서 협소한 공간적 제약을 극복하고 발전용량 및 운반보관 편의성을 개선한 해양플랜트용 태양전지 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로, 태양으로부터 생성된 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 반도체 소자이다.

상기 태양전지에 빛을 비추면 빛에너지(광자)에 의하여 전자와 정공이 생긴 다. p형 반도체에서 다수 캐리어가 정공이고 소수 캐리어가 전자이므로 빛(광자)에 의하여 생성된 전자와 정공으로 인하여 형성된 밀도차는 전자의 경우에 더욱 급격한 변화를 겪고, n형 반도체에서는 이와 반대되는 현상이 생긴다. 이러한 밀도차에 의하여 전자와 정공이 주변으로 확산하다가 전위차가 형성된 p-n 접합부에 도달하면 강한 전기장에 의하여 분리가 일어난다. 이때, p형 반도체에서 확산되어 온 전자는 n형 반도체 쪽으로, n형 반도체에서 확산되어 온 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동하여 전류가 흐른다.

이러한 태양광 발전은 환경오염을 방지하는 등의 여러 장점을 갖고 있으나, 전력 생산량이 일조량에 의존하고, 발전 효율이 비교적 낮기 때문에 요구되는 전력량을 생산하기 위해서는 넓은 설치 면적이 요구된다는 한계가 있다. 따라서, 해양플랜트 등과 같은 해양구조물에 설치시 공간적인 제약으로 인하여 발전용량이 제한적인 문제점이 있었다.

이에 종래의 수상 태양광 발전 기술로서, 한국 등록특허공보 제10-0936597호 등에서는 바다에서 부유 가능한 태양전지 프레임의 상부에 태양전지 패널을 설치한 내수면 태양정지 패널장치를 제안한 바 있다.

그러나, 수상 태양광 발전을 위해 수상에 설치된 부력체들이 상호 밀착된 상태로 결합되되 상부에 무거운 태양전지가 배치되는 특성상 높은 파도에서 전복되어 고가의 태양전지가 손상되거나 구조물이 지속적인 파도에 의해 피로 손상으로 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 수상 태양광 발전장치는 집광면적이 고정되어 있으므로 대면적 장치는 운반 및 회수가 어려웠으며, 소면적 장치는 발전용량이 작은 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 제10-0936597호

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 해양플랜트 등에서 협소한 공간적 제약을 극복하고 발전용량 및 운반보관 편의성을 개선한 해양플랜트용 태양전지 발전장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기 해결과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 발전설비가 배치되는 장착공간 및 부력공간이 형성되고, 상부 양측면에는 수납부가 형성되며, 양측면에 내삽홈이 형성되되, 하면부에 바퀴가 설치되고 상면부에 상부 태양전지가 설치되는 부력선체부; 상기 내삽홈에 삽입되되 상기 내삽홈으로부터 회전되어 상기 부력선체부의 중앙부 양측면에 각각 한 쌍씩 선택적으로 측방으로 돌출되도록 상기 부력선체부의 중앙부 양측면 가장자리에 각각 접철식으로 힌지 연결되는 측방지지부재; 양단이 상기 측방지지부재의 단부에 착탈식으로 결합되는 보조부력체; 및 상기 보조부력체와 상기 부력선체부의 상부테두리 사이에 착탈식으로 연결되되, 선택적으로 회전됨에 따라 배치각도가 태양광의 입사각도에 대응하여 조절되도록 복수개로 분할된 블라인드형 태양전지를 포함하되, 상기 각 블라인드형 태양전지는 접이식으로 구비되는 폴딩형 연결부재에 의해 연결되며, 상기 보조부력체 및 상기 블라인드형 태양전지는 상기 수납부에 각각 서랍식으로 삽입되어 보관되며, 상기 부력공간의 하부에 구획되어 형성되는 상기 장착공간에는 인버터를 포함한 전장부품이 상기 장착공간에 배치됨을 특징으로 하는 해양플랜트용 태양전지 발전장치를 제공한다.

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상기의 해결수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 태양광 발전을 위해 양측부에 착탈식 블라인드형 태양전지를 펼침으로써 집광면적을 증대시키도록 연결된 상태로 해양구조물로부터 해상으로 투입되어 부유된 상태에서 태양광 발전을 수행하므로 상기 해양구조물 갑판의 협소한 공간상 제약을 극복하고 충분한 태양광 발전용량을 보장할 수 있다.

둘째, 태양광 발전을 수행한 후에는 양측부에 설치되었던 블라인드형 태양전지, 보조부력체 및 측방지지부재를 접거나 해체하여 부력선체부 내부에 간편하고 효율적으로 수납되도록 함으로써 보관부피를 컴팩트화하고 보관 및 운반편의성을 현저히 개선할 수 있다.

셋째, 상기 보조부력체는 상기 측방지지부재의 양단을 연결하여 블라인드형 태양전지를 지지하는 지지체로서의 기능을 수행함과 동시에 파도에 대한 횡요를 저감시키는 기능을 컴팩트한 구조로서 동시에 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 횡단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 측방지지부재가 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 태양광 발전을 위한 사용상태를 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치를 상세히 설명한다. 여기서, 상기 해양플랜트용 태양전지 발전장치는 해양플랜트의 전력공급을 위한 발전설비에 적용될 수 있으나 이에 국한하지 않으며, 각종 육상장치에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 횡단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 측방지지부재가 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 해양플랜트용 태양전지 발전장치의 태양광 발전을 위한 사용상태를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 해양플랜트용 태양전지 발전장치(100)는 양측부에 블라인드형 태양전지(75)가 펼쳐져 연결되거나 탈거되어 내부에 수납될 수 있도록 착탈식으로 구성됨으로써 보관 및 운반편의성을 개선함을 기술적 특징으로 한다. 또한, 태양광 발전을 위해 양측부에 블라인드형 태양전지(75)가 펼쳐져 연결되는 경우에는 해양플랜트 등의 해양구조물로부터 해상으로 투입되어 부유된 상태에서 태양광 발전을 수행하므로 상기 해양구조물 갑판의 협소한 공간상 제약을 극복하면서도 충분한 태양광 발전용량을 보장할 수 있다.

상세히, 상기 해양플랜트용 태양전지 발전장치(100)는 부력선체부(10), 측방지지부재(20), 보조부력체(30), 그리고 블라인드형 태양전지(75)를 포함한다.

여기서, 상기 부력선체부(10)는 알루미늄 내지 섬유강화수지 등의 복합재료로 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같은 형태 이외에 보트형 선체 형상으로도 구비될 수 있다. 이때, 상기 부력선체부(10)의 내부에는 발전설비(19)가 배치되는 장착공간(10a) 및 부력공간(10b)이 다단 형성되며, 해상에서 부력공간의 부력을 사용해 수면에 부유될 수 있다.

따라서, 상기 부력선체부(10)는 해양플랜트 등의 해양구조물에 적재되어 보관되다가 일조량이 풍부한 시기에 후술되는 바와 같이 블라인드형 태양전지(75)가 펼쳐지게 설치된 후 해상으로 투입되어 띄워진 상태에서 발전을 수행하도록 하되 로프 등의 견인수단으로 상기 해양구조물과 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 부력선체부(10)의 일측에는 견인수단과 연결되기 위한 각종 연결고리부(미도시)가 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 부력선체부(10)의 상면부 전체면 커버부로서 분리가능하게 구비될 수 있으며, 그 상단면에는 상부 태양전지(70)가 설치된다. 상기 상부 태양전지(70)는 빛에너지를 통해 발전된 전기가 전선(미도시)을 통해 상기 발전설비(19)로 전달될 수 있다. 여기서, 상기 발전설비(19)는 인버터 등의 발전시 필요한 전장부품과 발전된 전기를 보관하는 축전지를 포함함이 바람직하다.

그리고, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 상기 측방지지부재(20)는 상기 부력선체부(10)의 중앙부 양측면에 형성된 내삽홈(12)에 삽입된 상태로 보관되다가, 도 3에서 보는 바와 같이 필요시 선택적으로 측방으로 회전되어 돌출되도록 가장자리가 상기 부력선체부(10)의 측부에 힌지 연결되거나 착탈식으로 결합된다.

상세히, 도 2를 참조하면, 상기 측방지지부재(20)는 상기 부력선체부(10)의 양측면에 형성된 내삽홈(12)에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 부력선체부(10)의 상부 양측면에는 수납부(11)가 형성되며, 상기 보조부력체(30) 및 상기 블라인드형 태양전지(75)는 상기 수납부(11)에 각각 서랍식으로 삽입되어 보관될 수 있다.

이때, 상기 블라인드형 태양전지는 접히거나 중첩되도록 포개진 상태로 부피가 축소되어 보관될 수 있다.

이를 통해, 사용 후 해양구조물 갑판에 적재하여 보관시 전체 부피를 최소한도로 컴팩트화할 수 있으며, 운반시 상기 해양구조물 갑판에 배치된 주변 구조물과의 간섭을 최소화하여 운반편의성도 개선할 수 있다.

더욱이, 상기 부력선체부(10)의 하면부에는 바퀴(15)가 설치되어 지상에서의 운반편의성도 개선할 수 있다. 여기서, 상기 바퀴(15)는 수동으로 밀어서 이동시킬 때 지면과의 굴림 작동을 위해 구비될 수 있으며, 별도의 모터가 구비되어 전원공급에 의해 회전이동을 위한 작동이 수행될 수도 있다.

그리고, 상기 부력선체부(10)의 내부에는 발전설비(19)가 배치되는 장착공간(10a) 및 부력공간(10b)이 형성되되, 상기 장착공간(10a)은 상기 부력공간(10b)의 하부에 구획되어 형성됨이 바람직하다. 즉, 고하중을 갖는 인버터 내지 축전기를 포함한 발전설비(19)가 상기 장착공간(10a) 바닥면에 좌우 하중균형을 고려하여 중앙부를 따라 배치되어 밸런스 웨이트(balance weight) 기능을 수행하므로, 상기 태양전지 발전장치의 해상 부유시 파도에 대한 복원성이 개선될 수 있다. 이때, 상기 발전설비(19)는 전선을 통해 상부 태양전지(70) 및 블라인드형 태양전지(75)와 전원 연결된다.

한편, 태양광 발전을 위해 상기 블라인드형 태양전지(75)를 펼치는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 먼저 상기 측방지지부재(20)를 상기 내삽홈으로부터 회전하여 측방으로 돌출되도록 배치한 후에, 상기 보조부력체(30)를 상기 수납부(11)로부터 분리하여 그의 양단을 상기 측방지지부재(20)의 단부에 착탈식으로 결합한다. 상세히, 상기 측방지지부재(20)의 단부에는 체결홀(20a)이 구비되고, 상기 체결홀을 관통하여 볼트 등의 체결부재(30a)가 상기 보조부력체의 양측단에 결합될 수 있다.

따라서, 상기 해양플랜트용 태양전지 발전장치(100)가 해상에 부유될 때 상기 보조부력체(30)는 한 쌍의 측방지지부재(20)의 단부를 착탈식으로 연결하여 상기 블라인드형 태양전지(75)를 지지하는 구조체로 기능함과 동시에 파도에 의한 횡요를 저감하는 기능을 수행할 수 있다. 물론, 분리 후 컴팩트한 수납을 위하여 상기 보조부력체(30)의 두께는 상기 부력선체부(10)에 형성된 수납부(11)의 상호 폭에 대응되도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 블라인드형 태양전지(75)는 상기 보조부력체(30)와 상기 부력선체부(10)의 상부테두리 사이에 복수개로 분할되어 각각 회전가능하게 착탈식으로 연결되되 접을 수 있게 구비된다. 상세히, 상기 각 블라인드형 태양전지(75)의 폭은 상기 부력선체부(10)에 형성된 수납부(11)의 폭에 대응하여 형성되며 길이방향으로 길고 폭은 좁은 형태로서, 상기 각 블라인드형 태양전지는 상호 폴딩형 연결수단에 의해 접을 수 있도록 연결된다.

이때, 상기 보조부력체(30)와 상기 부력선체부(10)의 상부테두리에는 각각 걸림고리(미도시)가 형성되고 상기 블라인드형 태양전지(75)의 상하단에는 상기 걸림고리와 결합되는 걸림부(미도시)가 형성되어, 상기 걸림고리와 걸림부를 결합함으로써 상호 착탈가능하게 결합할 수 있다.

이때, 복수개의 블라인드형 태양전지(75)의 양단은 일반적인 창문형 블라인드 각편의 회전연결구조와 동일한 구조의 폴딩형 연결수단을 채용하여 연결될 수 있으며 그에 대한 세부적인 설명은 생략한다.

이를 통해, 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 복수개의 블라인드형 태양전지(75)의 배치각도는 선택적으로 회전됨에 따라 태양광의 입사각도에 대응하여 조절될 수 있다.

여기서, 발전용량을 증대시키기 위해서는 태양광의 입사방향과 상기 부력선체부(10)의 길이방향을 일치되도록 배치하고, 상기 블라인드형 태양전지(75)는 도 5와 같이 펼친 상태로 배치함이 바람직하다.

물론, 전술된 종래의 일반적인 창문형 블라인드와 동일한 구조로 구비되는 대신에, 복수개의 블라인드형 태양전지(75)는 폴딩형 연결수단으로서 직조물 내지 유연한 시트의 상면에 다단으로 부착 배열되어 접을 수 있게 구비될 수도 있다.

한편, 도 5를 참조하면, 상기 보조부력체(30)와 상기 부력선체부(10)의 측면테두리 사이에는 완충실린더(60)를 포함한 완충수단이 연결됨이 바람직하다.

상세히, 상기 완충실린더(60)는 유압 내지 공압식 실린더로 구비되되, 외주에 스프링이 개재될 수도 있다. 그리고, 상기 완충실린더(60)의 양단부는 각각 상기 보조부력체와 상기 부력선체부의 측면테두리에 회전가능하도록 힌지 연결됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 블라인드형 태양전지(75)가 연결된 보조부력체(30) 및 측방지지부재(20)가 지속적인 파도에 노출되는 경우에도 이로 인한 하중이 상기 완충실린더에 의해 지지 및 완충되므로 피로 파괴 내지 손상을 최소화할 수 있고 내구성을 현저히 개선할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 부력선체부 11: 수납부
12: 내삽홈 19: 발전설비
20: 측방지지부재 30: 보조부력체
70: 상부 태양전지 75: 블라인드형 태양전지
100: 해양플랜트용 태양전지 발전장치

Claims (5)

1. 내부에 발전설비가 배치되는 장착공간 및 부력공간이 형성되고, 상부 양측면에는 수납부가 형성되며, 양측면에 내삽홈이 형성되되, 하면부에 바퀴가 설치되고 상면부에 상부 태양전지가 설치되는 부력선체부;
   상기 내삽홈에 삽입되되 상기 내삽홈으로부터 회전되어 상기 부력선체부의 중앙부 양측면에 각각 한 쌍씩 선택적으로 측방으로 돌출되도록 상기 부력선체부의 중앙부 양측면 가장자리에 각각 접철식으로 힌지 연결되는 측방지지부재;
   양단이 상기 측방지지부재의 단부에 착탈식으로 결합되는 보조부력체; 및
   상기 보조부력체와 상기 부력선체부의 상부테두리 사이에 착탈식으로 연결되되, 선택적으로 회전됨에 따라 배치각도가 태양광의 입사각도에 대응하여 조절되도록 복수개로 분할된 블라인드형 태양전지를 포함하되,
   상기 각 블라인드형 태양전지는 접이식으로 구비되는 폴딩형 연결부재에 의해 연결되며, 상기 보조부력체 및 상기 블라인드형 태양전지는 상기 수납부에 각각 서랍식으로 삽입되어 보관되며, 상기 부력공간의 하부에 구획되어 형성되는 상기 장착공간에는 인버터를 포함한 전장부품이 상기 장착공간에 배치됨을 특징으로 하는 해양플랜트용 태양전지 발전장치.
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