KR102001860B1 - 면진구조가 적용된 태양광발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 지반 사이에 면진장치가 개재되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 면진장치는 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 연결되며 하단에 플랜지와 상기 플랜지에서 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 슬라이드공이 형성되는 돌출단을 포함하는 상부연결구; 지면에 고정되는 기초부와 상기 기초부 상면에서 각 돌출단 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제어단이 형성되는 받침판을 포함하는 하부연결구; 상기 돌출단의 슬라이드공에 삽입된 상태로 양단이 상기 제어단에 고정되는 가이드바; 상기 돌출단과 상기 제어단을 연결하는 하나 이상의 스프링; 상기 돌출단과 상기 가이드바 사이에 개재되면서 상기 플랜지와 상기 받침판에 접하여 회전하는 볼형상의 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 면진구조가 적용된 태양광발전시스템에 관한 것이다.

Description

면진구조가 적용된 태양광발전시스템{SOLAR POWER GENERATING SYSTEM WITH ISOLATION STRUCTURE}

본 발명은 차량 등에 의한 바닥진동, 지진에 의한 진동 등 다방향의 진동을 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터 등 상부 구조물의 일방향 진동으로 유도하여 충격을 완화시키면서 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 피로도를 최소화 할 수 있는 태양광발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양광발전시스템은 태양광모듈에서 생산된 직류전류를 인버터가 교류전류로 변환하여 각 수용가에 공급하게 된다. 이러한 태양광 발전시스템은 수광된 태양광에 상응하는 직류전원을 공급하는 태양광모듈과 태양광모듈과 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호기능을 수행하는 접속반, 태양광모듈에서 발전된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터를 포함하여 구성된다.

태양광발전시스템의 구성 중 일 예로 종래의 태양광모듈은 지중에서 지진이 발생하는 경우 지진파의 진동이 기초와 기둥을 통하여 그대로 태양전지에 전달되어 태양전지가 지진파의 진동에 의해 충격을 받아 파손되어 많은 경제적인 손실을 입게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술의 예로 대한민국 공개특허 제10-2012-0029293호에서는 복수의 태양전지판과, 상기 태양전지판들을 지지하는 구조물과, 상기 태양전지판에서 발생한 전기를 변환하여 부하측으로 송전하는 인버터와, 상기 태양전지판들로 부터 연결된 전선들을 인버터로 연결하는 배전반과, 상기 지지대와 구조물 사이에 설치되는 내진장치를 포함하며, 상기 내진장치는, 상부 또는 하부에 연결대상 구조물과의 연결을 위한 결합수단을 구비하고 내부에 공간부를 구비한 몸체와, 상기 몸체의 공간 내측면에 탄력설치되는 완충부재와, 상기 몸체를 관통하면서 상기 일측 연결대상 몸체와 체결되어 상기 완충부재를 압축시키면서 연결대상 몸체와 결합하는 체결수단과, 상기 체결수단의 완충수단 가압이 가능하도록 매개하는 지지플레이트와, 상기 몸체와 연결대상 몸체 사이에 완충을 위한 댐퍼를 구비하여, 태양광 발전설비의 태양전지판 거치대 상부 또는 하부 구조물 사이에 배치함과 아울러 상기 몸체의 결합수단을 상기 상부 또는 하부 구조물과 결합하고, 상기 체결수단은 결합수단의 반대측에 연결되는 구조물과 결합하여 지진으로 인한 횡방향의 진동에너지를 상기 완충부재를 통해 흡수하도록 하는 것을 특징으로 하는 내진장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 제시하고 있다.

상기 기술의 경우 스프링 등에 의한 횡방향하중에 대한 완충구조를 제시하고 있으나 다방향의 작은 진동으로 이를 완충함에 따라 구조물에는 이에 따른 다방향의 진동이 전달되는 것이며 이러한 진동은 구조물 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되어 내부기기에 고장을 유발하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0029293호

본 발명의 목적은 다방향의 진동을 일방향 진동으로 유도하여 충격을 완화시키면서 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 피로도를 최소화 할 수 있는 태양광발전시스템을 제공하고자 함이다.

본 발명의 면진구조가 적용된 태양광발전시스템(이하 "본 발명의 시스템"이라함)은 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 지반 사이에 면진장치가 개재되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 면진장치는, 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 연결되며 하단에 플랜지와 상기 플랜지에서 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 슬라이드공이 형성되는 돌출단을 포함하는 상부연결구; 지면에 고정되는 기초부와 상기 기초부 상면에서 각 돌출단 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제어단이 형성되는 받침판을 포함하는 하부연결구; 상기 돌출단의 슬라이드공에 삽입된 상태로 양단이 상기 제어단에 고정되는 가이드바; 상기 돌출단과 상기 제어단을 연결하는 하나 이상의 스프링; 상기 돌출단과 상기 가이드바 사이에 개재되면서 상기 플랜지와 상기 받침판에 접하여 회전하는 볼형상의 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 받침판 하면에는 상기 돌출단과 직교하는 방향으로 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 제 2슬라이드공이 형성되는 제 2돌출단과, 상기 기초부 상면에 상기 제 2돌출단 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제 2제어단이 형성되는 제 2받침판과, 상기 제 2돌출단의 제 2슬라이드공에 삽입된 상태로 양단이 상기 제 2제어단에 고정되는 제 2가이드바와, 상기 제 2돌출단과 상기 제 2제어단을 연결하는 하나 이상의 제 2스프링과, 상기 제 2돌출단과 상기 제 2가이드바 사이에 개재되면서 상기 받침판과 상기 기초부에 접하여 회전하는 볼형상의 제 2베어링이 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 플랜지 하면에는 돌출단과 제어단 사이에 소성변형을 하는 소성바와 상기 소성바를 감싸는 탄성재질의 외피로 구성된 소성변형구가 하나 이상 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 플랜지 하면에는 복수의 체결공이 구성되고 복수의 체결공에 선택적으로 소성변형구가 장착되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 차량 등에 의한 바닥진동, 지진에 의한 진동 등 다방향의 진동을 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터 등 상부 구조물의 일방향 진동으로 유도하여 충격을 완화시키면서 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 피로도를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

또한 설계지진하중을 초과하는 하중이 작용시도 상부구조물의 뒤틀림 등의 변형없이 에너지를 소산시킴으로써 내부의 기기들의 피해를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기본 예를 도시하는 측단면도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예를 도시하는 측단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예로서 작동상태도이고,
도 6은 도 5에 도시된 실시 예의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 시스템은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 지반 사이에 면진장치가 개재되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 면진장치(1)는, 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 연결되며 하단에 플랜지(21)와 상기 플랜지(21)에서 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 슬라이드공(221)이 형성되는 돌출단(22)을 포함하는 상부연결구(2); 지면에 고정되는 기초부(31)와 상기 기초부(31) 상면에서 각 돌출단(22) 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제어단(321)이 형성되는 받침판(32)을 포함하는 하부연결구(3); 상기 돌출단(22)의 슬라이드공(221)에 삽입된 상태로 양단이 상기 제어단(321)에 고정되는 가이드바(4); 상기 돌출단(22)과 상기 제어단(321)을 연결하는 하나 이상의 스프링(5); 상기 돌출단(22)과 상기 가이드바(4) 사이에 개재되면서 상기 플랜지(21)와 상기 받침판(32)에 접하여 회전하는 볼형상의 베어링(6);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

우선 본 발명의 시스템은 태양광발전모듈, 접속반, 인버터(이하 구조물(S)이라함)를 포함하는 것으로, 특히 상기 구조물(S)과 지반 사이에 상기 면진장치(1)가 개재되도록 하여 교통하중, 지진하중 등에 의한 횡방향 하중을 완화시키거나 소진시키도록 하여 시스템의 구조적 건전성을 도모하고자 하는 것이다.

상기 상부연결구(2)는 상기 구조물(S)과 연결되며 하단에 플랜지(21)와 상기 플랜지(21)에서 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 슬라이드공(221)이 형성되는 돌출단(22)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도면에서는 기둥형상의 구조물(S)을 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 접속반 등의 하면과 상기 플랜지(21)가 고정되는 구조 등도 있을 수 있다.

상기 상부연결구(2)와 대향하는 구성으로 하부연결구(3)는 지면에 고정되는 기초부(31)와 상기 기초부(31) 상면에서 각 돌출단(22) 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제어단(321)이 형성되는 받침판(32)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기초부(31)는 앵커 등에 의해 지면에 고정되는 구성에 해당하며 이러한 앵커 등에 의해 상기 기초부(31) 상면에 상기 받침판(32)이 고정되도록 할 수 있다.

상기 가이드바(4)는 상기 돌출단(22)의 슬라이드공(221)에 삽입된 상태로 양단이 상기 제어단(321)에 고정되는 구성에 해당한다. 이러한 가이드바(4)의 구성에 의해 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가 이루어지도록 하는 것이며 슬라이드 유동시 상부연결구(2)가 고정이 된 상태 즉 뒤틀림 등이 상기 가이드바(4)에 의해 제어된 상태로 슬라이드 유동이 이루어지도록 함으로써 횡방향 하중을 완화시킴과 동시에 구조물(S)의 뒤틀림 등에 의해 진동이 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 것을 최소화 하여 피로도에 의한 열화를 방지토록 하는 것이다.

또한 상기 가이드바(4)는 한쌍으로 구성되어 상기 가이드바(4) 사이에 베어링(6)이 안치되도록 하여 베어링(6)의 횡방향 변위를 잡아주게 되는 것이다. 이러한 베어링(6)의 횡방향 변위의 제어도 상기에서 언급한 바와 같이 횡방향 하중을 완화시킴과 동시에 구조물(S)의 뒤틀림 등에 의해 진동이 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 것을 최소화 하기 위한 것이다.

상기 스프링(5)은 상기 돌출단(22)과 상기 제어단(321)을 연결토록 하여 구조물(S)에 전달되는 횡방향 하중에 의해 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가 이루어지도록 하면서 상기 스프링(5)의 탄성복원력에 의해 횡방향 하중을 완화시키도록 하는 구성에 해당한다.

상기 베어링(6)은 상기 돌출단(22)과 상기 가이드바(4) 사이에 개재되면서 상기 플랜지(21)와 상기 받침판(32)에 접하여 회전하는 볼형상의 구성으로 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가 용이하게 이루어지도록 하면서 상부연결구(2)의 하중이 상기 가이드바(4)에 그대로 전달되는 것을 방지하여 가이드바(4)의 휨을 방지토록 하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 바닥진동, 지진에 의한 진동 등 다방향의 진동을 일방향으로 유도하여 충격을 완화시키면서 일방향 유동시 진동을 최소화 하여 뒤틀림 등에 의해 내부의 전기통신장비 등 고가의 각종 기기들에 전달되는 피로도를 최소화 할 수 있도록 하는 것이다.

또한 본 발명에서는 이러한 기능을 배가시키기 위해 도 3 및 도 4에서 다방향의 진동을 2방향으로 유도하는 구조를 제시하고 있다.

본 실시 예에서는 상기 받침판(32) 하면에는 상기 돌출단(22)과 직교하는 방향으로 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 제 2슬라이드공(711)이 형성되는 제 2돌출단(71)과, 상기 기초부(31) 상면에 상기 제 2돌출단(71) 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제 2제어단(721)이 형성되는 제 2받침판(72)과, 상기 제 2돌출단(71)의 제 2슬라이드공(711)에 삽입된 상태로 양단이 상기 제 2제어단(721)에 고정되는 제 2가이드바(73)와, 상기 제 2돌출단(71)과 상기 제 2제어단(721)을 연결하는 하나 이상의 제 2스프링(74)과, 상기 제 2돌출단(71)과 상기 제 2가이드바(73) 사이에 개재되면서 상기 받침판(32)과 제 2받침판(72)에 접하여 회전하는 볼형상의 제 2베어링(75)이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에서는 제 2돌출단(71)과, 제 2받침판(72)과, 제 2가이드바(73)와, 제 2스프링(74)과, 제 2베어링(75)은 타방향 연동수단(7)으로 각각 기능은 상기에서 언급한 돌출단(22), 받침판(32), 가이드바(4), 스프링(5), 베어링(6)과 각각 동일한 기능을 하는 것으로 그 상세 설명은 생략한다.

한편 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가 이루어지도록 하면서 스프링(5)에 의해 충격을 완화시키도록 하나 지진 등 큰 횡하중이 작용하는 경우에는 상기 상부연결구(2), 상기 하부연결구(3) 등의 파손에 의해 구조물(S) 내부 각종 기기들의 파손 등을 유발하여 재이용이 불가하고 구조물(S)의 전복 등에 의해 제 2의 사고가 발생할 수 있는 문제가 있을 수 있다.

이에 본 발명에서는 도 5a 내지 도 5c에서 보는 바와 같이 지진 등 큰 횡방향 하중에 대해 이를 소산시키도록 하여 상기에서 언급한 문제를 최소화 하도록 하는 실시 예를 제시하고 있다.

본 실시 예에서는 도 5a에서 보는 바와 같이 상기 플랜지(21) 하면에는 돌출단(22)과 제어단(321) 사이에 소성변형을 하는 소성바(81)와 상기 소성바(81)를 감싸는 탄성재질의 외피(82)로 구성된 소성변형구(8)가 하나 이상 구성됨을 특징으로 한다.

상기 소성바(81)는 소성변형을 하는 재질로서 납 등이 이용될 수 있으며 상기 외피(82)는 고무 등 탄성재질로 구성된다.

본 실시 예의 작동관계를 설명하면 우선 도 5a에서는 스프링(5)의 탄성복원력에 의해 충분히 충격을 완화시킬 수 있는 하중(F1)이 작용하는 경우로 이 경우는 상기에서 언급한 작동기작과 동일하므로 그 상세 설명은 생략한다.

그 다음으로 도 5b에서는 도 5a에 도시된 하중(F1)보다 큰 하중(F2)이 작용하는 경우로 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가이루어지면서 제어단(321)에 소성변형구(8)가 걸림에 의해 상부연결구(2)의 슬라이드가 제어되도록 하는 것이다.

이 과정에서 상기 소성변형구(8)에는 탄성재질의 외피(82)에 의해 상기 제어단(321)과 상기 소성변형구(8)의 충돌에 의한 충격을 완화시키게 되는 것이며 그 만큼 이러한 충격에 의한 진동이 구조물(S)로의 전달을 완화시키도록 하는 것이다.

그 다음으로 도 5c에서는 도 5b에 도시된 하중(F2)보다 큰 하중(F3)이 작용하는 경우로 설계하중을 초과하는 하중이 작용하는 예이다.

이 경우도 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 횡방향으로 슬라이드가 이루어진다. 이 과정에서 제어단(321)에 소성변형구(8)가 큰 하중(F3)으로 충돌하여 상기 소성변형구(8)의 소성바(81)를 소성변형을 시켜 에너지를 소산시킨 후 여분의 횡방향 하중에 대해서는 상기 상부연결구(2)가 상기 하부연결구(3)에서 더 슬라이드 됨에 따른 스프링(5)의 작용으로 완화시켜버리게 되는 것이다. 즉 큰 하중(F3) 작용시 상기 소성변형구(8)의 소성변형을 통해 에너지를 소산시켜 버리고 여분의 하중에 대해서는 스프링(5)에 의한 완충에 의해 구조물(S)로 충격전달을 완전히 제어하는 것이다.

이와 같이 구성됨에 의해 설계하중을 초과하는 횡하중이 작용하더라도 구조물(S) 및 구조물(S) 내부 기기에 손상을 최소화 하여 재사용이 가능하도록 하는 것이다.

이에 더하여 본 발명에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 플랜지(21) 하면에는 복수의 체결공(211)이 구성되고 복수의 체결공(211)에 선택적으로 소성변형구(8)가 장착되도록 하는 예도 제시하고 있다.

이와 같이 구성하는 이유는 예상되는 설계하중에 따라 소성변형구(8)의 개수를 조절토록 하여 횡방향하중 작용시 소산시킬 에너지를 선택할 수 있도록 하는 것이다.

소성변형구(8)의 개수를 너무 많이 구성하는 경우 에너지소산이 이루어짐 없이 소성변형구(8)와 제어단(321)의 충돌에 의한 에너지가 그대로 구조물(S)로 전달될 수 있으며 소성변형구(8)의 개수를 너무 적게 구성하는 경우 작용하는 힘에 비해 너무 적은 량의 에너지가 소산되어 여분의 힘에 의해 파괴가 일어날 수 있기 때문에 현장여건, 구조물(S) 사이즈 등을 고려하여 소성변형구(8)의 개수를 선택적으로 구성할 수 있도록 하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 면진장치 2 : 상부연결구
3 : 하부연결구 4 : 가이드
5 : 스프링 6 : 베어링
21 : 플랜지 22 : 돌출단
31 : 기초부 32 : 받침판

Claims (4)

1. 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 지반 사이에 면진장치가 개재되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 면진장치는, 태양광발전모듈, 접속반 또는 인버터와 연결되며 하단에 플랜지와 상기 플랜지에서 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 슬라이드공이 형성되는 돌출단을 포함하는 상부연결구; 지면에 고정되는 기초부와 상기 기초부 상면에서 각 돌출단 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제어단이 형성되는 받침판을 포함하는 하부연결구; 상기 돌출단의 슬라이드공에 삽입된 상태로 양단이 상기 제어단에 고정되는 가이드바; 상기 돌출단과 상기 제어단을 연결하는 하나 이상의 스프링; 및 상기 돌출단과 상기 가이드바 사이에 개재되면서 상기 플랜지와 상기 받침판에 접하여 회전하는 볼형상의 베어링;을 포함하고,
   상기 플랜지 하면에는 돌출단과 제어단 사이에 소성변형을 하는 소성바와 상기 소성바를 감싸는 탄성재질의 외피로 구성된 소성변형구가 하나 이상 구성됨을 특징으로 하는 면진구조가 적용된 태양광발전시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 받침판 하면에는 상기 돌출단과 직교하는 방향으로 이격을 형성하면서 돌출되며 이격을 형성하는 제 2슬라이드공이 형성되는 제 2돌출단과, 상기 기초부 상면에 상기 제 2돌출단 외측으로 이격을 형성하면서 돌출되는 제 2제어단이 형성되는 제 2받침판과, 상기 제 2돌출단의 제 2슬라이드공에 삽입된 상태로 양단이 상기 제 2제어단에 고정되는 제 2가이드바와, 상기 제 2돌출단과 상기 제 2제어단을 연결하는 하나 이상의 제 2스프링과, 상기 제 2돌출단과 상기 제 2가이드바 사이에 개재되면서 상기 받침판과 상기 제 2받침판에 접하여 회전하는 볼형상의 제 2베어링이 포함되는 것을 특징으로 하는 면진구조가 적용된 태양광발전시스템.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 플랜지 하면에는 복수의 체결공이 구성되고 복수의 체결공에 선택적으로 소성변형구가 장착되는 것을 특징으로 하는 면진구조가 적용된 태양광발전시스템.

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