KR102038512B1 - 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷 및 이를 구비한 수상 태양광 발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷 및 이를 구비한 수상 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 수상에서 넓은 면적에 걸쳐 설치되는 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛 간을 연결하면서 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 능동적으로 수용하며 단위유닛 간 전달되는 충격을 완화, 흡수, 차단할 수 있도록 함으로써 누적되는 피로하중을 줄이고 잦은 교체나 보수 없이 장기간에 걸쳐 사용할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷은, 다수의 태양전지판과, 상기 다수의 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지하는 프로파일 어셈블리 및 플로트가 조합된 단위유닛들의 집합으로 이루어진 수상 태양광 발전시스템에서 일측과 타측에서 서로 이웃하고 있는 일측 단위유닛의 프로파일 어셈블리와 타측 단위유닛의 프로파일 어셈블리에 각각 속한 일측 프로파일과 타측 프로파일을 길이방향으로 연결하는 것으로서, 상기 일측 프로파일의 단부에 결합되는 제1결합부재와, 상기 타측 프로파일의 단부에 결합되는 제2결합부재와, 상기 제1결합부재와 제2결합부재를 연결하면서 상기 제1결합부재와 제2결합부재 서로 간에 상하 변위, 수평 변위를 수용하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷 및 이를 구비한 수상 태양광 발전시스템{ELASTIC BRACKETS FOR CONNECTION BETWEEN UNITS OF SOLAR POWER SYSTEM CONSTRUCTED ON THE WATER AND SOLAR POWER SYSTEM CONSTRUCTED ON THE WATER WITH THE SAME}

본 발명은 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 브래킷에 관한 것으로, 특히 수상에서 넓은 면적에 걸쳐 설치되는 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛 간을 연결하면서 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 능동적으로 수용하며 단위유닛 간 전달되는 충격을 완화, 흡수, 차단할 수 있도록 함으로써 누적되는 피로하중을 줄이고 잦은 교체나 보수 없이 장기간에 걸쳐 사용할 수 있도록 한 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷 및 이를 구비한 수상 태양광 발전시스템에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하고자 하는 규제가 시행되고 있는바, 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.

이와 같이 이산화탄소의 배출이 없으며, 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.

하지만, 태양광 발전시스템은 발전면적 및 일조량에 따라 발전능력이 차이가 발생하는데, 넓은 면적에 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있으므로 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 현실적인 어려움이 있었다.

또한, 종래와 같이 육상에 설치되는 태양광 발전시스템은 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 양의 열기가 발생되며, 태양광 발전시스템이 설치된 토지로부터도 막대한 양기가 전달되는 관계로 태양전지판의 성능을 저하시키고 고장을 일으키는 원인이 되는 문제점을 안고 있었다.

이에 따라, 문제점을 줄이면서 일조량이 풍부하고 개방된 설치면적을 넓게 확보하기 위하여 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 태양전지판을 설치하는 수상 태양광 발전시스템이 활발하게 제안되고 있고 실제 시공으로 이어지고 있는 상황이다.

이같은 수상 태양광 발전시스템은 다수의 태양전지판과, 상기 다수의 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지하는 프로파일 어셈블리 및 플로트가 조합된 단위유닛 다수를 연결하여 이루어지며, 상기 단위유닛 간 연결은 일반적으로 단봉 형태의 간단한 연결부재를 사용하여 이루어지는데 현장마다 다르고 아직까지 표준화된 형태가 존재하지 않는 실정이다.

하지만, 수상 태양광 발전시스템의 경우 수상에서 일어나는 파랑과 풍력 등으로 인해 이웃하는 단위유닛 간에 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위가 끊임없이 발생하는 관계로 지금까지의 연결부재는 이같은 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 수용하지 못하고 쉽게 파손되는 문제점이 있었기 때문에 다른 단위유닛들과 함께 20년간 장기간 사용하지 못하고 계속해서 부분 보수를 시행해야만 하였다.

한국공개특허공보 제2016-0001553호(2016.01.06)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수상에서 넓은 면적에 걸쳐 설치되는 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛 간을 연결하면서 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 능동적으로 수용하며 단위유닛 간 전달되는 충격을 완화, 흡수, 차단할 수 있도록 함으로써 누적되는 피로하중을 줄이고 잦은 교체나 보수 없이 장기간에 걸쳐 사용할 수 있도록 한 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷 및 이를 구비한 수상 태양광 발전시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 수상 태양광 발전시스템의 단위유닛 간 연결용 탄성 브래킷은, 다수의 태양전지판과, 상기 다수의 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지하는 프로파일 어셈블리 및 플로트가 조합된 단위유닛들의 집합으로 이루어진 수상 태양광 발전시스템에서 일측과 타측에서 서로 이웃하고 있는 일측 단위유닛의 프로파일 어셈블리와 타측 단위유닛의 프로파일 어셈블리에 각각 속한 일측 프로파일과 타측 프로파일을 길이방향으로 연결하는 것으로서, 상기 일측 프로파일의 단부에 결합되는 제1결합부재와, 상기 타측 프로파일의 단부에 결합되는 제2결합부재와, 상기 제1결합부재와 제2결합부재를 연결하면서 상기 제1결합부재와 제2결합부재 서로 간에 상하 변위, 수평 변위를 수용하는 탄성부재를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 탄성부재는 코일형 스프링인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 코일형 스프링은 일단부와 타단부가 각각 상기 제1결합부재와 제2결합부재를 관통한 상태로 롤링 가능하게 결합되어 상기 일측 프로파일과 타측 프로파일 간 롤링방향 회전 변위를 수용할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1결합부재는 일측 프로파일의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재이며, 상기 제2결합부재는 타측 프로파일의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2결합부재는 타측 프로파일의 단부에 대하여 좌우방향으로 회전 가능하도록 상기 제2결합부재와 타측 프로파일의 단부를 상하로 관통하는 하나의 볼트에 의해 결합되며, 상기 타측 프로파일의 단부에 대하여 상기 제2결합부재가 좌우방향으로 회전 가능하도록 상기 타측 프로파일의 단부에 대하여 여유공간을 두고 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 수상 태양광 발전시스템은, 다수의 태양전지판과, 상기 다수의 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지하는 프로파일 어셈블리 및 플로트가 조합된 단위유닛들의 집합으로 이루어지며, 상기 단위유닛 간 연결을 위하여 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 연결용 탄성 브래킷을 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 플로트는, 사출성형에 의해 바닥판과 외벽을 갖도록 용기형상으로 개별 성형된 두 개의 반본체 중 하나가 거꾸로 뒤집힌 상태로 다른 하나의 상부에 위치한 후 상부와 하부에서 서로 대향한 상태로 접합되어 내부가 밀폐된 빈 공간으로 형성된 본체를 이루고, 상기 반본체에서 외벽 상단부를 따라 형성된 융착부는 상기 외벽 단부의 내측에서 외측방향으로 겹겹이 형성된 다중의 열융착 라인을 구비하여 다중의 열융착이 이루어지도록 하며, 상기 반본체 간 접합으로 형성되는 내부의 빈 공간에는 서로 교차하여 멀티룸을 형성하면서 강도를 보강해주는 가로격벽과 세로격벽이 형성되며, 상기 반본체의 외벽은 상기 바닥판 둘레부를 따라 수직하게 형성된 수직부와 상기 수직부로부터 상측으로 갈수록 외측으로 넓어지는 방향으로 경사지게 형성된 경사부로 이루어져, 상기 반본체 간 외벽이 서로 만나는 융착부로 갈수록 점진적으로 돌출된 형상을 갖도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외벽 수직부의 하단부에는 상기 수직부 둘레를 따라 외측으로 돌출 형성된 보강돌부가 상기 바닥판의 두께보다 8배 이상의 두께로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 바닥판에는 강도 보강을 위해 다수의 리브가 직교하는 바둑판 눈금 형상으로 형성되고, 상기 가로격벽과 수직격벽에도 강도 보강을 위해 상기 바닥판에 형성된 리브와 연결된 리브가 형성되며, 상기 외벽의 내측면에는 상기 바닥판에 형성된 리브와 연결되는 까치발이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가로격벽과 세로격벽이 교차하는 지점마다 상기 본체를 수직하게 관통하는 관통관들이 형성되며, 상기 관통관들 중 두 개의 관통관 내부 홀에는 각각 동일 높이로 설치된 절연 지지체가 구비되고, 상기 절연 지지체 중 하나에 고정되어 하단부가 상기 관통관의 하단부 인근까지 길게 늘어진 형태로 설치되는 제1전극봉과, 상기 절연 지지체 중 다른 하나에 고정되되 상기 제1전극봉보다는 짧은 길이를 갖고 하단부가 관통관의 상부까지만 늘어진 제2전극봉이 구비되며, 상기 제1전극봉 및 제2전극봉과 상기 관통관 내부 홀에 유입되는 물에 의한 정전용량값을 각각 입력받아 비교하는 비교기와, 상기 비교기의 신호를 입력받아 상기 제1전극봉 및 제2전극봉 중에서 어느 전극봉까지 물에 닿았는가를 알리는 신호를 외부로 전송하는 신호출력부가 더 구비되어, 상기 플로트 상부에 설치된 시설물의 침수 위험을 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 본체에 설치되어 상단부는 상기 수상 구조물의 수면 위 부위와 연결되고 하단부는 수중에 잠긴 상태가 되어 상기 수상 구조물로부터 수면까지를 연결하여 접지 기능을 수행할 수 있도록 한 전도성 접지부재를 더 포함하며, 상기 접지부재는 상기 본체의 외측면들 중 적어도 어느 한 외측면에 설치되며, 상기 본체의 외측면 형상을 따라 밀착된 형태로 상기 본체의 상단부에서 하단부에 이르도록 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 수상 태양광 발전시스템의 단위 유닛 간 연결용 탄성 브래킷은 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛 간을 연결하면서 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 능동적으로 수용할 수 있다.

또한, 본 발명은 변위를 능동적으로 수용하면서도 단위유닛 간 전달되는 충격을 완화, 흡수, 차단하여 누적되는 피로하중을 줄임으로써 내구성을 크게 향상시키므로 잦은 교체나 보수 없이 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 포함된 플로트는 수상 구조물의 수면 위 부위로부터 수중까지를 연결하여 접지 기능을 수행하는 전도성 접지부재를 플로트에 자체 구비한 구성에 의하여 육지까지 연결하는 접지선의 난해한 설치작업 필요 없이 잔류 전류로 인한 구조물의 부식을 방지하고 낙뢰 피해를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 포함된 플로트는 내부가 격벽에 의해 분할된 다수의 밀폐 공간을 갖는 멀티룸 구조로 이루어져 구조적으로 안정적인데다가 부유물들로 인한 외부 충격에 취약한 부위들에 대해서 집중적인 강도 보강이 이루어져 유빙이나 초목 등 부유물에 의한 손상을 최소화하고 대형의 제품을 구현하는데 적당한 융착부 보강형 멀티룸 플로트를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛들의 배치도
도 2는 본 발명의 실시예에 수상 태양광 발전시스템에서 프로파일 단부에 연결용 탄성 브래킷이 설치된 상태의 단위유닛 평면도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템의 부분 측면도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷에 의해 단위유닛 간 연결된 상태를 보인 부분 평면도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 평면도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 측면도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 제1결합부재를 제작하기 위한 전개도
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 사시도
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 반본체 간 열융착이 이루어기 전 분리된 상태를 도시한 참조사시도
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 반본체 평면도
도 12는 도 11의 A-A에 따른 종단면도
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템의 플로트에서 수위 측정을 위한 다단 전극봉을 설명하기 위한 부분 단면도
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템의 플로트에서 수위 측정을 위한 신호부를 설명하기 위한 회로도
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 실제 샘플 구현을 위한 3D 이미지

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 수상 태양광 발전시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

<실시예>

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 단위유닛들의 배치도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 수상 태양광 발전시스템에서 프로파일 단부에 연결용 탄성 브래킷이 설치된 상태의 단위유닛의 평면도이며, 도 3은 수상 태양광 발전시스템의 부분 측면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷에 의해 단위유닛 간 연결된 상태를 보인 부분 평면도이다.

도시된 것처럼, 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템은 다수의 태양전지판(30)을 수면 위에 지지하는 프로파일 어셈블리(20) 및 플로트(10)들이 조합된 다수의 단위유닛들 수십 개가 넓은 면적에 걸쳐 좌측과 우측으로 바둑판 형태로 배열되어 집합된 형태로 이루어지며(도 1의 경우 A, A1, B, B1 타입의 단위유닛들이 배열된 모습임), 각각의 단위유닛들은 서로에 대하여 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 연결용 탄성 브래킷(40)에 의해 연결된다.

이같은 수상 태양광 발전시스템의 구성에서 연결용 탄성 브래킷(40)의 경우 단위유닛 간을 연결하면서 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 능동적으로 수용할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 단위유닛 간 전달되는 충격을 중간에서 완화, 흡수, 차단하여 누적되는 피로하중을 줄임으로써 내구성을 크게 향상시키므로 잦은 교체나 보수 없이 20년에 달할 정도로 장기간에 걸쳐 사용할 수 있도록 구성된다.

이하, 상기 연결용 탄성 브래킷(40)을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 측면도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 연결용 탄성 브래킷의 제1결합부재를 제작하기 위한 전개도이다.

도시된 바와 같이, 연결용 탄성 브래킷(40)은 수상 태양광 발전시스템에서 일측과 타측에서 서로 이웃하고 있는 일측 단위유닛의 프로파일 어셈블리(20)와 타측 단위유닛의 프로파일 어셈블리(20)에 각각 속한 일측 프로파일(210)과 타측 프로파일(210)을 길이방향으로 연결하는 역할을 한다.

이를 위해 상기 연결용 탄성 브래킷(40)은 상기 일측 프로파일(210)의 단부에 결합되는 제1결합부재(410)와, 상기 타측 프로파일(210)의 단부에 결합되는 제2결합부재(420)와, 상기 제1결합부재(410)와 제2결합부재(420)를 연결하면서 상기 제1결합부재(410)와 제2결합부재(420) 서로 간에 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 수용하는 탄성부재인 코일형 스프링(430)을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 코일형 스프링(430)은 일단부와 타단부가 상기 제1결합부재(410)와 제2결합부재(420)에 용접 등에 의해 단순 접합도 가능하겠지만 그보다는 제1결합부재(410)와 제2결합부재(420)를 각각 관통한 상태가 되어 롤링 가능하게 결합된다. 이를 위해 상기 코일형 스프링(430)의 일단부와 타단부가 각각 제1결합부재와 제2결합부재를 관통한 상태에서 그 관통부위를 전후하여 한 쌍의 너트(431)가 각각 체결되어 이탈되지 않으면서도 롤링동작 가능하도록 한다. 이같은 코일형 스프링(430)은 단위유닛 간 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위를 수용하는 동시에 단위유닛 간 전달되는 충격을 중간에서 완화, 흡수, 차단하여 단위유닛의 프로파일 어셈블리(20)에 누적되는 피로하중을 줄임으로써 내구성을 크게 향상시킬 수 있다는 점에서 커다란 장점을 갖는다.

상기 연결용 탄성 브래킷(40)의 제1결합부재(410)는 일측 프로파일(210)의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재이며, 일측 프로파일(210)의 단부에 대하여 회전하지 않고 안정된 상태로 고정되도록 제1볼트(450a) 및 제1너트(460b), 제2볼트(450b) 및 제2너트(460b)에 의해 복수의 지점에서 체결된다. 반면, 상기 제2결합부재(40b)의 경우 타측 프로파일(210)의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재이며, 타측 프로파일(210)과 함께 상하방향으로 관통하는 제3볼트(440c) 및 제3너트(450c)에 의해 단 한 지점에서만 체결된다. 이로써, 상기 제2결합부재(420)의 경우 제3볼트(440c)를 회전축으로 하여 타측 프로파일(210)의 단부에 대하여 좌우방향으로 회전 가능한 상태가 된다. 여기서 도 7에서 볼 수 있는 것처럼 제2결합부재(420)와 타측 프로파일(210) 단부 간 회전동작을 허용하는 여유공간(S)이 마련된다. 이같은 구성을 위하여 도 6에서 볼 수 있는 것처럼 제1결합부재(410)에 2개의 볼트공(411,412)이 미리 천공되어 있고, 제2결합부재(420)의 경우에도 동일하게 2개의 볼트공(421,422)이 미리 천공되도록 하는 것이 바람직하다. 단, 제2결합부재(420)의 경우에는 2개의 볼트공(421,422) 중 하나만 볼트가 설치어 회전축이 되도록 한다. 나아가 모든 볼트들에 대하여 너트가 체결된 상태에서 풀어져 이탈되지 않도록 헤드부 반대편 단부에 핀공(451)이 천공되고 R 핀(R-PIN, 미도시됨)이 상기 핀공(451)에 끼워져 설치된다.

상기 제1결합부재(410)는 도 8에 도시된 것처럼 중앙부(410a)와, 상기 중앙부(410a)를 중심으로 서로 대칭되는 한 쌍의 날개부(410b)를 구비하도록 일자형으로 절개된 금속판재로부터 제작된다. 즉, 상기 금속판재에 대하여 중앙부(410a)를 중심으로 한 쌍의 날개부(410b)가 같은 방향으로 절곡되어 서로 이격된 상태로 대면하도록 하여 ㄷ자형의 제1결합부재(410)가 되는 것이다. 여기서 상기 중앙부(410a)에는 코일형 스프링(430)의 단부가 관통하도록 한 제1볼트공(413)이 천공되고, 상기 날개부(420b) 한 쌍에는 제1볼트(440a)와 제2볼트(440b)가 관통할 수 있도록 제1볼트공(411) 및 제2볼트공(412)이 천공된다. 한편, 상기 제2결합부재(420)의 경우 상기 제1결합부재(410)가 제작되는 방식과 동일한 방식으로 제작되면 된다.

이같은 연결용 탄성 브래킷(40)의 구성에 따르면 탄성변위 가능하도록 코일형 스프링(430)을 구비한 구성, 코일형 스프링(430)의 단부가 롤링방향 회전 가능하도록 한 구성, 제2결합부재(420)가 타측 프로파일(210)의 단부에 대하여 좌우방향으로 회전 가능하도록 한 구성이 복합적으로 적용되어 단위유닛 간 상대적인 상하 변위, 수평 변위, 회전 변위 모두를 능동적으로 수용할 수 있는 것이다.

한편, 상기 제1결합부재(410)와 상기 제2결합부재(420)가 각각 일측 프로파일(210) 단부의 상면과 하면, 타측 프로파일(210) 단부의 상면과 하면에 접한 상태에서 결합되도록 한 세부구성에 주목할 수 있다. 이같은 구성에 따르면 상기 제1연결부재(410)와 상기 제2연결부재(430)가 각각 일측 프로파일(210) 단부의 좌측면과 우측면, 타측 프로파일(210) 단부의 좌측면과 우측면에 결합되었을 때보다 볼트에 가해지는 집중하중을 최소화할 수 있게 되어 보다 장기간에 걸쳐 수명(20년간 수명 예상)을 유지할 수 있을 정도로 내구성이 향상된다. 여기서 상기 제1결합부재(410)와 상기 제2결합부재(420)의 경우 도면과 같이 ㄷ자형의 부재로 이루어지는 것이 지지강도, 어느 한편에서의 좌우 회전 등을 고려하여 가장 바람직하직한 형상이라할 수 있으나, 프로파일 단부의 사방을 완전히 덮을 수 있도록 한 캡 형상, 프로파일 단부의 단면에만 접하는 평판 형상, 프로파일 단부의 단면과 측면에 접하도록 한 ㄴ자 형상의 부재로도 이루어질 수 있음은 물론이다.

계속해서 아래에서는 본 발명에서 또 다른 기술적 특징을 갖는 플로트(10)에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에 포함된 플로트(10)는 다양한 수상 구조물에 적용하여 잔류 전류로 인한 구조물의 부식을 방지하고 낙뢰 피해를 효과적으로 방지할 수 있도록 한 것으로, 태양 전지판(30)을 지지하는 프로파일 어셈블리(20)로부터 수면까지를 연결하여 접지 기능을 수행하는 접지부재인 전도성 접지판(150)을 자체 구비하고 있으며, 이같은 구성에 의해 접지선을 육지까지 연결하는 난해한 설치작업의 필요 없이 잔류 전류로 인한 구조물의 부식을 방지하고 낙뢰 피해를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 플로트(10)는 내부가 격벽에 의해 분할된 다수의 밀폐 공간을 갖는 멀티룸 구조로 이루어져 구조적으로 안정적인데다가 부유물들로 인한 외부 충격에 취약할 수 있는 융착부와 외벽에 대해서 유빙이나 초목 등의 부유물들과 충돌되어도 충격으로 인한 손상을 입지 않도록 집중적인 강도 보강이 이루어져 전체적으로 균형 잡인 내구성을 갖도록 구성된다. 이로써 상기 플로트(10)가 사출성형으로 외벽이 얇고 균일하게 고품질로 형성됨에도 불구하고 구조적으로 매우 안정적이어서 1000mm 이상의 규격을 갖는 대형 제품의 구현이 가능하고 부유물의 충돌이 많은 혹독한 환경에서도 쉽게 손상되지 않는다는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트의 반본체 간 열융착이 이루어기 전 분리된 상태를 도시한 참조사시도이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 의한 수상 태양광 발전시스템에서 플로트 반본체의 평면도이며, 도 12는 도 11의 A-A에 따른 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 플로트(10)는 두 개의 반본체(100)의 접합으로 내부가 밀폐된 빈 공간을 갖고 부력을 형성하는 본체(10a)와, 상기 본체(10a)에 설치되어 상단부는 상기 프로파일 어셈블리(20)와 연결되고 하단부는 수중에 잠긴 상태가 되어 접지 기능을 수행할 수 있도록 한 전도성 접지판(150)으로 이루어진다.

이 중에서 상기 접지판(150)은 상기 본체(10a)의 외측면들 중 어느 한 외측면이나 둘 이상의 외측면에 설치되며, 중요한 것으로 상기 접지판(150)은 도 9에 도시된 것처럼 상기 본체(10a)의 외측면 형상을 따라 밀착된 형태로 상기 본체(10a)의 상단부에서 하단부에 이르도록 설치되어 상기 본체(10a)의 외측으로 돌출되지 않도록 한다. 나아가 상기 접지판(150)의 두께가 매우 얇기는 하지만 이마저도 돌출되지 않도록 하기 위하여 상기 본체(10a)의 해당 외측면에 접지판(150)이 안착될 수 있도록 안착홈이 성형시부터 형성되도록 함이 바람직하다.

이처럼 플로트 본체(10a)에 접지판(150)이 설치된 본 발명의 구성에 따르면 수상 태양광 발전시스템 한 단위유닛(가로 6.4m, 세로 7.5m)을 기준으로 12개 이상의 접지가 이루어지는 것이며, 한 블록(가로 100m. 세로 92m)을 기준으로 하는 경우에는 무려 2844개나 되는 접지가 이루어지는 것이다. 이로써 접지로 인한 등전위가 형성되어 낙뢰가 구조물로 내리칠 경우 넓은 면적에 균일하게 분산되면서 낙뢰로 인한 피해를 최소화할 수 있게 된다. 또한, 부식에 강한 비철금속이나 특수합금을 소재로 이루어진 프로파일 어셈블리에 흐르는 잔류 전류로 인한 구조물의 부식을 방지하는 효과도 있게 된다.

여기서 주목할 수 있는 점은 이같이 접지판(150)을 구비하고 있는 플로트(10)를 사용하는 경우 접지선을 설치하는 난해한 작업의 필요 없이 간단히 볼트(21)를 사용하여 접지판(150)이 설치된 플로트 본체(10a)의 상단부와 프로파일 어셈블리(20) 간을 체결해주기만 하면 된다는 점이다. 이같은 볼트체결 작업은 접지판(150)과 관계없이 플로트(10)와 프로파일 어셈블리(20) 간을 체결하기 위해 수행되는 일상적인 작업에 속한다.

한편, 상기 접지판(150)은 도 9에 도시된 것처럼 상하로 긴 형상을 가지면서 좌우 폭이 좁은 띠 형상의 것으로 구비될 수도 있지만, 보다 넓은 크기의 것으로 구비될 수도 있다. 만일 접지판(150)이 자신이 설치되는 외측면 면적의 2분의 1 이상을 덮는 크기의 것으로 구비되면 플로트 본체(10a)를 외부의 접촉이나 충격으로부터 안전하게 보호하는데 큰 도움이 된다. 특히 홍수 때나 갈수 때 수면에 떠다니는 부유물로 인한 손상을 방지할 수 있고, 동절기에 수면이 얼어붙을 때에도 플로트 본체(10a)의 손상을 최소화할 수 있는 것이다. 이같이 접지판(150)에 의한 보호 기능을 강화하기 위해서는 상기 플로트(10)에서 본체(10a)의 모든 외측면에 접지판(150)이 설치될 수도 있다.

아래에서는 두 개의 반본체 간 접합으로 이루어진 플로트 본체(10a)에 대해 상세하게 설명한다. 상기 플로트(10)는 사출성형에 의해 바닥판(110)과 외벽(120)을 갖도록 용기형상으로 반본체(100) 두 개를 개별 성형하고 그 중 하나를 거꾸로 뒤집어 대칭된 형태로 상부에 위치시킨 다음 그 두 개의 반본체(100)를 열융착에 의해 접합하여 내부가 밀폐된 빈 공간으로 형성된 본체를 이룬다.

여기서, 상기 반본체(100)의 외벽(120) 상단부를 따라 형성된 융착부(123)는 도 12에서 볼 수 있는 것처럼 상기 외벽(120) 상단부의 내측에서 외측방향으로 겹겹이 형성된 다중의 열융착 라인(123a)을 구비한다는 점에 주목할 수 있다. 이같이 융착부(123)가 다중의 열융착 라인(123a)으로 구비되면 열융착에 의해 접합되는 부위가 하나가 아니라 여러 겹의 다중 접합이 이루어지면서 접합부위임에도 불구하고 두께와 접합강도 측면에서 다른 부위보다도 오히려 높은 강도를 가지게 되어 부유물의 충돌로 인한 하중이나 충격으로 인해 융착부(123)가 떨어지거나 손상되는 문제를 완전히 해소할 수 있게 된다. 이로써, 별개의 개체로 성형된 반본체(100) 두 개를 열융착하여 완전한 개체의 플로트를 형성하는 진보한 방식이 전체 벽체들이 얇고 균일하게 고품질로 형성되는 장점에도 불구하고 융착부(123)가 집중하중을 받으면서 쉽게 떨어지거나 손상될 수 있는 문제를 내포하고 있었던 상황에서 융착부(123)의 강도를 집중적으로 보강할 수 있게 되어 융착부(123)가 오히려 강도 측면에서 가장 견고한 부위로 변모될 수 있게 된 것이다. 특히 융착부(123)가 형성되는 부위가 본체 전체를 기준으로 부유물과의 충돌이 가장 빈번한 외벽 중간부위라는 점을 감안하면 위와 같이 강도 보강이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 반본체(100) 간 접합으로 형성되는 내부의 밀폐된 공간에는 서로 교차하여 멀티룸을 형성해주는 가로격벽(130a)과 세로격벽(130b)이 형성되어 전체적으로 골격구조를 형성하면서 강도 보강이 이루어진다.

상기 반본체(100)는 모서리가 둥글게 형성된 사각의 바닥판(110)과 그 바닥판(110)의 둘레부로부터 형성되어 용기 형상을 갖도록 한 외벽(120)으로 이루어지는데, 외벽(120)의 경우 단순한 평판이 아니라 바닥판(110) 둘레부를 따라 수직하게 형성된 수직부(121)와 상기 수직부(121)의 상단으로부터 연장되어 상측으로 갈수록 외측으로 넓게 벌어지는 경사진 형태로 형성된 경사부(123)로 이루어진다. 이같이 경사부(123)를 갖는 외벽(120)의 구성에 따르면 도 9에서 볼 수 있는 것처럼 반본체(100) 간 외벽(120)이 서로 만나는 융착부(123)로 갈수록 점진적으로 돌출된 형상을 갖게 된다. 이같은 구성은 다중의 열융착 라인(123a)에 의해 구조적으로 가장 견고한 부위로 변모한 융착부(123)를 외벽(120)에서 외측으로 가장 돌출된 부위가 되도록 하여 수상에 떠다니는 부유물과 가장 먼저 접촉하도록 유도한다. 이로써 상대적으로 충돌에 외벽(120)의 다른 부위를 보호할 수 있다. 아울러 경사부(123)를 갖는 외벽(120)의 형태는 두 개의 반본체(100)를 접합하여 완전한 외벽(120)을 이루게 될 때 융착부(123)가 위치한 중간 높이로 갈수록 외측으로 돌출된 형태가 되어 완전한 아치형은 아니지만 아치형과 유사한 형상을 갖게 된다. 이로써 외벽(120)이 단순 평면으로 이루어질 때보다 구조적으로 훨씬 견고해질 수 있는 것이다.

상기 바닥판(110)과, 가로격벽(130a) 및 세로격벽(130b)에는 강도 보강을 위해 다수의 리브(131)가 형성된다. 상기 바닥판(110)에 형성된 리브(131)는 마치 직교하는 바둑판 눈금 형상으로 형성되고, 상기 가로격벽(130a)과 수직격벽에는 상기 바닥판(110)에 형성된 리브(131)와 연결된 리브(131)가 형성된다. 그리고, 상기 외벽(120)의 내측면에는 상기 바닥판(110)에 형성된 리브(131)와 연결되는 까치발(124)이 형성된다. 이같이 리브(131)와 까치발(124)이 형성되어 강도가 보강되면 상기 외벽(120)과 가로격벽(130a) 및 세로격벽(130b)을 보다 얇게 형성하여도 설계에서 요구하는 충분한 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

상기 외벽(120) 수직부(121)의 하단부에는 상기 수직부(121) 둘레를 따라 외측으로 돌출 형성된 보강돌부(140)가 형성된다. 상기 보강돌부(140)는 바닥판(110)의 두께보다 8배 내지 10배의 두께로 형성되어 바닥판(110)의 강도를 충분한 수준으로 보강하는 역할을 한다. 여기서 상기 보강돌부(140)는 수직판(141a)과 수평판(141b)이 교차하여 형성된 골격구조를 갖도록 하여 통판으로 형성하는 것에 비해 경량이 되도록 한다. 또한, 상기 보강돌부(140)는 본체 전체를 기준으로 중간 높이에서 외측으로 돌출된 융착부(123)와 돌출된 정도를 같게 함으로써 균형을 이루도록 해준다.

이처럼 상기 플로트는 구조적으로 가장 취약할 수 있는 융착부(123)를 다중의 열융착 라인(123a)에 다중으로 열융착함으로써 강도를 집중 보강하는 한편, 외벽(120)에 경사부(123)를 형성한 아치구조에 의해 외벽(120)의 강도를 보강하였으며, 본체 전체를 기준으로 상단부와 하단부는 바닥면에 비해 10배 가까이 두꺼운 보강돌부(140)를 형성하여 바닥판(110)의 강도를 보강하였다. 또한, 이들 구성에 의해 강도가 보강된 외벽(120)과 바닥판(110)으로부터 가로격벽(130a) 및 세로격벽(130b)을 하나로 묶는 다수의 까치발(124)과 리브(131)가 이격을 두고 촘촘하게 형성되어 가로격벽(130a) 및 세로격벽(130b)을 비롯한 내부 전체의 강도도 보강할 수 있게 되었다.

이같은 상기 플로트를 실제로 구현한 샘플 사진이 도 15a 및 도 15b에 첨부되었는데, 위와 같은 보강구조에 의해 외형의 있어서도 근육질을 연상할 수 있을 정도로 강인해 보이고 균형 잡혀 있는 모습을 확인할 수 있다. 그리고 그 외측면에는 접지판가 밀착된 형태로 설치되어 있음을 볼 수 있다.

계속해서, 상기 플로트(10)에 구비되는 추가 구성들에 설명하기로 한다.

도 13은 플로트(10)에서 수위 측정을 위한 다단 전극봉을 설명하기 위한 부분 단면도이며, 도 14는 상기 플로트(10)에서 수위 측정을 위한 신호부를 설명하기 위한 회로도이다.

도시된 바와 같이, 상기 플로트(10)에는 본체의 세로격벽(130b)과 가로격벽(130a)이 교차하는 지점에 형성된 관통관(132)들 중 두 개의 관통관(132) 내부 홀(132a)에 각각 동일 높이로 설치된 절연 지지체(151)가 구비되고, 상기 절연 지지체(151) 중 하나에 고정되어 하단부가 상기 관통관(132)의 하단부 인근까지 길게 늘어진 형태로 설치되는 제1전극봉(152)과, 상기 절연 지지체(151) 중 다른 하나에 고정되되 상기 제1전극봉(152)보다는 짧은 길이를 갖고 하단부가 관통관(132)의 상부까지만 늘어진 제2전극봉(153)이 구비되다.

그리고 상기 제1전극봉(152) 및 제2전극봉(153)과 상기 관통관(132) 내부 홀(132a)에 유입되는 물에 의한 정전용량값을 각각 입력받아 비교하는 비교기(161)와, 상기 비교기(161)의 신호를 입력받아 상기 제1전극봉(152) 및 제2전극봉(153) 중에서 어느 전극봉까지 물에 닿았는가를 알리는 신호를 외부로 전송하는 신호출력부(162)를 포함하는 신호부(160)를 더 구비한다.

상기 제1전극봉(152)은 제2전극봉(153)이 물에 닿기 전에 먼저 물에 닿게 되어 물의 충전전하가 접지를 통해 방출되므로 센싱 오작동이 방지된다. 그리고, 외부로부터 인가되는 강한 정전기 역시 제1전극봉(152)을 통하여 방출되므로, 안정적인 센싱이 보장된다. 여기서 제1전극봉(152)과 제2전극봉(153)의 하단을 점진적으로 첨예하게 함으로써 물이 상기 제1전극봉(152)과 제2전극봉(153)에 닿았다 떨어질 때의 표면장력을 최소화시켜 불필요하게 물이 묻어 발생될 수 있는 오작동을 사전에 방지하도록 한다.

상기 비교기(161)는, 제1전극봉(152) 및 제2전극봉(153)과 관통관(132) 내부 홀(132a)에 유입되는 물에 의한 정전용량값을 각각 입력받아 가감한다. 상기 비교기(161)에서 가감된 정전용량값은 제1전극봉(152)만 물에 접촉된 경우와, 제1전극봉(152)과 제2전극봉(153) 모두에 물이 접촉된 경우를 구분하여 신호출력부(162)는 비교기(161)에서 비교된 정전용량값에 따라(예컨대, 5.0V, 2.5V로 구분하여) 각각 다른 신호를 시설 관리실로 전송한다.

이같은 구성에 의하면 상기 제1전극봉(152)은 침수된 수위가 고수위인 경우를 감지하며 제2전극봉(153)은 침수된 수위가 저수위인 경우를 감지한다. 침수된 수위가 고수위인 경우를 상기 제1전극봉(152)이 감지하는 경우 플로트 상부에 설치된 시설물의 하중이 과도하여 침수 위험이 있음을 의미하는 것이므로 신속히 조치를 취해야 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10 : 플로트 20 : 프로파일 어셈블리
30 : 태양전지판 40 : 연결용 탄성 브래킷
100 : 반본체 110 : 바닥판
120 : 외벽 123 : 융착부
123a : 열융착 라인 130a : 가로격벽
130b : 세로격벽 140 : 보강돌부
150 : 접지부재

Claims (11)

1. 다수의 태양전지판과, 상기 다수의 태양전지판을 수면 위에 위치하도록 지지하는 프로파일 어셈블리 및 플로트가 조합된 단위유닛들의 집합으로 이루어진 수상 태양광 발전시스템에 있어서,
   일측과 타측에서 서로 이웃하고 있는 일측 단위유닛의 프로파일 어셈블리와 타측 단위유닛의 프로파일 어셈블리에 각각 속한 일측 프로파일과 타측 프로파일을 길이방향으로 연결하는 연결용 탄성 브래킷을 구비하며,
   상기 연결용 탄성 브래킷은,
   상기 일측 프로파일의 단부에 결합되는 제1결합부재와, 상기 타측 프로파일의 단부에 결합되는 제2결합부재와, 상기 제1결합부재와 제2결합부재를 연결하면서 상기 제1결합부재와 제2결합부재 서로 간에 상하 변위, 수평 변위를 수용하며 단위유닛 간에 전달되는 충격을 완화하는 탄성부재를 포함하며,
   상기 플로트는,
   사출성형에 의해 바닥판과 외벽을 갖도록 용기형상으로 개별 성형된 두 개의 반본체 중 하나가 거꾸로 뒤집힌 상태로 다른 하나의 상부에 위치한 후 상부와 하부에서 서로 대향한 상태로 접합되어 내부가 밀폐된 빈 공간으로 형성된 본체를 이루고, 상기 반본체에서 외벽 상단부를 따라 형성된 융착부는 상기 외벽 단부의 내측에서 외측방향으로 겹겹이 형성된 다중의 열융착 라인을 구비하여 다중의 열융착이 이루어지도록 하며, 상기 반본체 간 접합으로 형성되는 내부의 빈 공간에는 서로 교차하여 멀티룸을 형성하면서 강도를 보강해주는 가로격벽과 세로격벽이 형성되며, 상기 반본체의 외벽은 상기 바닥판 둘레부를 따라 수직하게 형성된 수직부와 상기 수직부로부터 상측으로 갈수록 외측으로 넓어지는 방향으로 경사지게 형성된 경사부로 이루어져, 상기 반본체 간 외벽이 서로 만나는 융착부로 갈수록 점진적으로 돌출된 형상을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는 코일형 스프링인 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 코일형 스프링은 일단부와 타단부가 각각 상기 제1결합부재와 제2결합부재를 관통한 상태로 롤링 가능하게 결합되어 상기 일측 프로파일과 타측 프로파일 간 롤링방향 회전 변위를 수용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1결합부재는 일측 프로파일의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재이며, 상기 제2결합부재는 타측 프로파일의 단부 상면으로부터 하면에 이르기까지 접한 상태로 결합되는 ㄷ자형의 부재인 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2결합부재는 타측 프로파일의 단부에 대하여 좌우방향으로 회전 가능하도록 상기 제2결합부재와 타측 프로파일의 단부를 상하로 관통하는 하나의 볼트에 의해 결합되며,
   상기 타측 프로파일의 단부에 대하여 상기 제2결합부재가 좌우방향으로 회전 가능하도록 상기 타측 프로파일의 단부에 대하여 여유공간을 두고 결합된 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템.
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