KR20210067158A - 태양광 발전모듈 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 태양광 발전모듈 구조물은 지면에 고정되며 일정 높이로 설치되며, 상단에 힌지 결합부가 구비되고, 상기 힌지 결합부보다 아래쪽에 핀 홀이 형성된 받침대와; 상기 받침대의 힌지 결합부에 상하 회동 가능토록 힌지 결합되며, 표면에 태양광 패널들이 부착되는 프레임과; 상기 프레임의 배면에 고정되며, 상기 프레임과 받침대의 힌지 결합 중심을 중심으로 하며 상기 받침대의 힌지 결합부와 핀 홀 사이 거리에 대응하는 일정 반경의 원호를 따라 일정 간격으로 복수개의 핀 홀이 형성된 플랜지와; 상기 프레임에 상기 받침대에 대하여 회동된 상태로 고정될 수 있도록 상기 플랜지의 복수개의 핀 홀 중 어느 하나가 상기 받침대의 핀 홀과 합치된 상태에서 상기 합치된 플랜지의 핀 홀 및 상기 받침대의 핀 홀에 끼워지는 고정 핀과; 상기 받침대 및 프레임, 플랜지 중 적어도 어느 하나에 설치되는 FBG센서와; 상기 FBG센서의 신호를 분석하여 안정성 진단을 하는 진단부;를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전모듈 구조물을 이용하면, 안정성 진단을 실시간으로 할 수 있는 장점이 있다.

Description

태양광 발전모듈 구조물{Sunlight generating module structure}

본 발명은 바람이나 우박 등 외부 요인에 의한 파손 내지 변형 등 안정성 여부를 실시간으로 진단할 수 있는 태양광 발전모듈 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 광기전 효과(photovoltaic effect)를 이용하여, 태양으로부터 오는 빛을 전기 에너지로 바꾸어 주는 발전 방법을 지칭한다. 빛 에너지를 직접적으로 전기 에너지로 바꾼다는 점에서 빛의 열에너지를 이용하여 발전하는 태양열발전과는 구분된다.

대한민국 등록특허공보 제10-2032722호(등록일자;2019년10월10일)에는 ‘드론을 이용한 태양광 패널의 감시방법 및 시스템’이 개시되어 있다. 이 선행특허를 살펴보면, 카메라를 통해 촬영된 패널 그룹에 대한 영상에 기초하여 태양광 패널 그룹을 복수의 영역으로 구분하고, 각 영역별로 태양광 패널의 ID를 할당하는 중앙서버 및 태양광 패널 그룹에 포함된 태양광 패널의 영상을 촬영하고, 촬영된 태양광 패널의 ID정보와 촬영 결과 획득된 영상을 중앙 서버로 전송하는 비행 물체를 포함하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 종래기술은 태양광 패널의 오염 상태나 파손 여부만 진단할 뿐, 바람이나 우박 등 외부 환경 요인에 의한 구조물의 안정성 여부를 실시간으로 진단하는 기술이 없어 유지 보수에 한계가 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2032722호(등록일자;2019년10월10일)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 바람이나 우박 등 외부 요인에 의한 구조물의 변형 내지 파손 여부 등 안정성 진단을 실시간으로 하여 신속하게 유지 보수가 가능한 태양광 발전모듈 구조물을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전모듈 구조물은 지면에 고정되며 일정 높이로 설치되며, 상단에 힌지 결합부가 구비되고, 상기 힌지 결합부보다 아래쪽에 핀 홀이 형성된 받침대와; 상기 받침대의 힌지 결합부에 상하 회동 가능토록 힌지 결합되며, 표면에 태양광 패널들이 부착되는 프레임과; 상기 프레임의 배면에 고정되며, 상기 프레임과 받침대의 힌지 결합 중심을 중심으로 하며 상기 받침대의 힌지 결합부와 핀 홀 사이 거리에 대응하는 일정 반경의 원호를 따라 일정 간격으로 복수개의 핀 홀이 형성된 플랜지와; 상기 프레임에 상기 받침대에 대하여 회동된 상태로 고정될 수 있도록 상기 플랜지의 복수개의 핀 홀 중 어느 하나가 상기 받침대의 핀 홀과 합치된 상태에서 상기 합치된 플랜지의 핀 홀 및 상기 받침대의 핀 홀에 끼워지는 고정 핀과; 상기 받침대 및 프레임, 플랜지 중 적어도 어느 하나에 설치되는 FBG센서와; 상기 FBG센서의 신호를 분석하여 안정성 진단을 하는 진단부;를 포함한다.

상기 FBG센서는 상기 플랜지에 상기 원호를 따라 길게 설치되며, 양단이 각각 상기 원호의 양 끝단 측 프레임에 고정된다.

상기 FBG센서는 상기 받침대와 프레임의 힌지 결합 부분에 설치되며; 상기 진단부에는 상기 FBG센서의 신호 비교 분석을 위한 기준값이 상기 받침대에 대하여 상기 프레임의 상대 회전 변위에 따라 기설정된다.

상기 FBG센서는 상기 받침대의 핀 홀 측과 플랜지에 걸쳐 설치되며; 상기 진단부에는 상기 FBG센서의 신호 비교 분석을 위한 기준값이 상기 받침대에 대하여 상기 프레임의 상대 회전 변위에 따라 기설정된다.

상기 FBG센서는 상기 프레임에 설치되며, 상기 프레임의 횡방향을 따라 지그재그로 설치되는 횡방향 라인과, 상기 프레임의 종방향을 따라 지그재그로 설치되는 종방향 라인을 포함한다.

본 발명에 따른 태양광 발전모듈 구조물은 FBG센서가 구조적 간섭없이 일체로 설치되어 바람이나 우박 등 외부 요인에 의해 파손, 변형 여부 등 안정성을 실시간으로 진단하여 신속하게 유지 보수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 태양광 발전모듈 구조물 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전모듈 구조물의 프레임의 상대 회전 상태를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 프레임에 설치된 FBG센서 라인을 도시한 평면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전모듈 구조물은 받침대(10)와, 태양광 패널이 부착된 프레임(20)과, 플랜지(30)와, 고정핀(40)과, FBG센서와, 진단부(미도시)를 포함한다.

받침대(10)는 프레임(20)을 지면에 대하여 일정 높이로 받친다. 즉 받침대(10)는 상하방향으로 일정 높이로 형성되어 하단이 지면(2)에 콘크리트 매립 방식으로 고정되고, 상단에 프레임(20)이 결합된다. 즉 받침대(10)의 상단에는 프레임(20)과의 힌지 결합을 위한 힌지 결합부가 구비된다. 또한 받침대(10)에는 받침대(10)의 힌지 결합부보다 일정 거리 아래쪽에 고정핀(40)이 끼워지는 핀 홀이 형성된다. 받침대(10)의 핀 홀은 고정핀(40)이 볼트 체결될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 받침대(10)의 핀 홀은 프레임(20)의 횡방향을 따라 개구된다. 받침대(10)는 프레임(20)의 횡방향을 따라 길게 격벽처럼 하나로 이루어지거나, 기둥처럼 형성되어 프레임(20)의 횡방향을 따라 복수개가 일정 간격을 유지하며 복수개 설치될 수 있다.

프레임(20)은 받침대(10)에 의해 지지되어 표면에 부착된 태양광 패널을 지지한다. 프레임(20)은 일정 면적의 평면 형태로 형성될 수 있다.

프레임(20)은 받침대(10)의 상단에 일정 각도 범위 내에서 상하 회동 가능토록 결합되되, 특히 일정 각도 범위 내에서 받침대(10)에 대하여 상하 회동 가능토록 힌지 결합된다. 즉 받침대(10)의 힌지 결합부에는 프레임(20)의 횡방향을 따라 개구된 힌지 홀이 형성된다. 프레임(20)에는 배면에 프레임(20)에 대하여 수직방향으로 리브(rib)가 돌출 형성되고, 프레임(20)의 리브에는 프레임(20)의 횡방향으로 개구된 힌지 홀이 형성된다. 프레임(20)의 리브는 프레임(20)의 횡방향을 따라 받침대(10) 개수에 대응하여 복수개 구비될 수 있다. 그리고 받침대(10)의 힌지 홀이 프레임(20)의 힌지 홀과 프레임(20)의 횡방향을 따라 합치된 상태에서 받침대(10)의 힌지 홀과 프레임(20)의 힌지 홀에 힌지 핀을 끼워 넣으면, 받침대(10)와 프레임(20)이 힌지 결합된다.

플랜지(30)는 받침대(10)에 대하여 프레임(20)의 상대 회전 변위를 고정시키기 위한 것이다. 플랜지(30)는 프레임(20)의 배면에 고정된다. 플랜지(30)는 프레임(20)과 받침대(10)의 힌지 결합 중심을 중심으로 하며, 받침대(10)의 힌지 결합부와 핀 홀 사이 거리에 대응하는 일정 반경의 원호를 따라 일정 간격으로 복수개의 핀 홀이 형성된다. 플랜지(30)는 상기한 원호에 대응하여 반고리 형태로 형성될 수 있다.

고정핀(40)은 프레임(20)에 받침대(10)에 대하여 회동된 상태로 고정시킨다. 고정핀(40)은 플랜지(30)의 복수개의 핀 홀 중 어느 하나가 받침대(10)의 핀 홀과 합치된 상태에서, 상기의 합치된 플랜지(30)의 핀 홀 및 받침대(10)의 핀 홀에 끼워진다. 고정핀(40)은 볼트로 이루어질 수 있다.

FBG센서는 본 발명의 태양광 발전모듈 구조물의 안정성 진단을 위해 받침대(10) 및 프레임(20), 플랜지(30) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 파손이나 변형 여부 등을 감지한다. FBG센서는 광섬유격자센서라고도 하며, 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 거의 받지 않는 바 태양광 전지 주변에 설치되어도 무방하다. 또한 FBG센서는 단위면적당 인장력이 매우 높은 반면, 지름이 매우 작기 때문에 주변과 구조적 간섭없이 용이하게 설치될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 받침대(10)와 프레임(20)의 힌지 결합 지점 등 운동 부분에도 설치될 수 있다. 또한 FBG센서는 라인을 따라 복수 지점에서 측정값을 얻을 수 있다.

이러한 FBG센서는 플랜지(30)에 상기한 원호를 따라 길게 설치되며, 양단이 각각 플랜지(30) 원호의 양 끝단 측 프레임(20)에 고정되는 제1센서 라인(50)을 포함한다. 제1센서 라인(50)에 의해 프레임(20)과 플랜지(30) 간 상대 변위, 즉 프레임(20)과 플랜지(30)의 결합부분이 느슨해졌는지 또는 파손되었는지, 변형되었는지 등 여부를 진단할 수 있다.

FBG센서는 받침대(10)와 프레임(20)의 힌지 결합 부분에 설치되는 제2센서 라인(52)을 포함한다. 즉 제2센서 라인(52)의 일단은 받침대(10)의 힌지 결합부에 고정되고, 제2센서 라인(52)의 타단은 프레임(20)의 힌지 홀 측에 고정될 수 있다. 제2센서 라인(52)에 의해 받침대(10)와 프레임(20)의 힌지 결합 부분이 느슨해졌는지 또는 파손되었는지, 변형되었는지 등 여부를 진단할 수 있다.

FBG센서는 받침대(10)의 핀 홀 측과 플랜지(30)에 걸쳐 설치되는 제3센서 라인(54)을 포함한다. 즉 제3센서 라인(54)의 일단은 받침대(10)의 핀 홀 측에 고정되고, 제3센서 라인(54)의 타단은 플랜지(30)의 외주단 측에 고정될 수 있다. 제3센서 라인(54)에 의해 받침대(10)와 플랜지(30)의 고정 핀에 의해 결합이 느슨해졌는지 또는 파손되었는지, 변형되었는지 등 여부를 진단할 수 있다.

FBG센서는 프레임(20)에 설치되는 제4센서 라인(56)을 포함한다. 제3센서 라인(54)은 프레임(20)의 횡방향을 따라 지그재그로 설치되는 횡방향 라인(56a)과, 프레임(20)의 종방향을 따라 지그재그로 설치되는 종방향 라인(56b)으로 이루어진다. 횡방향 라인(56a) 및 종방향 라인(56b)에는 측정 지점(56c)이 라인을 따라 복수개 구비된다. 따라서 제3센서 라인(54)에 의해 프레임(20)의 국부적 파손 내지 변형을 진단할 수 있다.

진단부에는 FBG센서의 신호 비교 분석을 위한 기준값이 기 설정된다. 기준값은 정상 상태에서 FBG센서가 측정하는 측정값이다. 따라서 진단부는 FBG센서로부터 측정값이 입력되면, FBG센서의 측정값을 기준값과 비교 분석하여 파손 내지 변형 여부 등 안정성을 진단할 수 있다. 특히 진단부는 제2센서 라인(52)과 제3센서 라인(54)의 경우, 그 기준값이 받침대(10)에 대하여 프레임(20)의 상대 회전 변위에 따라 복수개가 기 설정된다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(20)이 수평일 때 기준값이 설정되고, 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(20)의 경사로 배치될 때 기준값 또한 설정된다. 의도적으로 프레임(20)을 받침대(10)에 대하여 상대 회동시킨 경우, 이를 진단부에 수동으로 입력하거나 센서 등으로 연동하여 자동으로 입력시킴으로써 진단부가 프레임(20)의 상대 회전 변위에 따라 기준값을 바꿔 FBG센서 측정값을 비교 분석함으로써 파손 내지 변형으로 진단하지 않게 된다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 받침대 20; 프레임
22; 리브 30; 플랜지
40; 고정핀 50; 제1센서 라인
52; 제2센서 라인 54; 제3센서 라인
56; 제4센서 라인

Claims (5)

1. 지면에 고정되며 일정 높이로 설치되며, 상단에 힌지 결합부가 구비되고, 상기 힌지 결합부보다 아래쪽에 핀 홀이 형성된 받침대와;
   상기 받침대의 힌지 결합부에 상하 회동 가능토록 힌지 결합되며, 표면에 태양광 패널들이 부착되는 프레임과;
   상기 프레임의 배면에 고정되며, 상기 프레임과 받침대의 힌지 결합 중심을 중심으로 하며 상기 받침대의 힌지 결합부와 핀 홀 사이 거리에 대응하는 일정 반경의 원호를 따라 일정 간격으로 복수개의 핀 홀이 형성된 플랜지와;
   상기 프레임에 상기 받침대에 대하여 회동된 상태로 고정될 수 있도록 상기 플랜지의 복수개의 핀 홀 중 어느 하나가 상기 받침대의 핀 홀과 합치된 상태에서 상기 합치된 플랜지의 핀 홀 및 상기 받침대의 핀 홀에 끼워지는 고정 핀과;
   상기 받침대 및 프레임, 플랜지 중 적어도 어느 하나에 설치되는 FBG센서와;
   상기 FBG센서의 신호를 분석하여 안정성 진단을 하는 진단부;
   를 포함하는 태양광 발전모듈 구조물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 FBG센서는 상기 플랜지에 상기 원호를 따라 길게 설치되며, 양단이 각각 상기 원호의 양 끝단 측 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈 구조물.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 FBG센서는 상기 받침대와 프레임의 힌지 결합 부분에 설치되며;
   상기 진단부에는 상기 FBG센서의 신호 비교 분석을 위한 기준값이 상기 받침대에 대하여 상기 프레임의 상대 회전 변위에 따라 기설정된 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈 구조물.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 FBG센서는 상기 받침대의 핀 홀 측과 플랜지에 걸쳐 설치되며;
   상기 진단부에는 상기 FBG센서의 신호 비교 분석을 위한 기준값이 상기 받침대에 대하여 상기 프레임의 상대 회전 변위에 따라 기설정된 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈 구조물.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 FBG센서는 상기 프레임에 설치되며,
   상기 프레임의 횡방향을 따라 지그재그로 설치되는 횡방향 라인과,
   상기 프레임의 종방향을 따라 지그재그로 설치되는 종방향 라인을 포함하는 태양광 발전모듈 구조물.
   

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