KR20150037110A - 부유식 태양광 발전 계류 시스템 - Google Patents

부유식 태양광 발전 계류 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 구조물의 측면의 계류줄이 결합되는 포인트에 하중 작용점을 모두 중앙부 한점에 작용하도록 형성된 보조 구조물을 구성하여, 보조 구조물 자체에서도 회전변위가 발생하지 않으면서도 수위차에 따른 계류줄의 길이를 보조 구조물에서 흡수하도록 하여 태양광 발전 구조물의 각도나 방향이 변화되지 않도록 한 부유식 태양광 발전 계류 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템의 바람직한 일 실시 예는 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재와, 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부력체와, 일정한 경사면을 이루도록 구성되는 경사 부재에 지지되어 설치되는 태양광 발전 모듈로 이루어지는 태양광 발전 구조물과; 일정한 면적을 이루도록 격자형상으로 구성되는 지지 부재와, 지지 부재의 하부에 구성되는 부력체와, 지지 부재의 상부에 중앙부를 가로질러 결합 구성되는 결합 부재와, 지지 부재의 일측 상부의 양측에는 중앙부에 관통구가 형성되도록 고정 구성되는 가이드부와, 결합 부재의 상부의 중앙부에는 롤러가 회전가능하게 고정 구성되는 제1 롤러부와, 제1 롤러부를 중심으로 양측에는 각각 롤러가 회전가능하게 고정 구성되는 제2 롤러부 및 고정부가 구성되는 계류 보조 구조물과; 결합 부재의 중앙부에 일단이 고정되고, 지지 부재의 양측의 가이드부의 롤러를 각각 관통하여 태양광 발전 구조물의 측면에 연결되는 연결 케이블과; 일단부가 수저면의 앵커 또는 지상에 고정되며, 제1 롤러부 및 제2 롤러부를 거쳐 타단부가 고정부에 고정설치되며, 제2 롤러부 및 고정부의 사이에 무게추가 고정 구성되는 계류줄;로 구성된다.

Description

부유식 태양광 발전 계류 시스템{Mooring System for Floated Solar Energy Generating Structure}
본 발명은 부유식 태양광 발전 계류 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유식 태양광 시스템에 있어서 태양광 발전 구조물의 측면의 계류줄이 결합되는 포인트에 하중 작용점을 모두 중앙부 한점에 작용하도록 형성된 보조 구조물을 구성하여, 보조 구조물 자체에서도 회전변위가 발생하지 않으면서도 수위차에 따른 계류줄의 길이를 보조 구조물에서 흡수하도록 하여 태양광 발전 구조물의 각도나 방향이 변화되지 않도록 한 부유식 태양광 발전 계류 시스템에 관한 것이다.
태양광으로부터 전력을 얻는 태양광발전은 주간에는 어느 곳에서나 가능하며, 유지보수가 쉽고 무인화가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 태양광 발전 구조물의 최초 설치시 태양광모듈이 남향을 향하도록 일정한 방향으로 고정하였더라도 수위차가 발생하면 계류줄의 각도가 변화하여 계류줄의 수평분력에서 차이를 나타내므로 결과적으로 최초설치시와 비교할 때 힘의 평형관계가 파괴되기 때문에 회전변위가 발생하게 되며, 회전변위가 발생하면 태양광모듈의 각도가 변하므로 발전량을 감소시키게 된다.
즉, 부유식 구조물에서 수위차가 클 경우 계류줄의 여유길이를 증가시켜야 만 수위시 구조물의 안전을 확보할 수 있고, 수위차가 클 경우 계류줄이 과다하게 소요되며, 계류줄에 항상 장력을 유지시키기 위한 보조추 개소를 증가시키거나 보조추의 중량을 증가시켜야 부유식 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 문제점이 있었으며, 또한, 보조추의 개소 증가 및 중량을 증가시킬 경우 수상에서 작업이 매우 어려운 문제점도 있었다.
또한 이러한 문제점을 해소하고자 종래의 기존 계류 시스템에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 수중 앵커와 태양광 구조물 사이에 계류 보조 구조물(2)을 구성하여, 태양광 발전 구조물과 앵커(5) 사이에 연결된 계류줄(6)에 대해 힘의 방향을 변화시켜 구조물에 수평방향력만 작용하게 하였다. 그러나 계류 보조 구조물(2)과 태양광 발전 구조물에 연결된 연결 케이블은 수평방향으로 인장력만 작용하고, 계류 보조 구조물(2)과 앵커(5)에 연결된 계류줄(6)은 사선으로 연결되므로 수평방향 및 중력(수직)방향으로 분력들이 작용하게 된다. 따라서, 계류 보조 구조물(2)과 앵커(5) 사이에서 작용하는 중력방향 분력에 의해 계류 보조 구조물(2)이 수평을 유지할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제2010-0117183호 "추에 의해 지지되는 수상태양광 발전장치"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 도 7에서와 같이 "수상에 설치하는 태양광 발전장치에 있어서, 태양전지판이 고정되어 물위에 뜨는 태양전지판지지프레임(10)의 네모서리에 연결와이어(30)로 위치고정부표프레임(20)이 고정되고, 위치고정부표프레임(20)은 수중 지면에 고정된 지면고정추(50)와 상하이동추(60)의 사이에 고정된 추고정와이어(40)가 가이드롤러(24)를 통해 상하 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 추에 의해 지지되는 수상태양광 발전장치."로 구성하여, 고정봉(양방향 및 일방향 고정봉)들이 구비된 계류장치들이 큰 고정력을 가지게 되어 태양전지 모듈들이 설치된 부유체들이 수면 위에서 설정된 범위 밖으로 떠다니지 않고 계류되도록 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 상하이동추(60)가 연결와이어(30) 및 추고정와이어(40)의 수위에 따른 여유 길이를 흡수하지 못하기 때문에, 수위가 낮아졌을 경우에는 상하이동추(60)가 수중 지반에 닿고, 수위가 올라갈 때에 상하이동추(60)가 수중지반에서 걸리거나 흙속(뻘 등)에 묻혀 나오지 않을 경우에는 결국 계류줄에 과도한 하중이 작용하게 되어 침수 또는 수위변화에 따른 기능을 수행하지 못할 뿐만 아니라 부유되어 있는 전체 구조물의 파괴 또는 침수가 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 문제점은 구조물에 연결되어 있는 계류 포인트의 국부적인 손상을 가져올 수 있고 태양광발전소 전체의 침수가 되는 문제점이 있었다.
특허공개 제2010-0117183호 "추에 의해 지지되는 수상태양광 발전장치"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 태양광 발전 구조물의 측면의 계류줄이 결합되는 포인트에 하중 작용점을 모두 중앙부 한점에 작용하도록 형성된 보조 구조물을 구성하여, 보조 구조물 자체에서도 회전변위가 발생하지 않으면서도, 수위차에 따른 계류줄의 여유길이를 보조 구조물에서 흡수하도록 구성하여 앵커와 보조 구조물 사이에서 발생하는 수직방향 분력은 보조 구조물의 부력으로 상쇄시키고, 태양광 발전 구조물에서는 수평방향 분력만 작용하도록 하여 태양광 발전 구조물의 최초 설치한 위치에서 각도나 방향이 변화되지 않도록 함으로써, 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 수위차에 관계없이 태양광 발전 구조물이 항상 남향을 향하도록 고정구성할 수 있어 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재와, 바닥 부재의 아래쪽에 설치되는 부력체와, 일정한 경사면을 이루도록 구성되는 경사 부재에 지지되어 설치되는 태양광 발전 모듈로 이루어지는 태양광 발전 구조물과; 일정한 면적을 이루도록 격자형상으로 구성되는 지지 부재와, 지지 부재의 하부에 구성되는 부력체와, 지지 부재의 상부에 태양광 발전 구조물까지의 일직선 방향에 대하여 직각방향으로 배치되도록 중앙부를 가로질러 결합 구성되는 결합 부재와, 지지부재의 일측 상부의 양측에는 중앙부에 관통구가 형성되도록 고정 구성되는 가이드부와, 결합 부재의 상부의 중앙부에는 롤러가 회전가능하게 고정 구성되는 제1 롤러부와, 제1 롤러부를 중심으로 양측에는 각각 롤러가 회전가능하게 고정 구성되는 제2 롤러부 및 고정부가 구성되는 계류 보조 구조물과; 결합 부재의 중앙부에 일단이 고정되고, 지지부재의 양측의 가이드부의 롤러를 각각 관통하여 태양광 발전 구조물의 측면에 연결되는 연결 케이블과; 일단부가 수저면의 앵커 또는 지상에 고정되며, 제1 롤러부 및 제2 롤러부를 거쳐 타단부가 고정부에 고정설치되며, 제2 롤러부 및 고정부의 사이에 무게추가 고정 구성되는 계류줄;로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 계류 보조 구조물의 지지부재의 일측 상부의 중앙부에 가이드부가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 가이드부는 고정 브라켓에 롤러가 회전가능하게 고정 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 가이드부의 롤러는 상부와 하부에 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수직 롤러가 구성되어 연결 케이블이 한 쌍의 수평 롤러 및 수직 롤러의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 제1 롤러부 및 제2 롤러부의 롤러는 상부와 하부에 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한쌍의 수직 롤러가 구성되어 계류줄이 한 쌍의 수평 롤러 및 수직 롤러의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 무게추의 상부에도 롤러가 회전가능하게 고정 설치되며, 계류줄이 롤러를 지나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 롤러는 평행하게 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수직 롤러가 구성되어, 계류줄이 각각 수평 롤러의 하부와 수직 롤러의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 지지부재는 FRP를 인발성형하여 형성하는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템은 태양광 발전 구조물의 측면의 계류줄이 결합되는 포인트에 하중 작용점을 모두 중앙부 한점에 작용하도록 형성된 보조 구조물을 구성하여, 보조 구조물 자체에서도 회전변위가 발생하지 않으면서도, 수위차에 따른 계류줄의 여유길이를 보조 구조물에서 흡수하도록 구성하여 앵커와 보조 구조물 사이에서 발생하는 수직방향 분력은 보조 구조물의 부력으로 상쇄시키고, 태양광 발전 구조물에서는 수평방향 분력만 작용하도록 하여 태양광 발전 구조물의 최초 설치한 위치에서 각도나 방향이 변화되지 않도록 함으로써, 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 수위차에 관계없이 태양광 발전 구조물이 항상 남향을 향하도록 고정구성할 수 있어 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 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 1은 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템에서 사용되는 계류 보조 구조물의 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 가이드부(24)의 일부절개 사시도이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)의 일부절개 사시도이다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 제3 롤러부(41)의 일부 분해 사시도이다.
도 6은 종래의 계류 시스템에서의 계류 보조 구조물의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.
도 7은 종래의 추에 의해 지지되는 수상태양광 발전장치를 도시한 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 1은 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템은 수상에서 부유하며 태양광 발전을 할 수 있는 태양광 발전 구조물(10)과, 태양광 발전 구조물(10)이 계류하도록 수저면의 앵커(50) 또는 지상에 고정 구성되는 계류줄(60)로 이루어지며, 태양광 발전 구조물(10)과 계류줄(60)이 결합되는 계류 포인트에 연결 케이블(30)로 연결하여 계류 보조 구조물(20)을 구성한다.
태양광 발전 구조물(10)은 수상에서 부유하며 태양광 발전을 할 수 있도록 태양광 발전 모듈(15)이 구성된다. 태양광 발전 구조물(10)은 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11)와, 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부력체(13)와, 일정한 경사면을 이루도록 구성되는 경사 부재에 지지되어 설치되는 태양광 발전 모듈(15)로 이루어진다.
바닥 부재(11)는 구조물 전체의 하중을 지지하면서 태양광 발전 모듈(15)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.
바닥 부재(11)는 일반적으로 격자형으로 배치되어 일정한 면적을 이루도록 구성된다.
태양광 발전 모듈(15)은 배면의 중앙부 또는 상단부측이 경사 부재에 결합구성되어, 태양광의 입사 각도에 직각이 되도록 결합고정 한다.
부력체(13)는 상기에서 설명한 것과 같은 구조를 가진 바닥 부재(11) 및 태양광 발전 모듈(15)을 수면 위에 부유된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 부력체(13)는 전체적으로 다양한 형상을 가질 수 있고 바닥 부재(11)의 아래쪽에 고정될 수 있다.
계류 보조 구조물(20)은 수위차에 따른 계류줄(60)의 여유길이를 계류 보조 구조물(20)에서 흡수하도록 하는 역할을 한다. 이와 같이 계류 보조 구조물(20)은 앵커(50) 또는 지상과 계류줄(60)로 직접 연결되고, 태양광 발전 구조물(10)은 연결 케이블(30)로 계류 보조 구조물(20)에 연결되기 때문에 간접적으로 계류줄(60)에 연결되게 된다.
이와 같이 구성되어, 계류 보조 구조물(20)과 앵커(50) 또는 지상의 고정점 사이에서 발생하는 수직방향 분력은 계류 보조 구조물(20)의 부력으로 상쇄되고, 간접적으로 계류줄(60)에 연결된 태양광 발전 구조물(10)에는 수평 방향 분력만 작용된다. 따라서, 최초 설치한 위치에서 태양광 발전 구조물(10)의 각도나 방향이 변화되지 않도록 하여 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 수위차에 관계없이 태양광 발전 구조물이 항상 남향을 향하도록 고정구성할 수 있어 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
계류 보조 구조물(20)은 태양광 발전 구조물(10)에 직접 연결 케이블(30)로 연결되고, 다시 계류 보조 구조물(20)은 계류줄(60)로 수저면에 앵커(50)로 고정설치된다.
상기와 같이, 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템은 수상에 설치되기 때문에 계류줄(60)이 수저면의 앵커(50)에 고정되나, 부유식 태양광 발전 계류 시스템이 지상과 인접한 경우에는 지상에 고정하도록 할 수 있다. 이하, 상세한 설명에서는 계류줄(60)이 수저면의 앵커(50)에 고정된 예를 중심으로 설명한다.
도면을 참조하여 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템에 적용되는 계류 보조 구조물(20)을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템에서 사용되는 계류 보조 구조물의 사시도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 계류 보조 구조물(20)은 일정한 면적을 이루도록 구성되는 지지 부재(21)와, 지지 부재(21)의 하부에 구성되는 부력체(22)와, 지지 부재(21)의 상부에 중앙부를 가로질러 결합 구성되는 결합 부재(23)와, 지지부재(21)의 태양광 발전 구조물(10)과 인접한 측면에 구성되는 가이드부(24)와, 결합 부재(23)의 상부의 중앙부에는 구성되는 제1 롤러부(25a), 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)로 이루어진다.
지지 부재(21)는 계류 보조 구조물(20)의 하중을 지지하도록 하며, 각각의 지지 부재(21)는 H형강, FRP등과 같이 이 분야에서 공지된 소재로 만들어질 수 있다.
FRP(fiber reinforced plastics)로 형성시에는 FRP를 인발성형하여 형성하도록 할 수 있어, 지지 부재(21)를 경량화시킬 수 있으면서도, 단면 형상에 제약을 받지 않고 내열성이 우수하고 부식에 강할 뿐만 아니라 강도가 높아 수상에 부유하는 지지 부재(21)의 소재로 바람직하다.
또한, 다수 개의 지지 부재(21)는 일정 간격을 두고 서로 평행이 되도록 배치될 수 있다. 지지 부재(21)의 설치 간격 또는 개수는 태양광 발전 모듈의 크기에 따라 적절하게 선택될 수 있지만 특별히 제한되지 않는다. 지지 부재(21)는 도시된 바와 같이 격자형으로 배치되어 일정한 면적을 이루도록 구성되는 것이 바람직하다.
부력체(22)는 지지 부재(21)의 하부에 설치되어 지지 부재(21)를 수면 위에 부유된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
결합 부재(23)는 지지 부재(21)의 상부에 계류 보조 구조물(20)의 중앙부를 가로질러 결합 구성된다.
이때, 하중작용점을 모두 계류 보조 구조물(20)의 중앙부로 위치시키기 위해 계류 보조 구조물(20)에서 앵커(50)-계류 보조 구조물(20)-태양광 발전 구조물(10)의 일직선 방향에 대해 직각방향으로 결합 부재(23)를 배치한다.
즉, 후술하는 계류줄(60)이 앵커(50)-계류 보조 구조물(20)-태양광 발전 구조물(10)의 일직선 방향에 대해 직각방향으로 배치된 후, 결합 부재(23)의 중앙부의 제1 롤러부(25a)를 거쳐 앵커(50)에 일단이 결합되도록 한다.
결합 부재(23)의 단면은 지지 부재(22)와 동일한 형상으로 구성될 수 있으며, 앵커(50)와 결합된 계류줄(60)이 계류 보조 구조물(20)의 중앙부 한점에 작용할 수 있도록 결합 부재(23)를 계류 보조 구조물(20)의 중앙부를 가로질러 결합 구성되도록 한다.
이와 같이 구성된 계류 보조 구조물(20)의 상부에는 가이드부(24), 제1 롤러부(25a), 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)가 결합 구성된다.
가이드부(24)는 격자형을 이루는 지지 부재(21)의 태양광 발전 구조물(10)과 인접한 면의 지지 부재(21)의 상부에 결합구성되는데, 지지 부재(21)의 길이의 중심에서 양측으로 대칭된 지점에 고정 구성된다.
즉, 가이드부(24)는 태양광 발전 구조물(10)과 인접한 면의 지지 부재(21)의 상부에 대칭되도록 2개가 결합 구성되도록 하여, 연결 케이블(30)의 구성시에, 연결 케이블(30)의 일단이 결합 부재(23)의 중앙부에 고정되고 지지부재(21)의 양측의 가이드부(24)를 각각 관통하여 태양광 발전 구조물(10)의 측면에 연결되도록 한다.
이와 같이, 계류 보조 구조물(20)의 중앙부 한점인 결합 부재(23)의 중심부에서 양방향으로 사선으로 태양광 발전 구조물(10)과 결합되도록 하여 회전변위를 억제하도록 한다. 또한, 계류 보조 구조물(20)은 연결 케이블(30)의 인장력에 의해 항상 안정적으로 수직방향 및 수평방향에 대한 회전변위를 허용하지 않게 되는 것이다.
이때, 가이드부(24)는 고정 브라켓(242)에 롤러(241)가 회전가능하게 고정 구성할 수 있으며, 연결 케이블(30)이 지지 부재(21)의 양측의 가이드부(24)의 롤러(241)를 각각 관통하여 태양광 발전 구조물(10)의 측면에 연결되도록 하여, 회전변위에 대하여 연결 케이블(30)의 손상없이 연결 케이블(30)의 인장력이 유지되도록 하는 역할을 한다.
계류 보조 구조물(20)과 태양광 발전 구조물(10) 사이에 연결 케이블(30)을 2개 이상으로 한 경우에는 1개로 한 경우에 비해 태양광 발전 구조물(10)의 계류 접합부 위치에서의 응력이 집중되는 것을 완화하여 계류하중이 분산되는 효과를 갖도록 하는 것이다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 계류 보조 구조물(20)의 지지 부재(21)의 일측 상부의 중앙부에 가이드부(24)가 추가로 구성되도록 하여, 계류 보조 구조물(20)이 태양광 발전 구조물(10)의 3곳의 지점에 결합되도록 하여 보다 더 안정적으로 회전변위를 억제하도록 할 수도 있다.
계류줄(60)은 일단이 수중에 설치되는 앵커(50)에 고정되고, 타단이 계류 보조 구조물(20)에 고정되어 구성된다.
계류줄(60)은 일단부가 수저면에 앵커(50)에 고정되며, 제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)를 거쳐 타단부가 고정부(27)에 고정설치되며, 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)의 사이에 무게추(40)가 계류줄을 통해 수위차가 변화될 때마다 이동할 수 있도록 구성된다.
결합 부재(23)의 상부의 중앙부에는 롤러(251)가 고정 브라켓(252)에 회전가능하게 고정 구성되는 제1 롤러부(25a)와, 제1 롤러부(25a)를 중심으로 양측에는 각각 롤러(251)가 고정 브라켓(252)에 회전가능하게 고정 구성되는 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)가 구성된다.
이때, 결합 부재(23)의 일측의 고정부(27)에 계류줄(60)의 타단이 고정되고, 결합 부재(23)의 타측의 제2 롤러부(25b)를 거친 후, 제1 롤러부(25a)를 거친 후 앵커(50)에 일단이 고정되도록 하여, 앵커(50)에 연결된 계류줄(60)에 의해 발생하는 인장력을 계류 보조 구조물(20)의 중앙부 한점에서 작용하게 하여 계류 보조 구조물(20)이 앵커(50) 측으로 기우는 현상을 방지한다. 즉, 계류 보조 구조물(20)에서 앵커(50) 측의 단부에 계류줄(60)의 타단부를 고정설치하면, 하중에 불균형하게 작용하여 계류 보조 구조물(20)에 회전변위가 발생하여 계류 보조 구조물(20)이 수평을 유지하지 어려운 문제점이 있다. 따라서, 계류줄(60)의 타단부가 계류 보조 구조물(20)의 중앙부에 위치하도록 계류 보조 구조물(20)의 중심의 한점에 해당하는 제1 롤러부(25a)를 거쳐 앵커(50)에 결합되도록 하는 것이다.
이때, 계류줄(60)의 중앙부에는 무게추(40)가 결합 구성되고, 무게추(40)가 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27) 사이에 위치하도록 한다. 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27) 사이에 위치한 무게추(40)는 결합 부재(23)의 중앙부 하부에 위치하게 되어 회전 변위가 발생하지 않도록 하면서, 무게추(40)의 중량에 의하여 계류줄(60)이 늘어져 무게추(40)가 수중으로 잠기도록 구성된다.
상기와 같이 구성되면, 수위차에 따라 수위가 낮아지면 계류줄(60)이 길어지면, 무게추(40)가 수중으로 더 깊이 들어가 계류줄(60)의 여유길이를 흡수하고, 수위가 높아지면 무게추(40)가 상부로 올라가면서 무게추(40)가 올라간 만큼 계류줄(60)의 길이도 증가하게 되는데, 계류줄(60)의 수위차에 의한 길이조절에도 불구하고 무게추(40)에 의하여 계류줄(60)은 항상 장력을 유지하게 된다.
수위차가 내려갈 경우 무게추(40)는 수위차가 내려간 길이의 반 정도가 수중으로 더 잠기게 되며, 이때 무게추(40)가 수저면에 닿지 않도록 구성하는 것이 중요하므로, 수위가 낮고 수위차가 큰 지역에서는 제2 롤러부(25b)와 고정부(27) 사이에 롤러부를 하나 더 구비하여 무게추가 하저면에 닿는 것을 억제할 수 있다.
즉, 무게추(40)의 상부에는 롤러(411)가 고정 브라켓(412)에 회전가능하게 고정 구성되는 제3 롤러부(41)가 고정 설치되도록 하고, 계류줄(60)이 롤러(411)를 지나도록 구성되도록 하여, 수위차에 따라 수위가 낮아지면 계류줄(60)이 길어지면, 무게추(40)가 수중으로 더 깊이 들어가 계류줄(60)의 여유길이를 흡수하고, 수위가 높아지면 무게추(40)가 상부로 올라가면서 무게추(40)가 올라간 만큼 계류줄(60)의 길이도 증가하게 되는데, 계류줄(60)의 이동에 상관없이 항상 계류 보조 구조물(20)의 중심부의 하부에 위치하도록 한다.
즉, 무게추(40)가 수중에 닿지 않도록 무게추(40)에 롤러(411)를 설치하도록하여, 수위가 내려가더라도 무게추(40)는 수위가 내려가는 변위의 1/2만 하강하므로 수중 바닥에 닿을 우려가 없어, 수위변화에 따라 계류줄(60)을 흡수하여 항상 장력을 유지하도록 대응할 수 있으면서도 무게추(40)가 수중지반에 닿아 하중으로 작용하여 구조물이 침수, 파손되는 것을 방지할 수 있다.
가이드부(24), 제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)의 고정 브라켓(242)(252)은 형상에 제한은 없으며, 롤러(241)(251)의 양단을 회전가능하도록 고정시키기 위한 형상이면 되며, 재질은 알루미늄, 강재, FRP등 다양한 공지의 재질로 형성되어, 지지 부재(21) 및 결합 부재(23)에 볼트 결합 등 공지의 다양한 방법으로 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 가이드부(24)의 일부절개 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 롤러(241)는 수평방향의 한 쌍의 수평 롤러(241a)와 수직방향의 한쌍의 수직 롤러(241b)로 이루어지도록 하고, 연결 케이블(30)이 한 쌍의 수평 롤러(241a) 및 수직 롤러(241b)의 사이를 관통하도록 구성되도록 하여, 수평 및 수직방향으로의 변위시에 연결 케이블(30)이 수직 롤러(241b) 또는 수평 롤러(241a)에 맞닿아 롤러(241a)(241b)가 회전하도록 하여, 수직방향뿐만 아니라 수평방향에서도 장력을 유지하면서도 연결 케이블(30)의 훼손을 방지하도록 할 수 있다.
이때, 수직 롤러(241b)는 평행하게 고정 구성되어도 되지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 구조물(10)과 연결되는 연결 케이블(30)이 사선으로 결합되기 때문에, 이에 대응하도록 수평 롤러(241a)를 중심으로 대각선으로 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)의 일부절개 사시도이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 롤러(251)는 수평방향의 한 쌍의 수평 롤러(251a)와 수직방향의 한쌍의 수직 롤러(251b)로 이루어지도록 하고, 계류줄(60)이 한 쌍의 수평 롤러(251a) 및 수직 롤러(251b)의 사이를 관통하도록 구성되도록 하여, 수평 및 수직방향으로의 변위시에 계류줄(60)이 수직 롤러(251b) 또는 수평 롤러(251a)에 맞닿아 롤러(251a)(251b)가 회전하도록 하여, 수직방향뿐만 아니라 수평방향에서도 장력을 유지하면서도 계류줄(60)의 훼손을 방지하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 제3 롤러부(41)의 일부 분해 사시도이다.
롤러(411)는 평행하게 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러(411a)와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한쌍의 수직 롤러(411b)가 구성되어, 계류줄(60)이 각각 수평 롤러(411a)의 하부와 수직 롤러(411b)의 사이를 관통하도록 구성되도록 하여, 수평 및 수직방향으로의 변위시에 계류줄(60)이 수직 롤러(261b) 또는 수평 롤러(261a)에 맞닿아 롤러(261a)(261b)가 회전하도록 하여, 수직방향뿐만 아니라 수평방향에서도 장력을 유지하면서도 계류줄(60)의 훼손을 방지하도록 할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템은 앵커(50)와 보조 구조물(20) 사이에서 발생하는 수직방향 분력은 보조 구조물(20)의 부력으로 상쇄시키고, 태양광 발전 구조물(10)에서는 수평방향 분력만 작용하도록 하여 최초 설치한 위치에서 태양광 발전 구조물(10)의 각도나 방향이 변화되지 않도록 한다. 또한, 계류 보조 구조물(20)과 태양광 발전 구조물(10) 사이에 연결되는 계류줄(60)은 계류 보조 구조물(20)에 설치된 롤러부(24)(25a)(25b)를 통과하게 되어 계류 보조 구조물(20) 중앙부에서만 하중이 작용하더라도 계류 보조 구조물(20)에는 수평면에 대해 회전변위가 발생하지 않으며, 롤러부(24)(25a)(25b)에서 회전변위를 억제하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 부유식 태양광 발전 계류 시스템은 태양광 발전 구조물의 측면의 계류줄이 결합되는 포인트에 하중 작용점을 모두 중앙부 한점에 작용하도록 형성된 보조 구조물을 구성하여, 보조 구조물 자체에서도 회전변위가 발생하지 않으면서도, 수위차에 따른 계류줄의 여유길이를 보조 구조물에서 흡수하도록 구성하여 앵커와 보조 구조물 사이에서 발생하는 수직방향 분력은 보조 구조물의 부력으로 상쇄시키고, 태양광 발전 구조물에서는 수평방향 분력만 작용하도록 하여 태양광 발전 구조물의 최초 설치한 위치에서 각도나 방향이 변화되지 않도록 함으로써, 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 수위차에 관계없이 태양광 발전 구조물이 항상 남향을 향하도록 고정구성할 수 있어 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 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 구조물
11 : 바닥 부재
13 : 부력체
15 : 태양광 발전 모듈
20 : 계류 보조 구조물
21 : 지지 부재
22 : 부력체
23 : 결합 부재
24 : 가이드부
25a : 제1 롤러부
25b : 제2 롤러부
27 : 고정부
30 : 연결 케이블
40 : 무게추
50 : 앵커
60 : 계류줄

Claims (8)

  1. 일정한 면적을 형성하도록 정렬된 다수 개의 바닥 부재(11)와, 바닥 부재(11)의 아래쪽에 설치되는 부력체(13)와, 일정한 경사면을 이루도록 구성되는 경사 부재에 지지되어 설치되는 태양광 발전 모듈(15)로 이루어지는 태양광 발전 구조물(10)과;
    일정한 면적을 이루도록 격자형상으로 구성되는 지지 부재(21)와, 지지 부재(21)의 하부에 구성되는 부력체(22)와, 지지 부재(21)의 상부에 태양광 발전 구조물(10) 까지의 일직선 방향에 대하여 직각방향으로 배치되도록 중앙부를 가로질러 결합 구성되는 결합 부재(23)와, 지지 부재(21)의 일측 상부의 양측에는 중앙부에 관통구가 형성되도록 고정 구성되는 가이드부(24)와, 결합 부재(23)의 상부의 중앙부에는 롤러(251)가 고정 브라켓(252)에 회전가능하게 고정 구성되는 제1 롤러부(25a)와, 제1 롤러부(25a)를 중심으로 양측에는 각각 롤러(251)가 고정 브라켓(252)에 회전가능하게 고정 구성되는 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)가 구성되는 계류 보조 구조물(20)과;
    결합 부재(23)의 중앙부에 일단이 고정되고, 지지 부재(21)의 양측의 가이드부(24)의 롤러(241)를 각각 관통하여 태양광 발전 구조물(10)의 측면에 연결되는 연결 케이블(30)과;
    일단부가 수저면의 앵커(50) 또는 지상에 고정되며, 제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)를 거쳐 타단부가 고정부(27)에 고정설치되며, 제2 롤러부(25b) 및 고정부(27)의 사이에 무게추(40)가 고정 구성되는 계류줄(60);로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    계류 보조 구조물(20)의 지지 부재(21)의 일측 상부의 중앙부에 가이드부(24)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    가이드부(24)는 고정 브라켓(242)에 롤러(241)가 회전가능하게 고정 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    가이드부(24)의 롤러(241)는 상부와 하부에 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러(241a)와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한쌍의 수직 롤러(241b)가 구성되어 연결 케이블(30)이 한 쌍의 수평 롤러(241a) 및 수직 롤러(241b)의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    제1 롤러부(25a) 및 제2 롤러부(25b)의 롤러(251)는 상부와 하부에 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러(251a)와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수직 롤러(251b)가 구성되어 계류줄(60)이 한 쌍의 수평 롤러(251a) 및 수직 롤러(251b)의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    무게추(40)의 상부에 롤러(411)가 고정 브라켓(412)에 회전가능하게 고정 구성되는 제3 롤러부(41)가 고정 설치되며, 계류줄(60)이 롤러(411)를 지나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    롤러(411)는 평행하게 각각 수평방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한 쌍의 수평 롤러(411a)와 수직방향으로 고정되어 회전가능하게 구성되는 한쌍의 수직 롤러(411b)가 구성되어, 계류줄(60)이 각각 수평 롤러(411a)의 하부와 수직 롤러(411b)의 사이를 관통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    지지 부재(21)는 FRP를 인발성형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 태양광 발전 계류 시스템.
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