KR20190037642A - 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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문승필
강성현
노재훈
제갈성
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 반잠수식 태양광 발전 시스템의 높이 고정대의 가이드를 따라 상하로 이동하는 태양광 모듈에 결합된 래칫기어의 위치 정보와, 상기 태양광 모듈 및 모듈 고정대의 각도 정보를 검출하는 센서부; 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부에 장착되어 바닥에 연결된 와이어를 감거나 풀어 잠수 깊이를 조절하는 높이 조절부; 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 래칫기어 모터부를 구동하는 래칫기어 구동부; 및 상기 센서부를 통해 검출된 정보들에 기초하여 미리 설정한 태양광 모듈의 각도와 실제 태양광 모듈의 각도 차이만큼 이동할 수 있도록 상기 래칫기어 구동부를 제어하며, 상기 잠수 깊이 조절을 실시하는 제어부;를 포함한다.

Description

반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법{SEMI-SUBMERSIBLE SOLAR POWER GENERATING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 모듈을 수면에 근접하게 두어 발전하다가 주변 환경 변화에 따라 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 이동시키고, 파랑 등 수면의 변화에 따라 최소의 전력으로 태양광 모듈의 각도를 제어할 수 있도록 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전은 태양광을 수광할 수 있는 일정한 면적의 설치부지가 필요한데, 기존의 건축물 등의 시설물들을 이용하는 경우를 제외하고는 무분별한 산림훼손 등의 부작용으로 규제가 강화되어 설치 부지를 확보하는 것이 용이하지 아니하여, 대안적으로 저수지나 댐 수면 등에 수상 태양광 발전장치를 설치하고 있다.
육상에 설치되는 태양광 발전장치는 태양광을 받아 전기를 발전하는 과정에서 막대한 양의 열기가 발생되며, 태양광 발전장치가 설치된 토지로부터도 막대한 양의 열기가 전달되는 관계로 태양전지판의 성능을 저하시키고, 고장을 일으키는 원인이 되는 문제점을 안고 있었다.
이에 따라, 상기와 같은 문제점을 줄이면서 일조량이 풍부하고 개방된 설치면적을 넓게 확보하기 위하여 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 태양전지판을 설치하는 수상 태양광 발전장치가 활발하게 제안되고 있다.
수상 태양광 발전장치는 유휴 수면을 활용하기 때문에, 부지 구입비용이 절감될 뿐만 아니라, 지상의 태양광 시설에 비하여 냉각효과가 우수하다.
그러나 종래의 기술은 부유물 안에 태양광 모듈을 넣는 방식으로서, 태풍이나 강풍 등 외부 환경의 영향으로 부유물 파손 시 태양광 모듈을 보호할 수 없는 문제점이 있다. 또한 종래의 기술은 파랑(즉, 바다나 호수, 강 등에서 바람에 의해 발생하는 물결) 등 외부 환경 변화에 대하여 태양광 모듈이나 발전 시스템을 보호하는 방법이 마련되어 있지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2016-0017555호(2016.02.16. 공개, 수상 태양광 발전장치의 반 잠수식 부유 구조체)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 태양광 모듈을 수면에 근접하게 두어 발전하다가 주변 환경 변화에 따라 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 이동시키고, 파랑 등 수면의 변화에 따라 최소의 전력으로 태양광 모듈의 각도를 제어할 수 있도록 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템은, 반잠수식 태양광 발전 시스템의 높이 고정대의 가이드를 따라 상하로 이동하는 태양광 모듈에 결합된 래칫기어의 위치 정보와, 상기 태양광 모듈 및 모듈 고정대의 각도 정보를 검출하는 센서부; 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부에 장착되어 바닥에 연결된 와이어를 감거나 풀어 잠수 깊이를 조절하는 높이 조절부; 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 래칫기어 모터부를 구동하는 래칫기어 구동부; 및 상기 센서부를 통해 검출된 정보들에 기초하여 미리 설정한 태양광 모듈의 각도와 실제 태양광 모듈의 각도 차이만큼 이동할 수 있도록 상기 래칫기어 구동부를 제어하며, 상기 잠수 깊이 조절을 실시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어 방법은, 센서부가 반잠수식 태양광 발전 시스템의 높이 고정대의 가이드를 따라 상하로 이동하는 태양광 모듈에 결합된 래칫기어의 위치 정보와 상기 태양광 모듈 및 모듈 고정대의 각도 정보를 검출하는 단계; 제어부의 제어에 따라 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부에 장착된 높이 조절부가 바닥에 연결된 와이어를 감거나 풀어 잠수 깊이를 조절하는 단계; 상기 제어부의 제어에 따라 래칫기어 구동부가 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 센서부를 통해 검출된 정보들에 기초하여 미리 설정한 태양광 모듈의 각도와 실제 태양광 모듈의 각도 차이만큼 이동할 수 있도록 상기 래칫기어 구동부를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 태양광 모듈을 수면에 근접하게 두어 발전하다가 주변 환경 변화에 따라 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 이동시키고, 파랑 등 수면의 변화에 따라 최소의 전력으로 태양광 모듈의 각도를 제어할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 형상을 측면에서 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 형상을 상면에서 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도
도 4는 상기 도 3에 있어서, 래칫기어 구동부의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도.
도 5, 및 도 6은 상기 도 4에 있어서, 본 실시예에 따른 제어부가 수면의 움직임에 기초하여 최소한의 보조전력으로 태양광 모듈의 위치 제어를 실시하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 환경이 악화 되었을 경우 반잠수식 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 잠수시키는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 8은 상기 도 2에 도시된 와이어 결선 방법의 다른 실시예를 보인 예시도.
도 9, 및 도 10은 상기 도 1에 있어서, 높이 고정대의 래칫 기어를 대체할 수 있는 다른 실시예의 개략적인 형상과 제어 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 형상을 측면에서 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 형상을 상면에서 보인 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템은, 부유체(1), 높이 조절부(2), 와이어(3), 높이 고정대(4), 태양광 모듈(5), 및 모듈 고정대(6)를 포함한다.
여기서 상기 부유체(1), 높이 조절부(2), 및 와이어(3)(와이어는 바닥에 고정되어 있음)를 통하여 높이를 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템은, 센서부(110), 제어부(120), 래칫기어 구동부(130), 래칫기어 모터부(140), 부력 조절부(150), 및 높이조절 모터부(160)를 포함한다.
상기 센서부(110)는 상기 태양광 모듈(5) 및 모듈 고정대(6)에 설치되는 자이로 센서, 상기 래칫 기어(Ratchet Gear)에 설치되는 위치 센서, 및 상기 높이 고정대(4)에 설치되는 압력 센서 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기 높이조절 모터부(160)는, 상기 제어부(120)의 제어에 따라, 상기 높이 조절부(2)가 와이어(3)를 감거나 풀어낸다. 상기 높이 조절부(2)가 상기 와이어(3)를 감거나 풀어냄에 따라서 태양광 발전 시스템의 잠수 깊이가 제어된다. 상기 높이 조절부(2)는 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부(또는 부유체)에 장착된다.
상기 부력 조절부(150)는, 상기 제어부(120)의 제어에 따라, 상기 부유체(1)의 내부에 물을 유입시키거나, 상기 부유체(1)의 내부에 있는 물을 유출시킨다. 따라서 상기 부력 조절부(150)는 일종의 펌프로서 동작한다.
상기 래칫기어 구동부(130)는 래칫기어 모터부(140)를 통해 래칫기어의 걸쇠(미도시)를 락(Lock, 고정) 또는 언락(Unlock, 해제) 시킨다. 하지만 이에 한정하지 않고 실시예에 따라 상기 래칫기어를 높이 고정대(4)의 가이드를 따라 이동시키기 위한 용도로 구성할 수도 있다.
상기 래칫기어(미도시)는 상기 태양광 모듈의 끝단에 양측에 장착되어 상기 걸쇠가 언락 상태일 경우에는 상기 높이 고정대(4)의 양측에 설치된 가이드(미도시)를 따라 상하로 이동된다. 하지만 상기 걸쇠가 락 상태일 경우에는 상하로 이동되지 않는다.
참고로 상기 높이 고정대(4)는 상기 모듈 고정대(6)에 고정되지만 직각으로 고정되는 것은 아니며 상기 태양광 모듈(5)이 상기 높이 고정대(4)의 가이드를 따라 상하 방향으로 이동될 때 어느 일 측 방향(예 : 태양광 모듈 방향, 또는 태양광 모듈의 반대 방향)으로 꺾어진다(도 9 참조). 이를 위해 상기 태양광 모듈(5)은 일 측이 상기 모듈 고정대(6)에 경첩 부재(미도시)를 이용해 고정될 수 있다.
상기 제어부(120)는 상위의 서버(예 : 복수의 반잠수식 태양광 발전 시스템을 제어하는 서버)(미도시)로부터 잠수 제어(즉, 높이 조절), 부력 조절, 및 래칫기어 구동을 위한 제어신호 중 적어도 하나 이상을 개별적으로 수신하여 제어할 수도 있다. 이에 따라 상기 서버(미도시)의 관리자는 복수의 시스템(반잠수식 태양광 발전 시스템)을 매뉴얼 방식으로 제어할 수도 있다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 래칫기어 구동부(130)의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어부(120)는 상기 센서부(110)를 통해 센싱된 정보를 이용하여 랫칫기어 구동부(130)를 통해 래칫기어 모터부(140)(래칫기어의 걸쇠를 락 또는 언락 제어하는 모터부)를 제어한다.
상기 센서부(110)는 상기 태양광 모듈(5)의 각도를 제어하기 위한 정보를 취득하는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 참고로 여기서 Bodyθ, Moduleθ는 태양광 모듈(5)의 각도를 정밀 제어하기 위한 정보로서, 상기 태양광 모듈(5) 및 모듈 고정대(6)에 자이로 센서를 설치하여, 두 자이로 센서의 각도차이를 이용하여 위치를 제어하기 위한 정보이다. 또한 래칫기어 포지션(Ratchet Gear Position) 정보는 래칫기어(Ratchet Gear)(미도시)에 위치 센서(포지션 센서)를 부착하여 상기 높이 고정대(4)를 따라 상하로 이동하는 래칫기어의 위치를 검출하는 정보이며, 또한 압력 센서(Pressure Sensor) 정보는 상기 높이 고정대(4) 하단에 압력센서를 부착하여 모듈의 위치를 측정하는 정보이다.
상기 적어도 하나의 센서(예 : 자이로 센서, 래칫기어 위치 센서, 압력센서 등)를 포함하는 센서부(110)는 주기적으로(예 : 수ms, 수sec, 수min 등)으로 센싱값을 출력한다(예 : 래칫기어 위치센서가 포지션 정보(위치 정보)에 의한 각도 값을 주기적으로 출력한다).
이때 가장 최근에 출력된 센싱값(또는 각도값)은 "Controlθn"이고, 이보다 바로 이전에 출력된 센싱값은 "Controlθn-1"이다. 여기서 상기 센싱값(또는 각도값)을 인정하기 위한 최소 센싱값은 "θcontrol_min"(예 : 1도)이고, 상기 래칫기어를 제어하기 위한 값(즉, 태양광 모듈의 높이를 고정하기 위한 값)은 "θcontrol_ref"이다. 즉, 상기 센서부(110)에 출력된 센싱값(Controlθn)이 최소 센싱값(θcontrol_min)보다 큰 값일 경우에 상기 출력된 센싱값(Controlθn)을 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 필터부(131)에 출력한다.
상기 필터부(131)는 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 입력되는 센싱값 중 가장 최근의 센싱값을 기준으로 지정된 갯수의 센싱값에 대해서만 평균값(θcontrol_real_avg)을 출력한다. 이에 따라 센싱값에 노이즈가 포함되는 것을 방지(즉, 노이즈를 필터링)한다. 상기 필터부(131)에서 출력되는 노이즈가 제거된 평균값(θcontrol_real_avg)이 실제 각도값이 된다.
상기 필터부(131)를 통해서 필터링된 값(θcontrol_real_avg)은 연산부(132)에 출력된다. 상기 연산부(132)는 사용자가 미리 설정한 기준 각도값(θcontrol_Ref)(예 : 35도)과 상기 필터부(131)에서 출력된 실제 각도값(θcontrol_real_avg)(예 : 30도)과의 차이 각도값(θcontrol_Error)(예 : 5도)을 출력한다.
상기 차이 각도값(θcontrol_Error)(예 : 5도)이 상기 PI 제어부(비례적분 제어부)(133)에 입력되면, 상기 PI 제어부(133)는 상기 차이 각도값(θcontrol_Error)(예 : 5도)을 추종하는 위치제어 신호(Positionref)를 출력한다.
상기 위치제어 신호(Positionref)가 래칫기어 모터부(140)에 인가됨으로써 래칫기어(또는 래칫기어 걸쇠)를 락 또는 언락시키게 된다. 만약 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 높이 고정대(4)의 홈(14)에 상기 고정부(12)가 삽입 가능하도록 구성될 경우에는 상기 고정부(12)를 이동시키기 위한 목적으로 제어할 수도 있다.
도 5, 및 도 6은 상기 도 4에 있어서, 본 실시예에 따른 제어부가 수면의 움직임에 기초하여 최소한의 보조전력으로 태양광 모듈의 위치 제어를 실시하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 5는 수면과 상기 모듈 고정대(6)의 높이차로 인하여 상기 태양광 모듈(5)이 움직일 때, 상기 수면의 상승에 따라 상기 높이 고정대(4)에 연결된 상기 태양광 모듈(5)을 상승시켜 고정하는 것을 나타내고 있고, 도 6은 상기 높이 고정대(4)에 고정된 상기 태양광 모듈(5)을 상기 수면의 하강에 따라 하강시켜 고정하는 것을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(100)는 수면과 상기 모듈 고정대(6)의 높이 차이로 인하여, 태양광 모듈(5)이 움직일 때, 상기 제어부(120)가 상기 태양광 모듈(5)을 상기 높이 고정대(4)에 고정할 위치를 구하여 고정하게 된다.
한편 상기 모듈 고정대(6)가 반대 방향(즉, 수면이 내려갈 경우)으로 움직이는 경우, 상기 모듈 고정대(6)와 태양광 모듈(5)을 고정하는 래칫기어의 걸쇠를 풀어(언락시켜) 자연스럽게 수면을 따라 내려오게 할 수 있으며, 태양광 모듈(5)이 급격하게 내려와 손상되는 것을 방지하기 위하여, 수면의 움직임을 이용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 환경이 악화 되었을 경우 반잠수식 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 잠수시키는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 제어부(120)는 상기 높이 조절 장치(2), 및 와이어(3)를 이용하여(와이어를 당겨) 태양광 발전 시스템을 수면 아래로 잠수시킬 수 있다. 이때 상기 부유체(1)의 부력 조절부(150)를 설치하여 적은 에너지로도 태양광 발전 시스템을 수면 아래로 잠수시킬 수 있도록 한다.
도 8은 상기 도 2에 도시된 와이어 결선(고정) 방법의 다른 실시예를 보인 것으로, 태양광 모듈(5)의 상부 및 하부의 좌우측에 각기 하나의 와이어(3)로 연결되어 있을 때, 일 측(예 : 좌측 또는 우측)의 길이를 상대적으로 짧게 또는 길게 조정하여 좌우 위치제어가 가능하게 하는 결선 방법을 나타낸다. 도 8의 (a)는 상면에서 보인 예시도이고, 도 8의 (b)는 측면에서 보인 예시도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 모듈의 상부 및 하부의 좌우측 모서리가 각기 하나의 와이어로 연결되고, 모터로 구동되는 일종의 전자식 도르래가 이 와이어의 중심부에 위치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 좌측이나 우측 방향으로 회전함에 따라 상기 전자식 도르래를 기준으로 좌측 또는 우측의 길이를 상대적으로 짧거나 길게 조정하여, 상기 태양광 모듈의 방향을 제어하도록(즉, 좌측 또는 우측으로 회전 제어하도록) 결선될 수 있다.
예컨대 상기 와이어의 중심에 설치되어 있으면서 좌우측의 와이어 길이를 조절하는, 모터로 제어되는 일종의 전자식 도르래를 회전시켜 길이 조절이 가능하다. 즉, 태양광의 위치에 따라 태양광 모듈(5)이 태양광을 향하는 각도나 방향을 제어할 수 있다.
만약 상기 좌우측의 와이어 길이를 일정하게 한 상태에서 전체를 바닥으로 당길 경우 태양광 발전 시스템을 잠수시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같은 와어어 결선 방식을 이용할 경우, 2축 제어를 통하여, 태양광 추적 방식으로 제어가 가능하다. 이때 상기 좌우 위치제어(즉, 좌우측 와이어 길이 제어)를 이용하여 태양광을 추적할 때(즉, 태양광 방향으로 회전시키고자 할 때), 공지된 기술로서 태양광 추적 센서(미도시)를 이용하는 방법, 또는 황도계산식을 사용하여 태양광을 추적하는 방법을 이용하여 좌우 위치제어(즉, 좌우측 와이어 길이 제어)를 수행할 수 있다.
도 9, 및 도 10은 상기 도 1에 있어서, 높이 고정대의 래칫 기어를 대체할 수 있는 다른 실시예의 개략적인 형상과 제어 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 9에 있어서, 상기 높이 고정대(4)는 태양광 모듈(11)의 위치를 고정하는 고정대(12)와 이 고정대(12)가 아래로 움직이지(또는 아래 방향으로 꺾이지) 못하게 고정하는 받침대(13)를 포함하고, 상기 고정대(12)를 상기 높이 고정대(4)의 내부로 이동시키기 위한 고정대 홈(14)이 형성된다.
상기 고정대(12)는 수면에 부유하는 특징이 있으며, 일측 끝이 상기 높이 고정대(4)의 내부의 고정대 홈(14)을 따라 이동 가능하면서 상기 높이 고정대(4)의 상기 고정대 홈(14)의 끝에서 밖으로 빠지지 않고 제자리에서 상하로 움직이도록(꺾이도록) 형성된다. 이에 따라 상기 고정대(12)는 수면이 상승하면 그 위에 고정된(또는 얹혀있는) 태양광 모듈(11)을 상승시키고, 반대로 수면이 하강하면 상기 태양광 모듈(11)을 수면을 따라 자연스럽게 하강시킨다.
도 10의 (a)는 수면의 변화에 기초하여 상기 태양광 모듈(11)의 각도를 제어하는 모습을 보인 예시도로서, 수면이 상승할 때 상기 고정대(12)는 상기 받침대(13)로 인하여 위로는 움직이나(즉 꺾이지만) 아래로는 움직이지(또는 꺾이지) 못하게 형성되어 있기 때문에 수면의 변화(즉, 수면의 상승)에 따라 태양광 모듈(11)이 수면을 따라 상승하도록 한다.
도 10의 (b)는 수면이 하강할 때 상기 태양광 모듈(11)을 아래로 내려오게 하는 형상을 보인 것으로, 고정대(12)가 고정대 홈(14)을 통해 상기 높이 고정대(4)의 내부로 들어가게 함으로써, 태양광 모듈(11)이 수면을 따라 자연스럽게 아래로 하강하도록 한다. 이때 상기 제어부(120)가 상기 고정대(12)를 상기 고정대 홈(14)에 삽입하거나 배출시키기 위한 모터(미도시)가 상기 높이 고정대(4) 내부에 장착될 수도 있다.
상기와 같이 본 실시예는 태양광 모듈을 수면에 근접하게 두어 발전 하다가, 주변 환경의 변화에 따라 태양광 발전 시스템을 보호하기 위하여 수면 아래로 이동 가능하기 때문에 기존에 태풍 및 강풍 등에 취약했던 수상형 태양광 발전 시스템에 비해서 보다 안정적으로 시스템을 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 기존의 수상형 태양광 발전 시스템의 경우 태양광 모듈의 각도를 제어하기 위한 많은 보조전력이 필요하였으나, 본 실시예는 파랑 등 수면의 변화 및 레칫(Ratchet) 기어를 이용하여 태양광 모듈의 각도를 제어함으로써, 최소의 전력으로 태양광 모듈의 각도를 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 실시예는 위치 제어를 위한 센서를 다양하게 사용이 가능한 방식으로, 제어 민감도, 및 경제성 등 태양광 발전 시스템을 설치하는 사용자의 필요성에 따라 다양한 방식으로 제어가 가능한 효과가 있다.
또한 기존의 수상식 태양광 발전 방식은 해수면의 편차가 큰 근해 지역에 적용이 불가능했지만, 본 실시예는 근해 지역에도 적용이 가능하며, 김 굴 양식장 등 다른 경제활동도 가능하게 하는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 부유체 2 : 높이 조절부
3 : 와이어 4 : 높이 고정대
5 : 태양광 모듈 6 : 모듈 고정대
11 : 태양광 모듈 12 : 고정대
13 : 받침대 14 : 고정대 홈
110 : 센서부 120 : 제어부
130 : 래칫기어 구동부 131 : 필터부
132 : 연산부 133 : PI 제어부
140 : 래칫기어 모터부 150 : 부력 조절부
160 : 높이조절 모터부

Claims (10)

  1. 반잠수식 태양광 발전 시스템의 높이 고정대의 가이드를 따라 상하로 이동하는 태양광 모듈에 결합된 래칫기어의 위치 정보와, 상기 태양광 모듈 및 모듈 고정대의 각도 정보를 검출하는 센서부;
    상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부에 장착되어 바닥에 연결된 와이어를 감거나 풀어 잠수 깊이를 조절하는 높이 조절부;
    상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 래칫기어 모터부를 구동하는 래칫기어 구동부; 및
    상기 센서부를 통해 검출된 정보들에 기초하여 미리 설정한 태양광 모듈의 각도와 실제 태양광 모듈의 각도 차이만큼 이동할 수 있도록 상기 래칫기어 구동부를 제어하며, 상기 잠수 깊이 조절을 실시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 잠수 깊이를 조절할 때 부유체의 내부에 물을 유입시키거나 유출시켜 부력을 조절하는 부력 조절부;를 더 포함하고,
    상기 제어부가 상기 잠수 깊이 조절 시 부력을 동시에 조절하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의,
    상기 잠수 깊이를 조절하기 위한 높이 조절부, 상기 잠수 시 부력을 조절하는 부력 조절부, 및 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 래칫기어 구동부를 제어하기 위한 적어도 하나 이상의 제어신호를 상기 제어부에 각기 전송하는 서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 센서부는,
    태양광 모듈 및 모듈 고정대에 설치되는 자이로 센서,
    상기 래칫기어에 설치되는 위치 센서, 및
    상기 높이 고정대에 설치되는 압력 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 래칫기어 구동부는,
    상기 센서부에서 기 설정된 최소 센싱값(θcontrol_min)보다 큰 센싱값(Controlθn)을 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 필터부에 입력받고,
    상기 필터부는 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 입력되는 센싱값 중 가장 최근의 센싱값을 기준으로 미리 지정된 갯수의 센싱값에 대해서만 평균값(θcontrol_real_avg)을 실제 각도값으로서 연산부에 출력하며,
    상기 연산부는 사용자가 미리 설정한 기준 각도값(θcontrol_Ref)과 상기 필터부에서 출력된 실제 각도값(θcontrol_real_avg)과의 차이 각도값(θcontrol_Error)을 비례적분 제어부에 출력하며,
    상기 비례적분 제어부는 상기 차이 각도값(θcontrol_Error)을 추종하는 위치제어 신호(Positionref)를 래칫기어 모터부에 인가하여 상기 래칫기어의 이동을 고정시키거나 해제시키는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 와이어는,
    상기 반잠수식 태양광 발전 시스템이 설치된 바닥에 연결 고정되거나,
    상기 태양광 모듈의 상부 및 하부의 좌우측 모서리가 각기 하나의 와이어로 연결되고, 모터로 구동되는 일종의 전자식 도르래가 이 와이어의 중심부에 위치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 좌측이나 우측 방향으로 회전함에 따라 상기 전자식 도르래를 기준으로 좌측 또는 우측의 길이를 상대적으로 짧거나 길게 조정하여, 상기 태양광 모듈의 방향을 제어하도록 결선된 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템.
  7. 센서부가 반잠수식 태양광 발전 시스템의 높이 고정대의 가이드를 따라 상하로 이동하는 태양광 모듈에 결합된 래칫기어의 위치 정보와 상기 태양광 모듈 및 모듈 고정대의 각도 정보를 검출하는 단계;
    제어부의 제어에 따라 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 모서리부에 장착된 높이 조절부가 바닥에 연결된 와이어를 감거나 풀어 잠수 깊이를 조절하는 단계;
    상기 제어부의 제어에 따라 래칫기어 구동부가 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 센서부를 통해 검출된 정보들에 기초하여 미리 설정한 태양광 모듈의 각도와 실제 태양광 모듈의 각도 차이만큼 이동할 수 있도록 상기 래칫기어 구동부를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 잠수 깊이를 조절할 때 부력 조절부가 부유체의 내부에 물을 유입시키거나 유출시켜 부력을 조절하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제어부가 상기 잠수 깊이 조절 시 부력을 동시에 조절하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 상기 반잠수식 태양광 발전 시스템의 각 제어부가,
    상기 잠수 깊이를 조절하기 위한 높이 조절부, 상기 잠수 시 부력을 조절하는 부력 조절부, 및 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 래칫기어 구동부를 제어하기 위한 적어도 하나 이상의 제어신호를 서버로부터 전송받아 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 래칫기어 구동부가 상기 래칫기어의 이동을 고정하거나 해제하는 단계에서,
    상기 래칫기어 구동부는,
    상기 센서부에서 기 설정된 최소 센싱값(θcontrol_min)보다 큰 센싱값(Controlθn)을 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 필터부에 입력받고,
    상기 필터부는 래칫기어를 제어하기 위한 값(θcontrol_ref)으로서 입력되는 센싱값 중 가장 최근의 센싱값을 기준으로 미리 지정된 갯수의 센싱값에 대해서만 평균값(θcontrol_real_avg)을 실제 각도값으로서 연산부에 출력하며,
    상기 연산부는 사용자가 미리 설정한 기준 각도값(θcontrol_Ref)과 상기 필터부에서 출력된 실제 각도값(θcontrol_real_avg)과의 차이 각도값(θcontrol_Error)을 비례적분 제어부에 출력하며,
    상기 비례적분 제어부는 상기 차이 각도값(θcontrol_Error)을 추종하는 위치제어 신호(Positionref)를 래칫기어 모터부에 인가하여 상기 래칫기어의 이동을 고정시키거나 해제시키는 것을 특징으로 하는 반잠수식 태양광 발전 시스템의 제어 방법.
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Cited By (4)

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