KR20210136256A - 조립식 태양광모듈설치용 수상구조물 - Google Patents

Abstract

태양광모듈설치용 수상구조물이 개시되어 있다. 본 발명은, 상기 수상구조물의 내부에 배치되는 결합요소인 블록; 상기 블록의 6개를 이용 결합하며 윗부분에는 지지대를 설치되는 상부덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 지지대아래에는 스플링을 통하여 바람과 지지물의 윗 부분에서 진동으로 인한 파손을 방지하기 위해 사용이 되어진다.

Description

[0000]조립식 태양광모듈설치용 수상구조물{Prefab solar module water structure}

[0002] 일반적으로 태양광 발전이란 반도체로 구성되는 태양전지에 빛 에너지가 투입되면 발생하는 전자의 이동을 통해 전류가 흐르며 전기가 발생되는 원리를 이용한 발전방식을 말한다.

[0003] 이러한 태양광 발전은 무한정으로 제공되는 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 들지 않고 대기오염이나 폐기물발생 등의 공해가 발생하지 않는다.

[0004] 그러나 초기투자비 및 발전단가가 높은 점, 넓은 설치 면적이 필요하다는 점 등이 한계로 지적되고 있다.

[0005] 최근에는 이러한 설치 면적 문제를 해결하기 위해 강이나 호수에 태양광 발전 장치를 설치하는 방법이 주목받고 있으며 실용화에도 성공한 사례가 있으나 아직까지 바다에는 설치가 시도된 사례가 없으며, 강이나 호수에 비해 훨씬 혹독한 환경으로 인해 많은 어려움이 예상되는 실정이다.

[0006] 수면 위에 태양광 발전시설을 설치하기 위한 장치 또는 방법에 관한 발명으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1162473호의 "가변형 지지로프가 구비된 수상 태양광 발전시스템" 및 대한민국 등록특허공보 제10-1318791호의

"가변형 로프 지지식 수상 태양광 발전 장치", 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0077258호의 "수상 태양광발전장치의 지지구조" 및 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0006520호의 "수상설치형 태양광 발전시스템"가 제안되어 공개된 바 있다.

[0007] 수상 태양광 발전시스템"에는 일정크기로 수면에 부유할 수 있도록 한 부유체에 다수의 태양광 모듈을 등 간격으로 설치하여 이루어지는 수상 태양광 발전시스템에서 부유체를 고정하는 지지로프가 수위가 변하는 상황에도 항상 팽팽하게 유지될 수 있도록한 장치가 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1318791호의 "가변형 로프 지지식 수상 태양광 발전장

치"에는 지지로프를 수위에 따라 가변적으로 조절함으로써 부유체 및 태양광발전설비가 수상에 안정적으로 지지되도록 하되 기준 이상의 풍압 발생시에는 지지로프의 길이를 고정하여 부유체가 표류되는 것을 방지할 수 있는장치가 제안되었다.

[0008] 또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0077258호의 "수상 태양광발전 장치의 지지구조"에는 부유체를 수면상에 항상 안정감 있게 고정지지 되는 상태로 부유할 수 있게 하고 상기 부유체의 상면에 회전체 프레임을 설치함으로써 태양광을 받아들이는 위치와 각도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하여 발전 효율을 향상 시킬 수 있으며 물의 흐름을 이용하여 상기 회전체 프레임의 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 장치가 제안되었고, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0006520호의 "수상설치형 태양광 발전시스템"에는 브라켓 및 부력재의 강도를 크게 하여 파도 등에 의해 부유물이 파손되는 현상을 방지하고 수상설치형 태양광 발전시스템을 직, 병렬 로 연결하여 대단위 발전시스템을 구성할 수 있게 함으로써 많은 양의 전력 생산이 가능하도록 하는 장치가 제안되었다.

[0009] 그러나 상기와 같은 종래 기술들은 바다에 비해 잔잔한 강이나 호수에 설치되기 위한 목적으로써 제안된 것이며, 풍속과 유속이 빠르며 너울이 발생하는 바다에 설치되기 위한 내구성은 갖추지 못하는 문제가 발생하였다.

[0011] 또한, 어업이나 해상스포츠, 선박의 정박에는 부력 구조체(폰툰)을 사용하게 되는데, 이 부력체는 주로 내부가 비어있는 중공형과 내부에 스치로폴과 같은 부력제를 삽입한 형태가 일반적이다.

[0012] 중공형 부력체는 파손시 부력을 상실하는 문제가 있고, 삽입형 수상구조물은 파손시 환경파괴와 생태계를 교란시키는 미세 스치로폴 조각으로 어류의 생명을 위협하고, 결국 인간의 밥상 위에 올라와 인간의 건강을 해치게되는 문제가 있어 왔다.

[0013] 또한, 선행기술과 현재 판매중인 제품들의 형태에서 파악할 수 있듯이, 부력체는 밀폐와 수밀, 내용물의 품질등이 부력 효과에 크게 작용함으로 생산 단가가 높고, 생산할 수 있는 크기가 작고, 품질관리가 어려운 문제가있었다.

[0015] 이는 수상 태양광 발전소처럼 구조물의 가격과 설치비가 발전소 운영에 큰 변수가 되는 사업수행에 중요한 문제

가 되고 있다.

[0016] 원형 부력체는 고정하는데 문제가 있고, 사각구조물도 서로 연결하여 고정 하는데 많은 비용과 시간이소요되며, 운반시에도 많은 비용이 발생하고 있다.

[0017] 이러한 문제를 해결하기 위해 블록 방식으로 제작해서 운반 비용을 줄이면서 현장에서 조립 가능하게 제작된 불록을 고정하기 위한 방안을 고안하게 되었다.

[0019] 본 발명의 목적은 물리적 부력은 최소화하고, 공기압이나 유체압력으로 부력을 증감시켜서, 수상에서 수행되는어업, 수상 태양광 발전소 또는 풍력 발전소 등의 중량물 설치를 용이하게 할 수 있도록 한 태양광모듈설치용 수상구조물을 제공하는 데 있다.

[0020] 본 발명의 다른 목적은 물 속에 침수되지 않으면서도 파손될 경우 환경에 미치는 영향이 적으며, 태풍이나 강풍 등 환경변화에 적절하게 대응할 수 있도록 한 태양광모듈설치용 수상구조물을 제공하는 데 있다.

[0021] 본 발명의 또 다른 목적은 단위블록 형태를 가짐으로써, 조립 및 해체가 용이하고 운반이 용이하여, 생산성 및 작업성을 크게 증대시킬 수 있도록 한 태양광모듈설치용 수상구조물을 제공하는 데 있다.

[0022] 본 발명의 또 다른 목적은 저수지, 호수 또는 바다 등에 태양광 수집 모듈을 물 위에 띄울 수 있도록 구성하여 별도로 소요되는 부지비용과 토목 공사 비용을 추가적으로 부담하지 않아도 되는 태양광모듈설치용 수상구조물을 제공하는 데 있다.

[0036] 상기 상부덮개부는 그 상부면에 태양광모듈을 고정설치할 수 있는 거치대가 형성되어 있고, 그 저면부에 덮개부 가이드부재가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

[0038] 제 1중간블록, 제 2중간블록 및 총 6개의 블록들에 결합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

[0040] 상기 상부덮개부는 그 내부가 중공인 공간부를 구비하고,

[0041] 상기 상부덮개부의 일측에는 물이나 공기와 같은 유체를 유입시키기 위해, 상기 공간부와 연통되는 유입구와 배출구가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

[0043] 상기 상부덮개부의 상부면 일측에는 상기 공간부에 물이나 공기 등의 유체를 공급하고 배출하기 위한 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

[0045] 상기 수상구조물에는 유체량 측정센서, 수위센서, 기울기 센서, 가속도 센서 또는 진동센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

[0046] 본 발명에 따르면, 수상 태양광 발전소를 수상에 설치하기 위한 부력체를 블록형태로 조립하여 사용함으로써, 조립 및 해체가 용이하고 운반이 용이하여, 생산성 및 작업성을 크게 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

[0047] 또한, 본 발명에 따르면, 물 속에 침수되지 않으면서도 파손될 경우 환경에 미치는 영향이 적으며, 태풍이나 강풍 등 환경변화에 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

[0048] 또한, 본 발명에 따르면, 단위 블록을 포개어 적재할 수 있도록 하여 보관시 공간 절약이 되고 이동시에 이동수단을 최소화하는 효과가 있다.

[0049] 또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 의하면, 공기압 조절방식 승강방법을 적용한 수상구조물은 수상에 설치되는태양광 발전소 또는 풍력 발전소 등의 중량물을 효과적으로 운영할 수 있도록 하는 효과가 있다.

[0050] 또한, 본 발명에 따르면, 대규모 태양광 모듈 시공에 따른 막대한 부지비용과 토목 공사 비용을 줄일 수있으며, 저수지, 호수 또느 바다 등의 수면을 이용함으로써 환경오염 없이 태양광으로부터 친환경적인 에너지를 얻을 수 있는 특징이 있다. 그리고, 태양광 에너지를 집중하여 사용함에 따라 가격이 급등하고 있는 태양전지의 소모량을 최소화하여 수요자의 부담을 줄일 수 있고, 활용적인 측면에서는 설치장소 부족이라는 공간적 제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

[0051] 또한, 설비의 경량 및 간단화로 제작 시공이 아주 경제적이고, 현장 여건에 따른 무한대의 배열 확장이 되며, 운영시 사후관리 및 유지보수가 용이한 특징이 있다.

[0052] 도 1은 본 발명에 따른 태양광모듈설치용 수상구조물의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 결합사시도이다.
도 2은 본 발명에 따른 태양광모듈설치용 수상구조물의 블록들을 각각 분해하여 상세하게 도시한 도면이다.
도 3은 수상태양광 구조물의 지지대이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광모듈설치용 수상구조물이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5은 본 발명에 따른 태양광모듈설치용 수상구조물에 태양광 모듈이 설치된 상태를 도시한 사시도이다.도 5는 본 발명에 따른 수상구조물에 태양광모듈을 설치한 예를 도시한 도면이다.

[0053] 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광모듈설치용 수상구조물에 대하여 상세히 설명한다.

[0055] 본 발명에서 설명하고 있는 단위블록들을 결합을 위한 블록들로서, 상호간에 가이드부재와 가이드레일의 결합형

태로 연결되면서 구조물을 형성하게 된다. 따라서, 본 발명에서의 수상구조물은 이러한 단위블록들의 결합에 의

해서 제작되는 것으로서, 그 설치 높이나 넓이는 다양하게 변형 및 변경 가능한 것이다.

[0076] 상기 상부덮개부의 상부면에는 태양광모듈을 고정설치할 수 있는 거치대가 별도로 형성되어 있고,

상기 상부덮개부의 그 내부는 비어 있는 공간부 형성되어 있다.

[0077] 상기 거치대는 태양광모듈의 설치구조에 대응되도록 다양하게 구성될 수 있다.

[0078] 상기 상부덮개부의 상부면 일측에는 상기 공간부에 물이나 공기 등의 유체를 공급하고 배출하기 위한 펌프가 구비되어 있다.

[0079] 또한, 상기 상부덮개부의 일측에는 물이나 공기와 같은 유체를 유입시키기 위한 유입구와 배출구가 설치되어 있다. 상기 유입구와 배출구는 상기 공간부와 연통되어 있으며, 상기 펌프와 연결되어 있다.

[0081] 아울러, 상기 상부덮개부(10)의 소정 위치에는 수상구조물의 수위를 감지하거나 안전 이상여부를

감지할 수 있는 다양한 센서를 구비할 수 있다. 상기 다양한 센서들은 유체량 측정센서, 수위센서, 기울기 센서, 가속도 센서 또는 진동센서들일 수 있다.

[0082] 예를 들어, 수위센서를 통해 감지된 수위가 낮을 경우에는 펌프를 작동시켜 상기 유입구를 통해 유체를

상기 공간부로 유입시키고, 감지된 수위가 높을 경우에는 상기 공간부(18)로부터 유체를 제거할 수 있는 것이다.

또한, 상기 상부덮개부에 충진되는 물이나 공기와 같은 유체의 충진량을

[0084] 조절함으로써, 상기 수상구조물 전체의 높낮이를 조절할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 다수의 상부덮개부 각각의 유체 충진량을 조절하여 상기 각각의 상부덮개부의 높이를 조절함으로써, 상기 수상구조물 전체의 경사도를 조절할 수도 있는 것이다.

[0086] 상기 단위블록의 재질은 수밀을 유지할 수 있는 플라스틱과 같은 비금속 또는 금속인 것이 바람직하다.

[0107] 이렇게 단위블록들을 결합하여 수상구조물을 완성한 후에, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 태양광 모듈을상기 상부덮개부의 거치대에 설치할 수 있는 것이다.

[0108] 이런 상태에서, 수상구조물에 설치된 각종 센서들로부터 물의 흐름, 상태, 바람과 진동, 충돌 등의 감지된 신호를 제어부에서 수집하여, 상부덮개부 내부의 유체량을 조절함으로써, 수상구조물의 높낮이나 경사도를 제어 할 수 있는 것이다.

[0109] 일예로, 수위센서를 통해 감지된 수위가 낮을 경우에는 펌프를 작동시켜 상기 유입구를 통해 유체를 상기 공간부로 유입시키고, 감지된 수위가 높을 경우에는 상기 공간부로부터 유체를 제거할 수 있는 것이다.

[0111] 이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 상부덮개부

Claims (5)

1. 태양광모듈설치용 수상구조물에 있어서,
   상기 수상구조물의 내부에 배치되는 결합요소로서, 직육면체의 단위블록인 블록;
   상기 블록의 측면에 결합될 수 있는 제 1중간블록;
   상기 블록의 다른 측면에 결합될 수 있는 제 2중간블록;
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1중간블록은,
   상기 제 1중간블록 끝단과 맞닿는 제 1중간불록의 양쪽 측면 중앙에는 수직한 방향을 따라서 각각
   제 1중간블록 가이드부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈설치용 수상구조물.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2중간블록은,
   상기 제 2중간블록 가이드레일의 끝단과 맞닿지 않는 제 2중간불록의 양쪽 측면 중앙에는 수직한 방향을 따라서 각각 제 2중간블록 가이드부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈설치용 수상구조물.
   
4. 수상구조물에 있어서,
   태양광모듈을 지지 하는 지지대의 하부에는 스프링을 이용하여 충격으로부터 부유체의 파손을 방지할 수 있도록 하는 구조물
   
5. 제 1항, 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부덮개부는 그 상부면에 태양광모듈을 고정설치할 수 있는 거치대가 형성되어 있고, 그 저면부에 덮개부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈설치용 수상구조물.
   
   

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