KR102195243B1 - 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수면 상에 부유하도록 부력을 가지는 부유구조물, 부유구조물에 연결 설치하며, 후단에 걸림돌기가 형성된 베이스프레임, 선측을 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결 설치하는 태양전지판, 일단을 태양전지판의 후측에 회전 가능하게 연결 설치하며, 일측에는 걸림돌기가 삽입 걸림되도록 일단에서 타단방향으로 상호 이격되게 복수의 걸림홈이 형성된 각도조절대, 각도조절대의 일단이 연결되는 태양전지판 후측에 설치하며, 각도조절대에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 걸림홈에 걸림돌기가 삽입 걸림된 상태를 유지시키는 걸림고정부재를 포함하는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치를 제공한다.

Description

가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치{Floating type solar power device}

본 발명은 태양광 모듈로의 풍하중에 대한 저항을 줄일 수 있게 태양광 모듈의 경사각을 조절할 수 있는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 발전장치는 태양전지판을 설치하여 태양에너지를 전기에너지로 전환하여 전력을 생산한다. 이러한, 태양광 발전장치는, 대지 위에 지지구조물을 설치하여 지지구조물에 태양전지판을 설치하거나, 건축물의 외벽이나 지붕위에 태양전지판을 설치하여 전력을 생산한다.

이와 같은, 태양광 발전장치는 환경 친화적이며 비소모적인 자원을 사용하는 발전설비이나 발전설비의 초기투자비용이 커서 투자비용을 회수하는 기간이 길다는 문제점이 있고, 종래의 태양광 발전장치는 태양광이 들어오는 방향과 일치하게 설치해야 하므로 태양광 발전기의 설치비용이 크고 토지를 농업 등의 다른 용도로 이용할수 없기 때문에 경제성이 낮고 유지 및 보수 비용이 많이 소요되어 경제성이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 지상 위에 대규모의 태양광 발전소를 건설하기 위해서는 넓은 공간이 필요로 하기 때문에 자연 훼손이 많아 환경단체 및 인근지역 주민들의 민원으로 발전소 건립이 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 최근에는 하천, 호수, 저수지, 댐, 바다의 수면 위에 부유하는 부유 구조물 상에 태양광 발전모듈을 설치한 수상 태양광 발전장치가 많이 설치된다.

그러나, 종래의 수상 태양광 발전장치는, 부유 구조물의 상부에 별도의 프레임 어셈블리를 통해 태양광 발전모듈을 수면 위에서 경사진 상태로 배치되도록 설치하는데, 파랑하중과 수위변화에 따른 계류조건에 따라 변화하는 하중을 고려해서 안정적인 지지상태를 유지할 수 있도록 프레임 어셈블리가 상대적으로 복잡하고 견고하게 구성되어야 함으로써, 설치 및 유지관리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 더불어, 태양광 발전모듈의 경사 각도를 변경하기 위한 별도의 구동수단을 구동하기 위한 에너지 공급을 필요로 하게 되어 전체적인 발전효율이 낮아지는 문제점이 있다.

이러한, 종래의 수상 태양광 발전장치는, 대한민국등록특허공보 제10-0998337호(2010.11.29)에 제시된다.

본 발명은, 풍하중에 대한 저항을 줄일 수 있도록 태양전지판의 경사각도를 별도의 에너지 공급없이 조절할 수 있게 하여 설치 및 유지관리 비용을 절감할 수 있는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 수면 상에 부유하도록 부력을 가지는 부유구조물, 상기 부유구조물에 연결 설치하며, 후단에 걸림돌기가 형성된 베이스프레임, 선측을 상기 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결 설치하는 태양전지판, 일단을 상기 태양전지판의 후측에 회전 가능하게 연결 설치하며, 일측에는 걸림돌기가 삽입 걸림되도록 일단에서 타단방향으로 상호 이격되게 복수의 걸림홈이 형성된 각도조절대, 상기 각도조절대의 일단이 연결되는 태양전지판 후측에 설치하며, 각도조절대에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 걸림홈에 걸림돌기가 삽입 걸림된 상태를 유지시키는 걸림고정부재를 포함하는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치를 제공한다.

또한, 상기 태양전지판의 선측에는 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결하는 선단연결힌지부가 형성되며, 상기 선단연결힌지부에는 태양전지판에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 태양전지판이 베이스프레임을 기준으로 경사진 상태로 배치되게 하는 선측탄성부재를 구비할 수 있다.

또한, 상기 태양전지판의 후측에는 각도조절대의 일단을 회전 가능하게 연결하는 조절연결힌지부가 형성되며, 상기 걸림고정부재는, 조절연결힌지부에 설치된 상태로 각도조절대의 일단에 연결되게 배치하는 토크스프링 일 수 있다.

또한, 상기 각도조절대의 일측에는 걸림홈의 단부를 개폐되게 하는 홈개폐부재를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치는, 태양전지판의 선측을 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결 설치하고, 태양전지판의 후측에 걸림홈이 형성된 각도조절대를 연결 설치하여, 베이스프레임의 걸림돌기에 삽입 걸림되는 각도조절대의 걸림홈 위치에 따라 태양전지판의 경사각도를 조절할 수 있게 한다. 더불어, 각도조절대에 따른 태양전지판의 경사각도를 조절한 상태에서 걸림고정부재가 걸림홈에 걸림돌기가 삽입 배치된 상태에서 이탈하지 않도록 각도조절대를 탄성 지지함으로써, 풍하중 상태에 따라 별도의 구동장치가 필요없이 태양전지판의 경사각도를 용이하게 조절함과 더불어 태양전지판을 안정적인 고정상태로 유지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치의 개략 구성단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치는, 부유구조물(100), 베이스프레임(200), 태양전지판(300), 각도조절대(400), 걸림고정부재(500)를 구비하고 있다.

상기 부유구조물(100)은 수면 상에 부유하도록 부력을 가지는 구조물로, 이후 설명될 베이스프레임(200)과 태양전지판(300)을 수면 상에서 부유상태로 배치될 수 있도록 부력을 제공한다. 이러한, 부유구조물(100)은 직사각의 평면 형상을 가지는 구조물을 복수개로 구성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 수면 상에 부유한 상태에서 상부에 설치되는 태양광전지판(300)의 경사 각도를 조절하는 각도조절대(400)의 회전에 방해가 되지 않으면서 안정적인 부유상태를 유지할 수 있는 다양한 형상의 구조로 형성될 수도 있음은 물론이다.

상기 베이스프레임(200)은 부유구조물(100)의 상부에 태양전지판(300)을 경사진 상태로 연결 지지하는 프레임이다. 이러한, 베이스프레임(200)은 복수의 가로단위 바부재와 세로단위 바부재를 연결한 사각틀 구조를 가지는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 원형 또는 사각 외의 다양한 다각형상을 가지거나 판 구조나 블럭 구조로도 구성될 수 있다.

그리고, 상기 베이스프레임(200)의 후단에는 이후 설명될 각도조절대(400)를 걸림상태로 고정되게 할 수 있도록 걸림돌기(210)가 형성된다.

상기 태양전지판(300)은 태양에너지를 전기에너지로 전환되게 하는 발전모듈이다. 이러한, 태양전지판(300)은 베이스프레임(200)의 상부에 경사진 상태로 배치하는데, 태양전지판(300)의 선측은 베이스프레임(200)의 선단에 연결 배치하며, 태양전지판(300)의 후측은 각도조절대(400)를 통해 베이스프레임(200)의 후단에 연결상태로 경사지게 배치한다. 보다 상세하게는 태양전지판(300)의 후측은 각도조절대(400)를 통해 베이스프레임(200)의 하단에 지지상태로 연결 배치한다.

여기서, 상기 태양전지판(300)의 선측에는 베이스프레임(200)의 선단에 회전 가능하게 연결할 수 있도록 선단연결힌지부(310)가 형성된다. 즉, 선단연결힌지부(310)는 베이스프레임(200) 상에서 걸림돌기(210)에 걸림되는 각도조절대(400)의 위치에 따른 태양전지판(300)의 경사각도 조절을 위한 안정적인 회전이 이루어지게 한다. 그리고, 선단연결힌지부(310)에는 태양전지판(300)에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 태양전지판(300)이 베이스프레임(200)을 기준으로 경사진 상태로 배치되게 하는 선측탄성부재(320)를 구비한다. 이때, 선측탄성부재(320)는 태양전지판(300)에 대해 일방향으로의 회전 탄성력을 발생시킬 수 있도록 토션스프링을 선택 적용한 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 태양전지판(300)이 베이스프레임(200)을 기준으로 일방향에 대해 회전되는 탄성력으로 지지할 수 있는 다양한 탄성부재를 선택 적용할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 태양전지판(300)의 후측에는 각도조절대(400)의 일단을 회전 가능하게 연결할 수 있도록 조절연결힌지부(330)를 결합 구비한다. 이러한, 조절연결힌지부(330)에는 각도조절대(400)를 탄성 지지하는 걸림고정부재(600)를 설치하게 된다.

상기 각도조절대(400)는 태양전지판(300)의 후측에 대한 상하 위치를 조절한 상태로 고정되게 하는 부분이다. 즉, 각도조절대(400)는 수면에서 풍하중이나 태양의 고도에 따라 작업자가 태양전지판(300)의 경사각도를 조절할 수 있게 함으로써, 태양전지판(300)의 손상 방지 및 발전효율을 증대시킬 수 있게 한다. 이러한, 각도조절대(400)는 일단에서 타단으로 연장되는 바 구조를 가지며, 각도조절대(400)의 일단은 태양전지판(300)의 후측, 보다 상세하게는 조절연결힌지부(330)에 회전 가능하게 연결 설치한다.

그리고, 상기 각도조절대(400)의 일측에는 베이스프레임(200)의 걸림돌기(210)에 삽입 걸림될 수 있도록 걸림홈(410)이 형성된다. 이러한, 걸림홈(410)은 각도조절대(400)의 일단에서 타단 방향으로 상호 이격되게 복수가 형성됨으로써, 걸림돌기(210)가 삽입되는 위치에 따라 태양전지판(300)의 경사각도를 변경한 상태로 고정되게 할 수 있다. 즉, 각도조절대(400)의 일단에 인접한 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)가 삽입 걸림될수록 태양전지판(300)의 경사각도가 작아지고, 각도조절대(400)의 타단에 인접한 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)가 삽입 걸림될수록 태양전지판(300)의 경사각도가 커지게 된다. 또한, 걸림홈(410)에는 걸림돌기(210)의 삽입시 충격을 흡수할 수 있도록 연성을 가지는 흡수패드(도면미도시)를 부착 구비할 수도 있다.

더불어, 상기 각도조절대(400)의 일단에는 작업자의 파지를 통한 회전 동작을 용이하게 할 수 있도록 손잡이(420)가 절곡상태로 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 각도조절대(400)의 일측에는 홈개폐부재(430)를 연결 구비할 수 있다. 즉, 홈개폐부재(430)는 걸림홈(410)을 개폐할 수 있도록 하여, 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)를 삽입 배치시킨 상태에서 걸림돌기(210)가 다시 걸림홈(410)을 통해 이탈되지 않게 한다. 여기서, 홈개폐부재(430)는 잠금쇠 또는 걸고리를 적용할 수 있다.

상기 걸림고정부재(500)는 각도조절대(400)에 일방향으로의 회전력이 전달되도록 각도조절대(400)를 탄성 지지하는 부재이다. 즉, 걸림고정부재(500)는 각도조절대(400)의 걸림홈(410)을 베이스프레임(200)의 걸림돌기(210)에 삽입 걸림되게 배치한 상태에서 각도조절대(400)가 타방향, 즉 걸림홈(410)이 걸림돌기(210)에서 이탈되는 방향으로의 이동되는 것을 방해하여 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)가 삽입 걸림된 상태를 유지되게 한다. 이러한, 걸림고정부재(500)는 각도조절대(400)의 일단이 연결되는 태양전지판(300)의 후측, 보다 상세하게는 조절연결힌지부(330)에 설치된 상태로 각도조절대(400)의 일단에 연결되게 배치한다. 여기서, 걸림고정부재(500)는 토크스프링 인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 각도조절대(400)에 대해 일방향으로 회전력을 전달되게 탄성 지지할 수 있는 다양한 탄성 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성되는 일 실시예의 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 태양전지판(300)으로 풍하중이 일정 세기 이상으로 가해지지 않는 경우에는 태양전지판(300)은 초기 설정된 경사각을 유지한다. 즉, 이때, 각도조절대(400)의 타단에 인접한 걸림홈(410)에 베이스프레임(200)의 걸림돌기(210)가 삽입 걸림된 상태를 유지한다.

이후, 일정 세기 이상의 풍하중이 태양전지판(300)의 전면에 가해질 경우에는, 태양전지판(300)으로 큰 하중이 가해지면서 파손의 위험성이 있으므로 태양전지판(300)의 경사각을 낮아지게 할 필요가 있다. 따라서, 작업자는 각도조절대(400)를 파지한 상태에서 각도조절대(400)를 회전시켜 각도조절대(400)의 일단에 인접한 걸림홈(410)에 베이스프레임(200)의 걸림돌기(210)를 삽입 걸림되게 한다. 그러면, 태양전지판(300)의 후측 부분이 하방으로 이동된 상태에서 태양전지판(300)의 경사각이 낮아지게 되면서 풍하중이 크게 전달되는 상태에서도 태양전지판(300)을 안정적으로 지지할 수 있게 한다. 특히, 태풍과 돌풍과 같은 풍하중이 아주 큰 경우, 즉 걸림고정부재(500)의 탄성 지지력보다 큰 하중이 태양전지판(300)에 가해지는 경우에는, 홈개폐부재(430)를 통해 걸림홈(410)을 폐쇄시켜 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)를 삽입 배치시킨 상태에서 이탈이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

이와 같이, 일 실시예의 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치는, 태양전지판(300)의 선측을 베이스프레임(200)의 선단에 회전 가능하게 연결 설치하고, 태양전지판(300)의 후측에 걸림홈(410)이 형성된 각도조절대(400)를 연결 설치하여, 베이스프레임(200)의 걸림돌기(210)에 삽입 걸림되는 각도조절대(400)의 걸림홈(410) 위치에 따라 태양전지판(300)의 경사각도를 조절할 수 있게 한다. 더불어, 각도조절대(400)에 따른 태양전지판(300)의 경사각도를 조절한 상태에서 걸림고정부재(500)가 걸림홈(410)에 걸림돌기(210)가 삽입 배치된 상태에서 이탈하지 않도록 각도조절대(400)를 탄성 지지함으로써, 풍하중 상태에 따라 별도의 구동장치가 필요없이 태양전지판(300)의 경사각도를 용이하게 조절함과 더불어 태양전지판(300)의 파손을 방지할 수 있는 안정적인 고정상태를 유지할 수 있게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 부유구조물 200: 베이스프레임
210: 걸림돌기 300: 태양전지판
310: 선단연결힌지부 320: 선측탄성부재
330: 조절연결힌지부 400: 각도조절대
410: 걸림홈 420: 손잡이
430: 홈개폐부재 500: 걸림고정부재

Claims (4)

1. 수면 상에 부유하도록 부력을 가지는 부유구조물과;
   상기 부유구조물에 연결 설치하며, 후단에 걸림돌기가 형성된 베이스프레임과;
   선측을 상기 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결 설치하는 태양전지판과;
   일단을 상기 태양전지판의 후측에 회전 가능하게 연결 설치하며, 일측에는 걸림돌기가 삽입 걸림되도록 일단에서 타단방향으로 상호 이격되게 복수의 걸림홈이 형성된 각도조절대; 및
   상기 각도조절대의 일단이 연결되는 태양전지판 후측에 설치하며, 각도조절대에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 걸림홈이 걸림돌기에서 이탈되는 방향으로의 이동되는 것을 방해하여 걸림홈에 걸림돌기가 삽입 걸림된 상태를 유지되게 하는 걸림고정부재;를 포함하며,
   상기 각도조절대에 대해 일방향으로 회전력이 전달되게 탄성 지지할 수 있도록 태양전지판의 후측에는 각도조절대의 일단을 회전 가능하게 연결하는 조절연결힌지부가 형성되며, 걸림고정부재는, 조절연결힌지부에 설치된 상태로 각도조절대의 일단에 연결되게 배치하는 토크스프링이고,
   상기 각도조절대의 일측에는 걸림홈의 단부를 개폐되게 하는 홈개폐부재를 구비하여, 걸림홈에 걸림돌기를 삽입 배치시킨 상태에서 홈개폐부재가 걸림홈을 폐쇄시켜 걸림돌기가 다시 걸림홈을 통해 이탈되는 것을 방지하는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 태양전지판의 선측에는 베이스프레임의 선단에 회전 가능하게 연결하는 선단연결힌지부가 형성되며,
   상기 선단연결힌지부에는 태양전지판에 일방향으로의 회전력이 전달되게 탄성 지지하면서 태양전지판이 베이스프레임을 기준으로 경사진 상태로 배치되게 하는 선측탄성부재를 구비하는 가변형 태양광 모듈지지 수상태양광 발전장치.
   
   
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