KR20190129353A - 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체 - Google Patents

수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체에 관한 것으로서, 태양광 모듈의 하부에 체결되는 상부 부력부; 상기 상부 부력부로부터 하부로 연장되는 연결부; 상기 연결부로부터 하부로 연장되어 수면으로부터 물에 잠길 수 있는 하부 부력부;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 상부 부력부 또는 하부 부력부보다 수면과 맞닿는 표면적을 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체{Float supporting solar power array}
본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체에 관한 것으로, 바다나 호수 등의 수면 상에 설치되는 수상 부유식 태양광 발전 장치가 파도 또는 파랑에 의하여 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 바다 또는 호수 등에서 바람에 의해 발생하는 수면의 물결로부터 수상 부유식 태양광 발전 장치의 흔들림을 최소화하여 이러한 흔들림에 의하여 태양광 발전 장치가 파손되는 것을 방지하기 위한 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체에 관한 것이다.
태양광 발전 장치는 넓은 설치 면적이 요구됨에 따라 육상에 설치되는 경우 부지 확보의 부담이 크지만 태양광 발전 장치를 수상에 설치하는 경우에는 육상 부지 확보의 부담을 저감할 수 있다.
태양광 발전 장치를 수상에 설치하는 경우는 육상에 설치하는 경우와 대비하여 태양광 모듈의 주위 온도 변화가 크지 아니하고 태양광 모듈 표면에 내려앉는 먼지 발생이 저감될 수 있어 태양광 발전 효율이 향상될 수 있다. 또한 물의 증발량을 감소시켜 수자원 확보에 유리하며, 녹조발생 저감으로 수질 보전에도 유리하다.
태양광 발전 장치를 수상에 설치하는 경우 태양광 모듈의 고정프레임과 부력체 구조는 파도와 강풍에 견딜 수 있어야 하고, 고정프레임의 단위체와 단위체를 연결하는 힌지도 파도와 강풍에 견딜 수 있어야 한다.
등록특허공보 제10-1818097호에 나타나는 수상 구조물용 부력체는 수상 구조물의 설치작업이 신속하고 간편하게 이루어지도록 하고 부력체의 부력을 향상시킴과 동시에 중량을 감소시키기 위하여 부력체 몸체 내부에 강도 보강재와 보조몸체를 설치하고 있다. 그러나 이러한 부력체 몸체는 원통 형상으로서 원통 형상의 높이방향이 수면과 평행하도록 설치되므로 수면에 닿는 면적이 넓어서 파랑에 의한 수면의 흔들림에 영향을 많이 받는다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1531942호에 나타나는 요동방지체를 이용한 수상 태양광발전소는 태양광 모듈을 고정하는 부유체에 대하여 파도나 조류에 의한 흔들림과 출렁임을 최소화하여 부유체와 부유체의 연결부위의 파손 방지 및 부유체 상면에 설치되는 태양광 모듈의 결속부위를 보호할 수 있도록 구성됨으로써, 파랑에 안정적이며 부유체의 내구수명을 증가시킬 수 있도록 구성되는 요동방지체를 부유체와 부유체 사이에 설치하거나 부유체 아래에 나란히 배치되도록 하고 있다. 그러나 이러한 요동방치제는 부유체의 흔들림을 방지하기 위하여 추가적인 설치가 필요하고, 부유체 몸체가 수면에 닿는 면적은 여전히 감소되지 못하여 파랑에 의한 수면의 흔들림에 영향을 많이 받는다는 문제점이 있다.
도 1은 일반적인 수상 부유식 태양광 발전 장치에 있어서 종래의 부력체가 연결되어 있는 구성을 도시하고, 도 2는 일반적인 수상 부유식 태양광 발전 장치가 수면에 설치되어 있는 구성을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 수상 부유식 태양광 발전 장치에 있어서 종래의 부력체(30)는 원통형 또는 사각형인 경우가 일반적이고, 원통형인 경우 원통의 옆면, 윗면, 아랫면 모두가 수면과 맞닿게 되므로 파랑에 의한 수면의 흔들림에 영향을 많이 받는다는 문제점이 있고, 사각형인 경우에도 마찬가지이다.
등록특허공보 제10-1818097호 등록특허공보 제10-1531942호
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 바다 또는 호수 등에서 바람에 의해 발생하는 수면의 물결로부터 수상 부유식 태양광 발전 장치의 흔들림을 최소화하여 이러한 흔들림에 의하여 태양광 발전 장치가 파손되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.
본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체에 관한 것으로서, 태양광 모듈의 하부에 체결되는 상부 부력부; 상기 상부 부력부로부터 하부로 연장되는 연결부; 상기 연결부로부터 하부로 연장되어 수면으로부터 물에 잠길 수 있는 하부 부력부;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 상부 부력부 또는 하부 부력부보다 수면과 맞닿는 표면적을 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연결부는 외면이 다수의 기둥 형태로 형성되어 상기 상부 부력부와 상기 하부 부력부를 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연결부는 외면이 메쉬 형태로 형성되어 상기 상부 부력부와 상기 하부 부력부를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체를 포함하는 수상 부유식 태양광 발전 장치에 있어서, 인접하는 복수개의 상기 부력체의 상부 부력부가 서로 연결되어 체결되거나 또는 인접하는 복수개의 상기 부력체의 하부 부력부가 서로 연결되어 체결되도록 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바다 또는 호수 등에서 바람에 의해 발생하는 수면의 물결로부터 수상 부유식 태양광 발전 장치의 흔들림을 최소화하는 것이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 장치의 흔들림을 최소화함으로써 태양광 발전 장치가 파손되는 것을 방지하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 수상 부유식 태양광 발전 장치에 있어서 종래의 부력체가 연결되어 있는 구성을 도시한다.
도 2는 일반적인 수상 부유식 태양광 발전 장치가 수면에 설치되어 있는 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체를 도시한다.
도 4는 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체 복수개가 연결되어 고정되는 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체가 수면에 설치되어 있는 구성을 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.
이하 발명의 구체적인 실시예에 따른 전체적인 구성 및 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체를 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체(300)는 태양광 모듈의 하부에 체결되는 상부 부력부(301)와 상기 상부 부력부(301)로부터 하부로 연장되는 연결부(302)와 상기 연결부(302)로부터 하부로 연장되어 수면으로부터 물에 잠길 수 있는 하부 부력부(303)를 포함하고, 상기 연결부(302)는 수면과 맞닿는 표면적을 작게 하기 위하여 상기 상부 부력부(301) 또는 하부 부력부(303)의 수평 둘레보다 상기 연결부(302)의 수평 둘레를 작게 형성하게 된다.
상기 상부 부력부(301)는 태양광 모듈(10)의 하부를 지지하게 되고 상기 연결부(302)와 상기 하부 부력부(303)는 상기 상부 부력부(301)로부터 수면 및 수면 속으로 연장되므로 상기 연결부(302)는 물의 표면 즉 수면과 맞닿게 되고 상기 하부 부력부(303)는 물속에 잠기게 된다.
상기 부력체(300)가 지지하는 태양광 모듈(10)의 무게에 따라 물속에 잠기는 정도가 달라질 수는 있으나 상기 연결부(302)의 수평 둘레를 상기 상부 부력부(301) 또는 하부 부력부(303)의 수평 둘레보다 작게 형성함으로써 상기 연결부(302)의 수평 둘레는 수면과 맞닿는 표면적을 보다 더 작게 구성할 수 있다.
한편, 바다나 호수 등의 수면 상에는 바람에 의하여 수면의 물결이 발생하고 이렇게 발생되는 수면의 물결은 부력체의 흔들림을 유발하는 주요 원인이 된다.
결국 이러한 수면의 물결이 맞닿는 부력체의 표면적이 커질수록 상기 부력체의 흔들림은 커질 수 있고, 이러한 부력체의 흔들림은 상기 부력체의 상부에 지지되고 있는 태양광 모듈 및 지지프레임의 흔들림으로 이어지게 된다.
수상 부유식 태양광 발전 장치는 복수의 태양광 모듈이 연결되어 형성되고, 복수의 태양광 모듈이 연결되어 형성되는 복수의 태양광 발전 장치의 단위체는 연결힌지에 의해서 연결되는데, 강풍과 파도에 의하여 부력체가 흔들리더라도 이를 견딜 수 있도록 상기 연결힌지는 내구성뿐만 아니라 탄성력도 구비해야 한다.
그러나 강풍과 파도에 의하여 부력체가 흔들리는 정도를 견딜 수 없게 되면 수상 부유식 태양광 발전 장치의 파손 우려가 있으므로, 상기 부력체가 흔들리는 정도를 최소화하는 것이 필요하다.
결국 상기 부력체(300)의 연결부(302)의 수평 둘레가 상기 상부 부력부(301) 또는 하부 부력부(303)의 수평 둘레보다 작게 형성됨으로써 상기 연결부(302)가 수면과 맞닿는 표면적을 작게 형성할 수 있으므로 수면의 물결이 상기 부력체(300)에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체(300)에 있어서, 상부 부력부(301), 연결부(302), 하부 부력부(303)는 모두 부력 기능을 가질 수 있는데, 상기 부력체(300)의 상부에 지지되는 태양광 발전 장치의 하중을 고려함으로써 연결부(302)가 수면에 접하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 상부 부력부(301)는 수면이 잔잔한 경우에는 수면 밖으로 나와 있으므로 부력 기능을 발휘하지 못하지만, 강풍과 파도가 심해지게 되면 추가적으로 부력 기능을 발휘할 수 있게 되므로 수상 부유식 태양광 발전 장치의 안정성과 내구성을 높일 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체의 다른 실시예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 연결부(302)의 내부는 빈 공간으로 형성되고 상기 연결부(302)는 외면이 다수의 기둥 형태로 형성되어 상부 부력부(301)와 하부 부력부(303)를 연결하고 있다.
상기 다수의 기둥 형태로 형성되는 연결부(302)는 그 내부가 빈 공간으로 형성됨에 따라 수면의 물이 그대로 통과될 수 있으므로 상기 연결부(302)가 수면과 맞닿는 표면적을 더욱 더 저감할 수 있게 된다.
상기 다수의 기둥 형태로 형성되는 연결부(302)는 그 내부 공간을 향하여 만곡되도록 도시하고 있으나, 그 내부 공간의 바깥을 향하여 만곡되도록 형성되더라도 상기 연결부(302)가 수면과 맞닿는 표면적을 여전히 저감할 수 있다고 보인다.
도 5는 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 5를 참조하면 연결부(302)의 내부는 빈 공간으로 형성되고 상기 연결부(302)는 외면이 메쉬 형태로 형성되어 상부 부력부(301)와 하부 부력부(303)를 연결하고 있다.
상기 메쉬 형태로 형성되는 연결부(302)는 그 내부가 빈 공간으로 형성됨에 따라 수면의 물이 그대로 통과될 수 있으므로 상기 연결부(302)가 수면과 맞닿는 표면적을 저감할 수 있고, 기둥 형태에 비하여 좀 더 내구성을 가질 수 있을 것이다.
상기 메쉬 형태로 형성되는 연결부(302)에 있어서도 그 내부 공간을 향하여 만곡되도록 도시하고 있으나, 그 내부 공간의 바깥을 향하여 만곡되도록 형성되더라도 상기 연결부(302)가 수면과 맞닿는 표면적을 여전히 저감할 수 있다고 보인다.
도 6은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체 복수개가 연결되어 고정되는 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체(300)는 수평 직경에 비하여 높이가 길어 보인다는 점(그러나 이는 달라질 수 있다)에서 하나의 부력체(300)만으로는 수평을 유지하는데 어려움이 있을 수 있으나, 인접하는 복수개의 부력체(300)를 서로 연결하여 체결함으로써 안정성을 높일 수 있게 된다.
또한 인접하는 복수개의 부력체(300)를 서로 연결하여 체결하기 위하여 고정부(304)를 사용하게 되는데, 인접하는 복수개의 상기 부력체(300)의 상부 부력부(301)가 서로 연결되어 체결되거나, 인접하는 복수개의 상기 부력체(300)의 하부 부력부(303)가 서로 연결되어 체결되도록 한다.
결국 인접하는 복수개의 상기 부력체(300)의 상부 부력부(301)가 서로 연결되어 체결되도록 하는 상기 고정부(304)는 수면 위로 나와 있으므로 수면과 접하지 않게 되고, 인접하는 복수개의 상기 부력체(300)의 하부 부력부(303)가 서로 연결되어 체결되도록 하는 상기 고정부(304)는 수면 아래로 들어가 있으므로 수면과 접하지 않게 되므로, 상기 부력체(300)가 수면과 맞닿는 표면적을 여전히 저감할 수 있게 된다.
한편 도 3 내지 도 6에서는 본 발명의 부력체(300)의 윗면 및 아랫면이 원형인 경우에 대해서 도시하고 있으나, 부력체(300)의 윗면, 아랫면은 다각형일 수 있고, 부력체(300)의 수평 단면 즉 수면과 평행한 단면도 다각형일 수 있다.
도 7은 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체가 수면에 설치되어 있는 구성을 도시한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체(300)가 태양광 모듈(10)을 지지하면서 수면에 잠겨 있는 모습을 도시하고 있는데, 수면이 상기 부력체(300)의 연결부(302)에 접하게 되므로, 상기 부력체(300)가 수면과 맞닿는 표면적이 저감할 수 있음을 알 수 있다.
상기 연결부(302)에 의하여 수면과 맞닿는 표면적이 저감됨에 따라 수면의 물결이 상기 부력체(300)에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 되고, 상기 연결부(302)의 만곡율을 조정함으로써 강풍과 파도로부터의 흔들림을 더욱 더 저감할 수 있다.
또한 상기 태양광 모듈(10)의 효율을 높이가 위하여 받침부(40)에 의하여 상기 태양광 모듈(10)의 경사각을 조절할 수 있고, 본 발명의 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체(300)에 있어서 상부 부력부(301) 및 하부 부력부(302)는 부력체(300)의 부력을 향상시킴과 동시에 중량을 감소시키기 위하여 부력체 몸체 내부에 보조몸체를 설치할 수 있으며, 상부 부력부(301)의 몸체 내부에 강도 보강재를 설치하여 상부의 태양광 모듈(10)과의 체결력을 높일 수도 있다.
10: 태양광 모듈 20: 지지프레임
30, 300: 부력체 40: 받침부
50: 연결로프 60: 앵커
70: 수면 301: 상부 부력부
302: 연결부 303: 하부 부력부
304: 고정부

Claims (4)

  1. 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체에 있어서,
    태양광 모듈의 하부에 체결되는 상부 부력부;
    상기 상부 부력부로부터 하부로 연장되는 연결부;
    상기 연결부로부터 하부로 연장되어 수면으로부터 물에 잠길 수 있는 하부 부력부;를 포함하고,
    상기 연결부는 상기 상부 부력부 또는 하부 부력부보다 수면과 맞닿는 표면적을 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는 외면이 다수의 기둥 형태로 형성되어 상기 상부 부력부와 상기 하부 부력부를 연결하는 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는 외면이 메쉬 형태로 형성되어 상기 상부 부력부와 상기 하부 부력부를 연결하는 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 상기 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체를 포함하는 수상 부유식 태양광 발전 장치에 있어서, 인접하는 복수개의 상기 부력체의 상부 부력부가 서로 연결되어 체결되거나 또는 인접하는 복수개의 상기 부력체의 하부 부력부가 서로 연결되어 체결되도록 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 부유식 태양광 발전 장치.
KR1020180053863A 2018-05-10 2018-05-10 수상 부유식 태양광 발전 장치를 지지하기 위한 부력체 KR20190129353A (ko)

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