KR102268277B1 - 해상 태양광 발전장치의 부력체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상 태양광 발전장치의 부력체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부력체에 파랑 에너지 감쇠수단 및 완충수단을 마련하여, 부력체의 표면 근처에서 파고가 원래 파고보다 국부적으로 높아지는 처올림 현상(wave run-up)에 따른 태양광발전모듈 손상을 방지할 수 있도록 한 해상 태양광 발전장치의 부력체에 관한 것이다.
이를 위해, 태양광발전모듈을 해상에 띄워 계류시키는 해상 태양광 발전장치의 부력체에 있어서, 부력체의 둘레를 따라 형성되되 외향 돌출되며, 부력체의 높이 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 파랑 에너지 감쇠수단이 설치되며, 상기 부력체의 상부에는 부력체의 둘레를 따라 고정된 지지플레이트가 설치되고, 상기 지지플레이트의 하방으로는 탄성력을 갖고 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치된 완충수단이 마련되어 파랑의 처올림 에너지에 대항하여 파랑 에너지를 감쇠시키며, 상기 완충수단은, 상기 지지플레이트를 따라 지지플레이트로부터 하방을 향해 고정된 복수의 가이드핀; 상기 지지플레이트의 하방에서 지지플레이트와 대향되게 마련되며, 부력체를 감싼 상태에서 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치되되 상기 가이드핀이 삽입될 수 있도록 승강공이 형성된 승강플레이트; 및 상기 지지플레이트와 상기 승강플레이트 사이에 설치되며, 상기 승강플레이트 승강시 탄성력을 제공하는 탄성부재:를 포함하며, 상기 승강플레이트의 중간에는 상기 부력체가 위치될 수 있도록 중앙통공이 형성되고, 상기 가이드핀은 지지플레이트의 저면으로부터 하방을 향해 설치되어, 해상의 파랑이 승강플레이트에 충격을 가하면, 상기 승강플레이트는 탄성부재를 수축시키면서 상승을 하고, 가이드핀은 승강플레이트의 승강공을 통해 해상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 부력체를 제공한다.

Description

해상 태양광 발전장치의 부력체{A floater of offshore photovoltaic power generation apparatus}

본 발명은 해상 태양광 발전장치의 부력체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상의 처올림 현상(wave run-up) 발생에 따른 충격을 완화시켜 태양광발전모듈 손상이 방지될 수 있도록 한 해상 태양광 발전장치의 부력체에 관한 것이다.

에너지 문제와 결부되어 신재생 에너지의 개발 및 이용이 활발히 이루어지고 있다. 이 중 태양광 발전은 다른 에너지를 이용하는 발전 방법에 비해 설치 및 운용이 용이하고, 비교적 안정적인 발전전력의 확보가 가능하여 가장 많은 관심을 받고 있다. 이러한 태양광 발전은 태양광을 받아 광전효과에 의해 전력을 생산하는 태양전지와 태양전지에서 생산된 발전전력을 교류전력으로 변환하거나, 변승된 직류전력으로 변환하는 변환기를 기본으로 하여 구성된다. 이 태양광 발전은 타 발전방법에 비해 상대적으로 설치 및 운용이 용이하고 빠른 설치가 가능한 장점은 있으나, 발전량이 설치 면적에 비례하기 때문에 원하는 발전량을 확보하기 위해서는 설치 및 운용을 위한 부지의 확보가 필연적이다. 하지만, 입지조건에 부합하는 부지의 확보가 용이하지 않은 실정이다. 이와 같은 문제를 해소하기 위하여 강, 호수, 저수지와 같은 수상 및 해상에 설치하여 운용되고 있는 실정이다. 특히 해상 태양광 발전장치는 유휴 수면을 활용하기 때문에, 부지 구입비용이 절감될 뿐만 아니라, 지상의 태양광 시설에 비하여 냉각효과가 우수한 이점이 있다.

종래의 해상 태양광 발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 부력체(10)와, 태양광발전모듈(20)과, 프레임(30)으로 구성된다. 이때, 부력체(10)는 해상 환경 및 태양광발전모듈(20) 규모 등을 고려하여 복수로 구성될 수도 있다. 한편 종래의 해상 태양광 발전장치는 항상 파랑(波浪)의 영향에 노출되어 있는데, 부력체(10)의 표면 근처에서는 파고가 원래 파고보다 국부적으로 높아지는 처올림현상(wave run-up)이 발생할 수 있으며, 이로 인해 도 1에 도시된 바와 같이 태양광발전모듈(20)의 하단부가 파랑에 의해 충격이 발생하는 문제가 야기된다. 태양광발전모듈(20)은 파랑의 충격에 의해 손상이 발생할 수 있으며, 나아가 종래의 해상 태양광 발전장치는 태양광발전모듈(20) 유지 보수및 교체 작업에 따른 경제적 부담이 야기되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1246487호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 해상에서의 처올림 현상(wave run-up)에 따른 충격을 완화시켜 태양광발전모듈이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 완충수단 및 파랑(波浪) 에너지 감쇠수단이 설치된 해상 태양광 발전장치의 부력체를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 태양광발전모듈을 해상에 띄워 계류시키는 해상 태양광 발전장치의 부력체에 있어서, 부력체의 둘레를 따라 형성되되 외향 돌출되며, 부력체의 높이 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 파랑 에너지 감쇠수단이 설치되며, 상기 부력체의 상부에는 부력체의 둘레를 따라 고정된 지지플레이트가 설치되고, 상기 지지플레이트의 하방으로는 탄성력을 갖고 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치된 완충수단이 마련되어 파랑의 처올림 에너지에 대항하여 파랑 에너지를 감쇠시키며, 상기 완충수단은, 상기 지지플레이트를 따라 지지플레이트로부터 하방을 향해 고정된 복수의 가이드핀; 상기 지지플레이트의 하방에서 지지플레이트와 대향되게 마련되며, 부력체를 감싼 상태에서 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치되되 상기 가이드핀이 삽입될 수 있도록 승강공이 형성된 승강플레이트; 및 상기 지지플레이트와 상기 승강플레이트 사이에 설치되며, 상기 승강플레이트 승강시 탄성력을 제공하는 탄성부재:를 포함하며, 상기 승강플레이트의 중간에는 상기 부력체가 위치될 수 있도록 중앙통공이 형성되고, 상기 가이드핀은 지지플레이트의 저면으로부터 하방을 향해 설치되어, 해상의 파랑이 승강플레이트에 충격을 가하면, 상기 승강플레이트는 탄성부재를 수축시키면서 상승을 하고, 가이드핀은 승강플레이트의 승강공을 통해 해상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 부력체를 제공한다.

삭제

삭제

본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체는 부력체에 외향 돌출된 파랑 에너지 감쇠수단이 설치됨으로써, 해상의 파랑은 부력체 둘레에서 에너지 일부가 와류(vortex)로 변환되면서 파랑의 전체 에너지가 감쇠된다. 특히, 해상 태양광 발전장치는 처올림 현상에 따른 파랑의 국부적인 에너지를 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라, 해상 태양광 발전장치의 부력체는 태양광발전모듈로 전해지는 해상의 파랑 충격을 완화시켜 파랑에 따른 태양광발전모듈 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 해상 태양광 발전장치의 부력체는 부력체의 둘레를 따라 파랑이 솟구치는 것에 대항할 수 있는 승강플레이트가 설치되어 파랑으로부터 전해지는 충격을 완충시키되, 승강플레이트는 탄성력을 갖고 승강될 수 있도록 설치됨으로써, 파랑의 처올림(wave run-up)에 따른 에너지를 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라 해상 태양광 발전장치의 부력체는 태양광발전모듈로 전해지는 해상의 파랑 충격을 완화시켜 파랑에 따른 태양광발전모듈 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 해상 태양광 발전장치의 부력체는 파랑의 에너지를 재차 완충시킬 수 있으므로, 파랑의 에너지 감쇠 효율성을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 종래의 해상 태양광 발전장치에 있어서, 파랑의 처올림 현상에 의해 파고가 태양광발전모듈의 하부에 충격을 가하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체에 태양광발전모듈이 설치된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체에 마련된 파랑에너지 감쇠수단을 통해 파랑에너지가 와류를 발생하면서 에너지 감쇠가 이루어지는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체에 마련된 완충수단을 통해 파랑의 처올림현상에 따른 에너지를 감쇠시키는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체가 태양광발전모듈에 복수로 적용된 설치예를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체가 태양광발전모듈에 설치된 상태를 나타낸 정면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2a 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체에 대하여 설명하도록 한다.

해상 태양광 발전장치의 부력체는 해상의 파랑 처올림 현상(wave run-up)에 따른 파랑의 에너지를 감쇠시키고, 파랑 에너지 발생에 따른 파고의 충격을 완화시킴으로써, 부력체에 설치된 태양광발전모듈이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

해상 태양광 발전장치의 부력체는 지지플레이트(100)와, 파랑 에너지 감쇠수단(200)과, 완충수단(300)을 포함한다.

지지플레이트(100)는 부력체(10)에 완충수단(300)의 설치를 위한 구성이며, 부력체(10)의 상부에 마련된다. 지지플레이트(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이 부력체(10)의 표면적에 비해 크게 형성된다. 본 발명에서는 부력체(10)가 사각형태인 것으로 예로 하며, 지지플레이트(100)도 사각의 형태로 이루어진다.

파랑 에너지 감쇠수단(200)은 해상에 부유된 부력체(10)에 가해지는 파랑의 에너지를 감쇠시키는 역할을 하며, 도 2a에 도시된 바와 같이 부력체(10)로부터 돌출 형성된다. 파랑 에너지 감쇠수단(200)은 부력체(10)의 높이 방향으로 복수로 형성되며, 각각의 파랑 에너지 감쇠수단(200) 사이에는 간격이 형성된다. 이와 같이 파랑 에너지 감쇠수단(200) 사이에 간격이 형성됨에 따라, 파랑이 부력체(10)에 충격을 가할 때 파랑은 돌출 형성된 파랑 에너지 감쇠수단(200)에 의해 부서지면서 그 에너지를 상실하며, 파랑 에너지 감쇠수단(200) 사이의 간격에서 와류가 형성되면서 그 에너지를 재차 상실하게 된다. 파랑 에너지 수단(200)은 부력체(10)의 둘레를 따라 일체로 형성됨이 바람직하다. 복수의 파랑 에너지 감쇠수단(200)은 부력체(10)의 높이 방향으로 등간격을 형성하면서 설치됨이 바람직하다.

완충수단(300)은 파랑 에너지 감쇠수단(200)과 더불어, 파랑 에너지를 감쇠시켜, 부력체(10)의 상부에 설치된 태양광발전모듈(20)에 가해지는 파랑의 충격을 완화시키는 역할을 한다. 특히, 파랑의 처올림 현상에 따른 충격을 완화시킬 수 있으므로, 태양광발전모듈(20)에 대한 완충 효율성을 높일 수 있다. 완충수단(300)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 가이드핀(310)과, 승강플레이트(320)와, 탄성부재(330)를 포함한다.

가이드핀(310)은 승강플레이트(320)의 승강을 가이드하는 역할을 하며, 지지플레이트(100)를 따라 복수로 설치된다. 가이드핀(310)은 지지플레이트(100)의 저면으로부터 하방을 향해 형성되며, 원기둥 형태로 이루어짐이 바람직하다. 승강플레이트(320)는 파랑이 해상으로부터 솟구치는 파랑의 처올림을 차단하되 완충작용이 이루어질 수 있도록 부력체(10)의 높이 방향으로 승강되게 설치된다. 승강플레이트(320)는 지지플레이트(100)의 하방으로 대향되게 설치되며, 승강플레이트(320)의 중간에는 부력체(10)가 위치될 수 있도록 중앙통공(321)이 형성된다. 중앙통공(321)은 부력체(10)의 외경보다 크게 형성되어 승강플레이트(320)의 승강을 자유롭게 할 수 있다. 승강플레이트(320)에는 복수의 승강공(322)이 형성된다. 승강공(322)은 승강플레이트(320) 승강시 가이드핀(310)을 통해 승강플레이트(320)의 승강작용을 가이드하기 위한 구성이다. 승강공(322)은 가이드핀(310)에 대응되는 위치에 복수로 형성되며, 승강플레이트(320)의 상,하 방향으로 관통 형성된다. 승강플레이트(320)의 위치는 부력체(10)의 흘수선(吃水線)에 대응되는 지점임이 바람직하다. 탄성부재(330)는 승강플레이트(320) 승강작용에 탄성력을 제공한다. 탄성부재(330)는 지지플레이트(100)와 승강플레이트(320) 사이에 개재된다. 탄성부재(330)는 가이드핀(310)을 감싼채로 지지플레이트(100)와 승강플레이트(320) 사이에 개재됨이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해 승강플레이트(320)에 파랑의 충격이 가해지면 승강플레이트(320)는 파랑의 에너지에 의해 상승되고 탄성부재(330)는 수축되면서 파랑의 에너지에 따른 충격을 완화시킬 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 해상 태양광 발전장치의 부력체의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상부에 태양광발전모듈(20)이 설치된 부력체(10)가 제공되며, 해상에 부유된 상태로 계류된다. 이때, 파랑은 지속적으로 크고 작은 에너지를 부력체(10)에 작용하는데, 도 4에 도시된 바와 같이 파랑 에너지 감쇠수단(200)을 통해 그 에너지는 감쇠된다. 즉, 파랑 에너지는 부력체(10)로부터 돌출된 파랑 에너지 감쇠수단(200)에 부딪히면서 분산될 뿐만아니라 파랑 에너지 감쇠수단(200) 사이에 형성된 간격에서 파랑이 와류로 변함에 따라 파랑의 에너지는 그 세력이 감쇠될 수 있는 것이다. 이에 따라, 파랑 에너지 감쇠수단(200)은 부력체(10)에 작용하는 파랑의 에너지는 물론, 상방으로 솟구치는 파랑의 처올림 현상에 따른 에너지도 감쇠시킬 수 있다.

한편, 파랑의 에너지는 상기한 파랑 에너지 감쇠수단(200) 뿐만아니라 완충수단(300)을 통해 재차 감쇠된다. 처올림 현상에 따른 파랑의 솟구침이 부력체(10)를 향해 국부적으로 발생하더라도, 태양광발전모듈(20) 하방에 부력체(10)의 둘레를 따라 격벽 역할을 하는 승강플레이트(320)가 위치되어 있으므로 파랑의 충격이 태양광발전모듈(20)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 처올림 현상에 의해 파랑이 승강플레이트(320)에 충격을 가하면, 승강플레이트(320)는 파랑의 충격에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 지지플레이트(100)를 향해 상승된다. 이때, 승강플레이트(320)의 승강공(322)에는 가이드핀(310)이 삽입되어 있으므로 승강플레이트(300)의 상승작용은 가이드핀(310)을 따라 상승경로를 벗어나지 않고 원활하게 이루어질 수 있다. 이후 파랑의 에너지가 상쇄되면 탄성부재(330)의 복원력에 의해 승강플레이트(320)는 하강하여 원위치된다. 이러한 일련의 과정이 반복되면서 해상 태양광 발전장치의 부력체는 파랑의 에너지를 완충시킬 수 있으며, 부력체(10) 상부의 태양광발전모듈(20)을 보호할 수 있다. 특히, 파랑의 처올림 현상에 따른 국부적인 충격이 해상 태양광 발전장치에 가해지더라도, 그 충격 에너지는 파랑 에너지 감쇠수단(200) 및 완충수단(300)에 의해 재차 감쇠될 수 있으므로, 부력체(10)는 태양광발전모듈(20) 보호력을 높일 수 있다.

태양광발전모듈(20)은 전술한 바와 같이 1개의 부력체(10)에 설치될 수 있으며, 복수의 부력체(10)에 설치될 수도 있다. 복수의 부력체(10)는 설치 환경에 따라 부력체(10) 상호간에 공간이 제공될 수 있거나 부력체(10) 상호간에 공간이 협소하게 제공될 수 있다. 이때에도 각 부력체(10)에는 파랑 에너지 감쇠수단(200) 및 완충수단(300)이 설치된다.

도 6은 부력체(10) 상호간에 공간이 확보된 경우로써, 각 부력체(10)마다 전술한 파랑 에너지 감쇠수단(200) 및 완충수단(300)이 설치되어 제공됨을 이해할 수 있다.

도 7은 부력체(10) 상호간에 공간이 확보되지 않은 경우로써, 부력체(10)는 상호간에 연결수단(C)을 통해 일체화된 상태이다. 즉, 부력체(10)는 상호간에 이탈되지 않도록 부력체(10)간 대향부위에 연결핀 등을 이용해 결속되었으며, 부력체(10)에 프레임 없이 태양광발전모듈(20)이 설치된 타입의 발전장치인 것이다. 이와 같은 경우에 완충수단(300)의 승강플레이트(320)는 복수의 부력체(10) 둘레를 따라 마련된다. 즉, 승강플레이트(320)가 각각의 부력체(10)마다 온전히 설치되는 것이 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이 부력체(10)의 대향된 부위에는 승강플레이트(320)의 일부가 생략되어 완충수단(300)이 독립적으로 작용하도록 구성된 것이다. 이는 부력체(10) 상호간에 공간이 충분하지 않기 때문에 설치 공간의 효율성을 높이기 위한 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 부력체는 해상에서 발생하는 파랑의 크고 작은 에너지는 물론, 특히 파랑의 처올림 현상에 의해 부력체 및 태양광발전모듈에 가해지는 국부적인 충격을 와류 발생 및 완충 작용을 통해 완화시킬 수 있도록 하였다. 이에 따라, 부력체에 설치된 태양광발전모듈의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 지지플레이트 200 : 파랑 에너지 감쇠수단
300 : 완충수단 310 : 가이드핀
320 : 승강플레이트 321 : 중앙통공
322 : 승강공 330 : 탄성부재
C : 연결수단

Claims (3)

1. 태양광발전모듈을 해상에 띄워 계류시키는 해상 태양광 발전장치의 부력체에 있어서,
   부력체의 둘레를 따라 형성되되 외향 돌출되며, 부력체의 높이 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 파랑 에너지 감쇠수단이 설치되며,
   상기 부력체의 상부에는 부력체의 둘레를 따라 고정된 지지플레이트가 설치되고, 상기 지지플레이트의 하방으로는 탄성력을 갖고 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치된 완충수단이 마련되어 파랑의 처올림 에너지에 대항하여 파랑 에너지를 감쇠시키며,
   상기 완충수단은,
   상기 지지플레이트를 따라 지지플레이트로부터 하방을 향해 고정된 복수의 가이드핀;
   상기 지지플레이트의 하방에서 지지플레이트와 대향되게 마련되며, 부력체를 감싼 상태에서 부력체의 높이 방향으로 승강될 수 있도록 설치되되 상기 가이드핀이 삽입될 수 있도록 승강공이 형성된 승강플레이트; 및
   상기 지지플레이트와 상기 승강플레이트 사이에 설치되며, 상기 승강플레이트 승강시 탄성력을 제공하는 탄성부재:를 포함하며,
   상기 승강플레이트의 중간에는 상기 부력체가 위치될 수 있도록 중앙통공이 형성되고, 상기 가이드핀은 지지플레이트의 저면으로부터 하방을 향해 설치되어,
   해상의 파랑이 승강플레이트에 충격을 가하면, 상기 승강플레이트는 탄성부재를 수축시키면서 상승을 하고, 가이드핀은 승강플레이트의 승강공을 통해 해상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 부력체.
   
   
2. 삭제
3. 삭제

Images