KR20200132021A - 수상 구조물용 다중 부력체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수상 태양광이나 부잔교와 같은 수상 구조물을 위한 부력체에 관한 것으로, 외력에 의한 부력 손실의 최소화와 파도가 있는 장소에 설치하더라도 롤링현상을 최소화할 수 있도록 한 것으로, 복수의 부력실(12a,12b,12c,12d)이 상부는 일체를 이루도록 연통되고, 하부는 전후좌우로 상호 이격되어 수면 위에 부상하며, 이격된 복수의 부력실(12a,12b, 12c,12d) 사이로 구조물을 형성하는 연결대(30,40)가 직각으로 교차하도록 연결대 설치홈(14a,14b)이 형성된 메인 부력체(10)와; 상기 연결대(30,40)를 메인 부력체(10)에 고정시키기 위하여 상기 메인 부력체(10)의 상부 또는 하부에 결합되는 보조 부력체(20) 또는 캡(50)을 포함하여 이루어져 있다.

Description

수상 구조물용 다중 부력체{MULTIPLE FLOAT FOR WATER SURFACE STRUCTURE}
본 발명은 수상 태양광이나 부잔교와 같은 수상 구조물을 위한 부력체에 관한 것으로, 외력에 의한 파손시 부력 손실의 최소화가 가능하도록 메인 부력체와 이 메인 부력체에 감싸여져 보호되는 보조 부력체로 구성되고, 메인 부력체 및 보조 부력체의 구조 자체가 파도가 있는 장소에 설치하더라도 롤링 및 피칭현상과 상하 유동을 최소화할 수 있도록 한 수상 구조물용 다중 부력체에 관한 것이다.
최근 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석에너지를 대체하기 위한 신재생에너지로 태양광발전이 주목을 받고 있는데, 이러한 태양광발전은 필수적으로 태양광패널을 설치하기 위한 넓은 장소를 필요로 하므로 우리나라와 같이 국토면적이 좁은 환경에서는 농지나 임야에 설치하기 보다는 강이나 호수와 같은 장소에 대규모로 설치하는 것이 환경적인 측면 및 경제적인 측면에서 바람직한 것으로 연구 및 보고되고 있다.
한편, 상술한 수상 태양광의 경우에는 수면 위에 태양광 패널을 설치하여야 하므로 부력 구조물을 필요로 하는데, 이러한 부력 구조물은 수위의 변동이나 파도 등에 유동되지 않고 안정적으로 태양광 패널을 지지해주어야 함은 물론, 서로 연결된 부력체 사이의 결합구조가 견고한 상태를 유지하여야 한다.
수상태양광이나 부잔교를 위한 부력체 또는 부력구조물에 대하여는 다양한 기술이 제시되어 실용화되고 있는데, 이 중에서 본 발명과 특히 관련된 종래기술로는 특허문헌 1 내지 4를 들 수 있다.
특허문헌 1의 '태양광 발전 모듈 설치를 위한 친환경 부유식 구조물'은 부유체가 단일의 박스체로 구성되어 있고, 이 부유체의 바닥이 편평한 구조이므로 파도가 칠 경우 부유체가 그대로 파도를 타고 움직이게 됨으로써 롤링 및 피칭현상이 심하게 발생하게 되고, 인접하는 부유체와의 연결부위에 피로가 누적되게 되는 것은 물론 연결부위에서 소음이 많이 발생하게 될 우려가 있었다.
특허문헌 2의 '부유식 프레임 구조체의 지지를 위한 고내구성 부력체'는 단일의 박스체로 구성되어 있고, 하부의 구조가 단을 형성하고 있어 구조적으로 내구성이 있으나 이 또한 파도가 칠 경우 롤링 및 피칭현상이 심하게 발생할 우려가 있었다.
특허문헌 3의 '조립식 부력구조물'은 다수의 부력체가 서로 밀착되어 결속 형성된 4개의 부력유닛으로 이루어져 있는데, 이는 유속의 저항을 최소화하고 구조적 강성을 확보할 수는 있으나, 부력구조물을 일체화되도록 조립하는데 상당한 불편이 수반되는 문제점이 있었다.
특허문헌 4의 '요동저감형 해상 부유구조물 및 그 제조방법'은 밸러스트수의 저장이 가능한 부력재로 수중으로 깊게 잠기도록 하여 파랑 등으로 인한 부유구조물의 전,후 및 좌,우 요동 즉, 롤링과 피칭 현상을 최소화하여 부유구조물의 안정성을 향상시킬 수 있도록 되어 있으나 부력재가 FRP소재로 제작되는 관계로 생산성이 떨어지는 것은 물론, 파손시 환경오염을 유발하게 되고 부분적인 파손이 발생할 경우 부력을 상실하여 부유구조물의 안정성을 상실하게 되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1377859호(2014.03.18.) 한국등록특허 제10-1392586호(2014.04.29.) 한국등록특허 제10-1547589호(2015.08.20.)- 한국등록특허 제10-1694406호2017.01.03.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수상 태양광이나 부잔교와 같은 수상 구조물을 위한 부력체를 제공하되 외력에 의한 부분적인 파손에도 불구하고 부력 손실의 최소화가 가능하도록 하고, 파도가 있는 장소에 설치하더라도 부력 구조물의 롤링 및 피칭현상을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 부력실이 상부는 일체를 이루도록 연통되고, 하부는 전후좌우로 상호 이격되어 수면 위에 부상하며, 이격된 복수의 부력실 사이로 구조물을 형성하는 연결대가 직각으로 교차하도록 연결대 설치홈이 형성된 메인 부력체와;
상기 연결대를 메인 부력체에 고정시키기 위하여 상기 메인 부력체의 상부 또는 하부에 결합되는 캡체 또는 보조 부력체를 포함하여 이루어지는 수상구조물용 다중 부력체를 제공한다.
본 발명에서, 상기 메인 부력체는 각각의 부력실 하부가 수중에 반잠수식으로 침하되므로 파도가 치더라도 메인 부력체가 파도와 함께 좌우로 롤링을 하거나 전후로 피칭을 하는 정도가 약화되어 부력 구조물의 안정성을 확보할 수 있도록 해주게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기 보조 부력체는 전후좌우로 이격된 복수의 부력실 하부 측에 결합되도록 상부는 좁고 하부는 넓고 편평하게 형성된 상태에서 수면 밑에 반잠수식으로 침하되므로 상호 이격된 복수의 부력실을 갖는 메인 부력체의 파도에 대한 안정성을 더욱 향상시켜주게 되며, 메인 부력체는 외부로 노출되어 외력에 의해 파손되더라도 보조 부력체는 외부로 노출되지 않은 상태이므로 안정적인 부력유지가 가능하도록 하는 역할을 하게 된다.
본 발명에 의하면 메인 부력체와 보조 부력체(또는 캡체)의 결합에 의해 연결대가 종횡으로 결합되는 방식이므로 수상태양광이나 부잔교를 위한 부력구조물의 조립 설치가 신속 간편하고, 메인 부력체는 복수의 부력실이 전후좌우로 이격된 상태로 형성되어 있으므로 파도가 치더라도 부력체가 쉽게 요동되지 않으며, 메인 부력체의 내측에 보조 부력체가 결합되는 경우에는 보조 부력체가 반잠수식으로 수중에 위치하고 있으므로 부력체가 상하로 크게 유동되지 않음은 물론 파도에 의한 롤링 및 피칭현상을 더욱 줄여줄 수 있게 되어 부력 구조물의 안정성 향상이 가능한 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 수상 구조물용 다중 부력체의 사시도,
도 2는 도 1의 분해사시도,
도 3의 메인 부력체의 저면사시도,
도 4는 도 1의 A - A선 단면도,
도 5는 도 1의 B - B선 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 다중 부력체의 사시도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 수상 구조물용 다중 부력체와 연결대가 조립된 상태 및 단면도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 의한 수상 구조물용 다중 부력체(1)는 복수의 부력실(12a,12b,12c,12d)이 상부는 일체를 이루도록 연통되고, 하부는 전후좌우로 상호 이격되어 수면 위에 부상하며, 이격된 복수의 부력실(12a,12b, 12c,12d) 사이로 구조물을 형성하는 연결대(30,40)가 직각으로 교차하도록 연결대 설치홈(14a,14b)이 형성된 메인 부력체(10)와;
상기 연결대(30,40)를 메인 부력체(10)에 고정시키기 위하여 상기 메인 부력체(10)의 하부에 결합되는 보조 부력체(20)를 포함하여 이루어져 있다.
본 실시 예에서, 상기 메인 부력체(10)는 회전성형에 의해 내부가 빈 상태로 제작되어 각각의 부력실(12a,12b,12c,12d) 하부가 수중에 반잠수식으로 침하되며, 각 부력실(10a~10d) 사이의 이격된 공간으로 물이 유동될 수 있도록 되어 있으므로 파도가 치더라도 메인 부력체(10)가 수면을 타고 좌우로 롤링을 하거나 전후로 피칭을 하는 정도가 약화되어 부력 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.
첨부된 도면상에는 도시 생략되었으나, 상기 연결대(30,40)에는 태양광 패널을 부착하기 위한 트러스 등과 같은 구조체가 설치되거나 부잔교의 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 발판 또는 난간 등이 설치될 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 연결대(30,40)는 일반적인 아연도 각관을 사용할 수 있으며, 이 외에도 다양한 소재의 파이프를 적용할 수 있다.
한편, 상기 메인 부력체(10)의 중앙 하부측에는 도 3의 저면사시도에서 알 수 있는 바와 같이 보조 부력체(20)가 삽입될 수 있는 중앙 공간부(16)가 형성되어 있고, 이 중앙 공간부(16)의 상부 외곽측으로는 보조 부력체(40)와의 결합을 위한 결합구멍(18)이 복수개 형성되어 있다.
본 실시 예에서, 상기 보조 부력체(20)는 메인 부력체(10)의 중앙 공간부(16)에 결합되도록 상부측의 코어부(22)는 폭이 좁고 하부측의 베이스부(24)는 넓고 편평하게 형성되어 있으며, 상기 코어부(22)와 베이스부(24)의 내부는 중공형으로 부력을 발생시키도록 부력실(21)이 형성되어 있다.
또, 상기 보조 부력체(20)의 코어부(22) 상측에는 연결대(30,40)가 상하로 교차하면서 끼워지도록 끼움 홈(23a,23b)이 형성되어 있고, 이 코어부(22)의 상단에는 상기 메인 부력체(10)와의 결합을 위한 볼트(25)가 인서트 성형되어 있어 상기 메인 부력체(10)의 결합구멍(18)을 관통하여 너트(26)로 체결되도록 되어 있다.
또, 상기 보조 부력체(20)의 코어부(22)와 베이스부(24) 사이에는 메인 부력체(10)의 각 부력실(12a~12d) 저면에 밀착되도록 하기 위한 단턱(27)이 형성되어 있다.
본 실시 예에서, 상기 보조 부력체(20)는 메인 부력체(10)와 결합된 상태에서 수면 밑에 반잠수식으로 침하되므로 상호 이격된 복수의 부력실(12a~12d)을 갖는 메인 부력체(10)의 파도에 대한 안정성을 더욱 향상시켜주게 되는데, 이는 보조 부력체(20)의 넓고 편평한 베이스부(22)가 수면 아래에 가라앉은 상태이므로 수면에서 파도가 치더라도 베이스부(22)는 반잠수상태를 그대로 유지하여 일종의 평형유지용 날개판과 같은 역할을 하게 됨으로써 부력체(1)가 상하로 요동되거나 전후좌우로 흔들리는 롤링 및 피칭현상을 줄여줄 수 있게 되어 부력체(1)가 수면 위에서 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 해주게 되며, 메인 부력체(10)는 외부로 노출되어 외력에 의해 파손되더라도 보조 부력체(20)는 메인 부력체(10)에 외곽이 감싸여진 상태를 이루므로 외부로 노출되지 않은 상태이므로 안정적인 부력유지가 가능하도록 하는 역할을 하게 된다.
첨부된 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 보조 부력체(20)의 부력실(21)에는 물 주입구를 더 구비하여 적정량의 물을 채움으로써 보조 부력체(20)의 침수 깊이를 조절하는 것에 의해 파도에 의한 롤링과 피칭현상을 더욱 줄여주도록 할 수도 있음은 물론이다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 수상 구조물용 다중 부력체의 결합상태가 도시되어 있는데, 이는 상술한 첫번째 실시 예의 보조 부력체(20)를 대신하여 캡(50)이 씌워지면서 연결대(30,40)를 메인 부력체(10)에 고정시킬 수 있도록 구성된 점에서 차이점이 있다.
본 실시 예에서도 상기 메인 부력체(10)는 상호 이격된 복수의 부력실(12a~12d)을 갖는 점에서 첫번째 실시 예와 공통점이 있으며, 다만 메인 부력체(10)의 상부에 연결대 설치홈(14a,14b)이 형성되고, 볼트(15)가 인서트 된 점에서 차이점이 있을 뿐이다.
본 실시 예에 의한 부력체(1)도 상술한 첫번째 실시 예와 마찬가지로 메인 부력체(10)가 전후좌우로 이격된 복수의 부력실을 가짐으로써 파도에 의한 저항을 줄여 롤링 및 피칭 현상을 최소화할 수 있다는 이점이 있고, 특히 상술한 첫번째 실시 예와 마찬가지로 연결대를 종횡으로 가설하여 복수의 부력체를 수면위에 조립하는 과정이 매우 단순하므로 수상 구조물의 설치작업을 신속하게 할 수 있다는 이점이 있다.
1 : 부력체
10 : 메인 부력체
12a,12b,12c,12d : 부력실
14a,14b : 연결대 설치홈
15 : 볼트
16 : 중앙 공간부
18 : 결합구몽
20 : 보조 부력체
21 : 부력실
22 : 코어부
23a,23b : 끼움 홈
24 : 베이스부
25 : 볼트
26 : 너트
27 : 단턱
30,40 : 연결대
50 : 캡

Claims (5)

  1. 복수의 부력실(12a,12b,12c,12d)이 상부는 일체를 이루도록 연통되고, 하부는 전후좌우로 상호 이격되어 수면 위에 부상하며, 이격된 복수의 부력실(12a,12b, 12c,12d) 사이로 구조물을 형성하는 연결대(30,40)가 직각으로 교차하도록 연결대 설치홈(14a,14b)이 형성된 메인 부력체(10)와;
    상기 연결대(30,40)를 메인 부력체(10)에 고정시키기 위하여 상기 메인 부력체(10)의 상부 또는 하부에 결합되는 보조 부력체(20) 또는 캡(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수상 구조물용 다중 부력체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 부력체(10)의 중앙 하부측에는 보조 부력체(20)가 삽입될 수 있는 중앙 공간부(16)가 형성되고, 상기 중앙 공간부(16)의 상부 외곽측으로는 보조 부력체(40)와의 결합을 위한 결합구멍(18)이 복수개 형성되며, 상기 보조 부력체(20)는 메인 부력체(10)의 중앙 공간부(16)에 결합되는 상부의 코어부(22)는 폭이 좁고 수면 아래에 가라앉은 상태를 유지하는 하부의 베이스부(24)는 넓고 편평하게 형성되며, 상기 코어부(22)와 베이스부(24)의 내부는 중공형으로 부력을 발생시키도록 부력실(21)이 형성되며, 상기 보조 부력체(20)의 코어부(22) 상측에는 연결대(30,40)가 상하로 교차하면서 끼워지도록 끼움 홈(23a,23b)이 형성되고, 상기 코어부(22)의 상단에는 상기 메인 부력체(10)와의 결합을 위한 볼트(25)가 인서트 성형되어 상기 결합구멍(18)을 관통하여 너트(26)로 체결되도록 된 것을 특징으로 하는 수상 구조물용 다중 부력체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 부력체(20)의 코어부(22)와 베이스부(24) 사이에는 메인 부력체(10)의 각 부력실(12a~12d) 저면에 밀착되는 위한 단턱(27)이 형성된 것을 특징으로 하는 수상 구조물용 다중 부력체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 부력체(20)의 부력실(21)에는 물 주입구가 더 구비되어 물을 채울 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 수상 구조물용 다중 부력체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 부력체(10)의 상부에는 연결대 설치홈(14a,14b)이 형성되고, 볼트(15)가 인서트되어 캡(50)이 너트(26)로 결합되어 연결대(30,40)를 메인 부력체(10)에 고정시키도록 된 것을 특징으로 하는 수상 구조물용 다중 부력체.
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