KR20190015075A - 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 관한 것으로, 본 발명의 구성은, 수면에 부유하도록 설치된 부유부; 상기 부유부가 설치된 수저면과 상기 부유부의 외측면을 복수개의 제1와이어로 연결하여 상기 부유부를 수면에 'X'자 형으로 계류시켜 풍압, 수위변동 또는 조류의 발생에 따른 수평이동 폭이 최소화되도록 하는 계류부; 상기 부유부의 중앙에 설치된 지지축과, 상기 지지축의 외측면에 결합된 지지베어링을 구비한 지지부; 상기 지지베어링과 복수개의 제2와이어로 연결을 이루는 회전플레이트와, 상기 회전플레이트의 외측에 복수개가 설치되어 수면에 부유하는 회전관과, 상기 회전관들을 연결하면서 상기 회전플레이트에 고정시키고 상면에 태양전지모듈이 설치되는 복수개의 고정플레이트를 구비한 회전부; 및 상기 회전부의 외측에서 상기 회전부와 하나 이상의 회전와이어로 연결을 이루는 회전동력부재를 구비하여 상기 회전동력부재의 구동에 의해 상기 회전와이어를 양측으로 번갈아가며 감거나 풀어 상기 회전부가 회전을 이루도록 하는 구동부;를 포함하여 이루어진다.

Description

부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치{Mooring and rotating apparatus of floating typed system for generating photovoltaic power}

본 발명은 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 관한 것으로, 구체적으로는 태양전지모듈이 설치되는 부유체를 저수지 등의 수면에 설치하여 발전을 이루도록 하되, 부유체를 수면에 계류시킨 상태에서, 수위변동에 용이하게 대응하여 태양에 대한 정남향의 배치상태를 유지하면서도, 태양의 위치 변동에 대응하여 태양전지모듈이 회전하도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 발전은 태양전지에 의하여 태양광을 전력으로 변환하는 발전방식으로, 반도체 물질로 이루어진 태양전지가 태양광을 받아 전기의 생성이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 태양광 발전은 태양광이 입사되면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지(Solar cell)로 이루어진 모듈, 축전지 및 전력변환장치로 구성된다.

이렇게 구성된 태양광 발전은 다른 발전방식들에 비해 설치 및 운영이 용이하고 빠른 설치가 가능한 장점은 있으나, 발전량이 설치 면적에 비례하기 때문에, 원하는 발전량의 확보를 위해서는 설치 및 운영을 위한 부지의 확보가 필연적이지만, 입지조건에 부합하는 부지의 확보가 용이하지 않은 실정이다.

이러한 실정을 모면할 수 있는 부지를 확보하기 위해 건물의 벽면, 지붕 및 소규모 나대지 등을 이용하는 방법을 통해, 다소의 부지 확보가 가능해졌지만, 이 역시 태양전지 구조물의 설치 및 이를 위한 설계의 어려움과 이로 인한 발전단가의 상승을 야기하고 있고, 소규모 발전시설의 난립으로 인해 유지 관리의 어려움이 증가하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 호수, 저수지, 댐, 공유수면과 같은 수상에 태양광 발전장치를 설치하여 운영하는 방안이 모색되고 있고, 수상은 일부 공간만이 양식장 또는 레저 공간으로 이용되고 있어, 육상부지에 비해 막대한 면적의 부지를 태양광 발전설비의 운영공간으로 확보할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

종래기술로서, 특허문헌 1은 태양광 발전 모듈을 만들기 위해 하부에 비중이 낮은 목재, 스티로폼 또는 플라스틱 등을 이용하여 물에 부유할 수 있도록 외형을 형성하고, 여기에 태양광 발전에 필요한 모듈을 결합한 구조를 이루는 태양광전지패널을 포함하는 수상 태양광 발전시스템을 게시하고 있다.

그러나, 특허문헌 1과 같은 종래의 수상 태양광 발전장치는 부유체가 수면의 설치위치에서 계류되지 못해, 바람이나 수면의 파동 등과 같은 외력에 의해 쉽게 위치가 변동되어 설치장소 근방의 지면이나 댐과 같은 별도의 구조물에 부딪혀 자체적인 파손 또는 연계된 설치구성의 파손을 유발하는 문제가 있었다.

그리고, 태양의 위치 변동에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하기 어려워 태양광의 일사량이 적어지기 때문에 발전효율이 저하되는 문제도 있었다.

한편, 종래기술로서 특허문헌 2는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 일정 크기의 면적으로서 수면에 부유할 수 있도록 형성되는 부유체(1)와, 부유체(1)의 상면에 설치되는 태양광 발전시설(2)과, 부유체(1)의 주연부에 일정 간격으로 설치되는 도르래부(3)와, 도르래부(3)에 안내되게 끼워져서 부유체(1)를 고정하기 위한 지지로프(4)와, 지지로프(4)의 일측단은 수중 바닥면에 설치되는 중량체의 앵커(5)와 연결되고, 지지로프(40)의 타측단은 장력유지용 무게추(6)와 연결한 가변형 지지로프가 구비된 수상 태양광 발전시스템을 게시하고 있다.

그러나, 특허문헌 2와 같은 종래의 수상 태양광 발전시스템은, 이상 기온현상 등으로 인한 집중호우 또는 가뭄 등에 따른 호수, 저수지, 댐, 공유수면과 같은 수상의 수위변동 폭이 늘어나는 경우, 지지로프와 앵커 및 무게추를 포함하는 계류장치로 인해, 수상 태양광 발전시설의 위치와 배치 방향의 변화가 심해, 그 설치면적보다 상당히 넓은 수상의 면적을 필요로 함과 더불어, 태양에 대한 정남향으로 고정이 유지되지 않아, 이 또한 발전효율을 저하시키는 문제로 작용하였다.

그리고, 특허문헌 2와 같은 경우, 풍속이 작고 풍향을 측정할 수 없을 정도로 바람의 작용이 미미하거나 전무한 정온(靜穩)상태에서는 수위변동에 따라 일정한 위치에서 중력방향으로의 이동이 가능할 수 있겠지만, 호수, 저수지, 댐, 공유수면과 같은 수상에 바람의 작용이 없는 경우는 현실적으로 불가능함에 따른, 상측으로 돌출되는 설치를 이룰 수밖에 없는 태양광 모듈(2)은 통상적인 배의 돛과 같은 역할로 작용할 수 있기 때문에, 작은 바람에도 쉽게 위치 변동이 생길 수 있고, 경우에 따라서는, 도 13에서, 장력유지용 무게추(6)와 길이조절용 무게추(7)의 이격된 거리만큼 휩쓸려 다니는 이동을 초래할 수 있게 됨으로써, 실제 수면에 설치된 면적보다 넓은 면적을 필요로 할 수밖에 없는 문제가 있었다.

아울러, 특허문헌 1 및 2를 포함하는 수상 고정식 또는 회전식 태양광 발전시스템의 경우, 태양의 위치에 대하여 정남향의 배치를 이루도록 하는 것이 발전효율을 극대화시킬 수 있는 방법인데, 상술한 종래기술의 문제점에서 발견된 수상 태양광 발전장치의 위치 변동시, 태양광 모듈의 배치방향 또한 틀어질 수밖에 없기 때문에, 수상 태양광 발전시스템이 설치되는 호수, 저수지, 댐, 공유수면의 수위변동에 대응하여 수상 태양광 모듈이 태양에 대한 정남향의 배치를 유지할 수 있도록 하는 것이 시급히 요구되는 있는 실정이다.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2007-0000044호(2007.01.09. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1162473호(2012.07.03. 공고)

본 발명의 목적은 태양전지모듈이 수면에 부유하도록 설치하여 발전을 이루도록 하되, 부유체를 저수지 등의 바닥에 연결 고정하여 수면에 계류시킴으로써, 풍압 또는 조류의 발생 등과 같은 외력에 의한 위치변동이 최소화되도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 제공함에 있다.

그리고, 호수, 저수지, 댐, 공유수면 등에서 발생하는 수위변동에 용이하게 대응하여 풍향에 따른 위치 변동을 억제할 수 있도록 하고, 이를 토대로 풍속에 따른 이동 또한 제한을 이루도록 함으로써, 결과적으로 태양에 대한 정남향의 배치상태를 유지할 수 있도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 제공하는 것도 본 발명의 목적에 속한다 할 것이다.

이러한 풍압, 조류의 발생, 수위변동 또는 풍속에 따른 태양전지모듈의 위치변동 또는 배치방향의 틀어짐을 최소화하거나 차단할 수 있도록 하는 일련의 과정들이 자동으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 발전효율의 향상을 모색할 수 있도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치의 제공 또한 본 발명의 목적이다.

더불어, 발전효율의 향상을 도모하고자 태양의 위치변동에 대응할 수 있도록 태양전지모듈의 회전을 구현시킴에 있어서, 설치된 태양전지모듈들이 일제히 회전되게 하여, 태양전지모듈들을 회전시키기 위한 구조의 단순화를 이루어 제작의 용이성이 확보되도록 함은 물론, 이를 통한 시공비용의 절감을 이룰 수 있도록 하고, 태양전지모듈을 회전시키기 위한 구성의 부가에 따른 무게의 증가를 최소화함에 따라 부유체적의 증가를 억제하며, 장치의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치는, 수면에 부유하도록 설치된 부유부; 상기 부유부가 설치된 수저면과 상기 부유부의 외측면을 복수개의 제1와이어로 연결하여 상기 부유부를 수면에 'X'자 형으로 계류시켜 풍압, 수위변동 또는 조류의 발생에 따른 수평이동 폭이 최소화되도록 하는 계류부; 상기 부유부의 중앙에 설치된 지지축과, 상기 지지축의 외측면에 결합된 지지베어링을 구비한 지지부; 상기 지지베어링과 복수개의 제2와이어로 연결을 이루는 회전플레이트와, 상기 회전플레이트의 외측에 복수개가 설치되어 수면에 부유하는 회전관과, 상기 회전관들을 연결하면서 상기 회전플레이트에 고정시키고 상면에 태양전지모듈이 설치되는 복수개의 고정플레이트를 구비한 회전부; 및 상기 회전부의 외측에서 상기 회전부와 하나 이상의 회전와이어로 연결을 이루는 회전동력부재를 구비하여 상기 회전동력부재의 구동에 의해 상기 회전와이어를 양측으로 번갈아가며 감거나 풀어 상기 회전부가 회전을 이루도록 하는 구동부;를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 부유부는 외측면을 따라 복수개의 고정부재를 구비하여 상기 제1와이어의 단부가 고정되고, 상기 계류부는, 상기 부유부가 설치된 수저면에 구비되어 상기 제1와이어의 상기 고정부재 반대편 단부가 고정되는 복수개의 고정체와, 상기 고정부재와 고정체 사이의 상기 제1와이어에 구비된 중량체를 포함할 수 있다.

상기 지지부는, 상기 부유체의 상면에 상기 지지축의 하단 둘레를 따라 설치되어 상기 지지축의 설치를 지지하는 제1지지판과, 상기 제1지지판의 상면에 설치되고 저면에 복수개의 리브를 구비하여 길이방향 상측의 상기 지지베어링의 설치를 지지하는 제2지지판과, 상기 지지베어링의 외측면을 밀착하며 감싸도록 상기 제2지지판의 상면에 설치되고 외측면 둘레를 따라 상기 제2와이어가 고정되는 고정판을 돌출 구비하는 하우징을 포함할 수 있다.

상기 지지부는, 테프론 계열의 재질로 이루어져 상기 지지베어링과 상기 제2지지판 사이에 밀착되도록 배치되어 상기 지지베어링의 회전을 지지하면서 상기 지지베어링의 회전에 따른 상기 지지베어링 및 제2지지판의 파손을 방지하는 제3지지판과, 상기 하우징의 상부를 덮는 덮개판을 더 포함할 수 있다.

상기 고정플레이트는, 상기 회전관들의 폭 방향 중앙부를 연결하면서 상기 회전플레이트에 고정시키고 양측 단부에 상기 회전와이어의 상기 회전동력부재 반대편 단부가 고정되는 제1고정플레이트와, 상기 제1고정플레이트의 외측에서 상기 회전관들을 연결하는 복수개의 제2고정플레이트를 포함할 수 있다.

상기 태양전지모듈은 상기 고정플레이트에 설치되는 다수의 연결지주에 설치될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 회전동력부재가 상기 고정플레이트의 양측 단부와 상기 회전와이어로 연결을 이루고, 상기 회전동력부재의 양측에 구비된 회전축에 연결되어 상기 회전동력부재의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 상기 회전와이어를 감거나 푸는 한 쌍의 윈치부재와, 한 쌍의 상기 윈치부재와 상기 고정플레이트의 양측 단부 사이의 상기 회전와이어에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어의 이동을 지지 및 가이드하는 한 쌍의 롤러부재와, 상기 회전동력부재의 내측에 구비되거나 상기 회전동력부재와 연결을 이루도록 구비된 감속부재를 포함할 수 있다.

상기 회전동력부재, 한 쌍의 상기 윈치부재 및 한 쌍의 상기 롤러부재는, 각각 수저면에 구비한 고정체와 와이어로 연결을 이루어 수면에 부유 및 계류시키거나, 각각의 하부에 수저면과 고정을 이루는 지주를 구비하여 수면 상측에 위치시킬 수 있다.

상기 회전동력부재는, 한 쌍의 상기 윈치부재가 각각 서로 반대되는 회전을 이루도록 구동하되, 주간에는 상기 회전부가 태양의 위치변동에 대응하는 회전을 이루게 하고, 야간에는 상기 회전부가 원위치로 복귀하는 회전을 이루도록 구동하게 프로그래밍될 수 있다.

상기 부유부는 외측면을 따라 동력원과 연결을 이룬 복수개의 도르래부재를 구비하여 상기 제1와이어의 단부가 감기거나 풀리도록 고정되고, 상기 계류부는 상기 부유부가 설치된 수저면에 구비되어 상기 제1와이어의 상기 도르래부재 반대편 단부가 고정되는 복수개의 고정체를 포함할 수 있다.

상기 부유부는, 저면에 설치된 부유플레이트와, 상기 부유플레이트에 설치되어 상기 도르래부재와 고정체에 사이의 상기 제1와이어에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 제1와이어의 이동을 지지 및 가이드하는 지지롤러를 더 포함하고, 상기 지지롤러는 상기 도르래부재와 고정체 사이에서 연결을 이루는 상기 제1와이어의 연결방향을 폭 방향으로 전환되도록 배치할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 회전동력부재가 상기 회전플레이트 상에 구비된 와이어고정부재와 한 쌍의 상기 회전와이어로 연결을 이루고, 상기 회전동력부재의 양측에 구비된 회전축에 연결되어 상기 회전동력부재의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 한 쌍의 상기 회전와이어를 번갈아가며 감거나 푸는 한 쌍의 윈치부재와, 한 쌍의 상기 윈치부재와 상기 와이어고정부재의 양측 사이에서 한 쌍의 상기 회전와이어 각각에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어의 이동을 지지 및 가이드하는 한 쌍의 롤러부재와, 상기 회전동력부재의 내측에 구비되거나 상기 회전동력부재와 연결을 이루도록 구비된 감속부재를 포함할 수 있다.

한 쌍의 상기 윈치부재와 상기 와이어고정부재의 양측 사이에서 한 쌍의 상기 회전와이어 각각에 연결되도록 상기 회전플레이트 상에 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어의 이동을 지지 및 가이드하는 하나 이상의 가이드롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 부유부의 외측면에 수심측정센서를 구비하고, 상기 지지부 상에서 이미 설정된 높이에 배치된 풍속계를 구비할 수 있다.

상기 도르래부재의 동력원, 회전동력부재, 수심측정센서 및 풍속계와 연결된 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 풍속계가 측정한 풍속이 이미 설정된 속도 이상일 경우, 상기 회전프레임을 육상에 구비된 고정지주에 고정와이어를 통한 고정을 이루도록 할 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 의하면, 계류부를 통해 부유부를 수저면에 'X'자 형으로 연결 고정하여 계류시킴으로써, 풍압이나 조류의 발생 등과 같은 외력에 의한 수평이동 폭이 최소화되도록 하여, 사용과정에서 부유부의 위치변동에 따른 설치장소 근방의 지면이나 댐과 같은 별도의 구조물에 부딪혀 자체적인 파손 또는 설치구성들 파손의 유발을 차단할 수 있게 된다.

이때, 제1와이어에 구비된 중량체를 통해 수면의 파동 등에도 부유부의 위치변동 및 회전을 잡아주면서 부유부의 계류가 유지될 수 있고, 특히 회전플레이트를 지지축과 제2와이어로 연결하되, 제2와이어가 지지축에 직접 고정되는 것이 아닌 지지베어링에 고정됨에 의해 지지축과 연결을 이룸으로써, 수면의 파동 등에 유연하게 대응하면서 회전플레이트의 회전을 통한 태양전지모듈의 회전을 구현할 수 있게 된다.

그리고, 지지베어링과 연결을 이루어 회전 가능한 상태에 놓인 회전플레이트, 이에 고정되면서 회전관들을 연결하는 고정플레이트가 회전와이어로 그 외측의 회전동력부재와 연결을 이루어 회전되거나, 회전플레이트 상에 구비된 와이어고정부재 및 가이드롤러들과 회전동력부재가 한 쌍의 회전와이어로 연결을 이루어 회전플레이트가 회전됨을 통해, 고정플레이트 상에 설치된 태양전지모듈이 회전되도록 함에 따라, 태양의 위치변동에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 태양광의 입사량이 일정하게 유지됨으로써, 발전효율의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 회전동력부재의 구동에 의해 한 쌍의 윈치부재가, 고정플레이트의 양측 단부 또는 와이어고정부재에 고정된 상태에서 그 양측에 연결된 회전와이어들을 양측으로 상호 대응을 이루도록 번갈아가며 감거나 풀어주는 구동을 함으로써, 계류부를 통해 수평이동을 최소화한 상태에서, 풍압이나 조류의 발생 등과 같은 외력에 의한 태양전지모듈들의 자유회전을 단속하면서 태양전지모듈들이 이미 설정된 회전반경을 이루며 회전하도록 해, 태양전지모듈들의 정밀한 회전을 확보하여 발전시스템의 신뢰를 도모할 수 있게 된다.

특히, 태양전지모듈들을 수면에 부유시켜 발전을 도모하도록 함에 있어, 윈치부재가 회전와이어를 감을 경우, 부유된 태양전지모듈들의 의도치 않은 수평이동 또는 회전이 발생할 수 있는데, 이 또한 계류부를 통해 수평이동을 잡아준 상태에서 회전동력부재 양측의 윈치부재들이 그 양측의 회전와이어들이 상호 대응을 이루도록 번갈아가며 감거나 풀어줌으로써, 이미 설정된 방향과 회전반경으로의 정밀한 회전을 구현할 수 있게 되는 것이고, 나아가 회전동력부재에 연결 구비된 감속부재에 의해 윈치부재들의 회전을 제어함에 따라, 상술한 태양전지모듈들의 회전은 더욱 정밀해질 수 있게 된다,

더욱이, 상술한 본 발명의 구성을 통해, 설치된 태양전지모듈들이 일제히 회전을 이루는 것이 가능해져, 태양의 위치변동에 대응토록 다수의 태양전지모듈을 개별적으로 회전시키는 종래기술에 비하여, 구조의 단순화를 이루어 제작의 용이성이 확보됨은 물론, 이를 통한 시공비용의 절감 또한 이룰 수 있고, 태양전지모듈을 회전시키기 위한 구성의 부가에 따른 무게의 증가를 최소화됨에 따라 부유체적의 증가를 억제할 수 있으며, 장치의 유지보수가 용이해질 수 있게 된다.

한편, 부유부가 설치된 수저면의 고정체와 제1와이어로 연결을 이루는 도르래부재가 호수, 저수지, 댐, 공유수면 등에서 발생하는 수위변동에 따른 제1와이어를 감거나 풀러 제1와이어의 장력을 조절하는 대응을 이루어 부유체의 중력방향 이동만을 유도함으로써, 풍향에 따른 위치 변동을 억제할 수 있게 되고, 이는 풍속에 따른 부유체의 이동에도 적용되어, 그 이동에 제한을 두도록 할 수 있게 되는 것으로, 결과적으로 태양전지모듈들이 태양에 대한 정남향의 배치상태를 유지할 수 있게 됨과 동시에, 수면의 시설면적 범위 내에서 수상 태양광 발전시스템을 설치 및 운영할 수 있게 되는 것이다.

이러한 풍압, 조류의 발생, 수위변동 또는 풍속에 따른 부유체의 위치 변동을 억제함으로써, 태양전지모듈의 위치변동 또는 배치방향의 틀어짐을 최소화하거나 차단할 수 있도록 하는 일련의 과정들이, 도르래부재의 동력원, 회전동력부재, 수심측정센서 및 풍속계와 연결된 제어부를 통해, 자동으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 발전효율의 향상을 모색할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 태양전지모듈 설치 전의 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 태양전지모듈의 설치를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치의 부유부 및 회전플레이트와 연결을 이루는 지지부를 개략적으로 나타낸 사시도 및 분해사시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치의 구동부에 의한 회전을 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 13은 종래의 수상 태양광 발전시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명의 설명에 앞서, 폭 방향은 부유부 상면의 너비에 대응하는 가로 방향 또는 세로 방향을 지칭하는 것으로 하고, 길이방향은 중력방향에 대응하는 방향을 지칭하는 것으로 하여 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 목적을 구현하기 위한 바람직한 실시 구성과 이들 구성에 따른 작용관계에 대하여 설명하겠으며, 종래와 동일 내지 동일 범주에 있는 기술구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 태양전지모듈이 설치되는 부유체를 저수지 등의 수면에 설치하여 발전을 이루도록 하되, 부유체를 수면에 계류시킨 상태에서, 수위변동에 용이하게 대응하여 태양에 대한 정남향의 배치상태를 유지하면서도, 태양의 위치 변동에 대응하여 태양전지모듈이 회전하도록 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 구성은, 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 부유부(10), 계류부(20), 지지부(30), 태양전지모듈(M)이 설치되는 회전부(40) 및 회전부(40)를 회전시키는 구동부(50)를 포함하여 이루어진다.

이렇게 구성된 본 발명의 부유부(10)는, 도 4 내지 도 7과 같이, 이미 설정된 폭과 길이를 가지며 수면에 부유하도록 설치된 것으로, 단일체의 폰툰(Pontoon)으로 이루어지거나, 그 내측을 구획하는 복수개의 격벽을 구비하여 구획된 공간들을 다수의 폰툰을 채운 것으로 이루어질 수 있다.

이러한 부유부(10)는, 통상적으로 호수, 저수지, 댐, 공유수면과 같은 수상에 부유시키기 위한 매개체로서 사용되는 것과 동일 또는 유사한 것으로, 그 구조 또는 형상에 제한을 두지 않음은 물론, 그에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명의 부유부(10)는, 그 외측면을 따라 복수개의 고정부재(11)를 구비하여, 후술하는 제1와이어(21)의 단부가 고정되도록 하고, 이를 통해 부유부(10)의 모든 측면이 계류부(20)와의 연결을 통해 계류됨으로써, 외력에 의한 이동을 제한하거나 그 이동을 최소화하는 계류의 효율을 높일 수 있게 된다.

한편, 계류부(20)는, 도 4 및 도 5와 같이, 상술한 부유부(10)가 설치된 호수, 저수지, 댐 또는 공유수면과 같은 곳의 수저면에 연결 설치되어 복수개의 고정부재(11) 각각과 제1와이어(21)로 연결 고정을 이루어 부유부(10)를 수면에 계류시키되, 부유부(10)의 외측면에 제1와이어(21)를 'X'자 형으로 연결 고정하여 부유부(10)를 계류시킴으로써, 풍압 또는 조류의 발생에 따른 수평이동 폭이 최소화되도록 한다.

이러한 계류부(20)는, 부유부(10)가 설치된 수저면에 구비되어 복수개의 제1와이어(21)의 고정부재(11)에 고정된 단부의 반대편 단부가 각각 고정되는 복수개의 고정체(22)를 통해 부유부(10)의 계류를 이룰 수 있도록 한다.

여기서, 제1와이어(21)는 팽팽하거나 또는 수면의 파동 등에 따른 부유부(10)의 승강에 대응할 수 있도록 느슨한 형태로 설치가 유지될 수 있고, 고정부재(11)와 고정체(22) 사이에 이미 설정된 중량을 갖는 중량체(23)를 구비하여 부유부(10)의 계류를 유지 및 지지할 수 있도록 한다.

이에 따라, 바람이나 수면의 파동 등과 같은 외력에 의해 부유부(10)가 쉽게 이동하거나 회전하는 것을 억제하여, 사용과정에서 부유부(10)의 위치 변동에 따른 설치장소 근방의 지면이나 댐과 같은 별도의 구조물에 부딪혀 부유부(10)의 파손 또는 부유부(10)에 설치되는 후술할 지지부(30), 회전부(40) 또는 태양전지모듈(M) 파손의 유발을 차단할 수 있게 된다.

한편, 지지부(30)는, 도 5 내지 도 7과 같이, 후술하는 회전플레이트(41)와 연결을 이루어 회전플레이트(41)의 회전을 지지함은 물론, 그에 따른 회전관(42)들과 고정플레이트(43)의 회전도 지지할 수 있다.

이러한 지지부(30)는, 부유부(10)의 중앙에 설치된 지지축(31)과, 이 지지축(31)의 외측면에 결합되되 승강 이동이 가능하도록 결합 될 수 있고, 후술하는 회전플레이트(41)와 복수개의 제2와이어(32a)로 연결을 이루어 회전동력부재(51)에 의한 회전관(42) 및 고정플레이트(43)의 회전에 따른 회전플레이트(41)의 회전을 지지하는 지지베어링(32)을 구비한 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같은, 지지축(31)과 지지베어링(32)의 구성에 따라, 제1와이어(21)에 구비된 중량체(23)를 통해 수면의 파동 등에도 부유부(10)의 위치변동 및 회전을 잡아주면서 부유부(10)의 계류가 유지될 수 있는 상태에서, 후술하는 회전플레이트(41)를 지지축(31)과 제2와이어(32a)로 연결하되, 제2와이어(32a)가 지지축(31)에 직접 고정되는 것이 아닌 지지베어링(32)과의 연결에 따른 고정에 의해 지지축(31)과 연결을 이루게 됨으로써, 수면의 파동 등에 유연하게 대응하면서 회전플레이트(41)의 회전을 통한 태양전지모듈(M)의 회전을 구현할 수 있는 것이다.

이때, 제2와이어(32a)는 팽팽하거나, 또는 수면의 파동 등에 따른 부유부(10)의 승강에 의한 후술하는 회전플레이트(41)의 승강에 대응할 수 있도록 느슨한 형태로 설치가 유지될 수 있다.

그리고, 지지부(30)는 부유부(10)의 상면에 지지축(31)의 하단 둘레를 따라 설치되어 지지축(31)의 설치를 지지하는 제1지지판(33)을 구비할 수 있고, 이러한 제1지지판(33)은 상술한 지지축(31)의 폭, 이상의 폭을 갖도록 이루어져 부유부(10) 상면의 폭 방향 중앙에 설치된 상태에서, 그 상면에 지지축(31)을 설치하여 지지하도록 할 수 있다.

또한, 지지부(30)는 제1지지판(33)의 상면에 설치되고, 저면에 복수개의 리브(34a)를 구비하여 길이방향 상측에 위치한 지지베어링(32)의 설치를 지지하는 제2지지판(34)을 구비할 수 있다.

더불어, 지지부(30)는 지지베어링(32)의 외측면을 밀착하며 감싸도록 제2지지판(34)의 상면에 설치되고, 그 외측면 둘레를 따라 제2와이어(32a)가 고정되는 고정판(35)을 돌출 구비하여 후술하는 회전플레이트(41)와 연결을 이루는 하우징(36)을 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.

게다가, 지지부(30)는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 재질, 예컨대 테프론 계열의 재질로 이루어져 지지베어링(32)과 제2지지판(34)의 길이방향 사이에 밀착되도록 배치되어 지지베어링(32)의 회전을 지지하면서 지지베어링(32)의 회전에 따른 지지베어링(32) 및 제2지지판(34)의 파손을 방지하는 제3지지판(37)을 더 구비할 수 있다.

뿐만 아니라, 지지부(30)는 하우징(36)의 상부를 덮는 덮개판(38)을 더 구비한 구성으로 이루어져, 지지축(31) 또는 지지베어링(32)에 수분이나 이물질의 침투를 방지하도록 할 수 있다.

한편, 회전부(40)는, 도 1 내지 도 5와 같이, 후술하는 회전동력부재(51)로부터 회전동력을 전달받아 이루어지는 회전을 통해, 태양전지모듈(M)이 회전을 이루도록 하는 것으로, 상술한 지지베어링(32)과 복수개의 제2와이어(32)로 연결을 이루어 회전관(42) 및 고정플레이트(43)의 회전과 동시에 회전하는 다각형 또는 원형의 회전플레이트(41)을 구비한 구성으로 이루어진다.

이때, 회전플레이트(41)는 다각형 또는 원형의 형상을 이루되, 통상의 링과 같은 환 형상으로 이루어지고, 후술하는 회전관(42)과 동일하게 자체적으로 수면에 부유할 수 있는 합성수지 재질 중 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE) 계열의 재질, 예컨대 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 재질의 관으로 이루어질 수 있다.

아울러, 제2와이어(32a)는 상술한 고정판(35)과 회전플레이트(41)에 고정되어 지지베어링(32)과 회전플레이트(41)의 연결을 이루도록 하는 것으로, 통상의 스테인리스 스틸(Stainless steel) 등과 같은 재질의 강선으로 이루어질 수 있고, 그 굵기 또는 두께는 와이어의 재질에 따른 자체적인 강성에 따라 조절이 가능할 수 있다.

다만, 본 발명의 목적 중 하나인 태양전지모듈(M)의 회전을 구현하기 위한 장치 구성의 부가에 의한 무게 증가에 따른 부유체적의 증가를 최소화되도록 하면서도 구조의 단순화를 이루기 위해, 자체적인 강성은 최대화하여 지지베어링(32)와 회전플레이트(41)의 연결은 견고하게 지지할 수 있도록 한 상태에서, 그 굵기나 두께는 최소화하는 것이 바람직하다.

그리고, 회전부(40)는 회전플레이트(41)에 동일 또는 유사하게 대응할 수 있도록 다각형 또는 원형의 형상을 이루되, 통상의 링과 같은 환 형상으로 이루어지고, 회전플레이트(41)의 방사상 외측에 배치되도록 복수개가 설치되어 수면에 부유하는 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE) 계열의 재질, 예컨대 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 재질의 관으로 이루어진 회전관(42)들을 포함하여 이루어진다.

또한, 회전부(40)는 회전관(42)들을 연결하면서, 이들이 회전플레이트(41)에 고정되도록 하여, 후술하는 회전동력부재(51)와의 연결에 의해 회전함에 따라, 회전플레이트(41) 및 회전관(42)들이 함께 회전을 이루도록 하고, 그 상면에 다수의 태양전지모듈(M)이 설치되는 고정플레이트(43)를 포함하여 이루어진다.

즉, 지지베어링(32)과 연결을 이루어 회전 가능한 상태에 놓인 회전플레이트(41), 이에 고정되면서 회전관(42)들을 연결하는 고정플레이트(43)가 후술하는 회전와이어(52)로 그 외측의 회전동력부재(51)와 연결을 이루어 회전됨을 통해, 고정플레이트(43) 상에 설치된 태양전지모듈(M)이 회전플레이트(41)와 함께 회전되는 것이고, 이에 따라 태양의 위치변동에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 태양광의 입사량이 일정하게 유지됨으로써, 발전효율의 향상을 도모할 수 있는 것이다.

여기서, 고정플레이트(43)는, 회전관(42)들의 폭 방향(가로 또는 세로방향) 중앙부를 연결하면서 회전플레이트(41)에 고정시키고 양측 단부에 후술하는 회전와이어(52)의 회전동력부재(51) 반대편 단부가 고정되는 제1고정플레이트(43a)와, 이 제1고정플레이트(43a)의 외측에서 회전관(42)들을 연결하는 제2고정플레이트(43b)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 제1고정플레이트(43a)는 회전플레이트(41)와의 연결부위에서 지지부(30)와 근접하는 위치까지 연장 고정되는 연결 관계를 이룰 수 있고, 이러한 제1고정플레이트(43a)와 복수개의 제2고정플레이트(43b)를 포함하는 고정플레이트(43)는 회전관(42)들과 회전플레이트(41)를 연결 고정하면서 그 상측에 태양전지모듈(M)이 설치됨은 물론, 시공 또는 보수작업자의 발판 역할을 함으로써, 작업자가 용이하게 이동하여 부유부(10), 지지부(30) 및 회전부(40)의 유지보수를 편리하게 수행할 수 있도록 한다.

아울러, 고정플레이트(43)에는 태양전지모듈(M)이 설치되어 태양광을 통한 발전을 이루게 할 수 있는데, 발전효율을 증가시키기 위해 고정플레이트(43)들 상측에 다수가 설치될 수 있고, 이때 태양전지모듈(M)들은 이미 설정된 크기, 형상, 개수, 설치각도, 배치 또는 분포범위 등에 따라, 고정플레이트(43)들에 연결 구비된 다수의 연결지주(44)에 설치된다.

한편, 구동부(50)는, 도 1과 같이, 회전부(40)의 외측에서 고정플레이트(43)의 양측 단부와 회전와이어(52)로 연결을 이루는 회전동력부재(51)를 구비하여 회전동력부재(51)의 구동에 의해 회전와이어(52)를 양측으로 번갈아가며 감거나 풀어 회전부(40)가 회전을 이루도록 하여, 회전부(40)상에 설치된 태양전지모듈(M)들의 회전을 구현할 수 있도록 한다.

여기서, 회전동력부재(51)는 통상의 모터로 이루어질 수 있고, 이 회전동력부재(51)로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 회전축(51a)을 양측에 구비하고, 양측의 회전축(51a)은 각각 후술하는 윈치부재(53)와 연결을 이루어 윈치부재(53)가 회전하도록 한다.

이때, 회전동력부재(51)는 별도로 구비된 동력원(미도시)으로부터 동력을 전달받아 구동될 수 있고, 본 발명의 부유식 수상 태양광 발전시스템과 연결을 이루어 발전시스템에서 발생된 전력을 공급받아 구동될 수 있다.

그리고, 구동부(50)는, 회전동력부재(51)의 양측에 구비된 회전축(51a)에 연결되어 회전동력부재(51)의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 회전와이어(52)를 감거나 푸는 한 쌍의 윈치부재(53)와, 한 쌍의 윈치부재(53)와 고정플레이트(43)의 양측 단부 사이의 회전와이어(52)에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 회전와이어(52)의 이동을 지지 및 가이드하는 한 쌍의 롤러부재(54)와, 회전동력부재(51)의 내측에 구비되거나 회전동력부재(51)와 연결을 이루도록 구비된 감속부재(55)를 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.

아울러, 회전와이어(52)는 수면의 파동 등에 대응할 수 있도록 느슨한 형태로 그 설치가 유지될 수 있도록 함이 바람직하고, 윈치부재(53)를 통한 감김과 풀림에 따른 이동이 정밀할 수 있도록, 롤러부재(54)를 기준으로 하여 롤러부재(54)부터 고정플레이트(43)의 단부까지 연결된 회전와이어(52)의 부위는 느슨한 상태로 유지함과 더불어, 롤러부재(54)부터 윈치부재(53)까지 연결을 이루는 회전와이어(52)의 부위는 비교적 팽팽한 상태를 유지할 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.

이렇게 구성된 구동부(50)의 회전동력부재(51)는, 한 쌍의 윈치부재(53)가 각각 서로 반대되는 회전을 이루도록 구동하되, 주간에는 회전부(40)가 태양의 위치변동에 대응하는 회전을 이루게 하고, 야간에는 회전부(40)가 원위치로 복귀하는 회전을 이루도록 구동하게 프로그래밍될 수 있는 것에 특징이 있다.

예컨대, 도 1 및 도 3과 같이, 태양의 일출 방향에 대향함과 동시에 태양광의 입사각도에 적합하도록 이미 설정된 방향과 각도로 기울어진 태양전지모듈(M)들을, 주간에는 태양의 위치변동에 대응하도록 시계방향에 따른 회전반경을 이루도록 회전시킬 수 있고, 야간에는 상술한 회전에 의해 최초와 반대되는 위치에 놓인 태양전지모듈(M)이 시계방향으로 더 회전되도록 해, 원위치로 복귀시킬 수 있게 되는 것이다.

이때, 회전동력부재(51)의 양측에 연결된 한 쌍의 윈치부재(53)는 상호 반대를 이루는 회전을 하는데, 즉 고정플레이트(43)의 일측 단부에 고정된 회전와이어(52)와 연결된 일측의 윈치부재(53)가 회전와이어(52)를 풀어주는 회전을 할 경우, 고정플레이트(43)의 타측 단부에 고정된 회전와이어(52)와 연결된 타측의 윈치부재(53)는, 그와 연결된 회전와이어(52)를 감아주는 회전을 함으로써, 장치의 수평이동을 최소화한 상태에서 자유회전을 단속하면서 태양전지모듈(M)들이 일제히 정교한 회전을 이루도록 할 수 있는 것이다.

이에 따라, 회전동력부재(51)의 구동에 의해 한 쌍의 윈치부재(53)가, 고정플레이트(43)의 양측 단부에 고정된 상태에서, 그 양측에 연결된 회전와이어(52)를 양측으로 상호 대응을 이루도록 번갈아가며 감거나 풀어주는 구동을 함으로써, 계류부(20)를 통해 수평이동을 최소화한 상태에서, 풍압이나 조류의 발생 등과 같은 외력에 의한 태양전지모듈(M)들의 자유회전을 단속하면서 태양전지모듈(M)들이 이미 설정된 회전반경을 이루며 회전하도록 해, 태양전지모듈(M)들의 정밀한 회전을 확보하여 발전시스템의 신뢰를 도모할 수 있게 된다.

더욱이, 태양전지모듈(M)들을 수면에 부유시켜 발전을 도모하도록 함에 있어, 윈치부재(53)가 회전와이어(52)를 감을 경우, 부유된 태양전지모듈(M)들의 의도치 않은 수평이동 또는 회전이 발생할 수 있는데, 이 또한 계류부(20)를 통해 수평이동을 잡아준 상태에서 회전동력부재(51) 양측의 윈치부재(53)들이 그 양측의 회전와이어(52)가 상호 대응을 이루도록 번갈아가며 감거나 풀어줌으로써, 이미 설정된 방향과 회전반경으로의 정밀한 회전을 구현할 수 있게 되는 것이고, 나아가 회전동력부재(51)에 연결 구비된 감속부재(55)에 의해 윈치부재(53)들의 회전을 제어함에 따라, 상술한 태양전지모듈(M)들의 회전은 더욱 정밀해질 수 있게 된다,

아울러, 상술한 회전동력부재(51), 한 쌍의 윈치부재(53) 및 한 쌍의 롤러부재(54)는, 각각 수저면에 구비한 고정체와 와이어로 연결을 이루어 수면에 부유 및 계류시키거나, 각각의 하부에 수저면과 고정을 이루는 지주(기둥)를 구비하여 수면 상측에 위치시킬 수 있다.

결과적으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치는, 고정플레이트(43)들에 설치된 태양전지모듈(M)들이 일제히 회전을 이루는 것이 가능해짐으로써, 태양의 위치변동에 대응토록 다수의 태양전지모듈(M)을 개별적으로 회전시키는 종래기술에 비하여, 구조의 단순화를 이루어 제작의 용이성이 확보됨은 물론, 이를 통한 시공비용의 절감 또한 이룰 수 있고, 태양전지모듈(M)을 회전시키기 위한 구성의 부가에 따른 무게의 증가가 최소화됨에 따라 부유체적의 증가를 억제할 수 있으며, 장치의 유지보수가 용이해질 수 있는 것이다.

한편, 도시에서 본 발명의 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치가 적용된 수상 태양광 발전시스템은 공간적 여유에 따라 단일 또는 이웃하여 다수의 부유식 수상 태양광 발전시스템으로 구성할 수 있음은 물론이다.

다시 말해, 필요에 따라 태양전지모듈(M)을 구비한 회전부(40)를 포함한 구성을 이웃하여 설치한다.

이때, 도시되진 않았지만 일측의 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 적용된 구동부(50)는 이웃하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 연결된 회전와이어(52)가 함께 연결을 이루어, 단일 구동부(50)의 윈치부재(53)를 이용하여 동시에 다수의 부유식 수상 태양광 발전시스템에 설치된 회전부(40)가 회전을 이루도록 하여 설치된 태양전지모듈(M)들의 회전을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치는, 부유부(10), 계류부(20), 지지부(30), 회전부(40) 및 구동부(50)를 구비하고 있음은 상술한 바와 같다.

다만, 도 8 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 상술한 고정부재(11)의 구성을 배제한 상태에서, 부유부(10)는 외측면을 따라 동력원과 연결을 이룬 복수개의 도르래부재(12)를 구비하여 제1와이어(21)의 단부가 감기거나 풀리도록 고정되고, 계류부(20)는 부유부(10)가 설치된 수저면에 구비되어 제1와이어(21)의 도르래부재(12) 반대편 단부가 고정되는 복수개의 고정체(22)를 포함한 구성으로 이루어지도록 한 것에 특징이 있다.

여기에서, 부유부(10)는 저면에 설치된 부유플레이트(13)와, 이 부유플레이트(13)에 설치되어 도르래부재(12)와 고정체(22)에 사이의 제1와이어(21)에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 제1와이어(21)의 이동을 지지 및 가이드하는 지지롤러(14)를 더 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.

이때, 지지롤러(14)는 도르래부재(12)와 고정체(22) 사이에서 연결을 이루는 제1와이어(21)의 연결방향을 폭 방향으로 전환하도록 배치됨으로써, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 설치장소에서 발생하는 수위변동에 따른 부유체(10)의 중력방향 이동시, 제1와이어(21)의 장력 유지는 물론 도르래부재(12)에 의한 제1와이어(21)의 감김 또는 풀림이 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.

이와 같이, 부유부(10)가 설치된 수저면의 고정체(22)와 제1와이어(21)로 연결을 이루는 도르래부재(12)가 호수, 저수지, 댐, 공유수면 등에서 발생하는 수위변동에 따른 제1와이어(21)를 감거나 풀러 제1와이어(21)의 장력을 조절하는 대응을 이루어 부유체(10)의 중력방향 이동만을 유도함으로써, 풍향에 따른 위치 변동을 억제할 수 있게 되고, 이는 풍속에 따른 부유체(10)의 이동에도 적용되어, 그 이동에 제한을 두도록 할 수 있게 되는 것으로, 결과적으로 태양전지모듈(M)들이 태양에 대한 정남향의 배치상태를 유지할 수 있게 됨과 동시에, 수면의 시설면적 범위 내에서 수상 태양광 발전시스템을 설치 및 운영할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에서는, 부유부(10)의 외측면에 수심측정센서(D)를 구비하고, 지지부(30) 상에서 이미 설정된 높이에 배치된 풍속계(W)를 구비한 것에도 특징이 있다.

이때, 풍속계(W)는 상술한 덮개판(38)으로부터 이미 설정된 높이를 가지며 설치될 수 있고, 덮개판(38)의 사이에 별도의 정션박스(J)를 구비한 구성으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치는, 상술한 회전와이어(52)의 연결에 있어 제1고정플레이트(43a)의 양측 단부와의 연결을 배제한 상태에서, 도 11a 내지 도 11c와 같이, 회전동력부재(51)가 회전플레이트(41) 상에 구비된 와이어고정부재(45)와 한 쌍의 회전와이어(52)로 연결을 이루고, 한 쌍의 윈치부재(53)는 회전동력부재(51)의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 한 쌍의 회전와이어(52)를 번갈아가며 감거나 풀어, 회전플레이트(41)가 시계 또는 반시계 방향으로의 회전이 가능하게 한 것에도 특징이 있다.

이를 통해, 앞서 언급한바 있듯이, 고정플레이트(43) 상에 설치된 태양전지모듈(M)이 회전되도록 함에 따라, 태양의 위치변동에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 태양광의 입사량이 일정하게 유지됨으로써, 발전효율의 향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.

여기에서, 회전부(40)는 한 쌍의 윈치부재(53)와 와이어고정부재(45)의 양측 사이에서 한 쌍의 회전와이어(52) 각각에 연결되도록 회전플레이트(41) 상에 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 회전와이어(52)의 이동을 지지 및 가이드하는 하나 이상의 가이드롤러(46)를 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치가 적용된 수상 태양광 발전시스템은 공간적 여유에 따라 단일 또는 이웃하여 다수의 부유식 수상 태양광 발전시스템으로 구성할 수 있음은 물론이다.

이때, 도시되진 않았지만 일측의 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 적용된 구동부(50)는 이웃하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치에 연결된 회전와이어(52)가 함께 연결을 이루어, 단일 구동부(50)의 윈치부재(53)를 이용하여 동시에 다수의 부유식 수상 태양광 발전시스템에 설치된 회전부(40)가 회전을 이루도록 하여 설치된 태양전지모듈(M)들의 회전을 구현할 수 있다.

더불어, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상술한 도르래부재(12)의 동력원, 회전동력부재(51), 수심측정센서(D) 및 풍속계(W)와 연결된 제어부를 포함하여 이루어질 수 있고, 이러한 제어부를 통해, 앞서 언급한바 있는 풍압, 조류의 발생, 수위변동 또는 풍속에 따른 부유부(10)의 위치 변동을 억제함으로써, 태양전지모듈(M)의 위치변동 또는 배치방향의 틀어짐을 최소화하거나 차단할 수 있도록 하는 일련의 과정들이, 자동으로 이루어질 수 있게 됨으로써, 발전효율의 향상을 모색할 수 있게 되는 것에도 특징이 있다 할 것이다.

즉, 제어부는 부유부(10)가 설치된 호수, 저수지, 댐, 공유수면 등에서 발생하는 수위변동에 대응할 수 있도록 프로그래밍될 수 있고, 이러한 프로그래밍은 수심측정센서(D)에서 측정된 수심의 변동이 제어부로 입력되면 도르래부재(12)를 구동시켜 제1와이어(21)가 감기거나 풀릴 수 있도록 한 것이다.

이렇게 도르래부재(12)를 구동시키는 것은, 풍속계(W)가 측정한 풍향 또는 풍속에 따라서도 부유부(10)의 위치 변동을 억제하는 대응을 수행할 수 있도록 적용될 수 있는 것으로, 이 또한 본 발명의 구성에 속한다 할 것이다.

이러한 부유식 수상 태양광 발전시스템 운영의 자동화는, 제어부가 회전동력부재(51)와도 연결을 이룸으로써, 태양의 위치변동에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 설정된 회전각도, 회전방향, 회전주기 또는 회전시간 등에 맞추어 태양전지모듈(M)을 회전시키는 것에도 적용이 가능해질 수 있게 된다.

이와 함께, 제어부는 풍속계(W)가 측정한 풍속이 이미 설정된 속도 이상일 경우, 작업자로 하여금 이를 인지할 수 있도록 프로그래밍되어 상술한 회전프레임(41)을 육상에 구비된 고정지주에 고정와이어를 통한 고정을 이루게 하여 위치 변동에 제한을 둘 수 있도록 함이 바람직하다.

아울러, 하나의 단위 구조체를 이루는 본 발명의 부유식 수상 태양광 발전시스템에 있어, 부력체로 이루어지는 회전관(42)은 다각형의 형상, 예컨대 도 12와 같이, 팔각형의 형상으로 이루어짐으로써, 다른 여러 개의 단위 구조체들인 부유식 수상 태양광 발전시스템들과의 연결관계에 있어 간극을 차단할 수 있도록 함에 따라, 특정 단위 구조체(수상 태양광 발전장치)가 풍압, 조류의 발생, 수위변동 또는 풍속에 따라 들리거나 꺾이는 등의 불안전 요소를 차단할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

10 : 부유부 11 : 고정부재
12 : 도르래부재 13 : 부유플레이트
14 : 지지롤러 20 : 계류부
21 : 제1와이어 22 : 고정체
23 : 중량체 30 : 지지부
31 : 지지축 32 : 지지베어링
32a : 제2와이어 33 : 제1지지판
34 : 제2지지판 34a : 리브
35 : 고정판 36 : 하우징
37 : 제3지지판 38 : 덮개판
40 : 회전부 41 : 회전플레이트
42 : 회전관 43 : 고정플레이트
43a : 제1고정플레이트 43b : 제2고정플레이트
44 : 연결지주 45 : 와이어고정부재
46 : 가이드롤러 50 : 구동부
51 : 회전동력부재 51a : 회전축
52 : 회전와이어 53 : 윈치부재
54 : 롤러부재 55 : 감속부재
D : 수심측정센서 M : 태양전지모듈
W : 풍속계

Claims (16)

1. 수면에 부유하도록 설치된 부유부(10);
   상기 부유부(10)가 설치된 수저면과 상기 부유부(10)의 외측면을 복수개의 제1와이어(21)로 연결하여 상기 부유부(10)를 수면에 'X'자 형으로 계류시켜 풍압, 수위변동 또는 조류의 발생에 따른 수평이동 폭이 최소화되도록 하는 계류부(20);
   상기 부유부(10)의 중앙에 설치된 지지축(31)과, 상기 지지축(31)의 외측면에 결합된 지지베어링(32)을 구비한 지지부(30);
   상기 지지베어링(32)과 복수개의 제2와이어(32a)로 연결을 이루는 회전플레이트(41)와, 상기 회전플레이트(41)의 외측에 복수개가 설치되어 수면에 부유하는 회전관(42)과, 상기 회전관(42)들을 연결하면서 상기 회전플레이트(41)에 고정시키고 상면에 태양전지모듈(M)이 설치되는 복수개의 고정플레이트(43)를 구비한 회전부(40); 및
   상기 회전부(40)의 외측에서 상기 회전부(40)와 하나 이상의 회전와이어(52)로 연결을 이루는 회전동력부재(51)를 구비하여 상기 회전동력부재(51)의 구동에 의해 상기 회전와이어(52)를 양측으로 번갈아가며 감거나 풀어 상기 회전부(40)가 회전을 이루도록 하는 구동부(50);를 포함하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부유부(10)는 외측면을 따라 복수개의 고정부재(11)를 구비하여 상기 제1와이어(21)의 단부가 고정되고,
   상기 계류부(20)는,
   상기 부유부(10)가 설치된 수저면에 구비되어 상기 제1와이어(21)의 상기 고정부재(11) 반대편 단부가 고정되는 복수개의 고정체(22)와,
   상기 고정부재(11)와 고정체(22) 사이의 상기 제1와이어(21)에 구비된 중량체(23)를 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 지지부(30)는,
   상기 부유체(10)의 상면에 상기 지지축(31)의 하단 둘레를 따라 설치되어 상기 지지축(31)의 설치를 지지하는 제1지지판(33)과,
   상기 제1지지판(33)의 상면에 설치되고 저면에 복수개의 리브(34a)를 구비하여 길이방향 상측의 상기 지지베어링(32)의 설치를 지지하는 제2지지판(34)과,
   상기 지지베어링(32)의 외측면을 밀착하며 감싸도록 상기 제2지지판(34)의 상면에 설치되고 외측면 둘레를 따라 상기 제2와이어(41)가 고정되는 고정판(35)을 돌출 구비하는 하우징(36)을 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 지지부(30)는,
   테프론 계열의 재질로 이루어져 상기 지지베어링(32)과 상기 제2지지판(34) 사이에 밀착되도록 배치되어 상기 지지베어링(32)의 회전을 지지하면서 상기 지지베어링(32)의 회전에 따른 상기 지지베어링(32) 및 제2지지판(34)의 파손을 방지하는 제3지지판(37)과,
   상기 하우징(36)의 상부를 덮는 덮개판(38)을 더 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 고정플레이트(43)는,
   상기 회전관(42)들의 폭 방향 중앙부를 연결하면서 상기 회전플레이트(41)에 고정시키고 양측 단부에 상기 회전와이어(52)의 상기 회전동력부재(51) 반대편 단부가 고정되는 제1고정플레이트(43a)와,
   상기 제1고정플레이트(43a)의 외측에서 상기 회전관(42)들을 연결하는 복수개의 제2고정플레이트(43b)를 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 태양전지모듈(M)은 상기 고정플레이트(43)에 설치되는 다수의 연결지주(44)에 설치됨을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 구동부(50)는, 상기 회전동력부재(51)가 상기 고정플레이트(43)의 양측 단부와 상기 회전와이어(52)로 연결을 이루고,
   상기 회전동력부재(51)의 양측에 구비된 회전축(51a)에 연결되어 상기 회전동력부재(51)의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 상기 회전와이어(52)를 감거나 푸는 한 쌍의 윈치부재(53)와,
   한 쌍의 상기 윈치부재(53)와 상기 고정플레이트(43)의 양측 단부 사이의 상기 회전와이어(52)에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어(52)의 이동을 지지 및 가이드하는 한 쌍의 롤러부재(54)와,
   상기 회전동력부재(51)의 내측에 구비되거나 상기 회전동력부재(51)와 연결을 이루도록 구비된 감속부재(55)를 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 회전동력부재(51), 한 쌍의 상기 윈치부재(53) 및 한 쌍의 상기 롤러부재(54)는, 각각 수저면에 구비한 고정체와 와이어로 연결을 이루어 수면에 부유 및 계류시키거나, 각각의 하부에 수저면과 고정을 이루는 지주를 구비하여 수면 상측에 위치시킴을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 회전동력부재(51)는, 한 쌍의 상기 윈치부재(53)가 각각 서로 반대되는 회전을 이루도록 구동하되, 주간에는 상기 회전부(40)가 태양의 위치변동에 대응하는 회전을 이루게 하고, 야간에는 상기 회전부(40)가 원위치로 복귀하는 회전을 이루도록 구동하게 프로그래밍됨을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 부유부(10)는 외측면을 따라 동력원과 연결을 이룬 복수개의 도르래부재(12)를 구비하여 상기 제1와이어(21)의 단부가 감기거나 풀리도록 고정되고,
    상기 계류부(20)는 상기 부유부(10)가 설치된 수저면에 구비되어 상기 제1와이어(21)의 상기 도르래부재(12) 반대편 단부가 고정되는 복수개의 고정체(22)를 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 부유부(10)는, 저면에 설치된 부유플레이트(13)와, 상기 부유플레이트(13)에 설치되어 상기 도르래부재(12)와 고정체(22)에 사이의 상기 제1와이어(21)에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 제1와이어(21)의 이동을 지지 및 가이드하는 지지롤러(14)를 더 포함하고,
    상기 지지롤러(14)는 상기 도르래부재(12)와 고정체(22) 사이에서 연결을 이루는 상기 제1와이어(21)의 연결방향을 폭 방향으로 전환되도록 배치됨을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부(50)는, 상기 회전동력부재(51)가 상기 회전플레이트(41) 상에 구비된 와이어고정부재(45)와 한 쌍의 상기 회전와이어(52)로 연결을 이루고,
    상기 회전동력부재(51)의 양측에 구비된 회전축(51a)에 연결되어 상기 회전동력부재(51)의 구동에 의해 상호 반대되는 회전을 이루어 각각에 연결된 한 쌍의 상기 회전와이어(52)를 번갈아가며 감거나 푸는 한 쌍의 윈치부재(53)와,
    한 쌍의 상기 윈치부재(53)와 상기 와이어고정부재(45)의 양측 사이에서 한 쌍의 상기 회전와이어(52) 각각에 연결되도록 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어(52)의 이동을 지지 및 가이드하는 한 쌍의 롤러부재(54)와,
    상기 회전동력부재(51)의 내측에 구비되거나 상기 회전동력부재(51)와 연결을 이루도록 구비된 감속부재(55)를 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
13. 제 12항에 있어서,
    한 쌍의 상기 윈치부재(53)와 상기 와이어고정부재(45)의 양측 사이에서 한 쌍의 상기 회전와이어(52) 각각에 연결되도록 상기 회전플레이트(41) 상에 구비되어 감김 또는 풀림에 의한 상기 회전와이어(52)의 이동을 지지 및 가이드하는 하나 이상의 가이드롤러(46)를 더 포함함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
14. 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유부(10)의 외측면에 수심측정센서(D)를 구비하고,
    상기 지지부(30) 상에서 이미 설정된 높이에 배치된 풍속계(W)를 구비함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 도르래부재(12)의 동력원, 회전동력부재(51), 수심측정센서(D) 및 풍속계(W)와 연결된 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 풍속계(W)가 측정한 풍속이 이미 설정된 속도 이상일 경우, 상기 회전프레임(41)을 육상에 구비된 고정지주에 고정와이어를 통한 고정을 이루도록 함을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전시스템의 계류 및 회전장치.
    

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