KR20210061534A - 경사 가변형 수상 태양광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사 가변형 수상 태양광 장치에 관한 것으로서, 부력체의 부력 조절 방식과 그 형상 및 경사조절부의 구조를 이용하여 다양한 방식으로 태양전지판의 경사조절이 가능하면서도 풍압에 의한 전도 방지 효과를 가진 경사 가변형 수상 태양광 장치에 관한 것이다.

Description

경사 가변형 수상 태양광 장치{Floating type solar energy generation apparatus varying inclination of solar cell module}

본 발명은 수상 태양광 장치에 관한 것으로서, 부력체의 부력을 이용하여 수상 태양전지 모듈의 경사 각도를 조절하고, 계절 별 집광 효율을 높이는 경사 가변형 수상 태양광 장치에 관한 기술이다.

태양전지는 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변환한다. 광전효과를 이용하여 발전하는 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 다수의 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전력을 발생시키는 것을 태양전지 모듈이라고 한다. 태양광 발전 장치는 이러한 태양전지 모듈이 직렬 또는 병렬로 연결되어 장착된 구조물 집합체이다.

태양광 발전장치는 육상 또는 수상에 설치하게 되는데, 우리나라의 경우 계절별로 태양의 입사각이 달라 태양전지판의 각도를 그에 적합하게 조절해야 한다. 종래에 기계적 방식에 의하여 태양전지판의 각도를 조절하는 기술이 있었으나, 수동적 방식에 의하는 경우 일일이 작업하여 각도를 조절하는 점이 번거롭고, 전동 방식의 경우 전기를 필요로 하므로 수상에서 적용하기 쉽지 않은 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1211522호 공개특허공보 제10-2019-0111185호

본 발명은 상술한 문제를 개선하기 위한 것으로서, 부력체의 부력을 조절함으로써 태양전지판의 경사각을 쉽게 조절할 수 있는 경사 가변형 수상 태양광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 수상 태양광 장치는 태양광을 집광하는 태양전지판과 상기 태양전지판의 하면에 연결되어 태양광의 입사 각도에 따라 상기 태양전지판의 경사 각도를 조절할 수 있는 복수의 경사조절부 및 상기 태양전지판의 전방과 후방에 나란히 배열되고, 상기 경사조절부의 하부에 연결되며, 내부에 공간이 마련된 부력체를 포함하고, 상기 태양전지판은, 상기 부력체의 부력 또는 상기 경사조절부에 의해 경사가 가변한다.

바람직하게는, 상기 경사조절부는, 상기 태양전지판 하면에 연결되고 링크 가이드 홈이 구비된 가변링크부재와 일단이 상기 링크 가이드 홈에 삽입되고, 타단이 상기 부력체에 연결되며, 길이 조절이 가능한 두 개의 세로지지대 및 상기 세로지지대가 관통하는 지지대 가이드 홈이 형성되어 상기 세로지지대의 수평 이동을 안내하는 가로지지대를 포함한다.

또한, 바람직하게는 상기 세로지지대는 상기 가변링크부재에 연결되는 상부지지대와 상기 부력체에 연결되는 하부지지대를 포함하고, 상기 상부지지대가 상기 하부지지대 내부로 인입 또는 인출됨으로써 길이가 가변한다.

또한, 바람직하게는 상기 하부지지대의 내부에 물을 주입하여 상기 상부지지대의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.

또한, 바람직하게는 상기 세로지지대의 수평 움직임을 제한하는 고정수단을 더 포함한다.

또한, 바람직하게는 상기 부력체는, 내부에 공간이 구비된 몸체부 및 상기 몸체부의 내부 공간에 연통되는 통로부를 포함하고, 상기 통로부를 통해 공기 또는 물을 상기 몸체부의 내부에 채우거나 배출시킴으로써 상기 부력체의 부력을 조절 가능하다.

또한, 바람직하게는 상기 몸체부는, 측면에 접힘과 펴짐이 가능하여 높이 방향으로 신축할 수 있는 주름부를 포함하고, 상기 몸체부의 내부 공간에 공기를 주입하거나 빨아들임으로써 상기 주름부를 신축하여 상기 태양전지판의 경사를 조절 가능하다.

또한, 바람직하게는 상기 몸체부의 측면 하단에 수평으로 돌출 형성된 저항판을 더 포함한다.

또한, 바람직하게는 상기 몸체부 하면에 연결된 중량추를 더 포함한다.

본 발명은 부력을 조절하는 것만으로 태양전지판의 경사각도를 조절할 수 있어 작업 편의성이 증대된다. 또한, 이를 통하여 태양광의 입사각에 알맞은 적절한 각도를 형성함으로써 발전효율을 높이는 효과가 있다.

그리고, 부력을 조절하는 방식 이외에 다양한 방식으로 경사각 조절이 가능하므로 작업 환경에 따라 알맞은 방식을 선택하여 적용할 수 있다. 또한, 태양전지판의 각도가 큰 경우에도 풍압 등에 의한 전도 위험성이 낮아 안정적이다.

또한, 각 구성이 단순한 구조와 결합 형태를 가지므로 유지 보수와 관리가 용이하고 제작비를 절감하는 효과가 있다.

도1a는 본 발명의 실시예에 따른 수상 태양광 장치의 측면도이다.
도1b는 부력체의 부력에 따라 수상 태양광 장치의 태양전지판 경사각이 조절되는 원리를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도1c는 세로지지대의 길이를 가변하여 태양전지판의 경사각을 조절하는 원리를 설명하기 위한 도시한 것이다.
도1d는 세로지지대가 가변링크부재 및 가로지지대와 연결되는 모습을 상세하게 설명하기 위해 도시한 것이다.
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력체의 사시도이다.
도2b는 주름부 동작에 의해 부력체의 부피가 변경되는 모습을 도시한다.
도3은 부력체 하부에 연결된 중량추를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.

도1a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수상 태양광 장치는 태양광을 집광하는 태양전지판(130)과 상기 태양전지판(130)의 하면에 연결된 복수의 경사조절부(120)와 상기 경사조절부(120)의 하부에 연결되어 구조 전체를 지지하는 부력체(110)를 포함한다.

부력체(110)는 태양전지판(130)의 전방과 후방에 나란하게 배열되며, 내부에 공간이 마련되어 유체를 주입하거나 배출함으로써 부력을 조절할 수 있다. 또한, 부력을 이용하여 태양전지판(130)의 경사 각도를 가변할 수 있다.

경사조절부(120)는 태양광의 입사 각도에 따라 태양전지판(130)의 경사 각도를 조절할 수 있다. 경사조절부(120)는 태양전지판(130)의 하면에 연결되고 링크 가이드 홈(121a)이 형성되어 있는 가변링크부재(121)와 일단이 상기 링크 가이드 홈(121a)에 삽입되어 가변링크부재(121)에 연결되고, 타단이 부력체(110)에 연결되는 두 개의 세로지지대 및 두 개의 세로지지대를 상호 연결하는 가로지지대(124)를 포함할 수 있다.

또한, 세로지지대는 일단이 가변링크부재(121)와 연결되는 상부지지대(122)와 하단이 부력체(110)의 상부와 연결되는 하부지지대(123)를 포함할 수 있다. 이때, 상부지지대(122)의 하단부는 하부지지대(123)의 내부로 인입 또는 인출될 수 있으며, 이를 통해 세로지지대의 길이를 조절할 수 있다.

세로지지대의 길이 조절은 인력에 의해 직접 조절하거나, 펌프를 이용하여 수압을 가하는 방식으로 할 수 있다. 펌프를 이용한 방식의 경우, 하부지지대(123)의 내부로 물을 주입하여 그 수압으로 상부지지대(122)의 높이를 조절할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 하부지지대(123)와 펌프가 배관으로 연결되고, 상기 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 통해 일시에 여러 개의 하부지지대(123)의 내부로 물을 주입할 수 있다. 따라서, 복수의 태양전지판(130)의 경사를 동시에 조절할 수 있다.

바람직하게는, 길이고정수단(125)을 더 포함하여 세로지지대의 높이를 고정할 수 있다. 길이고정수단(125)은 고정핀 형식으로 도시되었으나, 공지의 다른 수단을 적용 가능하다. 세로지지대의 구성과 형상 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 사람(이하 ‘당업자’라고 함)이 적절하게 변형 가능한 것을 포함한다.

도1d는 본 발명의 실시예에 따른 경사조절부(120)의 결합 구조를 설명하기 위해 도시한 것이다. 설명의 편의상 경사조절부(120)의 구성만을 도시하였다.

가변링크부재(121)는 내부가 빈공간이고, 하면이 개방되어 상부지지대(122)의 일단이 하부를 통해 가변링크부재(121)의 내부에 삽입될 수 있다. 또한, 가변링크부재(121)의 측면에 링크 가이드 홈(121a)이 형성되고, 상부지지대(122)의 일단에 돌출된 링크(연결부)가 링크 가이드 홈(121a)에 삽입된다. 따라서, 상부지지대(122)는 링크 가이드 홈(121a)을 따라 움직일 수 있도록 연결된다.

이와 같은 결합 구조는, 태양전지판(130)의 각도가 변경되는 것에 따라 세로지지대가 지지점을 달리하여 태양전지판(130)을 지지할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 링크 가이드 홈(121a)에 삽입된 링크를 특정 위치에 고정하는 고정수단을 더 포함하여 필요에 따라 링크의 위치를 고정할 수 있다. 링크 고정수단은 공지된 여러 가지 형식(홈에 형성된 돌기, 고정핀 등)을 적용할 수 있을 것이다.

상부지지대(122)의 일단과 가변링크부재(121)가 연결되는 구조와 형식은 당업자가 적절하게 변형 가능한 것을 포함한다.

가로지지대(124)는 태양전지판(130)의 전방과 후방을 지지하는 두 개의 세로지지대의 수평 움직임을 허용하면서, 두 개의 세로지지대가 지지대 가이드 홈(124a)의 범위를 초과하여서는 움직일 수 없도록 결속한다. 지지대 가이드 홈(124a)은 가로지지대(124)의 상하면이 관통된 형태로 구비되고, 지지대 가이드 홈(124a)에 두 개의 하부지지대(123)가 삽입된다.

바람직하게는, 지지대 가이드 홈(124a)에 삽입된 하부지지대(123)를 특정 위치에 고정하는 고정수단을 더 포함하여 필요에 따라 하부지지대(123)의 수평 위치를 고정할 수 있다. 지지대 고정수단은 공지된 여러 가지 형식을 적용할 수 있을 것이다. 또한, 하부지지대(123)와 가로지지대(124)의 연결구조와 형식은 당업자가 적절하게 변형 가능한 것을 포함한다.

도1b와 도1c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수상 태양광 장치(100)의 경사조절 방식이 도시된다. 도1b는 부력체(110)의 부력을 조절하여 경사를 조절한 것이고, 도1c는 세로지지대의 길이를 조절하여 경사를 조절하는 것이다. 태양전지판(130)의 전방을 지지하는 세로지지대의 위치와 길이가 고정된 상태로 도시하였으나, 사용자의 의도에 따라 변경할 수 있다.

부력을 조절하는 방식의 경우, 부력체(110) 내부 공간에 물 또는 공기를 주입하거나 빼내서 부력체(110)가 수면에 잠기는 정도를 조절한다. 도1b는 태양전지판(130) 후방에 위치한 부력체(110) 내부에 물을 주입하여 태양전지판(130)의 각도를 더 낮춘 것이고, 도1c는 태양전지판(130)의 후방을 지지하는 세로지지대의 길이를 줄여서 태양전지판(130)의 각도를 더 낮춘 것이다.

태양전지판(130)의 각도 변화에 따라 세로지지대의 수평 위치를 적절하게 조정할 수 있고, 고정수단을 통해 세로지지대를 특정한 수평 위치에 고정할 수도 있다. 또한, 두 개의 세로지지대 사이의 수평 거리가 짧을수록 태양전지판(130) 하부의 지지점의 높이차에 따른 태양전지판(130)의 각도 변화가 커진다.

결국, 부력을 조절하여 조정 가능한 지지점의 높이와 세로지지대의 길이, 두 개의 세로지지대 사이의 수평 거리를 고려하여 다양한 방법으로 각도조절 범위를 설정할 수 있다.

예를 들어, 부력만을 이용하여 태양전지판(130)의 각도를 최저 20도에서 최고 60도로 조정하고자 하는 경우, 부력 조절로 변경할 수 있는 태양전지판(130) 전방과 후방의 지지점의 높이차를 확인한 후, 상기 높이차에 의해 태양전지판(130)의 각도가 최저 20도, 최고 60도에 이를 수 있도록 두 개의 세로지지대의 길이 및 수평 거리를 설정한다. 그 뒤에는 부력만을 조절하여 태양전지판(130)의 각도를 조정할 수 있다.

도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력체(110)의 상세 모습을 도시한 사시도이다. 부력체(110)는 내부 공간이 구비된 몸체부(111)와 상기 내부 공간에 연통되는 통로부(114)와 상기 몸체부(111)의 측면에 접힘과 펴짐이 가능한 주름부(112) 및 저항판(113)을 포함할 수 있다.

통로부(114)는 몸체부(111)의 내부 공간과 연통되어 물 또는 공기를 주입하거나 빼낼 수 있도록 기능하는 구성으로, 부력체(110)의 부력 조절과 관계가 있다. 통로부(114)에 배관을 연결하고 펌프를 이용하여 몸체부(111)로 물 또는 공기를 주입하거나 배출할 수 있다. 통로부(114)의 위치와 형상 등은 전술한 기능을 만족하는 범위라면 당업자가 적절히 변경 가능한 것을 포함한다.

도2b를 참조하면, 주름부(112)가 접힌 상태의 부력체(110) 단면과 펴진 상태의 부력체(110) 단면을 도시한다. 주름부(112)는 접힘과 펴짐이 가능하여 몸체부(111)가 높이 방향으로 신축할 수 있다.

주름부(112)가 펴지면 몸체부(111)의 높이가 늘어나면서 부피가 증대되고, 이를 이용해 태양전지판(130)을 지지하는 지지점의 높이를 조절함으로써 태양전지판(130)의 경사각 조절이 가능하다. 주름부(112)는 몸체부(111)에 공기를 주입하거나 배출시킴으로써 펴지거나 접을 수 있다.

저항판(113)은 몸체부(111)의 측면 하단에 수평으로 돌출 형성되며 몸체부(111)의 외측 벽체에 일체로 형성되거나 별도로 형성되어 고정될 수 있다. 부력체(110)가 부유 시 저항판(113)은 수중에 잠기게 되며, 부력체(110)가 풍압에 의해 들리려고 할 때 이에 저항하도록 구성된다. 또한, 몸체부(111)의 양 측면에 대칭으로만 형성되는 것은 아니며 여건에 따라 일 측에만 마련될 수 있다.

도3을 참조하면, 몸체부(111) 하면에 연결된 중량추(116)를 도시한다. 중량추(116)는 몸체부(111)의 하면에 구비된 고정부(115)와 와이어로 연결될 수 있다. 또한, 몸체부(111)의 하면과 일체화되어 형성될 수 있다.

중량추(116)의 중량은 수상 태양광 장치(100)가 풍압에 의해 전도되는 것을 방지하기 위해 충분한 중량으로 설정되며, 수상 태양광 장치(100)가 설치되는 장소의 평균 풍압을 계산하여 정한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

100: 본 발명의 실시예에 수상 태양광 장치
110: 부력체
111: 몸체부
112: 주름부
113: 저항판
114: 통로부
115: 고정부
116: 중량추
120: 경사조절부
121: 가변링크부재
121a: 링크 가이드 홈
122: 상부지지대
123: 하부지지대
124: 가로지지대
124a: 지지대 가이드 홈
125: 길이고정수단
130: 태양전지판

Claims (9)

1. 태양광을 집광하는 태양전지판;
   상기 태양전지판의 하면에 연결되어 태양광의 입사 각도에 따라 상기 태양전지판의 경사 각도를 조절할 수 있는 복수의 경사조절부; 및
   상기 태양전지판의 전방과 후방에 나란히 배열되고, 상기 경사조절부의 하부에 연결되며, 내부에 공간이 마련된 부력체;를 포함하고,
   상기 태양전지판은,
   상기 부력체의 부력 또는 상기 경사조절부에 의해 경사가 가변하는 수상 태양광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 경사조절부는,
   상기 태양전지판의 하면에 연결되고 링크 가이드 홈이 구비된 가변링크부재;와
   일단이 상기 링크 가이드 홈에 삽입되고, 타단이 상기 부력체에 연결되며, 길이 조절이 가능한 두 개의 세로지지대; 및
   상기 세로지지대가 관통하는 지지대 가이드 홈이 형성되어 상기 세로지지대의 수평 이동을 안내하는 가로지지대;를 포함하는 수상 태양광 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 세로지지대는 상기 가변링크부재에 연결되는 상부지지대와 상기 부력체에 연결되는 하부지지대를 포함하고,
   상기 상부지지대가 상기 하부지지대의 내부로 인입 또는 인출됨으로써 길이가 가변하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 하부지지대의 내부에 물을 주입하여 상기 상부지지대의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 세로지지대의 수평 움직임을 제한하는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 부력체는,
   내부에 공간이 구비된 몸체부; 및
   상기 몸체부의 내부 공간에 연통되는 통로부;를 포함하고,
   상기 통로부를 통해 공기 또는 물을 상기 몸체부의 내부에 채우거나 배출시킴으로써 상기 부력체의 부력을 조절 가능한 수상 태양광 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 몸체부는,
   측면에 접힘과 펴짐이 가능하여 높이 방향으로 신축할 수 있는 주름부를 포함하고,
   상기 몸체부의 내부 공간에 공기를 주입하거나 배출시킴으로써 상기 주름부를 신축하여 상기 태양전지판의 경사를 조절 가능한 수상 태양광 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 몸체부의 측면 하단에 수평으로 돌출 형성된 저항판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 몸체부의 하면에 연결된 중량추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 장치.

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