KR102640092B1

KR102640092B1 - 태양광 발전 장치

Info

Publication number: KR102640092B1
Application number: KR1020180053914A
Authority: KR
Inventors: 박정규
Original assignee: 박정규
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2024-02-22
Also published as: KR20190129377A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는 제 1 용기; 상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판; 상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판; 상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및 상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고, 상기 지지구조체는, 상기 수중에 부유하는 제 2 용기; 상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및 상기 태양광 변환 구조체를 상기 제 2 용기 방향으로 견인하는 구동력을 제공하는 제 1 동력전달장치;를 포함하는 태양광 발전 장치가 제공된다.

Description

태양광 발전 장치 {Photovoltaic power generation apparatus}

본 발명은 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 태양광 발전 모듈에서 발생하는 열을 직접적으로 수중으로 전달함으로써 발전효율을 증대시킬 수 있도록 한 태양광 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양광, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.

이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 화력발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다.

더욱이 최근에는 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.

또한, 화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가하는 바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.

더불어, 최근에는 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하고자 하는 규제가 시행되고 있는바, 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.

이와 같이 이산화탄소의 배출이 없으며, 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다. 하지만, 태양광 발전 장치는 발전면적 및 일조량에 따라 발전 능력이 차이가 발생하는데, 넓은 면적에 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있으므로 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 현실적인 어려움이 있다. 특히, 주거지나 농경지에 의한 제한이 많고 사막과 같은 지형이 적은 고위도 지역에서는 이러한 문제가 더욱 심각하며 이를 극복하고자 수상 태양광 발전이 유력한 대안으로 제시되고 있다.

또한, 종래와 같이 육상에 설치되는 태양광 발전 장치는 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 양의 열이 발생되며, 방열의 문제로 인해 태양광 발전 모듈의 성능을 저하시키고 고장을 일으키는 원인이 되는 문제점을 안고 있었다.

이에 따라, 문제점을 줄이면서 일조량이 풍부하고 개방된 설치면적을 넓게 확보하기 위하여 하천, 호수, 저수지, 바다 등의 수면에 태양광 발전 모듈을 설치하는 수상 태양광 발전 장치가 활발하게 제안되고 있다.

수상 태양광 발전 장치는 다수의 태양광 발전 모듈과 그 태양광 발전 모듈을 수면 위에 위치하도록 지지하는 어셈블리 및 부력체가 조합된 단위유닛을 발전규모에 따라 배열한 어레이 형태로 마련된다.

이같은 수상 태양광 발전 장치에서 발전효율은 태양전지의 특성상 개방전압에 비례하는데 주변온도가 올라가면 개방전압이 낮아지면서 발전효율은 떨어진다. 따라서 발전효율을 높이려면 춥고 햇빛이 잘 드는 환경을 만드는 것이 무엇보다 중요하다.

본 발명에 따라 해결하고자 하는 과제는 수상에 태양광 발전 장치를 설치함으로써 제한된 육상에서의 토지 대시 넓은 발전 면적을 확보할 수 있고, 발전시 열로 인한 발전 효율의 저하를 방지할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는 제 1 용기; 상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판; 상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판; 상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및 상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고, 상기 지지구조체는, 상기 수중에 부유하는 제 2 용기; 상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및 상기 태양광 변환 구조체를 상기 제 2 용기 방향으로 견인하는 구동력을 제공하는 제 1 동력전달장치;를 포함하는 태양광 발전 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상에 따르면, 수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는 제 1 용기; 상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판; 상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판; 상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및 상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고, 상기 지지구조체는,상기 수중에 부유하는 제 2 용기; 상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및 상기 체결바의 내부에 압축공기 또는 오일을 제공하거나 조절하는 제 1 동력전달장치 또는 압력조절장치;를 포함하는 태양광 발전 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면 방열판이 해수 또는 담수 등의 물과 직접 접촉하여 태양광 발전 장치에서 발생하는 열을 신속하게 방출함으로써 태양광 발전 장치의 발전효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따르면 태양광 발전 장치의 설계 구조상 용기 내에 무게가 무거운 방열판 및 태양광 발전 모듈이 용기 하부에 위치함으로써 무게 중심을 부력 중심보다 낮게 하여 해수나 담수 등 외부의 가혹환 환경 속에서 태양광 발전 장치를 안정적으로 관리할 수 있다.

본 발명에 따르면 태양광 발전 장치에서 실질적으로 발전을 일으키는 태양광 발전 모듈이 용기 내에서 밀폐됨으로써 외부의 가혹한 환경으로부터 보호되어 태양광 발전 장치의 고장 및 열화 가능성을 낮출 수 있다.

본 발명에 따르면 복수의 태양광 변환 구조체를 연결하여 제작된 태양광 발전 장치는 멀티훌 구조를 채용하므로 외부 풍파 등의 가혹한 환경으로부터 안정성을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면 태양광 변환 구조체에 부가된 동력전달장치를 통해 이동성을 높임으로써 태풍, 황천 등 가혹한 환경 발생시에 가혹한 환경을 벗어날 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광 변환 구조체에 부가된 물저장고를 통해 태양광 변환 구조체가 수중에 잠기는 정도를 조절함으로써 외부 환경의 변화에 대응할 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광 발전 장치의 체결바 또는 연결판이 플렉서블하게 변형됨으로써 가혹한 수상환경에서 태양광 발전 장치가 수면을 추종하게 되어 파손의 위험을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태 양광 변환 구조체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체를 설치하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 단면도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 동작을 설명하는 도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 단면도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 동작을 설명하는 도이다

상기 지지구조체에 연결된 태양광 변환 구조체는 복수개이고, 상호 이격되어 나란히 위치할 수 있다.

태양광 변환 구조체는 상기 수면과 경사를 이루어 상기 체결바와 결합되고, 상기 제 1 동력전달장치로부터 상기 구동력이 전달되지 않는 경우 상기 수면과 경사를 이룬채로 유지될 수 있다.

제 2 용기에 결합되어 상기 태양광 변환 구조체와 연결되고, 상기 제 1 동력전달장치의 구동시 상기 태양광 변환 구조체가 이동하도록 상기 태양광 변환 구조체를 견인하는 케이블을 포함할 수 있다.

상기 케이블은 상기 태양광 변환 구조체가 상기 수면과 평행하게 견인되면 상기 태양광 변환 구조체의 위치를 고정할 수 있다.

태양광 변환 구조체는 상기 수면과 평행하게 견인된 이후 부력에 의해 상기 수면과 경사를 이루도록 복원될 수 있다.

상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 실질적으로 평행하게 위치하여 상기 체결바와 결합되고, 상기 제 1 동력전달장치로부터 상기 구동력이 전달되지 않는 경우 상기 수면과 실질적으로 평행하게 유지될 수 있다.

상기 지지구조체는 상기 제 2 용기 상에 위치하는 지지기둥; 및 상기 지지기둥에 결합되어 상기 태양광 변환 구조체와 연결되고, 상기 태양광 변환 구조체가 이동하도록 조절되는 케이블을 포함할 수 있다.

상기 케이블은 상기 태양광 변환 구조체가 상기 수면과 경사를 이루도록 상기 지지구조체 방향으로 견인할 수 있다.

상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 경사를 이루도록 견인된 이후 중력에 의해 상기 수면과 실질적으로 평행하게 위치하도록 복원될 수 있다.

상기 제 2 용기는 상기 수중의 물이 유입되는 물저장고를 더 포함할 수 있다.

상기 제 2 용기의 외면에 결합되어, 상기 태양광 발전 장치를 상기 수중에서 회전시키거나 이동시키는 제 2 동력전달장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상에 따르면, 수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는 제 1 용기; 상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판; 상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판; 상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및 상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고, 상기 지지구조체는, 상기 수중에 부유하는 제 2 용기; 상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 상기 체결바의 내부에 압축공기 또는 오일을 제공하거나 조절하는 제 1 동력전달장치를 포함하는 태양광 발전 장치를 포함할 수 있다.

상기 압축공기 또는 오일은 상기 제 1 동력전달장치로부터 전달되어 공랍/유압라인을 통하여 상기 체결바에 전달될 수 있다.

상기 제 1 동력전달장치 또는 상기 압력조절장치에 전력을 공급하는 에너지 저장 시스템을 더 포함할 수 있다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 평면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도로써, 도 2를 A-A' 방향에서 잘라 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3은 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1000)는 용기(100), 보호판(200), 방열판(300), 태양광 발전 모듈(400) 및 반사판(500)을 포함할 수 있다.

상기 태양광 변환 구조체(1000)는 태양으로부터 입사된 빛을 태양광 발전 모듈(400)을 통해 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 태양광 변환 구조체(1000)는 하나의 태양광 변환 구조체(1000) 자체로서 태양광 발전 장치로 정의될 수도 있지만, 여러 개의 태양광 변환 구조체(1000)가 멀티훌 방식으로서 체결되어 태양광 발전 장치로 정의될 수도 있다. 태양광 변환 구조체(1000)는 태양광 발전을 통해 생산된 전력을 수중케이블을 통하여 전력회사에 송전할 수 있다.

상기 용기(100)는 상부 및 하부가 개방되고, 측면은 평면과 곡면이 서로 연결되어 내부가 빈 공간으로 구성될 수 있다. 상기 용기(100)는 캡슐형 타입의 알약을 길이가 긴 방향으로 절단했을 때 절반으로 쪼개어진 형상과 유사할 수 있다. 또한, 상기 용기(100)는 부력을 발생시킬 수 있는 선박의 형태로 구성될 수 있다. 상기 용기(100)는 X 방향의 길이가 약 25 ~ 30M, Y 방향의 폭이 약 3 ~ 4M, Z 방향의 높이가 약 2 ~ 3M로 구성될 수 있다. 상기 용기는 태양광 발전 모듈을 여러 개 탑재하는 경우를 상정한 실시예로 표시되었으나, 2미터 정도의 태양광 발전 모듈을 탑재할 수 있는 길이를 최소 단위로 가질 수 있다. 상기 용기는 악천후의 해상에서 높은 파도와 부딪히는 힘에 의해 파손되지 않을 수 있도록 길이가 조정될 수 있다.

상기 용기(100)는 상기 용기(100)의 형상 및 무게와 함께 역학적으로 부력이 계산되어 수중에 부유할 수 있다. 상기 용기(100)는 태양광 변환 구조체(1000)에서 해수 또는 담수와 직접적으로 맞닿는 부분이므로 부식이 잘 되지 않도록 내식성이 좋아야 하고, 파도 및 각종 악천후에 대비하여 고강도 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용기(100)는 금속, 플라스틱이 일반적이며 보다 구체적으로는 스테인리스, 알루미늄, FRP(Fiber Reinforced Plastic), SMC(Sheet Molding Compound), 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌이 사용될 수 있다. 상기 용기(100)에서 물과 맞닿는 외면은 고내식성을 가지는 재료로 도장될 수 있다.

상기 보호판(200)은 용기(100) 상부의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(100)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 용기(100)를 밀폐하는 방식으로 용기(100)와 결합될 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(100) 내부에 위치하는 반사판(500) 및 태양광 발전 모듈(400)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(100)의 길이 방향(X축) 일측에 힌지 타입으로 결합되어 개폐될 수 있고, 전기, 유압, 압축공기를 통해 액추에이터 방식으로 구동될 수 있다. 도 1 및 도2에서는 용기(100) 내부의 구성을 도시하기 위하여 보호판(200)은 별도로 도시되지 않았음을 알려둔다.

상기 보호판(200)은 태양으로부터 발생한 빛이 상기 용기(100) 내부로 입사되도록 투명한 재질의 물질로 구성될 수 있다. 상기 용기(100)는 강화유리, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PDMS(Polydimethylsiloxane)를 포함한 실리콘 계열의 투명한 재료, PMMA(Polymethyl methacrylate) 등의 재료로 이루어질 수 있다.

상기 보호판(200)은 렌즈 형상으로 구성될 수 있다. 따라서 태양으로부터 오는 빛을 모아 태양광 발전 모듈(400)로 입사되는 빛의 양을 증대시킬 수 있다.

상기 방열판(300)은 용기(100) 하부의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 방열판(300)은 용기(100)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 용기(100)를 밀폐하는 방식으로 용기(100)와 결합될 수 있다. 상기 방열판(300)은 직사각형의 판상형으로 구성될 수 있으나 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 여러 개의 태양광 발전 모듈(400)이 하나의 방열판(300)에 위치하는 것으로 도시되었으나, 각각의 태양광 발전 모듈(400)마다 그에 대응하는 각각의 방열판이 위치할 수도 있다. 상기 방열판(300)은 태양광 변환 구조체(1000)가 해수 또는 담수에 인양되어 그 기능을 수행하기 위해 배치되었을 때 외부 환경에 의한 흔들림이 없는 경우 실질적으로 수면과 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 방열판(300)과 보호판(200)은 실질적으로 용기(100)의 높이만큼 이격되어 실질적으로 평행하게 상호 배치될 수 있다.

상기 방열판(300)의 상부에는 태양광 발전 모듈(400)이 위치하고, 상기 방열판(300)의 하부는 해수 또는 담수와 직접 맞닿을 수 있다. 따라서 상기 방열판(300)은 상기 태양광 발전 모듈(400)이 발전하면서 생긴 열을 해수 또는 담수의 수중으로 신속하게 전달하기 위하여 열전도성이 높으면서도, 수중에서 내식이 강한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 대표적인 금속으로 구리 또는 알루미늄이 채택될 수 있다.

상기 태양광 발전 모듈(400)은 상기 방열판(300) 상에 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 상기 태양광 발전 모듈(400)은 태양광을 받아 전기에너지로 변환할 수 있다.

태양광 발전 모듈(400)은 흔히 솔라셀이라고 불리우는 PV Cell (Photovoltaic Cell)로 구성될 수 있고 CPV Cell(Concentrated Photovoltaic Cell)로 구성될 수도 있다. 하나의 태양광 발전 모듈(400)은 여러 개의 셀이 상호 직병렬 연결되어 구성될 수 있다. 또한 복수의 태양광 발전 모듈(400)도 여러 개가 상호 직병렬 연결되어 용기(100) 내에 배치될 수 있다.

상기 태양광 발전 모듈(400)에서 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생한 열은 방열판(300)으로 전달될 수 있다.

상기 태양광 발전 모듈(400)에서 생산된 전력은 직류 타입의 전력이다. 직류 전류는 인버터를 통해 교류 전류로 변환되어 수중에 설치된 케이블을 통해 지상에 설치된 발전소로 송전될 수 있다. 전력의 이동에 관한 방법은 본 발명의 주요 사상이 아니므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

태양광 발전시 발전 효율을 높이는 방법은 PV Cell 자체의 재료적인 특성에 기해 발전효율을 높이는 것이 직접적인 방식이나, 현재 기술적인 한계로 인해 발전 효율은 약 10~40% 사이에 머물고 있다. 물리적으로 태양광 발전 모듈(400)은 온도가 올라갈수록 전압이 낮아져 발전효율이 낮아진다. 따라서 태양광 발전 모듈(400)에서 발생하는 열을 신속하게 제거하여 태양광 발전 모듈(400)의 온도를 낮추어 발전 효율을 상대적으로 높이는 방법을 사용할 수 있다.

공기에 비해 열전달 계수가 매우 높은 해수나 담수에 방열판(300)이 직접 접촉하고 있기 때문에, 태양광 발전 모듈(400)에서 발생한 열이 해수나 담수의 수중으로 신속하게 빠져나갈 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1000)는 태양광 변환 구조체(1000) 내에서 무게가 무거운 구성요소들인 방열판(300) 및 태양광 발전 모듈(400)이 용기(100)의 하부에 위치할 수 있다. 이는 이미 상용화되어 개시된 구조물, 예를 들어 플라스틱 등 밀도가 낮은 물체 위에 밀도가 높은 태양광 발전 모듈이 위치함으로써 부력 중심이 무게중심보다 낮아, 태양광 발전 장치가 수중에서 불안정적으로 배치되고 가혹한 외부환경에서 전복되는 등의 문제를 해결하기 위한 설계 구조이다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1000)에서 무게 중심을 부력 중심보다 낮추어 기존에 개시된 태양광 발전 장치들에 비하여 수중, 특히 조류의 영향을 많이 받는 해수에서 태양광 변환 구조체(1000)를 안정적으로 설치하여 운영할 수 있다.

상기 반사판(500)은 상기 용기(100)의 측면에 위치할 수 있다. 상기 반사판(500)은 태양광 발전 모듈(400)을 둘러싸는 복수의 판이 상호 연결되어 구성될 수 있다. 용기(100)의 XZ면에 위치하며 마주보는 두 개의 제 1 서브반사판(500a) 사이의 폭은 용기(100)의 상측에서 용기(100)의 하측으로 갈수록 좁아질 수 있다. 제 1 서브반사판(500a)은 직사각 형상을 가질 수 있다. 용기(100)의 YZ면에 위치하며 서로 마주보는 두개의 제 2 서브반사판(500b)은 직사각 형상 혹은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

상기 반사판(500)은 보호판(200)을 통해 입사된 빛 중 태양광 발전 모듈(400)로 입사되지 않은 빛이 반사판(500)에 입사된 후 반사되어 다시 태양광 발전 모듈(400)로 진입하도록 기능할 수 있다. 상기 반사판(500)은 알루미늄, 구리 등을 포함한 금속 및 금속합금을 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 플라스틱 등에 금속성 물질의 코팅을 통해 제작될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1200)는 반사판(520)의 위치 및 구조가 도 1 내지 도 3에서 개시된 태양광 변환 구조체(1000)와 비교하여 차이가 있다. 이에, 도 4에 해당하는 실시예에서는 반사판(520)을 중심으로 설명하고, 다른 구성요소에 관한 부분은 도 1 내지 3에서 설명한 사항을 차용하기로 한다.

상기 반사판(520)은 용기(100) 내측과 접촉하여 용기(100)의 내면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 조금 더 상세히 설명하면 반사판(520)은 용기(100) 내면을 따라 일정한 두께로 형성되며 보호판(200) 바로 아래에서 방열판(300)에 이르는 위치까지 형성될 수 있다. 따라서 반사판(520)의 형상은 용기(100)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 호의 형상을 가질 수 있다.

본 실시예와 같은 구성을 가지는 반사판(520)은 용기(100)와의 이격 거리가 없어 외부 환경 조건이 악화되어 흔들림 등의 유동성이 커질 때 도 1 내지 도 3에서 개시하고 있는 판 타입의 반사판(500)에 비하여 안정적으로 태양광 변환 구조체(1200)를 유지시킬 수 있다.

상기 반사판(520)은 일정 두께를 가지도록 재료를 가공하여 용기(100)의 내면에 구성시킬 수도 있으나, 용기(100)의 내면에 도금의 방식으로 제작될 수도 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다. 도 6은 도 5를 B-B' 방향으로 자른 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1400)는 도 1 내지 도 3에서 개시된 태양광 변환 구조체(1000)와 비교하여 물저장고(600)가 추가로 구성된 점에 차이가 있다. 이에, 도 5 및 도 6에 해당하는 실시예에서는 물저장고(600)를 중심으로 설명하고, 다른 구성요소에 관한 부분은 도 1 내지 3에서 설명한 사항을 차용하기로 한다. 도 5 및 도 6의 실시예에 물저장고(600)와 관련된 설명은 본 발명의 다른 실시예들에도 적용될 수 있다.

상기 물저장고(600)는 상기 용기(100)의 하부 외면에 위치할 수 있다. 물저장고(600)는 최초 제작이 될 경우 용기(100)와 함께 일체로 제작될 수도 있고, 용기(100)와 별도로 제작되어 용기(100)에 체결될 수도 있다. 상기 물저장고(600)는 물을 담을 수 있는 형상을 가질 수 있다면 어떠한 구조라도 좋으나, 수중에서 태양광 변환 구조체(1400)가 기울어지지 않도록 무게중심을 맞추기 위하여 어느 한쪽으로 편향되게 구성되지 않는 것이 좋다.

상기 물저장고(600)는 태양광 변환 구조체(1400)가 수상에 위치할 경우에 수중의 물이 주입되거나 제거되어 수상 환경에 맞게 부력이 조절됨으로써 태양광 변환 구조체(1400)의 잠수 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들어 해상에서 풍랑으로 인하여 태양광 변환 구조체(1400)가 흔들릴 경우에는 물저장고(600)에 주입하는 해수의 양을 많게 하여 태양광 변환 구조체(1400)를 수면 아래로 더욱 잠기게 함으로써, 수면 위에서 발생하는 파도 및 기타 외부 물건으로부터 태양광 변환 구조체(1400)를 보호할 수 있다.

상기 물저장고(600)는 방열판(300)과는 일정 거리 이격되어 위치하여야 한다. 태양광 변환 구조체(1400)가 수상에 설치될 때 방열판(300)은 직접 물과 맞닿아야 하므로 물저장고(600) 내에 위치할 경우 방열 기능이 최적화되지 않을 수 있다. 따라서 물저장고(600)는 방열판(300)이 수면 밑에서 물과 직접 맞닿도록 방열판(300)과 이격되어 있어야 한다. 물론 방열판(300)은 물저장고(600) 내에 유입된 물과 접촉하여 방열 기능을 수행할 수도 있으나, 물저장고(600)는 경우에 따라 물이 저장되어 있지 않을 경우도 있으므로, 물저장고(600) 내에 방열판(300)이 위치하는 것은 방열 효과가 높지 않을 수 있다.

상기 물저장고(600)는 수중에서 유입구(610)를 통해 물을 유입시킬 수 있다. 유입구(610)는 수면 아래에 배치되어 유입구(610)가 열릴 경우 물이 유입되도록 할 수 있다. 물저장고(600)로부터 물을 유출시키기 위해서는 용기(100)와 물저장고(600) 간 구성되어 있는 공기유입관(미도시)을 통해 물저장고(600)에 공기를 주입하면, 용기(100)에서 수면 위에 위치한 부분을 통해 물이 빠져나갈 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 사시도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체의 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1600)는 용기(160), 보호판(200), 방열판(360), 태양광 발전 모듈(400), 반사판(560) 및 중량구조물(미도시)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 도 1 내지 도 3에서 설명한 실시예 대비하여 용기(160)의 구조 및 반사판(560), 방열판(360), 태양광 발전 모듈(400)의 위치가 변경될 수 있고 중량구조물(미도시)이 더 추가될 수 있다. 이하에서는 변경 사항을 중심으로 설명하기로 하며, 설명되지 않은 사항은 도 1 내지 도 3에서 설명한 사항은 차용하기로 한다.

상기 용기(160)는 복수의 평판이 일체로 제작되어 서로 연결됨으로써 내부가 빈 공간으로 구성될 수 있다. 상기 용기(160)는 직사각 형상의 하부판, 하부판의 긴 모서리에 연결되어 위로 향할수록 Y 방향의 폭이 넓어지도록 배치되는 두개의 측판, 및 하부판의 짧은 모서리 및 제1측판과 연결된 곡면 형상의 제2측판을 포함할 수 있다. 상기 용기(160)를 K-K' 방향으로 자른 단면은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 물론 상기 용기(160)는 도 1 내지 도 3에서 개시된 용기(160)의 형상을 가질 수도 있다. 상기 용기(160)는 상부가 개방되고, 두 개의 제1측판 중 어느 하나의 일부가 개방될 수 있다.

상기 용기(160)의 상부에는 보호판(200)이 결합될 수 있고, 상기 제1측판의 개방된 일부에는 방열판(360)이 결합될 수 있다.

상기 보호판(200)은 용기(160) 상부의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(160)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 용기(160)를 밀폐하는 방식으로 용기(160)와 결합될 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(160) 내부에 위치하는 반사판(560) 및 태양광 발전 모듈(400)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 보호판(200)은 용기(160)의 길이 방향 일측에 힌지 타입으로 결합되어 개폐될 수 있고, 전기, 유압, 압축공기를 통해 액추에이터 방식으로 구동될 수 있다.

상기 방열판(360)은 용기(160)의 제 1측판의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 방열판(360)은 용기(160)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 용기(160)를 밀폐하는 방식으로 용기(160)와 결합될 수 있다. 상기 방열판(360)은 직사각형의 판상형으로 구성될 수 있으나 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 여러 개의 태양광 발전 모듈(400)이 하나의 방열판(360)에 위치하는 것으로 도시되었으나, 각각의 태양광 발전 모듈(400)마다 그에 대응하는 각각의 방열판(360)이 위치할 수도 있다.

상기 방열판(360)은 용기(160)가 수면위에 배치될 경우 수면과 경사를 이루도록 구성될 수 있다.

상기 방열판(360) 중 용기(160) 내측에 위치하는 면에는 태양광 발전 모듈(400)이 위치하고, 용기(160) 외측에 위치하는 면은 해수 또는 담수와 직접 맞닿을 수 있다. 따라서, 상기 태양광 발전 모듈(400)은 상기 방열판(360) 상에 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 상기 태양광 발전 모듈(400)은 태양광을 받아 전기에너지로 변환할 수 있다. 상기 방열판(360)은 상기 태양광 발전 모듈(400)이 발전하면서 생긴 열을 해수 또는 담수의 수중으로 신속하게 전달할 수 있다.

상기 반사판(560)은 방열판(360)이 위치하지 않는 제1측판의 상부 모서리에서 방열판(360)이 위치하는 제1측판 중 방열판(360) 아래를 연결하는 직사각 형상의 평판으로 구성될 수 있다. 상기 반사판(560)은 보호판(200)을 통해 입사된 빛 중 태양광 변환 모듈로 입사되지 않은 빛이 반사판(560)에 입사된 후 반사되어 다시 태양광 변환 모듈로 진입하도록 기능할 수 있다.

상기 중량구조물(미도시)은 반사판(560)과 용기(160) 사이에 위치할 수 있다. 중량구조물은 태양광 변환 구조체(1600)를 수면 상에 안정적으로, 실질적으로 수면과 평행하게 위치시킬 수 있게 만들 수 있다면 어떠한 재료를 사용하더라도 무방하다.

본 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(1600)는 복수의 제1측판 중 어느 하나의 제1측판에 타 구성요소 대비 중량이 무거운 방열판(360) 및 태양광 발전 모듈(400)이 위치하게 되어 무게 중심이 방열판(360) 및 태양광 발전 모듈(400)이 위치한 쪽으로 쏠리게 되어 불안정할 수 있다. 따라서 중량구조물은 방열판(360)으로부터 이격된 곳에 설치함으로써 태양광 변환 구조체(1600)를 수면과 실질적으로 평행하게 배치시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 평면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치(1500)는 복수개의 태양광 변환 구조체(1000)들이 상호 연결될 수 있다. 다시 설명하지만, 태양광 변환구조체(1000)는 각각이 태양광 발전 장치가 될 수 있고, 복수개의 태양광 변환 구조체(1000)가 연결되어 태양광 발전 장치(1500)로 지칭될 수도 있다.

복수개의 태양광 변환 구조체(1000)들은 서로 행열을 이루어 배치될 수 있다. 각각의 태양광 변환 구조체(1000)의 용기들은 용기 간 체결부(700)를 통해 연결될 수 있다. 체결부(700)의 구성방법은 여타의 공지된 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양광 변환 구조체(1010)와 제 2 태양광 변환 구조체(1020)의 상호 대향하는 용기들 사이에 연결판(750)을 용접시키거나 브라켓 등 기계적 조립을 통하여 상호 연결시킬 수 있고, 연결판(750)을 통해 태양광 발전 장치(1500)의 유지/보수를 위한 작업자의 이동공간을 확보할 수 있다. 태양광 발전 장치(1500)가 복수의 태양광 변환 구조체(1000)를 상호 연결하는 멀티훌 구조를 채용시 단수의 태양광 변환 구조체(1000)만 수상에 있을 경우 대비하여 태풍 등 가혹한 외부 환경으로부터 태양광 발전 장치(1500)를 안정적으로 운영할 수 있다. 따라서, 태양광 변환 구조체(1000)를 행렬을 이루어 배치, 운영하는 것은 작업자의 이동, 외부 환경의 안정적인 대응, 발전용량의 증대에 탁월한 효과를 가져올 수 있다. 단, 태양광 변환 구조체의 행열 수치는 태양광 발전 장치(1500)가 설치되는 장소의 면적, 기상조건, 발전용량 등 지역적 특성 및 경제적 특성에 의존한다.

상기 연결판(750)은 내부가 빈 중공의 형태로 제작될 수 있다. 상기 연결판(750)은 중공이 공기 또는 오일에 의해 채워져 강성을 유지하는 빔, 파이프가 될 수 있다.

상기 태양광 발전 장치는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 미도시)을 포함할 수 있다. 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 모듈(400)에서 생성된 에너지를 저장할 수 있다.

상기 태양광 발전 장치는 전기 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전기 모터는 태양광 변환 구조체 내부에 위치할 수 있다. 전기 모터는 에너지 저장 시스템으로부터 전력을 공급받아 구동될 수 있고, 전기 모터 및 전기 모터에 연결된 압력조절장치를 통해 연결판(750)에 공압 및 유압을 공급하고, 그 공급량을 조절할 수 있다. 연결판(750)에 공압 또는 유압을 공급하거나 그 양을 조절하는 프로세스는 로봇이나 공작 기계를 구동할 때와 달리 빠른 응답특성을 필요로 하지 않기 때문에 소형/저출력 전기모터 및 그로부터 구동되는 압력조절장치(미도시)로서 그 기능을 수행할 수 있다. 압력조절장치도 공압/유압라인(미도시)을 통하여 연결판(750)에 공압 또는 유압을 전달하거나, 연결판 내의 공압 및 유압을 조절할 수 있다.

해상에서 기상 조건이 양호한 경우에 연결판(750)는 압축공기에 의해 강성이 높은 상태를 유지하게 되고, 잔잔한 수면의 흐름과 움직임을 같이 할 수 있다. 그러나 악천후 상에서 높은 파도 등 수면의 높낮이의 차가 커질 경우에 태양광 발전장치의 경직성이 높다면 파도로부터 받는 타격에 의해 부숴지거나 전복될 가능성이 있다. 따라서 악천후가 예상되거나 도래하는 경우 연결판(750)에 주입된 압축공기를 제거하는 등 유량을 제어하여 플렉서블한 상태로 변경할 수 있다. 이 경우 연결판(750)에 연결된 태양광 변환 구조체(1000)는 파면의 움직임을 추종하며 움직일 수 있고 태양광 발전 장치의 파손이나 전복을 방지할 수 있다.

태양광 발전 장치(1500)의 외곽에 위치하는 태양광 변환 구조체(1000)에는 동력전달장치(800)가 더 위치할 수 있다. 동력전달장치(800)는 태양광 발전 장치(1500)를 수역에서 이동할 수 있는 여타의 장치, 예를 들면 프로펠러 추진체가 될 수 있다. 동력전달장치(800)는 복수개로 구성되어 상황에 따라 전체가 구동될 수도 있고, 일부만이 구동될 수도 있다. 태양광 발전 장치(1500)는 동력전달장치(800)를 통하여 자리에서 회전운동을 할 수 있고, 태양광 발전 장치(1500)를 운영하는 운영자가 설정한 어느 지점까지 이동을 할 수도 있다. 태양광 발전 장치(1500)는 동력전달장치(800)를 통해 이동성을 가짐으로써 수상에서 기상 환경이 악화될 경우(태풍, 황천) 가혹한 환경을 벗어날 수 있다.

또한, 동력전달장치(800)는 태양광 발전 장치(1500)가 태양의 움직임을 트랙킹할 수 있도록 태양광 발전 장치(1500)를 수중에서 회전시킬 수 있다. 동력전달장치(800)는 태양광 발전 장치(1500)가 태양의 이동 궤적을 따르도록 동력을 제공할 수 있다.

태양광 발전 장치(1500)가 설치된 수역의 위치, 지구의 공전 및 자전에 따른 일별 태양의 위치를 변수 조건으로 프로그래밍한 후 날짜별/시간별로 태양광 발전 장치(1500)가 태양광을 가장 많이 받을 수 있는 위치를 결과값으로 하여 이를 동력전달장치(800)에 전달하면, 태양광 발전 장치(1500)는 날짜별/시간별로 자동으로 회전을 하며 최대의 태양광을 받을 수 있다. 태양광 발전 장치(1500)는 태양의 궤적을 따라 회전하면서, 위치센서의 신호에 따라 동력전달장치(800)를 제동시키거나 움직임을 조절할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 변환 구조체를 설치하는 과정을 나타내는 모식도이다.

도 10을 참조하면, 태양광 변환 구조체(1000)는 육상에서 제작될 수 있다. 태양광 변환 구조체(1000)는 선박을 제조하는 공정과 유사하게 용기(100), 보호판(200), 반사판(500), 태양광 발전 모듈(400), 방열판(300) 및 기타 이들을 체결하기 위한 구성요소들을 결합하여 복수의 태양광 변환 구조체(1000)를 제작한다. (1단계)

복수의 태양광 변환 구조체(1000)를 해상으로 진수할 수 있다. 태양광 변환 구조체(1000)는 자체 동력전달장치(800) 또는 예인선을 통해 태양광 발전 장치가 설치되어야 하는 수상의 좌표까지 이동된다. (2단계)

특정 좌표까지 도달된 복수의 태양광 변환 구조체(1000)를 해당 위치에서 서로 체결하여 태양광 발전 장치(1500)를 수상에 정박시킨다. 필요한 경우 태양광 발전 장치(1500)의 하단에 닻(900)을 설치하여 보다 안정적으로 태양광 발전 장치(1500)를 수중에 배치할 수 있으나 이는 선택사항이다. (3단계)

도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 사시도이다. 도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 평면도이다. 도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 단면도로써, 도 12를 C-C' 방향에서 절단한 것이다. 도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 동작을 설명하는 도이다.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치(5000)는 태양광 변환 구조체(2000) 및 지지구조체(3000)를 포함할 수 있다.

태양광 변환 구조체(2000)는 제 1 용기(2100), 보호판(2200), 방열판(2300), 태양광 발전 모듈(2400) 및 반사판(2500)을 포함할 수 있다.

상기 제 1 용기(2100)는 곡면을 가지고 서로 마주보는 두개의 제 1 서브판(2110) 및 평면을 가지고 서로 마주보는 두개의 제 2 서브판(2120)이 일체화되어 제작되거나 각각의 서브판들이 서로 기계적 결합방법에 의해 결합되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 용기(2100)는 부력을 발생시킬 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제 1 용기(2100)는 종을 뒤집어 놓은 형상을 가질 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 설명한 태양광 변환 구조체(1000)는 X 방향의 길이를 길게 하여 그 내부에 복수의 태양광 발전 모듈(400)을 배치하였으나, 본 실시예에서는 길이 방향을 축소하여 그 폭과 유사하게 제작할 수 있다. 상기 용기는 길이와 폭이 약 4~5m, 높이가 6~7m로 구성될 수 있다.

상기 제 1 용기(2100)는 상기 제 1 용기(2100)의 형상, 무게 및 지지구조체(3000)와 함께 역학적으로 부력이 계산되어 수중에 부유할 수 있다. 상기 제 1 용기(2100)는 태양광 변환 구조체(2000)에서 해수 또는 담수와 직접적으로 맞닿는 부분이므로 부식이 잘 되지 않도록 내식성이 좋아야 하고, 파도 및 각종 악천후에 대비하여 고강도 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 용기(2100)는 금속, 플라스틱이 일반적이며 보다 구체적으로는 스테인리스, 알루미늄, FRP(Fiber Reinforced Plastic), SMC(Sheet Molding Compound), 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌가 사용될 수 있다. 상기 제 1 용기(2100)에서 물과 맞닿는 외면은 고내식성을 가지는 재료로 도장될 수 있다.

상기 보호판(2200)은 제 1 용기(2100) 상부의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 보호판(2200)은 제 1 용기(2100)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 제 1 용기(2100)를 밀폐하는 방식으로 제 1 용기(2100)와 결합될 수 있다. 상기 보호판(2200)은 제 1 용기(2100) 내부에 위치하는 반사판(2500) 및 태양광 발전 모듈(2400)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 보호판(2200)은 제 1 용기(2100)의 길이 방향 일측에 힌지 타입으로 결합되어 개폐될 수 있고, 전기, 유압, 압축공기를 통해 액추에이터 방식으로 구동될 수 있다.

상기 보호판(2200)은 태양으로부터 발생한 빛이 상기 제 1 용기(2100) 내부로 입사되도록 투명한 재질의 물질로 구성될 수 있다. 상기 제 1 용기(2100)는 강화유리, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PDMS(Polydimethylsiloxane)를 포함한 실리콘 계열의 투명한 재료, PMMA(Polymethyl methacrylate) 등의 재료로 이루어질 수 있다.

상기 보호판(2200)은 렌즈 형상으로 구성될 수 있다. 따라서 태양으로부터 오는 빛을 모아 태양광 발전 모듈(2400)로 입사되는 빛의 양을 증대시킬 수 있다.

상기 방열판(2300)은 제 1 용기(2100) 하부의 개방된 부분에 위치할 수 있다. 상기 방열판(2300)은 제 1 용기(2100)의 내부가 수상으로부터 침수되지 않도록 제 1 용기(2100)를 밀폐하는 방식으로 제 1 용기(2100)와 결합될 수 있다. 상기 방열판(2300)은 사각형의 판상형으로 구성될 수 있으나 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 방열판(2300)과 보호판(2200)은 실질적으로 제 1 용기(2100)의 높이만큼 이격되어 실질적으로 평행하게 상호 배치될 수 있다.

상기 방열판(2300)의 상부에는 태양광 발전 모듈(2400)이 위치하고, 상기 방열판(2300)의 하부는 해수 또는 담수와 직접 맞닿을 수 있다. 따라서 상기 방열판(2300)은 상기 태양광 발전 모듈(2400)이 발전하면서 생긴 열을 해수 또는 담수의 수중으로 신속하게 전달하기 위하여 열전도성이 높으면서도, 수중에서 내식이 강한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 대표적인 금속으로 구리 또는 알루미늄이 채택될 수 있다.

공기에 비해 열전달 계수가 매우 높은 해수나 담수에 방열판(2300)이 직접 접촉하고 있기 때문에, 태양광 발전 모듈(2400)에서 발생한 열이 해수나 담수의 수중으로 신속하게 빠져나갈 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(2000)는 태양광 변환 구조체(2000) 내에서 무게가 무거운 구성요소들인 방열판(2300) 및 태양광 발전 모듈(2400)이 용기의 하부에 위치할 수 있다. 이는 본 실시예에 따른 태양광 변환 구조체(2000)에서 무게 중심을 부력 중심보다 낮추어 기존에 개시된 태양광 발전 장치(5000)들에 비하여 수중, 특히 조류의 영향을 많이 받는 해수에서 태양광 변환 구조체(2000)를 안정적으로 설치하여 운영할 수 있다.

상기 태양광 발전 모듈(2400)은 상기 방열판(2300) 상에 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 상기 태양광 발전 모듈(2400)은 태양광을 받아 전기에너지로 변환할 수 있다.

태양광 발전 모듈(2400)은 흔히 솔라셀이라고 불리우는 PV Cell (Photovoltaic Cell)로 구성될 수 있고 CPV Cell(Concentrated Photovoltaic Cell)로 구성될 수도 있다.

상기 태양광 발전 모듈(2400)에서 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생한 열은 방열판(2300)으로 전달될 수 있다.

상기 반사판(2500)은 상기 제 1 용기(2100)의 측면에 위치할 수 있다. 상기 반사판(2500)은 태양광 발전 모듈(2400)을 둘러싸는 복수의 판이 상호 연결되어 구성될 수 있다. 제 1 용기(2100)의 곡면에 위치하여 마주보는 두 개의 반사판(2500)은 사다리꼴 형상을 가지며, 제 1 용기(2100)의 상측에서 제 1 용기(2100)의 하측으로 갈수록 좁아질 수 있다. 제 1 용기(2100)의 평면에 위치하여 마주보는 두개의 반사판(2500)은 사다리꼴 형상을 가지며, 제 1 용기(2100)의 상측에서 제 1 용기(2100)의 하측으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.

상기 반사판(2500)은 보호판(2200)을 통해 입사된 빛 중 태양광 발전 모듈(2400)로 입사되지 않은 빛이 반사판(2500)에 입사된 후 반사되어 다시 태양광 발전 모듈(2400)로 진입하도록 기능할 수 있다. 상기 반사판(2500)은 알루미늄, 구리 등을 포함한 금속 및 금속합금 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 플라스틱 등에 금속성 물질의 코팅을 통해 제작될 수도 있다.

상기 지지구조체(3000)는 제 2 용기(3100), 체결바(3200), 제 1 동력전달장치(3300)를 포함할 수 있다.

상기 제 2 용기(3100)는 X 방향의 길이가 약 20 ~ 30m, Y 방향의 폭이 약 3 ~ 4m, Z 방향의 높이가 약 4 ~ 5m로 구성되어 수중에서 부유할 수 있는 선박의 형상으로 구성될 수 있다. 제 2 용기(3100)의 상부에는 제 2 용기(3100)와 태양광 변환 구조체(2000)를 기계적으로 결합하기 위한 체결바(3200)가 끼워지는 홈(3600)이 형성될 수 있다. 상기 홈(3600)의 하부에는 제 2 용기(3100) 내부로 물이 유입되지 않도록 방수판(3700)이 위치할 수 있다.

상기 제 2 용기(3100)는 상기 제 2 용기(3100)의 형상 및 무게와 함께 역학적으로 부력이 계산되어 수중에 부유할 수 있다. 상기 제 2 용기(3100)는 해수 또는 담수와 직접적으로 맞닿는 부분이므로 부식이 잘 되지 않도록 내식성이 좋아야 하고, 파도 및 각종 악천후에 대비하여 고강도 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용기는 금속, 플라스틱이 일반적이며 보다 구체적으로는 스테인리스, 알루미늄, FRP(Fiber Reinforced Plastic), SMC(Sheet Molding Compound), 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌이 사용될 수 있다. 상기 제 2 용기(3100)에서 물과 맞닿는 외면은 고내식성을 가지는 재료로 도장될 수 있다.

상기 제 2 용기(3100)는 물저장고(3900)를 더 포함할 수도 있다. 상기 물저장고(3900)는 물을 담을 수 있는 형상을 가질 수 있다면 어떠한 구조라도 좋으나, 수중에서 태양광 변환 구조체(2000)가 기울어지지 않도록 무게중심을 맞추기 위하여 어느 한쪽으로 편향되게 구성되지 않는 것이 좋다.

상기 물저장고(3900)는 지지구조체(3000)가 수상에 위치할 경우에 수중의 물이 주입되거나 제거되어 수상 환경에 맞게 부력이 조절됨으로써 지지구조체(3000)의 잠수 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들어 해상에서 풍랑으로 인하여 지지구조체(3000)가 흔들릴 경우에는 물저장고(3900)에 주입하는 해수의 양을 많게 하여 지지구조체(3000)를 수면 아래로 더욱 잠기게 함으로써, 지지구조체(3000)와 연결된 태양광 변환 구조체(2000)도 함께 수면 아래로 잠기게 하여 수면 위에서 발생하는 파도 및 기타 외부 물건으로부터 태양광 변환 구조체(2000)를 보호할 수 있다.

상기 제 2 용기(3100)는 체결바(3200)와 함께 하나 이상의 태양광 변환 구조체(2000)를 수상에서 지지하고 이동/회전시킬 수 있다.

상기 체결바(3200)는 상기 제 2 용기(3100) 상에 위치하며 상기 제 2 용기(3100)에 형성된 홈(3600)에 끼워져 체결될 수 있다. 상기 체결바(3200)는 상기 제 2 용기(3100)와 상기 태양광 변환 구조체(2000)를 연결할 수 있다. 상기 체결바(3200)는 복수의 제 2 용기(3100)가 서로 이격되어 배치되는 방향(Y 방향)으로 배치되며 지지구조체(3000)들 사이에 위치하는 태양광 변환 구조체(2000)의 개수보다 1개가 더 많을 수 있다. 각각의 체결바(3200)는 실질적으로 태양광 변환 구조체(2000)의 길이(X 방향)만큼 이격되어 상호 평행하게 배치될 수 있다.

상기 체결바(3200)는 제 1 용기(2100) 또는 제 2 용기(3100)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

태양광 변환 구조체(2000)는 두 개의 체결바(3200) 사이에 위치하여 각각의 체결바(3200)와 결합될 수 있다. 체결바(3200)와 태양광 변환 구조체(2000)는 태양광 변환 구조체(2000)가 회전 운동을 할 수 있도록 체결될 수 있다. 체결바(3200)와 태양광 변환 구조체(2000)가 결합되어 태양광 변환 구조체(2000)가 체결바(3200)를 기준으로 회전할 수 있다면 어떠한 결합 방식이라도 좋다.

태양광 변환 구조체(2000)는 수면과 경사지게 배치되어 체결바(3200)와 결합될 수 있다. 이는 하루중 태양의 고도에 따라 태양광을 가장 많이 받을 수 있게 하기 위함이다. 태양광 변환 구조체(2000)를 수면과 경사지게 배치하기 위하여 태양광 변환 구조체(2000)는 제 2 용기(2100)의 기울어지는 쪽으로 중량구조물(미도시)을 더 설치하여 기울어지는 각도를 조절할 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)의 무게 및 형상을 기초로 태양광 변환 구조체(2000)의 부력과 수면에서 기울어지는 각도를 역학적으로 계산할 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)는 외부로부터 힘이 전달되지 않는 경우 수면상에서 기울어진 각도를 유지하면서 유지/고정될 수 있다.

상기 제 1 동력전달장치(3300)는 기계적 구동력을 통해 태양광 변환 구조체(2000)를 제 2 용기(3100) 방향으로 견인할 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)는 제 2 용기(3100)에 위치하여 액추에이터 방식으로 구동될 수 있고 케이블(3400)을 통해 태양광 변환 구조체(2000)를 견인하는 구동력을 발생시킬 수 있다.

상기 케이블(3400)은 제 2 용기(3100)에 결합되어 상기 태양광 변환 구조체(2000)와 연결될 수 있다. 상기 케이블(3400)은 제 1 동력전달장치(3300)와 연결되어, 제 1 동력전달장치(3300)가 구동하여 상기 케이블(3400)을 당기거나 감으면 태양광 변환 구조체(2000)의 하부가 제 2 용기(3100)쪽으로 견인될 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)는 YZ면에서 제 1 동력전달장치(3300) 및 케이블(3400)로부터 견인되는 구동력으로 인해 회전운동을 할 수 있다.

상기 제 1 동력전달장치(3300)와 케이블(3400)은 태양광 변환 구조체(2000)가 수면과 실질적으로 평행하게 될 때까지 태양광 변환 구조체(2000)를 견인할 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)가 태양광 변환 구조체(2000)를 견인하여 경사를 조절한 후 케이블(3400)은 추가적인 구동력 없이도 태양광 변환 구조체(2000)의 조절된 경사를 유지시켜 고정할 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)를 원래의 위치로 이동시키거나 견인했던 방향과 반대방향으로 각도를 조절하며 이동시킬 경우에는 제 1 동력전달장치(3300)의 구동력이 제공되지 않을 수 있다. 이는 제 1 동력전달장치(3300)에 연결된 케이블(3400)이 풀리는 정도에 따라 태양광 변환 구조체(2000)가 가진 부력에 의해 태양광 변환 구조체(2000)가 역회전하며 원래의 위치로 복원될 수 있다.

태양광 발전 장치(5000) 중 지지구조체(3000)의 양단에는 제 2 동력전달장치(3800)가 더 구성될 수 있다. 제 2 동력전달장치(3800)는 태양광 발전 장치(5000)를 수역에서 이동할 수 있는 여타의 장치, 예를 들면 프로펠러 추진체가 될 수 있다. 제 2 동력전달장치(3800)는 복수개로 구성되어 상황에 따라 전체가 구동될 수도 있고, 일부만이 구동될 수도 있다. 태양광 발전 장치(5000)는 제 2 동력전달장치(3800)를 통하여 자리에서 회전운동을 할 수 있고, 태양광 발전 장치(5000)를 운영하는 운영자가 목표로 하는 어느 지점까지 이동을 할 수도 있다. 태양광 발전 장치(5000)는 제 2 동력전달장치(3800)를 통해 이동성을 가짐으로써 수상에서 기상 환경이 악화될 경우(태풍, 황천) 가혹한 환경을 벗어날 수 있다.

또한, 제 2 동력전달장치(3800)는 태양광 발전 장치(5000)가 태양의 움직임을 트랙킹할 수 있도록 태양광 발전 장치(5000)를 수중에서 회전시킬 수 있다. 제 2 동력전달장치(3800)는 태양광 발전 장치(5000)가 태양의 이동궤적을 따르도록 동력을 제공할 수 있다.

태양광 변환 구조체(2000)는 전술한 제 1 동력전달장치(3300)로 인한 회전운동(YZ면) 및 후술하는 제 2 동력전달장치(3800)로 인한 회전운동(XY면)을 통해 태양의 위치를 추적함으로써 태양광을 가장 많이 받을 수 있도록 이동할 수 있다. 태양광 발전 장치(5000)가 설치된 수역의 위치, 지구의 공전 및 자전에 따른 일별 태양의 위치를 변수 조건으로 프로그래밍한 후 날짜별/시간별로 태양광 발전 장치(5000)가 태양광을 가장 많이 받을 수 있는 위치를 결과값으로 하여 이를 동력전달장치에 전달하면, 태양광 발전 장치(5000)는 날짜별/시간별로 자동으로 회전을 하며 최대의 태양광을 받을 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 하나 이상의 태양광 변환 구조체(2000)는 하나 이상의 지지구조체(3000) 사이에 위치할 수 있다. 복수의 태양광 변환 구조체(2000)는 지지구조체(3000) 사이에 나란히 서로 이격되어 배치될 수 있다. 태양광 발전 장치(5000)가 복수의 태양광 변환 구조체(2000)를 지지구조체(3000)와 상호 연결하는 멀티훌 구조를 채용시 단수의 태양광 변환 구조체(2000)만 수상에 있을 경우 대비하여 태풍 등 가혹한 외부 환경으로부터 태양광 발전 장치(5000)를 안정적으로 운영할 수 있다. 따라서, 태양광 변환 구조체(2000)를 행렬을 이루어 배치, 운영하는 것은 작업자의 이동, 외부 환경의 안정적인 대응, 발전용량의 증대에 탁월한 효과를 가져올 수 있다. 단, 태양광 변환 구조체(2000)의 행열 수치는 태양광 발전 장치(5000)가 설치되는 장소의 면적, 기상조건, 발전용량 등 지역적 특성 및 경제적 특성에 의존한다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 단면도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치(5000)는 도 11 내지 도 15에서 개시하고 있는 실시예와 비교하여 지지기둥(3500)을 더 포함할 수 있고 태양광 변환 구조체(2000)의 회전 운동의 방식이 변경될 수 있다. 이하에서는 변경사항을 중심으로 설명하기로 하며, 설명되지 않은 사항은 도 11 내지 도 15에서 설명한 사항을 차용하기로 한다.

상기 지지구조체(3000)는 제 2 용기(3100) 상에 위치하며 제 2 용기(3100)와 결합된 지지기둥(3500)을 더 포함할 수 있다. 지지기둥(3500)은 체결바(3200) 간 이격된 사이에 위치하여 제 2 용기(3100)에 형성된 방수판(3700)에 고정될 수 있다. 지지기둥(3500)은 후술하는 케이블(3400)을 통해 태양광 변환 구조체(2000)를 견인할 수 있을 정도의 고강성 재료로 이루어질 수 있다.

태양광 변환 구조체(2000)는 수면과 평행하게 배치되어 체결바(3200)와 결합될 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)는 외부로부터 힘이 전달되지 않는 경우 수면과 평행하게 유지/고정될 수 있다.

상기 케이블(3400)은 지지기둥(3500)에 결합되어 결합되어 상기 태양광 변환 구조체(2000)와 연결될 수 있다. 상기 케이블(3400)은 제 1 동력전달장치(3300)와 연결되어, 제 1 동력전달장치(3300)가 구동하여 상기 케이블(3400)을 당기거나 감으면 태양광 변환 구조체(2000)의 하부가 제 2 용기(3100)쪽으로 견인될 수 있다. 태양광 변환 구조체(2000)는 YZ면에서 제 1 동력전달장치(3300) 및 케이블(3400)로부터 견인되는 구동력으로 인해 회전운동을 할 수 있다.

제 1 동력전달장치(3300)는 지지기둥(3500)에 결합된 케이블(3400)을 당기거나 감아서 태양광 변환 구조체(2000)를 견인하며 회전하는 각도를 조절할 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)가 태양광 변환 구조체(2000)를 견인하여 경사를 조절한 후 케이블(3400)은 추가적인 구동력 없이도 태양광 변환 구조체(2000)의 조절된 경사를 유지시켜 고정할 수 있다.

태양광 변환 구조체(2000)를 원래의 위치로 이동시키거나 견인했던 방향과 반대방향으로 각도를 조절하며 이동시킬 경우에는 제 1 동력전달장치(3300)의 구동력이 제공되지 않을 수 있다. 이는 제 1 동력전달장치(3300)에 연결된 케이블(3400)이 풀리는 정도에 따라 중력에 의해 태양광 변환 구조체(2000)가 역회전하며 원래의 위치로 복원될 수 있다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 동작을 설명하는 도이다. 도 18 및 도 19에서는 체결바를 설명하기 위하여 체결바를 단면도 중 가장 앞부분으로 도출시켜 과장되게 그렸음을 미리 알려둔다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 도 11 내지 도 15에서 개시하고 있는 실시예와 비교하여 공압/유압 라인(3450)을 더 포함할 수 있고, 체결바(3250)의 구성을 달리 가져갈 수 있다. 이하에서는 변경사항을 중심으로 설명하기로 하며, 설명되지 않은 사항은 도 11 내지 도 15에서 설명한 사항을 차용하기로 한다.

상기 체결바(3250)는 상기 제 2 용기(3100) 상에 위치하며 상기 제 2 용기(3100)에 형성된 홈(3600)에 끼워져 체결될 수 있다. 상기 체결바(3250)는 상기 제 2 용기(3100)와 상기 태양광 변환 구조체(2000)를 연결할 수 있다. 상기 체결바(3250)는 복수의 제 2 용기(3100)가 서로 이격되어 배치되는 방향(Y 방향)으로 배치되며 지지구조체(3000)들 사이에 위치하는 태양광 변환 구조체(2000)의 개수보다 1개가 더 많을 수 있다. 각각의 체결바(3200)는 실질적으로 태양광 변환 구조체(2000)의 길이(X 방향)만큼 이격되어 상호 평행하게 배치될 수 있다.

상기 체결바(3250)는 내부가 빈 중공의 형태로 제작될 수 있다. 상기 체결바(3250)는 중공이 공기 또는 오일에 의해 채워져 강성을 유지하는 빔, 파이프가 될 수 있다. 체결바(3250)는 제 1 동력전달장치(3300)로부터 압축공기 또는 오일을 받으면 강성을 가지게 되고, 압축공기 또는 오일을 외부로 빼게 되면 유연한 상태로 바뀔 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)는 공압/유압라인(3450)을 통하여 체결바(3250)에 공압 및 유압을 높이거나 낮추도록 할 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)는 태양광 변환 구조체(2000)의 견인을 담당하는 액추에이터 뿐만이 아니라 공압프레셔 또는 유압펌프가 될 수 있다.

상기 태양광 발전 장치는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 도면 미도시)을 포함할 수 있다. 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 모듈(2400)에서 생성된 에너지를 저장할 수 있다. 제 1 동력전달장치(3300)는 에너지 저장 시스템으로부터 전력을 공급받아 구동될 수 있다.

상기 태양광 발전 장치는 전기 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전기 모터는 지지구조체(3000) 내부에 위치할 수 있다. 전기 모터는 에너지 저장 시스템으로부터 전력을 공급받아 구동될 수 있고, 전기 모터 및 전기 모터에 연결된 압력조절장치를 통해 체결바(3250)에 공압 및 유압을 공급하고, 그 공급량을 조절할 수 있다. 체결바(3250)에 공압 또는 유압을 공급하거나 그 양을 조절하는 프로세스는 로봇이나 공작 기계를 구동할 때와 달리 빠른 응답특성을 필요로 하지 않기 때문에 소형/저출력 전기모터 및 그로부터 구동되는 압력조절장치로서 그 기능을 수행할 수 있다. 압력조절장치도 공압/유압라인을 통하여 체결바(3250)에 공압 또는 유압을 전달하거나, 체결바 내의 공압 및 유압을 조절할 수 있다.

해상에서 기상 조건이 양호한 경우에 체결바(3250)는 압축공기에 의해 강성이 높은 상태를 유지하게 되고, 잔잔한 수면의 흐름과 움직임을 같이 할 수 있다. 그러나 악천후 상에서 높은 파도 등 수면의 높낮이의 차가 커질 경우에 태양광 발전장치의 경직성이 높다면 파도로부터 받는 타격에 의해 부숴지거나 전복될 가능성이 있다. 따라서 악천후가 예상되거나 도래하는 경우 체결바(3250)에 주입된 압축공기를 제거하는 등 유량을 제어하여 플렉서블한 상태로 변경할 수 있다. 이 경우 체결바(3250)에 연결된 태양광 변환 구조체(2000) 및 지지구조체(3000)는 파면의 움직임을 추종하며 움직일 수 있고 태양광 발전 장치의 파손이나 전복을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한 본 문서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 나아가, 각 실시예를 구성하는 단계들은 다른 실시예를 구성하는 단계들과 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.

5000 : 태양광 발전 장치
1000, 1200, 1400, 1600, 2000 : 태양광 변환 구조체
3000 : 지지구조체
100 : 용기
200 : 보호판
300, 360 : 방열판
400 : 태양광 발전 모듈
500, 520, 560 : 반사판
600 : 물저장고
3500 : 지지기둥
3400 : 케이블

Claims

수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는
제 1 용기;
상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판;
상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판;
상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및
상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고,
상기 지지구조체는,
상기 수중에 부유하는 제 2 용기;
상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및
상기 태양광 변환 구조체를 상기 제 2 용기 방향으로 견인하는 구동력을 제공하는 제 1 동력전달장치;를 포함하고,
상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 경사를 이루어 상기 체결바와 결합되고, 상기 제1 동력전달장치로부터 상기 구동력이 전달되지 않는 경우, 상기 수면과 경사를 이룬채로 유지되는 것을 특징으로 하는
태양광 발전 장치
제 1 항에 있어서,
상기 지지구조체에 연결된 태양광 변환 구조체는 복수개이고, 상호 이격되어 나란히 위치하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 제 2 용기에 결합되어 상기 태양광 변환 구조체와 연결되고, 상기 제 1 동력전달장치의 구동시 상기 태양광 변환 구조체가 이동하도록 상기 태양광 변환 구조체를 견인하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 4 항에 있어서,
상기 케이블은 상기 태양광 변환 구조체가 상기 수면과 평행하게 견인되면 상기 태양광 변환 구조체의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 1 항에 있어서,
상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 평행하게 견인된 이후 부력에 의해 상기 수면과 경사를 이루도록 복원되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서,
상기 태양광 변환 구조체는
제 1 용기;
상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판;
상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판;
상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및
상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고,
상기 지지구조체는,
상기 수중에 부유하는 제 2 용기;
상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및
상기 태양광 변환 구조체를 상기 제 2 용기 방향으로 견인하는 구동력을 제공하는 제 1 동력전달장치; 를 포함하고,
상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 실질적으로 평행하게 위치하여 상기 체결바와 결합되고, 상기 제 1 동력전달장치로부터 상기 구동력이 전달되지 않는 경우 상기 수면과 실질적으로 평행하게 유지되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 7 항에 있어서,
상기 지지구조체는 상기 제 2 용기 상에 위치하는 지지기둥; 및
상기 지지기둥에 결합되어 상기 태양광 변환 구조체와 연결되고, 상기 태양광 변환 구조체가 이동하도록 조절되는 케이블;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 8 항에 있어서,
상기 케이블은 상기 태양광 변환 구조체가 상기 수면과 경사를 이루도록 상기 지지구조체 방향으로 견인하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 7 항에 있어서,
상기 태양광 변환 구조체는 상기 수면과 경사를 이루도록 견인된 이후 중력에 의해 상기 수면과 실질적으로 평행하게 위치하도록 복원되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 7 항에 있어서,
상기 지지구조체에 연결된 태양광 변환 구조체는 복수개이고, 상호 이격되어 나란히 위치하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 용기는 상기 수중의 물이 유입되는 물저장고를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 용기의 외면에 결합되어, 상기 태양광 발전 장치를 상기 수중에서 회전시키거나 이동시키는 제 2 동력전달장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 동력전달장치에 전력을 공급하는 에너지 저장 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
수면 상에 부유하며 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양광 변환 구조체 및 상기 태양광 변환 구조체와 서로 교번하여 위치하고, 상기 태양광 변환 구조체를 지지하는 하나 이상의 지지구조체를 포함하는 태양광 발전 장치에 있어서, 상기 태양광 변환 구조체는
제 1 용기;
상기 제 1 용기 상에 위치하여 상기 제 1 용기가 침수되지 않도록 상기 제 1 용기를 밀폐하고, 상기 태양광이 상기 제 1 용기 내부로 입사되도록 형성된 보호판;
상기 제 1 용기의 하부에 위치하고, 상기 태양광 발전 장치가 수중에 설치되면 상기 제 1 용기의 일부와 함께 상기 수면 아래의 물과 맞닿도록 잠겨서 상기 태양광 발전 장치에서 발생한 열을 수중으로 방출하는 방열판;
상기 방열판 상에 상기 방열판과 접촉하도록 위치하고, 태양광을 전기에너지로 변환하면서 발생된 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나 이상의 태양광 발전 모듈; 및
상기 제 1 용기의 내측에 위치하고, 상기 보호판을 통해 입사된 빛을 상기 태양광 발전 모듈에 반사시키는 반사판; 을 포함하고,
상기 지지구조체는,
상기 수중에 부유하는 제 2 용기;
상기 태양광 변환 구조체와 상기 제 2 용기를 연결하는 체결바; 및
상기 체결바의 내부에 압축공기 또는 오일을 제공하거나 조절하는 제 1 동력전달장치 또는 압력조절장치;
를 포함하는 태양광 발전 장치
제 15항에 있어서,
상기 압축공기 또는 오일은 상기 제 1 동력전달장치로부터 전달되어 공랍/유압라인을 통하여 상기 체결바에 전달되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
제 15항에 있어서,
상기 제 1 동력전달장치 또는 상기 압력조절장치에 전력을 공급하는 에너지 저장 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치