KR102271260B1 - 태양광 발전용 수상 부유 구조물 - Google Patents

태양광 발전용 수상 부유 구조물 Download PDF

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Abstract

태양광 발전용 수상 부유 구조물이 개시된다. 태양광 발전용 수상 부유 구조물은, 수상에 부유한 상태로 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부와, 태양광 패널의 상부에 돌출되며 양력을 감소시키는 스포일러부와, 패널 지지부에 설치되며 패널 지지부를 통과하는 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부를 포함한다.

Description

태양광 발전용 수상 부유 구조물{FLOATING STRUCTURE ON WATER FOR SOLAR ENERGY GENERATION}
본 발명은 풍하중에 대응하여 안정성이 향상된 태양광 발전용 수상 부유 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 수상 또는 해상에서의 태양광 발전을 위해서 태양광 패널을 부유구조물의 상부에 설치하게 된다.
부유 구조물은 프레임 타입이거나 부력 일체형 구조로 설치될 수 있다.
이러한 부유 구조물은, 프레임 타입의 경우 태양광 패널의 후면 방향이 개방되어 있다. 또한, 부유 구조물이 부력 일체형의 경우에도 냉각을 통한 태양광 패널의 효율을 높이고, 태양광 패널의 경사각을 높여 발전효율을 높이기 위해 기구물 부력체와 유사하게 후면이 개방된 설계가 증가하고 있다.
전술한 부유 구조물에서 태양광 패널의 후면으로 풍하중이 발생할 경우(태양광 패널이 남쪽을 향하므로 동절기 북풍 발생 시) 받음각이 있는 비행기 날개나 연과 유사한 상황이 발생되어 양력이 발생하게 될 수 있다. 따라서, 지상에 지지된 육상 태양광과 달리 수상 태양광은 설치된 위치에서 이탈되거나 비틀림 하중 등이 발생하여 파손되는 문제점이 있다.
또한 부유 구조물은, 유동이 유선형으로 흘러 저항이 상대적으로 적은 풍하중이 태양광 전면에 부과되는 경우에 비하여, 풍하중이 태양광 모듈 후면에 적용되는 경우 더 강한 하중이 부과되어 이에 대한 대비가 필요하다.
본 발명의 일 실시예는, 태양광 패널의 후면으로 풍하중이 발생하여도 양력에 의한 설치 안정성이 저하되거나 뒤틀림 등의 변형이 발생되지 않도록 하는 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 수상에 부유한 상태로 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부와, 태양광 패널의 상부에 돌출되며 양력을 감소시키는 스포일러부와, 패널 지지부에 설치되며 패널 지지부를 통과하는 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부를 포함한다.
스포일러부는, 양광 패널의 상부 가장자리를 따라 돌출되며, 다각 형상의 단면으로 형성될 수 있다.
패널 지지부의 측면 가장자리를 따라 돌출되며, 상하 반전된 익형으로 형성되는 측면 스포일러부를 더 포함할 수 있다.
저항부는, 패널 지지부의 외부 둘레를 덮고 공기가 유입되는 복수개의 관통공이 형성된 메쉬부재일 수 있다.
패널 지지부는, 수상 또는 해상에 부유하는 플로트에 의해 지지되는 저면 프레임과, 일측은 상기 저면 프레임에 연결되고 타측은 태양광 패널을 지지하며 메쉬부재가 고정되는 지지 프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 패널의 상부 가장자리에 스포일러부를 설치하여 풍력에 의한 양력 발생을 저감시키는 것이 가능하여 수면에 안정적으로 설치되는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부에 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부를 설치하여 공기 유동 속도를 줄이는 것이 가능한 바, 태양광 패널의 냉각 작용과 함께 설치 안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 다른 측면에서 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 다른 측면에서 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물(100)은, 태양광 패널(10)을 지지하는 패널 지지부(20)와, 태양광 패널(10)의 상부에 돌출되며 양력을 감소시키는 스포일러부(30)와, 패널 지지부(20)에 설치되며 패널 지지부(20)를 통과하는 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부(40)를 포함한다.
패널 지지부(20)는 수상 또는 해상에 부유한 상태로 설치되는 것으로 상부에는 태양광 발전을 위한 태양광 패널(10)이 설치될 수 있다.
패널 지지부(20)는 프레임 타입으로 설치되는 것으로 하부에는 수상 또는 해상에 부유하는 플로트(11)가 설치된 상태로 태양광 패널(10)을 지지할 수 있다.
플로트(11)는 수상 또는 해상의 수면에 부유하는 것으로 내부가 중공체로 형성되거나 스티로폼 등의 부력재로 채워져 수상에 부유하도록 설치될 수 있다. 이러한 플로트(11)의 상부에는 패널 지지부(20)가 설치되어 태양광 패널(10)을 수상에 부유한 상태로 설치할 수 있다.
패널 지지부(20)는, 수상 또는 해상에 부유하는 플로트(11)에 의해 지지되는 저면 프레임(21)과, 일측은 저면 프레임(21)에 연결되고 타측은 패널 지지부의 하부에 지지되는 지지 프레임(23)을 포함할 수 있다.
저면 프레임(21)은 플로트(11)에 고정 설치되는 것으로, 플로트(11)에 볼트부재 등의 소정의 체결부재에 의해 고정될 수 있다. 저면 프레임(21)은 플로트(11)의 상부에 접촉된 상태에서 체결부재에 의해 고정되는 것도 가능하고, 플로트의 내부에 삽입된 상태로 고정되는 것도 가능하다.
이러한 저면 프레임(21)에는 지지 프레임(23)이 설치될 수 있다.
지지 프레임(23)은 저면 프레임(21)의 상측으로 돌출된 상태로 설치되는 것으로, 태양광 패널(10)을 안정적으로 지지하도록 저면 프레임(21)의 상부에 복수개로 설치될 수 있다.
즉, 지지 프레임(23)은 일측은 저면 프레임(21)에 고정되고 타측은 태양광 패널(10)의 저면에 고정되도록 저면 프레임(21)과 태양광 패널(10)의 사이 위치에 복수개로 설치될 수 있다.
지지 프레임(23)은 태양광 패널(10)을 경사지게 지지하도록 설치되는 것으로, 이를 위해 태양광 패널(10)의 설치된 기울기에 대응하여 복수개가 설치된 높이를 달리하여 설치될 수 있다.
한편, 태양광 패널(10)은 태양 에너지를 수광하여 전기에너지를 생산하는 것으로 지지 프레임(23)에 경사지게 지지된 상태로 적어도 하나 이상으로 설치될 수 있다.
이러한 태양광 패널(10)은 태양 에너지를 효과적으로 수광하도록 지지 프레임(23)에 경사지게 설치되는 것으로, 상부에는 스포일러부(30)가 돌출될 수 있다.
스포일러부(30)는 다각 형상의 단면으로 형성되며 태양광 패널(10)의 경사지게 설치된 상부의 가장자리를 따라 돌출된 상태로 설치될 수 있다. 스포일러부(30)는 사각의 단면으로 형성되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 소정의 돌출된 다각 형상으로 적절하게 변경 적용되는 것도 가능하다.
따라서 스포일러부(30)는 태양광 패널(10)에 바람이 작용하는 경우 공기의 유동 박리 작용이 발생되어 중력 방향으로 가라앉는 힘이 발생되도록 할 수 있다.
즉, 스포일러부(30)는 태양광 패널(10)의 후면 방향으로 바람이 불어 풍하중이 작용되는 경우, 양력이 발생되는 것을 효과적으로 저감하도록 태양광 패널(10)의 가장자리에 돌출될 수 있다.
이에 따라, 스포일러부(30)는 본 실시예의 태양광 발전용 수상 부유 구조물(100)이 해상에 부유한 상태에서 수면 위로 상승되지 않도록 하여 안정적인 설치가 가능하도록 할 수 있다.
한편, 패널 지지부(20)에는 저항부(40)가 설치되는 것도 가능하다.
저항부(40)는 패널 지지부(20)를 구성하는 지지 프레임(23)에 설치되는 것으로, 지지 프레임(23)의 둘레를 덮도록 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 저항부(40)는, 지지 프레임(23)의 외부 둘레를 덮으면서 에어가 유입되는 복수개의 관통공이 형성된 메쉬부재로 적용될 수 있다. 이하에서 저항부와 메쉬부재는 동일 참조 번호를 사용한다.
메쉬부재(40)는 지지 프레임(23)의 외부 돌레 전체를 덮도록 설치되는 것으로, 표면에는 공기가 유입되는 복수개의 관통공이 형성되는 그물 타입으로 형성될 수 있다.
관통공은 메쉬부재(40)에 동일 직경으로 형성되는 것도 가능하고, 대직경과 소직경으로 조합된 상태로 형성되는 것도 가능하다.
이와 같이, 메쉬부재(40)가 지지 프레임(23)을 덮도록 설치되는 바, 바람이 지지 프레임(23)을 통과하는 과정에서 공기 저항이 발생되도록 할 수 있다. 이에 따라 태양광 패널(10)의 하부로 흐르는 공기의 유동 속도를 줄여 풍하중의 크기를 줄이는 것이 가능하여. 과도한 풍하중에 의해 태양광 패널(10)이 설치된 안정성을 저하시키는 것을 방지하는 것이 가능하다.
아울러, 메쉬부재(40)에 의해 태양광 패널(10)의 하부를 통과하는 공기의 유동 속도를 줄여, 태양광 패널(10)을 더욱 효과적으로 냉각하는 것이 가능한 바, 태양광 패널(10)의 구동 안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
한편, 본 실시예의 태양광 발전용 수상 부유 구조물(100)에서 저항부(40)와 스포일러부(30)가 함께 설치되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 저항부(40) 또는 스포일러부(30)의 어느 하나만의 단독 설치도 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 태양광 발전용 수상 부유 구조물(100)은, 태양광 패널(10)의 상부 가장자리에 스포일러부(30)를 설치하여 풍력에 의한 양력 발생을 저감시키는 것이 가능하여, 수면에 위치 고정된 상태로 안정적으로 설치되는 것이 가능하다.
또한, 패널 지지부(20)에 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부(40)를 설치하여 공기 유동 속도를 줄이는 것이 가능한 바, 태양광 패널(10)의 냉각 작용과 함께 설치 안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 태양광 발전용 수상 부유 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 1 내지 도 3과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전용 수상 부유 구조물(200)은, 패널 지지부(20)의 측면 가장자리를 따라 돌출되는 측면 스포일러부(130)가 설치될 수 있다.
측면 스포일러부(130)는 패널 지지부(20)를 구성하는 지지 프레임(23)의 대향하는 측면에 각각 돌출되는 것으로, 상하 반전된 익형(翼型)의 형상의 한쌍으로 돌출될 수 있다.
이와 같이, 측면 스포일러부(130)가 지지 프레임(23)의 측면 위치에 돌출되는 바, 지지 프레임(23)의 측면 방향으로 바람이 불어 풍하중이 작용되는 경우 양력이 발생되는 것을 효과적으로 저감하도록 할 수 있다. 따라서, 측면 스포일러부(130)는 본 실시예의 태양광 발전용 수상 부유 구조물(200)이 해상에 부유한 상태에서 수면 위로 상승되지 않도록 하여 안정적인 설치가 가능하도록 할 수 있다.
본 실시예에서 측면 스포일러부(130)는 지지 프레임(23)의 대향하는 양측면에 각각 돌출 형성되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 지지 프레임(23)의 어느 하나의 측면에 단독으로 돌출 형성되는 것으로 변경 적용되는 것도 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...태양광 패널 11...플로트
20...패널 지지부 21...저면 프레임
23...지지 프레임 30...스포일러부
40...저항부, 메쉬부재 110..저항 돌부
130..측면 스포일러부

Claims (5)

  1. 수상에 부유한 상태로 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부;
    상기 태양광 패널의 상부 가장자리를 따라 돌출되며, 다각 형상의 단면으로 형성되어 양력을 감소시키는 스포일러부;
    상기 패널 지지부에 설치되며, 상기 패널 지지부를 통과하는 공기의 통과 속도를 저감하는 저항부; 및
    상기 패널 지지부의 측면에 돌출되며, 상하 반전된 익형으로 형성되는 측면 스포일러부;
    를 포함하는 태양광 발전용 수상 부유 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저항부는,
    상기 패널 지지부의 외부 둘레를 덮고, 공기가 유입되는 복수개의 관통공이 형성된 메쉬부재인 태양광 발전용 수상 부유 구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패널 지지부는,
    수상 또는 해상에 부유하는 플로트에 의해 지지되는 저면 프레임; 및
    일측은 상기 저면 프레임에 연결되고 타측은 상기 태양광 패널을 지지하며 상기 메쉬부재가 고정되는 지지 프레임;
    을 포함하는 태양광 발전용 수상 부유 구조물.
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