KR102015595B1 - 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부력체는, 부력의 발생을 위한 중공이 마련된 하우징, 중공에 내장되며, 물보다 작은 밀도값을 가지는 충진재 및 수상태양광 발전설비용 부유 장치와의 결합을 위해 하우징의 상부면에 구비된 체결유닛을 포함하며, 하우징의 측면 하단부는 하우징의 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 만곡된 형상을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육각 구조로 내장된 충진재 및 강도, 탄성 및 내식성이 강화된 소재 등을 이용함으로써, 수상태양광 발전설비용 부유 장치에 안정적으로 부력을 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다.
최근들어 각광받고 있는 신재생 에너지 발전으로서 태양광 발전은 태양광 발전을 위한 설비를 설치하는 입지의 선정과 관련하여 여러 문제들이 발생하고 있다. 예를 들어, 산지를 활용할 경우 산림자원 감소, 생태계 훼손, 토사 유출 등의 문제가 발생할 수 있으며, 건축물 위에 설치되는 경우 건축물의 안전 문제 및 태양광 패널로 인해 생긴 음영으로 인한 시야 방해 등의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제들을 극복하기 위한 대안으로 최근 수상태양광 발전이 주목을 받고 있다. 태양광 발전설비를 수상에 계류시키기 위한 방식으로는 부력체를 이용하는 방식이 주류를 이루고 있다. 부력체를 이용하는 대부분의 종래 방식들은 부력체를 고밀도의 폴리에틸렌(polyethylene, PE)이나 포스맥(posmac) 재료를 이용하여 제작하고, 이러한 재료로 제작된 부력체를 부유 장치와 연결하여 수상태양광 발전설비를 설치하여 해상이나 민물에 띄워 사용하고 있다.
그러나, 폴리에틸렌으로 제작된 부력체는 외부의 수력에 의하여 파손당할 확률이 높고 부력체의 내부 공간으로 유입되는 물을 차단할 수 없어 부력체가 제 기능을 하지 못하고 20년 정도로 장기간 사용되어야 할 수상태양광 발전설비가 수명을 다하지 못하는 문제가 존재한다. 또한, 포스맥으로 제작된 부력체는 해수에 약하므로, 수상태양광 발전설비가 바다에 설치되는 경우에는 부력체가 해수에 의해 부식됨에 따라 마찬가지로 그 수명을 다하지 못하는 문제가 존재한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강도 및 해수에 대한 내식성이 강하며, 외부의 충격에 의한 손상이 발생하더라도 부력을 유지할 수 있는 부력체를 제공함에 목적이 있다.
또한, 기상변화 등에 의한 파고의 변화에도 안정적으로 균형을 유지할 수 있으며, 상호 결합을 통해 확장이 용이한 부력체를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체는, 부력의 발생을 위한 중공이 마련된 하우징, 중공에 내장되며, 물보다 작은 밀도값을 가지는 충진재 및 수상태양광 발전설비용 부유 장치와의 결합을 위해 하우징의 상부면에 구비된 체결유닛을 포함하며, 하우징의 측면 하단부는 하우징의 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 만곡된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징은 탄소섬유 알루미늄 복합재 또는 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체는, 하우징의 전면을 밀폐하기 위한 제 1 패킹부 및 하우징의 후면을 밀폐하기 위한 제 2 패킹부를 더 포함하며, 제 1 패킹부 및 제 2 패킹부의 측면에는 관통공이 형성되고, 제 1 패킹부 및 제 2 패킹부는 관통공을 이용하여 상호 결합 또는 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체는, 제 1 패킹부에 착탈 가능한 유선형의 제 1 패킹보호유닛 및 제 2 패킹부에 착탈 가능한 유선형의 제 2 패킹보호유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체는, 물의 흐름을 확보하여 부력체의 수평방향의 균형을 유지시키기 위한 만곡된 형상의 하우징보호유닛을 더 포함하며, 하우징보호유닛은 하우징의 측면 하단부에 결합되어 유로를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징보호유닛은, 물의 흐름 변화로 인한 충격을 완화하기 위해 하우징보호유닛의 길이방향을 따라 형성되는 물 출입공을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 부력체에 따르면, 특정 형태의 충진재를 이용하여 파도 등에 의한 외벽의 손상에도 불구하고 안정적으로 수상태양광 발전설비용 부유 장치에 부력을 제공할 수 있다.
또한, 해수 등에 의한 부식에 강한 소재를 이용함으로써, 해상이나 민물 등 어느 곳에서나 수상태양광 발전설비용 부유 장치를 설치하고 장기적으로 사용할 수 있는 장점을 가진다.
더불어, 물의 흐름을 이용한 구조를 통해 기상변화 등에 의한 파고의 변화에도 균형을 유지함으로써 수상태양광 발전설비용 부유 장치를 안정적으로 지지할 수 있으며, 상호 결합 또는 분리를 통해 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 크기 등을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들이 제거된 부력체의 (a) 사시도 및 (b) 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 부력체가 수상태양광 발전설비용 부유 장치에 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합재로 이루어진 부력체의 내외부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹부와 제 2 패킹부 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹보호유닛 및 제 2 패킹보호유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들과 패킹보호유닛들 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들이 결합된 부력체의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들이 결합된 부력체들 간의 연결 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛과 부력체 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛이 결합된 부력체의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛이 결합된 부력체의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들이 제거된 부력체의 (a) 사시도 및 (b) 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 부력체가 수상태양광 발전설비용 부유 장치에 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합재로 이루어진 부력체의 내외부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹부와 제 2 패킹부 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹보호유닛 및 제 2 패킹보호유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들과 패킹보호유닛들 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들이 결합된 부력체의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들이 결합된 부력체들 간의 연결 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛과 부력체 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛이 결합된 부력체의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛이 결합된 부력체의 정면도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체(100)를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들(40, 50)이 제거된 부력체의 (a) 사시도 및 (b) 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체(100)는, 부력의 발생을 위한 중공이 마련된 하우징(10), 중공에 내장되며, 물보다 작은 밀도값을 가지는 충진재(20) 및 수상태양광 발전설비용 부유 장치와의 결합을 위해 하우징(10)의 상부면에 구비된 체결유닛(30)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징(10)은 정면 및 후면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 구조를 가질 수 있다. 이때, 하우징(10)의 측면 하단부는 하우징(10)의 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 만곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이 하우징(10)의 측면 하단부는 하우징(10)의 중심 방향으로 휘어진 곡선 형태를 가질 수 있으며, 이러한 곡선 형태의 측면 하단부의 양 측은 하우징(10)의 전면 수직방향에 해당하는 중심축을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.
이와 같이 하우징(10)의 측면 하단부가 만곡된 형상을 가짐으로써 부력체(100)가 수중에서 물에 의한 부력을 안정적으로 제공받을 수 있다. 또한, 하우징(10)의 측면 하단부의 곡선 형상을 따라 물이 흐름으로써, 파도의 변화 등으로 인해 발생하는 물에 의한 압력을 최소화할 수 있으며, 부력체(100)의 좌우 균형을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징(10)은 기본적으로 스테인리스강 또는 합금 등으로 이루어질 수 있다. 고밀도 폴리에틸렌 또는 포스맥 등으로 이루어진 종래의 부력체에 비해 높은 강도 및 내식성을 가지기 위해서 하우징(10)은 스테인리스강(ex. SUS329 등) 또는 티타늄 합금(ex. Ti합금 grade5 등) 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 부력체(100)의 무게 및 탄성 등을 고려하면, 하우징(10)은 도 4를 통해 후술할 탄소섬유 알루미늄 복합재 또는 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충진재(20)는 물보다 작은 밀도값을 가짐으로써 부력체(100)에 추가적인 부력을 제공하기 위한 구성으로서, 하우징(10)에 마련된 중공에 내장될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 폴리에틸렌(바람직하게는, 고밀도 폴리에틸렌)으로 형성된 육각형의 충진재 프레임(21)이 하우징(10)의 내부에 배치될 수 있으며, 충진재 프레임(21)의 내부에는 NBR(acrylonitrile-butadiene rubber) 또는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 등 물보다 작은 밀도값을 가지면서 충격 흡수가 뛰어난 재질로 형성된 충진재(20)가 내장될 수 있다. 충진재 프레임(21)이 배치되지 못하는 빈 영역에는 도 2와 같이 NBR 또는 EVA 등으로 형성된 충진재(20)가 내장될 수 있다.
전술한 예시와 같이 충진재 프레임(21)이 육각형의 구조를 가지면, 외부 충격에 의한 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 충진재 프레임(21)이 배치되지 못하는 빈 영역에도 빠짐없이 충진재(20)가 내장되면, 외부 충격에 의해 하우징(10)에 발생된 크랙(crack)을 통해 물이 하우징(10) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 하우징(10)의 중공의 전체에 빠짐없이 충진재(20)가 내장됨으로써, 부력체(100)는 하우징(10)에 마련된 중공에 의해 발생하는 1차적인 부력 이외에 충진재(20) 자체에 의해 발생하는 2차적인 부력을 제공받을 수 있다. 또한, 하우징(10)에 외부로부터 강한 힘이 작용하여 손상이 발생하더라도 물이 하우징(10)의 내부로 유입되지 않아 충진재(20) 자체에 의해 발생하는 2차적인 부력을 통해 부력체(100)의 부력이 유지될 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 체결유닛(30)은 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 1 프레임(210)과의 결합을 위한 구성으로서, 부력체(100)는 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 하단에 위치하므로 체결유닛(30)은 부력체(100) 하우징(10)의 상단에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2와 같이 하우징(10)의 상단의 길이방향 중심축을 기준으로 한 쌍의 체결유닛(30)이 총 두 쌍(i.e. 4개)으로 형성될 수 있다. 또한, 체결유닛(30)의 상단에는 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 1 프레임(210)과의 결합을 위해 체결부재(1)(ex. 볼트와 너트 등)가 삽입 가능한 관통공(31)이 형성될 수 있으며, 체결유닛(30)이 안정적이고 단단하게 하우징(10)의 상단에 고정될 수 있도록 체결유닛(30)의 하단에는 보강판(32)이 구비될 수 있다.
도 2의 (a)과 같이 한 쌍의 체결유닛(30) 사이에 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 1 프레임(210)이 하우징(10)의 길이 방향으로 위치하면, 체결유닛(30)의 상단에 형성된 관통공(31)을 통해 체결부재(1)가 체결됨으로써 제 1 프레임(210)과 한 쌍의 체결유닛(30)이 결합될 수 있다. 도 2의 (b)를 참조하면, 체결유닛(30)과 제 1 프레임(210)이 체결부재(1)를 통해 결합되기 위해서 제 1 프레임(210)에도 체결유닛(30)의 관통공(31)에 대응되는 위치에 결합유닛이 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체(100)는, 하우징(10)의 전면을 밀폐하기 위한 함몰형의 제 1 패킹부(40) 및 하우징(10)의 후면을 밀폐하기 위한 돌출형의 제 2 패킹부(50)를 더 포함할 수 있다. 즉, 하우징(10)의 전면 및 후면은 개방되어 있으므로, 개방된 하우징(10)의 전면 및 후면을 밀폐하기 위해서 제 1 패킹부(40) 및 제 2 패킹부(50)가 하우징(10)에 결합 또는 분리되거나 일체로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 패킹부(40) 및 제 2 패킹부(50) 역시 측면 하단부가 하우징(10)의 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 만곡된 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 제 1 패킹부(40)는 내부가 함몰된 형태로 형성될 수 있으며, 제 1 패킹부(40)의 측면에는 관통공(41)이 형성될 수 있다. 관통공(41)은 제 1 패킹부(40)에 추가적인 구성(ex. 제 2 패킹부(50) 또는 후술할 제 1 패킹보호유닛(60) 등)이 결합될 시에 결합력을 강화하기 위한 체결부재(1)가 연결되기 위한 것이다. 이러한 관통공(41)은 제 1 패킹부(40)의 측면을 따라 일정한 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 패킹부(50) 또한 제 1 패킹부(40)와 마찬가지로 측면에 관통공(51)이 형성될 수 있다. 다만, 제 2 패킹부(50)는 제 1 패킹부(40)와는 달리 내부가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 패킹부는(40)와 제 2 패킹부(50)는 상호 결합 또는 분리가 용이하도록 요철(凹凸) 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 제 1 패킹부(40)의 내부가 함몰된 형태, 제 2 패킹부(50)의 외부가 돌출된 형태로 형성됨으로써, 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)가 서로 맞물려 결합될 수 있으며, 상호 결합된 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)는 서로 맞물린 관통공(41, 51)에 체결부재(1)가 결합됨으로써 고정력이 강화될 수 있다. 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50) 간의 결합 또는 분리에 대한 보다 구체적인 내용은 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 부력체(100)가 수상태양광 발전설비용 부유 장치에 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 수상태양광 발전설비용 부유 장치가 부력체(100) 위에서 수면보다 높이 위치함과 동시에 안정적으로 부유될 수 있도록 하기 위해 수상태양광 발전설비용 부유 장치는 부력체(100)의 체결유닛(30)과 결합되는 제 1 프레임(210)과 제 1 프레임(210)의 상단에 결합되는 제 2 프레임(220)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제 1 프레임(210) 및 제 2 프레임(220)에는 상호 결합을 위한 결합유닛이 형성될 수 있으며, 제 1 프레임(210)과 제 2 프레임(220)은 연결 플레이트(2)를 통해 서로 엇갈린 구조로 결합될 수 있다. 제 1 프레임(210)과 제 2 프레임(220)이 서로 엇갈린 구조로 결합되는 것은 수상태양광 발전설비의 전체 무게를 분산시켜 부력체(100)에 작용하는 저항력을 최소화시킴과 동시에 외부 충격에 의해 발생되는 회전 모멘트를 방지하여 안정적으로 프레임의 결합을 유지하기 위함이다.
예를 들어, 제 1 프레임(210)은 제 2 프레임(220)과 90도 엇갈린 구조로 결합될 수 있으며, 이를 위해 연결 플레이트(2)는 ㄴ자형으로 형성될 수 있다. 이때, ㄴ자형 연결 플레이트(2)에는 제 1 프레임(210) 및 제 2 프레임(220)이 체결부재(1)로 체결되기 위한 결합유닛공이 형성될 수 있다. 제 1 프레임(210)의 좌우측으로 2개의 ㄴ자형 연결 플레이트(2)가 배치될 수 있으며, 제 1 프레임(210), ㄴ자형 연결 플레이트(2) 및 제 2 프레임(220)은 결합유닛을 통해 체결된 체결부재(1)를 통해 서로 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합재로 이루어진 부력체(100)의 내외부를 나타낸 사시도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징(10), 제 1 패킹부(40) 및 제 2 패킹부(50)는 탄소섬유 알루미늄 복합재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 패킹부(40)의 외벽 및 내벽(42)은 강도와 해수에 대한 내식성이 강한 알루미늄(ex. 알루미늄 5803 등) 및 알루미늄의 외측으로 탄소섬유가 부착된 탄소섬유 알루미늄 복합재로 이루어질 수 있다. 하우징(10), 제 2 패킹부(50)의 외벽 및 내벽 역시 제 1 패킹부(40)의 외벽 및 내벽(42)과 마찬가지로 탄소섬유 알루미늄 복합재로 이루어질 수 있다.
이와 같이 부력체(100)가 탄소섬유 알루미늄 복합재로 이루어지면, 고밀도 폴리에틸렌 또는 포스맥으로 이루어진 종래의 부력체와 비교하여 해일, 강풍, 태풍 등의 기상변화로 인한 외력에도 쉽게 손상되지 않는 강도 및 탄성을 얻을 수 있다. 또한, 해수에 장시간 노출되어도 부식되는 정도가 적어 강, 바다 등의 장소에 상관없이 설치가 가능하며, 수상태양광 발전설비를 통한 안정적인 전력 생산 및 공급이 가능할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징(10). 제 1 패킹부(40) 및 제 2 패킹부(50)는 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어질 수 있다. 이는 종래에 하우징(10)의 소재로 활용되었던 고밀도 폴리에틸렌을 활용하기 위한 것이다. 예를 들어, 제 1 패킹부(40)의 외벽 및 내벽(42)은 고밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌의 외측으로 탄소섬유가 부착된 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어질 수 있다. 하우징(10), 제 2 패킹부(50)의 외벽 및 내벽 역시 제 1 패킹부(40)의 외벽 및 내벽(42)과 마찬가지로 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어질 수 있다.
이와 같이 부력체(100)가 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어지면, 탄소섬유의 특성(ex. 고강도, 고탄성 등)을 통해 고밀도 폴리에틸렌의 단점(ex. 외력에 의해 쉽게 손상될 수 있음 등)을 개선시킬 수 있다. 또한, 해수에 장시간 노출되어도 부식되는 정도가 적어 강, 바다 등의 장소에 상관없이 설치가 가능하며, 수상태양광 발전설비를 통한 안정적인 전력 생산 및 공급이 가능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50) 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 함몰형의 제 1 패킹부(40)에 돌출형의 제 2 패킹부(50)가 삽입됨으로써, 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)는 상호 결합될 수 있으며, 패킹부들(40, 50)의 결합으로 부력체(100)는 상호 간에 연결될 수 있다. 이때, 제 2 패킹부(50)가 제 2 패킹부(50)에 삽입되기 위해서 제 2 패킹부(50)의 돌출형 구조는 제 1 패킹부(40)의 함몰형 구조에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)가 서로 맞물려 결합되면, 결합력을 보다 강화하고 외부의 충격에도 견고하고 결합을 유지하기 위해서 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)에 형성된 각각의 관통공(41, 51)으로 체결부재(1)가 결합될 수 있다.
예를 들어, 도 5의 우측 부력체(100)의 전면에 위치한 제 1 패킹부(40)로 도 5의 좌측 부력체(100)의 후면에 위치한 제 2 패킹부(50)가 삽입될 수 있으며, 이를 통해 도 5의 좌측 부력체(100) 및 우측 부력체(100)가 길이 방향으로 연결될 수 있다. 도 5에는 2개의 부력체(100)가 결합되는 것만이 도시되어 있으나, 2개 이상의 부력체들이 계속적으로 결합될 수 있는 것은 제 1 패킹부(40)와 제 2 패킹부(50)의 구조 및 결합 관계를 통해 이해될 수 있다. 이와 같이 부력체(100)가 패킹부들(40, 50)을 통해 연결됨으로써, 수상태양광 발전설비의 크기, 규모 등에 맞추어 부유 장치의 부력이 쉽게 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 패킹보호유닛(60) 및 제 2 패킹보호유닛(70)의 사시도, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹부들(40, 50)과 패킹보호유닛들(60, 70) 간의 결합 과정을 나타낸 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들(60, 70)이 결합된 부력체(100)의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체(100)는, 제 1 패킹부(40)에 착탈 가능한 유선형의 제 1 패킹보호유닛(60) 및 제 2 패킹부(50)에 착탈 가능한 유선형의 제 2 패킹보호유닛(70)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제 1 패킹보호유닛(60)은 함몰형의 제 1 패킹부(40)에 착탈 가능하도록 제 1 패킹부(40)와 결합되는 일측이 돌출된 구조를 가질 수 있다. 반대로, 제 2 패킹보호유닛(70)은 돌출형의 제 2 패킹부(50)에 착탈 가능하도록 제 2 패킹부(50)와 결합되는 일측이 함몰된 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 7의 (b)를 참조하면, 제 1 패킹보호유닛(60)은 하우징(10)의 전면에서 제 1 패킹부(40)와 결합될 수 있다. 이때, 도 8을 참조하면, 제 1 패킹보호유닛(60)과 제 1 패킹부(40)의 결합 시, 제 1 패킹보호유닛(60)의 측면에 형성된 관통공(61)이 제 1 패킹부(40)의 측면에 형성된 관통공(41)에 맞물리도록 위치할 수 있다. 또한, 제 1 패킹보호유닛(60)과 제 1 패킹부(40)의 사이에는 내식성뿐만 아니라 내마모성, 강도 등이 우수한 패킹부재(3)(ex. 테프론 합침 탄화섬유 등)가 구비될 수 있다. 제 1 패킹보호유닛(60)의 측면에 형성된 관통공(61)과 제 1 패킹부(40)의 측면에 형성된 관통공(41)이 맞물리면, 관통공들(41, 61)을 통해 체결부재(1)가 결합될 수 있으며, 이를 통해 제 1 패킹보호유닛(60)과 제 1 패킹부(40)의 결합력을 보다 강화할 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제 2 패킹보호유닛(70)은 하우징(10)의 후면에서 제 2 패킹부(50)와 결합될 수 있다. 이때, 제 1 패킹보호유닛(60)과 마찬가지로 제 2 패킹보호유닛(70)과 제 2 패킹부(50)의 결합 시, 제 2 패킹보호유닛(70)의 측면에 형성된 관통공(71)이 제 2 패킹부(50)의 측면에 형성된 관통공(51)에 맞물리도록 위치할 수 있다. 또한, 제 2 패킹보호유닛(70)과 제 2 패킹부(50)의 사이에는 내식성뿐만 아니라 내마모성, 강도 등이 우수한 패킹부재(3)(ex. 테프론 합침 탄화섬유 등)가 구비될 수 있다. 제 2 패킹보호유닛(70)의 측면에 형성된 관통공(71)과 제 2 패킹부(50)의 측면에 형성된 관통공(51)이 맞물리면, 관통공들(51, 71)을 통해 체결부재(1)가 결합될 수 있으며, 이를 통해 제 2 패킹보호유닛(70)과 제 2 패킹부(50)의 결합력을 보다 강화할 수 있다.
도 8과 같이 부력체(100)에 패킹보호유닛들(60, 70)이 결합되면, 제 1 패킹부(40)의 함몰형 구조 또는 제 2 패킹부(50)의 돌출형 구조에 직접적으로 가해지는 외부 충격이 1차적으로 보호될 수 있다. 또한, 유선형의 구조를 통해 물의 흐름에 의해 제 1 패킹부(40) 또는 제 2 패킹부(50)에 가해지는 저항을 최소화할 수 있으며, 이와 같이 물의 저항을 최소화함으로써 수상태양광 발전설비 부유 장치를 보다 용이하게 이동시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패킹보호유닛들(60, 70)이 결합된 부력체들(100) 간의 연결 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부력체(100)는 전술한 결합 과정 및 방식에 따라 둘 이상 결합될 수 있으며, 결합된 둘 이상의 부력체들(100)의 전방에는 제 1 패킹보호유닛(60), 후방에는 제 2 패킹보호유닛(70)이 결합될 수 있다. 이와 같이 부력체들(100) 간의 상호 결합을 통해 수상태양광 발전설비용 부유 장치를 용이하게 확장하거나 부력을 더욱 강화시킬 수 있다. 또한, 결합된 둘 이상의 부력체들(100)을 하나의 부력체 단위로 보아 제 1 패킹보호유닛(60)과 제 2 패킹보호유닛(70)이 결합될 수 있으므로, 부력체(100)가 커지더라도 용이하게 부력체(100)를 이동시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛(80)의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛(80)과 부력체(100) 간의 결합 과정을 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) 하우징보호유닛(80)이 결합된 부력체(100)의 사시도 및 (b) 하우징보호유닛(80)이 결합된 부력체(100)의 정면도이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체(100)는, 물의 흐름을 확보하여 부력체의 수평방향의 균형을 유지시키기 위한 하우징보호유닛(80)을 더 포함할 수 있다. 이때, 도 10의 (a)와 같이 하우징보호유닛(80)은 물의 흐름 변화로 의한 충격을 완화하기 위해 하우징보호유닛(80)의 길이방향을 따라 형성되는 물 출입공(81, 82)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 태풍 등의 자연재해로 인해 파고의 변화가 발생하는 경우 파고가 높아짐에 따라 하우징보호유닛(80)에서 상대적으로 상단에 위치한 물 출입공(81)으로 물이 인입되어 상대적으로 하단에 위치한 물 출입공(82)으로 물이 배출될 수도 있다. 이와 같이 하우징보호유닛(80)의 물 출입공(81, 82)을 통해 물의 흐름을 유도하면, 물의 흐름 변화에 맞추어 부력체의 움직임을 유도할 수 있으므로, 파고 변화 등에 의해 가해질 수 있는 충격을 보다 완화시킬 수 있다.
도 10의 (b) 및 도 11의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징보호유닛(80)은 하우징(10)의 측면 하단부와 반대 방향으로 만곡된 형상을 가지도록 형성되며, 하우징(10)의 측면 하단부에 결합되어 유로(83)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 11의 (a)와 같이 하우징(10)의 측면 하단부의 외측을 감싸도록 하우징보호유닛(80)이 결합 또는 분리되거나 일체로 형성될 수 있다. 이와 같은 하우징보호유닛(80)과 하우징(10)의 측면 하단부의 사이에 형성된 유로(83)를 통해 하우징(10)의 전면 방향, 후면 방향으로 유입된 물이 흐르게 되면, 부력체(100)의 양 측면에서 흐르는 물에 의해 부력체(100)의 수평 방향의 균형이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
예를 들어, 하우징(10)의 전면 방향 또는 후면 방향으로 물이 흘러 유로(83)로 유입되면, 길이 방향으로 흐르는 물에 의해 부력체(100)에 보다 큰 부력이 제공될 수 있으며, 복수개의 홀들(81)로 빠져나가는 물에 의해 부력체(100)의 좌우 수평 방향의 균형이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 체결부재 2: 연결 플레이트
3: 패킹부재 10: 하우징
20: 충진재 21: 충진재 프레임
30: 체결유닛 31: 관통공
40: 제 1 패킹부 41: 관통공
42: 제 1 패킹부의 외벽 및 내벽
50: 제 2 패킹부 51: 관통공
60: 제 1 패킹보호유닛 61: 관통공
62: 제 1 패킹보호유닛의 외벽 및 내벽
70: 제 2 패킹보호유닛 71: 관통공
72: 제 2 패킹보호유닛의 외벽 및 내벽
80: 하우징보호유닛 81, 82: 물 출입공
83: 유로
100: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체
210: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 1 프레임
220: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 2 프레임
3: 패킹부재 10: 하우징
20: 충진재 21: 충진재 프레임
30: 체결유닛 31: 관통공
40: 제 1 패킹부 41: 관통공
42: 제 1 패킹부의 외벽 및 내벽
50: 제 2 패킹부 51: 관통공
60: 제 1 패킹보호유닛 61: 관통공
62: 제 1 패킹보호유닛의 외벽 및 내벽
70: 제 2 패킹보호유닛 71: 관통공
72: 제 2 패킹보호유닛의 외벽 및 내벽
80: 하우징보호유닛 81, 82: 물 출입공
83: 유로
100: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체
210: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 1 프레임
220: 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 제 2 프레임
Claims (6)
- 수상태양광 발전설비용 부유 장치의 부력체로서,
부력의 발생을 위한 중공이 마련된 하우징;
상기 중공에 내장되며, 물보다 작은 밀도값을 가지는 충진재;
상기 수상태양광 발전설비용 부유 장치와의 결합을 위해 상기 하우징의 상부면에 구비된 체결유닛;
상기 하우징의 전면을 밀폐하기 위한 제 1 패킹부;
상기 하우징의 후면을 밀폐하기 위한 제 2 패킹부;
상기 제 1 패킹부에 착탈 가능한 유선형의 제 1 패킹보호유닛; 및
상기 제 2 패킹부에 착탈 가능한 유선형의 제 2 패킹보호유닛을 포함하며,
상기 하우징의 측면 하단부는 상기 하우징의 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 만곡된 형상을 가지고,
상기 제 1 패킹부는 함몰형 구조, 상기 제 2 패킹부는 상기 함몰형 구조에 대응되는 돌출형 구조를 가지며, 상기 제 2 패킹부가 상기 제 1 패킹부에 삽입됨으로써 상기 제 1 패킹부와 제 2 패킹부는 상호 결합 또는 분리가 가능하고,
상기 제 1 패킹보호유닛은 상기 제 1 패킹부와 결합되는 일측이 돌출된 구조를 가지며, 상기 제 2 패킹보호유닛은 상기 제 2 패킹부와 결합되는 일측이 함몰된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 부력체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 탄소섬유 알루미늄 복합재 또는 탄소섬유 폴리에틸렌 복합재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부력체.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 물의 흐름을 확보하여 상기 부력체의 수평방향의 균형을 유지시키기 위한 만곡된 형상의 하우징보호유닛을 더 포함하며,
상기 하우징보호유닛은 상기 하우징의 측면 하단부에 결합되어 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 부력체.
- 제 5 항에 있어서,
상기 하우징보호유닛은,
상기 물의 흐름 변화로 의한 충격을 완화하기 위해 상기 하우징보호유닛의 길이방향을 따라 형성되는 물 출입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 부력체.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2019-01-15 KR KR1020190005038A patent/KR102015595B1/ko active IP Right Grant
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