KR20140036092A - 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 개시한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물은, 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재; 하부로 경사지도록 형성된 지지부와 지지부의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부가 일체로 성형되어 결합부가 바닥 부재와 결합되는 지지 부재; 서로 다른 지지 부재를 연결하도록 지지 부재의 상단부에 결합되는 수평 받침 부재; 바닥 부재를 연결하도록 수평 받침 부재와 평행하게 구성되는 고정부와, 고정부의 일측 상단부에 단면이 기울어진 ㄴ자 형상의 지지부가 일체로 구성된 제1 바닥 고정부재; 하단부가 제1 바닥 고정부재의 지지부에 지지되고 수평 받침 부재에 결합되어 설치되는 태양광 발전 모듈; 및 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부유체를 포함하여 형성되어, 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안전하게 지지하면서 유지 또는 보수의 편리성을 갖으면서도, 태양광 발전 모듈 설치를 위한 부재를 최소화하여 물량절감이 가능하면서도 태양광 발전 모듈의 설치높이를 감소시켜 자중을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물은, 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재; 하부로 경사지도록 형성된 지지부와 지지부의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부가 일체로 성형되어 결합부가 바닥 부재와 결합되는 지지 부재; 서로 다른 지지 부재를 연결하도록 지지 부재의 상단부에 결합되는 수평 받침 부재; 바닥 부재를 연결하도록 수평 받침 부재와 평행하게 구성되는 고정부와, 고정부의 일측 상단부에 단면이 기울어진 ㄴ자 형상의 지지부가 일체로 구성된 제1 바닥 고정부재; 하단부가 제1 바닥 고정부재의 지지부에 지지되고 수평 받침 부재에 결합되어 설치되는 태양광 발전 모듈; 및 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부유체를 포함하여 형성되어, 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안전하게 지지하면서 유지 또는 보수의 편리성을 갖으면서도, 태양광 발전 모듈 설치를 위한 부재를 최소화하여 물량절감이 가능하면서도 태양광 발전 모듈의 설치높이를 감소시켜 자중을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 발전 모듈 설치를 위한 부재를 최소화하여 물량절감이 가능한 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1120799호 "태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물"(특허문헌 1)이 있다.
상기 배경기술에서는 도 10에서와 같이 "일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11); 한쪽 끝이 바닥 부재(11)와 연결되어 일정한 경사를 형성하도록 설치되는 경사 받침 부재(12); 바닥 부재(11)와 경사 부재(12)의 다른 끝 부분을 연결하는 수직 부재(13); 서로 다른 경사 받침 부재(12)를 연결하는 다수 개의 수평 받침 부재(14); 각각의 수평 받침 부재(14)에 설치되는 다수 개의 경사 지지 부재(15); 적어도 2개의 경사 지지 부재(15)에 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(16)를 포함하고, 부유체(16)와 바닥 부재(11) 사이에는 요동 방지 돌기(161)가 설치되며, 부유체(16)는 조임 고리(25)를 가지는 조임 끈(23)에 의하여 바닥 부재(11)에 고정되고, 조임 끈(23)은 결합 판(24)에 의하여 이동이 방지되며 결합 판(24)은 상하 2개의 판으로 이루어지고 2개의 판 사이에 일정 간격으로 이동 방지 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물"을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 태양광 발전 모듈을 고정시키기 위하여 다수 개의 수평 받침 부재(14) 및 다수 개의 경사 지지 부재(15)를 이용하여 고정하기 때문에, 태양광 발전 모듈을 고정시키기 위하여 설치되는 부재의 개수가 많아 비경제적이고, 자중을 감소시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 바닥 부재의 전 길이에 걸쳐 원통형의 부유체를 사용하여 부유체의 설치가 용이하지 않았고, 부유체의 부분 파손시에도 전체의 부유체를 교체해야 하는 문제점이 있었으며, 부유체를 설치하기 위한 별도의 부재가 필요하여 부재량의 증가를 가져오는 문제점이 있었다.
본 발명은 태양광 발전 모듈을 구조적으로 안전하게 지지하면서 유지보수의 편리성과 우수한 시공성으로 비용절감 효과를 갖고, 태양광 발전 모듈 설치를 위한 부재를 최소화하여 물량절감이 가능하면서도 태양광 발전 모듈의 설치높이를 감소시켜 자중을 감소시킬 수 있는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재; 하부로 경사지도록 형성된 지지부와 지지부의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부가 일체로 성형되어 결합부가 바닥 부재와 결합되는 지지 부재; 서로 다른 지지 부재를 연결하도록 지지 부재의 상단부에 결합되는 수평 받침 부재; 바닥 부재를 연결하도록 수평 받침 부재와 평행하게 구성되는 고정부와, 고정부의 일측 상단부에 단면이 기울어진 ㄴ자 형상의 지지부가 일체로 구성된 제1 바닥 고정부재; 하단부가 제1 바닥 고정부재의 지지부에 지지되고 수평 받침 부재에 결합되어 설치되는 태양광 발전 모듈; 및 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부유체를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 지지 부재의 지지부 상단부의 하부에는 걸림턱이 구성되도록 하여, 수평 받침 부재의 하단부가 걸림턱에 걸리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 지지 부재는 전체적으로 삼각형의 형상을 이루도록 지지부의 상부에서 하부로 경사를 이루며 형성된 경사부 및 경사부의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부를 추가로 구성하고, 수평 받침 부재를 지지 부재의 경사부의 상단부에 결합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 지지 부재는 내측 중앙부에서 수직으로 돌출하여 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 상기 지지 부재는 섬유강화복합재를 열, 가압 프레스를 이용하여 성형한 제1 부재와 제2 부재로 이루어지며, 제1 부재와 제2 부재의 배면을 서로 본딩 또는 볼트 결합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 제1 바닥 고정부재의 지지부의 내측 모서리에는 원형 단면을 갖는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 제1 바닥 고정부재와 소정의 간격을 두고 평행하게 제2 바닥 고정부재를 구성하며, 제2 바닥 고정부재와 제1 바닥 고정부재의 상부에 걸쳐 설치되는 바닥 판이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 바닥 부재, 수평 받침 부재 및 제1 바닥 고정 부재는 섬유강화복합재로 구성되고 펄트루젼 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, U자 단면을 갖는 결합채널과 결합채널 상단부에서 외측 양방향으로 절곡된 형상의 가압편으로 구성된 브라켓을, 이웃한 태양광 발전 모듈의 사이에 끼워넣어 가압편이 양측의 태양광 발전 모듈의 양측단부를 가압하도록 하면서 결합채널을 수평 받침 부재에 결합하는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 부유체는, 상부로 개구되어 있는 소정 크기의 챔버를 내부에 갖고, 하방에서 상방의 높이 방향으로 단면이 증대되는 타원형의 평단면을 갖는 하부 버킷과; 하부 버킷과 동일한 형태의 개구를 가지고 면접합되어 있는 상부 덮개; 및 상부 덮개와 하부 버킷의 사이에 밀폐되어 수납되어 있는 수지발포형 블럭;을 포함하도록 형성하여 바닥 부재에 일정한 간격을 두고 구성되어, 장축에 대하여 바닥 부재와 수직으로 결합되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 상부 덮개의 상면에 바닥 부재를 위치시키기 위한 하나 이상의 프레임고정용 위치결정홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 하부 버킷과 상부 덮개는 섬유강화플라스틱으로 제작된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 수지발포형 블럭은 스티로폼 또는 우레탄폼으로 구성된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물은 태양광 발전 모듈 설치를 위하여 하나의 수평 받침 부재만을 이용하여 고정하고 하나의 지점으로 인하여 발생할 수 있는 회전변위를 구속하기 위하여 태양광 발전 모듈의 하단부를 고정부재에 고정함으로써, 부재의 사용을 최소화하여 물량절감이 가능한 효과가 있으며, 수평 받침 부재를 하나만 사용하기 때문에 경사부와 지지부의 치수를 감소시켜 자중을 감소시킬 수 있고, 구조물의 경량화에 따라 부유체 수량 및 부피를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 부유체를 이루는 하부 버킷과 상부 덮개의 사이에 수납되는 발포 블럭으로 이루어지는 이중 부력 구조를 가지도록 함으로서 내부로 침수에 대한 염려가 없어지도록 할 수 있으며, 상부 덮개가 부상 구조물과의 조립 구조를 가짐으로써 부유체와 부유식 프레임간의 설치가 용이하고, 하부 버킷은 타원형으로 구성하여 수면으로 부상되는 복원속도가 빨라 안정된 부유식 구조물을 설치할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a, 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 따른 지지 부재(12)를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 바닥 판(17)의 실시 예를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 바닥 고정부재(20)의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전 모듈(S)의 결합상태를 도시한 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유체의 분해사시도이다.
도 7은 도 6에 적용된 부유체의 일측 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 부유체와 바닥 부재의 결합상태도이다.
도 9는 종래의 부유식 구조물의 사시도이다.
도 1a, 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 따른 지지 부재(12)를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 바닥 판(17)의 실시 예를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 바닥 고정부재(20)의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전 모듈(S)의 결합상태를 도시한 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유체의 분해사시도이다.
도 7은 도 6에 적용된 부유체의 일측 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 부유체와 바닥 부재의 결합상태도이다.
도 9는 종래의 부유식 구조물의 사시도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a, 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 1a, 1b 및 도 1c를 참조하면, 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11); 하부로 경사지도록 형성된 지지부(14)와 지지부(14)의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부(15)가 일체로 성형되어 결합부(15)가 바닥 부재(11)와 결합되는 지지 부재(12); 서로 다른 지지 부재(12)를 연결하도록 지지 부재(12)의 상단부에 결합되는 수평 받침 부재(16); 바닥 부재(11)를 연결하도록 수평 받침 부재(16)와 평행하게 구성되는 고정부(20a)와, 고정부(20a)의 일측 상단부에 단면이 기울어진 ㄴ자 형상의 지지부(20b)가 일체로 구성된 제1 바닥 고정부재(20); 하단부가 결합부재(21)의 홈(22)에 끼워지고 수평 받침 부재(16)에 지지되어 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(30)를 포함한다.
바닥 부재(11)는 구조물 전체의 하중을 지지하면서 태양광 발전 모듈(S)이 수면에 설치되는 면적을 결정한다. 각각의 바닥 부재(11)는 H형강과 같이 이 분야에서 공지된 소재로 만들어질 수 있고 다수 개의 바닥 부재(11)는 일정 간격을 두고 서로 평행이 되도록 배치될 수 있다. 바닥 부재(11)의 설치 간격 또는 개수는 태양광 발전 모듈의 크기에 따라 적절하게 선택될 수 있지만 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 지지 부재(12)의 제1 실시 예는 도 1c(a)에 도시된 바와 같이, 하부로 경사지도록 형성된 지지부(14)가 바닥 부재(11)와 결합되어 지지 부재(12)의 지지부(14)의 상단부에 결합된 수평 받침 부재(16)를 매개로 태양광 발전 모듈(S)을 지지하도록 할 수 있다.
또한, 지지 부재(12)의 제2 실시 예는 도 1c(b)에 도시된 바와 같이, 삼각형의 형상을 이루도록 일정한 경사를 갖는 경사부(13)와 경사부(13)에서 하부로 경사지도록 형성된 지지부(14)로 이루어져 바닥 부재(11)에 고정 설치되도록 할 수 있다. 이때에는 경사부(13)의 상단부에 결합된 수평 받침 부재(16)를 매개로 태양광 발전 모듈(S)을 지지하도록 한다.
본 발명의 지지 부재(12)의 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 따른 지지 부재(12)를 도시한 사시도이다.
도 2a(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지지 부재(12)의 제1 실시 예는 하부로 경사지도록 형성된 지지부(14)와 지지부(14)의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부(15)가 일체로 성형되도록 구성한다.
상기 결합부(15)를 바닥 부재(11)와 결합함으로써, 바닥 부재(11)와의 결합을 용이하게 할 수 있으며, 결합부(15)는 부가적으로 지지 부재(12)의 상부의 하중이 안정적으로 바닥 부재(11)로 전달되도록 하는 역할을 하기도 한다.
지지부(14)의 상단부는 태양광 발전 모듈(S)이 지지되는 면을 형성하기 때문에, 지지부(14)는 바닥 부재(11)와 일정한 각도의 경사를 형성하도록 설치될 수 있다. 지지부(14)의 바닥 부재(11)에 대한 경사각은 태양광의 입사 각도를 고려하여 결정한다. 또한, 지지부(14)는 지지 부재(12)에 태양광 발전 모듈(S)이 경사된 상태로 결합되었을 때, 하중이 안정적으로 바닥 부재(11)에 전달되도록 경사를 갖도록 하는 것이다.
결합부(15)는 바닥 부재(11)의 상부에 밀착이 되도록 바닥 부재(11)와 평행을 이루도록 구성되며, 결합부(15)는 지지 부재(12)를 지지할 수 있도록 볼트 결합등 이 분야에서 공지된 적절한 방법으로 결합될 수 있다.
지지부(14)의 단면의 형상은 H형, 각형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
지지 부재(12)의 제1 실시 예에서는 지지부(14)의 상단부에 수평 받침 부재(16)가 결합되기 때문에, 지지부(14)의 단면은 수평 받침 부재(16)의 면접되는 두께를 모두 수용할 수 있도록 크게 형성되어야 한다.
또한, 지지 부재(12)의 지지부(14) 상단부의 하부에는 걸림턱(14a)을 형성할 수 있다.
걸림턱(14a)은 수평 받침 부재(16)를 지지 부재(12)에 결합시 수평 받침 부재(16)의 하단부가 걸림턱(14a)에 걸려 안착되도록 하여 수평 받침 부재(16)를 안정적으로 안착되도록 하고, 결합을 용이하도록 하는 것이다.
도 2a(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지지 부재(12)의 제2 실시 예는 경사부(13) 및 지지부(14)의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부(15)(15a)를 형성하도록 하여 전체적으로 삼각형의 형상으로 구성된다. 즉, 지지 부재(12)의 제1 실시 예에서 지지부(14)의 상단부가 절곡되어 하향 경사지도록 연장된 형태로 구성되는 것이다.
경사부(13)는 태양광 발전 모듈(S)이 지지되는 면을 형성하기 때문에, 바닥 부재(11)와 일정한 각도의 경사를 형성하도록 설치될 수 있다. 경사부(13)의 바닥 부재(11)에 대한 경사각은 태양광의 입사 각도를 고려하여 설치위치에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
지지부(14)는 경사부(13)를 지지하기 위한 것으로 한쪽 끝은 바닥 부재(11)에 고정되고 다른 한쪽 끝은 경사부(13)의 상단부에 연결된다. 지지부(14)는 바닥 부재(11)와 수직이 되도록 설치되어야 하는 것은 아니며 경사를 갖도록 하여 경사부(13)에 태양광 발전 모듈(S)이 지지되었을 때, 하중이 안정적으로 바닥 부재(11)에 전달되도록 경사를 갖도록 하는 것이다.
결합부(15)(15a)는 바닥 부재(11)의 상부에 밀착이 되도록 바닥 부재(11)와 평행을 이루도록 구성되며, 결합부(15)(15a)는 지지 부재(12)를 지지할 수 있도록 볼트 결합등 이 분야에서 공지된 적절한 방법으로 결합될 수 있다.
결합부(15)(15a)를 바닥 부재(11)에 결합함으로써, 바닥 부재(11)와의 결합을 용이하게 할 수 있으며, 지지 부재(12)의 상부의 하중이 안정적으로 바닥 부재(11)로 전달되도록 하는 역할을 하기도 한다.
지지 부재(12)를 이루는 경사부(13)와 지지부(14) 및 결합부(15)(15a)는 일체로 형성되며, 이 분야에서 공지된 소재로 만들어질 수 있다.
또한, 지지 부재(12)는 내측 중앙부에서 수직으로 돌출하여 리브(12c)가 형성되도록 하여 지지 부재(12)에 전달되는 하중에 대하여 강도를 향상시킬 수 있다.
리브(12c)는 지지 부재(12)의 전체 내측면에 대하여 형성되도록 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 지지 부재(12)는 섬유강화복합재를 열, 가압 프레스를 이용하여 성형한 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)로 이루어지며, 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)의 배면을 서로 본딩 또는 볼트 결합하여 구성하도록 할 수 있다.
본 발명에서는 지지 부재(12)를 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)로 나누어 열, 가압프레스를 이용하여 성형한 구조가 복잡하더라도 매우 용이하게 성형할 수 있도록 한 것이다. 즉, 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)로 나누는 것은 열, 가압프레스시에 일방향으로 압착하기 때문에 작업의 편이성과 구조강도를 유지하기 위해서이다.
제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)는 지지 부재(12)를 길이방향으로 절반으로 나누어 형성된 형상으로, 경사부(13), 지지부(14), 결합부(15) 및 리브(15c)가 전부 반으로 나뉘어지는 형상을 갖게 된다. 이와 같이, 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)를 열, 가압프레스를 이용하여 성형 한 후, 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)의 배면을 접하게 하여 서로 본딩 또는 볼트 결합하여 완성한다.
도 2b에서는 지지 부재(12)의 제2 실시 예를 도시하여 설명하였으나, 지지 부재(12)의 제1 실시예에서도 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)의 배면을 서로 본딩 또는 볼트 결합하여 구성하도록 할 수 있다.
수평 받침 부재(16)는 서로 다른 지지 부재(12)의 경사부(13)를 연결하는 형태로 설치될 수 있다. 도 1a에 도시된 것처럼, 수평 받침 부재(16)는 경사부(13) 또는 바닥 부재(11)와 수직이 되도록 적어도 2개의 경사부(13)에 고정될 수 있다. 수평 받침 부재(16)는 양쪽 끝에 설치되는 2개의 바닥 부재(11)에 이르는 길이로 설치될 수 있고 일정한 간격을 두고 2개 이상이 하나의 지지부(14)에 고정되도록 설치될 수 있지만 특별히 제한되는 것은 아니다. 수평 받침 부재(16)는 바닥 부재(11) 또는 지지 부재(12)와 동일 또는 유사한 소재로 만들어질 수 있다.
바닥 부재(11), 지지 부재(12) 및 수평 받침 부재(16)의 결합은 볼트 또는 용접과 같이 이 분야에서 공지된 방법에 따라 서로 결합될 수 있고 필요에 따라 보강 부재가 사용될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 서로 다른 사이의 연결 방법에 의하여 제한되지 않는다.
제1 바닥 고정부재(20)는 바닥 부재(11)가 간격을 유지하면서 일정한 형태를 갖도록 고정하고 또한 태양광 발전 모듈(S)의 하단부를 고정하기 위한 것으로 태양광 발전 모듈(S)의 하단부가 위치하는 부분에 수평 받침 부재(16)와 평행하게 구성되도록 하여, 태양광 발전 모듈(S)의 하단부가 안착이 되도록 하는 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 바닥 고정부재(20)의 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 바닥 고정부재(20)는 태양광 발전 모듈(S)의 하단부가 위치하는 부분에 수평 받침 부재(16)와 평행하게 구성되는 고정부(20a)와, 일측 상단부에 태양광 발전 모듈(S)이 결합되었을 때 태양광 발전 모듈(S)의 하단부를 지지할 수 있도록 단면이 ㄴ자 형상으로 구성된 지지부(20b)가 일체로 구성된다.
고정부(20a)는 도시된 바와 같이 H형강과 유사한 단면으로 형성될 수 있으며 중공부가 형성된 4각형의 단면을 갖도록 형성할 수 있고, 다양한 단면 형상을 갖을 수 있으며 특별히 형상에 제한은 없다.
이때, 고정부(20a)는 고정부(20a)의 상단의 일측에 기울어진 ㄴ자 단면을 갖는 지지부(20b)가 일체로 구성되도록 하여, 태양광 발전 모듈(S)의 하단부가 지지부(20b)에 걸쳐져 지지되도록 한다.
상기 지지부(20b)를 기울어진 ㄴ자 단면을 갖도록 하는 것은 태양광 발전 모듈(S)이 지지 부재(12)에 경사지게 결합되기 때문에, 태양광 발전 모듈(S)의 하단부 모서리가 지지부(20b)에 안정적으로 지지되도록 하는 것이다.
또한, 지지부(20a)의 내측 모서리에는 원형 단면을 갖는 홈(21)이 형성되도록 할 수 있다. 이와 같이 홈(21)을 형성하는 것은 태양광 발전 모듈(S)의 단부를 지지부(20a)에 거치시킬 때, 태양광 발전 모듈(S)의 지지부(20a)에 접하는 하단부 모서리가 파손되는 것을 방지하기 위해서이다.
태양광 발전 모듈(S)은 배면의 중앙부 또는 상단부측이 수평 받침 부재(16)에 결합구성되는데, 이웃한 태양광 발전 모듈(S)의 사이에 별도의 브라켓(18)을 구성하여 태양광 발전 모듈(S)의 양측단부를 구속하여 수평 받침 부재(16)에 결합하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전 모듈(S)의 결합상태를 도시한 확대도이다.
브라켓(18)은 도 5에 도시된 바와 같이, U자 단면을 갖는 결합채널(18a)과 결합채널(18a) 상단부에서 외측 양방향으로 절곡된 형상의 가압편(18b)을 형성하도록 하여, 이웃한 태양광 발전 모듈(S)의 사이에 끼워넣고 가압편(18b)이 양측의 태양광 발전 모듈(S)의 양측단부를 가압하도록 하면서 결합채널(18a)을 수평 받침 부재(16)에 결합하도록 할 수 있다.
태양광 발전 모듈(S)을 수평 받침 부재(16)에 결합하고서도, 별도로 제1 바닥 고정부재(20)에 태양광 발전 모듈(S)을 지지하도록 하는 것은 태양광 발전 모듈(S) 중앙하부에 위치하는 수평 받침 부재(16)가 태양광 발전 모듈(S)을 고정하고, 태양광 발전 모듈(S)의 하단부를 고정부재(20)에 지지함으로써, 상기 수평 받침 부재(16)를 중심으로 회전하려고 하는 회전변위를 구속하고 보다 안정적으로 태양광 발전 모듈(S)을 결합고정 하기 위해서이다.
태양광 발전 모듈(S) 설치를 위하여 수평 받침 부재(16)를 하나만 사용하기 때문에 지지 부재(12)의 치수를 감소시켜 자중을 감소시킬 수 있다.
태양광 발전 모듈(S)의 유지 또는 보수를 위한 통로를 형성하기 위하여 바닥 부재(11)에 설치되는 바닥 판(17)을 설치할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물(10)의 바닥 판(17)의 실시 예를 도시한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 바닥 고정부재(20)와 소정의 간격을 두고 평행하게 설치되는 제2 바닥 고정부재(19)와 제2 바닥 고정부재(19)와 제1 바닥 고정부재(20)의 상부에 걸쳐 설치되는 바닥 판(17)이 추가로 구성되도록 할 수 있다.
바닥 부재(11)에 설치되는 바닥 판(17)은 태양광 발전 모듈(S)의 유지 또는 보수를 위한 통로를 형성한다. 바닥판(17)은 유지 또는 보수의 편의성을 고려하여 임의의 위치에 설치될 수 있지만 바람직하게 태양광 발전 모듈(S)의 전면에 바닥 부재(11)의 길이방향에 수직이 되는 방향으로 연장되도록 설치될 수 있다. 바닥 판(17)의 폭은 사람의 보행이 가능한 임의의 크기를 가질 수 있고 예를 들어 철망, 플라스틱과 같은 일정한 강도를 가지면서 무게가 가벼운 소재로 만들어질 수 있다. 바닥 판(17)은 예를 들어 H형강과 같은 제2 바닥 고정부재(19) 및 제1 바닥 조정부재(20)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 제2 바닥 고정부재(19)는 제1 바닥 고정부재(20)와 일정한 간격을 유지하도록 구성하여, 제2 바닥 고정부재(19)와 제1 바닥 고정부재(20)의 상부에 걸쳐 바닥 판(17)을 고정 구성할 수 있다. 이와 같이 제1 바닥 고정부재(20)를 활용하고 하나의 제2 바닥 고정부재(19) 만을 추가하여 구성함으로써, 설치되는 부재의 양을 최소로 할 수 있다.
바닥 부재(11), 수평 받침 부재(16), 제1 바닥 고정 부재(20) 및 제2 바닥 고정 부재(19)는 섬유강화복합재로 구성되고 펄트루젼 방식으로 제조되도록 할 수 있다.
부유식 구조물을 구성하는 각 부재들은 강재와 비교할 때 재료적으로 우수한 성능을 확보할 수 있으며, 염해 및 유해환경 등과 같은 부식환경에 매우 우수하여 반영구적으로 사용할 수 있는 섬유강화복합재(Fiber Reinforced Polymeric Plastic, FRP)로 구성하는 것이 바람직하다. 섬유강화복합재는 레진과 보강섬유로 구성되며 레진은 보강섬유 사이의 응력(하중) 전달, 보강섬유의 좌굴(휨)방지, 유해환경으로부터 보강섬유 보호, 기계적 마모로부터 보강섬유 보호, 평면내 층간전단 저항 등의 역할을 하며 에폭시, 폴리에스테르, 비닐에스테르, 페놀 등이 사용될 수 있다. 보강섬유는 하중을 저항하는 주요 요소이고 보강섬유의 종류 및 배치에 따라 성질이 크게 달라진다. 보강섬유로는 탄소섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유 등이 사용될 수 있다. 섬유강화복합재의 생산방법에는 펄트루젼, 필라멘트와인딩, 핸드레이업 등이 있는데, 본 발명에서는 펄트루젼 방식으로 위에서 설명한 각 부재의 단면형상으로 생산한다. 펄트루젼 방식은 인발성형으로 단면형태를 결정하는 금형을 통해 생산되며 길이방향에 제한이 없이 무한 생산이 가능하고 보강섬유가 주로 길이방향으로 배치된다.
위에서 설명한 것과 같은 구조를 가진 구조물은 부유체(30)에 의하여 수면 위에 부유된 상태를 유지할 수 있다.
부유체(30)는 전체적으로 다양한 형상을 가질 수 있고 바닥 부재(11)의 아래쪽에 고정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유체의 분해사시도이고, 도 7은 도 6에 적용된 부유체의 일측 단면도이다.
도 6 및 도 7에서와 같이 본 발명에 따른 부유체(30)는 하부 버킷(320), 상부 덮개(330) 및 수지발포형 블럭(340)이 포함되어져 구성되도록 할 수 있다. 하부 버킷(320)과 상부 덮개(330)는 서로 접합되어 외통체를 이룬다.
상기와 같이 부유체(30)를 일정 크기의 박스형의 고내구성 부유체로 구성하여 바닥 부재(11)의 하부에 일정한 간격으로 설치하도록 하기 때문에, 바닥 부재(11)의 전 길이에 걸쳐 부유체(30)를 사용하지 않아도 되고, 일정간격으로 바닥 부재(11)의 하부에 설치하기 때문에 부유체(30)의 설치가 용이하며, 부유체(30)의 부분 교체가 매우 용이하고, 부유체를 설치하기 위한 별도의 부재가 필요하지 않기 때문에 부재량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
하부 버킷(320)은 상부로 개구되어 있는 소정 크기의 챔버(322), 그 개구측에 형성되어 있는 접합용 플랜지(323)로 구성된다. 도 6와 같이 하부 버킷(320)은 그 둘레가 바닥면(321)에 대해 소정 각도(θ)에 의해 기울기를 갖아 하방에서 상방의 높이 방향으로 단면이 증대되는 타원형 단면을 갖는다.
하부 버컷(320)을 타원형으로 구성할 경우 파랑에 의한 영향을 최소화할 수 있는 잇점이 있다.
이같이 하부 버킷(320)은 하방으로 단면이 작아지고 상방으로 단면이 커지는 형태가 되어 조류의 영향을 적게 받는다. 또한 하부 버킷(320)은 파랑에 의해 움직임을 받게 되더라도 균형을 쉽게 잡을 수 있어 부유식 구조물(10)이 수면상에서 안정된 자세로 부유식할 수 있도록 유도한다. 더욱이 하부 버킷(320)은 수면 아래로 내려갈수록 부력이 급상승하게 되어 부유체(30)가 수면으로 부상되는 복원속도가 빨라 지체없이 안정된 시설물을 신속히 안정화시킬 수 있다.
하부 버킷(320)은 부식 방지를 위해 코팅된 금속판으로 제작된 것이 될 수 있으나 바람직하게는 물보다 비중이 작고 성형성이 우수한 경질의 수지재로 제작된 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 경량으로 강도와 내구성이 뛰어난 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제작될 수 있다.
이때 하부 버킷(320)의 크기는 부력의 크기를 고려하여 제작된다. 즉, 부유식 구조물의 중량이 많이 나갈수록 하부 버킷(320)의 크기도 함께 증대될 수 있다.
접합용 플랜지(323)는 하부 버킷(320)의 개구를 따라 형성된다. 따라서 하부 버킷(320)의 상부면의 형상에 따라 형성되기 때문에 타원형인 하부 버킷(320)의 경우 타원형의 플랜지를 형성하게 된다.
상부 덮개(330)는 하부 버킷(320)과 동일한 재질로 구성된다. 상부덮개(330)는 하부 버킷(320)과 결합되어 챔버(322)를 밀폐시킨다. 상부 덮개(330)는 하면에 하부 버킷(320)의 개구에 면접합되도록 동일한 형태의 덮개 플랜지(331)를 갖는다. 또한 상부 덮개(330)의 상면에는 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물(10)을 위치시키기 위한 하나 이상의 프레임고정용 위치결정홈(332)이 형성되어 있다. 프레임고정용 위치결정홈(332)은 부유식 구조물(10)의 바닥 부재(11)가 자유롭게 안착되어지도록 오목하게 형성되어 단면이 사각형태를 가지고 홈의 깊이는 바닥 부재(11)의 높이와 동일하게 구성된다.
따라서 부유식 구조물(10)은 도 8과 같이 상부 덮개(330)의 프레임고정용 위치결정홈(332)에 설치되면 프레임고정용 위치결정홈(332)이 이탈방지턱의 기능을 한다. 따라서 부유식 구조물(10)과 부유체(30)의 결속력이 증가되고, 수면에 부유식 구조물(10)의 안정된 부유식 설치가 가능하다.
즉, 타원형인 부유체(30)는 장축이 바닥 부재(11)와 직교가 되도록 결합구성되기 때문에, 프레임고정용 위치결정홈(332)은 부유식 구조물(10)의 바닥 부재(11)의 배치 구조에 따라 부유체(30)의 장축에 직교되는 방향으로 구성한다.
이와 같이, 부유체(30)의 장축이 바닥 부재(11)와 직교가 되도록 결합구성하는 것은, 부유체(30)간의 거리가 짧도록 구성하여 전체 구조물에서의 부유체(30)간의 모멘트를 감소시키도록 하기 위해서이다.
상부 덮개(330)는 하부 버킷(320)과 플랜지 사이에 접착제를 바르고 볼트와 너트 등으로 결합될 수 있다. 이때 상부 덮개(330)와 하부 버킷(320)과의 사이에 밀봉을 높이기 위해 가스켓이 추가될 수 있다.
한편, 하부 버킷(320)과 상부 덮개(330)의 접합면에 누수의 염려를 제거하기 위해 수지발포형 블럭(340)이 설치된다. 수지발포형 블럭(340)은 상부 덮개(320)와 하부 버킷(320)의 사이에 밀폐되어 수납된다. 따라서 수지발포형 블럭(340)은 하부 버킷(320)의 챔버(322)와 동일한 형태로 제작될 수 있다. 수지발포형 블럭(340)은 스티로폼 또는 우레탄폼으로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 부유체(30)는 하부 버킷(320)과 상부 덮개(330)가 섬유강화플라스틱으로 제작되어진 경우 내구성이 높게 나타난다. 또한 하부 버킷(320)과 상부 덮개(330) 사이의 접합부분에 혹 밀봉 상태의 불량이 발생하더라도 수지발포형 블럭(340)에 의해 부력이 계속적으로 발생하므로 부유식 구조물(10)의 침수를 방지하여 안정된 부상을 유지할 수 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10 : 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물
11 : 바닥 부재
12 : 지지 부재
13 : 경사부
14 : 지지부
15, 15a : 고정부
16 : 수평 받침 부재
19 : 제2 바닥 고정부재
20 : 제1 바닥 고정부재
30 : 부유체
320: 하부 버킷
330: 상부 덮개
332: 프레임고정용 위치결정홈
340: 수지발포형 블럭
S : 태양광 발전 모듈
11 : 바닥 부재
12 : 지지 부재
13 : 경사부
14 : 지지부
15, 15a : 고정부
16 : 수평 받침 부재
19 : 제2 바닥 고정부재
20 : 제1 바닥 고정부재
30 : 부유체
320: 하부 버킷
330: 상부 덮개
332: 프레임고정용 위치결정홈
340: 수지발포형 블럭
S : 태양광 발전 모듈
Claims (13)
- 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11);
하부로 경사지도록 형성된 지지부(14)와 지지부(14)의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부(15)가 일체로 성형되어 결합부(15)가 바닥 부재(11)와 결합되는 지지 부재(12);
서로 다른 지지 부재(12)를 연결하도록 지지 부재(12)의 상단부에 결합되는 수평 받침 부재(16);
바닥 부재(11)를 연결하도록 수평 받침 부재(16)와 평행하게 구성되는 고정부(20a)와, 고정부(20a)의 일측 상단부에 단면이 기울어진 ㄴ자 형상의 지지부(20b)가 일체로 구성된 제1 바닥 고정부재(20);
하단부가 제1 바닥 고정부재(20)의 지지부(20b)에 지지되고 수평 받침 부재(16)에 결합되어 설치되는 태양광 발전 모듈(S); 및
바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부유체(30)를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1에 있어서,
지지 부재(12)의 지지부(14) 상단부의 하부에는 걸림턱(14a)이 구성되도록 하여, 수평 받침 부재(16)의 하단부가 걸림턱(14a)에 걸리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1에 있어서,
지지 부재(12)는 전체적으로 삼각형의 형상을 이루도록 지지부(14)의 상부에서 하부로 경사를 이루며 형성된 경사부(13) 및 경사부(13)의 하단부에서 내측으로 절곡된 형상의 결합부(15a)를 추가로 구성하고, 수평 받침 부재(16)를 지지 부재(12)의 경사부(13)의 상단부에 결합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
지지 부재(12)는 내측 중앙부에서 수직으로 돌출하여 리브(12c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 4에 있어서,
지지 부재(12)는 섬유강화복합재를 열, 가압 프레스를 이용하여 성형한 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)로 이루어지며, 제1 부재(12a)와 제2 부재(12b)의 배면을 서로 본딩 또는 볼트 결합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
제1 바닥 고정부재(20)의 지지부(20b)의 내측 모서리에는 원형 단면을 갖는 홈(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
제1 바닥 고정부재(20)와 소정의 간격을 두고 평행하게 제2 바닥 고정부재(19)를 구성하며, 제2 바닥 고정부재(19)와 제1 바닥 고정부재(20)의 상부에 걸쳐 설치되는 바닥 판(17)이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
바닥 부재(11), 수평 받침 부재(16) 및 제1 바닥 고정 부재(20)는 섬유강화복합재로 구성되고 펄트루젼 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
U자 단면을 갖는 결합채널(18a)과 결합채널(18a) 상단부에서 외측 양방향으로 절곡된 형상의 가압편(18b)으로 구성된 브라켓(18)을, 이웃한 태양광 발전 모듈(S)의 사이에 끼워넣어 가압편(18b)이 양측의 태양광 발전 모듈(S)의 양측단부를 가압하도록 하면서 결합채널(18a)을 수평 받침 부재(16)에 결합하는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
부유체(30)는, 상부로 개구되어 있는 소정 크기의 챔버(322)를 내부에 갖고, 하방에서 상방의 높이 방향으로 단면이 증대되는 타원형의 평단면을 갖는 하부 버킷(320)과;
하부 버킷(320)과 동일한 형태의 개구를 가지고 면접합되어 있는 상부 덮개(330); 및
상부 덮개(320)와 하부 버킷(320)의 사이에 밀폐되어 수납되어 있는 수지발포형 블럭(340);을 포함하도록 형성하여 바닥 부재(11)에 일정한 간격을 두고 구성되어, 장축에 대하여 바닥 부재(11)와 수직으로 결합되는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 10에 있어서,
상부 덮개(330)의 상면에 바닥 부재(11)를 위치시키기 위한 하나 이상의 프레임고정용 위치결정홈(332)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 10에 있어서,
하부 버킷(320)과 상부 덮개(330)는 섬유강화플라스틱으로 제작된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물. - 청구항 10에 있어서,
수지발포형 블럭(340)은 스티로폼 또는 우레탄폼으로 구성된 것을 특징으로 하는 단일형 지지부재를 이용한 태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물.
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