KR20140077258A - 수상 태양광발전 장치의 지지구조 - Google Patents

수상 태양광발전 장치의 지지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 관한 것으로, 수위가 낮아지더라도 무게추가 바닥면과 접촉하지 않고 앵커 측으로 이동할 수 있도록 하여 그 장력을 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 태양광발전 장치가 설치되는 부유체를 수면상에 항상 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 할 뿐만 아니라 상기 부유체의 상면에 회전체 프레임을 설치함으로써 태양광발전 장치가 상기 회전체 프레임에 의해 태양광을 추적할 수 있도록 하여 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하며, 또한, 상기 회전체 프레임의 일단에 물받이판을 형성시키고, 상기 물받이판이 물의 흐름에 대응하여 접철될 수 있도록 함으로써, 물의 흐름을 이용하여 상기 회전체 프레임의 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 관한 것이다.

Description

수상 태양광발전 장치의 지지구조{SUPPORT STRUCTURE FOR SOLAR GENERATING APPARATUS}
본 발명은 태양광발전 장치를 수면상에 항상 안정감 있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 할 뿐만 아니라, 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 관한 것이다.
최근 화석 자원의 고갈에 대비하여 태양광, 풍력, 조력 등의 대체에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 중에서도 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 발전장치 등은 이미 광범위하게 사용되고 있다.
하지만, 기존의 발전수단을 통해 수득하던 전기에너지를 상기 태양광 발전시설을 통해 보완하기 위해서는 상기 태양광 발전시설을 대규모로 설치해야 하는 단점이 있으며, 이를 위해서는 넓은 평지가 필요하다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 넓은 수면에 태양광 발전장치를 설치하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있으며, 구체적으로는 복수의 부구를 지지대로 상호 연결하여 일정 크기로 수면에 부유할 수 있도록 한 부유체에 태양광 발전장치를 설치하게 되지만, 모든 부유체가 그러하듯이 파도에 의해 흔들리는 경우가 많고, 이로 인해 태양광을 받아들이는 위치와 각도의 고정이 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 특허문헌 1에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 면적으로서 수면에 부유할 수 있도록 형성되는 부유체(10)와, 상기 부유체(10)의 상면에 설치되는 태양광 발전시설(20)과, 상기 부유체(10)의 주연부에 일정간격으로 설치되는 도르래부(30)와, 상기 도르래부(30)에 안내되게 끼워져서 부유체(10)를 고정하기 위한 지지로프(40)와, 상기 지지로프(40)의 일측단은 수중 바닥면에 설치되는 중량체의 앵커(50)와 연결되고, 상기 지지로프(40)의 타측단은 장력유지용 무게추(60)와 연결하여서 된 수상 태양광발전 장치를 제안하고 있다.
즉, 상기 특허문헌 1은 상기 장력유지용 무게추에 의해 지지로프를 항상 팽팽하게 고정시킴으로써 태양광 발전시설이 설치되는 부유체를 수면상에 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 하는 것이다.
하지만, 상기 특허문헌 1은 수위가 'A' 길이만큼 낮아질 경우, 무게추가 바닥면과 접촉하게 되며, 상기와 같이 무게추가 바닥에 접촉할 경우, 그 장력을 유지하지 못해 부유체가 파도에 의해 흔들리게 된다. 즉, 특허문헌 1은 'A' 길이 미만의 수위 변화에만 대응할 수 있으며, 'A' 길이 이상의 수위 변화가 있을 경우 부유체를 수면상에 제대로 고정시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 부유체 상면에 설치되는 태양광 발전시설이 고정형으로 설치됨에 따라 부유체가 흔들릴 경우, 태양광을 받아들이는 위치와 각도의 고정이 용이하지 않아 발전효율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1162473호 "가변형 지지로프가 구비된 수상 태양광 발전시스템"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수위가 'A' 길이만큼 낮아지더라도 무게추가 바닥면과 접촉하지 않고 앵커 측으로 가이드되어 이동할 수 있도록 함으로써, 'A' 길이 이상의 수위 변화에서도 그 장력을 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 태양광발전 장치가 설치되는 부유체를 수면상에 항상 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조를 과제의 해결 수단으로 한다.
아울러, 상기 부유체의 상면에 회전체 프레임을 설치함으로써 태양광발전 장치가 상기 회전체 프레임에 의해 태양광을 추적할 수 있도록 하여 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 발전효율이 향상시킬 수 있도록 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조를 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 회전체 프레임의 일단에 물받이판을 형성시키고, 상기 물받이판이 물의 흐름에 대응하여 접철될 수 있도록 함으로써, 물의 흐름을 이용하여 상기 회전체 프레임의 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조를 과제의 또 다른 해결 수단으로 한다.
본 발명은 태양광발전 장치를 수면상에 부유시키기 위한 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 있어서,
태양광발전 장치가 고정설치되는 회전체 프레임(10);
상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되어, 상기 회전체 프레임(10) 및 태양광발전 장치를 부유시키는 부유체(20);
상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되는 도르래(30);
상기 회전체 프레임(10)과 연결되어 상기 회전체 프레임(10) 및 부유체(20)를 수면상의 특정위치에 고정시키기 위한 앵커(40);
상기 회전체 프레임(10)과 앵커(40)를 연결하기 위한 수단으로써, 일단이 상기 앵커(40)와 연결되고, 끝단이 상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치된 도르래(30)를 매개로 장력유지용 무게추(60)와 연결되는 지지로프(50); 및
일단이 상기 장력유지용 무게추(60)와 결합되고, 타단이 상기 지지로프(50)의 일단에서 유동되도록 체결되어 상기 장력유지용 무게추(60)가 지지로프(50)를 따라 유동할 수 있도록 하는 무게추 가이드(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조를 과제의 해결 수단으로 한다.
한편, 상기 회전체 프레임(10)은,
태양광발전 장치가 고정설치되는 베이스(11);
상기 베이스(11)의 일단에 설치되어 베이스(11)를 회전시키는 회전구동수단(12); 및
상기 베이스(11)의 외주면을 따라 설치되며, 구동모터에 의해 접철동작하는 물받이판(13);을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 회전수단(12)은,
베어링(12c)을 매개로 상기 베이스(11)의 중앙부에 설치되고, 하부면에 상기 도르래(30)가 설치되는 체인기어(12a); 및
상기 베이스(11)의 일단에 설치되는 것으로, 일단이 구동모터에 결합되고, 타단이 상기 체인기어(12a)의 외경에 맞물림됨으로써, 상기 구동모터의 회전력에 대응하여 체인기어(12a)의 외경을 따라 회전하는 윔기어(12b);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 체인기어(12a)는,
상기 베이스(11)의 중앙부에서 베어링(12c)을 매개로 고정설치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 수위가 'A' 길이만큼 낮아지더라도 무게추가 바닥면과 접촉하지 않고 앵커 측으로 가이드되어 이동할 수 있도록 함으로써, 'A' 길이 이상의 수위 변화에서도 그 장력을 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 태양광 발전장치가 설치되는 부유체를 수면상에 항상 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 하며, 아울러, 상기 부유체의 상면에 회전체 프레임을 설치함으로써 태양광 발전장치가 상기 회전체 프레임에 의해 태양광을 추적할 수 있도록 하여 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 발전효율이 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 또한, 상기 회전체 프레임의 일단에 물받이판을 형성시키고, 상기 물받이판이 물의 흐름에 대응하여 접철될 수 있도록 함으로써, 물의 흐름을 이용하여 상기 회전체 프레임의 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 특허문헌 1에 따른 태양광 발전장치의 지지구조를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 지지구조를 나타낸 측면도
도 3은 도 2에 따른 지지구조의 작동 상태를 나타낸 측면도
도 4는 도 2에 따른 지지구조를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 지지구조를 나타낸 측면도
본 발명은 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 관한 것으로, 이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 지지구조를 나타낸 측면도로써, 본 발명은 회전체 프레임(10), 부유체(20), 도르래(30), 앵커(40), 지지로프(50), 장력유지용 무게추(60) 및 무게추 가이드(70)를 포함하여 구성된다.
상기 회전체 프레임(10)은 태양광발전 장치가 고정설치되는 구조물로써, 태양광발전 장치가 상기 회전체 프레임(10)을 매개로 회전하며 태양광을 추적할 수 있도록 함으로써, 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 부유체(20)는 상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되어, 상기 회전체 프레임(10) 및 태양광발전 장치를 부유시키는 수단으로써, 통상의 부구(예를 들면, 스티로폼 등의 발포체 또는 공기가 충전된 합성수지재 등)를 사용할 수 있다.
상기 도르래(30)는 후술되어질 체인기어(12a)에 설치되어 지지로프(50)와 장력유지용 무게추(60)의 연동 매개체로 사용되는 것으로, 자세한 기능은 후술하기로 한다.
상기 앵커(40)는 상기 회전체 프레임(10)과 연결되어 상기 회전체 프레임(10) 및 부유체(20)를 수면상의 특정위치에 고정시키기 위한 중량체로써, 바닥면에 고정설치된다.
상기 지지로프(50)는 상기 회전체 프레임(10)과 앵커(40)를 연결하기 위한 수단으로써, 일단이 상기 앵커(40)와 연결되고, 끝단이 상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치된 도르래(30)를 매개로 장력유지용 무게추(60)와 연결된다.
상기 장력유지용 무게추(60)는 상기 지지로프(50)를 항상 팽팽한 상태로 당기는 중량체로써, 상기 도르래(30)를 매개로 지지로프(50)와 연동한다.
상기 무게추 가이드(70)는 일단이 상기 장력유지용 무게추(60)와 결합되고, 타단이 상기 지지로프(50)의 일단에서 유동되도록 체결(예를 들면, 고리결합)되어 상기 장력유지용 무게추(60)가 지지로프(50)를 따라 유동할 수 있도록 한다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수위가 'A' 길이만큼 낮아지더라도 장력유지용 무게추(60)가 도 3의 '(b)'와 같이 바닥면과 접촉하지 않고, '(a)'에서와 같이, 앵커(40) 측으로 가이드되어 이동됨으로써, 'A' 길이 이상의 수위 변화에서도 그 장력을 유지할 수 있도록 하며, 이로 인해 태양광발전 장치가 설치되는 부유체(20)를 수면상에 항상 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유할 수 있게 한다.
한편, 상기 회전체 프레임(10)에 대해 구체적으로 살펴보면, 태양광발전 장치를 지지한 상태로 회전할 수 있는 다양한 구조를 적용할 수 있으나, 본 발명에서는 일 실시예로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(11), 회전구동수단(12) 및 물받이판(13)을 포함하여 구성된다.
상기 베이스(11)는 태양광발전 장치가 고정설치되는 기초로써 후술되어질 회전구동수단(12)에 의해 회전하며, 바 형태의 프레임으로 조립된 형태 등 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있다.
상기 회전구동수단(12)은 상기 베이스(11)를 회전시키기 위한 수단으로써, 체인기어(12a)가 베어링(12c)을 매개로 상기 베이스(11)의 중앙부에 설치(체인기어(12a)가 베이스(11)상판과는 이격되어 있으므로, 베이스(11)가 체인기어(12a)를 중심으로 회전가능하게 설치)된 상태에서 윔기어(12b)가 상기 구동모터의 회전력에 대응하여 체인기어(12a)의 외경을 따라 회전함으로써, 윔기어(12b)가 설치된 상기 베이스(11)를 회전시키게 된다.
이때, 상기 체인기어(12a)는, 상기 베이스(11)의 중앙부에서 베어링(12c)을 매개로 고정설치됨으로써 체인기어(12a)의 충격 및 흔들림 방지 및 베이스(11)와의 견고한 결합력을 유지시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 도르래(30)가 상기 체인기어(12a)에 결합된다.
한편, 크기, 부피 또는 무게 등이 비교적 큰 체인기어(12a)를 적용할 경우, 체인기어(12a)의 일측에 별도의 부력체를 추가할 수 있다.
상기 물받이판(13)은 상기 베이스(11)의 외주면을 따라 설치되며, 구동모터에 의해 접철동작하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 물받이판(13)이 물의 흐름에 대응하여 접철됨으로써 물의 흐름을 이용하여 상기 회전체 프레임(10)의 회전을 도움으로써 회전체 프레임(10)에 가해지는 부하를 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 다른 실시예로써, 지지로프(50), 도르래(30), 장력유지용 무게추(60) 및 무게추 가이드(70)와 같은 구성을 이용하는 것과 달리, 도 5에 도시된 바와 같이, 체인기어(12a)와 앵커(40)를 접철식 앵커(80)로 연결함으로써, 수위가 낮아지더라도 그 수위 변화에 용이하게 대응하면서도 그 장력 및 지지력을 유지할 수 있도록 하며, 태양광발전 장치가 설치되는 부유체(20)를 수면상에 항상 안정감있게 고정지지되는 상태로 부유시키게 된다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 회전체 프레임 11 : 베이스
12 : 회전구동수단 12a : 체인기어
12b : 웜기어 12c : 베어링
13 : 물받이판 20 : 부유체
30 : 도르래 40 : 앵커
50 : 지지로프 60 : 장력유지용 무게추
70 : 무게추 가이드 80 : 접철식 앵커

Claims (4)

  1. 태양광발전 장치를 수면상에 부유시키기 위한 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 있어서,
    태양광발전 장치가 고정설치되는 회전체 프레임(10);
    상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되어, 상기 회전체 프레임(10) 및 태양광발전 장치를 부유시키는 부유체(20);
    상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되는 도르래(30);
    상기 회전체 프레임(10)과 연결되어 상기 회전체 프레임(10) 및 부유체(20)를 수면상의 특정위치에 고정시키기 위한 앵커(40);
    상기 회전체 프레임(10)과 앵커(40)를 연결하기 위한 수단으로써, 일단이 상기 앵커(40)와 연결되고, 끝단이 상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치된 도르래(30)를 매개로 장력유지용 무게추(60)와 연결되는 지지로프(50); 및
    일단이 상기 장력유지용 무게추(60)와 결합되고, 타단이 상기 지지로프(50)의 일단에서 유동되도록 체결되어 상기 장력유지용 무게추(60)가 지지로프(50)를 따라 유동할 수 있도록 하는 무게추 가이드(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전체 프레임(10)은,
    태양광발전 장치가 고정설치되는 베이스(11);
    상기 베이스(11)의 일단에 설치되어 베이스(11)를 회전시키는 회전구동수단(12); 및
    상기 베이스(11)의 외주면을 따라 설치되며, 구동모터에 의해 접철동작하는 물받이판(13);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전수단(12)은,
    베어링(12c)을 매개로 상기 베이스(11)의 중앙부에 설치되고, 하부면에 상기 도르래(30)가 설치되는 체인기어(12a); 및
    상기 베이스(11)의 일단에 설치되는 것으로, 일단이 구동모터에 결합되고, 타단이 상기 체인기어(12a)의 외경에 맞물림됨으로써, 상기 구동모터의 회전력에 대응하여 체인기어(12a)의 외경을 따라 회전하는 윔기어(12b);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조.
  4. 태양광발전 장치를 수면상에 부유시키기 위한 수상 태양광발전 장치의 지지구조에 있어서,
    태양광발전 장치가 고정설치되는 회전체 프레임(10);
    상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 설치되어, 상기 회전체 프레임(10) 및 태양광발전 장치를 부유시키는 부유체(20);
    상기 회전체 프레임(10)와 연결되어 상기 회전체 프레임(10) 및 부유체(20)를 수면상의 특정위치에 고정시키기 위한 앵커(40);
    상기 회전체 프레임(10)과 앵커(40)를 연결하기 위한 수단으로써, 일단이 상기 앵커(40)와 연결되고, 타단이 상기 회전체 프레임(10)의 하부면에 연결되는 접철식 앵커(80)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전 장치의 지지구조.
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