KR102017298B1 - 수상태양광 발전 부력체용 연결핀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력체와 부력체를 연결하는 연결핀의 내구성을 보강하여 외력에 의해 연결핀이 파손되는 것을 방지함으로써 수상에 설치된 부유 구조물을 안정되게 유지할 수 있도록 된 수상태양광 발전 부력체용 연결핀에 관한 것이다.
이를 위해 수상태양광 발전 부력체용 연결핀은 장치 고정용 부력체의 체결부와 보행 부력체의 체결부 또는 상기 보행 부력체의 체결부와 연결 발판의 체결부가 겹쳐진 부위에 삽입되어 복수개의 부력체들을 연결하도록, 하단부에 플랜지가 형성된 핀 몸체, 상기 핀 몸체의 나사부에 결합되어 상기 체결부에 접촉됨으로써 상기 핀 몸체를 상기 체결부에 고정하는 고정 너트, 및 상기 핀 몸체의 내측에 삽입되어 상기 핀 몸체를 보강하는 코어 보강재를 포함한다.

Description

수상태양광 발전 부력체용 연결핀{CONNECTION PIN FOR FLOATING OF SOLAR POWER GENERATING ON WATER}
본 발명은 수상태양광 발전 부력체용 연결핀에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부력체와 부력체를 연결하는 연결핀의 내구성을 향상시켜 부력체의 움직임으로 인해 발생하는 연결핀의 파손을 방지하는 수상태양광 발전 부력체용 연결핀에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 광전효과를 이용하여 발전시키는 최소 단위를 셀(cell)이라 하고, 다수 개의 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전력을 발생시키는 것을 태양광 모듈이라 한다.
태양광 발전소(일명, 태양광 발전시스템이라고도 함)는 다수 개의 태양광 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결된 상태로 장착된 구조물의 집합체이다.
이러한 태양광 발전소는 일반적으로 육상에 설치하게 되는데, 이로 인하여 막대한 부지구입 비용과 토목공사 비용이 소요되고, 주로 야산을 깎아서 부지로 사용하게 되므로 환경이 파괴된다. 또한, 육상에 설치하게 되면 여름철의 경우 지열에 의해 태양광 모듈이 가열되어 태양광 모듈들이 효과적으로 냉각되지 못하게 된다. 이로 인하여, 태양광 모듈의 발전 효율을 떨어뜨리게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 호수, 강, 연못, 댐 등의 수면에 설치하는 방법이 개발되고 있다. 이러한 수상태양광 발전시스템은 부표와 함께 수면에 설치되는 복수개의 태양광 모듈이 배치된 복수개의 수상태양광 발전 부유 구조물을 이용한 발전시스템이다.
상기 부유 구조물들은 서로 견고한 상태로 연결되어야 한다. 상기 부유 구조물은 태양광 모듈을 고정한 상태로 수면에 떠있는 태양광 모듈 고정용 부력체와, 상기 태양광 모듈의 주변을 작업자가 다닐 수 있도록 수면에 설치되는 보행 부력체를 포함한다.
상기 태양광 모듈 고정용 부력체와 보행 부력체가 서로 연결되고, 상기 보행 부력체와 보행 부력체 또한 서로 연결되는 구조이다.
상기 태양광 모듈 고정용 부력체와 보행 부력체는 각각의 모서리에 체결부가 형성되고, 상기 체결부를 서로 겹쳐 놓은 상태에서 체결부에 연결핀을 삽입함으로써 각각의 부력체를 서로 연결하게 된다.
상기와 같이 연결된 부력체는 수상에 떠있는 상태를 유지하면서 지속적으로 움직이게 된다. 이에 따라, 상기 부력체의 연결부가 헐거워지거나 상기 연결핀이 파손되어 부력체가 분리되는 문제가 있었다.
특히, 상기 수면 부유식 태양광 발전시스템의 수상태양광 발전 부유 구조물이 해안가에 설치되는 경우, 태풍의 영향을 빈번하게 받기 때문에 다른 수상 지역 보다 파고의 강도가 강하여 상기 부유 구조물의 손상이 심한 실정이고, 상기 부력체를 연결하는 연결핀 또한 쉽게 파손되는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1757206호(발명의 명칭 : 수상태양광 발전장치 부유 구조물 및 구조물간의 연결방법, 2017. 07. 13. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1604946호(발명의 명칭 : 수상태양광 발전 시스템을 이루기 위한 태양광 모듈 고정용 플로트 및 보행 플로트, 2016. 03. 21. 공고)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 부력체와 부력체를 연결하는 연결핀의 내구성을 보강하여 외력에 의해 연결핀이 파손되는 것을 방지함으로써 수상에 설치된 부유 구조물을 안정되게 유지할 수 있도록 된 수상태양광 발전 부력체용 연결핀을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수상태양광 발전 부력체용 연결핀은, 장치 고정용 부력체의 체결부와 보행 부력체의 체결부 또는 상기 보행 부력체의 체결부와 연결 발판의 체결부가 겹쳐진 부위에 삽입되어 복수개의 부력체들을 연결하도록, 하단부에 플랜지가 형성된 핀 몸체, 상기 핀 몸체의 나사부에 결합되어 상기 체결부에 접촉됨으로써 상기 핀 몸체를 상기 체결부에 고정하는 고정 너트, 및 상기 핀 몸체의 내측에 삽입되어 상기 핀 몸체를 보강하는 코어 보강재를 포함할 수 있다.
상기 코어 보강재는 원판형의 헤드부와, 상기 헤드부에서 연장되어 상기 핀 몸체 내측의 보강리브에 접촉되는 원통형의 몸체부를 포함할 수 있다.
상기 코어 보강재는 상기 몸체부의 단부에 단턱이 형성되어 상기 보강리브에 걸려 고정됨과 아울러 상기 몸체부의 단부가 오므려질 수 있도록 복수개의 절개부가 구비된 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 코어 보강재는 상기 핀 몸체에 체결되는 상기 체결부의 개수에 따라 보강 범위가 설정되는 구조이다.
상기 코어 보강재는 상기 핀 몸체에 체결되는 상기 체결부와 체결부 사이의 접점에서 발생되는 전단력의 크기에 따라 보강 범위가 설정되는 구조이다.
상기 코어 보강재는 설정된 보강 범위에 따라 상기 몸체부의 길이를 연장하여 상기 핀 몸체를 보강하는 구조이다.
본 발명에 따른 수상태양광 발전 부력체용 연결핀에 따르면, 부력체와 부력체를 연결하는 연결핀의 내구성 및 강도가 향상되어 연결핀이 외력에 의해 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 수상에 설치되는 수상태양광 발전장치의 부력체가 보다 견고한 상태를 유지할 수 있기 때문에 수상태양광 발전장치의 안전한 관리가 가능해 진다.
또한, 수상에 설치되는 태양광 모듈 고정용 부력체와 보행 부력체의 연결 상태가 양호해지기 때문에 작업자의 작업성 및 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 연결핀의 파손으로 인한 교체작업 비용과 연결핀의 구입비용을 현저히 절감할 수 있기 때문에 수상태양광 발전장치를 경제적으로 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 발전 부력체용 연결핀을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀에 코어 보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 또 다른 구조의 코어 보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재의 또 다른 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재가 연결핀 내부에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 코어 보강재가 갖는 보강 범위를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 보강구조를 비교하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수상태양광 발전 부력체용 연결핀의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 발전 부력체용 연결핀을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀에 코어 보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재의 구조를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상태양광 발전장치의 부력체용 연결핀(1)은 부력체와 부력체를 연결하는 핀 몸체(10)와 상기 핀 몸체를 부력체의 연결부에 고정하는 고정 너트(20)를 포함한다. 상기 수상태양광 발전장치는 태양광의 빛 에너지를 충전하는 장치(이하, 태양광 모듈이라 함)가 설치된다.
상기 수상태양광 발전장치는 태양광 모듈(100)과, 이 태양광 모듈(100)을 고정한 상태로 수면에 떠있는 태양광 모듈 고정용 부력체(200), 상기 태양광 모듈(100)의 주변을 작업자가 다닐 수 있도록 수면에 설치되는 보행 부력체(300), 및 상기 보행 부력체(300)와 보행 부력체(300)를 연결하는 연결 발판(400)을 포함할 수 있다.
상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)와 보행 부력체(300)가 서로 연결되고, 상기 보행 부력체(300)와 상기 연결 발판(400) 또한 서로 연결되는 구조이다.
상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)와 보행 부력체(300) 및 상기 연결 발판(400)은 각각의 모서리에 체결부(200a,300a,400a)가 형성되고, 상기 체결부(200a,300a,400a)를 서로 겹쳐 놓은 상태에서 체결부(200a,300a,400a)에 상기 연결핀(1)을 삽입함으로써 각각의 부력체를 서로 연결하게 된다.
본 실시예에서, 수상태양광 발전 부력체용 연결핀(1)은 핀 몸체(10)와 고정 너트(20), 및 코어 보강재(30)로 이루어지고, 상기 코어 보강재(30)가 삽입된 핀 몸체(10)는 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 보행 부력체(300)의 체결부(300a)가 겹쳐진 부위에 삽입되거나, 상기 보행 부력체(300)의 체결부(300a)와 상기 연결 발판(400)의 체결부(400a)가 겹쳐진 부위에 삽입되어 복수개의 부력체들을 연결하도록 하단부에 플랜지(10a)가 형성된다. 상기 플랜지(10a)는 상기 체결부(200a,300a,400a)에 걸려 상기 연결핀(1)이 체결부(200a,300a,400a)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 고정 너트(20)는 핀 몸체(10)의 나사부(12)에 결합되어 상기 체결부(200a,300a,400a)에 접촉됨으로써 핀 몸체(10)를 상기 체결부(200a,300a,400a)에 고정할 수 있다.
또한, 상기 플랜지(10a)의 상부에 보강부(11) 및 나사부(12)가 일정한 영역으로 구비되며, 상기 보강부(11)의 내측에 원주방향을 따라 복수개의 보강리브(13)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 연결핀(1)은 핀 몸체(10)를 보강하여 자체 강도를 높여줌으로써 외력에 의해 연결핀(1)이 파손되는 것을 방지할 수 있는 것으로, 상기 핀 몸체(10)의 내측에 상기 코어 보강재(30)가 삽입되어 핀 몸체(10)의 강도를 높여줄 수 있다.
본 실시예에서, 상기 핀 몸체(10)는 상기 보강부(11)의 내측에 상기 보강리브(13)와 접촉된 상태로 삽입되어 상기 보강부(11)를 보강하는 코어 보강재(30)를 포함할 수 있다.
상기 코어 보강재(30)는 핀 형상의 플라스틱 사출물 또는 스틸재로 이루어져 상기 연결핀(1)의 내부를 보강할 수 있는 것으로, 상기 연결핀(1)의 내측 중앙에 상기 코어 보강재(30)가 삽입 고정되는 구조이다.
상기 코어 보강재(30)는 원판형의 헤드부(30a)와 원통형의 몸체부(30b)로 이루어져 상기 몸체부(30b)를 상기 보강리브(13)가 이루는 상기 연결핀(1)의 중앙 공간에 삽입시킴으로써 연결핀(1)의 내부를 더욱 보강할 수 있다. 상기 코어 보강재(30)의 헤드부(30a)를 눌러 상기 연결핀(1)의 내측에 견고한 상태로 고정할 수 있다.
상기 코어 보강재(30)의 삽입 설치로 상기 연결핀(1)의 보강부(11)를 더욱 보강할 수 있는 구조이다. 상기 코어 보강재(30)는 상기 연결핀(1)의 내부를 견고한 상태로 보강하여 연결핀(1)의 파손을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 또 다른 구조의 코어 보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재의 또 다른 구조를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 보강재가 연결핀 내부에 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 코어 보강재(31)는 원판형의 헤드부(31a), 상기 헤드부(31a)에서 연장된 원통형의 몸체부(31b), 및 상기 몸체부(31b)의 단부에 단턱(31c)이 형성되어 상기 보강리브(13)에 걸려 고정됨과 아울러 상기 몸체부(31b)의 단부가 오므려질 수 있도록 복수개의 절개부(31d)가 구비된 고정부(31e)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 연결핀(1)의 내부에 삽입되는 상기 코어 보강재(31)는 몸체부(31b)의 절개부(31d)가 오므려진 상태로 연결핀(1)에 삽입되고, 완전히 삽입된 상기 몸체부(31b)의 절개부(31d)가 펼쳐지면서 상기 고정부(31e)가 상기 보강리브(13)의 단부가 걸려져 고정됨에 따라 상기 코어 보강재(31)는 연결핀(1)에서 빠지지 않게 된다.
상기 코어 보강재(31)가 단부에 형성된 고정부(31e)를 통해 상기 연결핀(1)에 삽입된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 코어 보강재가 갖는 보강 범위를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 코어 보강재(30)는 상기 핀 몸체(10)에 체결되는 상기 체결부(200a,300a,400a)의 개수에 따라 보강 범위가 설정되거나, 상기 코어 보강재(30)는 상기 핀 몸체(10)에 체결되는 상기 체결부(200a,300a,400a)와 체결부(200a,300a,400a) 사이의 접점에서 발생되는 전단력의 크기에 따라 보강 범위가 설정될 수 있다.
상기 코어 보강재(30)는 설정된 보강 범위에 따라 상기 몸체부(30b)의 길이를 연장하여 상기 핀 몸체(10)를 보강할 수 있다. 상기 연결핀(1)에 가해지는 힘에 따라 상기 코어 보강재(30)의 길이나 두께를 조절하여 코어 보강재(30)를 제작할 수 있다.
도 7의 (a)에서, 상기 연결핀(1)의 핀 몸체(10)에 상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 상기 보행 부력체(300)의 체결부(300a)가 삽입되어 각각의 부력체를 서로 연결할 수 있다. 이 때, 상기 체결부(200a)와 체결부(300a)의 겹쳐짐으로 체결부(200a,300a)는 일정한 높이를 가지게 되고, 상기 체결부(200a,300a)들의 높이를 기준으로 상기 연결핀(1)의 코어 보강재(30) 길이(h)를 설정하게 된다.
또한, 상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 상기 보행 부력체(300)의 체결부(300a)가 접촉되는 접점(P)에서 상기 핀 몸체(10)는 가장 큰 힘을 받게 된다. 이에 따라, 상기 접점(P) 부위를 기준으로 상기 코어 보강재(30)의 보강 범위를 설정할 수 있다.
도 7의 (b)에서, 상기 연결핀(1)의 핀 몸체(10)에 상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 상기 보행 부력체(300)의 체결부(300a) 및 상기 연결 발판(400)의 체결부(400a)가 삽입되어 각각의 부력체를 서로 연결할 수 있다. 이 때, 상기 체결부들의 겹쳐짐으로 체결부(200a,300a,400a)는 일정한 높이를 가지게 되고, 상기 체결부들의 높이를 기준으로 상기 연결핀(1)의 코어 보강재(30) 길이(h’)를 설정하게 된다.
또한, 상기 보행 부력체(300)의 체결부(300a)와 상기 연결 발판(400)의 체결부(400a)가 접촉되는 접점(P1)과, 상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 상기 연결 발판(400)의 체결부(400a)가 접촉되는 접점(P2)에서 상기 핀 몸체(10)는 가장 큰 힘을 받게 된다. 이에 따라, 두 개의 접점(P1,P2) 부위를 기준으로 상기 코어 보강재(30)의 보강 범위를 설정할 수 있다.
상기 코어 보강재(30)는 몸체부(30b)의 직경 및 길이가 상기 보강부(11)의 범위만큼 확대되어 상기 핀 몸체(10)의 내부에 강성을 부여하게 된다. 상기 코어 보강재(30)는 상기 연결핀(1)의 내부에 삽입된 상태로 연결핀(1)에 일정한 강도를 부여하게 된다.
그러므로, 상기 연결핀(1)이 상기 태양광 모듈 고정용 부력체(200)의 체결부(200a)와 보행 부력체(300)의 체결부(300a) 및 연결 발판(400)의 체결부(400a)에 삽입되어 서로 연결된 부력체들을 견고한 상태로 고정할 수 있다. 강성이 보강된 상기 연결핀(1)의 파손이 최소화될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀의 보강구조를 비교하여 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 종래의 연결핀(a), 보강부(11)가 구비된 연결핀(b), 핀 몸체(10) 내측에 코어 보강재(30)가 삽입된 연결핀(c)의 강도를 표를 통해 비교하면 다음과 같다.
연결핀 (a) (b) (c)
평균 강도(N) 14887.6 19885.8 27800.4
강도 증가율(%) - 33.6( - ) 86.7(39.8)
* 증가율 표시 : 종래의 연결핀(a) 대비/ (숫자)본 발명의 연결핀(b) 대비상기의 표를 통해 보강구조를 갖는 연결핀(1)의 강도가 증가하는 것을 파악할 수 있다.
따라서, 부력체와 부력체를 연결하는 상기 연결핀(1)의 내구성 및 강도가 향상되어 연결핀(1)이 외력에 의해 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 수상에 설치되는 수상태양광 발전장치의 부력체가 보다 견고한 상태를 유지할 수 있기 때문에 수상태양광 발전장치의 안전한 관리가 가능해 진다.
또한, 수상에 설치되는 태양광 모듈 고정용 부력체(200)와 보행 부력체(300)의 연결 상태가 양호해지기 때문에 작업자의 작업성 및 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 연결핀(1)의 파손으로 인한 교체작업 비용과 연결핀(1)의 구입비용을 현저히 절감할 수 있기 때문에 수상태양광 발전장치를 경제적으로 운용할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1: 연결핀 10: 핀 몸체
10a: 플랜지 11: 보강부
12: 나사부 13: 보강리브
20: 고정 너트 30: 코어 보강재
30a: 헤드부 30b: 몸체부
31: 코어 보강재 31a: 헤드부
31b: 몸체부 31c: 단턱
31d: 절개부 31e: 고정부
100: 태양광 모듈 200: 태양광 모듈 고정용 부력체
200a: 체결부 300: 보행 부력체
300a: 체결부 400: 연결 발판
400a: 체결부
h,h’: 코어 보강재 길이
P,P1,P2: 접점

Claims (6)

  1. 장치 고정용 부력체의 체결부와 보행 부력체의 체결부 또는 상기 보행 부력체의 체결부와 연결 발판의 체결부가 겹쳐진 부위에 삽입되어 복수개의 부력체들을 연결하도록, 하단부에 플랜지가 형성된 핀 몸체;
    상기 핀 몸체의 나사부에 결합되어 상기 체결부에 접촉됨으로써 상기 핀 몸체를 상기 체결부에 고정하는 고정 너트; 및
    상기 핀 몸체의 내측에 삽입되어 상기 핀 몸체를 보강하는 코어 보강재;를 포함하고,
    상기 코어 보강재는 원판형의 헤드부와, 상기 헤드부에서 연장되어 상기 핀 몸체 내측의 보강리브에 접촉되는 원통형의 몸체부를 포함하며,
    상기 핀 몸체의 내측에는 서로 이격되어 원주 방향으로 일정 간격으로 배치되고, 서로 마주하는 방향으로 이격되는 복수의 보강리브가 형성되고,
    상기 코어 보강재의 몸체부는 상기 보강리브들에 접촉되게 상기 보강리브들의 중앙의 공간으로 압입 결합되는 수상태양광 발전 부력체용 연결핀.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 보강재는 상기 몸체부의 단부에 단턱이 형성되어 상기 보강리브에 걸려 고정됨과 아울러 상기 몸체부의 단부가 오므려질 수 있도록 복수개의 절개부가 구비된 고정부를 더 포함하는 수상태양광 발전 부력체용 연결핀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 보강재는 상기 핀 몸체에 체결되는 상기 체결부의 개수에 따라 보강 범위가 설정되는 구조의 수상태양광 발전 부력체용 연결핀.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 보강재는 상기 핀 몸체에 체결되는 상기 체결부와 체결부 사이의 접점에서 발생되는 전단력의 크기에 따라 보강 범위가 설정되는 구조의 수상태양광 발전 부력체용 연결핀.
  6. 제 1 항, 제3항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 보강재는 설정된 보강 범위에 따라 상기 몸체부의 길이를 연장하여 상기 핀 몸체를 보강하는 구조의 수상태양광 발전 부력체용 연결핀.
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