KR20150069887A - 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부표와 함께 수면에 설치되는 복수개의 태양광 모듈이 배치된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물을 로프에 의해 수면의 바닥에 고정된 고정블록에 고정하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치에 있어서, 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임을 구속하기 위해 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 수면의 바닥에 고정된 고정블록을 연결하는 로프를 포함하여 형성된 계류장치를 구비하되, 상기 로프에는 수면의 높이 변화에 의해 상하로 움직이는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임에 따라 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 상기 고정블록의 직선거리의 변화를 보상하기 위한 길이변화 보상용 부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 가뭄 등의 갈수지에 수위가 낮아지더라도 길이변화 보상용 부재에 의해 로프가 수상 태양광 발전 부유 구조물을 일정하게 잡아당겨 장력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 로프가 일정한 긴장상태를 유지하여 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의해 수상 태양광 발전 부유 구조물의 유동 또는 좌우회전을 최대한 방지하여 발전효율을 증대시킬 수 있으며, 로프가 마모되어 끊어질 위험이 적어 장시간 사용할 수 있는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 제공할 수 있다.

Description

수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치{Mooring system for floating photovoltaic power plant structure}
본 발명은 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수위가 낮아지더라도 로프의 긴장상태를 유지하여 수상 태양광 발전 부유 구조물의 유동(rolling) 및 회전(yawing)을 방지할 수 있는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 광전효과를 이용하여 발전시키는 최소 단위를 셀(cell)이라 하고, 다수 개의 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전력을 발생시키는 것을 태양광 모듈이라 한다. 태양광 발전소(일명, 태양광 발전시스템이라고도 함)는 다수 개의 태양광 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결된 상태로 장착된 구조물의 집합체이다.
이러한 태양광 발전소는 일반적으로 육상에 설치하게 되는데, 이로 인하여 막대한 부지구입 비용과 토목공사 비용이 소요되고, 주로 야산을 깎아서 부지로 사용하게 되므로 환경이 파괴된다. 또한, 육상에 설치하게 되면 여름철의 경우 지열에 의해 태양광 모듈이 가열되어 태양광 모듈들이 효과적으로 냉각되지 못하게 된다. 이로 인하여, 태양광 모듈의 발전 효율을 떨어뜨리게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 호수, 강, 연못, 댐 등의 수면에 설치하는 방법이 개발되고 있다. 이러한 수상 태양광 발전시스템은 부표와 함께 수면에 설치되는 복수개의 태양광 모듈이 배치된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물을 이용한 발전시스템이다.
이러한 태양광 발전 부유 구조물은 수면에 떠있는 상태에서 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의하여 설치된 장소에서 설정된 범위 밖으로 이동하지 말아야 한다. 만일, 수면 부유식 태양광 발전시스템의 태양광 발전 부유 구조물이 수면에서 떠다니게 될 경우 태양과 태양광 모듈간의 정렬이 틀어져 발전량이 저하될 뿐 아니라 다른 물체와 부딪쳐 복수개의 태양광 발전 부유 구조물이 파손될 수 있다.
따라서, 도 1에서 도시한 바와 같이 부표(11)에 의해 수면에 설치된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물(10)을 서로 연결하여 이동을 방지하였으며, 이렇게 연결된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물(10)의 하측에 도르래(12)를 결합한 후 로프(14)에 추(13)를 매달아 물속의 지면에 고정된 고정블록(15)에 결합하였다.
그러나 이러한 복수개의 태양광 발전 부유 구조물(10)은 남쪽으로 정렬이 되어야 발전량이 최대가 되는데, 도 2에서 나타낸 바와 같이 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의해 좌우로 회전 또는 유동함으로써 발전량이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하고자 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이 지상의 언덕 위에 한 쌍의 고정말뚝(15)을 고정하고, 이 고정말뚝(15)에 각각 로프(14)의 일단을 묶고, 로프(14)의 타단에는 도르래(12)에 의해 추(13)를 결합하며, 상기 추(13)는 로프(14)에 의해 고정블록(15)에 고정한다.
따라서 복수개의 태양광 발전 부유 구조물(10)은 지상으로 연결된 두 개의 로프(14)에 의해 지지되어 좌우유동 및 회전이 방지된다.
그러나 상술한 두 개의 종래 기술은 가뭄 등 갈수기 때에 수위가 낮아질 경우 도 5에서 나타낸 바와 같이 추(13)가 바닥면에 닿게 되고, 이로 인하여 수중에 설치된 로프(14)가 느슨해지면서 구조물을 잡아당기는 계류력이 약화되어 복수개의 태양광 발전 부유 구조물(10)이 유동 또는 회전함으로써 발전효율이 감소하는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 수위에 관계없이 수상 태양광 발전 부유 구조물을 고정하는 로프가 항상 긴장상태를 유지할 수 있도록 함으로써 수상 태양광 발전 부유 구조물의 유동 및 회전을 방지한 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 부표와 함께 수면에 설치되는 복수개의 태양광 모듈이 배치된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물을 로프에 의해 수면의 바닥에 고정된 고정블록에 고정하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치에 있어서, 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임을 구속하기 위해 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 수면의 바닥에 고정된 고정블록을 연결하는 로프를 포함하여 형성된 계류장치를 구비하되, 상기 로프에는 수면의 높이 변화에 의해 상하로 움직이는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임에 따라 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 상기 고정블록의 직선거리의 변화를 보상하기 위한 길이변화 보상용 부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 길이변화 보상용 부재는 별도의 기구장치가 포함되지 않고 물의 부력과 중력을 이용하여 상기 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 상기 고정블록의 직선거리 변화를 보상하면서 로프의 장력을 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로프의 일단과 타단은 각각 상기 고정블록과 상기 수상용 태양광 부유 구조물의 끝단에 연결되고, 상기 길이변화 보상용 부재는 상기 로프의 일단과 타단 사이에 위치되면서 상기 로프에 결합되되, 서로 일정거리로 이격되게 다수개가 결합된 부표; 및 상기 로프에 결합되면서 부표들 중에 서로 인접한 부표들 사이마다 구비된 무게추;를 포함하여 수면의 높이가 변하여 상기 고정블록과 상기 수상용 태양광 부유 구조물 사이의 직선거리가 변하더라도 상기 로프에 구비된 상기 길이변화 보상용 부재로 인해 장력이 일정하게 유지됨에 따라 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임을 구속시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 로프에 번갈아 가면서 결합된 부표와 무게추로 이루어진 길이변화 보상용 부재에서 상기 부표는, 물보다 비중이 가벼워 위쪽으로 향하고, 상기 무게추는 물보다 비중이 무거워 아래쪽으로 향함으로 인해 상기 로프가 위 아래로 꺾이도록 배치되어, 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 변하더라도 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로프는 수위가 낮아지는 경우 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 짧아져, 상기 부표와 무게추의 거리가 멀어지면서 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 로프는 수위가 높아지는 경우 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 길어져, 상기 부표와 무게의 거리가 가까워지면서 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정블록은, 일정거리로 이격되어 둘 이상으로 이루어지고,
상기 길이 변화 보상용 부재는, 상기 로프의 일단에 둘 이상으로 분기되어 둘 이상의 고정블록과 연결되는 분기로프를 더 포함하고, 상기 분기로프에는, 상기 부표와 무게추가 다수개 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 가뭄 등의 갈수지에 수위가 낮아지더라도 길이변화 보상용 부재에 의해 로프가 수상 태양광 발전 부유 구조물을 일정하게 잡아당겨 장력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 로프가 일정한 긴장상태를 유지하여 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의해 수상 태양광 발전 부유 구조물의 유동 또는 좌우회전을 최대한 방지하여 발전효율을 증대시킬 수 있으며, 로프가 마모되어 끊어질 위험이 적어 장시간 사용할 수 있는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래에 의한 수상 태양광 발전 부유 구조물의 제 1실시예이다.
도 2는 종래의 수상 태양광 발전 부유 구조물이 좌우로 회전하는 것을 나타낸 평면도이다.
도 3은 종래에 의한 수상 태양광 발전 부유 구조물의 제 2실시예이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 수위가 낮아졌을 때를 나타낸 종래의 수상 태양광 발전 부유 구조물의 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치가 수상 태양광 발전 부유 구조물과 고정블록에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치의 로프의 일단에 둘 이상으로 분기되어 고정블록과 연결된 분기로프를 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치의 수위가 낮아짐에 따라 길이 변화 보상용 부재의 상태를 나타낸 상태도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치가 수상 태양광 발전 부유 구조물과 고정블록에 설치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치를 나타낸 평면도이다.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치는 부표(132)와 함께 수면에 설치되는 복수의 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)과, 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 움직임을 구속하기 위해 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 끝단과 수면의 바닥에 고정된 고정블록(120)을 연결하는 로프(136)로 구성된다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 태양광 모듈이 모여 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)을 이룬다. 즉, 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 움직임을 구속하기 위해 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 끝단을 로프로 연결하여 수면의 바닥에 고정된 고정블록에 고정한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 로프(136)에는 수면의 높이 변화에 의해 상하로 움직이는 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 움직임에 따라 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 끝단과 고정블록(120)의 직선거리의 변화를 보상하기 위한 길이변화 보상용 부재(130)가 설치된다.
길이변화 보상용 부재(130)는 별도의 기구장치가 포함되지 않고 물의 부력과 중력을 이용하여 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 끝단과 고정블록(120)의 직선거리 변화를 보상하면서 로프(136)의 장력을 유지한다.
또한, 로프(136)의 일단과 타단은 각각의 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 끝단에 연결된다.
로프(136)에 설치되는 길이변화 보상용 부재(130)는, 부표(132) 및 무게추(134)를 포함한다.
부표(132)는 길이변화 보상용 부재(130)는 로프(136)의 일단과 타단 사이에 위치되면서 로프(136)에 결합되되, 서로 일정거리로 이격되게 다수개가 결합된다.
이때, 부표(132)는 물보다 비중이 가벼워 물 위쪽으로 향하며 물 위로 떠오른다.
무게추(134)는 로프(136)에 결합되면서, 부표(132)들 중에 서로 인접한 부표(132)들 사이마다 구비된다.
이때, 무게추(134)는 물보다 비중이 무거워 물 아래쪽으로 향하며, 물 아래로 가라앉는다.
또한, 부표(132)와 무게추(134)는 로프(136)에 각각 연결되되, 부표(132)와 무게추(134)에 형성된 고리 또는 힌지부 등에 로프(136)가 연결되거나 묶인 그 위치에 고정되며 연결된다. 이와 같이, 부표(132)와 무게추(134)는 로프(136)와 연결되는 방식에 있어서 다양하게 연결 및 결합되므로 한정하지 않는다.
즉, 로프(136)에 번갈아 가면서 결합된 부표(132)와 무게추(134)로 이루어진 길이변화 보상용 부재(130)에서 부표(132)는, 물보다 비중이 가벼워 위쪽으로 향하고, 무게추(134)는 물보다 비중이 무거워 아래쪽으로 향함으로 인해 로프(136)가 위 아래로 꺾이도록 배치되어, 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110) 사이의 직선거리가 변하더라도 로프(136)의 장력이 일정하게 유지된다.
따라서, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치는, 수면의 높이가 변하여 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110) 사이의 직선거리가 변하더라도 로프(136)에 구비된 길이변화 보상용 부재(130)로 인해 장력이 일정하게 유지됨에 따라 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 움직임을 구속시킨다.
또한, 수면의 높이가 변하여 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110) 사이의 직선거리가 변하더라도 로프(136)에 구비된 길이변화 보상용 부재(130)로 인해 장력이 일정하게 유지됨에 따라 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 움직임을 구속시키며, 로프(136)가 마모되어 끊어질 위험이 적어 장시간 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치의 로프의 일단에 둘 이상으로 분기되어 고정블록과 연결된 분기로프를 나타낸 측면도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치의 수위가 낮아짐에 따라 길이 변화 보상용 부재의 상태를 나타낸 상태도이다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 계류장치에 대한 작동설명은 다음과 같다.
먼저, 수위가 낮아지는 경우, 로프(136)는 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110) 사이의 직선거리가 짧아져, 부표(132)와 무게추(134)의 거리가 멀어지면서 로프(136)의 장력이 일정하게 유지된다.
반대로, 수위가 높아지는 경우, 로프(136)는 고정블록(120)과 수상 태양광 발전 부유 구조물(110) 사이의 직선거리가 길어져, 부표(132)와 무게의 거리가 가까워지면서 로프(136)의 장력이 일정하게 유지된다.
즉, 가뭄 등의 갈수지에 수위가 낮아지더라도 길이변화 보상용 부재(130)에 의해 로프(136)가 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)을 일정하게 잡아당겨 장력을 유지하여 로프(136)가 일정한 긴장상태를 유지하여 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의해 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 유동 또는 좌우회전을 최대한 방지하여 발전효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 고정블록(120)은 일정거리로 이격되어 둘 이상으로 이루어진다. 바람직하게는 2개로 이루어져 서로 일정거리로 이격되며, 수중에 설치된다.
또한, 길이변화 보상용 부재(130)는 분기로프(138)를 더 포함한다.
분기로프(138)는 로프(136)의 일단에 둘 이상으로 분기되어 둘 이상의 고정블록(120)과 연결된다. 바람직하게는, 분기로프(138)가 각각 2개로 이루어진 고정블록(120)에 연결된다.
또한, 분기로프(138)에는 상술한 부표(132)와 무게추(134)가 다수개 구비될 수 있다.
이와 같이, 로프(136)의 일단에 둘 이상으로 분기로프(138)가 더 연결됨에 따라 'Y'형상으로 후술할 고정블록(120)과 부표(132)가 연결되어 물의 흐름이나 바람 등의 외력에 의해 수상 태양광 발전 부유 구조물(110)의 유동 또는 좌우회전을 최대한 방지할 수 있다.
110: 수상 태양광 발전 부유 구조물 120: 고정블록
130: 길이 변화 보상용 부재 132: 부표
134: 무게추 136: 로프
138: 분기로프

Claims (7)

  1. 부표와 함께 수면에 설치되는 복수개의 태양광 모듈이 배치된 복수개의 태양광 발전 부유 구조물을 로프에 의해 수면의 바닥에 고정된 고정블록에 고정하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치에 있어서,
    상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임을 구속하기 위해 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 수면의 바닥에 고정된 고정블록을 연결하는 로프를 포함하여 형성된 계류장치를 구비하되,
    상기 로프에는 수면의 높이 변화에 의해 상하로 움직이는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임에 따라 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 상기 고정블록의 직선거리의 변화를 보상하기 위한 길이변화 보상용 부재가 설치된 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 길이변화 보상용 부재는 별도의 기구장치가 포함되지 않고 물의 부력과 중력을 이용하여 상기 태양광 발전 부유 구조물의 끝단과 상기 고정블록의 직선거리 변화를 보상하면서 로프의 장력을 유지하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로프의 일단과 타단은 각각 상기 고정블록과 상기 수상용 태양광 부유 구조물의 끝단에 연결되고,
    상기 길이변화 보상용 부재는 상기 로프의 일단과 타단 사이에 위치되면서 상기 로프에 결합되되, 서로 일정거리로 이격되게 다수개가 결합된 부표; 및
    상기 로프에 결합되면서 부표들 중에 서로 인접한 부표들 사이마다 구비된 무게추;를 포함하여
    수면의 높이가 변하여 상기 고정블록과 상기 수상용 태양광 부유 구조물 사이의 직선거리가 변하더라도 상기 로프에 구비된 상기 길이변화 보상용 부재로 인해 장력이 일정하게 유지됨에 따라 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물의 움직임을 구속시키는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로프에 번갈아 가면서 결합된 부표와 무게추로 이루어진 길이변화 보상용 부재에서 상기 부표는, 물보다 비중이 가벼워 위쪽으로 향하고, 상기 무게추는 물보다 비중이 무거워 아래쪽으로 향함으로 인해 상기 로프가 위 아래로 꺾이도록 배치되어, 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 변하더라도 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로프는 수위가 낮아지는 경우 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 짧아져, 상기 부표와 무게추의 거리가 멀어지면서 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 로프는 수위가 높아지는 경우 상기 고정블록과 상기 수상 태양광 발전 부유 구조물 사이의 직선거리가 길어져, 상기 부표와 무게의 거리가 가까워지면서 상기 로프의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 고정블록은, 일정거리로 이격되어 둘 이상으로 이루어지고,
    상기 길이 변화 보상용 부재는, 상기 로프의 일단에 둘 이상으로 분기되어 둘 이상의 고정블록과 연결되는 분기로프를 더 포함하고,
    상기 분기로프에는, 상기 부표와 무게추가 다수개 구비되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 부유 구조물의 계류장치.
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