KR20210060782A - 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파랑의 진행 방향을 반대 방향으로 변환시켜 청수현상에 따른 해상 태양광 발전장치의 손상을 방지하고, 해상 태양광 발전장치의 오염물이 바다로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스에 관한 것이다.
이를 위해, 해상 태양광 발전장치의 주변에 계류되되 복수로 제공되어 선형 또는 환형으로 상기 해상 태양광 발전장치와 해상을 구획하는 몸체; 및 상기 몸체의 일면 또는 양면에는 파랑의 진행 방향을 반대 방향으로 가변시킬 수 있도록 형성된 요홈 형태의 곡률홈부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 제공한다.

Description

해상 태양광 발전장치의 가드 펜스{A guard pence of offshore photovoltaic power generation apparatus}
본 발명은 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 청수현상 및 해상 태양광 발전장치의 오염물이 바다로 확산되는 것을 차단할 수 있도록 한 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스에 관한 것이다.
에너지 문제와 결부되어 신재생 에너지의 개발 및 이용이 활발히 이루어지고 있다. 이 중 태양광 발전은 다른 에너지를 이용하는 발전 방법에 비해 설치 및 운용이 용이하고, 비교적 안정적인 발전전력의 확보가 가능하여 가장 많은 관심을 받고 있다. 이러한 태양광 발전은 태양광을 받아 광전효과에 의해 전력을 생산하는 태양전지와 태양전지에서 생산된 발전전력을 교류전력으로 변환하거나, 변승된 직류전력으로 변환하는 변환기를 기본으로 하여 구성된다. 이 태양광 발전은 타 발전방법에 비해 상대적으로 설치 및 운용이 용이하고 빠른 설치가 가능한 장점은 있으나, 발전량이 설치 면적에 비례하기 때문에 원하는 발전량을 확보하기 위해서는 설치 및 운용을 위한 부지의 확보가 필연적이다. 하지만, 입지조건에 부합하는 부지의 확보가 용이하지 않은 실정이다. 이와 같은 문제를 해소하기 위하여 강, 호수, 저수지와 같은 수상 및 해상에 설치하여 운용되고 있는 실정이다. 특히 해상 태양광 발전장치는 유휴 수면을 활용하기 때문에, 부지 구입비용이 절감될 뿐만 아니라, 지상의 태양광 시설에 비하여 냉각효과가 우수한 이점이 있다.
종래의 해상 태양광 발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 부력체(10)와, 태양광발전모듈(20)과, 프레임(30)으로 구성된다. 이때, 부력체(10)는 해상 환경 및 태양광발전모듈(20) 규모 등을 고려하여 복수로 구성될 수도 있다. 한편, 종래의 해상 태양광 발전장치는 파랑(波浪)의 영향에 항상 노출되어 있고, 큰 파도나 긴 파도 혹은 선박이 발생시키는 캘빈파 등으로 인해 도 2에 도시된 바와 같이 파도가 해상태양광 위를 덮치는 청수현상(green water)이 발생할 수 있다. 청수현상으로 인해 파도가 해상 태양광 발전장치에 직접적으로 영향을 줄 수 있으며, 파도가 해상 쓰레기 및 각종 해상 부유물들을 싣고 와서 해상 태양광 발전장치에 간접적인 영향을 줄 수 있는 문제가 있다. 또한, 해상 태양광 발전장치에 대한 세척이나 해상 태양광 발전장치의 사고로 인해 발생한 오염물이 먼 바다로 확산될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 해상 태양광 발전장치를 향해 파도가 덮치는 것을 방지하고, 해상 태양광 발전장치로부터 오염물이 확산되는 것을 방지할 수 있는 수단이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1246487호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 해상 태양광 발전장치의 주변에 부유물을 설치하여 청수 현상(green water)에 의한 해상 태양광 발전장치로의 파랑 접근 및 해상 태양광 발전장치로부터 오염물이 바다로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 해상 태양광 발전장치의 주변에 계류되되 복수로 제공되어 선형 또는 환형으로 상기 해상 태양광 발전장치와 해상을 구획하는 몸체; 및 상기 몸체의 일면 또는 양면에는 파랑의 진행 방향을 반대 방향으로 가변시킬 수 있도록 형성된 요홈 형태의 곡률홈부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 제공한다.
이때, 상기 곡률홈부의 상단부에는 하방을 향해 연장된 에너지 감쇠 돌부가 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 몸체에는 상기 몸체보다 부피가 큰 부력체가 더 설치된 것이 바람직하다.
이때, 상기 부력체의 중앙에는 부력체의 무게 중심을 낮추기 위한 웨이트가 하방을 향해 설치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스는 해상 태양광 발전장치 주변에 설치되고, 파랑의 진행 방향에 대하여 곡률홈부를 형성함으로써, 파랑이 해상 태양광 발전장치를 덮치는 청수현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 즉, 파랑은 곡률홈부를 통해 진행 방향이 변환될 뿐만아니라, 파랑의 에너지가 감쇠되며 파랑의 에너지가 감쇠된 만큼 파고도 줄어 파도가 가드 펜스를 범람하여 해상 태양광 발전장치로 진행하는 청수현상을 억제할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또한, 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스는 하단부에 웨이트를 구성함으로써, 무게중심을 낮출 수 있으므로 횡동요에 따른 복원력을 높일 수 있는 효과가 있다. 특히, 웨이트는 가드 펜스의 횡동요 발생시 점성저항을 크게 하여 횡동요 각도를 줄일 수 있으므로, 수중 오염물의 이동 방지 효율성을 높일 수 있다.
또한, 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스는 하단부에 와류를 형성할 수 있는 와류 형성부재를 더 구성함으로써, 횡동요 발생시 가드 펜스의 운동에너지 소모를 증대하여 파랑의 에너지 감쇠 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스는 상부에 유선형(流線型)의 헤드부를 구성함으로써 바람의 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 해상 태양광 발전장치가 해상에 부유된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 파도가 해상 태양광 발전장치 위를 덮치는 청수현상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 나타낸 도면 및 작용도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스가 해상 태양광 발전장치의 일측에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스가 해상 태양광 발전장치의 일측에 선형으로 배치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 9b는 본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스가 해상 태양광 발전장치의 일측에 환형으로 배치된 상태를 나타낸 평면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스(이하, '가드 펜스라 함)에 대하여 설명하도록 한다.
가드 펜스는 해상 태양광 발전장치의 일측에 설치되어 청수 현상에 따른 해상 태양광 발전장치 파손을 방지하고, 해상 태양광 발전장치로부터 오염물이 바다로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다.
가드 펜스는 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(100)와 곡률홈부(200)를 포함한다. 몸체(100)는 가드 펜스의 외관을 구성하며, 부력을 갖는 재질로 제공된다. 몸체의 형태는 특정하게 한정되지 않으며 설명의 편의상 본 병세서에서는 사각 형태인 것을 예로 한다.
곡률홈부(200)는 파랑의 파(波) 진행 방향을 변환시키는 역할을 한다, 곡률홈부(200)는 가드 펜스를 향해 진행하는 파를 역 방향으로 가변시킬 수 있는 구성인 것이다. 곡률홈부(200)는 몸체(100)의 일면 또는 양면에 형성되는데, 몸체(100)의 양면에 형성됨이 바람직하다. 곡률홈부(200)는 몸체(100)에 오목하고 라운드지게 형성됨이 바람직하다. 즉, 곡률홈부(200)의 라운드진 형태는 파의 진행 방향을 반대 방향으로 유연하게 가변시킬 수 있도록 한 것이다.
곡률홈부(200)의 상단부에는 파의 에너지를 감쇠시킬 수 있도록 에너지 감쇠 돌부(210)가 더 형성됨이 바람직하다. 에너지 감쇠 돌부(210)는 곡률홈부(200)의 상단부로부터 하방을 향해 형성된다. 파는 곡률홈부(200)를 따라 가이드 되다가 반대 방향으로 진행 방향이 가변되는 동시에, 에너지 감쇠 돌부(210)에 의해 파쇄되면서 에너지 일부를 상실하는 것이다. 즉, 파랑은 에너지 감쇠 돌부(210)가 형성된 곡률홈부(200)로 인해 에너지의 일부를 상실하고, 파고(波高)는 파가 상실한 에너지의 루트에 비례하는 만큼 줄어들어 가드 펜스는 청수 발생을 가능성을 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 가드 펜스는 상기한 바와 같이 청수 발생 가능성을 감소시킬 수 있을 뿐만아니라, 해상 태양광 발전장치로부터 발생한 오염물이 바다로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 오염물은 해상 태양광 발전장치의 세척으로 인한 오염수 또는 해상 태양광 발전장치 파손 시 발생할 수 있는 잔해물일 수 있는데, 가드 펜스는 전술한 바와 같이 파의 방향을 반대 방향으로 변환시킬 수 있으므로 해상 태양광 발전장치와 가드 펜스 사이의 오염물이 바다로 이동되는 것을 차단할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 가드 펜스를 나타낸 것으로서, 몸체(100)에 부력체(300)를 추가 구성할 수 있다. 부력체(300)의 부피는 몸체(100)의 부피보다 크게 형성되며 몸체(100)의 하부에 설치된다. 몸체(100)에 부력체(300)가 추가 구성됨에 따라, 가드 펜스의 부력을 높일 수 있으며 가드 펜스의 높이가 높아지기 때문에 청수현상(green water)에 따른 파의 범람 방지 효율성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 가드 펜스를 나타낸 것으로서, 부력체(300)에 웨이트(400)가 설치된다. 웨이트(400)가 부력체(300)에 설치됨에 따라 가드 펜스의 무게 중심은 낮아지게 된다. 가드 펜스의 무게 중심이 낮아지므로, 가드 펜스의 횡동요시 복원력을 증가시킬 수 있다. 또한, 웨이트(400)를 통해 가드 펜스의 점성저항을 높일 수 있으므로, 가드 펜스의 횡동요각을 줄일 수 있다. 부력체(300)와 웨이트(400) 사이에는 웨이트(400) 설치를 위한 연결부재(410)가 설치된다. 연결부재(410)는 도 5에 도시된 바와 같이 부력체(300)로부터 하방을 향해 연장 설치되며, 웨이트(400)는 연결부재(410)의 하단부에 설치된다.
도 6a는 본 발명의 제4실시예에 따른 가드 펜스를 나타낸 것으로서, 웨이트(400)에 와류 형성부재(500)가 설치된다. 와류 형성부재(500)는 가드 펜스의 횡동요시 와류(vortex)를 형성시켜 가드 펜스의 점성저항을 더 높이고 횡동요각을 더 줄이기 위한 역할을 한다. 와류 형성부재(500)는 도 6a에 도시된 바와 같이 웨이트(400)로부터 하방을 향해 형성된다. 이에 따라, 가드 펜스는 웨이트(400)를 통해 점성저항을 높여 횡동요를 발생시키는 외력을 감쇠시키고, 와류 형성부재(500)를 통해 와류를 발생시켜 외력을 분산시킴으로써 가드 펜스의 횡동요각을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 가드 펜스를 나타낸 것으로서, 몸체(100)의 상부에 유선형의 헤드부(600)가 형성된다. 바람이 많은 해상 특성상 바람의 저항에 의해 가드 펜스의 움직임이 심하게 요동칠 수 있는바, 헤드부(600)는 바람이 가드 펜스를 유연하게 타고 넘을 수 있도록 하여 바람의 저항을 줄일 수 있도록 한 구성이다. 특히, 사각 형태의 가드 펜스 구조상 헤드부(60)) 설치 구조는 바람의 저항을 줄일 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다. 한편, 가드 펜스의 부력체(300)에는 결속수단(310)이 설치된다. 결속수단(310)은 복수의 가드 펜스를 서로 결속시키기 위한 구성이다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스 설치 및 작용에 대하여 도 8 내지 도 9b를 참조하여 설명하도록 한다.
도 8에 도시된 바와 같이 작업자는 해상 태양광 발전장치의 일측에 가드 펜스를 설치한다. 가드 펜스는 웨이트(400)를 통해 무게 중심이 낮은 상태로 해상에 부유된 상태가 된다. 이후, 큰 파도나 긴 파도 또는 선박의 캘빈파 등에 의해 형성된 파랑이 해상 태양광 발전장치를 향해 진행할 경우, 파랑의 파는 가드 펜스에 막혀 해상 태양광 발전장치로 진행하지 못한다. 파랑의 파는 곡률홈부(200)에 의해 가이드되어 진행 방향이 역방향으로 가변되며 에너지 감쇠 돌부(210)를 통해 에너지의 일부를 상실한다. 또한, 가드 펜스는 웨이트(400) 및 와류 형성부재(500)로 인해 점성저항이 증가되어 횡동요가 크게 발생하지 않는다. 즉, 가드 펜스는 해상에 부유된 상태에서 안정적인 상태를 유지하면서 청수현상에 따른 파랑의 파가 해상 태양광 발전장치로 이동하는 것을 차단할 수 있는 것이다.
한편, 가드 펜스는 파랑과 함께 이동되는 해상의 오염물 예컨대 해상 쓰레기, 해조류 등을 차단하여 그 오염물이 해상 태양광 발전장치로 이동하는 것을 방지한다. 뿐만아니라, 가드 펜스는 해상 태양광 발전장치로부터 발생한 오염물 예컨대 누출된 오일, 해상 태양광 발전장치의 잔해물 등이 해상으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 가드 펜스는 해상 태양광 발전장치의 주변에 도 9a에 도시된 바와 같이 선형으로 설치될 수 있으며, 도 9b에 도시된 바와 같이 해상 태양광 발전장치를 둘러싼 환형으로 설치될 수도 있다. 즉, 해상 설치 환경을 고려하여 작업자는 가드 펜스의 결속수단(310)을 이용해 이웃하는 가드 펜스끼리 결속하여 해상 태양광 발전장치의 주변에 선형 또는 환형으로 설치할 수 있는 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스는 해상 태양광 발전장치의 주변에 설치되어 청수 현상을 방지하였으며, 해상 태양광 발전장치의 오염물이 바다로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하였다. 이에 따라, 태양광 발전모듈이 손상되는 것을 방지하였으며 해상 태양광 발전장치로부터 발생한 오염물이 바다로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 몸체 200 : 곡률홈부
210 : 에너지 감쇠 돌부 300 : 부력체
310 : 결속수단 400 : 웨이트
410 : 연결부재 500 : 와류 형성부재
600 : 헤드부

Claims (4)

  1. 해상 태양광 발전장치의 주변에 계류되되 복수로 제공되어 선형 또는 환형으로 상기 해상 태양광 발전장치와 해상을 구획하는 몸체; 및
    상기 몸체의 일면 또는 양면에는 파랑의 진행 방향을 반대 방향으로 가변시킬 수 있도록 형성된 요홈 형태의 곡률홈부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 곡률홈부의 상단부에는 하방을 향해 연장된 에너지 감쇠 돌부가 형성된 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체에는 상기 몸체보다 부피가 큰 부력체가 더 설치된 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부력체의 중앙에는 부력체의 무게 중심을 낮추기 위한 웨이트가 하방을 향해 설치된 것을 특징으로 하는 해상 태양광 발전장치의 가드 펜스.
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