KR102031266B1 - 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하측이 옥상 바닥(300)에 대해 고정된 기둥(100), 및 상기 기둥(100)에 일단이 연결 및 지지된 보조지지부재(410)에 의해 지지되는 태양광어레이(400); 상기 태양광어레이(400)에 가해지는 진동 에너지를 감시하고 진동 에너지의 기계적 변위를 전기적인 검출 신호로 출력하여 송신하는 변위량 검출센서 유닛(210)과, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환하는 신호처리부(230) 및 상기 신호처리부(230)에서 변환된 진동 변위량에 대한 검출 신호를 수신하여 배전반에 대한 실시간 진동 변위량 데이터과 최대 변위량을 산출하여 출력하는 데이터 수집제어 유닛(220)을 포함하며, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)에서 출력되는 데이터를 기반으로 태양광어레이(400)에 대한 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하도록 상기 기둥(100)에 설치된 지진발생 감시수단; 및 지진 발생시 진동을 다중으로 흡수하는 내진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하측이 옥상 바닥(300)에 대해 고정된 기둥(100), 및 상기 기둥(100)에 일단이 연결 및 지지된 보조지지부재(410)에 의해 지지되는 태양광어레이(400); 상기 태양광어레이(400)에 가해지는 진동 에너지를 감시하고 진동 에너지의 기계적 변위를 전기적인 검출 신호로 출력하여 송신하는 변위량 검출센서 유닛(210)과, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환하는 신호처리부(230) 및 상기 신호처리부(230)에서 변환된 진동 변위량에 대한 검출 신호를 수신하여 배전반에 대한 실시간 진동 변위량 데이터과 최대 변위량을 산출하여 출력하는 데이터 수집제어 유닛(220)을 포함하며, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)에서 출력되는 데이터를 기반으로 태양광어레이(400)에 대한 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하도록 상기 기둥(100)에 설치된 지진발생 감시수단; 및 지진 발생시 진동을 다중으로 흡수하는 내진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근, 화석 연료의 사용에 따른 이산화탄소 등의 방출에 의한 지구의 온난화, 원자력 발전소의 사고 및 핵폐기물에 의한 방사능 오염 등과 같은 심각한 문제로 인해, 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증가하고 있다.
그 중에서 태양 에너지는, 지구의 기후에 힘을 주고 생명을 지탱시켜 주는 태양으로부터 방출되는 열과 빛 형태의 복사 에너지를 이용하여 열이나 전력을 얻는 에너지로서, 최근에는 태양광 발전 시스템을 이용한 태양광 발전 전지가 차세대 에너지원으로 기대되고 있다.
태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 광기전력효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 방식을 태양광 발전(photovoltaic power generation system)이라 하며, 여기에 사용되는 광전 변환 소자를 태양전지(PV : Photovoltaic)라고 한다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치로서, 빛을 반도체에 조사하면 반도체 원자에서 +전자핵(electron hole)과 -자유전자(electron)가 생기고, P-N 접합을 통해 자유전자가 외부회로에 도달하게 된다. P-N 접합이란, ‘P형 반도체(+극성)’와 ‘N형 반도체(-극성)’를 붙여서 만든 것으로 전자들은 극성의 성질에 따라 N형 반도체와 P형 반도체로 나뉘어 쌓이게 되며, 특히 -자유전자들은 P형 반도체 쪽으로 끌려 넘어가게 되어 접합 부분에 전기장이 생성되고, P형 반도체 쪽에 계속 쌓인 전자는 반도체에 연결된 전기선을 통해 외부로 빠져나가게 되며, 이렇게 전기선을 따라 전자가 흐르게 되면서 전기를 얻게 되는 것이다.
태양광 발전 시스템은 복수의 태양전지를 투광성 패널 사이에 접착되도록 한 태양광전지판으로부터 생산된 전류를 인버터를 통해 교류로 변환시켜 축전지에 저장하거나 방전되도록 하는 것이다.
태양광 발전 시스템의 설치는 지중에 형성한 콘크리트기초에 앵커를 이용하여 하나 이상의 기둥이 지지되도록 한 상태에서 기둥 상단에 프레임이 경사지게 설치되도록 한 후 이 프레임의 상면에 복수의 태양광전지판들이 배열 설치되도록 하는 구조이다.
그러나, 이러한 태양광 발전 시스템은 지중에서 지진이 발생되는 경우 지진파의 진동에 의해 충격을 받아 심한 경우에는 태양광전지판이 파손되면서 심한 경제적 손실을 초래할 수가 있다.
이와 같은 지진에 의한 피해를 방지시키기 위해서 이미 특허공개번호 제2012-29293호(2012.03.26. 명칭: 내진장치를 구비한 태양광 발전 시스템)를 통해 내진장치를 적용시킨 구성이 제안된 바 있다.
하지만 종래기술의 특허에서는 지진에 의해 기초가 흔들리게 되면 완충부재에 의해 기둥 하부만이 움직이게 된다고 하였으나, 기둥은 결국 그 상부의 프레임과 연결되도록 하고 있어 비록 기둥과 프레임 사이에도 내진장치를 구비한다 하더라도 프레임 및 태양광전지판으로의 진동 충격 전달은 불가피할 뿐만 아니라 그로 인한 태양광 전지판의 손상도 발생되는 폐단이 있다.
이를 해결하기 위해 지면에 고정되는 고정 구조물과 그 상부의 지지물간을 코일 스프링에 의해 탄력적으로 지지되도록 하여 지진 등의 격한 진동으로 인한 충격이 대폭적으로 완충되면서 상부측 지지물로의 전달이 최소화되게 하여 시설물을 안전하게 보호할 수 있도록 하는 태양광 발전용 모듈 및 이것을 이용한 태양광 발전 시스템이 제안되었으나, 종래의 태양광 발전 시스템은 모두 이미 발생한 지진을 완충하기 위한 것일뿐 태양광어레이에 가해지는 진동 및 변위를 감지하여 지진 발생을 판단할 수 없고 그에 따라 지진에 대한 신속한 조치가 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 태양광 발전 시스템 또는 태양광어레이는 옥상에 설치될 때 앵커볼트를 옥상 바닥에 박아 설치되는데 그 과정에서 옥상 바닥에 코팅된 방수층이 파손되고 이처럼 파손된 부분을 통해 빗물을 포함하는 물이 옥상 바닥 내부로 침투되어서 옥상 바닥 및 옥상바닥 아래층의 벽면에 균열이 있는 경우 옥상바닥 아래층의 벽면이 누수되는 문제점이 있었다.
본 발명에 의한 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치는 다음 사항을 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은, 태양광어레이에 가해지는 진동 및 변위를 감지하여 지진 발생을 판단하고 그에 따라 지진에 대한 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 종래의 태양광 발전 시스템 또는 태양광어레이는 옥상에 설치될 때 앵커볼트를 옥상 바닥에 박아 설치되는데 그 과정에서 옥상 바닥에 코팅된 방수층이 파손되고 이처럼 파손된 부분을 통해 빗물을 포함하는 물이 옥상 바닥 내부로 침투되어서 옥상 바닥 및 옥상바닥 아래층의 벽면에 균열이 있는 경우 옥상바닥 아래층의 벽면이 누수되는 것을 방지하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치는 상기 과제를 해결하기 위해서,
하측이 옥상 바닥(300)에 대해 고정된 기둥(100), 및 상기 기둥(100)에 일단이 연결 및 지지된 보조지지부재(410)에 의해 지지되는 태양광어레이(400); 상기 태양광어레이(400)에 가해지는 진동 에너지를 감시하고 진동 에너지의 기계적 변위를 전기적인 검출 신호로 출력하여 송신하는 변위량 검출센서 유닛(210)과, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환하는 신호처리부(230) 및 상기 신호처리부(230)에서 변환된 진동 변위량에 대한 검출 신호를 수신하여 배전반에 대한 실시간 진동 변위량 데이터과 최대 변위량을 산출하여 출력하는 데이터 수집제어 유닛(220)을 포함하며, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)에서 출력되는 데이터를 기반으로 태양광어레이(400)에 대한 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하도록 상기 기둥(100)에 설치된 지진발생 감시수단; 및 지진 발생시 진동을 다중으로 흡수하는 내진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 내진부는, 상기 기둥(100)과 상기 옥상 바닥(300)의 사이에서 상기 옥상 바닥(300)의 위로 차례대로 배치되는 밑바닥 철판(150), 강탄성 고무(140), 약탄성 고무(130), 강탄성 고무(120), 베이스 철판(110)을 포함하는 1차 내진부; 및
상기 베이스 철판(110)에 고정된 하판(174)과 상기 하판(174)과 수직 상방으로 간격을 두고 배치된 상판(173) 사이에 설치된 수직축(172), 상기 수직축(172) 둘레에 배치되고 상기 하판(174)과 상판(173)에 양단부가 고정된 스프링(171), 및 상기 스프링(171)과 간격을 둔 상태로 상기 하판(174)과 상판(173)을 위에서부터 아래로 차례대로 관통하여 상기 옥상 바닥(300)에 매립되어 상판(173) 위에서 너트(190)로 체결되어 고정된 앵커볼트(180)를 포함하는 완충부(170)를 포함하는 2차 내진부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 약탄성 고무(130)는 방수제를 수용한 튜브(160)를 내부에 포함하고, 상기 앵커볼트(180)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립될 때, 상기 방수제를 수용한 튜브(160)를 관통하는 것을 특징으로 한다.
상기 방수제를 수용한 튜브(160)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립되었을 때의 상기 앵커볼트(180)를 기준점으로 하여 상기 옥상 바닥(300)에 경사지게 매립되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치는 상기 해결수단에 의해서 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
첫째, 태양광어레이에 가해지는 진동 및 변위를 감지하여 지진 발생을 판단하고 그에 따라 지진에 대한 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치를 제공하는 효과가 있다.
둘째, 종래의 태양광 발전 시스템 또는 태양광어레이는 옥상에 설치될 때 앵커볼트를 옥상 바닥에 박아 설치되는데 그 과정에서 옥상 바닥에 코팅된 방수층이 파손되고 이처럼 파손된 부분을 통해 빗물을 포함하는 물이 옥상 바닥 내부로 침투되어서 옥상 바닥 및 옥상바닥 아래층의 벽면에 균열이 있는 경우 옥상바닥 아래층의 벽면이 누수되는 것을 방지하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치의 옥상 바닥 상의 설치상태도이다.
도 2는 도 1의 A부 상세도이다.
도 3은 도 2의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛을 나타내는 부분 절개도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛의 유동에 따른 회로 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛의 입출력 선형 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부의 절대값을 산출하기 위한 연산 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부의 회로 구성도이다.
도 2는 도 1의 A부 상세도이다.
도 3은 도 2의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛을 나타내는 부분 절개도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛의 유동에 따른 회로 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 변위량 검출센서 유닛의 입출력 선형 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부의 절대값을 산출하기 위한 연산 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부의 회로 구성도이다.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대해 살펴보고, 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 상세히 기술하면 다음과 같다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치에 관하여 개시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치의 옥상 바닥 상의 설치상태도이고, 도 2는 도 1의 A부 상세도이며, 도 3은 도 2의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치는, 태양광어레이(400), 지진발생 감시수단, 및 내진부를 포함한다.
상기 태양광어레이(400)는 하측이 옥상 바닥(300)에 대해 고정된 기둥(100), 및 상기 기둥(100)에 일단이 연결 및 지지된 보조지지부재(410)에 의해 지지되는데, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 광기전력효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시킨다. 여기서, 상기 보조지지부재(410)는 단순히 봉 형태로 구성되는 것도 가능하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 실린더의 형태인 구성도 가능하며, 이 경우 기둥(100) 역시 실린더의 형태로 구성되고 로드 부분이 상기 태양광어레이(400)에 연결되어 있으며, 실린더 형태로 구성된 상기 보조지지부재(410) 및 기둥(100)은 별도의 유압구동장치에 연결되어 있고 상기 별도의 유압구동장치는 다시 별도의 리모콘에 의해 조절될 수 있는 구성도 가능하다. 이러한 구성에 따르면, 리모콘의 조작만으로 유압구동장치를 구동하여 상기 보조지지부재(410) 및 기둥(100)을 신축할 수 있음으로써 태양의 고도에 따라 태양광어레이(400)의 경사각도를 조절할 수 있음으로써 발전 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
상기 지진발생 감시수단은 상기 태양광어레이(400)에 가해지는 진동 에너지를 감시하고 진동 에너지의 기계적 변위를 전기적인 검출 신호로 출력하여 송신하는 변위량 검출센서 유닛(210)과, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환하는 신호처리부(230) 및 상기 신호처리부(230)에서 변환된 진동 변위량에 대한 검출 신호를 수신하여 배전반에 대한 실시간 진동 변위량 데이터과 최대 변위량을 산출하여 출력하는 데이터 수집제어 유닛(220)을 포함하며, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)에서 출력되는 데이터를 기반으로 태양광어레이(400)에 대한 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하도록 상기 기둥(100)에 설치되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 지진으로 인해 태양광어레이에 가해지는 진동 및 변위를 감지하여 지진 발생을 판단하고 그에 따라 지진에 대한 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 하는 것이 가능하다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)은 기계적 또는 물리적 변위를 전기적인 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.
일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 코어(core 또는 armature)(215)의 이동으로 1차 코일(216)에서 2차 코일(217)에 유도되는 자속의 변화, 즉 상호 인덕턴스를 변화시키는 transducer로서 기계적, 전기적으로 분리되어 움직일 수 있는 코어(215)의 변위에 비례하여 전기적 출력이 발생된다.
이러한 변위량 검출센서 유닛(210)은 상기 기둥(100)의 불특정 부위에 여러 개소 장착될 수 있는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 코일이 권선된 포머(former)(218)와, 코어(core)(215)와, 상기 코어(215)를 지지해 주는 지지봉 및 케이스(case)(219)로 구성될 수 있다.
전기적 절연이 우수한 원통형의 포머(218)에는 신호 발생 전원을 공급하는 1차 코일(216)을 감고 상기 1차 코일(216)의 중심으로부터 대칭적으로 동일한 모양을 가진 2차 코일(217)을 감아서 외부적으로 반대방향으로 직렬연결한다.
그리고 자성체로 구성되는 상기 코어(215)는 상기 포머(218) 내에서 유동 가능한 바, 이러한 코어(215)의 움직임은 각각의 2차 코일(217)에서 발생되는 유도전압을 일으키게 하는 1차 코일(216)과 2차 코일(217)의 상호 인덕턴스를 변하게 하여 기계적 변위를 감지하게 되는 것이다.
상기 코어(215)가 1차 코일(216) 중간에 위치하면 각각의 2차 코일(217)에 유도되는 기전력은 동일하고 180°의 위상차를 가지기 때문에 출력은 0이 되나, 상기 코어(215)가 움직여 중간을 벗어나게 되면 2차 코일(217)과 1차코일(216) 사이의 상호 인덕턴스가 다른 한 쪽보다 크게 되어 서로 직렬로 연결되어 있는 2차측 출력에서는 차동전압(differential voltage)이 발생하게 된다.
도 5는 변위량 검출센서 유닛(210)의 회로연결을 나타내는 것으로, 상기 코어(215)의 위치에 따른 변위량 검출센서 유닛(210)의 출력 전압을 알 수 있으며, 1차 코일(216)과 2차 코일(217) 사이의 상호 유도계수를 m1, m2라 하면 2차 코일(217)에 유기되어 출력되는 전압은 상호인덕턴스 차(m1-m2)에 비례함으로 도 6에서와 같이 코어(217)의 위치에 직선적으로 비례한다.
그리고 2차 코일(217)에 유도되는 기전력은 패러데이의 법칙에 의해 아래의 수학식 1으로 나타내어지고, 변위량 검출센서 유닛(210)의 출력전압은 아래의 수학식 2과 같이 표현할 수 있다.
수학식 1
수학식 2
여기서, e는 유도 기전력, N은 코일의 권선수, φ는 자속, a는 자속이 지나가는 단면적이며 B는 자기장이다.
외부적으로 반대로 연결되어져 있는 2차 측의 양 코일(217)에서 출력되는 차동전압 즉, 상기 수학식 2의 출력전압을 다시 표현하면 아래의 수학식 3와 같이 표현할 수 있다.
수학식 3
여기서, x는 코어(215)의 변위를 나타내면 (x1-x2)2로 주어진다. 또한 K1은 센서의 Sensitivity가 되며 K2는 Linearity의 factor가 된다.
이와 같이 본 실시 예의 변위량 검출센서 유닛(210)에서는 코어(215)의 위치에 따라 출력되는 전압 특성을 통해 진동에 의한 변위량의 크기를 파악할 수 있으며, 이러한 계측 데이터는 앞서 설명한 데이터 수집제어 유닛(220)로 전송됨으로써 상기 데이터 수집제어 유닛(220)의 분석 데이터로서 활용되는 것이다.
또한, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)은 다시 상기 계측 데이터를 중계기와 인터넷망 등을 경유하여 태양광 어레이 부근에 있는 관리자의 휴대폰 또는 원격한 곳에 있는 관리자의 휴대폰, 또는 종합관제센터의 PC로 송출하여 이들 관리자 또는 종합관제센터의 근무자 등이 신속하고 적절한 대처를 할 수 있게 한다.
한편, 본 실시 예에서는 앞서 설명한 바와 같이 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 출력되는 변위량에 대한 출력 전압을 상기 데이터 수집제어 유닛(220)으로 전달하는 신호처리부(230)가 구비되며, 이러한 신호처리부(230)에서는 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에 의한 변위량을 DC 전압 레벨로 변환해주는 기능을 갖는다.
그리고 상기 신호처리부(230)는 주파수와 게인을 설정하기 위하여 몇 개의 수동소자를 사용하는 것으로, 2차 출력을 스케일된 DC 신호로 변환하고 1차측을 구동하기 위해 저왜곡 정현파 발진 기능을 포함한다.
여기서 2차 출력은 신호처리부(230)를 직접 구동해주는 두 개의 정현파로 구성한다. 또한 상기 신호처리부(230)는 두 개의 신호를 합과 차를 분배함으로써 DC 출력을 생성하여 상기 데이터 수집제어 유닛(220)로 전송한다.
구체적으로 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 기계적 변위의 계측 범위는 통상 ±100μm 내지 ±25cm로 그 범위가 다양하다.
도 8은 상기 신호처리부(230)의 상세 회로도로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 신호처리부(230)는 제어 트랜스(Control Transformer)가 구비되는 바, 이때 제어 트랜스의 여자전압(excitation voltage)은 50Hz 내지 20kHz의 주파수에서 1V 내지 24V로 출력될 수 있다.
그리고 상기 제어 트랜스(Control Transformer)의 null 값은 상기 변위량 검출센서 유닛(210)의 코어(215)가 중심에 있을 지라도 2개의 2차권선 간의 미스매치(mismatch)와 누설인덕턴스 때문에 발생하지 않게 된다.
따라서 이러한 어려움을 해결하기 위한 신호처리부(230)는 절대값을 산출하기 위한 연산회로를 구성하는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 두 전압의 절대값(Absolute Value)을 빼어서 처리함으로써 중심 위치에 대한 정(+), 부(-)의 변위를 계측하도록 하는 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 신호처리부(230)의 연산회로의 구성은 다이오드와 커패시터를 이용한 정류회로를 적용하여 선형적이고 정확한 값을 얻을 수 있으며, 이때 그 입력신호는 아날로그 배율기(Analog Multiplier)를 구동해 주는 전압/전류변환기(V/I converter)에 인가되도록 한다.
또한 차동입력(Differential Input)의 부호는 비교기에 의해서 검출되는데, 그 비교기의 출력은 아날로그 배율기를 경유하여 전압/전류 변환기의 부호를 스위치하는 역할을 한다. 이때 최종 출력은 입력의 절대값을 표현한다.
그리고 도 8에 도시된 바와 같이 상기 신호처리부(230)에서 발진기 회로의 경우 주파수를 20Hz에서 20kHz까지 가변하고, 2 개의 필터에 의해서 2 개의 절대 값(ABS VALUE)이 A와 B의 채널 입력 값 크기를 검출하는데 이용한다.
이때 VA와 VB의 출력 절대값과 필터의 출력을 경유하여 함수 [A-B]/[A+B]를 발생시킨다.
여기서 상기 함수는 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에 대한 출력전압의 합이 동작 범위에 걸쳐서 일정하다는 것을 가정할 때 상기 제어 트랜스의 1차 권선 여자전압의 크기와는 독립적이다.
저항을 통해서 제어 트랜스의 여자전압을 정현파 실효값으로 1V에서 24V까지 설정할 수 있으며 구동 전류는 30mA로 설계한다.
상기 도 8의 회로 상에서 위상 전이(Phase Shift)나 신호의 절대 값 크기에 의해서 영향을 받지 않도록 설계함으로써 상기 변위량 검출센서 유닛(210)을 100미터까지 드라이브 할 수 있으며, Vout의 위치에 대한 출력범위는 6mA부하에서 ±11V 할 경우, 케이블을 100미터까지 드라이브 할 수 있다. 여기서 VA와 VB입력은 100mV로 낮은 값이다.
한편 상기 데이터 수집제어 유닛(220)는 상기 신호처리부(230)를 통해 전달되는 데이터 수집제어 유닛(220)의 검출 신호 즉, 코어(215)의 위치에 따라 출력되는 전압을 입력받게 되고, 이러한 검출 신호를 실시간으로 분석하게 된다.
이때 분석되는 지진 감시 정보 또는 화재 감시 정보는 실시간으로 분석되는 진동 변위량 데이터는 물론 기 설정된 기간 내에서 발생되는 최대 변위량 데이터, 및 실시간으로 분석되는 열이나 온도 또는 연기에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
상기 데이터 수집제어 유닛(220))는 분석되는 지진 감시 정보를 통해 기준값과의 비교 분석을 통해 지진 발생을 판단하며, 태양광어레이에 가해지는 지진의 세기의 정도를 판단하게 된다. 이렇게 데이터 수집제어 유닛(220))에서 분석 및 판단되는 정보들은 데이터 수집제어 유닛(220)에 구비된 디스플레이부(221)를 통해 모니터링하여 감시함으로써 태양광어레이에 지진 발생 시에 지진의 피크 값을 현장에서 확인할 수 있게 되어 보다 정확한 지진 정보를 파악할 수 있게 되고 이를 관리자에게 제공하게 됨으로서 지진 또는 화재에 대한 신속한 조치가 이루어질 수 있게 되는 것이다.
상기 신호처리부(230)는 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환한다. 상기 데이터 수집제어 유닛(220)는 상기 신호처리부(230)에서 변환된 검출 신호를 수신하여 태양광어레이, 예컨대 기둥(100)에 대한 실시간 데이터를 산출하여 송출한다. 이와 같은 구성에 의하면 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호가 DC 전압 레벨로 변환된 후 기둥(100)에 대한 실시간 데이터가 산출되어 송출된다.
지진 발생시 진동을 다중으로 흡수하는 내진부를 포함한다.
상기 내진부는, 상기 기둥(100)과 상기 옥상 바닥(300)의 사이에서 상기 옥상 바닥(300)의 위로 차례대로 배치되는 밑바닥 철판(150), 강탄성 고무(140), 약탄성 고무(130), 강탄성 고무(120), 베이스 철판(110)을 포함하는 1차 내진부; 및 상기 베이스 철판(110)에 고정된 하판(174)과 상기 하판(174)과 수직 상방으로 간격을 두고 배치된 상판(173) 사이에 설치된 수직축(172), 상기 수직축(172) 둘레에 배치되고 상기 하판(174)과 상판(173)에 양단부가 고정된 스프링(171), 및 상기 스프링(171)과 간격을 둔 상태로 상기 하판(174)과 상판(173)을 위에서부터 아래로 차례대로 관통하여 상기 옥상 바닥(300)에 매립되어 상판(173) 위에서 너트(190)로 체결되어 고정된 앵커볼트(180)를 포함하는 완충부(170)를 포함하는 2차 내진부;를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 지진발생 시 발생되는 진동을 1차 내진부와 2차 내진부에서 각각 완충하고 또한 1차 내진부 중에서도 강탄성 고무(140), 약탄성 고무(130), 강탄성 고무(120)의 각각도 완충할 수 있음으로써 5중 완충기능을 한다.
여기서, 상기 1차 내진부의 강탄성 고무(140), 약탄성 고무(130), 강탄성 고무(120) 중 하나 이상을 추가로 구성할 수 있고, 이에 따르면 지진 발생 시 발생되는 진동을 다중으로 완충하는 것이 가능하다.
상기 약탄성 고무(130)는 방수제를 수용한 튜브(160)를 내부에 포함하고, 상기 앵커볼트(180)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립될 때, 상기 방수제를 수용한 튜브(160)를 관통한다. 이와 같은 구성에 의하면, 앵커볼트(180)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립될 때, 상기 방수제를 수용한 튜브(160)를 관통하는 것에 의해 튜브(160)로부터 방수제가 흘러 나와 앵커볼트(180)의 둘레를 따라 하방으로 흐르면서 앵커볼트(180) 주위로 파손된 옥상 바닥을 상기 방수제에 의해 코팅할 수 있음으로써 옥상 바닥 및 옥상바닥 아래층의 벽면에 균열이 있는 경우 옥상바닥 아래층의 벽면이 누수되는 것을 방지할 수 있다.
상기 방수제를 수용한 튜브(160)는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 옥상 바닥(300)에 매립되었을 때의 상기 앵커볼트(180)를 기준점으로 하여 상기 옥상 바닥(300)에 경사지게 매립되어 있는 구성도 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 앵커볼트(180)가 튜브(160)를 관통하여 옥상 바닥(300)에 매립되기 때문에 관통 즉시 튜브(160)가 경사져 있기 때문에 튜브(160) 내부의 방수제가 용이하게 흘러 나와 앵커볼트(180)의 외주면을 따라 아래로 흘러 파손된 옥상 바닥을 상기 방수제에 의해 코팅하는 것이 용이해진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 구성 외에, 상기 옥상 바닥(300)의 상면과 상기 밑바닥 철판(150)의 외측면의 교접부, 상기 하판(174)의 외측면과 상기 베이스 철판(110)의 상면의 교접부, 상기 상판(173)의 상면과 상기 너트(190)의 외측면의 교접부, 및 상기 너트(190)의 상면과 상기 앵커볼트(180)의 외면의 교접부에 도포되어 코팅된 방수코팅부를 더 포함하는 구성도 가능하다. 여기서, 상기 방수코팅부의 도포는 작업자가 브러시 또는 스프레이를 이용하여 수동으로 하는 것도 가능하고, 기둥(100) 부근에 기둥(100)의 하측을 향하는 방수제 분사노즐을 구비하여 자동으로 방수제를 분사하여 도포하는 것도 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 파손된 옥상 부분에 대한 누수 우려를 이중 삼중으로 차단할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 배전반
11 : 축전지
12 : 전력계통부
13 : 센서부
13a : 변위량 검출센서 유닛
13b : 화재감지센서
14 : 신호처리부
15 : 데이터 수집부
16 : 중계기
16a : 제어부
16b : 입력부
16g : 출력부
16h : 송수신부
18 : 소화기
19 : 스피커
20 : 태양광발전시스템
100 : 단위 내진 패드
101 : 상부 플레이트
102 : 하부 플레이트
103 : 탄성 부재
110 : 연결부재
L, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8; L', L1', L2', L3', L4', L5', L6', L7', L8') : 송전용 라인
11 : 축전지
12 : 전력계통부
13 : 센서부
13a : 변위량 검출센서 유닛
13b : 화재감지센서
14 : 신호처리부
15 : 데이터 수집부
16 : 중계기
16a : 제어부
16b : 입력부
16g : 출력부
16h : 송수신부
18 : 소화기
19 : 스피커
20 : 태양광발전시스템
100 : 단위 내진 패드
101 : 상부 플레이트
102 : 하부 플레이트
103 : 탄성 부재
110 : 연결부재
L, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8; L', L1', L2', L3', L4', L5', L6', L7', L8') : 송전용 라인
Claims (4)
- 하측이 옥상 바닥(300)에 대해 고정된 기둥(100), 및 상기 기둥(100)에 일단이 연결 및 지지된 보조지지부재(410)에 의해 지지되는 태양광어레이(400);
상기 태양광어레이(400)에 가해지는 진동 에너지를 감시하고 진동 에너지의 기계적 변위를 전기적인 검출 신호로 출력하여 송신하는 변위량 검출센서 유닛(210)과, 상기 변위량 검출센서 유닛(210)에서 송신된 검출 신호를 DC 전압 레벨로 변환하는 신호처리부(230) 및 상기 신호처리부(230)에서 변환된 진동 변위량에 대한 검출 신호를 수신하여 배전반에 대한 실시간 진동 변위량 데이터과 최대 변위량을 산출하여 출력하는 데이터 수집제어 유닛(220)을 포함하며, 상기 데이터 수집제어 유닛(220)에서 출력되는 데이터를 기반으로 태양광어레이(400)에 대한 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하도록 상기 기둥(100)에 설치된 지진발생 감시수단; 및
지진 발생시 진동을 다중으로 흡수하는 내진부를 포함하고,
상기 내진부는,
상기 기둥(100)과 상기 옥상 바닥(300)의 사이에서 상기 옥상 바닥(300)의 위로 차례대로 배치되는 밑바닥 철판(150), 강탄성 고무(140), 약탄성 고무(130), 강탄성 고무(120), 베이스 철판(110)을 포함하는 1차 내진부; 및
상기 베이스 철판(110)에 고정된 하판(174)과 상기 하판(174)과 수직 상방으로 간격을 두고 배치된 상판(173) 사이에 설치된 수직축(172), 상기 수직축(172) 둘레에 배치되고 상기 하판(174)과 상판(173)에 양단부가 고정된 스프링(171), 및 상기 스프링(171)과 간격을 둔 상태로 상기 하판(174)과 상판(173)을 위에서부터 아래로 차례대로 관통하여 상기 옥상 바닥(300)에 매립되어 상판(173) 위에서 너트(190)로 체결되어 고정된 앵커볼트(180)를 포함하는 완충부(170)를 포함하며,
상기 약탄성 고무(130)는 방수제를 수용한 튜브(160)를 내부에 포함하고,
상기 앵커볼트(180)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립될 때, 상기 방수제를 수용한 튜브(160)를 관통하는 것을 특징으로 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 방수제를 수용한 튜브(160)는, 상기 옥상 바닥(300)에 매립되었을 때의 상기 앵커볼트(180)를 기준점으로 하여 상기 옥상 바닥(300)에 경사지게 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치.
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| KR1020190051571A KR102031266B1 (ko) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020190051571A KR102031266B1 (ko) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치 |
Publications (1)
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| KR102031266B1 true KR102031266B1 (ko) | 2019-10-11 |
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| KR1020190051571A KR102031266B1 (ko) | 2019-05-02 | 2019-05-02 | 방수 및 지진 감시 진단 기능을 가지는 내진 태양광 발전장치 |
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