KR20160004658A - 수상 태양광발전용 부유체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형의 외주면 네 곳에 좌우 및 전후측 고정파이프가 외접되도록 상호간에 등간격을 유지하면서 내측으로 일정깊이 파여진 고정파이프 안착홈이 형성된 본체 중앙부와, 상기 본체 중앙부의 하부로 상부에서 하부로 그 직경 또는 폭이 점점 줄어드는 테이퍼형을 갖도록 일정 높이 형성되어 수면 내측으로 잠긴 상태에서 그 말단에 무게추가 연결되어 상기 본체 중앙부가 수면에 수평상태가 유지되도록 형성되는 균형유지부와, 상기 본체 중앙부의 상면 중심부에서 상방향으로 일정 높이 및 두께로 돌출되되, 그 상면에 좌우 양쪽으로 설치되는 태양광모듈의 테두리부가 일정각도로 경사지게 설치되도록 일정 기울기로 형성되는 태양광모듈지지부와, 상기 경사형 태양광모듈지지부에 안착된 태양광모듈의 하단부가 걸릴 수 있는 태양광모듈지지부 하단에 일정 높이로 돌출 형성된 걸림턱과, 상기 경사형 태양광모듈지지부에 걸쳐지는 좌우 양쪽 태양광모듈의 각 테두리를 동시에 가압고정하도록 태양광모듈지지부에 구비되는 태양광모듈고정수단을 포함하여 구성되는 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물에 관한 것이다.

Description

수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물{A floating body for solar elecrtic power generation and its assembly construction}

본 발명은 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물에 관한 것으로, 특히 부력을 유지하면서 수면 위에 안정되게 떠 있으면서 다양한 크기의 태양광모듈을 고정지지할 수 있는 특징적인 형상 및 구조를 갖는 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물에 관한 것이다.

최근 경제발전과 국민의 생활수준 향상에 따라 전력수요가 급격히 증가하고 있으며, 지구환경문제에 대한 지속적인 관심 증가와 유가에 대한 불안심리가 가중되면서 신재생에너지의 중요성이 날로 부각되고 있는 실정이다.

특히, 신재생에너지는 화석연료를 사용하지 않아 이산화탄소와 같은 온실가스 배출이 없는 청정에너지원으로서 녹색성장의 원동력으로서 환경문제의 해결과 전력량 수요의 증가에 큰 효과가 기대되어 인류의 미래에너지원으로 각광받고 있는 것을 주지의 사실이다.

이와 같은 상황에 따라서, 한국의 경우 정부차원에서 2012년부터 신재생에너지 의무할당제도(RPS : Renewable Portfolio Standard)를 도입하여 일정규모 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자에게 총 발전량의 일정량 이상을 신재생에너지로 생산한 전력을 공급하도록 의무화하고 있으며, 발전량 의무 공급비율을 2012년 2%로 시작하여 2022년 10%로 지정하였으며, 2016년까지 1,200MW의 별도 의무공급량을 지정할 정도로 신재생에너지에 의한 발전을 정책적으로 육성하고 있다.

이러한 신재생에너지의 분야는 수력, 풍력, 조력, 태양광, 소수력 등이 있고, 2013년을 기준으로 이들 신재생에너지에 의한 발전량은 1,332MW에 해당되며, 이는 연간 63만가구의 전력사용량에 해당되고, 유류대체효과는 연간 502만 배럴에 해당되며, 온실가스는 연간 199만톤의 CO₂를 감축한 것에 해당되는 정도의 효과를 가져온 것으로 보고 있다.

한국의 경우, 신재생에너지 발전현황은 수력발전이 34%로 가장 많으며, 그 다음으로 태양광발전, 부생가스발전, 풍력, 조력순으로 이루어지고 있으며, 총 설비 용량은 4,673MW정도로 파악되고 있다.

본 발명이 속하는 기술분야는 신재생에너지 중에서 태양광발전에 관한 것으로, 이하에서 태양광발전분야에 대해서 살펴본다.

태양광발전은 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지 및 발전시스템 기술로서, 반도체 혹은 염료, 고분자 등의 물질로 이루어진 태양전지를 이용하여 태양광을 받아 전기를 생산하는 기술로, 태양광발전의 원리는 반도체가 태양광을 흡수하면 전기가 발생되는 원리인 광기전력효과(Photo-voltaic)를 이용한 것으로, 반도체 접합부에 태양광이 입사되면 접합부에서 전자가 발생하여 외부회로에 전류가 흐르는 원리를 이용한 것이다.

이러한 태양광발전은 면적집약적인 특성상 주로 저렴한 임야나 농지에 설치하게 되는데, 이로 인하여 산림과 경관을 훼손하는 환경문제를 야기하게 되어 사회적 문제점으로 지적되고 있다.

따라서, 대단위의 태양광발전시설을 설치하기 위해서는 대규모의 지상 토지가 필요하게 되어 이에 대한 방안으로 유휴수면을 활용한 수상 부유식 태양광발전이 도입되고 있다.

수상 부유식 태양광 발전은 기존의 태양광 발전기술과 플로팅 기술을 융합한 신개념의 발전방식으로 주요 기술 구성으로는 부유체, 계류장치, 태양광설비, 수중케이블 등으로 구분할 수 있다.

부유체는 태양광모둘을 수면위에 띄우는 기구이며, 계류장치는 수위 변동에 따라 부유체 또는 태양광모듈을 적절하게 움직이면서 남향을 유지하도록 하는 장치이며, 태양광설비는 태양광모듈과 접속함단자 등이 포함된 전기설비이고, 수중케이불은 발전된 전력을 육상의 전기실까지 전송하는 전송수단이다.

수상 태양광발전의 주요 특징은 국토의 효율적 이용이 가능하면서 자연경관이나 환경을 훼손하지 않으며, 태양광모듈이 수면에 그늘을 형성하여 햇빛 차단을 통해 조류 생성을 억제할 수 있는 유용한 효과가 있다.

또 다른 수상 태양광발전의 특징은 동일한 위도상의 지상 태양광발전량과 비교할 때 수면위 냉각효과로 인하여 약 10%정도 발전량이 향성될 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 수상태양광발전은 지상에 설치되는 태양광발전설비에서 시행되는 기반시설공사가 필요치 않고, 설치 공간의 매입비용이 필요하지 않거나 훨씬 저렴하며, 도심지 주변의 유휴수면을 이용할 수 있을 뿐만 아니라 도서지방에 설치가 가능한 장점 등을 구비하고 있다.

이와 더불어, 태양광발전 사업자의 경우, 일반 지상식 태양광발전설비에서 생산되는 전력 판매가보다 수상 태양광발전설비에서 생산되는 전력 판매가가 높아 더 큰 경제적 수익성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 다양한 장점을 가진 수상 태양광 발전설비를 설치하기 위해서는 부력체(부유체)가 필수적인바, 부력체에 대한 기술개발 필요성이 필요로 한 상황이다.

즉, 수상 태양광발전설비에 이용되는 부력체 및 그 구조체는 외부 기상요건에 충분히 견뎌야 하는 내구성이 필요하고, 수질에 악 영향을 주지 않아야 하며, 시공성 및 경제성을 만족시켜야 하는 필요성이 있었다.

또한, 종래에 사용되는 수상 태양광발전설비용 부력체 및 그 구조체는 스틸, 알루미늄, FRP(Fiber Reinforced plastics), 폴리에틸렌(Polyethylene) 등의 소재를 이용하여 시공되고 있다.

스틸을 이용한 경우, 부유체 위에 철골프레임을 볼트나 용접을 통하여 결합한 것으로, 프레임의 단위 중량이 타 재질에 비해 무겁기 때문에 부력을 확보하기 위한 부유체가 많이 소요되고, 부식에 견딜 수 있도록 고정을 실시 해야 함으로써 타 공정에 비해 시공기간이 길어지고 단가가 비싼 단점이 있었다.

또한, 알루미늄을 이용한 시공은 스틸을 이용한 시공방법과 같으나, 철골 구조물 대신에 알루미늄에 피막을 입힌 프레임을 사용하여 시공하므로, 소재의 중량이 가벼워 시공성은 용이하나 타 소재에 비하여 강도가 떨어지고 이를 보강하기 위한 구조들이 추가되어 구조물이 복잡하고, 건설비용이 비싼 단점이 있었다.

또한, FRP를 이용한 시공은 유리 또는 카본섬유로 강화된 플라스틱계 복합재료로 경량이면서 내식성과 성형성이 우수하고 중량이 가벼워 시공성은 좋으나 재질의 특성상 용접이 불가능하여 모든 체결부위를 볼트로 체결해야 하므로 작업효율성이 저하되는 단점이 있었다.

이와 같이, 수상 태양광발전설비에 대한 다양한 시공사례에서 알 수 있듯이, 기존의 프레임을 이용하여 태양광모듈을 설치하는 방식은 부유체와 프레임 사이에 태양광모듈을 끼워 넣는 구조로 시공이 이루어져 시공기간이 길고, 시공이 비싸며 작업효율성이 저하되는 단점을 가지고 있었으며, 종래에 수상 태양광발전설비에 이용되는 부유체는 부잔교 또는 선박의 계류시설에 이용되는 부력체를 이용하는 경우가 많아 태양광 발전설비 전용의 부력체 개발이 필요하기도 하였다.

물론, 태양광모듈의 크기에 맞는 1:1 부유체를 제작하여 사용하는 경우도 있었으나, 이러한 실시예의 경우 태양광모듈의 크기에 따라 각각 다른 크기의 부유체를 제작하여야 하는 다수의 금형을 가공함으로 인해 제조원가가 상승되고, 현장 설치성의 효율이 저하되는 문제점이 있었으며, 설치 후 유지보수가 불편한 단점이 있었다.

또한, 종래에 이용되는 플라스틱합성수지제 부유체의 경우, 사각 또는 원통형의 사출물로서, 내부가 빈 중공형에 발포폴리스틸렌과 같은 발포제를 충진시킨 후에 기밀이 유지되로록 하고, 내구성을 위해 그 두께를 두껍게 성형될 수 있는 것이지만, 그 조립공정이 많을 뿐만 아니라 내부에 충진된 발포제의 기밀유지를 위해 별도의 작업이 수행되어야 하므로, 부유체의 양산성 및 시공성이 떨어지는 단점이 있었다.

물론, 이러한 부력체 충진방식의 불편을 해소하기 위해, 부유체를 일체로 성형하면서 내부에 에어홀이 형성되도록 밀폐구조로 만들어 부력이 유지되도록 하는 제품도 등장하였으나, 내부에 에어홀을 형성시키는 경우, 내구성 및 내충격성이 약하게 되어 이를 보강하기 위해 두께를 두껍게 성형해야 하는데, 그 두께를 두껍게 할 경우 사출성형성이 나쁘고 생산단가가 상승되는 요인이 발생되는 문제점이 있었다.

- 한국특허등록 제10-1149608호(등록일: 2012.05.17, 발명의 명칭: 수면부상식 태양광 발전시스템) - 한국특허등록 제10-1215402호(등록일: 2012.12.18, 발명의 명칭: 수상 태양광 발전장치) - 한국특허등록 제10-1273016호(등록일: 2013.06.03, 발명의 명칭: 태양광발전 모듈의 설치를 위한 친환경 부유 구조물)

본 발명은 상술한 종래의 수상식 태양광발전설비의 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 부유체의 제조공정을 단순화하면서 그 내구성을 향상시킬 수 있는 수상태양광 발전설비용 부유체 및 그 구조물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 크기로 생산되는 태양광모듈에 상관없이 공용으로 사용가능하도록 하여 제작단가를 낮추고 생산성을 높이며, 시공성 및 시공 후 유지관리가 용이하도록 하는 수상 태양광발전설비용 부유체 및 그 구조물을 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수상 태양광발전설비용 부유체는 원통형의 외주면 네 곳에 좌우 및 전후측 고정파이프가 외접되도록 상호간에 등간격을 유지하면서 내측으로 일정깊이 파여진 고정파이프 안착홈이 형성된 본체 중앙부와, 상기 본체 중앙부의 하부로 상부에서 하부로 그 직경 또는 폭이 점점 줄어드는 테이퍼형을 갖도록 일정 높이 형성되어 수면 내측으로 잠긴 상태에서 그 말단에 무게추가 연결되어 상기 본체 중앙부가 수면에 수평상태가 유지되도록 형성되는 균형유지부와, 상기 본체 중앙부의 상면 중심부에서 상방향으로 일정 높이 및 두께로 돌출되되, 그 상면에 좌우 양쪽으로 설치되는 태양광모듈의 테두리부가 일정각도로 경사지게 설치되도록 일정 기울기로 형성되는 태양광모듈지지부와, 상기 경사형 태양광모듈지지부에 안착된 태양광모듈의 하단부가 걸릴 수 있는 태양광모듈지지부 하단에 일정 높이로 돌출 형성된 걸림턱과, 상기 경사형 태양광모듈지지부에 걸쳐지는 좌우 양쪽 태양광모듈의 각 테두리를 동시에 가압고정하도록 태양광모듈지지부에 구비되는 태양광모듈고정수단을 포함하여 구성된다.

특히, 상기 태양광모듈고정수단은 태양광모듈지지부에 결합 고정되는 고정레일과, 상기 고정레일의 상단부에 고정되어 좌우 양쪽으로 안착되는 태양광모듈의 테두리를 각각 가압 고정하는 고정클립으로 구성되되, 상기 고정레일은 태양광모듈지지부에 면 접촉되도록 하단부에 평판형으로 구성되는 면접촉부와, 상기 면접촉부의 상면 중심부에서 좌우 일정한 폭이 유지되도록 상호 이격되어 일정 높이로 형성되는 고정클립 결합부로 구성되고, 상기 고정클립은 상기 고정클립 결합부 내측으로 하단이 끼워져 결합되는 고정단과, 상기 고정클립 결합부의 양쪽 외측으로 일정 길이 돌출되어 태양광모듈지지부에 안착되는 좌우측 태양광모듈의 각 테두리 상면을 가압 고정하는 고정날개편으로 구성된다.

또한, 상기 고정클립의 고정단이 끼워져 결합되는 고정레일의 고정클립 결합부 내면에는 고정레일의 길이방향으로 톱니모양의 제1결합부가 형성되고, 상기 고정클립의 고정단 양쪽 외주면에는 상기 제1결합부와 결합되는 톱니모양의 제2결합부가 고정레일의 길이방향으로 형성되어 태양광모듈의 두께에 따라 제1결합부에 결합되는 제2결합부의 결합위치를 조절하여 결합될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 본체 중앙부의 외주연에 등간격으로 형성된 복수개의 파이프안착홈 사이에는 상기 파이프안착홈에 밀착되어 좌우 및 전후측으로 수평 설치되는 각 고정파이프의 직진성을 유지시키는 파이프받침턱이 형성된 구조로 이루어진다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수상 태양광발전용 부유체 조립구조물은 상기 부유체 복수개가 전후 및 좌우로 일정거리 이격 배치되고, 상호 일정 거리 이격 배치된 상기 부유체의 본체 중앙부 외주면에 형성된 파이프안착홈에 일정 길이 및 직경을 갖는 복수개의 고정파이프가 사면에서 본체 중앙부를 감싸는 구조로 조립되어 복수개의 부유체가 다수의 고정파이프에 의해 일체로 결속되고, 복수개의 부유체가 고정파이프에 의해 일체로 고정된 상태에서 좌우 양쪽 부유체 사이에 태양광모듈이 위치되어 태양광모듈의 양쪽 테두리부가 태양광모듈지지부의 상면에 걸쳐진 상태에서 태양광모듈 고정수단에 의해 좌우 양쪽 태양광모듈을 동시에 고정시킬 수 있도록 구성된다.

상술한 본 발명에 따른 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물은 부유체의 제작이 간단하고, 부유체의 외피 강도를 높여 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 부유체 및 그 조립구조물은 태양광모듈의 두께나 크기에 따라 부유체를 결속하는 고정파이프의 간격을 조절하여 설치될 태양광모듈의 크기에 맞추어 부유체 간격을 조절하여 그 조립이 가능하여 다양한 크기의 태양광모듈에 공용으로 적용될 수 있어 태양광발전설비의 시공성 및 사후 관리성을 높일 수 있도록 한다.

또한, 경사진 태양광모듈지지부에 구비되는 고정클립을 태양광모듈의 두께에 따라 고정레일에 결합되는 높이를 조절가능하여 태양광모듈의 두께 차이에 상관없이 서로 다른 규격의 태양광모듈을 설치하는데 이용될 수 있어 부품의 단순화와 공용화를 통해 제조원가의 감축과 조립작업의 용이성을 제공할 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 부유체의 외관사시도와 일 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 부유체 복수개가 고정파이프에 의해 조립된 부유체 조립구조물의 조립된 상태도,
도 4는 도 3의 분해상태도,
도 5는 본 발명에 따른 부유체에 구비되는 태양광모듈 고정수단의 발췌도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 부유체에 구비되는 태양광모듈 고정수단의 결합상태 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 부유체의 성형공정도,
도 9는 본 본 발명에 따른 부유체의 수직절단단면도,
도 10은 본 발명에 따른 부유체 및 그 조립구조물의 사용상태도이다.

본 발명에 따른 수상 태양광발전용 부유체는 본체 중앙부가 원통형으로 이루어지되, 그 중앙부 외주면 네 곳에는 좌우 및 전후 고정파이프가 위치되도록 상호간에 등간격을 유지하면서 내측으로 일정깊이 파여진 고정파이프 안착홈이 형성되고, 본체 중앙부 하단으로는 상부에서 하부로 그 직경 또는 폭이 점점 줄어드는 원추형으로 이루어져 수심에 안정적으로 잠겨 본체 중앙부가 수면에 대해 수평상태를 유지하도록 구성되며, 본체 중앙부 상면 중심부에는 좌우 양쪽으로 설치되는 태양광모듈의 각 일측단 테두리부가 일정한 경사각도로 안착되도록 일정 높이와 두께를 갖는 경사진 태양광모듈지지부가 형성되고, 상기 경사형 태양광모듈지지부의 하단에는 안착된 태양광모듈의 하단부가 걸릴 수 있는 일정 높이의 걸림턱이 돌출 형성되며, 좌우 양쪽으로 설치되는 태양광모듈의 각 일측단 테두리부를 가압고정하도록 상기 경사형 태양광모듈지지부에 태양광모듈고정수단이 구비되는 특징적인 구성으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 수상 태양광발전용 부유체의 조립구조물은 부유체 복수개가 전후 및 좌우로 일정거리 이격 배치되고, 상호 일정 거리 이격 배치된 상기 부유체의 본체 중앙부 외주면에 형성된 고정파이프 안착홈에 일정 길이 및 직경을 갖는 복수개의 고정파이프가 사면에서 본체 중앙부를 감싸는 구조로 조립되어 복수개의 부유체가 다수의 고정파이프에 의해 일체로 결속되며, 복수개의 부유체가 고정파이프에 의해 일체로 고정된 상태에서 좌우 양쪽 부유체 사이에 태양광모듈이 위치되어 태양광모듈의 양쪽 테두리부가 태양광모듈지지부의 상면에 걸쳐진 상태에서 태양광모듈 고정수단에 의해 좌우 양쪽 태양광모듈을 동시에 고정시킬 수 있도록 구성된다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 수상 태양광발전용 부유체 및 그 조립구조물에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 부유체(10)의 외관사시도와 일 측면도를 도시하고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명에 따른 부유체(10)의 특징적인 형상에 대하여 설명하면, 원통형으로 이루어진 일정 두께를 갖는 본체 중앙부(12)에는 외주면 네 곳에 상호 등간격을 유지하도록 원주방향에 고정파이프 안착홈(13)이 내측으로 일정 깊이 오목하게 형성되어 본체 중앙부(12) 사방으로 고정파이프가 밀착되어 본체 중앙부(12)의 외주연을 가압 고정할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 본체 중앙부(12)를 기준으로 그 하단부는 수면 아래로 잠겨 부유체 상단부가 수면에 안정되게 떠 있도록 하면서 물결의 영향을 최소화할 수 있도록 원추형으로 이루어진 균형유지부(14)가 형성된다.

즉, 상기 균형유지부(14)는 본체 중앙부(12) 하단에서부터 그 말단부까지 그 직경 또는 폭이 점점 줄어드는 테이퍼형을 갖으면서 일정 높이로 형성되며, 그 하단 양쪽에는 수중으로 잠기는 무게추가 연결끈으로 연결되어 부유체의 중심을 잡아줄 수 있도록 하는 연결끈고정구(16)가 구비된다.

또한, 상기 본체 중앙부(12)의 상부로는 그 상면 중심부에서 일정 높이와 폭을 갖는 태양광모듈지지부(22)가 형성되는데, 상기 태양광모듈지지부(22)는 부유체(10)의 좌우 양쪽으로 설치되는 서로 다른 태양광모듈의 각 일측 테두리부의 일부가 걸쳐져 태양광의 수광이 용이하도록 일정 높이 및 경사각도의 안착면(24)이 형성된 구조로 이루어진다.

태양광모듈이 안착되어 지지되는 상기 태양광모듈지지부(22)의 경사진 안착면(24)의 하단에는 상부로 일정 높이 돌출된 걸림턱(26)이 형성되어 그 안착면(24)에 안착된 태양광모듈의 하단부가 걸려 안정되게 지지될 수 있도록 구성되며, 상기 경사진 태양광모듈지지부(22)에는 좌우 양쪽으로 설치되는 서로 다른 두 개의 태양광모듈 각 일측 테두리부를 동시에 가압 고정할 수 있는 태양광모듈고정수단(30)이 구비된다.

또한, 상기 본체 중앙부(12)의 외주면에 형성된 고정파이프 안착홈(13) 사이의 중간부에는 상기 고정파이프 안착홈(13)에 외주연이 밀착되도록 설치되는 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~42)가 직선상태를 유지하면서 고정파이프 안착홈(13)에 위치되도록 하는 파이프받침턱(15)이 돌출 형성된 구조로 이루어진다.

한편, 도 3에는 상술한 본 발명에 따른 복수개의 부유체(10)가 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~42)에 의해 조립된 상태의 부유체 조립구조물(50)을 도시하고 있고, 도 4는 도 3에서 일부 부유체의 분해상태를 각각 도시하고 있다.

상술한 본 발명에 따른 복수개의 부유체(10)는 일정간격으로 이격 배치되는 것으로, 부유체의 상면에 설치될 태양광모듈의 크기만큼 부유체가 이격 배치된 상태에서 복수개의 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~42)가 본체 중앙부(12)의 외주면에 형성된 고정파이프 안착홈(13)에 좌우 및 전후로 각각 배치되어 서로 직각으로 교차하는 고정파이프간에 소정의 접속구(45)로 조립됨으로써 복수개의 부유체(10)가 하나의 태양광발전용 부유체 구조물을 형성하게 된다.

상기 부유체 주변으로 정사각형으로 배치된 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~42) 각각은 다수개로 분리 구성된 상태에서 상호 교차하는 부위에 소정의 접속구(45)를 통해 상호 연결되거나, 좌우측 또는 전후측 고정파이프 중 어느 일측의 고정파이프가 일정길이 연속적으로 형성되고, 이에 직각으로 배치되는 고정파이프는 다수개로 분할 구성되어 부유체의 고정파이프 안착홈에 밀착된 상태에서 접속구를 통해 일체형 고정파이프에 연결될 수 있다.

물론, 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~43) 전체가 일정 길이로 분할 구성되어 부유체를 중심으로 부유체 주변으로 하나씩 고정파이프가 조립되어 고정되는 구조로도 이루어질 수 있으며, 좌우측 고정파이프(40,41)와 전후측 고정파이프(42,43)가 만나는 교차부위 및 접속구(45)가 결합되는 부위에는 상호 연결되는 파이프 상호간을 견고하게 고정시킬 수 있도록 별도의 체결나사 등이 결합되거나 각 파이프 말단부와 접속구 사이에 나사방식으로 결합부가 형성되어 상호 결합될 수 있다.

이와 같이, 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~43)에 의해 각 부유체가 전후 및 좌우로 일정간격 이격되어 조립됨으로써 각 부유체의 상면에 안착되는 태양광모듈간에 그늘이지거나 그림자가 생기지 않도록 하여 각각의 태양광모듈이 태양광을 수광하는데 지장이 없도록 구성된다.

이와 같이 복수개의 부유체(10)와 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~43)가 상호 결합되어 하나의 부유체 조립구조물(50)을 구성하는 경우, 각 부유체(10)의 고정파이프 안착홈(13) 전후 또는 좌우측에는 본체 중앙부(12)의 표면에서 일정 높이 돌출되는 파이프받침턱(15)이 추가로 형성되어 있어서 고정파이프 안착홈(13)에 외주연이 밀착된 좌우측 및 전후측 고정파이프(40~42)는 대향되는 고정파이프간에 평행상태를 유지함은 물론 좌우측 고정파이프(40,41)와 전후측 고정파이프(42,43)간에 서로 직교상태를 유지하면서 부유체와의 긴밀한 밀착과 조립이 유지되도록 한다.

또한, 도 5는 상술한 각 부유체(10)의 태양광모듈지지부(22)에 구비되는 태양광모듈 고정수단(30)을 발췌도시하고 있으며, 도 6 및 도 7은 상기 태양광모듈고정수단(30)의 결합상태 단면을 각각 도시하고 있다.

각 부유체(10)의 태양광모듈지지부(22)는 일정 높이의 경사진 상면이 평평한 안착면(24)이 형성되는데, 이 안착면(24)에 태양광모듈고정수단(30)이 결합된다.

상기 태양광모듈고정수단(30)은 태양광모듈지지부(22)의 안착면(24)에 별도의 체결수단으로 결합 고정되는 고정레일(32)과, 상기 고정레일(32)의 상단부에 고정되어 좌우 양쪽 태양광모듈의 테두리부를 동시에 가압하여 고정하는 고정클립(36)으로 구성된다.

이를 좀더 상술하면, 상기 고정레일(32)은 태양광모듈지지부(22)에 면 접촉되도록 하단부에 평판형으로 구성되는 면 접촉부(34)와, 상기 면 접촉부(34)의 상면 중심에서 좌우 일정한 폭이 유지되도록 상호 이격되어 일정 높이로 상기 면접촉부(34)에 대해 수직 형성되는 고정클립결합부(35)로 구성되어 별도의 체결수단으로 안착면(24)에 결합 고정된다.

그리고, 상기 고정클립(36)은 상기 고정클립결합부(35)의 내측으로 하단이 끼워져 고정되는 고정단(37)과, 상기 고정클립결합부(35)의 양쪽 상단 외측으로 일정 길이 돌출되어 태양광모듈지지부(22)에 안착되는 좌우 태양광모듈의 각 테두리 상면을 가압 고정하도록 상기 고정단(37)에 대해서 직각방향으로 절곡되어 고정클립결합부(35)의 외측으로 돌출되는 고정날개편(38)으로 구성된다.

상기 고정날개편(38)의 폭과 길이는 태양광모듈의 테두리부를 충분히 가압 고정할 수 있는 크기로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6 및 도 7의 단면도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예로 도면에 도시된 상기 고정레일(32)과 고정클립(36)의 결합구조는 상기 고정클립(36)의 고정단(37)이 끼워져 면 접촉되는 고정레일(32)의 고정클립결합부(35) 내측면에 고정레일(32)의 길이방향으로 톱니모양의 제1결합부(33)가 형성되고, 상기 고정클립결합부(35)의 내측면과 면 접촉되는 고정클립의 고정단(37) 양쪽 외주면에는 상기 제1결합부(33)와 결합되는 톱니모양의 제2결합부(39)가 고정레일(32)의 길이방향으로 형성되어 고정레일(32)의 일측에서 고정클립(36)이 끼워지면서 제1결합부(33)에 제2결합부(39)의 요철부가 맞물려 조립된다.

따라서, 제1 및 제2결합부(33,39)가 결합됨으로 인해서 그 결합방향에 대한 수직방향의 이탈은 방지되면서 수평이동은 가능한 구조를 갖게 되며, 제1 및 제2결합부(33,39)의 결합위치에 따라 고정클립(36)의 고정날개편(38) 높낮이가 조절되어 다양한 두께를 갖는 태양광모듈의 테두리를 가압할 수 있도록 한다.

즉, 도 6에 도시된 태양광모듈고정수단(30)에 고정되는 태양광모듈(20)의 높이가 h인 경우, 상기 고정클립의 제2결합부 전면이 제1결합부 전면에 결합된 상태가 되고, 도 7에 도시된 바와 같이 태양광모듈(20)의 높이가 H(H>h)인 경우, 상기 고정클립(36)의 제2결합부(39)가 고정레일(32)의 제1결합부(33)의 상부측으로 일부 이탈된 상태로 결합됨으로 인해서 고정레일(32)의 면접촉부(34) 상면에서 고정클립(36)의 고정날개편(38) 저면 사이의 간격을 크게 하여 두께가 두꺼운 태양광모듈의 고정도 가능하도록 한다.

한편, 도 8은 상술한 부유체(10)의 성형공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.

본 발명에 따른 부유체(10)는 블로우 성형공정(a~c)과 발포성형공정(d)이 하나의 금형(M)에서 순차적으로 수행되는 이종복합 성형공법으로 제작된다.

블로우 성형은 일반적으로 PT병이나 각종 플라스틱 용기를 제작하는 성형기법으로 속이 빈 다양한 형태의 제품을 이음새 없이 성형할 수 있는 장점을 가진 공법이며, 발포성형을 이용한 스티로폼과 같은 발포제품은 수상 태양광발전 구조물을 띄우기 위한 충분한 부력을 가지고 있지만, 외부의 하중이나 내구성에 취약한 단점을 가지고 있다.

본 발명의 부유체 제작공정에 이용된 이종복합 성형공법은 부유체(10)의 외곽틀(11)은 블로우성형을 이용하여 제작되고, 금형을 교체하지 않은 상태에서 블로우 성형된 부유체의 외곽틀(11) 내부로 발포제품(19)을 충진하여 일정한 강도가 유지되면서 내구성 및 부력을 유지시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 부유체(10)의 성형공법은 한 개의 금형(M)에서 연속적으로 성형함으로써 부유체의 제작공정이 간단하고, 다수이 금형이 필요 없으며 부유체의 크기에 비하여 많은 부력을 유지하면서 내구성과 기밀성이 좋고, 제작단가가 저렴한 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 부유체의 성형공정을 살펴보면, 부유체의 형상에 맞춰 가공된 금형과 속이 빈 중공형 플라스틱 패리슨(P)을 준비한 후에, 플라스틱 패리슨(P)에 열을 가한 후에 부유체 형상을 제작하기 위해 준비된 금형(M) 내부에 넣고, 압출공기를 플라스틱 패리슨(P) 내부로 주입하면 금형(M) 내부에서 패리슨이 팽창하여 부유체 형상의 외곽틀(11)이 성형되고, 부유체의 외곽틀(11)이 성형된 후 금형(M)을 냉각시켜 부유체 외곽형태를 경화시킨 후에 플라스틱과 발포재를 금형(M)내에서 성형된 외곽틀(11) 내부로 주입하여 발포시킴으로써 부유체를 완성하고, 발포제품의 경화 후에 금형을 분리하여 부유체의 외관을 정리하여 성형을 완료하게 된다.

이와 같이 성형된 부유체(10)의 수직절단단면이 도 9에 도시되어 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상술한 성형기법으로 제작된 본 발명에 따른 부유체(10)는 폴리에틸렌의 외곽틀(11) 내부에 발포제품(19)이 충진되어 있으며, 상기 발포제품은 일체로 성형된 외곽틀에 긴밀하게 감싸여져 기밀이 유지될 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 도 10에는 상술한 성형공정을 거쳐 제작된 본 발명에 따른 부유체(10) 및 그 조립구조물(50)에 태양광모듈(20)이 설치된 사용상태를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 부유체(10)는 그 외주면 사방에 형성된 고정파이프 안착홈에 각 고정파이프의 외주면을 밀착시키면서 서로 직교하는 고정파이프간에 접속구를 이용하여 연결, 조립하게 되면 사각틀 모양의 내부에 부유체가 고정되는 구조를 이루게 된다.

좌우측 및 전후측 고정파이프(40~43)에 의해 고정된 양쪽 부유체(10)의 사이로 태양광모듈(20)을 위치시킨 후에 태양광모듈(20)의 양 측단테두리부(27,28)가 부유체의 본체 중앙부(12) 상면으로 돌출 형성된 태양광모듈지지부(22)의 경사진 안착면(24)에 위치되도록 한 후에 태양광모듈지지부(22)에 구비된 태양광모듈고정수단(30)인 고정클립(36)을 적당한 위치로 이동시켜 태양광모듈의 일측 또는 양측 테두리부를 가압 고정시키며, 태양광모듈(20)을 고정하는 고정클립(36)은 별도의 고정나사와 같은 별도의 체결구를 통해 그 움직임이 제한되도록 고정된다.

이와 같이 전후 및 좌우로 설치되는 복수개의 고정파이프로 둘러싸여 고정되는 복수개의 부유체는 각 부유체간의 이격간격이 부유체를 고정지지하도록 서로 직교로 설치되는 좌우측 또는 전후측 고정파이프간의 결합 위치에 따라 조절될 수 있어서, 본 발명의 부유체 구조물은 설치될 태양광모듈의 크기에 따라 좌우 및 전후 간격을 자유자재로 조절할 수 있게 된다.

또한, 다양한 크기 및 용량의 태양광모듈은 그 두께가 상이하게 제작될 수 있는 것으로, 태양광모듈고정수단에 고정되는 태양광모듈의 두께에 따라 고정클립결합부에 결합되는 고정클립의 결합위치를 조절하여 태양광모듈의 테두리를 견고하게 고정 지지할 수 있다.

10 : 부유체 11 : 외곽틀
12 : 본체 중앙부 13 : 고정파이프 안착홈
14 : 균형유지부 15 : 파이프받침턱
16 : 연결끈 고정구 17 : 연결끈
18 : 무게추 20 : 태양광모듈
22 : 태양광모듈지지부 24 : 안착면
26 : 걸림턱 27,28 : 측단테두리
30 : 태양광모듈고정수단 32 : 고정레일
33 : 제1결합부 34 : 면접촉부
35 : 고정클립결합부 36 : 고정클립
37 : 고정단 38 : 고정날개편
39 : 제2결합부 40~43 : 좌우측/전후측 고정파이프
45 : 접속구 50 : 부유체 조립구조물

Claims (5)

1. 원통형의 외주면 네 곳에 좌우 및 전후측 고정파이프가 외접되도록 상호간에 등간격을 유지하면서 내측으로 일정깊이 파여진 고정파이프 안착홈이 형성된 본체 중앙부와,
   상기 본체 중앙부의 하부로 상부에서 하부로 그 직경 또는 폭이 점점 줄어드는 테이퍼형을 갖도록 일정 높이 형성되어 수면 내측으로 잠긴 상태에서 그 말단에 무게추가 연결되어 상기 본체 중앙부가 수면에 수평상태가 유지되도록 형성되는 균형유지부와,
   상기 본체 중앙부의 상면 중심부에서 상방향으로 일정 높이 및 두께로 돌출되되, 그 상면에 좌우 양쪽으로 설치되는 태양광모듈의 테두리부가 일정각도로 경사지게 설치되도록 일정 기울기로 형성되는 태양광모듈지지부와,
   상기 경사형 태양광모듈지지부에 안착된 태양광모듈의 하단부가 걸릴 수 있는 태양광모듈지지부 하단에 일정 높이로 돌출 형성된 걸림턱과,
   상기 경사형 태양광모듈지지부에 걸쳐지는 좌우 양쪽 태양광모듈의 각 테두리를 동시에 가압고정하도록 태양광모듈지지부에 구비되는 태양광모듈고정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전용 부유체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 태양광모듈고정수단은 태양광모듈지지부에 결합 고정되는 고정레일과, 상기 고정레일의 상단부에 고정되어 좌우 양쪽으로 안착되는 태양광모듈의 테두리를 각각 가압 고정하는 고정클립으로 구성되되,
   상기 고정레일은 태양광모듈지지부에 면 접촉되도록 하단부에 평판형으로 구성되는 면접촉부와, 상기 면접촉부의 상면 중심부에서 좌우 일정한 폭이 유지되도록 상호 이격되어 일정 높이로 형성되는 고정클립 결합부로 구성되고,
   상기 고정클립은 상기 고정클립 결합부 내측으로 하단이 끼워져 결합되는 고정단과, 상기 고정클립 결합부의 양쪽 외측으로 일정 길이 돌출되어 태양광모듈지지부에 안착되는 좌우측 태양광모듈의 각 테두리 상면을 가압 고정하는 고정날개편으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전용 부유체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정클립의 고정단이 끼워져 결합되는 고정레일의 고정클립 결합부 내면에는 고정레일의 길이방향으로 톱니모양의 제1결합부가 형성되고,
   상기 고정클립의 고정단 양쪽 외주면에는 상기 제1결합부와 결합되는 톱니모양의 제2결합부가 고정레일의 길이방향으로 형성되어 태양광모듈의 두께에 따라 제1결합부에 결합되는 제2결합부의 결합위치를 조절하여 결합될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전용 부유체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체 중앙부의 외주연에 등간격으로 형성된 복수개의 파이프안착홈 사이에는 상기 파이프안착홈에 밀착되어 좌우 및 전후측으로 수평 설치되는 각 고정파이프의 직진성을 유지시키는 파이프받침턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전용 부유체.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 부유체 복수개가 전후 및 좌우로 일정거리 이격 배치되고,
   상호 일정 거리 이격 배치된 상기 부유체의 본체 중앙부 외주면에 형성된 파이프안착홈에 일정 길이 및 직경을 갖는 복수개의 고정파이프가 사면에서 본체 중앙부를 감싸는 구조로 조립되어 복수개의 부유체가 다수의 고정파이프에 의해 일체로 결속되며,
   복수개의 부유체가 고정파이프에 의해 일체로 고정된 상태에서 좌우 양쪽 부유체 사이에 태양광모듈이 위치되어 태양광모듈의 양쪽 테두리부가 태양광모듈지지부의 상면에 걸쳐진 상태에서 태양광모듈 고정수단에 의해 좌우 양쪽 태양광모듈을 동시에 고정시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수상 태양광발전용 부유체 조립구조물.

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