KR102304780B1 - 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 부력체 - Google Patents

수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 부력체 Download PDF

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Abstract

이 발명은 태양광 패널을 포함하는 수상 태양광 발전설비가 수면위에 떠 있도록 설치되는 부력체의 내구성 및 부유력을 향상시켜 수상 태양광 발전설비를 유지하는데 드는 비용을 줄일 수 있도록 하는 수상 태양광 발전설비용 부력체에 관한 것이다. 이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법은 1차 성형용 금형에 유리섬유, 매트 및 수지를 포함하는 성형 소재를 넣어 B-스테이지 상태의 1차 성형물을 성형하는 1차 성형단계; B-스테이지 상태의 1차 성형물에 볼트를 인서트하는 체결수단 인서트 단계; 2차 성형용 금형에 B-스테이지 상태의 1차 성형물 내부에 공기를 주입하여 2차 성형물을 성형하는 2차 성형단계; 2차 성형물 내부에 폼 원료를 주입한 후 일정 온도 조건으로 가열하여 2차 성형물 내부에 폼이 충진되게 하는 폼 충진단계; 및 2차 성형용 금형에서 완성된 성형물을 탈형하는 탈형단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 부력체{Method for manufacturing the float of solar power generation facility}
이 발명은 수상 태양광 발전설비용 부력체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 패널을 포함하는 수상 태양광 발전설비가 수면위에 떠 있도록 설치되는 수상 태양광 발전설비용 부력체에 관한 것이다.
바다, 강, 호수 등의 장소에 수상 태양광 발전설비를 설치하기 위해서는 태양광 발전설비들이 물 위에 뜬 상태가 유지되도록 하기 위한 부력체가 필요하다.
수상 태양광 발전설비에 사용되는 일반적인 부력체로는 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1624683호에 개시된 바와 같은 형태의 부표가 주로 사용되고 있다. 또한, 수상 태양광 발전설비에 관한 관심이 많아지면서 수상 태양광 발전설비에 사용되는 부력체에 관한 연구 개발도 활발하게 이루어지고 있는 추세이다.
한편, 전술한 바와 같은 형태의 부표들과 금속소재의 체결수단(볼트, 스트랩 등)이 사용이 됨으로써 일정 시간이 경과한 후에는 금속 소재의 부식으로 인해 유지관리 비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 부표는 스티로폼을 합성수지 등으로 감싼 형태의 제작됨으로서 폭염, 혹한, 파도, 비바람 등 다양한 기후 환경에서 내구성이 충분하지 못하기 때문에 쉽게 파손이 되기 때문에 수상 태양광 발전설비의 유지보수에 많은 비용이 드는 문제점이 있었다.
대한민국특허청 등록특허공보 10-1563211 대한민국특허청 등록특허공보 10-1624683
이 발명은 태양광 패널을 포함하는 수상 태양광 발전설비가 수면위에 떠 있도록 설치되는 부력체의 내구성 및 부유력을 향상시켜 수상 태양광 발전설비를 유지하는데 드는 비용을 줄일 수 있도록 하는 데 목적이 있다.
전술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위해 이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법은 다음과 같은 공정으로 이루어질 수 있다.
이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법은 길이가 길고 내부가 빈 육면체의 형태이며 20~40㎜의 두께를 갖으며 상대적으로 두께가 굵은 보강부가 일정 간격을 두고 형성된 표층, 수상 태양광 발전설비 프레임과의 체결을 위해 일부는 노출되며 머리부분은 표층의 보강부에 인서트 되는 볼트 및 표층의 내부에 채워지는 폼을 포함하여 구성되는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법에 있어서, 1차 성형용 금형에 유리섬유직물, 유리섬유매트 및 열경화성 수지를 포함하는 표층 성형 소재를 넣어 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물을 성형하는 1차 성형단계; B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물에 볼트를 인서트하는 체결수단 인서트 단계; 2차 성형용 금형에 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물을 위치시킨 후, 2차 성형용 금형에 위치된 1차 표층 성형물의 내부에 공기를 주입하여 표층을 성형하는 2차 성형단계; 2차 성형용 금형 내에서 2차 성형된 상기 표층의 내부에 폼 원료를 주입한 후, 일정 온도 조건으로 가열하여 상기 표층의 내부에 폼이 충진되게 하는 폼 충진단계; 및 2차 성형용 금형에서 완성된 수상 태양광 발전설비용 부력체 성형물을 탈형하는 탈형단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법에서 볼트는 스테인레스 스틸 계열 또는 비금속제 복합재료로 구성될 수 있다.
이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법에서 표층 성형 소재에는 탄소나노튜브 및 자외선방지제가 일정 비율로 혼합될 수 있다.
이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법에서 완성된 성형물인 부력체는 0.025 ~ 0.08 범위 내의 비중을 갖는다.
이 발명에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체는 20~40㎜ 범위의 두께를 갖는 표층이 섬유강화플라스틱 소재로 성형이 되고, 그 내부에는 폼이 채워진 구조로 성형이 됨으로써 가혹한 기후 환경에서도 충분한 내구력을 제공할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 바다, 강 등의 수면 위에 설치된 수상 태양광 발전설비의 유지 관리에 따른 비용을 절감할 수 있다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도2는 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 사시도.
도3은 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 정단면도.
도4는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 측단면도.
도5 및 도6은 이 발명의 실시 예에 따른 부력체가 적용된 수상 태양광 발전설비의 구성을 보인 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법 및 그 제조방법에 의해서 제조된 수상 태양광 발전설비용 부력체에 대해서 상세하게 설명한다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 사시도이고, 도3은 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 정단면도이며, 도4는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 측단면도이고, 도5 및 도6은 이 발명의 실시 예에 따른 부력체가 적용된 수상 태양광 발전설비의 구성을 보인 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 일 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체(이하에서는 부력체라 약칭함)를 지시하는 것이다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 부력체(100)는 도1에서 보이는 바와 같은 공정을 통해서 제작될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법은 표층 성형 소재(유리섬유직물, 유리섬유매트 및 열경화성 수지의 혼합)를 1차 성형용 금형에 넣은 후 일정 온도와 압력을 제공하여 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물을 성형하는 단계, B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물에 볼트 등의 체결수단을 인서트 하는 체결수단 인서트 단계; B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물을 2차 성형용 금형에 위치시킨 상태에서 일정 온도의 조건 하에 1차 표층 성형물 내부에 일정 압력 이상의 공기를 주입하여 2차 성형물을 성형하는 2차 성형단계; 2차 성형물 내부에 폼 원료를 주입한 후 일정 온도 조건으로 가열하여 2차 성형물 내부가 폼으로 충진되게 하는 충진단계; 및 2차 성형용 금형에서 성형이 완성된 성형물(부구체)을 빼내는 탈형단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
도2는 이 발명의 일 실시 예에 의해서 제조된 부력체(100)를 보인 도면이다. 도2에서 보이는 바와 같이 부력체(100)의 상부 양쪽에는 각각 수상 태양광 발전설비를 구축하는 과정에서 I자형 빔 등의 프레임과의 체결을 위한 체결수단이 되는 볼트(130)의 일부가 노출된 구조로 설치된다.
이 발명의 실시 예에 따른 부력체(100)는 도3 및 도4에서 보이는 바와 같이 20~40㎜ 범위 내의 두께를 갖으며 부력체의 외곽을 이루는 표층(110)과 내부에 채워지는 폼(120)으로 구성된다. 표층(110)은 유리섬유직물, 유리섬유매트 및 열경화성 수지가 혼합된 섬유강화플라스틱(FRP)로 이루어지고, 폼(120)은 우레탄폼, 스티로폼 등의 소재로 이루어질 수 있다.
표층(110)을 이루는 성형 소재에는 유리섬유직물, 유리섬유매트 및 열경화성 수지 이외에도 소재 간의 접착력이 우수해지도록 하는 탄소나노튜브(CNT) 및/또는 그래핀이 일정 비율로 포함될 수 있다. 또한, 자외선방지제가 일정 비율로 혼합될 수 있다.
이 발명의 실시 예에 따른 부력체(100)의 표층은 앞서 설명한 바와 같이 1차 성형용 금형에 의해서 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물로 우선 성형이 이루어진 다음에, 2차 성형용 금형에 의해서 2차 성형물로 성형이 됨으로써 그 형태가 이루어진다. 부연하여, 내부가 빈 상태의 1차 표층 성형물을 2차 성형용 금형에 위치시킨 상태에서 1차 표층 성형물의 내부에 일정 압력 수준의 공기를 주입함으로써 1차 표층 성형물이 부풀어 2차 성형물로 성형이 된다.
이후, 2차 성형물의 내부에는 앞서 설명한 액체 상태의 폼 원료를 주입한 상태에서 일정 온도 조건으로 2차 성형용 금형에 열을 가하게 되면 액체 상태의 폼 원료가 부풀게 되면서 2차 성형물의 내부에 충진이 이루어지게 된다. 이때, 폼이 부풀어오르는 과정에서 발생하는 가스 압력에 의해서 2차 성형물 내부에는 강한 압력이 제공됨으로써 표층의 내측면과 폼은 견고하게 밀착된 상태가 되면서 일체가 된다.
일정 시간이 경과하여, 표층(110) 내부에 폼(120)의 형성이 완료되면 2차 성형용 금형으로부터 완성된 성형물인 부력체(100)를 탈형하게 된다.
부력체(100)의 표층(110)은 도면에서 보이는 바와 같이 길이가 길고 내부가 빈 육면체의 형태로 이루어지되 그 두께는 앞서 설명한 듯이 20~40㎜ 범위의 두께로 이루어짐으로써, 표층(110) 내부에 존재하는 폼(120)은 외력의 영향을 받지 않게 된다.
한편, 체결수단인 볼트(130)는 표층(110)의 성형공정에서 인서트됨으로써 성형이 완료되면 부력체(100)와 일체를 이루게 된다. 특히, 볼트(130)는 스테인레스 스틸 계열(STS 계열, SUS 계열 등)의 금속 또는 복합재료로 이루어진 것이 바람직하다. 볼트(130)의 머리 부분이 위치되는 표층(110) 부위는 도면에서 보이는 바와 같이 상대적으로 두께가 굵은 보강부(112)가 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 방법으로 제작된 부력체(100)는 도5에서 보이는 바와 같이 수상 태양광 발전설비(200)를 설치하는 과정에서 태양광 패널(210)을 받치는 프레임(220)의 하부에 고정 설치된다. 도5는 모듈화된 수상 태양광 발전설비(200)를 보인 도면이다.
한편, 수상 태양광 발전설비(200)는 도6에서 보이는 바와 같이 이웃하는 모듈과 별도의 결속수단에 의해서 결속된 채로 설치될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 부력체(100)는 섬유강화플라스틱으로 표층(110)가 구성이 되고, 그 내부에 폼(120)이 충진이 된 상태로 구성이 된다. 특히, 부력체(100)의 비중이 0.025 ~ 0.08이 되도록 구성이 됨으로써 수상 태양광 발전설비에서 요구되는 충분한 부력을 제공하되 표피가 섬유강화플라스틱 소재로 이루어짐으로써 내구성이 크게 향상될 수 있다.
특히, 섬유강화플라스틱 소재로 부력체(100)의 표층(110)를 성형하는 과정에서 탄소나노튜브 및/또는 그래핀이 첨가되면 진동감쇄 성능이 향상이 됨으로써 수상 태양광 발전설비(200)의 발전 성능 향상을 기대할 수 있게 된다. 또한, 탄소나노튜브 및/또는 그래핀이 표피(100)를 구성하는 섬유강화플라스틱 소재에 첨가되면 층간 접착력이 높아져 내구성의 향상될 수 있다.
특히, 이 발명의 실시 예에 따른 부력체(100)는 20~40㎜ 범위의 두께를 갖는 표층(110)의 내부에 폼(120)이 형성이 됨으로써, 혹독한 환경에서의 외력에도 영향을 받지 않게 된다.
따라서 바다, 강, 호수 등에 설치된 수상 태양광 발전설비의 유지 관리에 드는 비용을 줄일 수 있는 큰 장점이 있게 된다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법 및 그 제조방법에 의해서 제조된 수상 태양광 발전설비용 부력체에 대하여 구체적으로 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.
100 : 부력체 110 : 표층
120 : 폼 130 : 볼트
200 : 수상 태양광 발전설비 210 : 태양광 패널
220 : 프레임

Claims (5)

  1. 길이가 길고 내부가 빈 육면체의 형태이며 20~40㎜의 두께를 갖으며 상대적으로 두께가 굵은 보강부가 일정 간격을 두고 형성된 표층, 수상 태양광 발전설비 프레임과의 체결을 위해 일부는 노출되며 머리부분은 상기 표층의 보강부에 인서트 되는 볼트 및 상기 표층의 내부에 채워지는 폼을 포함하여 구성되는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법에 있어서,
    1차 성형용 금형에 유리섬유직물, 유리섬유매트 및 열경화성 수지를 포함하는 표층 성형 소재를 넣어 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물을 성형하는 1차 성형단계;
    상기 B-스테이지 상태의 1차 표층 성형물에 볼트를 인서트하는 체결수단 인서트 단계;
    2차 성형용 금형에 상기 B-스테이지 상태의 상기 1차 표층 성형물을 위치시킨 후, 상기 2차 성형용 금형에 위치된 상기 1차 표층 성형물의 내부에 공기를 주입하여 표층을 성형하는 2차 성형단계;
    상기 2차 성형용 금형 내에서 2차 성형된 상기 표층의 내부에 폼 원료를 주입한 후, 일정 온도 조건으로 가열하여 상기 표층의 내부에 폼이 충진되게 하는 폼 충진단계; 및
    상기 2차 성형용 금형에서 완성된 수상 태양광 발전설비용 부력체 성형물을 탈형하는 탈형단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼트는 스테인레스 스틸 계열 또는 비금속제 복합재료로 구성된 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표층 성형 소재에는 탄소나노튜브 및 자외선방지제가 일정 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 완성된 성형물은 0.025 ~ 0.08의 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전설비용 부력체의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법에 의해서 제조된 수상 태양광 발전설비용 부력체.
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