WO2012169723A1 - 수상 지지축 설치방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 물이 괴어 있는 곳의 바닥에 복수의 스틸관을 일정간격으로 기립되게 설치하는 제1단계; 천공로드를 각 스틸관의 내부로 인입하여 천공로드의 단부에 부착된 비트로 암반을 굴착하며, 상기 천공로드를 암반에 고정 설치하는 제2단계; 및 각 스틸관의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제를 타설한 후 양생시키는 제3단계;를 포함하는 수상 지지축 설치방법이 제공된다. 이에 의하면, 지지축을 견고히 설치하여 플로팅 플레이트 상에 장착되는 태양광 발전 설비를 보다 안전하게 지지할 수 있다.

Description

수상 지지축 설치방법
본 발명은 강이나 호수, 바다 그리고 지상의 인공수조의 수면에 부상 가능하게 설치되는 태양광 발전 장치를 수상에 견고하게 지지하기 위한 수상 지지축 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 장치는 빛이 조사(照射)되면 광전 효과에 의해 광 기전력을 발생하는 태양 전지를 이용하여 전기를 생산하는 방식이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수상에 설치되는 태양광 발전장치(100)는 수면 상에 부유하는 플로팅 플레이트(110), 플로팅 플레이트(110) 상에 장착된 태양광 발전 설비(도면에서는 태양 전지 모듈(120)만을 도시함), 플로팅 플레이트(110)를 관통하여 수면에 대하여 수직인 상태로 배치된 지지축(130), 지지축(130)의 상단부에 고정적으로 연결된 제 1 지지 수단(140) 및 지지축(130)의 하단부에 고정적으로 연결된 제 2 지지 수단(150)을 포함한다.
먼저, 상기 플로팅 플레이트(110)는 수면 상에 위치하는 플로팅 플레이트(110)는 부력을 갖는 소재로 제조되며, 소정 위치, 바람직하게는 중앙부에 관통 개구(111)가 형성되어 있다.
한편, 상기 플로팅 플레이트(110)의 상부 면에는 태양 전지 모듈(120), 전력 변환 장치 및 축전지 등과 같은 태양광 발전 설비가 설치되어 있다. 태양광 발전 설비의 구성 및 기능은 일반적인 것이며, 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 지지축(130)은 플로팅 플레이트(110)에 형성된 관통 개구(111)를 통과한다. 지지축(130)의 한 종단(하단)은 바닥에 대응하며, 또 다른 종단(상단)은 플로팅 플레이트(110)의 상부로 돌출된 상태이다.
이 지지축(130)은 플로팅 플레이트(110)를 지지할 수 있는 강도를 갖는 소정 직경의 스틸 로드(steel rod)이다.
한편, 지지축(130)의 상단부에 연결된 제 1 지지 수단(140)은 다수의 케이블을 포함한다. 도 2는 2개의 제 1 및 제 2 케이블(141 및 142)이 제 1 지지 수단(140)을 구성한 것을 도시한다.
제 1 지지 수단(140)의 제 1 케이블(141)은 제 1 종단이 지지축(130)의 상단부에 고정되며, 제 2 종단은 강의 양안 중 한 강변에 설치된 구조체(141-1)에 고정되어 있다. 또한, 제 1 지지 수단(140)의 제 2 케이블(142)은 제 1 종단이 지지축(130)의 상단에 고정되며, 제 2 종단은 강의 양안 중 다른 강변에 설치된 구조체(142-1)에 고정되어 있다.
여기서, 제 1 지지 수단(140)의 제 1 및 제 2 케이블(141 및 142)은 일직선 상태로 배치되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 제 1 및 제 2 케이블(141 및 142)은 강물의 흐름 방향에 수직인 방향으로 배치된다. 또한, 제 1 및 제 2 케이블(141 및 142)은 지지축(130)과 수직을 이루는 것이 바람직하다.
제 1 케이블(141)의 제 2 종단은 구조체(141-1)에 설치된 윈치(141-2)에 고정되어 있으며, 따라서 윈치(142-1)의 작동에 따라 제 1 케이블(141)의 장력은 조절될 수 있다.
한편, 제 1 케이블(141)에는 케이블의 장력을 감지하는 센서(141-3)가 설치될 수 있으며, 이 센서(141-3)는 감지된 제 1 케이블(141)의 장력 관련 신호를 제어부(도시되지 않음)로 전송한다. 이 신호에 기초하여 제어부는 윈치(141-2)를 작동시켜 제 1 케이블(141)을 감거나 풀게 된다.
여기서, 제 2 케이블(142)의 종단이 고정된 윈치(142-2)가 구조체(142-1)에 설치될 수 있으며, 제 2 케이블(142)의 장력을 감지하는 센서(142-3)도 제 2 케이블(142)에도 설치될 수 있음은 물론이다.
아울러, 지지축(130)의 하단부에 연결된 제 2 지지 수단(150)은 다수의 케이블을 포함한다. 도 2는 4개의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 케이블(151, 152, 153 및 154)이 제 2 지지 수단(150)을 구성한 상태를 도시한다. 여기서, 제 2 지지 수단(150)을 구성하는 제 1 내지 제 4 케이블(151, 152, 153 및 154)은 동일한 구성을 가지며, 따라서 이하에서는 제 1 케이블(151)만을 예를 들어 설명한다.
제 2 지지 수단(150)의 제 1 케이블(151)은 제 1 종단이 지지축(130)의 하단부에 고정되며, 제 2 종단은 하나의 강변에 인접한 바닥에 고정될 수 있다. 제 1 케이블(151)의 제 2 종단을 바닥에 고정하기 위하여 다양한 수단이 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 케이블(151)의 제 2 종단에 앵커(151-1)를 고정한 상태에서 앵커(151-1)를 바닥에 고정함으로써 제 1 케이블(151)의 제 2 종단이 강바닥에 고정될 수 있다. 또 다른 수단으로서는, 바닥에 콘트리트 구조물을 구축한 후, 이 콘크리트 구조물에 제 1 케이블(151)의 제 2 종단을 고정할 수 있다.
한편, 제 2 지지 수단(150)을 구성하는 케이블의 수는 제한되지는 않지만, 플로팅 플레이트(110)를 효과적으로 지지하기 위하여, 즉 플로팅 플레이트(150)의 하류로의 이동 및 어느 한 강변으로의 이동을 억제하기 위하여 4개의 케이블(151, 152, 153 및 154)을 90도의 각도 간격을 둔 상태에서 강물의 흐름 방향에 대하여 45도 각도를 두고 배치하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 수상에 설치되는 태양광 발전장치(100)의 작용에 대해 살펴본다.
종래기술에 따른 수상에 설치되는 태양광 발전장치(100)에서는, 강, 호수, 바다 또는 인공수조의 수위가 변화함에 따라서 플로팅 플레이트(110)가 지지축(130)을 따라 상하로 이동할 수 있으며, 따라서 수위의 변화에 따라 자유롭게 상하 이동할 수 있다.
즉, 도 2에서의 점선은 수위가 변함에 따라 변화한 태양광 발전장치(100), 즉 플로팅 플레이트(110) 및 태양광 발전 설비의 위치를 도시한 것으로서, 수위에 따라 플로팅 플레이트(110)가 지지축(130)을 따라 하강한 상태를 도시하고 있다.
그런데, 종래의 수상에 설치되는 태양광 발전장치(100)에 있어, 지지축(130)의 한 종단(하단)이 바닥에 대응되어 기립되는바, 지지축(130)의 상단부 및 하단부에 각각 설치된 제 1 지지 수단(140) 및 제 2 지지 수단(150)을 통해 그 기립상태가 유지되는 구조이다.
따라서, 제 1 지지 수단(140) 및 제 2 지지 수단(150)의 어느 한 케이블의 장력이 달라질 경우에, 지지축(130)의 기립상태가 기울어져 플로팅 플레이트(110)의 지지상태가 불안정하게 될 우려가 있으며, 또 기구적으로도 복잡하여 시공이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 수상에 설치되는 태양광 발전장치의 시공이 용이하며, 플로팅 플레이트를 보다 견고하게 지지할 수 있는 수상 지지축 설치방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 수상 지지축 설치방법은, 물이 괴어 있는 곳의 바닥에 복수의 스틸관을 일정간격으로 기립되게 설치하는 제1단계; 천공로드를 각 스틸관의 내부로 인입하여 천공로드의 단부에 부착된 비트로 암반을 굴착하며, 상기 천공로드를 암반에 고정 설치하는 제2단계; 및 각 스틸관의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제를 타설한 후 양생시키는 제3단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명은, 각 스틸관이 관통 지지되어 상기 스틸관들을 일체로 고정시키는 지지 플레이트를 설치하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 스틸관들을 함께 수용하는 축관을 상기 지지 플레이트에 기립 설치하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 축관의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제를 타설한 후 양생시키는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 축관의 하부를 상기 지지 플레이트의 상면에 체결시키는 제6'단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 지지 플레이트의 상부에 포스트를 기립 및 체결시키는 제5-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 앙카 플레이트를 포스트의 상부에 안착시키며, 복수의 스틸관을 앙카 플레이트의 상부로 관통시켜 고정시키는 제6-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 수상 지지축 설치방법에 의하면, 지지축을 견고히 설치하여 플로팅 플레이트 상에 장착되는 태양광 발전 설비를 보다 안전하게 지지할 수 있다.
도 1은 종래의 수상(강)에 설치되는 태양광 발전장치를 나타내 보인 평면 도면,
도 2는 도 2의 A-A선 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상에 설치되는 태양광 발전장치를 나타내 보인 평면 도면,
도 4는 도 2의 A-A선 단면도,
도 5는 도 2의 플로팅 플레이트 간의 결합 과정를 보인 부분 확대도,
도 6은 도 4의 결합도로서 작동도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 지지축 설치 상태를 나타내 보인 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 지지축 설치 방법을 나타내 보인 순서도,
도 9는 도 7의 수상 지지축 설치 상태의 변형된 예를 보인 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 지지축 설치 상태를 나타내 보인 도면 및
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 지지축 설치 방법을 나타내 보인 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 지지축 설치방법에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
*따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상에 설치되는 태양광 발전장치(1100)는 수면 상에 부유하는 플로팅 플레이트(1110), 플로팅 플레이트(1110) 상에 장착된 태양광 발전 설비(도면에서는 태양 전지 모듈(1120)만을 도시함), 플로팅 플레이트(1110)를 관통하여 수면에 대하여 수직인 상태로 배치된 지지축(1130)을 포함한다.
먼저, 상기 플로팅 플레이트(1110)는 수면 상에 부력을 갖는 복수의 소재로 제조되며, 중앙의 플로팅 플레이트(1110) 중앙부에 관통 개구(1111)가 형성된다. 아울러, 중앙의 플로팅 플레이트(1110)는 방사상으로 배치되는 다른 플로팅 플레이트(1110)와의 연결시 안정을 기하며, 지지축(1130)을 보다 견고하게 지지할 수 있도록 적절한 두께 및 형상으로 이루어질 수 있다.
본 플로팅 플레이트(1110)는 통상 2천평 내지 3천평 단위의 사각 형상으로 이루어지되, 2백평 내지 3백평 단위의 복수개로 나뉘어 서로 결합된 구조를 가지며, 플로팅 플레이트(1110) 간의 결합을 위해서 본 발명은 플레이트 체결수단(1160)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 플레이트 체결수단(1160)은 도 5에 도시된 바와 같이, 일측(도 4의 우측) 플로팅 플레이트(1110)에 지지되게 설치된 삽입부(1161)와, 타측(도 4의 좌측) 플로팅 플레이트(1110)에 지지 설치되며 상기 삽입부(1161)와 맞물림되게 설치된 수용부(1162)와, 삽입부(1161)와 수용부(1162)의 측면으로 관통하여 삽입부(1161)와 수용부(1162)를 상대 회전가능하게 서로 연결시키는 체결부(1163)를 포함하여 이루어진다.
이때, 삽입부(1161) 및 수용부(1162)는 각각의 플로팅 플레이트(1110) 상에 통상의 연결부재(도시하지 않음)를 이용해 각각 상하 회동 및 좌우 회동가능하게 고정될 수 있는바, 이는 일반적인 기술에 속하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 플레이트 체결수단(1160)은 플로팅 플레이트(1110) 간의 각 연결면(측면)에 적어도 2개 이상 설치되어 인접한 플로팅 플레이트(1110)와 보다 견고하게 결합될 수 있다.
한편, 상기 플로팅 플레이트(1110)의 상부 면에는 태양 전지 모듈(1120)이 배치되어 있다. 태양광 발전 설비의 구성 및 기능을 일반적인 것이며, 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 지지축(1130)은 플로팅 플레이트(1110)에 형성된 관통 개구(1111)를 통과한다. 지지축(1130)의 한 종단(하단)은 강 바닥에 대응하며, 또 다른 종단(상단)은 플로팅 플레이트(1110)의 상부로 돌출된 상태이다.
이러한 상기 지지축(1130)은 플로팅 플레이트(1110)를 지지할 수 있는 강도를 갖는다면 그 재료 및 형상은 제한되지 않는다. 예를 들어, 지지축(1130)은 소정 직경을 갖는 스틸 로드(steel rod)로 구성된다.
특히, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 지지축 설치방법은 강, 호수 또는 바다의 바닥(F)에 복수의 스틸관(10)을 일정간격으로 기립되게 설치하는 제1단계(S110)와, 천공로드(20)를 각 스틸관(10)의 내부로 인입하여 천공로드(20)의 단부에 부착된 비트(25)로 암반(R)을 굴착하며, 상기 천공로드(20)를 암반(R)에 고정 설치하는 제2단계(S120) 및 각 스틸관(10)의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제(C)를 타설한 후 양생시키는 제3단계(S130)를 포함하여 구성된다.
제1단계(S110)와 제2단계(S120)는 지하수 개발 등에 사용되는 시추기(도시 생략함)를 사용하여 실시되는데, 이 시추기는 바지선(도시 생략함) 등에 올려 시추 위치까지 운반될 수 있다.
이와 같은 통상의 시추기는 천공로드, 비트, 비트회전부, 유압모터, 유압제어부 등으로 구성되며, 종래 널리 사용되는 장치이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기한 종래의 시추기를 이용하면, 상기 제1단계(S110)와 제2단계(S120)는 동시에 실시될 수도 있다. 즉, 스틸관(10)을 바닥(F)에 매립함과 동시에 이 스틸관(10)의 내부에 천공로드(20)를 삽입 및 스틸관(10)의 저부로 비트(25)를 노출시켜 암반에 대한 천공을 실시하며, 이 천공로드(20)를 암반 상에 고정시키게 된다.
제3단계(S130)는 각 스틸관(10)의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제(C)를 타설 및 양생하여 스틸관(10)을 바닥에 견고히 기립설치하게 된다.
한편, 본 발명은 각 스틸관(10)이 관통 지지되어 상기 스틸관(10)들을 바닥에 일체로 고정시키는 지지 플레이트(30)를 설치하는 제4단계(S140)(S240)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 복수의 스틸관(10)들은 서로 지탱될 수 있어서 보다 견고하게 기립될 수 있다. 또, 지지 플레이트(30)의 상부에는 복수의 스틸관(10)들의 지지상태를 강화하기 위해 철근(I)을 스틸관(10)들의 외주에 감을 수도 있다.
아울러, 본 발명은 상기 스틸관(10)들을 함께 수용하는 지지축(1130)을 강, 호수, 바다 또는 인공수조의 바닥(F), 바람직하게는 지지 플레이트(30)의 상부에 안착하여 수면(S) 외측으로 기립 설치하는 제5단계(S150) 및 상기 지지축(1130)의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제(C)를 타설한 후 양생시키는 제6단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이 급결제(C)를 타설한 후 양생시키는 제6단계(S160)를 대체하여 상기 지지축(1130)의 하부(플렌지(1131))를 상기 지지 플레이트(30) 상에 공지된 체결수단(도면부호 생략)을 통해 관통 체결시키는 제6'단계를 포함하여 설치공정을 보다 용이하게 할 수도 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 지지축 설치방법에 따르면, 지지축(1130)에 플로팅 플레이트(1110)가 관통 설치될 경우, 플로팅 플레이트(1110) 상에 장착되는 태양광 발전 설비를 보다 안전하게 지지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 지지축 설치방법에 대해 상세하게 살펴본다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 제1단계(S210) 내지 제4단계(S240)는 일 실시예의 제1단계(S110) 내지 제4단계(S140)와 동일 과정되므로 일 실시예를 참조하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 다른 실시예가 전술한 일 실시예와 차이나는 점은 일 실시예의 제5,6단계(S150)(S160)를 대체하여 제5-1단계(S250) 및 제6-1단계(S260)가 실시됨에 있다.
즉, 제5-1단계(S250)는 지지 플레이트(30)의 상부에 포스트(50)가 기립 설치되는 구성으로 볼팅, 용접 또는 급결제를 이용한 타설 등 다양한 방법으로 설치될 수 있다.
그 예로서 도 10에 도시된 바와 같이, 포스트(50)의 하부에 플렌지(51)가 형성되어 포스트(50)가 지지 플레이트(30)의 상부에 공지된 체결수단을 통해 체결이 이루어진다.
다음으로 상기 제6-1단계(S260)는 앙카 플레이트(60)를 포스트(50)의 상부에 안착시키며, 복수의 스틸관(10)을 상부로 관통시켜 고정시키게 된다. 이때, 앙카 플레이트(60)의 상면에는 종래의 제 2 지지 수단(150)의 각 케이블(151, 152, 153 및 154)이 연결되는 연결고리(65)가 더 설치된다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 지지축 설치방법에 따르면, 종래의 제 2 지지 수단(150)의 각 케이블(151, 152, 153 및 154)이 이 앙카 플레이트(60)의 연결고리(65)에 연결될 경우, 매립되지 않은 방식의 지지축(1130) 하단을 안정되게 지지하여 플로팅 플레이트(1110) 상에 장착되는 태양광 발전 설비를 보다 안전하게 지지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 물이 괴어 있는 곳의 바닥(F)에 복수의 스틸관(10)을 일정간격으로 기립되게 설치하는 제1단계(S110)(S210);
    천공로드(20)를 각 스틸관(10)의 내부로 인입하여 천공로드(20)의 단부에 부착된 비트(25)로 암반(R)을 굴착하며, 상기 천공로드(20)를 암반(R)에 고정 설치하는 제2단계(S120)(S220); 및
    각 스틸관(10)의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제(C)를 타설한 후 양생시키는 제3단계(S130)(S230);
    를 포함하는 수상 지지축 설치방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    각 스틸관(10)이 관통 지지되어 상기 스틸관(10)들을 일체로 고정시키는 지지 플레이트(30)를 설치하는 제4단계(S140)(S240)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스틸관(10)들을 함께 수용하는 지지축(1130)을 상기 지지 플레이트(30)에 기립 설치하는 제5단계(S150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
  4. 제 3에 있어서,
    상기 지지축(1130)의 내부에 콘크리트 또는 몰타르가 포함된 급결제(C)를 타설한 후 양생시키는 제6단계(S160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지지축(1130)의 하부를 상기 지지 플레이트(30)의 상면에 체결시키는 제6'단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 지지 플레이트(30)의 상부에 포스트(50)를 기립 및 체결시키는 제5-1단계(S250)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    앙카 플레이트(60)를 포스트(50)의 상부에 안착시키며, 복수의 스틸관(10)을 앙카 플레이트(60)의 상부로 관통시켜 고정시키는 제6-1단계(S260)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 지지축 설치방법.
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