KR102534454B1 - 수상 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

수상 태양광 발전 시스템에 관한 것이며, 수상 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈; 상기 복수의 태양광 모듈을 지지하는 지지대; 및 상기 지지대와 연결되고, 상기 복수의 태양광 모듈과 상기 지지대를 수상에 부유시키는 부력체를 포함하고, 상기 부력체의 표면은 입사되는 태양광의 빛을 반사할 수 있다.

Description

수상 태양광 발전 시스템 {FLOATING PHOTOVOLTAICS(FPVS) SYSTEM}
본원은 수상 태양광(Floating Photovoltaics(FPVs)) 발전 시스템에 관한 것이다. 특히 본원은 고반사율 부력체를 이용한 수상(혹은 해상) 태양광 발전 시스템(Floating Photovoltaic System using Highly Reflective Buoyancy Body)에 관한 것이다.
광전 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전은 무공해 에너지로서 널리 보급되고 있다.
태양광 발전을 통해 많은 전기를 생산하기 위해서는 많은 개수의 태양광 모듈을 설치해야 하는데, 설치 면적의 한계를 극복하기 위해 수면 위에 부유하여 태양광 모듈을 설치하는 형태인 수상 태양광 발전 시스템이 보급되고 있다.
수상 태양광 발전 시스템은 부력체와 계류 시스템을 통해 수면 위에 설치되므로 설치 단가가 다소 높지만 상대적으로 온도가 낮은 설치 환경에 의한 쿨링 효과에 의해 5~12% 정도의 발전량이 더 높은 장점이 있다.
그런데, 종래의 수상 태양광 발전 시스템에는 일반적으로 태양광 모듈로서 단순히 한쪽 방향에서만 빛 흡수가 가능한 태양광 모듈이 이용됨에 따라 발전량을 높이는 데에 한계가 있다. 또한, 태양광 발전 시스템을 수상에 부유시키기 위해 마련되는 부력체의 경우에는 단순히 부유시키기 위한 용도로만 활용되고 있을 뿐이다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1642386호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 수상 태양광 발전 시스템이 갖는 문제(일예로, 한쪽 방향에서만 빛 흡수가 가능한 태양광 모듈을 이용함에 따라 시스템의 발전량을 높이는 데에 한계가 있는 문제 등)를 해소할 수 있는 수상 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 수상 태양광 발전 시스템에 이용되던 부력체가 단순히 태양광 발전 시스템을 수상에 부유시키는 용도로만 활용됨에 따라 시스템의 발전량 향상에 기여할 수 없었던 문제를 해소할 수 있는 수상 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템은, 복수의 태양광 모듈; 상기 복수의 태양광 모듈을 지지하는 지지대; 및 상기 지지대와 연결되고, 상기 복수의 태양광 모듈과 상기 지지대를 수상에 부유시키는 부력체를 포함하고, 상기 부력체의 표면은 입사되는 태양광의 빛을 반사할 수 있다.
또한, 상기 부력체는 상기 지지대의 하측에 간격을 두고 복수개 마련될 수 있다.
또한, 상기 태양광 모듈은, 전면과 후면 각각에서 빛 흡수가 가능한 양면 수광형 태양광 모듈일 수 있다.
또한, 상기 부력체는, 적어도 일부의 외면이 빛의 반사율이 미리 설정된 기준치보다 높은 특성을 갖는 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있다.
또한, 상기 적어도 일부의 외면은, 상기 수상 태양광 발전 시스템이 상기 수상에 부유된 상태일 때 상기 수상에서 수면에 노출되는 일부 외면이거나 상기 부력체의 전체 외면일 수 있다.
또한, 상기 부력체의 표면은 굴곡 표면을 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수상 태양광 발전 시스템을 제공함으로써, 종래의 수상 태양광 발전 시스템이 갖는 문제(일예로, 한쪽 방향에서만 빛 흡수가 가능한 태양광 모듈을 이용함에 따라 시스템의 발전량을 높이는 데에 한계가 있는 문제 등)를 해소할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수상 태양광 발전 시스템을 제공함으로써, 종래의 수상 태양광 발전 시스템에 이용되던 부력체가 단순히 태양광 발전 시스템을 수상에 부유시키는 용도로만 활용됨에 따라 시스템의 반전량 향상에 기여할 수 없었던 문제를 해소할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템 내 부력체의 일예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템 내 부력체의 다른 일예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템(100)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템(100)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템(100) 내 부력체(30)의 일예를 나타낸 도면이다. 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템(100) 내 부력체(30)의 다른 일예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전 시스템(100)을 설명의 편의상 본 시스템(100)이라 하기로 한다.
또한, 이하 본 시스템(100)을 설명함에 있어서, 일예로 도 2의 도면을 기준으로 9시-3시 방향을 좌우방향, 7시-1시 방향을 전후방향, 12시-6시 방향을 상하방향이라 하기로 한다. 다만, 이러한 방향 설정은 본원의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 시스템(100)은 수상 태양광 발전 시스템으로서, 해상 태양광 발전 시스템 등으로 달리 지칭될 수 있다.
본원에서는 일예로 본 시스템(100)이 수상에 부유 가능한 수상 태양광 발전 시스템인 것으로 예시한다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 본 시스템(100)은 수상뿐만 아니라 해상 등을 포함한 모든 물 위에 부유 가능한 태양광 발전(Photovoltaics System, PV) 시스템을 의미할 수 있다.
본 시스템(100)은 복수의 태양광 모듈(10), 지지대(20), 부력체(30) 및 발판(40)을 포함할 수 있다.
복수의 태양광 모듈(10)(1, 2, …)은 좌우방향 및 전후방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 본원에서 태양광 모듈은 태양광발전 패널(PV panel, PV 모듈) 등으로 달리 지칭될 수 있다.
일반적으로 태양광 패널은 여러 가지 재료들이 샌드위치처럼 겹쳐서 구성되어 있으며, 태양 전지의 주재료인 실리콘, 형틀을 위한 알루미늄과 유리, 배선 등으로 이뤄져 있다. 그런데, 일반적인 태양광 패널은 단순히 한쪽 방향(한쪽 면, 전면)에서만 빛 흡수가 가능하도록 마련되기 때문에, 태양광 발전 시스템의 발전량을 높이는 데에 한계가 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 시스템(100)에 적용되는 복수의 태양광 모듈(10)(1, 2, …) 각각은, 전면과 후면 각각에서 빛 흡수가 가능한 양면 수광형 태양광 모듈일 수 있다. 즉, 본 시스템(100)은 복수의 태양광 모듈(10)로서 복수의 양면 수광형 태양광 모듈을 포함할 수 있다.
이에 따르면, 본원에서 고려되는 태양광 모듈(1, 2, …)은, 양면 수광형 태양광 모듈, 양면 태양광 모듈, 양면형 태양광 모듈 등으로 달리 지칭될 수 있다.
지지대(20)는 복수의 태양광 모듈(10)을 지지할 수 있다. 지지대(20)는 일예로 금속 등의 재료로 이루어질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 물체의 지지가 가능한 형태라면 무엇이든 적용될 수 있다.
지지대(20)는 복수의 태양광 모듈(10)이 태양광의 빛을 수광할 수 있도록, 복수의 태양광 모듈(10)을 지지하도록 마련될 수 있다.
또한, 지지대(20)의 적어도 일부의 외면은 부력체(30)와 마찬가지로 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있다. 지지대(20)가 고반사 도료로 도포되어 있음에 따라, 태양광 모듈의 후면에 조사되는 빛(반사된 빛)의 양이 증가될 수 있다.
부력체(30)는 지지대(20)와 연결될 수 있다. 부력체(30)는 복수의 태양광 모듈(10)과 지지대(20)를 수상에 부유시킬 수 있다.
본 시스템(100)에서 부력체(30)는 지지대(20)의 하측에 간격을 두고 복수개 마련될 수 있다. 이러한 부력체(30)의 구비 개수(본 시스템에 마련되는 부력체의 개수)는 본 시스템(100)의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다. 본 시스템(100) 내 부력체(30)의 구비 개수는, 복수의 태양광 모듈(10)과 지지대(20)와 후술하는 발판(40)을 포함한 본 시스템(100)을 수상에 부유 가능하게 하는 범위 내에서 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있다. 예시적으로 도 2에는 본 시스템(100) 내에 복수개의 부력체(30)로서 3개의 부력체가 마련되어 있는 경우의 예가 도시되어 있다.
본원에서 부력체(30)에 대하여 설명된 내용은, 이하 생략된 내용이라 하더라도 복수개의 부력체 각각에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
부력체(30)의 표면(33)은 입사되는 태양광의 빛을 반사할 수 있다. 특히, 부력체(30)의 표면(33)은 입사되는 태양광의 빛을 복수의 태양광 모듈(10) 중 적어도 일부의 태양광 모듈의 후면을 향하여 반사할 수 있다.
일예로, 복수의 태양광 모듈(10) 각각의 전면에는 태양광의 빛이 직접적으로 입사될 수 있다. 즉, 복수의 태양광 모듈(10)은 전면을 통하여 태양으로부터 조사되는 태양광의 빛을 직접적으로 입력받아 빛을 흡수할 수 있다.
이에 반해, 복수의 태양광 모듈(10) 각각의 후면에는 태양광의 빛이 부력체(30)를 이용하여 간접적으로 입사될 수 있다. 즉, 복수의 태양광 모듈(10)은 후면을 통하여 태양으로부터 조사되는 태양광의 빛을 간접적으로 입력받아 빛을 흡수할 수 있다. 이때, 간접적으로 태양광의 빛을 입력받는다라 함은, 부력체(30)에서 반사된 빛을 입력받는 것을 의미할 수 있다.
이에 따르면, 태양으로부터 조사되는 태양광의 빛은 일예로 복수의 태양광 모듈(10)의 전면 및 부력체(30)에 입사(조사)될 수 있다. 이때, 부력체(30)에 입사(조사)된 태양광의 빛은 부력체(30)의 표면(33)에서 반사될 수 있으며, 부력체(30)의 표면(33)에서 반사되는 태양광의 빛(반사된 빛)은 복수의 태양광 모듈(10)의 후면에 입사(조사)될 수 있다. 이를 통해, 복수의 태양광 모듈(10) 각각은 양면(전면과 후면)에서 태양광의 빛을 입력받아 흡수할 수 있다(즉, 빛 흡수를 할 수 있다).
이처럼, 부력체(30)가 태양광의 빛을 반사할 수 있도록 하기 위해, 본 시스템(100)에 적용되는 부력체(30)는 적어도 일부의 외면(s1, s)이 빛 반사가 가능하도록 마련되어 있을 수 있다. 특히, 부력체(30)는 적어도 하나의 태양광 모듈(1, 2, …)의 후면에 대한 빛 흡수율을 증가시키기 위해, 적어도 일부의 외면(s1, s)이 빛의 반사율이 미리 설정된 기준치보다 높은 특성을 갖는(즉, 빛의 반사율이 높은) 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있다.
예시적으로, 고반사 도료는 백색 도료, 은색 도료 등일 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 부력체(30)에 적용되는 고반사 도료는 빛 반사를 가능하게 하는, 특히나 높은 빛 반사율을 가지는 소재, 재료, 도료 등이라면 무엇이든 적용될 수 있다. 또한, 부력체(30)에 적용되는 고반사 도료로는 부력체(30)의 외면에 도포, 코팅, 도색 등이 가능한 소재(재료)라면 무엇이든 적용될 수 있다.
이때, 고반사 도료로 도포되어 있는 부력체(30)의 적어도 일부의 외면(s1, s)은, 일예로 부력체(30)의 전체 외면(s)일 수 있다. 다른 일예로, 고반사 도료로 도포되어 있는 부력체(30)의 적어도 일부의 외면(s1, s)은, 수상 태양광 발전 시스템(본 시스템, 100)이 수상에 부유된 상태일 때 수상에서 수면에 노출되는 부력체(30)의 일부 외면(s1)일 수 있다.
다시 말해, 부력체(30)의 적어도 일부의 외면은 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있는데, 이때 적어도 일부의 외면은 수상 태양광 발전 시스템(100)이 수상에 부유된 상태일 때 수상에서 수면에 노출되는 부력체(30)의 일부 외면(s1)이거나 부력체(30)의 전체 외면(s)일 수 있다. 이때, 부력체(30)의 전체 외면 중 일부 외면(s1)을 제외한 나머지 일부 외면(s2)은 수상 태양광 발전 시스템(100)이 수상에 부유된 상태일 때 수상에서 수면에 잠기는 부분일 수 있다.
이에 따르면, 종래에 태양광 발전 시스템을 수상에 부유시키기 위해 마련되는 부력체의 경우에는 단순히 부유시키기 위한 용도로만 활용되었다. 이에 반해, 본 시스템(100)에 적용되는 부력체(30, 부유체)는, 본 시스템(100)을 수상에 부유시키기 위한 기능 뿐만 아니라, 이에 더하여 적어도 일부의 외면을 고반사 도료로 도포된 상태로 마련함에 따라 태양광 모듈(1, 2, …)의 후면에 빛이 조사되도록 하는 기능을 갖도록 마련될 수 있다.
이러한 부력체(30)에 의하면, 앙면 수광형 태양광 모듈인 복수의 태양광 모듈(10)의 후면에도 빛이 용이하게 조사될 수 있도록 할 수 있는바, 결과적으로 본 시스템(100)이 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 보다 높은 발전량을 생산 가능하도록 제공할 수 있다.
또한, 종래의 수상 태양광 발전 시스템에서는 일예로 양면 수광형 태양광 모듈의 후면을 향한 빛 조사를 하고자 할 때, 수상 태양광 발전 시스템의 부유를 위한 필수적인 구성인 부력체 외에, 별도로 반사판이나 거울 등과 같은 수단(구성, 장비)이 추가적으로 마련되어야 했다. 이러한 별도의 수단 추가는 수상 태양광 발전 시스템의 크기나 제조 비용, 복잡도 등의 증가를 야기시키는 문제가 있다.
이에 반해, 본 시스템(100)에서는 부력체(30)의 외면의 적어도 일부를 고반사 도료로 도포(도색)함으로써 수상 태양광 발전 시스템에 필수적으로 필요한(요구되는) 부력체(30) 자체가 빛 반사 기능을 가지도록 할 수 있는바, 종래 기술에서와 같이 빛 반사를 위한 별도의 수단(구성)이 추가로 마련될 필요가 없어 이러한 별도 수단의 추가로 인해 야기되는 문제(즉, 수상 태양광 발전 시스템의 크기나 제조 비용, 복잡도 등이 증가하던 문제)를 해소할 수 있다.
즉, 본 시스템(100)은 빛 반사 기능을 갖는 부력체(30)를 포함함에 따라, 수상 태양광 발전 시스템의 크기나 제조 비용, 복잡도 등이 종래의 수상 태양광 발전 시스템과 대비해 유사한(비슷한) 수준을 보이도록 하면서도, 본 시스템(100)의 발전량은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 효과적으로 증가(향상)될 수 있다.
또한, 일예로 본 시스템(100)에 포함된 부력체(30)는 예시적으로 도 3에 도시된 바와 같이 부력체(30)의 상면의 표면(33)이 평면 형태(평면 표면)를 가지도록 마련될 수 있다.
다른 일예로, 본 시스템(100)에 포함된 부력체(30)는 예시적으로 도 4에 도시된 바와 같이 부력체(300의 상면의 표면(33)이 굴곡 형태(굴곡 표면)를 가지도록 마련될 수 있다. 달리 표현해, 부력체(30)의 표면(33)은 도 4에 도시된 바와 같이 굴곡 표면을 포함할 수 있다. 본원에서는 부력체(30)의 표면(33)이 평면 표면보다는 굴곡 표면을 가지도록 마련됨이 보다 바람직할 수 있다.
이때, 부력체(30)의 표면(33)이 굴곡 표면을 포함하는 경우와 관련하여, 부력체(30)의 표면(33)은 균일한 빛 반사를 위해, 상측을 향해 돌출된 볼록부(31)와 하측을 향해 함몰된 오목부(32)가 부력체(30)의 길이방향을 따라 교대로 반복되는 물결 형상으로 마련될 수 있다. 달리 표현해, 부력체(30)의 상면은 굴곡 형태(굴곡 표면), 물결 형상 등의 형태로 마련될 수 있다. 여기서, 부력체(30)의 길이방향이라 함은 예시적으로 도 4의 도면을 기준으로 좌우방향을 의미할 수 있다.
본 시스템(100)에는 부력체(30)의 구비 개수가 태양광 모듈(1, 2, ??)의 개수 보다 적게(훨씬 적게) 마련될 수 있다. 즉, 본 시스템(100)에 포함된 부력체(30)의 개수는 복수의 태양광 모듈(50)의 개수와 일대일(1:1) 대응으로 마련되는 것이 아니라, 복수의 태양광 모듈(50)의 개수보다 적은 수로 마련될 수 있다.
이러한 점을 고려해, 본 시스템(100)에서는 태양광 패널의 개수보다 적은 수로 마련되는 부력체(30)들을 통하여 복수의 태양광 모듈(10) 전체에 보다 균일하게 빛(반사된 빛)이 도달하도록(조사되도록) 하기 위해, 균일한 빛 반사를 수행하고자 부력체(30)들의 상면이 굴곡 표면을 가지도록 마련될 수 있다.
이에 따르면, 본원은 적어도 일부의 외면이 고반사 도료로 도포되어 있고 부력체(30)의 상면의 표면이 굴곡 표면으로 이루어진 부력체(30)를 갖는 본 시스템(100)을 제공함으로써, 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 크기나 비용, 복잡도 등을 크게 증가시키지 않으면서도 발전량은 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
발판(40)은 지지대(20)의 상측에 적어도 하나 마련될 수 있다. 발판(40)은 본 시스템(100)의 유지, 보수 등을 위해 사용자가 이동할 수 있도록, 지지대(20)의 상측에 마련될 수 있다. 발판(40)은 발판 부재 등으로 달리 지칭될 수 있다.
발판(40)은 일예로 금속 등의 소재로 이루어질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 사용자의 하중을 지지할 수 있도록 하는 소재로 이루어진 부재라면 무엇이든 적용될 수 있다.
또한, 발판(40)의 적어도 일부의 외면은 일예로 앞서 부력체(30)에 대하여 설명한 것과 같이 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 복수의 태양광 모듈(10)의 후면은 부력체(30) 뿐만 아니라 발판(40)으로부터 반사되는 빛을 수광할 수 있다.
본원에서는 일예로 부력체(30) 외에도 발판(40)이 고반사 도료로 도포되어 있을 수 있음에 대하여 예시하였다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 본 시스템(100)에 포함된 구성들 중에서 빛의 반사를 통해 태양광 모듈의 후면을 향하여 빛 조사가 가능한 위치에 마련되어 있는 구성들(일예로, 지지대 등) 역시 고반사 도료로 도포되어 있을 수도 있다.
이처럼, 빛의 반사를 통해 태양광 모듈의 후면을 향하여 빛 조사가 가능한 위치에 마련되어 있는 본 시스템(100) 내 구성들의 외면을 고반사 도료로 도포시킴으로써, 본 시스템(100)은 고반사 도료로 도포된 다수의 구성들을 통하여 태양광 모듈의 후면에 보다 많은 양의 빛이 조사(입사)되도록 할 수 있고, 이를 통해 태양광 모듈이 보다 많은 양의 빛을 수광하도록 해 발전량을 크게 증대시킬 수 있다.
다시 말해, 본 시스템(100)은 양면 수광형 태양광 모듈인 복수의 태양광 모듈(10), 양면 수광형 태양광 모듈이 빛을 수광할 수 있도록 하는 지지대(20), 태양광 모듈의 유지 보수를 위해 사용자가 이동할 수 있도록 마련되는 발판(40), 및 이들을 포함한 본 시스템(100) 내 설치물들이 수면 위에 떠 있을 수 있도록(부유할 수 있도록) 하는 부력체(30)를 포함할 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 일예로 본 시스템(100)은 복수의 태양광 모듈(10), 지지대(20), 발판(40) 및 부력체(30)를 포함한 본 시스템(100)이 수상에서 유속에 따라 움직이지 않도록 위치를 고정시키기 위한 계류 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 계류 시스템으로는 종래에 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 계류 시스템이 적용될 수 있다.
상술한 본원의 일예에서는 본 시스템(100)이 계류 시스템을 포함하는 것으로 예시하였으나, 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 일예로, 본 시스템(100)이 계류 시스템을 포함하는 것이 아닌, 본 시스템(100)은 계류 시스템과 연결되도록 마련될 수 있다.
부력체(30)는 빛의 반사율이 높은 백색 등으로 도색하여 양면 수광형 태양광 모듈(10)의 후면에서 빛의 흡수를 높이도록 할 수 있다. 또한, 부력체(30)를 백색으로 도색하는 부분은 전체 면 혹은 수면 위에 노출된 일부분만 도색할 수 있다.
또한, 본 시스템(100)에서는, 양면 수광형 태양광 모듈(10)의 빛 흡수를 높이기 위해 부력체(30) 뿐만 아니라 지지대(20), 발판(40), 및 도면에 도시하지는 않았으나 빛의 반사에 영향을 줄 수 있는 본 시스템(100) 내 모든 물체(구성)들을 반사율이 높은 색으로 도색하여 적용할 수 있다. 즉, 본 시스템(100)에 포함된 구성들 중 복수의 태양광 모듈(10)의 양면(전면과 후면)에 대한 빛 흡수를 높일 수 있도록 하는 위치에 마련된 모든 구성들은 일예로 고반사 도료로 도포(도색, 코팅)된 상태로 마련될 수 있다.
즉, 부력체(30)의 표면(33)은 부력체(30)에 표면 반사율을 높이기 위하여 반사율이 높은 색(고반사 도료)을 적용할 수 있다. 본 시스템(100)에서 이러한 고반사 도료의 적용은, 단순히 부력체(30)의 표면(33)에 대해서만 한정하여 이루어지는 것이 아니라, 지지대(20), 발판(04), 그 외 도면에 도시하지는 않았으나 수상 및 해상태양광에 사용되는 다양한 구조체(구성)들에 적용될 수 있다. 또한, 본 시스템(100)에서는 고반사 도료의 도포(도색) 기법만 적용되는 것이 아니라, 반사율을 향상시킬 수 있는 다양한 표면 처리 기법이 적용될 수 있다.
또한, 부력체(30)의 표면(33)은 도 4에 도시된 바와 같이 곡선 구조로 이루어질 수 있는데, 이러한 곡선 구조는 부력체(30)에서 반사된 빛의 균일도를 높이기 위하여 적용될 수 있다. 즉, 부력체(30)의 상면의 표면(33)은 고른 빛 반사를 유도하기 위해 공선 형태의 표면 구조로 이루어질 수 있다. 본 시스템(100)에 적용되는 부력체(30)는 고반사 표면 부력체, 균일 반사 표면 부력체 등으로 달리 지칭될 수 있다.
본원은 본 시스템(100)으로서, 고반사율 부력체(30)를 이용한 수상 태양광 발전 시스템에 대하여 제안한다.
본 시스템(100)은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 보다 많은(더 많은) 빛을 흡수하는 기술을 적용한 태양광 모듈(1, 2, ??)과 반사율이 높은 부력체(30)를 포함하며, 수면 위에 부유하여 발전하는 태양광 시스템일 수 있다.
본 시스템(100)에 적용되는 태양광 모듈(1, 2, ??)은 태양광 모듈의 전면 및 후면 모두에서 빛을 흡수할 수 있는 양면 수광형 태양광 모듈일 수 있다. 또한, 본 시스템(100)에 적용되는 부력체(30)는 높은 반사율의 특성을 지닌 백색으로 도색된 부력체일 수 있다. 본 시스템(100)은 수상 및 해상 태양광 발전 시스템으로 달리 지칭될 수 있다.
본원은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비, 더 많은 빛을 흡수하는 기술을 적용하기 위하여 양면형 태양광 모듈(1, 2, ??)에 반사율이 높은 부력체(30)를 포함하여 수면 위의 부유하는 수상 및 해상 태양광 발전 시스템인 본 시스템(100)에 대하여 제안한다.
앞서 말한 바와 같이, 본 시스템(100)에는, 태양광 모듈(1, 2, ??)로서 태양광 모듈의 전면 및 후면에서 빛을 흡수할 수 있는 양면 수광형 태양광 모듈이 적용될 수 있고, 뿐만 아니라 태양광 모듈에 더 많은 빛이 흡수되도록 하는 후면 반사 설계 기술로서 태양광 모듈의 후면에 보다 고르게 반사된 빛이 조사될 수 있도록 하는 부력체(30)가 적용될 수 있다. 즉, 부력체(30)는 태양광 모듈의 후면을 향하여 보다 고르게 빛이 반사될 수 있는 형태로 마련될 수 있다.
부력체(30)의 외면(전체 외면, s)은 반사율이 높은 백색(흰색) 등으로 도색된 일부 외면(s1)과 물속에 잠기는 나머지 일부 외면(s2)을 포함할 수 있다. 부력체(30)에는 반사율이 높은 백색 등으로 부력체(30) 전 부분이 도색되거나, 수면 위에 노출되는 일부분만 도색될 수 있다.
또한, 본 시스템(100) 내 부력체(30)는, 태양광 모듈로 향하여 보다 균일하게 태양광 빛의 반사가 이루어질 수 있도록 하기 위해, 상면의 표면이 일예로 도 4에 도시된 것과 같이 곡선의 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 부력체(30)의 표면 구조는 부력체(30)에서의 태양광 반사를 균일하게 하기 위하여 곡선의 형태로 이루어질 수 있다.
본 시스템(100)은 고반사율 부력체를 포함하는 시스템일 수 있다. 본원은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 발전량을 향상시킬 수 있는 본 시스템(100)에 대하여 제안한다.
본 시스템(100)은, 태양광 모듈의 전면 및 후면 모두에서 빛을 흡수할 수 있는 복수의 양면 수광형 태양광 모듈(10), 및 높은 반사율의 특성을 지니도록 백색으로 도색되고 곡선 구조를 갖는 부력체(30)를 포함할 수 있다.
본원에서는 고반사율의 부력체(30)의 마련을 위해, 반사율이 높은 특성을 지닌 백색으로 부력체의 전체 또는 수면위로 노출된 일부분이 도색될 수 있다. 또한, 부력체(30)의 표면의 경우에는 빛의 균일도를 향상시킬 수 있도록 일부 표면을 곡선의 형태로 경사도를 조성할 수 있다. 다시 말해, 본 시스템(100)에서는 부력체 표면에 빛의 균일도를 향상시킬 수 있는 일부 표면을 곡선의 형태로 경사도를 조성할 수 있다.
이러한 본 시스템(100)은 일반적인 태양광 모듈과 부력체를 포함한 수상 태양광 발전 시스템을 설계하는 종래 기술 대비 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
일반적으로, 전면 및 후면 모두에서 빛을 흡수하는 양면 수광형 태양광 모듈은 후면으로 반사되어 들어오는 빛의 양에 따라 발전량에 큰 영향을 미치게 된다. 그런데, 고반사율의 부력체를 포함한 수상 태양광 발전 시스템에서는 부력체에 의해 반사된 빛이 양면 수광형 태양광 모듈의 후면에서 흡수되는 양이 커지므로, 발전량 측면에서 유리하다. 양면 수광형 태양광 모듈 내부에는 후면으로 들어오는 빛의 양이 더해져 더 많은 전자가 생성되게 된다. 이로 인해 단락전류가 증가하여 양면 수광형 태양광 모듈의 발전 전력이 상승한다. 따라서, 전술한 이유로 인해, 본 시스템(100)은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 전체 발전량이 크게 상승(향상)시킬 수 있다.
한편, 태양광 모듈(1, 2, …)은 빛의 수광량에 크게 영향받는 부재임에 따라, 태양광 모듈의 표면에 먼지나 물방울 등과 같은 이물질 요소가 존재하는 경우에는 태양광 발전의 효율이 크게 떨어질 수 있다. 따라서, 태양광 모듈의 표면을 먼지, 물방울 등의 이물질 요소가 없는 상태로 최대한 유지하는 것이 태양광 발전의 효율을 크게 높일 수 있다고 할 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 시스템(100)은 복수의 태양광 모듈(10) 중 이상이 있는 이상 태양광 모듈이 존재하는지 판단하는 판단부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 판단부(미도시)는 복수의 태양광 모듈(10) 중 표면에 이물질 요소(이는 먼지 및 물방울 중 적어도 하나를 포함함)가 존재하는 것으로 판단(식별)되는 태양광 모듈을 이상 태양광 모듈로 판단(인식)할 수 있다.
이때, 복수의 태양광 모듈(10) 중 이상 태양광 모듈의 식별(판단)을 위해, 도면에 도시하지는 않았으나 본 시스템(100)은 카메라(미도시) 및 레이저 스캐너(미도시)를 포함할 수 있다.
카메라(미도시)는 복수의 태양광 모듈(10) 중 적어도 일부의 태양광 모듈을 촬영할 수 있다. 카메라는 지지대(20)의 일영역에, 적어도 일부의 태양광 모듈의 일면(이는 전면 및 후면 중 어느 한 면을 의미할 수 있으며, 표면을 의미할 수 있음)을 촬영 가능하도록 마련(배치)될 수 있다. 즉, 카메라는 지지대(20) 상에서, 적어도 일부의 태양광 모듈의 표면에 대한 촬영이 가능한 위치에 배치될 수 있다.
카메라(미도시)는 이미지 센서, 이미지 촬영부, 영상 획득부 등으로 달리 지칭될 수 있다. 또한, 카메라는 일예로 방수 카메라일 수 있다.
판단부(미도시)는 카메라에 의해 촬영된 영상을 획득 이미지로서 카메라로부터 획득할 수 있다. 이때, 획득 이미지는 적어도 일부의 태양광 모듈의 표면을 촬영함으로써 획득되는 이미지일 수 있다. 판단부(미도시)는 획득된 획득 이미지의 분석을 통해 획득 이미지 내에 이물질 요소(일예로, 먼지나 물방울 등의 이물질)로 의심되는 영역을 이물질 요소 의심 영역으로서 1차 식별할 수 있다.
판단부는 카메라(미도시)로부터 획득된 획득 이미지(즉, 적어도 일부의 태양광 모듈의 표면에 대한 이미지)의 분석을 통해, 1차적으로 획득된 이미지 내에 이물질 요소 의심 영역이 존재하는지 여부를 판단(식별)할 수 있다. 여기서, 획득된 이미지의 분석시에는 기 알려져 있거나 향후 개발되는 다양한 이미지 분석 알고리즘이 적용될 수 있다.
판단부(미도시)는 이미지 분석시 이미지의 픽셀 값 등을 기초로 이물질 요소 의심 영역을 식별할 수 있다. 일예로, 판단부(미도시)는 획득 이미지 내에 미리 설정된 픽셀 값 이상인 픽셀 값을 갖는 영역을 이물질 요소 의심 영역으로 식별할 수 있다.
판단부는 획득 이미지 내에 이물질 요소 의심 영역이 존재하는 것으로 1차 식별된 이후, 본 시스템(100)에 포함된 레이저 스캐너(미도시)를 이용하여 이물질 요소 의심 영역에 해당하는 태양광 패널의 표면 영역(즉, 이물질 요소가 존재하는 것으로 판단되는 태양광 패널의 표면 영역)에 대해 레이저 스캐닝으로 반사강도를 획득하여 분석할 수 있다.
이때, 판단부는 이물질 요소가 존재하지 않는 표면에 대한 기준강도와 대비하여 이물질 요소 의심 영역에 대한 반사강도가 허용범위의 상한값 이상인 것으로 판단되면, 상한값 이상인 것으로 나타나는 이물질 요소 의심 영역을 이물질 요소 영역(즉, 실제로 이물질 요소가 존재하는 영역)인 것으로 2차 판단(인식)할 수 있다.
이때, 2차 판단 결과 이물질 요소 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 이후 본 시스템(100) 내 제어부(미도시)는 본 시스템(100)의 일영역에 마련된 바람 공급부(미도시)의 동작을 on으로 제어할 수 있다. 제어부는 바람 공급부(미도시)를 on으로 동작시킴으로써, 이물질 요소 영역에 해당하는 실제 태양광 패널의 표면 영역에 바람 공급부로부터 방출되는 바람이 공급(조사, 도달)되도록 할 수 있으며, 이를 통해 태양광 패널의 표면에 존재하는 이물질 요소가 제거되도록 할 수 있다.
이때, 레이저 스캐너와 바람공급부는 지지대(20)의 일영역에 마련되되, 카메라와 이웃하여 마련될 수 있다. 또한, 제어부는 지지대(20)의 다른 일 영역에 마련될 수 있다.
또한, 2차 판단 결과 이물질 요소 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 이후 본 시스템(100) 내 제어부(미도시)는 바람 공급부의 동작을 제어하는 것 외에, 제어부(미도시)와 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말(미도시)로 이물질 감지 알림을 제공할 수 있다. 사용자 단말로 제공되는 이물질 감지 알림은, 예시적으로 '제1 태양광 모듈의 후면에 먼지가 붙어 있는 것으로 판단되니, 확인하십시오'와 같은 문구를 포함하는 정보일 수 있다.
이때, 이물질 요소 영역이 존재하는 것으로 판단되는 태양광 모듈은 이상 태양광 모듈로 인식될 수 있다.
사용자 단말(미도시)은 본 시스템(100)을 관리하는 사용자의 단말을 의미할 수 있다. 사용자 단말은 일예로 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(WCode Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC, 노트북, 웨어러블 디바이스, 데스크탑 PC 등과 같은 모든 종류의 유무선 통신 장치를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 네트워크는 일예로 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
상술한 바에 따르면, 판단부는 1차적으로 카메라(미도시)를 통해 획득된 획득 이미지의 분석을 통해 획득 이미지 내에 이물질 요소 의심 영역이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 이후, 판단부(미도시)는 이물질 요소 의심 영역이 존재하는 것으로 판단되었을 때 즉시 바람 공급부의 동작을 제어하거나 사용자 단말로 알림(이물질 감지 알림)을 제공하는 것이 아니라, 레이저 스캐너(미도시)를 이용하여 2차적으로 이물질 요소 의심 영역에 해당하는 태양광 모듈의 표면(특히, 이물질 요소 의심 영역의 표면)에 대한 반사강도를 획득하여 획득된 이물질 요소 의심 영역에 대한 반사강도가 허용범위의 상한값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
이후, 판단부는, 2차 판단 결과 이물질 요소 의심 영역에 대한 반사강도가 허용범위의 상한값 이상인 것으로 판단된 경우, 해당 이물질 요소 의심 영역이 이물질 요소 영역(즉, 이물질이 존재하는 영역)인 것으로 인식(최종 결정)할 수 있다. 이때, 판단부는 이물질 요소 영역이 포함된 태양광 패널을 이상 태양광 패널인 것으로 인식(식별)할 수 있다. 이후, 판단부는 인식된 이물질 요소 영역에 대하여(혹은 이물질 요소 영역이 존재하는 이상 태양광 패널에 대하여), 바람 공급부(미도시)의 동작 제어를 통해 바람을 공급하여 이물질이 제거되도록 하거나, 혹은 사용자 단말로 이물질 감지 알림을 제공함으로써 사용자가 해당 이물질 요소 영역을 확인할 수 있도록 도울(유도할) 수 있다.
본 시스템(100)은 태양광 모듈(10)의 표면에 이물질 요소가 존재하는지(이물질이 묻어있는지)를 판단함에 있어서, 카메라를 이용해 1차 판단한 이후, 1차 판단된 이물질 요소 의심 영역에 한해서만 레이저 스캐너로 레이저 스캐닝을 수행하여 해당 이물질 요소 의심 영역이 실제 이물질 요소 영역인지를 판단할 수 있다.
이러한 본 시스템(100)은 태양광 모듈의 구비 개수가 많아지더라도(즉, 본 시스템(100)의 크기가 커지더라도), 복수의 태양광 모듈 중에서 모듈의 표면에 이물질이 존재하는 것으로 판단되는 이상 태양광 모듈을 보다 높은 신뢰도로 쉽고 빠르게 식별할 수 있다. 즉, 이러한 본 시스템(100)은 사용자에게 본 시스템(100)에 대한 유지 보수의 편리함(편리성)을 제공할 수 있다.
종래에는 태양광 모듈이 구비되는 개수가 많아질수록 이들 태양광 모듈에 이물질 요소가 존재하는지를 사용자(사람)가 일일이 수작업으로 확인하기란 시간도 오래 걸리고 쉽지 않을 실정이었다.
이에 반해, 본 시스템(100)은 카메라와 레이저 스캐너를 이용하여 복수의 태양광 모듈(10) 중 이물질 요소가 존재하는 것으로 판단(식별)되는 이상 태양광 모듈을 보다 용이하게 식별할 수 있고, 이후 바람 공급부와 사용자 단말을 이용함으로써 이상 태양광 모듈 상에 존재하는 이물질을 자동으로 제거하거나 혹은 사용자에게 알림을 주어 확인할 수 있도록 제공할 수 있다. 여기서, 이물질(이물질 요소)는 먼지나 물방울 외에도, 태양광 빛의 수광을 방해하는 모든 요소를 의미할 수 있다.
본 시스템(100)에서 카메라와 레이저 스캐너 각각은 복수의 태양광 모듈의 표면 전체를 촬영 혹은 스캔 가능한 개수로 마련될 수 있다. 예시적으로 10개의 태양광 모듈마다 1개의 카메라와 1개의 레이저 스캐너가 마련될 수 있다. 이러한 경우, 본 시스템(100)에 태양광 모듈이 200개인 경우, 카메라와 레이저 스캐너는 각각 20개씩 마련될 수 있다. 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니고, 각 구성들의 개수들은 사용자에 의해 다양하게 설정, 변경될 수 있다.
또한, 본 시스템(100)은 복수의 태양광 모듈(10)의 각도를 조절하는 각도 조절부(미도시)를 포함할 수 있다. 각도 조절부(미도시)는 복수의 태양광 모듈(10) 각각의 각도를 조절할 수 있다.
이때, 각도 조절부(미도시)는 복수의 태양광 모듈(10)의 위치를 기준으로 한 태양의 이동 정보(태양의 이동 방향과 위치), 및 복수의 태양광 모듈(10) 대비 상대적인 복수의 부력체(30)의 배치(설치) 위치를 고려하여, 복수의 태양광 모듈(10) 각각의 각도를 조절할 수 있다.
도 2를 기준으로 예를 들면 다음과 같다. 일예로 전면에서 바라보았을 때를 기준으로 기본 상태일 때 복수의 태양광 모듈(10)이 상측 대비 하측이 더 전방에 위치하도록 기울어진 상태로 배치되어 있다고 하자. 이때, 태양이 일예로 전방에서 후방을 향하여 포물선을 그리며 이동된다고 하자(즉, 태양이 전방측에서 뜨고 후방측에서 진다고 하자).
이때, 태양이 어느 위치에 있는지에 따라, 태양광 모듈보다 하측에 위치하는 부력체(30)에는 부력체(30)의 상면 전체에 태양광의 빛이 도달할 수도 있고, 혹은 태양광 모듈에 의해 가려짐에 따라 부력체(30)의 상면의 일부 또는 전체에 그림자가 질 수 있다.
일예로 도 2에는 부력체(30)로서 4개의 부력체가 도시되어 있고, 이들 중 도 2의 도면을 기준으로 좌측의 상측에 마련된 부력체를 제1 부력체라고 하자. 기본적으로 제1 부력체의 표면이 굴곡 표면으로 마련되어 있음에 따라, 제1 부력체의 표면에 입사되는 태양광의 빛은 예시적으로 복수의 태양광 모듈(10) 중 제1 태양광 모듈(1)의 후면과 제2 태양광 모듈(2)의 후면으로 반사되어 입사(수광)될 수 있다.
이때, 각도 조절부(미도시)는, 일예로 복수의 태양광 모듈(10)의 각도를 제어함에 있어서, 태양광 모듈의 각도 제어가 가능한 최대 각도 범위 내에서 복수의 태양광 모듈(10)의 전면이 최대한 태양의 위치와 수직하도록, 태양의 이동에 맞추어 복수의 태양광 모듈(10)의 각도를 조절할 수 있다. 본원에서 태양광 모듈의 전면은 태양광 모듈의 상면이라 달리 지칭되고, 태양광 모듈의 후면은 태양광 모듈의 하면이라 달리 지칭될 수 있다.
이때, 태양이 전방측에서 떠서 후방측으로 지는 상황에서, 각도 조절부(미도시)가 제1 태양광 모듈(1)의 각도를 태양의 이동에 맞추어 제어(특히, 제1 태양광 모듈의 전면(상면)이 최대한 태양과 수직을 이루도록 제1 태양광 모듈(1)의 각도를 제어)하였다고 하자. 이때, 제1 태양광 모듈(1)이, 처음에 도 2에 도시된 것과 같은 상태(기본 상태)였다가(이때, 제1 태양광 모듈의 상측보다 하측이 더 하측에 위치에 있음), 태양의 이동에 따라 각도 변경(조절)이 이루어진 상태(각도 변경 상태)일 때 전면에서 바라보았을 때를 기준으로 제1 태양광 모듈(1)이 상측 대비 하측이 더 전방에 위치하되 상측보다 하측이 더 상측에 위치해 있다고 하자.
이때, 본원에서 일예로 제1 태양광 모듈(1)의 상측이라 함은 도 2의 도면을 기준으로 상측 방향에 위치한 제1 태양광 모듈(1)의 일측단(상측단)을 의미하고, 반면 제1 태양광 모듈(1)의 하측이라 함은 제2 모듈의 도면으르 기준으로 하측 방향에 위치하나 제1 태양광 모듈(1)의 타측단(하측단)을 의미할 수 있다.
이때, 제1 태양광 모듈(10)의 각도를 변경함에 있어서, 그 각도를 너무 많이 변경하는 경우에는, 기본 상태일 때 제1 부력체로부터 반사되어 제1 태양광 모듈(10)의 후면(하면)으로 조사되던 빛(즉, 반사된 빛)이 각도 변경이 너무 많이 이루어짐으로 인해 제1 태양광 모듈(10)의 후면에 도달하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 제1 태양광 모듈(10)을 기본 상태에서 최대한의 각도로 변경한 경우에는, 일예로 기본 상태일 때에 제1 태양광 모듈(10)의 후면에 조사되는 빛(이는 제1 부력체로부터 반사된 빛을 의미함)이 제1 태양광 모듈(10)의 너무 많은 각도 변경으로 인하여 상당부분 제1 태양광 모듈(10)의 후면에 도달하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 각도 조절부(미도시)는 제1 태양광 모듈(1)을 각도 제어가 가능한 최대 각도 범위(최대 각도 조절 범위) 내에서 제1 태양광 모듈(1)의 전면이 최대한 태양의 위치와 수직하도록 태양의 이동에 맞추어 제1 태양광 모듈(1)의 각도를 조절하되, 특히나, 제1 태양광 모듈(1)의 후면을 향하여 빛을 반사시키는 부력체(즉, 제1 부력체)로부터 반사되던 빛이 제1 태양광 모듈(1)의 각도 변경에 의해 제1 태양광 모듈(1)의 후면에 도달하지 못하는 경우가 발생되지 않도록 하는 제한 각도 범위 내에서 제1 태양광 모듈(1)의 각도를 조절할 수 있다. 여기서, 제한 각도 범위는 부력체(일예로, 제1 부력체)를 이용해 제1 태양광 모듈(1)의 후면에 조사되던 빛(혹은 후면이 흡수하는 빛)의 상태를 고려하여 설정되는 제1 태양광 모듈(1)의 각도 범위(각도 조절 범위)를 의미할 수 있다.
예시적으로, 제1 태양광 모듈(1)의 최대 각도 범위는 90도 일 수 있고, 제1 태양광 모듈(1)의 제한 각도 범위는 70도 일 수 있다. 이러한 제한 각도 범위는 복수의 태양광 모듈(10) 각각에 대하여 각기 다르게 설정될 수 있다. 제한 각도 범위는 해당 태양광 모듈의 설치(배치) 위치, 태양광 모듈 대비 부력체의 설치(배치) 위치 및 태양의 이동 정보(이동 방향과 위치) 간의 관계를 고려하여, 복수의 태양광 모듈(10) 각각에 대해 각기 다르게 설정될 수 있다.
즉, 본 시스템(100)은 각도 조절부(미도시)에 의해 복수의 태양광 모듈(10)의 각도를 각기 다르게 제어할 수 있다. 각도 조절부(미도시)는 태양의 이동과 부력체로부터 반사되는 빛(반사된 빛의 양이나 반사되는 빛의 방향)을 고려하여, 복수의 태양광 모듈(10)이 최대한 많은 양의 빛을 흡수(수광)할 수 있도록 하는 각도로 조절할 수 있다. 이를 통해 본 시스템(100)은 종래 기술들 대비 발전량을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 시스템(100)은 양면 수광형 태양광 모듈을 마련하여 태양광 모듈의 후면에서도 태양광의 빛 흡수가 이루어지도록 할 수 있으며, 특히나 이러한 태양광 모듈의 후면에 대한 빛 흡수가 수상 태양광 발전 시스템에 필수적으로 요구되는 부력체에 의해 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 종래에는 양면 수광형 태양광 모듈의 후면에 빛을 조사하여 후면에서의 빛 흡수가 이루어지도록 하기 위해서는 별도의 반사판 등이 추가적으로 마련되어야 했다. 이에 반해, 본 시스템(100)에서는 부력체의 적어도 일부의 외면을 고반사 도료로 도포시킴으로써 수상 태양광 발전 시스템에 필수로 요구되는 부력체 자체가 반사판 역할을 수행하도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 시스템(100)은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 크기, 비용, 복잡도 등을 크게 증가시키지 않으면서도 태양광 발전 시스템의 발전량을 크게 증대시킬 수 있다.
본 시스템(100)은 부력체와 양면 태양광 모듈(양면 태양광 패널)을 적용한 수상 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. 본 시스템(100)은 종래의 수상 태양광 발전 시스템 대비 부력체 자체가 양면 태양광 패널을 향한(특히 양면 태양광 패널의 후면을 향한) 빛 반사가 가능하도록 하는 반사체 역할을 수행하도록 마련될 수 있다.
본 시스템(100)에서는 별도의 반사판의 추가 설치 없이, 부력체 자체가 반사판 역할을 수행하도록 마련(즉, 부력체의 외면을 고반사 도료로 도포)됨으로써, 본 시스템(100)은 다중 직/병렬 연결 형태의 대형 수상 태양광 발전 시스템의 설치가 가능하며, 비용절감, 유지보수, 대형화가 가능한 장점을 가질 수 있다.
또한, 본 시스템(100)에서는 부력체의 반사율을 높이기 위하여, 고반사 도료(예를 들어, 백색/은색 도료)를 부력체에 도포하고, 복수의 태양광 패널(모듈) 설치 시 균일한 태양광 반사 및 패널에서의 균일한 흡수를 위하여 부력체 표면을 곡면으로 형성하고, 태양광 패널의 설계에 따라 부력체의 곡면 설계를 조절할 수 있다. 본원에서 태양광 모듈은 태양광 패널 등으로 달리 지칭될 수 있다. 이러한 본 시스템(100)은 태양광 산업에 효과적으로 적용될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 수상 태양광 발전 시스템
10: 복수의 태양광 모듈
20: 지지대
30: 부력체
40: 발판

Claims (6)

  1. 수상 태양광 발전 시스템으로서,
    복수의 태양광 모듈;
    상기 복수의 태양광 모듈을 지지하는 지지대; 및
    상기 지지대와 연결되고, 상기 복수의 태양광 모듈과 상기 지지대를 수상에 부유시키는 부력체;
    상기 복수의 태양광 모듈 중 이상이 있는 태양광 모듈의 존부를 판단하는 판단부; 및
    상기 복수의 태양광 모듈 각각의 각도를 조절하도록 구비되는 각도 조절부를 포함하고,
    상기 부력체의 표면은 입사되는 태양광의 빛을 반사하고,
    상기 각도 조절부는,
    상기 복수의 태양광 모듈의 위치를 기준으로 한 태양의 이동 정보 및 상기 복수의 태양광 모듈 대비 상기 부력체의 배치 위치를 고려하여 상기 각도를 조절하고,
    상기 판단부는,
    상기 복수의 태양광 모듈 중 적어도 일부의 태양광 모듈의 표면에 대한 이미지를 획득하여 이물질 요소 의심 영역을 식별하고, 상기 이물질 요소 의심 영역에 대한 반사강도가 이물질 요소가 존재하지 않는 표면에 대한 기준강도와 대비하여 미리 설정된 범위 이상이면 상기 이물질 요소 의심 영역을 이물질 요소 영역으로 판단하는 것이고,
    상기 복수의 태양광 모듈의 표면 영역을 향하여 바람을 방출하도록 구비되는 바람 공급부; 및
    상기 이물질 요소 영역에 해당하는 상기 표면 영역에 바람이 공급되도록 상기 바람 공급부의 동작을 제어하는 제어부,
    를 더 포함하고,
    상기 태양광 모듈은, 전면과 후면 각각에서 빛 흡수가 가능한 양면 수광형 태양광 모듈이고,
    상기 부력체는, 상기 태양광 모듈의 후면에 조사되는 빛의 양을 증가시키도록 적어도 일부의 외면이 빛의 반사율이 미리 설정된 기준치보다 높은 특성을 갖는 고반사 도료로 도포되는 것인, 수상 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부력체는 상기 지지대의 하측에 간격을 두고 복수개 마련되는 것인, 수상 태양광 발전 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 외면은, 상기 수상 태양광 발전 시스템이 상기 수상에 부유된 상태일 때 상기 수상에서 수면에 노출되는 일부 외면이거나 상기 부력체의 전체 외면인 것인, 수상 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부력체의 표면은 굴곡 표면을 포함하는 것인, 수상 태양광 발전 시스템.
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