KR20200119044A - 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 지지프레임 상부에 구비되는 지지바에 복수 열의 지지케이블이 고정되되, 전후로 이웃하는 지지케이블 사이에 횡방향으로 상호 이격되게 복수 개의 태양광 패널을 배치함으로써, 이웃하는 열의 태양광 패널이 지지케이블을 공유하여 바람에 의한 영향을 줄일 수 있고, 단순한 구조로 충분한 일조량을 확보할 수 있어 농작물 재배에 지장이 없는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템에 대한 것이다.
본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템은 종방향으로 상호 이격되는 복수의 메인지주와 상기 복수의 메인지주 상부에 구비되는 지지바로 구성되어 횡방향으로 상호 이격되도록 구비되는 한 쌍의 지지프레임; 상기 양측의 지지바에 고정되는 복수 열의 지지케이블; 및 전후로 이웃하는 각 지지케이블 사이에 결합되는 것으로 횡방향으로 상호 이격되게 배치되는 복수의 태양광 패널; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템{Cable supported photovoltaic power generation system for agriculture}

본 발명은 횡방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 지지프레임 상부에 구비되는 지지바에 복수 열의 지지케이블이 고정되되, 전후로 이웃하는 지지케이블 사이에 횡방향으로 상호 이격되게 복수 개의 태양광 패널을 배치함으로써, 이웃하는 열의 태양광 패널이 지지케이블을 공유하여 바람에 의한 영향을 줄일 수 있고, 단순한 구조로 충분한 일조량을 확보할 수 있어 농작물 재배에 지장이 없는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템에 대한 것이다.

최근 신재생에너지 자원을 활용한 에너지 사업에 대한 관심이 증가하면서 친환경 에너지 자원인 태양광 발전에 대한 관심 또한 꾸준히 증가하고 있다.

태양광 발전은 태양전지를 이용하여 태양빛을 전기에너지로 직접 변환시키는 발전 방식으로, 자원 고갈에 대한 염려가 없고 환경오염 물질을 배출하지 않아 공해가 없는 장점이 있다.

특히, 최근에는 태양전지를 구성하는 태양광 패널의 설치 부지 확보에 한계가 있어, 기존 농지를 활용하여 농작물 재배와 태양광 발전을 병행하는 농업공존형 태양광 발전에 대한 관심과 수요가 증가하고 있으며 이와 관련된 정책이 수립되고 있다.

상기 태양광 패널의 지지를 위해 기존에는 등록특허 제10-1909857호와 같은 프레임 지지 구조가 많이 사용되었다(도 1).

그러나 이러한 프레임 지지 구조는 복잡한 구성으로 인해 재료 활용이 비효율적이다.

또한, 부재 간 이음부가 많아 공사비가 높고, 기둥 간격이 촘촘해 하부 공간 활용에 불리하다.

아울러 연약 지반에 설치할 경우, 지반의 부등침하로 인해 프레임 및 태양광 패널에 뒤틀림이 발생할 가능성이 있다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위하여 상부 구조의 공사비보다 기초 공사비가 더 커지는 등 기초나 파일 비용이 과도하게 발생한다.

그리고 일반적으로 태양광 패널은 횡방향(동서 방향)으로 연속 설치된다. 그런데 종래 프레임 지지 구조의 경우, 하절기에는 하루 중 태양의 고도 변화가 매우 적어 태양광 패널 하부에 종일 음영인 지역이 발생할 수밖에 없어 농작물 수확량 감소로 이루어질 수밖에 없다.

더욱이 복수의 태양광 패널을 상호 이격되게 설치한다 하더라도 종래에는 태양광 패널이 나란히 설치되므로, 태양 고도 변화에도 불구하고 상시 음영이 발생하는 부분이 존재하여 농지 전 면적에 대해 일정량 이상의 균등한 일조량을 확보하는데 한계가 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이블 지지 구조에 의하여 태양광 패널을 지지하는 방법이 있다(등록특허 제10-1273292호).

상기 케이블 지지 구조는 자재 소요가 적고, 이음부 시공이 단순하며, 부등침하로 인하여 태양광 패널에 미치는 영향이 거의 없다.

그러나 바람에 의한 흔들림이 많고, 지지케이블에 과도한 장력이 발생하여 지점부 수평력이 커지는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 구조물이 단순하면서도 충분한 일조량을 확보할 수 있어 농작물 재배에 지장이 없는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명은 바람에 의한 영향이 적어 지지케이블에 미치는 영향을 줄일 수 있는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 종방향으로 상호 이격되는 복수의 메인지주와 상기 복수의 메인지주 상부에 구비되는 지지바로 구성되어 횡방향으로 상호 이격되도록 구비되는 한 쌍의 지지프레임; 상기 양측의 지지바에 고정되는 복수 열의 지지케이블; 및 전후로 이웃하는 각 지지케이블 사이에 결합되는 것으로 횡방향으로 상호 이격되게 배치되는 복수의 태양광 패널; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 횡방향으로 이웃하는 태양광 패널의 순간격은 태양광 패널 폭의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 이웃하는 열의 태양광 패널은 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지지케이블은 단면상 상하 지그재그로 배치되어 이웃하는 열의 태양광 패널이 서로 반대 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 횡방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 지지프레임 상부에 구비되는 지지바에 복수 열의 지지케이블이 고정되되, 전후로 이웃하는 지지케이블 사이에 횡방향으로 상호 이격되게 복수 개의 태양광 패널이 배치된다. 이에 따라 단순한 구조로 이웃하는 열의 태양광 패널들이 서로 지지케이블을 공유하므로, 각 지지케이블이 태양광 패널에 의해 연속적으로 연결되어 일체 거동 가능하다. 그러므로 시공이 용이하고, 바람에 의한 태양광 패널의 진동이나 들림 현상 등을 방지할 수 있다.

둘째, 전후로 이웃하는 지지케이블 사이에 구비되는 태양광 패널이 횡방향으로 상호 이격되도록 복수 개가 배치되므로, 하절기와 같이 태양 고도 변화가 적은 경우에도 하루 중 태양 방위각 변화에 따라 농지 모든 부분에서 고르게 일조량을 확보할 수 있다. 그러므로 농작물 재배에 지장이 없다.

셋째, 지지케이블을 단면상 상하 지그재그로 배치하여 이웃하는 열의 태양광 패널이 서로 반대 방향으로 경사지게 형성하면, 이웃하는 열의 태양광 패널들이 지지케이블을 공유하면서 서로 반대 방향으로 변위가 발생한다. 이에 따라 이웃하는 열의 태양광 패널들의 변위가 상쇄되어 진동이나 들림을 방지할 수 있으며, 태양광 패널 상부에 적재된 먼지 등의 자연 청소나 태양광 패널 상부의 적설 방지 등이 가능하다.

도 1은 종래 프레임 지지 구조에 의한 태양광 패널 지지 상태를 도시하는 사시도.
도 2는 종래 케이블 지지 구조에 의한 태양광 패널 지지 상태를 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 지지케이블과 태양광 패널의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 도시하는 평면도.
도 7은 지지케이블과 태양광 패널의 결합 관계를 나타내는 측면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템의 결합 관계를 도시하는 사시도이며, 도 5는 지지케이블과 태양광 패널의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.

도 3 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템은 종방향으로 상호 이격되는 복수의 메인지주(11)와 상기 복수의 메인지주(11) 상부에 구비되는 지지바(12)로 구성되어 횡방향으로 상호 이격되도록 구비되는 한 쌍의 지지프레임(1); 상기 양측의 지지바(12)에 고정되는 복수 열의 지지케이블(2); 및 전후로 이웃하는 각 지지케이블(2) 사이에 결합되는 것으로 횡방향으로 상호 이격되게 배치되는 복수의 태양광 패널(3); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구조물이 단순하여 시공 및 관리가 용이하면서도 충분한 일조량을 확보할 수 있어 농작물 재배에 지장이 없는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템은 한 쌍의 지지프레임(1), 지지케이블(2) 및 태양광 패널(3)을 포함하여 구성된다.

상기 지지프레임(1)은 종방향으로 상호 이격되는 복수의 메인지주(11)와 상기 복수의 메인지주(11) 상부에 구비되는 지지바(12)로 구성된다.

상기 지지프레임(1)은 한 쌍이 횡방향으로 상호 이격되도록 구비된다.

도 3의 실시예에서 편의상 X 방향을 횡방향이라 하고, Y 방향을 종방향이라 하기로 한다.

상기 메인지주(11)는 지반에 지지되는 것으로, 종방향으로 상호 이격되도록 복수 개가 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지바(12)에는 후술할 지지케이블(2)의 단부가 고정되는 고정구(13)가 결합될 수 있다.

상기 지지케이블(2)은 한 쌍의 지지프레임(1) 상부에 각각 구비되는 지지바(12)에 고정된다.

즉, 상기 지지케이블(2)은 양측의 지지바(12)에 고정된다.

상기 지지케이블(2)은 서로 병렬 배치되도록 복수 열로 설치 가능하다.

상기 지지케이블(2)은 지지바(12)에 고정되므로, 메인지주(11)는 지지케이블(2)의 위치에 상관없이 임의의 위치에 설치 가능하다.

상기 지지케이블(2)의 길이에 따라 중간에 중간프레임(4)을 설치할 수도 있다.

상기 중간프레임(4)도 지반에 지지되는 메인지주와 메인지주 상부에 구비되는 지지바로 구성 가능하며, 지지케이블(2)은 중간프레임(4)의 지지바에 고정할 수 있다.

상기 태양광 패널(3)은 전후로 이웃하는 각 지지케이블(2) 사이에 결합된다.

즉, 상기 태양광 패널(3)은 종방향으로 이웃하는 각 지지케이블(2) 사이에 결합된다.

이때, 상기 태양광 패널(3)은 횡방향으로 상호 이격되도록 복수 개가 배치된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 종방향으로 이웃하는 한 쌍의 지지케이블(2)에 태양광 패널(3)의 전단 및 후단이 각각 고정된다.

상기 태양광 패널(3)을 지지하는 각 한 쌍의 지지케이블(2)은 단순히 서로 독립적으로 설치되는 것이 아니라, 각각의 지지케이블(2)들은 이웃하는 지지케이블(2)들과 태양광 패널(3)로 종방향으로 연속적이게 연결된다.

즉, 각 태양광 패널(3)들은 이웃하는 열의 태양광 패널(3)과 지지케이블(2)을 공유한다.

그러므로 종래 각 지지케이블(2)이 독립적으로 고정되어 바람에 의한 진동이 심한 케이블 지지식 태양광 발전 시스템과 달리, 각 지지케이블(2)이 태양광 패널(3)에 의해 연속적으로 연결되어 일체로 거동할 수 있게 된다. 이에 따라 바람에 의한 진동이나 들림 현상 등을 방지할 수 있다.

또한, 횡방향으로 각 태양광 패널(3)들을 상호 이격되도록 복수 개를 배치함으로써, 하절기와 같이 태양 고도 변화가 적은 경우에도 하루 중 태양 방위각 변화에 따라 농지 모든 부분에서 고르게 일조량을 확보할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 패널(3)의 전단 및 후단에는 각각 고정클립(31)이 구비될 수 있으며, 상기 고정클립(31)을 이용하여 태양광 패널(3)을 지지케이블(2)에 고정할 수 있다.

도 6은 본 발명 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템을 도시하는 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 횡방향으로 이웃하는 태양광 패널(3)의 순간격(l)은 태양광 패널(3) 폭(a)의 2배 이상이 되도록 구성할 수 있다.

상기 태양광 패널(3)이 농작물 재배에 지장을 주지 않도록 하기 위해서는 태양광 차단 면적이 전체 농지 면적의 1/3 이하 정도로 제한되어야 한다.

이를 위해 횡방향으로 이웃하는 태양광 패널(3)의 순간격(l)을 태양광 패널(3) 폭(a)의 2배 이상으로 하여, 태양광 패널(3)에 의해 태양광이 차단되는 농지 면적이 전체 농지 면적의 1/3 이하가 되도록 할 수 있다.

도 3, 도 6 등에 도시된 바와 같이, 이웃하는 열의 태양광 패널(3)은 서로 엇갈리게 배치되도록 구성 가능하다.

농작물을 원활하게 재배하기 위해서는 단순히 태양광 패널(3)에 의한 지표면의 전체 음영 면적 비율을 줄이는 것뿐 아니라 전체 농지 면적에 대해 균등하게 일조량을 확보해주는 것이 중요하다.

이를 위해 횡방향뿐 아니라 종방향으로도 태양광 패널(3)들을 서로 이격시켜 하루 중 태양 움직임에 따라 전 농지에 걸쳐 필요한 일조량을 확보할 수 있도록 하여야 한다.

즉, 상기 태양광 패널(3)들을 종방향 및 횡방향으로 교호적으로 번갈아 서로 엇갈리게 배치하여 양방향으로 이격시킴으로써, 충분하고 균등한 일조량 확보가 가능하도록 구성할 수 있다.

도 7은 지지케이블과 태양광 패널의 결합 관계를 나타내는 측면도이다.

도 4, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 지지케이블(2)은 단면상 상하 지그재그로 배치되어, 이웃하는 열의 태양광 패널(3)이 서로 반대 방향으로 경사지게 형성되도록 구성할 수 있다.

종래 케이블 지지 구조는 바람에 의한 케이블의 진동이나 태양광 패널의 들림 등에 취약하다.

또한, 태양광 패널에 풍하중이 작용하여 발생하는 회전 변위와 들림으로 인한 수직 변위가 같은 방향으로 발생할 경우 진폭이 급격하게 증가하여 파괴의 원인이 되는 발산 진동(flutter)의 우려가 있다.

아울러 케이블을 상부에서 누르는 힘에 의해 케이블에 과도한 장력이 발생할 뿐 아니라 케이블 단부에서는 큰 횡력이 발생하여 메인지주(11)의 하중 부담이 크게 발생하고, 이에 따라 기초 부담 역시 크게 증가할 수 있다.

상기와 같은 케이블 지지 구조의 단점을 해결하기 위해 본 발명에서는 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들이 서로 반대 방향으로 경사지도록 구성할 수 있다.

즉, 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들을 서로 반대 방향으로 경사지게 형성하면, 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들이 지지케이블(2)을 공유하면서 서로 반대 방향으로 변위가 발생한다. 이에 따라 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들의 변위가 상쇄되어 진동이나 들림을 방지할 수 있다.

한편, 강우 등에 의해 태양광 패널(3) 상부의 먼지 등을 자연적으로 씻겨내거나 태양광 패널(3) 상면의 적설 방지 등을 위해서도 태양광 패널(3)을 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명과 같이 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들이 서로 지지케이블(2)을 공유하는 경우에는 태양광 패널(3)들을 경사지게 배치하기 위해 태양광 발전 시스템을 전체적으로 일측은 낮게, 타측은 높게 경사지도록 형성하여야 한다.

그러나 이 경우 대지 면적이 넓으면 높은 측과 낮은 측의 고저 차가 커지는데다 농지의 경우 농기계 진입을 위해 최소 높이가 확보되어야 하므로 지지프레임(1)이 지나치게 대형화되는 문제가 있다.

그런데 본 발명과 같이 지지케이블(2)을 단면상 상하 지그재그로 배치하게 되면, 전체 태양광 패널(3)들의 높이를 일정 높이 수준으로 유지하면서도 각 태양광 패널(3)들을 경사지게 형성할 수 있어 자연 청소, 적설 방지 등이 가능하다.

이를 위하여 상기 지지프레임(1) 상부에 구비되는 지지바(12)에 지지케이블(2) 결합을 위하여 결합되는 고정구(13)의 설치 높이를 상하 지그재그 형상으로 번갈아 배치함으로써, 지지케이블(2)이 상하로 거리 d만큼 엇갈리도록 형성할 수 있다.

각 이웃하는 열의 태양광 패널(3)은 하나의 지지케이블(2)을 공유하므로, 지지케이블(2)에 태양광 패널(3)을 결합하면 자연스럽게 이웃하는 열의 태양광 패널(3)들은 서로 반대 방향으로 θ만큼 경사지게 형성된다(도 7).

1: 지지프레임
11: 메인지주
12: 지지바
13: 고정구
2: 지지케이블
3: 태양광 패널
31: 고정클립
4: 중간프레임

Claims (4)

1. 종방향으로 상호 이격되는 복수의 메인지주(11)와 상기 복수의 메인지주(11) 상부에 구비되는 지지바(12)로 구성되어 횡방향으로 상호 이격되도록 구비되는 한 쌍의 지지프레임(1);
   상기 양측의 지지바(12)에 고정되는 복수 열의 지지케이블(2); 및
   전후로 이웃하는 각 지지케이블(2) 사이에 결합되는 것으로 횡방향으로 상호 이격되게 배치되는 복수의 태양광 패널(3); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템.
   
2. 제1항에서,
   횡방향으로 이웃하는 태양광 패널(3)의 순간격(l)은 태양광 패널(3) 폭(a)의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템.
   
3. 제1항에서,
   이웃하는 열의 태양광 패널(3)은 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템.
   
4. 제3항에서,
   상기 지지케이블(2)은 단면상 상하 지그재그로 배치되어 이웃하는 열의 태양광 패널(3)이 서로 반대 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 지지식 영농형 태양광 발전 시스템.

Images