KR20140028176A - 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치 - Google Patents

스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 기둥으로 이루어진 고정식과 추정식 구조물에 스트레인 게이지를 설치한 다음, 구조물의 변형정보를 태양광 발전설비의 모니터링부를 통하여 전달받는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치는 강풍에 의한 풍압피해, 폭설과 같은 높은 하중 또는 무게중심의 변화로 인한 태양광 발전설비의 구조물 변형에 의한 파손을 미리 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 구조물 파손에 따른 사고발생을 예방하여 태양광 발전 및 공급을 더욱 안정적으로 할 수 있는 효과가 있다.

Description

스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치{Photovoltaic Array System Structure Protect Monitoring Devices Using the Strain Gages}
본 발명은 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 기둥으로 이루어진 고정식과 추적식 구조물에 스트레인 게이지를 설치한 다음, 구조물의 변형정보를 태양광 발전설비의 모니터링부를 통하여 전달받는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것이다.
태양광 발전설비에서 모듈을 지지하는 구조물은 크게 고정식과 추적식으로 구분된다. 일반적으로 고정식 구조물은 어레이 배치에 따라 기둥을 지면에 단단히 고정시키고 그 위에 모듈을 한 방향으로 배치하여 고정시키도록 설계 시공된 구조물을 말하고, 추적식 구조물은 기둥을 지면에 고정시키고 그 위에 모듈이 태양광 입사각에 따라 각도를 변경하면서 고정식보다 효율이 향상되도록 설계 시공된 구조물을 말한다. 이러한 태양광 구조물을 설계 시공시에 가장 중요하게 고려되어야 할 것들 중 하나는 주위 환경으로부터 모듈을 안정적으로 지탱할 수 있도록 하는 것이다. 우리나라와 같이 매년 태풍의 영향을 받고, 겨울에는 폭설이 내리는 환경에서는 구조물의 안정성이 더욱 중요해진다. 특히 설치 후 꾸준한 관리 없이 오랜 시간 방치된 구조물은 이러한 풍압과 하중에 의한 변형에 더 취약해지는 문제점이 있다.
일반적으로, 모듈 한 개는 보통 18~20kg의 무게를 가지고 있는데, 한 개의 기둥에 세워지는 추적식 구조물에서 모듈 4장을 올리고 모듈 간을 연결하여 받쳐주는 C형강 등이 올라가게 되면 구조물 기둥 하나는 100kg이 넘는 무게를 지탱하게 된다. 많은 무게를 지탱한 상태에서 풍압이나 하중 등의 이유로 구조물에 변형이 생겨 한쪽으로 점차 기울어지게 되면 입사각이 맞지 않아 효율이 떨어지게 되고 기울어지는 변형이 심해지면 파손에까지 이르는 문제점이 있다.
구조물의 초기 미세한 변형 또는 대규모 발전설비에서 수많은 구조물 중 하나의 변형을 직접 확인하기는 힘들다. 어느 정도 변형이 진행되거나 파손되어 상태가 눈에 띄게 되면 이미 구조물에 보강 조치가 더 힘들어 질 수도 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 태양광 발전설비의 고정식과 추정식 구조물에 스트레인 게이지를 설치할 경우, 구조물의 변형정보를 태양광 발전설비의 모니터링부를 통하여 전달받아 태양광 구조물의 실시간 변형상태를 설비관리자가 항상 파악하여 사고발생을 미리 예측할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 주된 목적은 풍압 또는 하중에 의하여 변형되는 고정식과 추정식 구조물의 변화를 감지하고, 모니터링 장치로 신호를 전송함으로써 설비관리자가 미리 파악하여 사고발생을 예방할 수 있는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 다수개의 기둥으로 이루어진 고정식 구조물; 상기 고정식 구조물 중 모서리에 위치한 2 ~ 4개의 기둥에 1개씩 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부; 상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부; 상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 한 개의 기둥으로 이루어진 추적식 구조물; 상기 추적식 구조물 기둥의 2 ~ 4 면에 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부; 상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부; 상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치는 강풍에 의한 풍압피해, 폭설과 같은 높은 하중 또는 무게중심의 변화로 인한 태양광 발전설비의 구조물 변형에 의한 파손을 미리 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 구조물 파손에 따른 사고발생을 예방하여 태양광 발전 및 공급을 더욱 안정적으로 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 고정식 구조물의 계략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전설비 구조물에 설치된 스트레인게이지부의 계략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 추적식 구조물의 계략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 추적식 구조물의 계략도로, (a)는 상세도이고, (b)는 단면도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 구성 및 작용효과를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 다수개의 기둥으로 이루어진 고정식 구조물; 상기 고정식 구조물 중 모서리에 위치한 2~4개의 기둥에 1개씩 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부; 상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부; 상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 고정식 구조물의 계략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전설비 구조물에 설치된 스트레인게이지부의 계략도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 일반적으로, 태양광 발전설비는 태양광 모듈(60)을 길게 배치한 다음, 이를 지지하기 위하여 기둥으로 이루어진 태양광 구조물(20)을 세워 태양광 모듈(60)의 무게를 지탱하는 구조로 설치된다.
본 발명에 있어서, 태양광 발전설비 고정식 구조물은 다수개의 기둥으로 이루어지는데 고정식 구조물의 개수는 배치되는 태양광 모듈의 개수에 따라 정해지며, 풍압이나 하중에 의하여 변형이 발생하면 모서리에 위치한 기둥이 가장 먼저 영향을 받고 변형이 발생한다. 이에, 스트레인게이지부(10)는 상기 태양광 발전설비 고정식 구조물 중 모서리에 위치한 4개의 기둥에 각각 1개씩 설치되는데 다수개의 기둥에 설치하기보다는 영향을 가장 크게 받는 모서리 4개의 기둥에 설치하여 4개의 신호를 동시에 읽어드려 전체적인 변형상태나 풍향을 파악한다.
도 2에 나타난 바와 같이, 스트레인게이지부(10)는 스트레인게이지(11), 스테인레스(12), 몰딩(13) 및 육각볼트(14)를 포함한다.
상기 스트레인게이지 센서부(10)는 외부의 영향을 최대로 줄이기 위해 태양광 구조물(20)에 스트레인게이지(11)를 부착하고 몰딩 한 다음, 스테인레스(12)를 육각볼트(14)로 고정한다. 이때, 몰딩은 에폭시(epoxy)를 사용할 수 있다.
상기 스트레인게이지(11)는 변형 상태와 그 양을 측정하여 전기적, 전자적 신호를 게이지 신호부(40)에 전달한 다음, 변형신호를 게이지 신호부(40)와 연동된 모니터링부(70)에 설비관리자가 볼 수 있도록 디스플레이한다. 상기 부착된 스트레인게이지(11)는 구조체의 변형에 따라 전기적 저항이 변하면서 전압과 전류의 값을 이용하여 변형률을 측정한다.
상기 모니터링부(70)는 태양광 발전설비의 발전량, 일사량 및 온도로 구성된 군에서 선택되는 값을 표시하는 모니터링부(70)를 사용할 수 있으며, 풍향과 풍속, 하중에 따른 태양광 구조물에 미치는 영향을 실시간으로 감시할 수 있고 수많은 구조물 중에서 이상이 있는 구조물을 즉각 확인할 수 있으며, 이상 징후를 미리 확인하여 유지보수시 보완 근거로 사용할 수 있다.
본 발명은 또한, 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 한 개의 기둥으로 이루어진 추적식 구조물; 상기 추적식 구조물 기둥의 2 ~ 4 면에 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부; 상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부; 상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치에 관한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 추적식 구조물의 계략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치가 설치된 태양광 발전설비 추적식 구조물의 계략도로, (a)는 상세도이고, (b)는 단면도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 태양광 발전설비 추적식 구조물은 한개의 기둥으로 이루어지므로, 풍압이나 하중에 의하여 변형이 발생을 효과적으로 측정하기 위하여 기둥의 4 면에 스트레인게이지부(10)를 설치한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 추적식 구조물은 태양광 구조물(20)에 플랜지(50)를 설치하여 추적식 구조물이 안정적으로 설치되도록 하였다.
본 발명에 있어서, 추적식 구조물은 도 4에 나타낸 플랜지(50)부터 4면에 설치된 스트레인게이지부(10)와 구조물 기초(30)까지를 말한다.
상기 스트레인게이지부(10), 게이지 신호부(40) 및 모니터링부(70)는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추정식 구조물 보호 모니터링 장치에 진술된 바와 동일하다.
전술된 바와 같이, 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 구조물 보호 모니터링 장치를 사용할 경우, 강풍에 의한 풍압피해, 폭설과 같은 높은 하중 또는 무게중심의 변화로 인한 태양광 발전설비의 구조물 변형에 의한 파손을 미리 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 구조물 파손에 따른 사고발생을 예방하여 태양광 발전 및 공급을 더욱 안정적으로 할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
10 : 스트레인게이지부 11 : 스트레인게이지
12 : 스테인레스 13 : 몰딩
14 : 육각볼트 20 : 태양광 구조물
30 : 구조물 기초 40 : 게이지 신호부
50 : 플랜지 60 : 태양광 모듈
70 : 모니터링 장치

Claims (8)

  1. 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 다수개의 기둥으로 이루어진 고정식 구조물;
    상기 고정식 구조물 중 모서리에 위치한 2 ~ 4개의 기둥에 1개씩 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부;
    상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부;
    상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 고정식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부;
    를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트레인게이지부는 고정식 구조물에 부착하고 몰딩한 다음, 스테인레스를 볼트로 고정하여 설치하는 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스트레인게이지부는 스트레인게이지, 스테인레스, 몰딩 및 육각볼트로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모니터링부는 태양광 발전설비의 발전량, 일사량 및 온도로 구성된 군에서 선택되는 값을 표시하는 모니터링부인 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 고정식 구조물 보호 모니터링장치.
  5. 태양광 발전설비의 모듈을 지지하며 한 개의 기둥으로 이루어진 추적식 구조물;
    상기 추적식 구조물 기둥의 2 ~ 4 면에 설치되며, 풍압 또는 하중에 의한 변형을 감지하는 스트레인게이지부;
    상기 스트레인게이지부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 모니터링부에 전달하는 게이지 신호부;
    상기 게이지 신호부의 신호를 받아 상기 추적식 구조물의 변형정보를 표시하는 모니터링부;
    를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스트레인게이지부는 추적식 구조물에 부착하고 몰딩한 다음, 스테인레스를 볼트로 고정하여 설치하는 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 스트레인게이지부는 스트레인게이지, 스테인레스, 몰딩 및 육각볼트로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 모니터링부는 태양광 발전설비의 발전량, 일사량 및 온도로 구성된 군에서 선택되는 값을 표시하는 모니터링부인 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 태양광 발전설비 추적식 구조물 보호 모니터링 장치.
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