KR102480001B1 - 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상, 호수, 강 등에 태양광 발전장치를 설치하기 위한 지지구조가 개선된 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 메인프레임과, 상기 메인프레임의 하부에 설치되어 상기 메인프레임이 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 메인부구들과, 상기 메인프레임에 설치되는 태양광발전모듈들을 구비하는 태양광 발전구조물과; 상기 메인프레임의 외측에 연결부재에 의해 연결되는 복수개의 보강부력체유닛과; 수중의 메인앵커에 의해 지지되며 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 태양광발전구조물의 수광방향의 변화를 보상할 수 있도록 상기 보강부력체유닛에 견인력을 제공하는 방향유지유닛;을 구비한다.

Description

수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템{Mooring system for solar power plant on water}
본 발명은 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상, 호수, 강 등에 부유식 수상태양광 발전구조물을 설치하기 위한 계류구조가 개선된 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광모듈을 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 태양광발전(Photovolitaic power generation, PV)은 온실가스 배출, 소음, 환경파괴 등을 초래하지 않는 무공해 에너지원이다.
이러한 태양광 발전은 화석연료의 수입에 의존할 필요 없이 자체조달이 가능하여 에너지 안보 측면에서 유리하므로 인류가 직면한 기후변화문제를 유발하는 화석연료를 대체할 수 있는 지속 가능한 신재생 에너지라는 측면에서 다양한 연구가 진행되고 있다.
특히, 태양광 발전은 신재생 에너지 중에서도 입지조건이 까다로운 풍력, 조수력 발전과는 달리 지역 및 규모에 관계없이 설치가 가능하며 유지관리비용도 매우 저렴하여 신재생 에너지 분야 중 가장 큰 성장을 나타내고 있다.
그러나, 태양광 발전을 하기 위해서는 태양광발전모듈이 대량으로 설치되는 공간이 필요한데, 넓고 평평하며 일조량이 일정한 대지는 태양광 발전만을 위해 매입하기에 지가가 높아서 지가 대비 발전량 및 수익성이 떨어지는 단점이 있다.
반면에 저수지나 호수, 댐과 같은 수상은 사람이 사용하지 않는 수면을 이용하기 때문에 대지와 같이 높은 지가를 주고 매입할 필요가 없으며 평평하고 넓은 수면에 일조량이 넉넉한 장소라면 태양광발전모듈을 설치하여 태양광 발전을 할 수 있는 최적의 장소이다.
저수지나 호수의 수위는 일정하게 유지되지 않고 기온, 날씨 등의 외부요인에 의하여 높아지거나 낮아질 수 있다. 일반적으로 태양광 모듈을 지지하고 있는 부력체에 와이어를 이용하여 고정하고, 수위변화에 따라서 와이어의 장력을 일정하게 조절해 주지 않아 와이어가 느슨해지면 수위의 변화나 바람의 영향으로 부유체가 고정되지 않고 휩쓸려 가버릴 수 있는 위험이 있으며, 장력이 강하게만 유지되는 경우에는 와이어가 끊어질 염려가 있다.
이를 위해, 대한민국 공개특허 제 10-2017-0109811호에는 수상태양광발전 계류장치의 중앙부에 위치한 중앙추방식 계류장치의 와이어가 회전축에 권취되고 무게추에 의해 장력이 유지됨으로써 수상태양광발전 계류장치의 위치를 안정적으로 계류시키고, 프레임의 끝단에 회전장치를 이용해 수광방향을 조절할 수 있는 수상태양광발전 계류장치 및 회전장치가 개시되어 있다.
그러나 상술한 바와 같은 수상태양광발전 계류장치 및 회전장치는 파도나 풍압에 의해 와이어를 중심으로 회전하여 센서를 통해 태양광발전모듈의 방향을 감지한 후에 회전장치에 의한 회전이 이루어져 태양광발전모듈의 발전효율이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2017-010981호 : 수상태양광 발전 계류장치 및 회전장치
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 태양광발전모듈의 방위각의 변화량을 최소화 하여 태양광발전모듈의 발전효율을 향상시킬 수 있는 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 메인프레임과, 상기 메인프레임의 하부에 설치되어 상기 메인프레임이 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 메인부구들과, 상기 메인프레임에 설치되는 태양광발전모듈들을 구비하는 태양광 발전구조물과; 상기 메인프레임의 외측에 연결부재에 의해 연결되는 복수개의 보강부력체유닛과; 수중의 메인앵커에 의해 지지되며 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 태양광발전구조물의 수광방향의 변화를 보상할 수 있도록 상기 보강부력체유닛에 견인력을 제공하는 방향유지유닛;을 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향유지유닛은 일측이 상기 메인앵커에 고정되는 메인견인로프와, 상기 보강부력체유닛의 상부에 설치되어 상기 메인견인로프를 가이드하는 제 1지지롤러와, 상기 메인견인로프의 타측에 설치되어 상기 보강부력체유닛을 외측방향으로 견인하도록 현가되는 제 1웨이트부재를 구비한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 보강부력체유닛은 상기 태양광발전구조물로부터 멀어지는 방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 설치되는 복수개의 단위부력체들을 포함하며, 상기 방향유지유닛은 상기 단위부력체들의 상부에 각각 설치되는 복수 개의 제 2지지롤러들과, 일측이 상기 메인앵커에 고정되며 상기 제 2지지롤러에 의해 가이드되고 타측이 상기 단위부력체들 중 하나에 고정되는 메인견인로프와, 상기 메인견인로프에 슬라이딩가능하게 현가되어 상기 메인견인로프가 견인됨에 따라 상기 단위부력체들의 사이에서 승강가능하게 설치되는 제 2웨이트부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 제 2웨이트부재를 구비한다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기 방향유지유닛은 상기 보강부력체유닛의 상부에 설치되는 제 3지지롤러와, 일측이 상기 메인앵커에 고정되고 타측이 상기 제 3지지롤러에 의해 가이드되며 타측 단부가 상기 보강부력체유닛의 상부에서 상기 태양광 발전구조물과 인접한 일측에 고정되는 메인견인로프와, 상기 메인견인로프에 슬라이딩 가능하게 현가되어 상기 메인견인로프가 견인됨에 따라 상기 승강통로에서 승강가능하게 설치되는 제 3웨이트부재를 구비한다.
또한, 상기 보강부력체유닛에 설치되는 윈치와, 상기 윈치에 권취되며 단부가 수중의 보조앵커에 고정되어 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 보강부력체유닛의 위치가 변화하는 것을 방지하도록 상기 방향유지유닛이 발휘하는 견인력의 방향과 교차하는 방향으로 견인력을 발휘하는 보조견인로프를 포함하는 위치유지유닛을 더 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 보강부력체유닛과 방향유지유닛에 의해 태양광 발전 구조물이 수평중심으로부터 상호 멀어지는 방향으로 견인되어 태양광 발전모듈의 방위각 변화가 메인견인로프의 처짐에 의한 오차량 이내로 유지되는 구성을 통해 방위각을 유지시키기 위한 별도의 동력장치가 필요 없어 태양광 발전효율이 향상되며 구조가 단순하여 유지관리가 용이하다는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템이 수상에 계류된 상태를 도시한 측면도,
도 2는 도 1의 태양광 발전구조물을 설명하기 위한 측면도,
도 3는 도 1의 방향유지유닛 및 위치유지유닛을 설명하기 위한 측면도,
도 4은 본 발명의 제 2실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 방향유지유닛을 설명하기 위한 측면도,
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 방향유지유닛을 설명하기 위한 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템에 대해 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 3에는 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 수상에 부유되며 태양광을 수광하여 발전하는 태양광 발전구조물(10)과, 상기 태양광 발전구조물(10)과 연결되는 복수 개의 보강부력체유닛(30)과, 수중의 메인앵커(51)에 의해 지지되며 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 태양광 발전구조물(10)의 수광방향의 변화를 보상할 수 있도록 상기 보강부력체유닛(30)에 견인력을 제공하는 방향유지유닛(50)을 포함한다.
상기 태양광 발전구조물(10)은 메인프레임(11)과 상기 메인프레임(11)의 하부에 설치되어 상기 메인프레임(11)에 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 메인부구(13)들과, 상기 메인프레임(11)에 설치되는 태양광발전모듈(15)들을 구비한다.
상기 메인프레임(11)은 메인상판(11a)과, 메인상판(11a)의 하부에 설치되며 상기 메인부구(13)와 결합되는 메인결합바(11b)를 포함한다. 상기 메인상판(11a)은 장방형의 판상으로 형성되어 상부에 상기 태양광발전모듈(15)이 설치될 수 있는 공간이 마련된다. 상기 메인결합바(11b)는 상기 메인상판(11a)의 폭 방향으로 연장되며 정사각형의 단면으로 형성된 사각관이 적용된다. 상기 메인결합바(11b)는 메인상판(11a)의 하부에서 복수 개가 일정 간격으로 이격되며 상호 나란하게 설치된다. 상기 태양광발전모듈(15)은 메인상판(11a)의 상부에 복수개가 설치된다.
상기 메인상판(11a)의 상부에는 상기 태양광발전모듈(15)에서 발전된 전기를 컨트롤하는 컨트롤 박스, 컨버터 또는 송전장치들이 설치될 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 별도의 충전장치가 설치될 수도 있다.
상기 메인부구(13)는 내부에 부력제공을 위한 부력공간이 형성된다. 상기 메인부구(13)는 물에 대한 저항을 줄일 수 있도록 폭 방향의 양측이 상호 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면을 갖는 원통 형상으로 형성된다. 상기 메인부구(13)는 상술한 바와 같이 한정되지 않으며, 부력을 제공할 수 있는 구조라면 다른 구조로 형성된 것이 적용될 수도 있다. 상기 메인부구(13)는 외주면에 패류와 같은 부착생물이 부착되지 않으며 기계적 강도가 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 메인부구(13)는 상단 중심측에 하방으로 인입되어 길이방향으로 연장되고, 연장된 방향 양측이 개방되게 형성되어 앞서 설명한 상기 메인결합바(11b)가 수용되어 결합되는 상기 부구결합홈(13a)이 형성된다.
상기 메인부구(13)는 수위가 낮아져 수저면에 접촉시 하중이 분산되며 형상이 유지되게, 하단 중심측에 상방으로 인입되고 길이방향으로 연장되어 양측이 개방된 인입부(13b)가 형성되어 상기 인입부(13b)의 폭 방향 양측이 상호 나란하게 연장되에 수저면에 각각 접촉될 수 있는 복수의 하중분산지지부(14)가 마련된다.
상기 태양광 발전구조물(10)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 태양광발전모듈(15)들을 설치하기 위한 푼툰 또는 콘크리트 부력체 등으로 이루어질 수도 있다.
상기 보강부력체유닛(30)는 보조프레임(31)과, 상기 보조프레임(31)의 하부에 설치되어 상기 보조프레임(31)에 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 적어도 하나의 보조부구(33)와, 상기 보조프레임(31) 또는 상기 보조부구(33)를 상기 태양광 발전구조물(10)과 상호 연결하는 연결부재(35)를 구비한다.
상기 보강부력체유닛(30)은 상기 태양광 발전구조물(10)의 수평 중심으로부터 상호 멀어지는 방향을 따라 상기 태양광 발전구조물(10)과 소정 간격으로 이격되게 복수개가 배치된다. 상기 보강부력체유닛(30)은 후술할 상기 방향유지유닛(50)에 의해 발휘되는 견인력을 상기 태양광 발전구조물(10)에 제공하도록 연결부재(35)를 통해 상기 태양광 발전구조물(10)과 연결된다.
상기 연결부재(35)는 소정 길이를 갖는 와이어가 적용될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 연결부재(35)는 상기 메인상판(11a)의 하부에 설치되는 메인프레임결속부(11c)와, 후술할 보조프레임(31)의 하부에 설치되는 보조프레임결속부(31a)에 일측 단부와 타측 단부가 각각 결속됨으로써 태양광 발전구조물(10)과 보강부력체유닛(30)을 상호 연결한다.
상기 보조프레임(31)은 상기 보조부구(33)의 상부에 설치된다. 상기 보조프레임(31)은 보조상판(31a)과, 상기 보조상판(31a)의 하부에 설치되며 보조부구(33)와 결합되는 보조결합바(31b)를 포함한다. 상기 보조상판(31a)은 장방형의 판상으로 형성된다. 상기 보조결합바(31b)는 보조상판(31a)의 폭 방향으로 연장되며 정사각형의 단면으로 형성된 사각관이 적용된다. 상기 보조결합바(31b)는 상기 보조상판(31a)의 하부에서 복수 개가 일정 간격으로 이격되며 상호 나란하게 설치된다.
상기 보조부구(33)는 상기 메인부구(13)와 동일한 구성이 적용된다. 상기 보조부구(33)는 상기 보조결합바(31b)가 상기 보조부구(33)의 상기 부구결합홈(13a)에 수용되어 결합된다.
상기 방향유지유닛(50)은 일측이 상기 메인앵커(51)에 고정되는 메인견인로프(53)와, 상기 보강부력체유닛(30)의 상부에 설치되어 상기 메인견인로프(53)를 가이드하는 제 1지지롤러(55)와, 상기 메인견인로프(53)의 타측에 설치되어 상기 보강부력체유닛(30)을 외측방향으로 견인하도록 현가되는 제 1웨이트부재(57)을 구비한다.
상기 메인앵커(51)는 파도 또는 풍압이 상기 태양광 발전구조물(10) 및 보강부력체유닛(30)에 가해지더라도 상기 태양광 발전구조물(10) 및 보강부력체유닛(30)이 떠내려가는 것을 방지할 수 있는 무게를 갖는다. 상기 메인앵커(51)는 상부에 상기 메인견인로프(53)의 일측 단부가 결속될 수 있는 메인앵커고리(51a)가 마련된다. 상기 메인앵커(51)는 상기 부조부력체유닛(30)과 같은 수가 배치된다. 상기 메인앵커(51)들은 각각의 상기 보강부력체유닛(30)으로부터 상기 태양광 발전구조물(10)로부터 멀어지는 방향을 따라 상기 보강부력체유닛(30)과 소정 간격으로 이격된 위치에 배치된다. 상기 메인앵커(51)들은 수저면에 침강되게 배치된다.
상기 메인견인로프(53)는 소정 길이를 가지며 가요성을 갖는 천연섬유, 금속와이어, 합성수지 섬유 등의 재료로 제조된 와이어가 적용될 수 있다.
상기 제 1지지롤러(55)는 상기 보조프레임(31)의 상부에 적어도 하나 이상이 설치된다. 본 실시예에서 상기 제 1지지롤러(55)는 상기 보조프레임(31)의 상기 태양광 발전구조물(10)과 인접한 일측과, 타측에 각각 설치된다. 상기 제 1지지롤러(55)는 상기 보조상판(31a)의 상부에서 상기 태양광 발전구조물(10)과 인접한 일측에 설치되는 제 1롤러브라켓(56a)과, 타측에 설치되는 제 2롤러브라켓(56b)과, 상기 제 1 및 상기 제 2롤러브라켓(56a, 56b)에 의해 회전가능하게 지지되는 롤러몸체(55a)를 구비한다.
상기 롤러몸체(55a)들은 상호 평행한 축선을 갖도록 설치된다. 상기 롤러몸체(55a)들은 각각의 외주면에 직교하는 법선이 상기 태양광 발전구조물(10)로부터 멀어지는 방향을 따라 일직선을 이룰 수 있는 위치에 설치된다.
상기 롤러몸체(55a)들은 상기 메인견인로프(53)를 상기 보조상판(31a)의 가장자리에 간섭되지 않도록 지지할 수 있는 위치에 설치됨이 바람직하다.
도면에 도시되어 있지는 않으나 상기 롤러몸체(55a)들은 외주면에 상기 메인견인로프(53)가 길이방향과 직교하는 방향으로 유동하는 것을 방지하도록 외주면으로부터 중심 방향을 따라 진행될수록 좁아지는 폭으로 인입되어 메인견인로프(53)가 가이드될 수 있는 가이드홈이 형성된 것이 적용될 수 있다. 제 롤러몸체(55a)들은 상기 메인견인로프(53)의 일측 단부와 타측 단부의 사이 부분을 가이드하게 지지한다.
상기 메인견인로프(53)는 도시된 바와 같이 일측 단부가 메인앵커(51)의 메인앵커고리(51a)에 결속된다. 메인 견인로프(53)의 타측 단부는 후술할 제 1웨이트부재(57)의 제 1웨이트부재고리(57a)에 결속된다. 제 1웨이트부재(57)는 금속, 암석, 모레 등과 같이 소정의 하중을 갖는 부재가 적용될 수 있다. 제 1웨이트부재(57)는 메인견인로프(53)가 메인앵커(51)에 의해 지지되는 지지력보다 낮은 하중을 갖는다.
위치유지유닛(60)은 보강부력체유닛(30)에 설치되는 윈치(61)와, 상기 윈치(61)에 권취되며 단부가 수중의 보조앵커(65)에 고정되어 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 보강부력체유닛(30)의 위치가 변화하는 것을 방지하도록 상기 방향유지유닛(50)이 발휘하는 견인력의 방향과 교차하는 방향으로 견인력을 발휘하는 보조견인로프(63)를 구비한다. 상기 윈치(61)는 보조프레임(31)의 상부에 설치된다.
상기 보조앵커(65)는 상기 보강부력체유닛(30)과 동일한 수가 배치된다. 상기 보조앵커(65)들은 상기 보강부력체유닛(30)으로부터 상기 메인앵커(51)를 향하는 방향과 교차하는 방향을 따라 상기 보강부력체유닛(30)과 소정 간격으로 이격된 위치에 각각 배치된다. 상기 보조앵커(65)는 상기 메인앵커(51)와 동일한 구성을 갖는 것이 적용될 수 있다. 보조앵커(65)는 상부에 보조견인로프(63)의 일측 단부가 결속될 수 있는 보조앵커고리(65a)가 마련된다.
상기 보조견인로프(63)는 상기 메인견인로프(53)와 동일한 구성이 적용된다. 상기 보조견인로프(63)는 일측 단부가 상기 보조앵커고리(65a)에 결속된다. 상기 보조견인로프(63)는 타측이 윈치(61)에 권취되게 설치된다.
상기 윈치(61)는 사용자가 상기 보조견인로프(63)를 권취시키거나, 권취된 상태를 해제하여 보조견인로프(63)가 펼쳐진 길이를 연장할 수 있도록 제어할 수 있는 배터리와, 제어반과, 모터를 구비한다. 또한, 수위의 변화에 따라 보조견인로프(63)가 펼쳐진 길이를 적응적으로 조절할 수 있는 수위감지수단을 더 구비할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 상기 태양광 발전구조물(10)이 수면에 띄워지고, 상기 태양광 발전구조물(10)의 가장자리부가 상기 보강부력체유닛(30)들에 의해 상호 멀어지는 방향으로 견인되게 설치된다. 그리고, 각 보강부력체유닛(30)은 메인견인로프(53)의 타측에 결속된 제 1웨이트부재(53)가 자중에 의해 해저면에 가까워지는 방향으로 현가되며 태양광 발전구조물(10)로부터 멀어지는 방향으로 견인력이 발휘되게 된다.
이와 같은 상태에서 수위가 낮아지면, 수저면에 대한 상기 태양광 발전구조물(10) 및 상기 보강부력체유닛(30)의 높이가 낮아지게 된다. 상기 보강부력체유닛(30)의 높이가 낮아짐에 따라 상기 메인앵커(51)로부터 상기 보강부력체유닛(30)에 이르는 수직 거리가 짧아짐과 동시에 상기 제 1웨이트부재(57)는 상기 보강부력체(30)로부터 멀어지는 수직 하방으로 침강되게 된다.
반면에, 수위가 높아지면, 수저면에 대한 상기 태양광 발전구조물(10) 및 상기 보강부력체유닛(30)의 높이가 높아지게 된다. 상기 보강부력체(30)의 높이가 높아짐에 따라 상기 메인앵커(51)로부터 상기 보강부력체유닛(30)에 이르는 수직거리가 길어짐과 동시에 상기 제 1웨이트부재(57)는 보강부력체(30)와 가까워지는 방향으로 상승하게 된다.
이처럼, 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 상기 제 1웨이트부재(57)가 수위에 따라 적응적으로 승강되는 작동을 통해 수위변화에 관계없이 상기 메인견인로프(53)에 일정한 견인력을 제공함으로써, 상기 태양광 발전구조물(10)의 방위각이 상기 보강부력쳬(30)에 의해 메인견인로프의 처짐에 의한 오차량 이내로 유지되어 파도나 풍압에 의해 태양광발전모듈(10)의 방위각이 틀어지는 현상을 방지함으로써 태양광발전 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 상기 보강부력체유닛(30)과 방향유지유닛(50)에 의해 태양광 발전 구조물(10)이 수평중심으로부터 상호 멀어지는 방향으로 견인되어 수광방향이 일정하게 유지되는 구성을 통해 수광방향을 유지시키기 위한 별도의 동력장치가 필요 없으며 구조가 단순하여 유지보수가 용이하다는 이점을 갖는다.
도 4에는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 보강부력체유닛(70)과 방향유지유닛(80)이 도시되어 있다. 태양광 발전구조물(10)은 제 1실시예와 동일함에 중복 설명은 생략한다. 도면을 참조하면, 상기 보강부력체유닛(70)은 상기 태양광 발전구조물(10)과 멀어지는 방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 설치되는 복수 개의 단위부력체(71a, 71b, 71c)들을 포함한다.
그리고 상기 방향유지유닛(80)은 상기 보조프레임(71)의 상부에 설치되는 복수 개의 제 2지지롤러(81)들과, 일측이 상기 메인앵커(51)에 고정되며 상기 제 2지지롤러(81)들에 의해 가이드되고, 타측이 상기 보조프레임(71)에 고정되는 상기 메인견인로프(53)와, 상기 단위부력체들(71)들의 사이에서 상기 메인견인로프(53)에 이동가능하게 설치되어 상기 단위부력체들(71a, 71b, 71c)을 외측 방향으로 견인할 수 있도록 현가되는 적어도 하나의 제 2웨이트부재(87)를 구비한다.
상기 단위부력체(71)들은 상기 태양광 발전구조물(10)로부터 멀어지는 방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 배치된다.
본 실시예에서 상기 단위부력체(71a, 71b, 71c)들은 상기 태양광 발전구조물(10)로부터 멀어지는 방향을 따라 3 개가 구비된 것이며, 이와 다르게 2 개 또는 4 개 이상이 구비될 수도 있다.
상기 단위부력체(71a, 71b, 71c)는 상기 태양광 발전구조물(10)과 인접하게 배치되는 제 1단위부력체(71a)와, 제 1단위부력체(71a)로부터 상기 태양광 발전구조물(10)과 멀어지는 방향을 따라 이격되게 배치되는 제 2, 3단위부력체(71b, 71c)를 구비한다.
상기 제 1, 2, 3단위부력체(71a, 71b, 71c)는 제 1, 2, 3보조프레임(72a, 72b, 72c)과, 상기 제 1, 2, 3보조프레임(72a, 72b, 72c)에 설치되는 복수 개의 보조부구(78)를 각각 구비한다.
상기 제 1보조프레임(72a)은 제 1보조상판(73a)과, 제 1보조상판(73a)의 하부에 설치되는 제 1보조결합바(74a)를 포함한다. 상기 제 1보조상판(73a)의 하부에는 상기 제 1보조상판(73a)과 상기 태양광 발전구조물(10)을 상호 연결하는 연결부재(35)가 결속될 수 있는 보조프레임 결속부(75a)가 마련된다.
그리고 상기 제 1보조상판(73a)의 상부에는 상기 메인견인로프(53)의 타측 단부가 결속될 수 있는 메인견인로프 결속부(75b)가 마련된다.
상기 제 2, 3보조프레임(72b, 72c)은 제 2, 3보조상판(73a, 73b)과, 제 2, 3보조상판(73b, 73c)의 하부에 설치되는 제 2, 3보조결합바(74b, 74c)를 포함한다.
상기 보조부구(78)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 태양광 발전구조물(10)의 보조부구(33)와 동일한 구성을 가지며 상기 제1, 2, 3보조결합바(74a, 74b, 74c)에 각각 결합된다.
상기 제 2지지롤러(81)는 복수개가 상기 제 1, 2, 3보조상판(73a, 73b, 73c)의 상부에 각각 회전가능하게 설치된다. 제 2지지롤러(81)들은 상기 메인견인로프 결속부(75b)로부터 상기 태양광 발전구조물(10)과 멀어지는 방향을 따라 일직선을 이루는 위치에 설치된다. 상기 제 2지지롤러(81)들은 상호 평행한 축선을 갖도록 설치된다. 상기 제 2지지롤러(81)는 상기 제 1, 2, 3보조상판(73a, 73b, 73c)의 상부에 회전가능하게 지지되는 롤러몸체(81a)와, 상기 제 1, 2, 3보조상판(73a, 73b, 73c)에 각각 설치되어 상기 롤러몸체(81a)들을 회전가능하게 지지하는 롤러브라켓(81b)을 구비한다.
상기 메인견인로프(53)는 일측 단부가 상기 메인앵커(51)에 결속되고, 타측 단부가 상기 메인견인로프 결속부(75b)에 결속되며, 일측 단부와 타측 단부의 사이 부분이 상기 제 2지지롤러(81)들에 의해 가이드되도록 지지되게 설치된다.
상기 제 2웨이트부재(87)들은 상기 단위부력체(71a, 71b, 71c)들의 사이에 배치된다. 상기 제 2웨이트부재(87)들은 일정 무게를 갖는 웨이트 본체(88)와, 상기 웨이트 본체(88)의 상부에 설치되는 웨이트 현가브라켓(89a)과, 상기 웨이트 현가브라켓(89a)에 의해 회전가능하게 지지되는 웨이트 현가롤러(89b)를 각각 구비한다.
본 실시예에서 상기 제 2웨이트부재(87)는 2 개가 구비되며, 상기 제 1단위부력체(71a) 및 상기 제 2단위부력체(71b)의 사이와, 상기 제 2단위부력체(71b) 및 상기 제 3단위부력체(71c)의 사이에 각각 배치된다. 상기 제 2웨이트부재(87)들은 상기 웨이트 현가롤러(89b)가 상기 메인견인로프(53)에 의해 지지되게 설치되어 상기 메인견인로프(53)가 길이방향을 따라 견인되더라도 상기 제 2웨이트부재(87)는 수평방향에 대한 위치가 일정하게 유지된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 2실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 제 2웨이트부재(87)가 움직도르레와 같은 방식으로 구성되어 수위가 낮아짐에 따라 상기 태양광발전구조물(10)과 상기 보강부력체유닛(70)이 수저면에 대한 높이가 낮아지더라도 상기 제 2웨이트부재(87)는 상기 메인앵커(51)로부터 상기 보강부력체유닛(70)에 이르는 수직거리의 변화량보다 더 적은 거리만큼 하강하게 되어 상기 제 2웨이트부재(87)가 수중에 서식하는 해조류나 암반에 부딛치거나 걸리는 현상이 방지되는 이점을 갖는다.
또한, 상기 제 2웨이트부재(87)가 복수 개가 구비되어 하나의 제 2웨이트부재(87)가 수저면으로부터 상방으로 돌출된 암반에 의해 더 이상 하강하지 못하도록 걸리더라도, 다른 하나의 제 2웨이트부재(87)가 하강 가능하여 상기 메인견인로프(53)에 견인력이 부하되는 상태가 유지되는 이점을 갖는다.
도 5 내지 도 6에는 본 발명의 제 3실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템이 도시되어 있다. 태양광 발전구조물(10)은 제 1실시예와 동일함에 중복 설명은 생략한다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 상기 보강부력체유닛(90)은 보조프레임(91)과, 상기 보조프레임(91)에 상하방향으로 연장된 승강통로를 형성하도록 소정 간격으로 이격되게 설치되는 보조부구(93)들을 구비한다.
방향유지유닛(100)은 상호 나란한 방향으로 견인력을 발휘하도록 복수 세트가 설치된다. 그리고, 상기 방향유지유닛(100)은 상기 보조프레임(91)의 상부에 설치되는 제 3지지롤러(105)와, 일측이 상기 메인앵커(51)에 고정되고 타측 단부가 상기 보조프레임(91)에 고정되는 메인견인로프(53)와, 상기 보조부구(93)들의 사이에서 상기 메인견인로프(53)에 슬라이딩 가능하게 지지되며 상기 메인견인로프(53)가 견인됨에 따라 상기 승강통로를 따라 승강되는 제 3웨이트부재(87)를 구비한다.
상기 보조프레임(91)은 상기 승강통로(107)와 연통된 승강공(92)이 형성된다. 또한 승강통로(107)을 수평으로 가로지르도록 형성되는 중간보조프레임(91a)이 더 구비된다. 중간보조프레임(91a)는 제 3웨이트부재(87)의 사이에서 제 3지지롤러(105)가 제 3웨이트부재(87)를 지지하도록 설치될 수 있는 장소를 제공한다.
상기 보조부구(93)는 내부에 부력제공을 위한 부력공간(93a)이 형성된다. 상기 보조부구(93)는 상하방향을 따라 소정 길이를 갖도록 연장된 원통 형상으로 형성된다. 상기 보조부구(93)는 상술한 바와 같이 한정되지 않으며, 부력을 제공할 수 있는 구조라면 다른 구조로 형성된 것이 적용될 수도 있다. 상기 보조부구(93)는 외주면에 패류와 같은 부착생물이 부착되지 않으며 기계적 강도가 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 보조부구(93)들은 승강통로(107)를 감싸도록 설치된다.
상기 보조프레임(91)의 상기 태양광 발전구조물(10)과 인접한 일측에는 상기 메인견인로프(53)의 타측 단부가 결속될 수 있는 메인견인로프 결속부(95)가 마련된다.
연결부재(35)가 결속될 수 있는 보조프레임 결속부(94)는 보조부구(93)의 상기 태양광발전구조물(10)과 인접한 일측 외주면에 설치된다.
상기 제 3지지롤러(105)는 복수개가 마련된다. 상기 제 3지지롤러(105)는 제 2실시예의 상기 제 2지지롤러(81)와 동일한 구성을 갖는다. 상기 제 3지지롤러(105)들은 상기 보조프레임(91)의 상부에 설치된다. 상기 제 3지지롤러(105)는 상호 평행한 축선을 갖도록 설치된다. 상기 제 3지지롤러(105)들은 상기 보조프레임(91)의 상기 승강공(92)의 가장자리부와 중간보조프레임(91a)의 하부와, 상기 보조프레임(91)의 가장자리부에 설치된다. 상기 제 3지지롤러(105)들은 상기 메인견인로프 결속부(95)를 기준으로 상기 승강공(92)을 가로지르며 상기 태양광 상기 태양광 발전구조물(10)과 멀어지는 방향을 따라 복수개가 설치된다. 상기 지지롤러(105)들은 상기 메인견인로프 결속부(95)로부터 상기 태양광 발전구조물(10)과 멀어지는 방향을 따라 일직선을 이루도록 설치된다. 메인앵커(51)는 제 1실시예의 메인앵커(51)와 동일한 구성을 갖는다.
상기 메인견인로프(53)는 일측이 수중의 상기 메인앵커(51)에 결속되고 타측 단부가 상기 메인견인로프 결속부(95)에 결속된다. 상기 메인견인로프(53)는 일측 단부와 타측 단부의 사이 부분이 상기 제 3지지롤러(105)들에 의해 가이드되게 지지된다.
상기 제 3웨이트부재(87)는 앞서 설명한 본 발명의 제 2실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 제 2웨이트부재(87)와 웨이트본체(88') 외에는 동일한 구성을 갖는다. 본 실시예에서 웨이트본체(88')는 사각의 콘크리트 중량물이다. 제 3웨이트부재(87)는 상기 승강공(92)의 양 측에 위치한 상기 제 3지지롤러(105)의 사이에서 상기 메인견인로프(53)에 현가된다. 제 3웨이트부재(87)는 2 개가 구비된 것이나 하나 또는 3개 이상이 구비될 수도 있다. 상기 제 3웨이트부재(87)는 상기 웨이트 현가롤러(89b)가 상기 메인견인로프(53)에 의해 지지되게 설치되어 상기 메인견인로프(53)가 길이방향을 따라 견인되더라도 상기 제 3웨이트부재(87)는 수평방향에 대한 위치가 일정하게 유지된다.
또한, 승강통로(107)의 내주면에 설치되어 제 3웨이트부재(87)가 보조부구(93)와 부딛쳐 파손되는 것을 방지하는 완충부재(108, 109)가 더 구비된다. 완충부재(108, 109)는 제 1 및 제 2완충부재(108, 109)로 구분되며 각각 수평방향을 따라 종횡방향으로 설치된다. 제 1 및 제 2완충부재(108, 109)는 고무, 우레탄, 합성수지 등이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 3실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템은 상기 제 3웨이트부재(87)가 움직도르레 방식으로 현가됨에 의해 수위가 낮아짐에 따라 상기 태양광발전구조물(10)과 상기 보강부력체유닛(90)이 수저면에 대한 높이가 낮아지더라도 상기 제 3웨이트부재(87)는 상기 메인앵커(51)로부터 상기 보강부력체유닛(90)에 이르는 거리의 변화량보다 더 적은 거리만큼 하강하게 되어 상기 제 3웨이트부재(87)가 수중에 서식하는 해조류나 암반에 부딛치거나 걸리는 현상이 방지되는 이점을 갖는다.
또한, 상기 제 3웨이트부재(87)는 상기 승강통로(107)를 따라 상하방향으로 슬라이드 됨에 따라 수중에 부유하는 부유물들이나 해초류가 의해 상기 제 3웨이트부재(87)가 현가된 상기 메인견인로프(53)에 엉키는 것을 방지함으로써 수위에 따라 상기 태양광발전구조물(10)의 방향을 유지시키기 위한 상기 방향유지유닛(100)의 응답성과 효율을 향상시키는 이점을 발휘한다.
한편 도 3 내지 도 4에 도시되어 있지는 않으나 본 발명의 제 1실시예에 따른 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템의 위치유지유닛(60)은 윈치(61)가 제 2 및 제 3실시예의 보강부력체유닛(70, 90)의 상부에 설치됨으로써 제 2 및 제 3실시예에도 동일한 효과를 발휘하도록 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도면에 도시 된 일 예를 참조하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 태양광 발전구조물 30, 70, 90 : 보강부력체유닛
50, 80, 100 : 방향유지유닛 60 : 위치유지유닛

Claims (5)

  1. 메인프레임과, 상기 메인프레임의 하부에 설치되어 상기 메인프레임이 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 메인부구들과, 상기 메인프레임에 설치되는 태양광발전모듈들을 구비하는 태양광 발전구조물과;
    상기 메인프레임의 외측에 연결부재에 의해 연결되는 복수 개의 보강부력체유닛과;
    수중의 메인앵커에 의해 지지되며 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 태양광발전구조물의 수광방향의 변화를 보상할 수 있도록 상기 보강부력체유닛에 견인력을 각각 제공하는 복수 개의 방향유지유닛;을 포함하고,
    상기 보강부력체유닛은 상기 태양광발전구조물로부터 멀어지는 방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 설치되는 복수개의 단위부력체들을 포함하며,
    상기 방향유지유닛은 상기 단위부력체들의 상부에 각각 설치되는 복수 개의 제 2지지롤러들과, 일측이 상기 메인앵커에 고정되며 상기 제 2지지롤러에 의해 가이드되고 타측이 상기 단위부력체들 중 하나에 고정되는 메인견인로프와, 상기 메인견인로프에 슬라이딩가능하게 현가되어 상기 메인견인로프가 견인됨에 따라 상기 단위부력체들의 사이에서 승강가능하게 설치되는 적어도 하나의 제 2웨이트부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 메인프레임과, 상기 메인프레임의 하부에 설치되어 상기 메인프레임이 수면에 부상될 수 있도록 부력을 제공하는 메인부구들과, 상기 메인프레임에 설치되는 태양광발전모듈들을 구비하는 태양광 발전구조물과;
    상기 메인프레임의 외측에 연결부재에 의해 연결되는 복수 개의 보강부력체유닛과;
    수중의 메인앵커에 의해 지지되며 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 태양광발전구조물의 수광방향의 변화를 보상할 수 있도록 상기 보강부력체유닛에 견인력을 각각 제공하는 복수 개의 방향유지유닛;을 포함하고,
    상기 보강부력체유닛은 내측에 상부가 개방된 승강통로가 마련되고,
    상기 방향유지유닛은 상기 보강부력체유닛의 상부에 설치되는 제 3지지롤러와, 일측이 상기 메인앵커에 고정되고 타측이 상기 제 3지지롤러에 의해 가이드되며 타측 단부가 상기 보강부력체유닛의 상부에서 상기 태양광 발전구조물과 인접한 일측에 고정되는 메인견인로프와, 상기 메인견인로프에 슬라이딩 가능하게 현가되어 상기 메인견인로프가 견인됨에 따라 상기 승강통로에서 승강가능하게 설치되는 제 3웨이트부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템.
  5. 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강부력체유닛에 설치되는 윈치와, 상기 윈치에 권취되며 단부가 수중의 보조앵커에 고정되어 수위의 변화나 바람의 영향에 의해 상기 보강부력체유닛의 위치가 변화하는 것을 방지하도록 상기 방향유지유닛이 발휘하는 견인력의 방향과 교차하는 방향으로 견인력을 발휘하는 보조견인로프를 포함하는 복수 개의 위치유지유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수상태양광 발전구조물 단계별 계류시스템.
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