KR20130035566A

KR20130035566A - 부유식 태양광 발전장치

Info

Publication number: KR20130035566A
Application number: KR1020110099945A
Authority: KR
Inventors: 배승운; 문선; 김도경
Original assignee: 주식회사 한국피이엠
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-09
Also published as: KR101265771B1

Abstract

본 발명의 부유식 태양광 발전장치는 부유체 역할과 구조물 역할을 하도록 내부에 공기가 충진된 파이프를 구비한 부유 구조물과, 상기 부유 구조물에 연결되어 통로를 만들고 부유 구조물 내부를 복수로 구획하는 체결유닛과, 상기 체결유닛에 회전 가능하게 설치되어 태양광 발전을 하는 복수의 태양전지로 구성되어, 호수, 강, 바다, 하천 등의 수상에 태양전지를 설치하여 장소에 구애받지 않고 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있고, 내부가 비여 있는 합성수지 파이프를 이용하여 부유기능과 구조물 기능을 동시에 행할 수 있도록 하여 조립이 쉽고 간편하며, 제조비용을 현저하게 줄일 수 있다.

Description

부유식 태양광 발전장치{FLOATING TYPE PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM}

본 발명은 호수, 강, 하천 등과 같은 장소의 수상에 설치되어 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 부유식 태양광 발전장치에 관한 것이다.

최근 석유와 석탄과 같은 화석원료의 감소와 환경오염에 대한 우려로 인해서 친환경 에너지에 대한 연구와 개발이 오래전부터 이루어져 왔다. 이러한 친환경 에너지 중에서 태양광 또는 태양열을 이용하는 태양에너지는 환경 친화적이고 자원의 고갈이 없다는 장점 때문에 많은 연구와 개발이 계속 진행중이다.

이러한 많은 연구와 개발의 결과로 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 이용할 수 있는 태양광 발전용 모듈이 개발되었고 건물의 지붕이나 벽면 및 무휴지 등에 설치되어 사용되고 있다.

하지만, 친환경 에너지의 사용이 점차적으로 늘어감에 따라 태양전지를 설치하기 위한 면적을 확보해야되는데, 현재 육상에서 태양전지를 설치할 면적을 확보하기는 쉽지가 않아서 대규모로 태양 에너지를 이용하기 위한 태양광 발전장치를 설치하기 어려운 실정이다.

본 발명의 목적은 호수, 강, 하천 등의 수상에 태양전지를 설치하여 장소에 구애받지 않고 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내부가 비어 있는 합성수지 파이프를 이용하여 부유기능과 시스템 전체를 지지하는 구조물 기능을 동시에 행할 수 있도록 하여 조립이 쉽고 간편하며, 부유체 및 구조물로 구성되는 구조에 비해 제조비용을 현저하게 줄일 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양의 고도에 따라 수상에 설치되는 부유 구조물을 회전시킴과 아울러 태양전지의 각도를 조정할 수 있도록 하여 집광 성능을 향상시킬 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부유 구조물의 부력이 저하되면 경보 시스템이 작동하여 이를 관리자에게 알려 조치를 취하도록 하는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양전지의 표면에 먼지 등의 이물질이 쌓일 경우 태양전지 표면에 수중으로부터 공급되는 물을 분사하여 청소기능을 수행할 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양전지의 표면 온도가 설정치 이상으로 증가하면 태양전지에 냉각수를 주입하여 태양전지의 표면 온도가 집광하기 가장 적합한 온도를 유지할 수 있도록 하는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 눈 등이 태양 전지에 쌓이면 태양 전지의 각도를 예를 들어 수직으로 조절하여 눈을 제거함으로써 적설에 의한 침몰을 방지 할 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 태풍이나 강풍 등으로 외부 조건이 불리하면 태양전지를 눕혀지도록 하여 태양전지를 보호할 수 있는 부유식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 부유체 역할과 구조물 역할을 하도록 내부에 공기가 충진된 파이프를 구비한 부유 구조물과, 상기 부유 구조물에 고정되어 통로를 만들고 부유 구조물 내부를 복수로 구획하는 체결유닛과, 상기 체결유닛에 회전 가능하게 설치되어 태양광 발전을 하는 복수의 태양전지를 포함한다.

일실시예로서, 부유 구조물은 내부에 공기가 충진된 합성수지 파이프로 구성되는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 부유 구조물은 외곽을 이루는 외부 파이프와, 상기 외부 파이프의 내부공간을 복수로 구획하는 구획 파이프를 포함하고, 상기 외부 파이프와 구획 파이프 사이 및 구획 파이프들 사이는 체결부재에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 체결부재는 외부 파이프의 외주면에 삽입되는 링 형태의 제1파이프 고정부와, 구획 파이프의 외주면에 삽입되는 링 형태의 제2파이프 고정부와, 제1파이프 고정부와 제2파이프 고정부 사이에 일체로 연결되는 연결부와, 상기 연결부의 일측에서 상측방향으로 연장되는 제1난간 고정부와, 상기 연결부의 타측에서 상측방향으로 연장되는 제2난간 고정부를 포함한다.

일실시예로서, 상기 연결부의 상면에는 통로 역할을 하는 발판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 태양전지는 양쪽 측면에 힌지축이 고정되고, 상기 힌지축은 수직으로 세워진 지지축에 회전 가능하게 겹합되고, 힌지축을 회전시키는 제1구동부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 제1구동부는 복수의 태양전지를 개별적으로 구동시키도록 힌지축에 연결된 구동모터, 또는 복수의 태양전지를 일체로 회전시키도록 힌지축에 힌지 연결되는 링크로드와, 상기 링크로드를 직선 왕복 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 부유 구조물은 고정축에 연결되어 물 위에 현 위치를 유지하고, 상기 고정축의 상단에는 실린더부가 형성되고, 상기 부유 구조물의 하측에는 상기 실린더부에 직선 이동 가능하게 삽입되는 연결로드가 설치되어, 수위 변화에 대응하는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 실린더부에는 상기 부유 구조물을 회전시키도록 상기 연결로드와 연결된 제2구동부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 체결유닛에 설치되어 태양전지의 표면을 청소하는 청소유닛을 구비하고, 상기 청소유닛은 체결유닛의 난간봉에 간격을 두고 설치되는 밸브와, 난간봉에 연결되어 물을 펌핑하는 펌프와, 상기 밸브에 연결되어 난간봉으로 공급된 물을 태양전지의 표면에 분사하는 분사호스를 포함한다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 태양전지에 설치되어 태양전지의 온도가 설정온도 이상이 되면 태양전지를 냉각시키는 냉각유닛을 구비하고, 상기 냉각유닛은 태양전지의 내부에 형성되는 워터 재킷과, 워터 재킷 내부로 냉각수가 순환되도록 냉각수를 펌핑하는 순환펌프와, 태양전지의 표면온도를 감지하는 온도 감지센서와, 상기 온도 감지센서로부터 인가되는 신호에 따라 순환펌프를 구동시키는 제어부를 포함한다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 태양전지에 쌓인 눈을 제거하는 눈 제거유닛을 구비하고, 상기 눈 제거유닛은 태양전지의 표면에 쌓인 눈의 무게를 감지하는 중량 감지센서와, 태양전지에 설치되어 태양전지를 회전시키는 제1구동부와, 상기 중량 감지센서로부터 인가되는 신호에 따라 태양전지가 수직으로 세워지도록 제1구동부를 구동시키는 제어부를 포함한다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 상기 태양전지가 강풍에 손상되는 것을 방지하는 태양전지 보호유닛을 구비하고, 상기 태양전지 보호유닛은 바람의 속도를 감지하는 풍속센서와, 태양전지에 설치되어 태양전지를 회전시키는 제1구동부와, 상기 풍속센서로부터 인가되는 신호에 따라 태양전지가 눕혀지도록 제1구동부를 구동시키는 제어부를 포함한다.

일실시예로서, 부유식 태양광 발전장치는 파이프가 파손되어 부력이 저하되면 이를 경고해주는 경고유닛을 구비하고, 경고유닛은 상기 파이프에 설치되어 파이프의 내부압을 측정하는 압력센서와, 관리자에게 부력 저하를 경고해주는 경고부와, 상기 압력센서에서 인가되는 신호에 따라 경고부를 작동시키는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치는 호수, 강, 하천 등의 수상에 떠 있을 수 있는 태양광 발전장치를 설치하여 장소에 구애받지 않고 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 내부에 공기가 충진된 합성수지 파이프를 이용하여 부유기능과 시스템 전체를 지지하는 구조물 기능을 동시에 행할 수 있도록 하여 조립이 쉽고 간편하며, 제조비용을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 태양의 고도에 따라 수상에 설치되는 부유구조물을 회전시킴과 아울러 태양전지의 각도를 조정할 수 있도록 하여 집광 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 경고유닛을 구비하여 부유 구조물이 손상되어 부력이 저하되면 이를 관리자에게 알려 조치를 취하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 청소유닛을 구비하여 태양전지의 표면에 먼지 등이 쌓일 경우 태양전지 표면에 물을 분사하여 청소기능을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 냉각유닛을 구비하여 태양전지의 표면 온도가 설정치 이상으로 증가하면 태양전지를 물로 냉각하여 태양전지의 표면 온도가 집광하기 가장 적합한 온도를 유지하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 눈 제거유닛을 구비하여 눈 등이 태양 전지에 쌓이면 태양 전지를 수직으로 세워 눈을 자동으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부유식 태양광 발전장치는 태양전지 보호유닛을 구비하여 태풍이나 강풍 등으로 외주 조건이 불리하면 태양전지를 눕혀지도록 하여 태양전지를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치의 부유 구조물의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 구동시키는 제1구동부의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조물을 회전시키는 제2구동부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각유닛의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 눈 제거유닛을 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 보호유닛을 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 경고유닛을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치의 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전장치는 물에 뜬 상태를 유지해주는 부유체 역할과 발전장치 전체를 지지해주는 구조물 역할을 수행하는 부유 구조물(10)과, 부유 구조물(10)에 결합되며, 부유 구조물(10) 상면을 복수로 구획하고 통로 역할을 하는 체결유닛(40)과, 체결유닛(40)에 각도 조절이 가능하도록 회전 가능하게 설치되어 태양광 발전을 수행하는 복수의 태양전지(30)를 포함한다.

부유 구조물(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 부력을 발생하도록 속이 비여 있는 합성수지 재질의 파이프(12,14)가 사용된다. 이러한 부유 구조물은 도면상 사각형 형태이지만, 사각형 형태 이외에, 원형, 타원형, 다각형 형태 등 설치되는 장소에 따라 다양한 형태로 제조될 수 있다.

이와 같이, 부유 구조물(10)은 합성수지 재질의 파이프로 제조되므로 다른 부유 구조에 비해 형태를 다양하게 만들 수 있고 제조가 비교적 쉽다.

그리고, 부유 구조물(10)이 속이 비여 있는 합성 수지 재질의 파이프로 형성되므로 부유 구조물 자체가 부유체 역할을 함과 아울러 시스템 전체를 지지해주는 구조물 역할을 동시에 수행하게 된다. 따라서, 기존의 물에 뜨게 하게 하기 위한 부유체와 시스템을 지지해주는 구조물을 별도로 제작하여 조립되는 구조에 비해 제조비용을 저렴하게 할 수 있고 제조 공정이 단축할 수 있으며, 나아가 생산성을 향상시킬 수 있다.

부유 구조물(10)은 파이프(12,14) 내부에 공기를 충진하여 대기압 이상의 공기압이 파이프(12,14) 내부에 유지될 수 있도록 할 수 있고, 파이프(12,14) 내부의 공기를 빼내어 대기압 이하의 진공압이 파이프(12,14) 내부에 유지될 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 파이프(12,14) 내부는 복수의 격벽(16)으로 구획되어 어느 한 부분이 파손되더라도 부유 구조물(10) 전체의 부력이 저하되는 것을 방지한다.

부유 구조물(10)은 최외측에 배치되는 외부 파이프(12)와, 이 외부 파이프(12)와 일정 간격을 두고 내측에 복수로 배열되어 태양전지(30)가 설치되는 복수의 구획 파이프(14)를 포함한다.

파이프(12,14)는 다양한 종류의 파이프가 적용될 수 있다. 즉, 일반적인 직관 형태의 합성수지 파이프 이외에 도 4에 도시된 바와 같이 파이프(12,14)에 둘레방향으로 복수의 구멍(52)이 형성되어 크랙 발생시 파이프(12,14)가 파손되는 것을 방지할 수 있는 구조가 적용될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같은 파이프의 길이방향을 따라 중공의 프로파일(54)이 구비된 이중벽 파이프가 적용될 수 있다. 파이프(12,14)는 외부 충격에 충분히 견딜 수 있고 속이 비여 있는 합성수지 재질의 파이프이면 어떠한 파이프도 적용이 가능하다.

외부 파이프(12)와 구획 파이프(14) 사이 및 구획 파이프들(14) 사이는 체결유닛(40)에 의해 상호 체결되고 구획되어 간격을 유지하게 된다.

체결유닛(40)은 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 파이프(12)가 끼움 결합되는 링 형태의 제1파이프 고정부(42)와, 구획 파이프(14)가 끼움 결합되는 링 형태의 제2파이프 고정부(44)와, 제1파이프 고정부(42)와 제2파이프 고정부(44) 사이를 일체로 연결하는 연결부(46)와, 연결부(46)의 한쪽 끝부분에서 상측방향으로 수직으로 연장되어 난간봉 지지대(60)가 고정되는 제1난간 고정부(48)와, 연결부(46)의 다른쪽 끝부분에서 상측방향으로 수직으로 연장되어 난간봉 지지대(62)가 고정되는 제2난간 고정부(47)를 포함한다.

이러한 체결유닛(40)은 파이프(12,14)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되고, 제1파이프 고정부(42) 및 제2파이프 고정부(44)는 파이프에 끼움 결합하여 고정될 수 있고, 기타 열 융착, 클램핑 등 다양한 방법으로 고정될 수 있다.

그리고, 제1난간 고정부(48)와 제2난간 고정부(47)에는 난간봉 지지대(60,62)의 하단이 삽입되어 고정될 수 있고, 삽입한 후 볼트 등의 고정부재로 고정시키는 구조가 적용될 수 있다.

이러한 체결유닛(40)은 합성수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 연결부(46) 위에는 발판(64)이 놓여져 작업자가 지나다닐 수 있는 통로 역할을 하게 되고, 난간봉 지지대(60,62)의 끝부분에는 난간봉(66)이 연결되어 발판(64) 위를 지나다니는 작업자를 보호한다.

체결유닛(40)에는 태양전지(30)가 회전 가능하게 지지된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 태양전지(30)의 양쪽 측면에는 힌지축(32)이 장착되고, 이 힌지축(32)은 체결유닛(40)에 수직으로 연결된 지지축(35,37)에 회전 가능하게 지지되며, 힌지축(32)에는 힌지축(32)을 회전시키는 제1구동부(34)가 설치된다.

여기에서, 제1구동부(34)는 복수의 태양전지(30)의 일측 힌지축에 고정되어 힌지축(32)을 회전 구동시키는 구동모터가 적용될 수 있다.

이러한 구조 이외에, 제1구동부(34)는 하나의 액추에이터가 모든 태양전지(30)들에 링크 연결되어 액추에이터가 직선 왕복 이동되면, 모든 태양전지가 동일하게 각도가 변경되는 구조도 적용이 가능하다.

즉, 제1구동부(34)는 태양전지 각각의 각도를 별도로 조절할 수 있는 구조가 적용될 수 있고, 태양전지들 전체가 하나의 액추에이터에 의해 동일하게 각도가 조절되는 구조가 적용될 수 있다.

부유 구조물(10)의 중앙측에는 부유 구조물(10)이 수상의 정해진 위치에 떠 있는 상태를 유지하는 고정축(70)이 연결되고, 이 고정축(70)은 하단이 해저의 바닥에 고정되고 그 상단은 부유 구조물(10)에 연결된다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 고정축(70)과 부유 구조물(10) 사이에는 부유 구조물(10)이 해수면의 변화에 대응하도록 부유 구조물(10)을 상하로 이동 가능하도록 지지함과 아울러 부유 구조물(10)을 회전시키는 제2구동부(36)가 설치된다.

즉, 부유 구조물(10)의 하면에는 연결로드(74)가 연결되고, 고정축(70)의 상단에는 연결로드(74)가 직선 이동 가능하게 삽입되는 실린더부(72)가 형성되고, 실린더부(72)의 내부에는 연결로드(74)와 연결되어 상기 연결로드(74)를 회전 구동시키는 제2구동부(36)가 설치된다.

제2구동부(36)의 외측에는 가이드 레일(78)이 형성되고, 실린더부(72)의 내벽면에는 길이방향으로 가이드 레일(78)이 직선 이동 가능하게 삽입되는 가이드 홈(76)이 형성된다. 따라서, 제2구동부(36)는 실린더부(72)에 회전되지 않도록 지지됨과 아울러 상하방향으로 직선 왕복 이동된다.

그리고, 제2구동부(36)는 부유 구조물 전체를 회전시킬 수 있는 구동모터가 사용되는 것이 바람직하다.

이와 같은 제2구동부(36)의 작용을 살펴보면, 구동모터가 구동되면 구동모터와 연결된 연결로드(74)가 회전되고, 이 연결로드(74)가 연결된 부유 구조물(10)이 회전된다. 이때, 제2구동부(36)의 외측에 형성된 가이드 레일(78)이 실린더부(72) 내면에 형성된 가이드 홈(76)에 걸림되므로 제2구동부(36)가 회전되는 것을 방지한다.

그리고, 파도가 치거나 수면의 높이가 변화되면 실린더부(72)의 내면에 제2구동부(36)가 직선 왕복 이동되면서 부유 구조물(10)의 상하 이동이 가능토록 한다.

여기에서, 제2구동부(36)는 위에서 설명한 구성 이외에 부유 구조물(10)을 회전시킬 수 있는 어떠한 구성도 적용이 가능하다. 즉, 일 예로, 부유 구조물(10)의 가장자리에 스크류 타입 구동부를 구비하여 스크류를 회전시켜 부유 구조물을 회전시킬 수 있고, 이외에, 부유 구조물을 육상에 연결하여 육상에서 부유 구조물을 회전시키는 구조도 적용이 가능하다.

본 실시예에 따른 부유 태양광 발전장치는 태양의 고도 및 계절에 따라 제1구동부(34)를 작동시켜 태양전지(30)의 각도를 조절함과 아울러 제2구동부(36)를 작동시켜서 부유 구조물(10)을 회전시키고 태양전지(30)의 위치를 변경시킬 수 있기 때문에 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지(30)의 표면에 먼지가 끼거나 기타 불순물이 묻었을 때 물을 태양전지(30) 표면에 분사하여 청소하는 청소유닛이 구비된다.

청소유닛(80)은 도 9에 도시된 바와 같이, 물을 펌핑하고 난간봉과 연결되는 펌프(82)와, 난간봉(66)에 복수로 설치되는 밸브(84)와, 밸브(84)에 연결되어 물을 태양전지(30)에 분사하는 분사호스(86)를 포함한다.

난간봉(66)은 중공 형태이기 때문에 물이 통과하는 통로 역할을 하게 된다. 그리고, 난간봉(66)의 일측에 펌프(82)가 연결되고, 난간봉(66)에는 각 태양전지(30) 마다 밸브(84)가 설치된다. 그리고, 밸브(84)에는 태양전지(30)에 물을 분사할 수 있는 분사호스(86)가 연결된다.

이와 같은 청소유닛(80)의 작용을 살펴보면, 작업자가 청소하고자 하는 태양전지에 해당되는 밸브(84)를 열고 펌프(82)를 구동시키면 분사호스(86)를 통해 물이 분사되고, 작업자가 분사호스(86)를 잡고 태양전지(30)의 표면을 물을 뿌려 태양전지(30)를 청소한다.

이러한 청소유닛(80)은 위에서 설명한 작업자가 직접 청소하는 방법 이외에 난간봉에 복수의 분사노즐을 설치하고 밸브를 제어하여 자동으로 태양전지의 표면에 물을 분사하는 시스템도 적용이 가능하다.

그리고, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지(30)의 온도가 설정온도 이상으로 올라가 태양광 집광성능이 저하되는 것을 방지하기 위해 태양전지(30)의 온도를 설정온도로 유지하는 냉각유닛(90)이 구비된다.

냉각유닛(90)은 도 10에 도시된 바와 같이, 태양전지(30)의 온도를 감지하는 온도센서(92)와, 물을 순환시키는 순환펌프(96)와, 태양전지(30)의 내부에 형성되어 물이 순환되는 워터 자켓(94)과, 온도센서(92)로부터 인가되는 신호에 따라 순환펌프(96)의 작동을 제어하는 제어부(98)를 포함한다.

여기에서, 순환펌프(96)는 청소장치(80)에 설치되는 펌프(82)를 겸용으로 사용하는 것도 가능하다.

이와 같은 냉각유닛(90)의 작용을 살펴보면, 태양전지(30)의 온도가 설정온도 이상 상승되면 온도센서(92)에 태양전지(30)의 온도를 감지하여 제어부(98)로 인가하고, 제어부(98)는 순환펌프(96)를 구동시켜 태양전지(30)에 형성된 워터 자켓(94)으로 수중의 물을 공급한다. 그러면, 워터 자켓(94)을 통해 물이 순환되면서 태양전지(30)를 냉각시킨다. 그리고, 태양전지(30)의 온도가 설정온도 이하로 내려가면 제어부(98)는 순환펌프(96)의 작동을 정지시킨다.

본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지의 표면에 눈이 쌓일 경우 눈을 제거하기 위한 눈 제거유닛을 구비한다.

눈 제거유닛은 도 11에 도시된 바와 같이, 태양전지(30)에 눈이 쌓였는지 여부를 감지하는 중량 감지센서(100)와, 태양전지(30)를 회전시키는 제1구동부(34)와, 중량 감지센서(100)로부터 인가되는 신호에 따라 제1구동부(34)를 구동시켜 태양전지(30)가 수직으로 세워지게 하여 태양전지(30)에 쌓인 눈을 털어내는 제어부(98)를 포함한다.

여기에서, 중량 감지센서(100)는 태양전지(30)의 표면에 설치되어 눈이 쌓이면 눈의 무게를 감지하여 그 신호를 제어부(98)로 인가하는 로드셀이 사용될 수 있다. 또한 중량 감지센서(100) 이외에, 부유 구조물(10)의 일측에 설치되어 눈의 무게에 의해 부유 구조물(10)이 물 속으로 가라앉으면 이를 감지하여 그 신호를 제어부(98)로 인가하는 부력 감지센서가 사용될 수 있다.

이와 같이 구성되는 눈 제거유닛의 작용을 살펴보면, 눈이 태양전지(30)의 표면에 쌓이면 중량 감지센서(100)가 이를 감지하여 제어부(98)로 인가하게 되고, 제어부(98)는 제1구동부(34)를 작동시켜 태양전지(30)가 수직으로 세워지게 하여 태양전지(30) 표면에 쌓인 눈을 털어낸다.

본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태풍이나 강풍 등 외부 환경이 악화되면 태양전지(30)가 눕혀지게 하여 태양전지(30)를 보호하는 태양전지 보호유닛이 구비된다.

태양전지 보호유닛은 도 12에 도시된 바와 같이, 태풍이나 강풍을 감지하는 풍속센서(102)와, 풍속센서(102)로부터 인가되는 신호에 따라 태양전지(30)를 회전시키는 제1구동부(34)와, 풍속센서(102)로 부터 인가되는 신호에 따라 제1구동부(34)를 구동시켜 태양전지(30)가 눕혀진 상태를 유지하도록 하는 제어부(98)를 포함한다.

태양전지 보호유닛의 작용을 살펴보면, 태풍이나 강풍이 불어 풍속이 설정 이상이 되면 제어부(98)는 풍속센서로부터 인가되는 신호에 따라 제1구동부(34)를 작동시켜 태양전지(30)가 눕혀지도록 하여 태양전지(30)가 강한 바람에 의해 손상되는 것을 방지한다.

본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 파이프(12,14)가 손상되어 부력이 저하될 경우 이를 경고하는 경고유닛이 구비된다.

경고유닛은 도 13에 도시된 바와 같이, 파이프(12,14) 내부의 압력을 감지하는 압력 감지센서(120)와, 파이프(12,14)의 압력이 저하되면 관리자가 확인할 수 있도록 경고해주는 경고부(130)와, 압력 감지센서(120)로부터 인가되는 신호에 따라 경고부(130)를 작동시키는 제어부(98)를 포함한다.

여기에서, 경고부(130)는 관리자가 확인할 수 있는 디스플레이 창에 경고표시를 할 수 있고, 경고음을 발생시킬 수 있고, 경고램프를 점멸시킬 수 있다. 즉, 경고부는 관리자에게 경고할 수 있는 어떠한 경고장치도 사용이 가능하다.

그리고, 압력 감지센서(120)는 파이프(12,14)에 구간별로 복수로 설치되어 각 구간에서 압력저하 발생을 신속하게 감지할 수 있도록 한다.

파이프(12,14)의 내부는 부력을 충분히 발생할 수 있도록 대기압 이상의 압력을 충진된 상태가 유지될 수 있고, 진공압이 충진되어 대기압 이하의 압력이 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 경고유닛의 작용을 살펴보면, 파이프(12,14)가 외부의 충격 등으로 인하여 파이프 내부 압력이 설정압 이하로 저하되거나 높아지면 압력 감지센서(120)가 그 신호를 제어부(98)로 인가하고, 제어부(98)는 경고부(130)를 작동시켜 관리자에게 부력이 저하된 것을 알려 관리자가 조치를 취할 수 있도록 한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 부유 구조물 12,14: 파이프
30: 태양전지 32: 힌지축
34: 제1구동부 35,37: 지지축
36: 제2구동부 40: 체결유닛
42: 제1파이프 고정부 44: 제2파이프 고정부
46: 연결부 47: 제1난간 고정부
48: 제2난간 고정부 60,62: 난간봉 지지대
64: 발판 66: 난간봉
70: 고정축 72: 실린더부
74: 연결로드 80: 청소유닛
82: 펌프 84: 밸브
86: 분사호스 90: 냉각유닛
92: 온도 감지센서 94: 워터 자켓
96: 순환펌프 98: 제어부
100: 중량 감지센서 102: 풍속센서
120: 압력 감지센서 130: 경고부

Claims

부유체 역할과 구조물 역할을 하도록 내부에 공기가 충진된 파이프를 구비한 부유 구조물;
상기 부유 구조물에 결합되어 통로를 만들고 부유 구조물 내부를 복수로 구획하는 체결유닛; 및
상기 체결유닛에 회전 가능하게 설치되어 태양광 발전을 하는 복수의 태양전지를 포함하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 부유 구조물은 합성수지 파이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 부유 구조물은 외곽을 이루는 외부 파이프와, 상기 외부 파이프의 내부공간을 복수로 구획하는 구획 파이프를 포함하고,
상기 외부 파이프와 구획 파이프 사이 및 구획 파이프들 사이는 체결부재에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제3항에 있어서,
상기 체결부재는 외부 파이프의 외주면 또는 구획 파이프의 외주면에 삽입되는 링 형태의 제1파이프 고정부와, 구획 파이프의 외주면에 삽입되는 링 형태의 제2파이프 고정부와, 제1파이프 고정부와 제2파이프 고정부 사이를 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 일측에서 상측방향으로 연장되는 제1난간 고정부와, 상기 연결부의 타측에서 상측방향으로 연장되는 제2난간 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제4항에 있어서,
상기 제1난간 고정부와 상기 제2난간 고정부에는 난간봉 지지대가 각각 삽입되어 고정되며, 상기 난간봉 지지대의 상면에는 난간봉이 각각 겹합되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제4항에 있어서,
상기 연결부의 상면에는 통로 역할을 하는 발판이 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 태양전지는 양쪽 측면에 힌지축이 고정되고, 상기 힌지축은 수직으로 세워진 지지축에 회전 가능하게 겹합되고, 힌지축을 회전시키는 제1구동부가 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제7항에 있어서,
상기 제1구동부는 복수의 태양전지를 개별적으로 구동시키도록 힌지축에 연결된 구동모터, 또는
복수의 태양전지를 일체로 회전시키도록 힌지축에 힌지 연결되는 링크로드와, 상기 링크로드를 직선 왕복 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 부유 구조물은 고정축에 연결되어 물 위에 현 위치를 유지하고, 상기 고정축의 상단에는 실린더부가 형성되고, 상기 부유 구조물의 하측에는 상기 실린더부에 직선 이동 가능하게 삽입되는 연결로드가 설치되어, 수위 변화에 대응하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제9항에 있어서,
상기 실린더부에는 상기 부유 구조물을 회전시키도록 상기 연결로드와 연결된 제2구동부가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 체결유닛에 설치되어 태양전지의 표면을 청소하는 청소유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제11항에 있어서,
상기 청소유닛은 체결유닛의 난간봉에 간격을 두고 설치되는 밸브와, 난간봉에 연결되어 물을 펌핑하는 펌프와, 상기 밸브에 연결되어 난간봉으로 공급된 물을 태양전지의 표면에 분사하는 분사호스를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 태양전지에 설치되어 태양전지의 온도가 설정온도 이상이 되면 태양전지를 냉각시키는 냉각유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제13항에 있어서,
상기 냉각유닛은 태양전지의 내부에 형성되는 워터 재킷과, 워터 재킷 내부로 냉각수가 순환되도록 냉각수를 펌핑하는 순환펌프와, 태양전지의 표면온도를 감지하는 온도 감지센서와, 상기 온도 감지센서로부터 인가되는 신호에 따라 순환펌프를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 태양전지에 쌓인 눈을 제거하는 눈 제거유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제15항에 있어서,
상기 눈 제거유닛은 태양전지의 표면에 쌓인 눈의 무게를 감지하는 중량 감지센서와, 태양전지에 설치되어 태양전지를 회전시키는 제1구동부와, 상기 중량 감지센서로부터 인가되는 신호에 따라 태양전지가 수직으로 세워지도록 제1구동부를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 태양전지가 강풍에 손상되는 것을 방지하는 태양전지 보호유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제17항에 있어서,
상기 태양전지 보호유닛은 바람의 속도를 감지하는 풍속센서와, 태양전지에 설치되어 태양전지를 회전시키는 제1구동부와, 상기 풍속센서로부터 인가되는 신호에 따라 태양전지가 눕혀지도록 제1구동부를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 파이프가 파손되어 부력이 저하되면 이를 경고해주는 경고유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.
제19항에 있어서,
상기 경고유닛은 상기 파이프에 설치되어 파이프의 내부압을 측정하는 압력센서와, 관리자에게 부력 저하를 경고해주는 경고부와, 상기 압력센서에서 인가되는 신호에 따라 경고부를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전장치.