KR20200001385A - 태양광발전 및 해양양식 복합시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광발전 및 전기화학적 수질관리형 해안축제식양식 복합시스템을 제공하며, 태양광전지에서 발생된 직류전력은 낮에 태양광이 존재하는 시간동안에는 다른 시스템과는 다르게 DC/AC 컨버터를 통하지 않고 어류성장장치에 공급되고, 태양광이 없는 야간에는 주간에 태양광전지에서 발생된 직류전력이 전력저장장치에 저장된 후 야간에 다른 시스템과 다르게 DC/DC 컨버터 없이 어류성장장치에 공급한다. 양식장 상부에 태양전지를 설치하여 생산된 전력을 양식장의 수질정화, 유기물 제거, 염분농도 저하 등의 해안양식장수질조절 장치에 공급하며, 태양전지로부터 생산된 직류전력이나, 전력저장장치에 저장된 직류전력을 어류성장장치의 전원으로 사용시 DC/AC 컨버터를 거치지 않고 직접 공급하기 위해서, 공급 전력의 량에 따라 자동으로 활성탄소전극으로 구성된 단위 반응기의 수를 조절하여 공급전력에 맞게 적정수의 반응기가 운전된다.
Description
본 발명은 태양광발전 및 해양양식 복합시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 태양광발전 하에 전기화학적 수질관리형 해안축제식양식 복합시스템을 조성하는 것이다.
해수 양식장 기반의 통합 에너지화 시스템은 도 1에서 보듯이 해수 양식장을 다용도양식장으로 형성하여 해수어 외에 해양 패각류 생물을 함께 양식할 뿐만 아니라 박테리아를 배양하며, 해양 패각류와 솔라셀의 태양 에너지를 활용해 규산질 비료를 제조함 으로써, 자원의 친자연적 싸이클이 유지되도록 하기 위한 해수 양식장 기반의 통합 에너지화 시스템이다.
해상 양식장에 고용량의 전력을 운용에 제약없이 안정적으로 공급하고, 전력을 생산하기 위 해 필요한 연료를 태양광을 이용하여 해수로부터 생산하므로 지속적으로 연료를 공급할 수 있는 해상 양식장용 전력 공급 장치가 요구되고 있다.
연료전지 시스템의 경우, 이를 포함하는 해상 양식장용 전력 공급 장치는 태양광을 이용하여 연료를 생산하고, 이들 연료를 지속적으로 연료전지 시스템에 공급할 수 있으므로 반영구적으로 전력공급이 가능하고, 안정적으로 고용량의 전력을 공급할 수 있으며, 높은 파워의 고출력 전기공급이 가능하다. 또한, 전력수요에 따라 적절양의 전기에너지를 공급함으로써 에너지 효율을 높이는 것이 가능하다.
태양전지 시스템의 경우, 태양광에너지를 이용한 양식장용 차양막에 관해서는, 양식장을 구성하는 구획 틀의 상부나 하우스의 상부에 태양전지 모듈을 장착하여 양식장의 차양과 함께 태양광 에너지를 이용하여 자가발전 을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 전력에 따른 비용을 절감할 수도 있다.
또한, 저수지 또는 연안 지역의 해수면에서 태양광발전장치가 구비되는 부유물 정수장치에 관한 것으로서, 상세하게는 폭염과 같은 하절기에 해 상의 수온의 상승과 아울러 오염 등으로 이상 증식함으로써 수질을 오염시키고 부영양화를 촉진시켜 주는 부유물을 걸러서 제거할수 있다.
한편, 무인화된 원격 관리가 가능한 양식장 관리 시스템으로서 근거리 무선통신 시스템을 기반으로 무선센 서 네트워크를 구성해, 원거리 양식장 모니터링 및 제어하며, 관리자의 PC와 휴대형 단말기에서 확인할 수 있도록 함에 따라, 양식장 상황에 대한 신속한 대응 및 효율적 관리를 수행할 수 있다.
이러한 배경기술들은 직접적으로 태양광기술과 양식기술이 완전히 통합된 기술이 아니며, 일부 접목을 통한 일부 효과를 높이기 위한 수단이다. 이에, 해상에 태양광 전지를 이용하는 통합에너자이징 시스템으 설치하고, 해수 양식장 기반의 통합에너지화 시스템, 즉 양식장 상부에 태양전지를 최적 용량으로 설치하여 전력을 생산하는 동시에 양식장 수질 조절을 통하여 효율을 높이는 장점을 동시에 추구할 필요가 있다.
종래 기술의 문제점을 해결하기자 하는 본 발명의 과제는 태양발전과 해안축제식 양식의 융합을 통한 시너지를 창출하는 것으로, 특히 양식장 수면상에 태양광발전 설비 설치시 어류에 영향을 최소화하고, 수상태양광 발전설비는 태풍 등 악한 기상영향을 받는다는 점, 양식장 어류가 비정기적으로 폐사하는 사례가 발행하고 있고, 태양광발전 설비에서 생산된 전력을 사용시 컨버터를 사용하여 전력소비 발생한다는 점, 양식장 소요전력 독립형 발전설비 설치 시 설비 운영방법을 개선할 필요가 있다는 점이다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 태양광발전 및 전기화학적 수질관리형 해안축제식양식 복합시스템을 제공하며, 태양광전지에서 발생된 직류전력은 낮에 태양광이 존재하는 시간동안에는 다른 시스템과는 다르게 DC/AC 컨버터를 통하지 않고 어류성장장치에 공급되고, 태양광이 없는 야간에는 주간에 태양광전지에서 발생된 직류전력이 전력저장장치에 저장된 후 야간에 다른 시스템과 다르게 DC/DC 컨버터 없이 어류성장장치에 공급한다. 양식장 상부에 태양전지를 설치하여 생산된 전력을 양식장의 수질정화, 유기물 제거, 염분농도 저하 등의 해안양식장수질조절 장치에 공급하며, 태양전지로부터 생산된 직류전력이나, 전력저장장치에 저장된 직류전력을 어류성장장치의 전원으로 사용시 DC/AC 컨버터를 거치지 않고 직접 공급하기 위해서, 공급 전력의 량에 따라 자동으로 활성탄소전극으로 구성된 단위 반응기의 수를 조절하여 공급전력에 맞게 적정수의 반응기가 운전된다.
본 발명에 의한 효과는 다음과 같다. 양식장 수면 상에 태양광발전 설비 설치시 어류에 미치는 긍정적 영향으로 태양전지 지붕효과로서 태양전지로 인하여 생기는 그늘로 인해 어류에 강한 햇빛으로 인해 영향을 미치는 스트레스의 감소로 인하여 어류의 면역체계를 강하게 하는 효과가 있다.
또한, 일반적인 태양광발전설비는 태풍 등의 영향을 받으나, 본 발명의 태양광 전지는 지면 수평선의 높이 이하로 설치하여 그 영향을 저감할 수 있다.
양식장 어류가 비정기적으로 폐사하는 사례 발생하는 사유는 주로 수질과 관련이 있으며, 본 발명은 양식장 물의 염분농도와 유기물을 조절하여 폐사율을 저감시키는 기능을 수행 하는데, 직류전원을 이용하는 장치를 통해 염분농도와 유기물 조절기능을 제공하며, 태양전지에서 생산되는 직류전원을 DC/AC 컨버터를 사용하지 않고 사용함으로서 소비전력도 저감된다.
즉, 태양광전지에서 발생된 직류전력은 낮에 태양광이 존재하는 시간동안에는 다른 시스템 과는 다르게 DC/AC 컨버터를 통하지 않고 어류성장장치에 공급되며, 태양광이 없는 야간 에는 주간에 태양광전지에서 발생된 직류전력이 전력저장장치에 저장된 후 야간에 다른 시스템과 다르게 DC/DC 컨버터 없이 어류성장장치에 공급됨으로서 DC/AC 컨버터에서 손실되는 약 3~5%의 전력을 활용할 수 있다.
도 1은 종래의 해수양식장 기반의 통합 에너지화 시스템 개략도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 해수양식장 기반의 통합 에너지화 시스템 개략도이다.
도 3은 본 발명의 적용된 태양전지, 어류성장장치, 전력저장장치에 대한 자세한 그림이다.
도 4는 어류성장장치 용 염분조절장치, 유기물제거장치로의 전력공급에 대한 그림이다.
도 2는 본 발명이 적용된 해수양식장 기반의 통합 에너지화 시스템 개략도이다.
도 3은 본 발명의 적용된 태양전지, 어류성장장치, 전력저장장치에 대한 자세한 그림이다.
도 4는 어류성장장치 용 염분조절장치, 유기물제거장치로의 전력공급에 대한 그림이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 고지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 해당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 장치 및 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 해수양식장 기반의 통합 에너지화 시스템 개략도이다. 수상태양광발전 및 해안양식장수질조절 장치의 구성은 태양광전지(10), 전력저장장치(12), 어류성장장치(14)로 구성된다. 태양광전지에서 발생된 직류전력은 태양광이 존재하는 주간에는 태양광전지에서 발생된 직류전력이 전력저장장치에 저장할 뿐만 아니라, DC/AC 컨버터를 통하지 않고 직접 어류성장장치에 전력을 공급할 수도 있다. 이를 주간전력공급라인(20)이라고 한다. 전력저장장치는 실질적으로 배터리(40)이 그 역할을 한다.
또한, 태양광이 없는 야간에는 주간에 태양광전지에서 발생된 직류전력이 전력저장장치에 저장된 전력을 DC/DC 컨버터 없이 어류성장장치에 공급할 수 있다. 이를 야간전력공급라인(22)이라고 한다. 태양전지(10)로부터 생산된 직류전력을 국가전력망(24)으로 송부 시에는 DC/AC 컨버터(18)를 통해 전력공급이 되어야 한다. 어류성장장치(14)에 필요한 수차 및 펌프를 작동 하기위해서도 DC/AC 컨버터(18)를 통한다.
어류성장장치(14)에는 1~2V 의 낮은 직류전압이 공급된다. 어류성장장치는 활성탄소전극을 이용하는 축전용량식 탈이온 원리를 이용하며, 입력전원은 각 전극 마다 직류전원 1~2볼트를 인가한다.
따라서, 태양전지의 단위셀 들을 연결시 병렬연결하여 제작함으로서 전압은 낮게 전류는 높도록 전력을 생산할 수 있다. 어류성장장치(14)는 탄소전극으로 구성된 단위 반응기로 이루어져 있으며 필요용량에 따라 다수의 반응기를 직렬 또는 병렬로 구성한다. 이는 양식장 해수의 수질을 저하시키는 역할도 수행하게 되며, 어류의 최적 성장 환경을 조성하기 위하여 약 25% 내외의 염분을 저하시킬 수 있다.
도 3은 태양전지(30)로부터 정류기를 사용하지 않고 어류성장장치(34)를 직접 연결하여 사용하고, 또한 전력저장장치(38)에 전력을 저장후 사용시에도 정류기를 사용하지 않고 전력저장장치(38)와 어류성장장치(34)를 직접 연결하여 사용하는 시스템을 다시 보여준다. 태양전지는 다수 개의 단위셀(32)로 연결된 구조이며, 태양전지로부터 어류성장장치로 직접 전원이 공급될 때에는 동일한 수로 어류성장장치에 반응기(36)가 병렬연결된다. 즉, 태양전지의 단위셀들로부터 수집된 전력이 병렬연결된 반응기로 전달된다. 어류성장장치에 있는 각각의 반응기(36)는 태양전지의 단위셀로부터 생성되고 합쳐진 전력을 받아, 각 반응기 별로 자체 전력원으로 사용할 수 있다. 배터리(40)로부터 태양전지 및 어류성장장치로 직접 연결되는 라인을 저장전력라인(42)이라고 한다. 도면번호 44는 태양전지의 단위셀 및 어류성장장치의 반응기를 통과한 전력과 전력저장장치(38)와 통전됨을 나타낸다. 어류성장장치(34)의 화살표는 각각의 반응기(36)를 통과하는 물의 흐름을 나타낸다.
또한, 태양전지(34)로부터 전력저장장치(38)에 저장한 후에 어류성장장치로 전력을 공급하는 경우에도 정류기를 사용하지 않고, 전력저장장치로부터 어류성장장치를 직접 연결한다. 이 경우는 태양전지 단위셀과 같은 방법은 아니지만, 어류성장장치는 전력저장장치로부터 공급받은 전력을 동일하게 분기해서 사용한다.
즉, 어류성장장치는 컨버터 또는 정류기의 기능을 대신하기 위하여 공급 전력량에 따라 자동으로 반응기의 수를 조절하여 공급전력에 맞춰 적절한 개수의 반응기가 운전되도록 한다.
도 4는 1개의 정류기(50)로부터 염분조절장치(52)와 유기물제거장치(54)로 동시에 직류전원을 사용하는 어류성장장치를 나타낸다. 어류성장장치는 염분조절장치(52)와 유기물제거장치(54)로 구성되며, 도 2,3에서와 같이 태양전지로부터 DC/AC컨번터 없이 전력을 직접 공급받을 수 있을 뿐 아니라, 도 4에서와 같이 정류기를 통과한 전력을 사용해야할 수도 있는 하이브리드 시스템이다. 여기서 정류기는 DC/AC컨버터를 의미한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 30: 태양전지
12, 38: 전력저장장치
14, 34 : 어류성장장치
16: 수차/펌프
18: DC/AC 컨버터
20: 주간전력공급라인
22: 야간전력공급라인
32: 단위셀
36: 반응기
40: 배터리
50: 정류기
52: 염분조절장치
54: 유기물제거장치
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Claims (11)
- 태양전지;
상기 태양전지로 생생된 전력을 저장하는 전력저장장치(ESS);
상기 태양전지로부터 생성된 전력 또는
상기 전력저장장치에 저장된 전력을 변환하는 DC/AC컨버터;
로 구성된 태양광발전 시스템에 있어서,
상기 태양전지로부터 생산된 전력을 직접 공급받아 전원으로 사용하는 어류성장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제1항에 있어서,
상기 어류성장장치는 상기 전력저장장치로부터 전력을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제2항에 있어서,
상기 DC/AC컨버터에서 국가전력망으로 전력을 송부하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제3항에 있어서,
상기 DC/AC컨버터으로부터의 전력으로 수차 및 펌프를 가동하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제1항에 있어서,
상기 어류성장장치는 1개의 정류기로부터 염분조절장치 및 유기물제거장치로 동시에 직류전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제1항에 있어서,
상기 어류성장장치는 1~2V의 직류전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 태양광발전 시스템;
상기 태양광발전 시스템의 태양전지로부터 생산된 전력을 주간전력공급라인 및 야간전력공급라인으로 구분해 어류성장장치로 전력을 직접 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제7항에 있어서,
상기 태양전지의 단위셀;
상기 어류성장장치의 반응기;
상기 단위셀과 상기 반응기이는 동일수로 직접 매칭시켜 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제8항에 있어서,
상기 단위셀은 서로 병렬적으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 제9항에 있어서,
상기 반응기는 서로 병렬적으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템. - 태양전지;
상기 태양전지로 생생된 전력을 저장하는 전력저장장치(ESS);
상기 태양전지로부터 생성된 전력 또는
상기 전력저장장치에 저장된 전력을 변환하는 DC/AC컨버터;
로 구성된 태양광발전 시스템에 있어서,
상기 태양전지로부터 생산된 전력을 상기 DC/AC컨버터를 통해 공급받아 전원으로 사용하는 어류성장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 및 해양양식 복합시스템.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021230416A1 (ko) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | 스코트라 주식회사 | 수중 산소의 자가 발생과 프레임 부식 방지 기능을 갖는 친환경 수상 태양광 발전시스템 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR20150146176A (ko) | 2014-06-23 | 2015-12-31 | 최찬목 | 태양광 발전장치에 의한 뱀장어 양식장 |
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2018
- 2018-06-27 KR KR1020180074281A patent/KR102074348B1/ko active IP Right Grant
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