WO2019078637A1

WO2019078637A1 - 추적식 수상 태양광 발전장치

Info

Publication number: WO2019078637A1
Application number: PCT/KR2018/012329
Authority: WO
Inventors: 안승혁
Original assignee: 안승혁
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2019-04-25
Also published as: EP3700084A1; EP3700084A4; KR101970070B1; CN111295836A; US20210197934A1

Abstract

본 발명은 추적식 수상 태양광 발전장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 전력변환설비가 탑재되는 중앙에 위치하는 판상의 수상 부력 중심축 부재를 개별 용기의 연속조립을 통해 구조물 제작이 간편하면서도 견고한 내구력을 지니게 되는 바지선 형태로 구성한 후 그 아래에 상하 적층 구조의 중앙 부력부를 구성하는 한편, 수상 부력 중심축 부재 외곽에는 상기 수상 부력 중심축 부재와 분리되면서 다단의 동심원으로 이루어져 그 위에 태양광모듈을 규칙적으로 안착되는 외곽 부력부들을 간격유지용 바아와 기본바아로 연속되게 일정간격으로 연결하여 독립섬 구조를 이루는 수상의 태양광 발전소를 완성하면서, 중앙 부력부와 외곽 부력부에 안착되는 태양광모듈이 태양 고도를 따라 수면 위에서 수평 회전 이동, 그리고 상하로 이동하여 태양광을 추적하는 것이고, 이를 통해 외부의 환경요인에 관계없이 태양광 발전소를 안정적으로 유지하면서 전력 생산 효율을 높인 것이다.

Description

추적식 수상 태양광 발전장치

본 발명은 소양댐 등 담수호의 내수면을 이용한 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력변환설비가 탑재되는 중앙에 위치하는 판상의 수상 부력 중심축 부재를 개별 용기의 연속조립을 통해 구조물 제작이 간편하면서도 견고한 내구력을 지니게 되는 바지선 형태로 구성한 후 그 아래에 상하 적층 구조의 중앙 부력부를 구성하는 한편, 수상 부력 중심축 부재 외곽에는 상기 수상 부력 중심축 부재와 분리되면서 다단의 동심원으로 이루어져 그 위에 태양광모듈을 규칙적으로 안착되는 외곽 부력부들을 간격유지용 바아와 기본바아로 연속되게 일정간격으로 연결하여 독립섬 구조를 이루는 수상의 태양광 발전소를 완성하여, 중앙 부력부와 외곽 부력부에 안착되는 태양광모듈이 태양 고도를 따라 수면 위에서 수평 회전 이동, 그리고 상하 이동하면서 태양광을 추적할 수 있도록 하는 수적식 수상 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양전지(Solar Battery)라 함은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 역할을 하는 광전지인데, 그 응용분야는 전자시계, 라디오, 무인등대, 무인중계기, 부표등, 인공위성, 로켓 등의 전력원으로 이용되고 있다.

또한 태양광에너지 난방을 위한 주택, 도로상에서 안개가 끼었을 때 운전자에게 경보를 알려주는 안개경보등 및 송전탑 등의 구조물에 설치되는 항공장애등도 태양전지의 이용분야로써 활용되고 있다.

이와 같은 이용분야에서 사용되는 태양전지는 셀(Cell, 태양전지 1개를 뜻함)과 셀을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 태양전지판을 제작하고, 다시 이 태양전지판을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 이용한다.

한편 이러한 태양전지는 태양광선을 받을 수 있는 주간에는 직접 발생된 전력을 그대로 이용할 수 있으나, 야간에는 전력이 생산되지 못하므로 전력을 지속적으로 얻어 쓰려면 회로를 구성하여 주간에 NaS, RFB, LiB 전지 등의 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)에 일단 충전시켜 두었다가 이용하여야 한다.

종래의 태양광 발전장치는 태양전지셀을 필요한 만큼 직병렬로 연결한 태양전지판이 정남향을 향해 대략 35도의 각도로 고정 설치된다. 이는 고정된 상태에서 태양광의 입사각과 태양전지판이 직각 상태를 이루도록 하여 최대의 전력을 생산하기 위한 것이다.

그러나 우리나라의 경우 각 계절별로 태양의 고도가 12도∼58도 정도로 변화하므로 태양전지판이 고정된 경우 전력 생산성이 떨어져 투자비용에 대비하여 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.

그리고 일반적으로 태양광 발전을 하기 위해서는 수 킬로미터에 달하는 대지에 태양전지판이 대량으로 설치되는데, 수 많은 태양전지판을 설치하기 위한 대지가 부족하여 적합한 설치장소를 찾는데 많은 어려움이 있었다.

넓고 평활한 대지는 지가가 높아 태양광 발전을 위하여 매입하기 힘든 점이 있고, 햇볕이 잘 드는 장소를 구하기 어려운 점이 있었다.

따라서 수상에 태양광 발전장치를 설치하고자 하는 시도가 있으나, 수면의 흐름과 높이에 따라 가변적으로 변하면서 태양광 발전을 할 수 있는 장치가 필요하고, 태양광의 궤적을 따라 태양전지판의 방향을 바꾸어 태양광 발전의 효율을 높이는 방법과 구조가 필요하였다.

이에, 종래에는 등록특허공보 제 10-1013339 호(공고일 2011.02.10)에서와 같이, 넓은 대지가 필요없이 태양전지판을 수상에 설치하여 비어있는 수면을 이용하고자 하는 목적이 있고, 태양광발전의 효율을 높이기 위해 태양전지판을 태양궤적에 따라 회전할 수 있게 구성하는 한편, 수상에 태양전지판을 설치할 때 수면에 떠 있는 태양광발전장치가 떠내려 가지 않게 할 뿐만 아니라 수면이 높아지거나 낮아질 때도 안정적으로 떠 있을 수 있게 하고, 특히 회전식으로 구성하여 태양전지판이 고정된 부표고정프레임이 태양을 따라 회전할 때 정확한 위치에서 제동될 수 있게 함은 물론, 기둥을 중심으로 용이하게 회전할 수 있는 구동력을 얻고자 하는 회전식 수상 태양광 발전장치가 개시되었다.

그러나, 상기와 같은 선행특허는 중심에 축기둥을 세우고 이를 중심으로 조립물을 회전 가능하게 설치하는 것으로, 이러한 방식은 축기둥이 외부의 환경적 요인(예; 바람, 태풍 등)에 의해 심하게 흔들리면서 심한 경우 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 선행특허는 하나의 축기둥에 회전 가능한 조립물을 구성하는 것으로, 태양전지판의 확장이 어려운 단점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하는 것으로, 전력변환설비가 탑재되는 중앙에 위치하는 판상의 수상 부력 중심축 부재를 개별 용기의 연속조립을 통해 구조물 제작이 간편하면서도 견고한 내구력을 지니게 되는 바지선 형태로 구성한 후 그 아래에 상하 적층 구조의 중앙 부력부를 구성하는 한편, 수상 부력 중심축 부재 외곽에는 상기 수상부력 중심축 부재와 분리되면서 다단의 동심원으로 이루어져 그 위에 태양광모듈을 규칙적으로 안착되는 외곽 부력부들을 간격유지용 바아와 기본바아로 연속되게 일정간격으로 연결하여 독립섬 구조를 이루는 수상의 태양광 발전소를 완성하는 추적식 수상 태양광 발전장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 중앙 부력부와 외곽 부력부에 안착되는 태양광모듈이 수차부에 의해 태양 고도를 따라 수면 위에서 수평 회전 이동, 그리고 상하로 이동하여 태양광을 추적하도록 구성함으로써, 외부의 환경요인에 관계없이 태양광 발전소를 안정적으로 유지하면서 전력 생산 효율을 높이는 추적식 수상 태양광 발전장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 다단의 동심원을 이루면서 태양광모듈이 설치된 외곽 부력부에 각각 3방향으로서 GPS 위치설정을 통해 에어 분출의 분무 위치가 제어되는 분무 추진노즐을 구성함으로써, 다단의 동심원을 이루는 외곽 부력부가 태양을 따라 회전 또는 손쉽게 이동할 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로, 이같은 분무 추진노즐은 터빈형의 구동장치로 이루어지는 추진체로 대체될 수 있으며, 더 나아가 표면에 복수개의 날개판을 반복적으로 돌설하고 있는 콘베이어밸트를 무한궤도의 구조로 작업자 이동발판의 하부에 고정되도록 설치하여 줌으로서, 상부로 돌출되는 불필요한 구조물을 제거하여 작업자의 이동공간을 안전하게 확보하는 동시에 수면 아래에서 추진력을 발생시켜 역토크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 다단의 동심원을 이루면서 태양광모듈이 설치된 외곽 부력부에 펌프 및/또는 콤프레셔와 분사관체를 포함하는 에어 또는 급수 장치를 설치하여, 추적식 수상 태양광 발전장치를 수상에서 안정적으로 유지할 수 있도록 함은 물론, 태양광모듈에 대한 냉각 또는 제설이 용이하게 이루어질 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 독립섬 구조의 수상 태양광 발전소를 대용량의 메인 발전소로 설정시 그 주변에 작은 용량을 가지는 위성 발전소들을 위치시킨 후 이들을 저압 수중케이블로 연결 구성함으로써, 위성발전소들에서 생산된 전력을 저압으로 메인 발전소로 송전하고, 이를 메인 발전소에서 다시 승압시켜 전력회사에 송전하여 전력 생산 효율을 높이려는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 추적식 수상 태양광 발전장치는, 복수의 고정 닻으로 정박되는 것으로서, 상부에 메인발전소를 이루는 전력변환설비 탑재가 가능하도록 제 1 부력체가 각각 수용되는 용기들을 상호 연속 연결하고, 연속 연결되는 상기 용기들 위에 각각 타공발판이 올려지는 중앙 바지선부; 상기 중앙 바지선부와 분리되어 상기 바지선부 외곽에서 동심원을 이루고, 제 2 부력체가 수용되는 외곽의 단위부력부; 상기 단위부력부 위에 안착되는 태양광모듈; 을 포함하여 독립섬 구조를 구성하고, 상기 중앙 바지선부와 동심원을 이루는 상기 단위부력부들은 평행하게 설치되는 간격유지용 바아들과 체인에 의해 일정간격을 유지하면서 상호 연속되게 연결 구성하며, 상기 단위부력부들은 상기 간격유지용 바아와 평행하게 설치되는 기본바아들과 체인에 의해 상호 연속 연결되도록 구성하고, 상기 간격유지용 바아에 의해 동심원 간격이 일정하게 유지되는 상기 단위부력부들 사이에는 상기 중앙 바지선부와 상기 단위부력부들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 구동하는 제 1 구동부를 구성하며, 상기 기본바아에는 각각 태양 고도에 따라 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절하도록 구동하는 제 2 구동부를 구성하고, 상기 제 1,2 구동부는 태양의 일출과 일몰에 따른 시간대별로 태양광 추적을 위한 제어신호를 발생시키는 제어부에 의해 구동 제어되도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 용기 외주면에는 연결링을 형성하고, 상기 연결링은 상기 용기들을 상호 연결시키기 위한 제 1 걸림고리가 걸림 고정되며, 상기 용기 상면에는 주둥이를 형성하고, 상기 타공발판 저면에는 상기 주둥이를 감싸는 결합부를 형성하되, 상기 용기 상면에는 상기 타공발판 고정을 위한 고정링을 결합 구성하고, 상기 타공발판은 인접하는 상부발판과 제 2 걸림고리에 의해 연결 고정되도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 기본바아는, 제 2 부력체가 수용되는 복수 공간부를 가지도록 박스형 구조물로 구성하되, 상기 박스형 구조물을 이루는 상기 기본바아의 양단에는 상기 체인이 걸림되는 연결고리를 각각 형성하고, 상기 체인 양단 중 어느 일단에는 상기 연결고리로의 걸림 연결을 위한 제 1 스냅링을 형성하는 것이다.

또한, 상기 간격유지용 바아 일단에는 상기 단위부력부들을 연결하는 상기 체인으로 걸림 연결이 가능하도록 연결고리와 제 2 스냅링을 형성하는 것이다.

또한, 상기 간격유지용 바아와 평행하게 설치되는 상기 기본바아와 함께 동일지점에 변경 각도로 부가 설치되어 새로운 각도의 평행바아 기준을 마련하는 동심원 확장구간용 경사각 설정바아를 구비하는 것이다.

또한, 상기 제 1 구동부는 동심원을 이루는 상기 단위부력부들 사이에 적어도 하나 이상으로 일렬 배치하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따라, 상기 제 1 구동부는, 상기 제어부의 제어신호에 따라 정,역회전 구동하는 제 1 모터; 및, 상기 제 1 모터의 구동축에 연결되면서 상기 중앙 바지선부와 상기 단위부력부들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 상기 제 1 모터의 정,역회전 구동에 따라 회전하는 하나 또는 복수의 수차부; 를 포함하여 구성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 기본바아들의 동심원 간격을 일정하게 유지시키는 상기 간격유지용 바아에는 상기 구동축이 관통하는 고정프레임을 결합 구성하고, 상기 고정프레임을 관통하는 상기 구동축에 상기 수차부를 결합 구성하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제 1 구동부는, 표면에 복수개의 날개판을 반복적으로 돌설하고 있는 콘베이어밸트를 무한궤도의 구조로 작업자 이동발판의 하부에 고정되도록 설치하여 줌으로서 상부로 돌출되는 불필요한 구조물을 제거하여 작업자의 이동공간을 안전하게 확보하는 동시에 수면 아래에서 추진력을 발생시켜 역토크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

무한궤도를 구성하는 콘베이어밸트 형태의 상기 제 1 구동부는, 작업자 이동발판의 하부에 일정거리를 유지한체 고정되도록 하는 고정브라켓을 가지고 있고, 고정브라켓 하단에는 공기주입을 통해 부력조절이 가능한 복수개의 원통형 드럼을 각각 설치하며, 이들 원통형 드럼의 표면에 콘베이어 이송돌기를 돌출되게 형성하는 한편, 이들 원통형 드럼 외부를 콘베이어밸트로 감싸이게 설치하되, 상기 콘베이어밸트가 개별 날개판이 설치된 복수개의 연결판부재를 일정폭 이격되게 배열하고 이격된 인접한 연결판부재들을 고정링으로 결속하여서 상기 고정링 연결부에 상기 원통형 드럼 표면의 콘베이어 이송돌기 거치공간이 확보될 수 있도록 하는 것이다.

좌우 양단에 위치하는 한쌍의 원통형 드럼 중 어느 하나의 회전중심축 일측에는, 구동기어가 결합되고 이는 전달기어를 통해 감소기와 연결된 정역 회전모터가 설치되는 것이다.

작업자 이동발판의 하부에 고정되어 복수의 원통형 드럼을 지지하게 되는 상기 고정브라켓 하단에는 연장브라켓이 설치되고, 상기 연장브라켓의 하측 단부에는 복수개의 연결판부재를 서로 연결하여 구성한 상기 콘베이어밸트의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러를 각각 설치하는 것이다.

상기 콘베이어밸트 표면에 외향 설치되는 상기 개별 날개판은 상기 콘베이어밸트 좌우 폭보다 좁은 폭으로 설치되며, 상기 개별 날개판이 위치하지 아니하는 날개판 미설치구간에 콘베이어밸트의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러가 위치하는 것이다.

또한, 상기 제 2 구동부는, 상기 기본바아 위에 설치되는 수평 고정부; 상기 수평 고정부와 상기 태양광모듈의 전방측을 연결하는 수직 고정부; 상기 수평 고정부의 후방측에 결합 고정되는 실린더부; 일단은 상기 태양광모듈에 연결되고, 타단은 상기 실린더부 내부에 수용되는 이동체에 연결되면서, 상기 이동체에 의해 승하강이 이루어지면서 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절하는 각도조절바; 상기 실린더부 내부 하단에 수용되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 실린더부로의 급수 또는 상기 실린더부에서의 배수가 이루어질 때 승하강하여 상기 이동체를 승하강시키는 고도 추적용 부력체; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 제 2 구동부는, 상기 기본바아 위에 설치되는 수평 고정부; 상기 수평 고정부와 상기 태양광모듈을 연결하는 X바아; 및, 상기 X바아를 연결하는 축부에 연결되며, 상기 축부를 회전시켜 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절시키도록 상기 제어부의 제어신호에 따라 구동하는 제 2 모터; 를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 제 1,2 부력체는 부력체 몸체에 결속끈을 결속 구성하고, 부력체 몸체의 상기 결속끈은 이웃하는 부력체 몸체의 연결부에 묶음 연결하여 동심원을 이루도록 구성하되, 상기 제 2 부력체는 다수개의 부력체 몸체를 결속끈으로 연결하여 구성되는 동심원들을 일정간격으로 복수개 배열하고 이들을 방사상으로 배열되는 연결막대로 결속하여 구성하는 한편, 상기 연결막대의 단부에는 3방향으로서 GPS 위치설정을 통해 상기 제 2 부력체를 태양 방향으로 추적 회전시키도록 에어 분출의 분무 위치가 밸브에 의해 각각 제어되는 제 1,2,3 분무 추진노즐을 구성하고, 상기 제 3 분무 추진노즐은 상기 제 2 부력체의 이동을 위해 에어를 분출하도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 결속끈은 링 형상을 이루는 한 쌍의 결속끈이고, 상기 연결부는 링 형상을 이루는 한 쌍의 상기 결속끈에 결속되는 연결끈인 것이다.

또한, 상기 결속끈은 상기 부력체 몸체에 결속되는 묶음매듭용 결속끈이고, 상기 연결부는 묶음매듭용 결속끈을 부력체 몸체에 결속시 형성되는 걸림고리인 것이다.

또한, 상기 부력체 몸체는 내부 기둥부를 가지면서 상면이 개방되도록 구성하고, 개방된 상면은 덮개로 덮혀지도록 구성하며, 상기 덮개와 상기 부력체 몸체의 바닥면에는 각각 링 형상을 이루는 상기 결속끈이 결속될 수 있도록 하는 결속홈을 형성하는 것이다.

또한, 상기 제 2 부력체에는 태양광모듈에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하도록 펌프 및/또는 콤프레셔와 분사관체를 포함하는 에어 또는 급수장치를 설치 구성하는 것이다.

또한, 상기 독립섬 구조를 이루는 추적식 수상 태양광 발전장치를 대용량의 메인 발전소로 설정시 그 주변에는 중앙 바지선부와 단위부력부 및 태양광모듈을 포함하는 소용량의 위성 발전소들을 위치시킨 후, 상기 메인발전소와 위성 발전소들을 저압의 수중케이블로 연결 구성하는 것이다.

또한, 상기 위성 발전소들은 생산된 DC의 전력을 인버터를 통해 AC의 전력으로 변환시킨 후 이를 저압으로 수중케이블을 통해 메인발전소로 송전하고, 상기 메인 발전소는 위성 발전소들로부터 송전된 저압의 AC 전력을 승압시킨 후 이를 고압의 송전케이블을 통해 전력회사에 송전하도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 메인발전소와 위성발전소들의 중앙 바지선부에는 각각 태풍이나 기타 상황에서 발전소의 위치를 고정하기 위한 닻을 설치 구성하는 것이다.

또한, 상기 닻은 굵은 일정길이의 와이어 로프를 바닥에 처지도록 연결 구성하되, 상기 와이어 로프는 비상시 중앙 바지선부에 결속하고, 평상시에는 처짐상태로 유지하면서 물의 저항을 최소화시키도록 타단에 얇은 인양로프를 연결 구성하는 것이다.

또한, 중앙 바지선부의 정박에 사용되는 상기 고정 닻은, 방사상으로 연결되는 연결바를 기준으로 복수의 링부재를 결합하여서 되는 판상의 고정체로 이루어 질 수 있는 것이며, 이같은 고정체의 표면을 따라 필요한 량의 무게추를 선택적으로 결합하도록 설치되는 중앙에 위치하는 중심추 삽입봉과 주변에 이격되게 설치되는 복수개의 균형추 삽입봉을 각각 상향 돌설되게 설치하고, 이들 중심추 삽입봉과 균형추 삽입봉의 하부에는 바닥면 고정용 쇄기부를 각각 형성한 것이다.

또한, 상기 중앙 바지선부에는 십자형으로 기초프레임을 연결 구성하고, 상기 기초프레임에는 동심원을 이루는 상기 제 1 부력체를 연속 설치하되, 동심원을 이루는 상기 기초프레임들 사이에는 방사상으로 일정간격을 유지하는 보조프레임을 배열 구성하고, 상기 보조프레임에는 상기 제 2 부력체를 설치 구성하는 것이다.

또한, 상기 보조프레임에는 상기 태양광모듈에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하는 에어 또는 급수용 메인공급관을 설치 구성하는 것이다.

또한, 상기 중앙 바지선부의 안정적인 부력 자세 유지를 위해, 상기 제 1 부력체를 구성하는 상기 용기들의 외측에는 앙카닻줄을 안내하기 위한 와이어 안내관을 설치 구성하고, 상기 와이어 안내관의 상단과 하단에는 각각 안내로울러를 설치 구성하며, 상기 와이어 안내관의 상부에는 와이어 인장조절용 권상기를 설치 구성하는 것이다.

또한, 중앙의 바지선부와 그 외측에 동심원을 이루며 구성되는 단위부력부의 경계면을 따라 이들 사이에 일정간격을 유지하며 상부수조와 하부수조가 연속적으로 설치하되, 상기 중앙의 바지선부와 그 외측에 설치되는 단위부력부의 경계 수면을 기준으로 위에 상부수조가 위치하고 아래에 하부수조가 적층된 구조를 이루도록 설치하며, 개별 잠금밸브를 가지는 이들 상부수조와 하부수조는 전체로서 하나의 순환관으로 이어져 복수의 고도추적용 실린더부로 연결되게 구성함으로서, 상기 상부수조의 밸브를 개방하면 수면보다 높게 설치되어 있는 상기 상부수조의 물이 자연수압에 의해 배수되어 외측에 설치되는 상기 실린더부로 체워지게 되면서 태양광모듈의 기울기를 세움상태로 제어하고, 상기 하부수조의 밸브를 개방하면 상기 실린더부를 체우고 있던 물이 수면 아래에 위치하는 상기 하부수조로 자연 배수되어 상기 실린더부의 물이 하부수조로 빠지면서 상기 태양광모듈의 기울기를 눕힘상태로 제어할 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 하부수조로 배수된 물은 상기 상부수조로 강제 펌핑되도록 순환펌프를 설치하여 상기 상부수조가 항상 체움상태를 유지하도록 하였고, 상기 상부수조와 하부수조의 밸브들은 통합제어를 통해 일정시간 단위로 개방되도록 하여서 계단식 추적이 가능하도록 한 것이다.

또한, 상기 상부수조가 항상 체움상태를 유지하도록 상기 하부수조로 배수된 물은 순환펌프에 의하여 상기 상부수조로 강제 펌핑되게 구성하는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 전력변환설비가 탑재되는 중앙에 위치하는 판상의 수상 부력 중심축 부재를 개별 용기의 연속조립을 통해 구조물 제작이 간편하면서도 견고한 내구력을 지니게 되는 바지선 형태로 구성한 후 그 아래에 상하 적층 구조의 중앙 부력부를 구성하는 한편, 수상 부력 중심축 부재 외곽에는 상기 수상 부력 중심축 부재와 분리되면서 다단의 동심원으로 이루어져 그 위에 태양광모듈을 규칙적으로 안착되는 외곽 부력부들을 간격유지용 바아와 기본바아로 연속되게 일정간격으로 연결하여 독립섬 구조를 이루는 수상의 태양광 발전소를 완성한 것이며, 이를 통해 중앙 부력부와 외곽 부력부에 안착되는 태양광모듈이 태양 고도를 따라 수면 위에서의 수평 회전 이동, 그리고 상하로 이동하여 태양광을 추적하면서 외부의 환경요인에 관계없이 태양광 발전소를 안정적으로 유지하면서 전력 생산 효율을 높이는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 추적식 수상 태양광 발전장치의 전체 구조를 보인 평면 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예로 추적식 수상 태양광 발전장치의 전체 구조를 보인 정면 개략도.

도 3은 본 발명의 실시예로 추적식 수상 태양광 발전장치에 대한 일부 확대도.

도 4는 본 발명의 실시예로 단위부력부의 구조를 보인 분해사시도.

도 5는 본 발명의 실시예로 단위부력부의 구조를 보인 평면 개략도.

도 6은 본 발명의 실시예로 변전소설치용 중앙 바지선부에 대한 평면도.

도 7은 본 발명의 실시예로 도 6에 대한 'A'부분의 확대도.

도 8은 본 발명의 실시예로 중앙 바지선부에 분해사시도.

도 9는 본 발명의 실시예로 중앙 바지선부에 단면 개략도.

도 10은 본 발명의 실시예로 태양 고도 추적의 개념을 보인 측면도.

도 11은 본 발명의 실시예로 태양 고도 추적의 개념을 보인 평면도.

도 12의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예로 제 2 구동부의 구동으로부터 태양광모듈의 고도 추적에 대한 단계별 동작상태도.

도 13은 본 발명의 실시예로 고도 추적용 실린더부로 물을 급수 또는 배수하는 상태를 보인 수상 부력 구조물의 평면 개략도.

도 14는 본 발명의 실시예로 상부수조와 하부수조를 이용하여 고도 추적용 실린더부로 물을 급수 또는 배수하는 상태를 보인 측단면 개략도.

도 15는 본 발명의 개량 닻 구조를 보이고 있는 평면도.

도 16은 본 발명의 개량 닻 구조를 보인 정면도.

도 17은 본 발명의 일실시예를 보인 제 1 구동부의 평면 개략도.

도 18은 본 발명의 일실시예를 보인 제 1 구동부의 측면 개략도.

도 19는 본 발명의 제 1 구동부 설치 위치를 개략적으로 보이고 있는 평면도.

도 20은 본 발명의 다른 실시예를 보인 제 1 구동부의 측면 개략도.

도 21은 본 발명의 다른 실시예를 보인 제 1 구동부의 정면 개략도.

도 22는 본 발명의 다른 실시예를 보인 제 1 구동부의 평면 개략도.

도 23의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예로 제 1 구동부에 의해 수상 태양과 발전발전장치가 회전하는 단계별 동작 상태도.

도 24는 제 2 구동부에 대한 본 발명의 다른실시예.

도 25는 본 발명의 다른실시예로 대용량의 메인발전소에 소용량의 위성발전소들을 저압의 수중케이블로 연결 구성한 상태를 보인 평면 개략도.

도 26은 본 발명의 또 다른실시예로 제 1 부력체의 구조를 보인 사시도.

도 27은 본 발명의 또 다른실시예로 제 2 부력체의 구조를 보인 사시도.

도 28은 본 발명의 또 다른실시예로 제 2 부력체에 대한 단면 개략도.

도 29는 본 발명의 또 다른실시예로 제 2 부력체들의 부력체 몸체들을 묶음매듭용 걸림끈과 걸림고리로 연결하는 상태를 보인 사시도.

도 30은 본 발명의 또 다른실시예로 추적식 수상 태양광 발전장치의 구조의 평면 개략도.

도 31은 본 발명의 또 다른 실시예로 도 30에 대한 부분 확대도.

도 32는 본 발명의 또 다른실시예로 도 31에 대한 정면 개략도.

도 33은 본 발명의 또 다른실시예로 추적식 수상 태양광 발전장치의 구조를 보인 평면 개략도.

도 34는 본 발명의 또 다른실시예로 중앙 바지선부와 기초프레임의 연결 상태를 보인 개략적인 사시도.

도 35는 본 발명의 또 다른실시예로 중앙 바지선부와 기초프레임을 연결하여 구성한 조립체 위에 태양광모듈을 설치하기 위한 상태를 보인 개략적인 사시도.

도 36은 본 발명의 또 다른실시예로 태양광모듈이 설치되어 있는 메인발전소의 일부를 확대하여 도시한 사시도.

도 37은 본 발명의 또 다른실시예로 제 1 부력체의 구조를 보인 사시도와 평면도 및 측단면도.

도 38은 본 발명의 또 다른실시예로 제 2 부력체의 구조를 보인 사시도와 평면도 및 측단면도.

도 39는 본 발명의 또 다른실시예로 보조프레임에 설치된 에어 또는 급수용 메인공급관을 통해 태양광모듈을 냉각 또는 제설하는 상태를 보인 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 추적식 수상 태양광 발전장치는, 중앙 바지선부(10), 외곽의 단위부력부(20), 태양광모듈(30), 간격유지용 바아(40), 제 1,2 구동부(50)(60), 그리고 제어부(70)를 포함하여 구성하는 것이다.

상기 중앙 바지선부(10)는 복수의 고정 닻(180)으로 정박이 가능한 것으로, 첨부된 도 8 및 도 9에서와 같이 상부에는 메인발전소(M)를 이루는 전력변환설비(100)의 탑재가 가능하도록 제 1 부력체(11)가 각각 수용되는 용기(12)들을 상호 연결하고, 상기 용기(12)들 위에 각각 타공발판(13)이 올려지는 것이다.

이때, 상기 용기(12)의 외주면에는 연결링(14)이 형성되며, 상기 연결링(14)은 상기 용기(12)들을 상호 연결시키기 위한 제 1 걸림고리(15)가 걸림 고정되는 것이고, 상기 용기(12) 상면에는 주둥이(12a)가 형성되면서, 상기 타공발판(13) 저면에는 상기 주둥이(12a)를 감싸는 결합부(13a)를 형성하되, 상기 용기(12) 상면에는 상기 타공발판(13) 고정을 위한 고정링(16)을 결합 구성하는 한편, 상기 타공발판(13)은 인접하는 상부발판과 제 2 걸림고리(17)에 의해 연결 고정이 이루어지도록 구성한 것이다.

즉, 상기 중앙 바지선부(10)는 상기 용기(12) 내부에 제 1 부력체(11)를 수용한 상태에서, 상기 제 1 부력체(11)가 각각 수용되는 상기 용기(12)들을 연결링(14)과 제 1 걸림고리(15)로 연결하는 한편, 상기 용기(12) 상단에는 고정링(16)과 타공발판(13)을 결합시킨 후 이들을 다시 제 2 걸림고리(17)로 연결하여, 상기 전력변환설비(100)가 올려지는 공간을 마련하도록 구성한 것이다.

한편, 첨부된 도 6 및 도 7에서와 같이, 상기 제 1 부력체(11)를 구성하는 상기 용기(12)들 외측에는 앙카닻줄(18)을 안내하기 위한 와이어 안내관(19)이 설치되고, 상기 와이어 안내관(19)의 상단과 하단에는 각각 안내로울러(19a)가 각각 설치되는 한편, 상기 와이어 안내관(19)의 상부에는 와이어 인장조절용 권상기(19b)를 설치하여, 상기 권상기(19b)에 의한 상기 앙카닻줄(18)의 장력 조절을 통해 상기 중앙 바지선부(10)의 안정된 부력 자세를 유지할 수 있도록 구성할 수도 있는 것이다.

한편, 상기 중앙 바지선부(10)의 정박에 사용되는 상기 복수의 고정 닻(180)은, 첨부된 도 15 및 도 16에서 예시적으로 표현하고 있는 바와 같이, 방사상으로 연결되는 연결바(181)를 기준으로 복수의 링부재(182)를 결합하여서 되는 판상의 고정체로 이루어 질 수 있는 것이며, 이같은 고정체의 표면을 따라 필요한 량의 무게추(190)를 선택적으로 결합하도록 설치되는 중앙에 위치하는 중심추 삽입봉(183)과 주변에 이격되게 설치되는 복수개의 균형추 삽입봉(184)을 각각 상향 돌설되게 설치하고, 이들 중심추 삽입봉(183)과 균형추 삽입봉(184)의 하부에는 바닥면 고정용 쇄기부(185)를 각각 형성한 것이다.

상기 단위부력부(20)는 첨부된 도 4 및 도 5에서와 같이, 상기 중앙 바지선부(10)와 분리되어 상기 바지선부(10) 외측으로 동심원을 이루며 연속되게 설치되는 것으로, 제 2 부력체(21)가 수용되는 기본바아(22)들과 체인(23)을 통해 상호 연속되게 연결한 것이다.

상기 단위부력부(20)를 이루게 되는 상기 제 2 부력체(21)는 통상 내부가 중공을 이루는 직육면체의 상자형태를 이루게 되는 것으로서, 그 소재에 구애되지 아니하나, 일반적으로 내식성과 함께 최선의 부력을 유지하기 위하여 플라스틱 발포체나 합성수지 용기 등이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 내부에 소정의 격벽을 다수 설치하여 내구성을 유지하도록 한다.

한편 상기 기본바아(22)는 상기 제 2 부력체(21)가 수용되는 복수 공간부를 가지도록 박스형 구조물로 구성되는데, 상기 박스형 구조물을 이루는 상기 기본바아(22) 양단에는 상기 체인(23)이 걸림되는 연결고리(22a)를 각각 형성하고, 상기 체인(23) 양단 중 어느 일단에는 상기 연결고리(22a)로의 걸림 연결을 위한 제 1 스냅링(23a)을 형성한 것이다.

상기 태양광모듈(30)은 상기 단위부력부(20) 위에 안착되는 것으로, 이에따라 상기 중앙 바지선부(10)와 상기 단위부력부(20) 및 상기 태양광모듈(30)은 그 결합상태에 따라 하나의 독립섬 구조를 구성할 수 있는 것이다.

즉, 상기 중앙 바지선부(10)의 외곽에 동심원을 이루면서 연속 설치되는 상기 단위부력부(20), 그리고 단위부력부(20) 위에 안착되는 태양광모듈(40)들이 하나의 독립섬 구조를 이루는 대용량의 메인발전소(M)를 구성하는 것이다.

상기 간격유지용 바아(40)는 상기 단위부력부(20)를 이루는 상기 기본바아(22)들이 동심원 간격을 일정하게 유지하도록, 박스형 구조물인 상기 기본바아(22)들을 연결하는 체인(23)에 양단이 연결 고정되는 것이다.

이에 따라, 상기 간격유지용 바아(40) 일단에는 상기 단위부력부(20)를 연결하는 상기 체인(23)으로 걸림 연결이 가능하도록 연결고리(41)와 제 2 스냅링(42)을 형성한 것이다.

한편, 첨부된 도 3에서와 같이, 동심원 확장구간용 경사각 설정바아(40a)를 더 구비할 수 있는데, 상기 동심원 확장구간용 경사각 설정바아(40a)는 상기 간격유지용 바아(40)와 평행하게 설치되는 상기 기본바아(22)와 함께 동일지점에 변경 각도로 부가 설치되어 새로운 각도의 평행바아 기준을 마련하는 것이다.

상기 제 1 구동부(50)는 일 실시예로서 첨부된 도 17 및 도 18에서와 같이, 상기 간격유지용 바아(40)에 의해 동심원 간격이 일정하게 유지되는 상기 단위부력부(20)들 사이에 결합되는 것으로, 상기 중앙의 바지선부(10)와 상기 단위부력부(20)들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 구동하며, 이는 동심원을 이루는 상기 단위부력부(20)들 사이에 적어도 하나 이상으로 일렬 배치할 수 있는 것이다.

이때, 도 17 및 도 18에 예시되는 상기 제 1 구동부(50)에는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 정,역회전 구동하는 제 1 모터(51), 그리고 상기 제 1 모터(51)의 구동축(51a)에 연결되면서 상기 중앙 바지선부(10)와 상기 단위부력부(20)들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 상기 제 1 모터(51)의 정,역회전 구동에 따라 회전하는 하나 또는 복수의 수차부(52)를 포함하여 구성한다.

여기서, 상기 기본바아(22)들의 동심원 간격을 일정하게 유지시키는 상기 간격유지용 바아(40)에는 상기 구동축(51a)이 관통하는 고정프레임(53)을 결합 구성하고, 상기 고정프레임(53)을 관통하는 상기 구동축(51a)에 상기 수차부(52)가 결합 구성되는 것이다.

이러한 상기 제 1 구동부(50)는 더욱 바람직하게, 도 19 내지 도 22에 보여주고 있듯이, 표면에 복수개의 날개판(501)을 반복적으로 돌설하고 있는 콘베이어밸트(502)를 무한궤도의 구조로 작업자 이동발판(도시없음)의 하부에 고정되도록 설치할 수 있는데, 이는 상부로 돌출되는 불필요한 구조물을 제거하여 작업자의 이동공간을 안전하게 확보하는 동시에 수면 아래에서 추진력을 발생시켜 역토크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

다시말해, 무한궤도를 구성하는 콘베이어밸트(502) 형태의 상기 제 1 구동부(50)는, 작업자 이동발판의 하부에 일정거리를 유지한체 고정되도록 하는 고정브라켓(505)을 가지고 있고, 고정브라켓(505) 하단에는 공기주입을 통해 부력조절이 가능한 복수개의 원통형 드럼(506)을 각각 설치하며, 이들 원통형 드럼(506)의 표면에 콘베이어 이송돌기(507)를 돌출되게 형성하는 한편, 이들 원통형 드럼(506) 외부를 콘베이어밸트(502)로 감싸이게 설치하되, 상기 콘베이어밸트(502)가 개별 날개판(501)이 설치된 복수개의 연결판부재(502a)를 일정폭 이격되게 배열하고 이격된 인접한 연결판부재(502a)들을 고정링(503)으로 결속하여서 상기 고정링(503) 연결부에 상기 원통형 드럼(506) 표면의 콘베이어 이송돌기(507) 거치공간이 확보될 수 있도록 하는 것이다.

이때, 좌우 양단에 위치하는 한쌍의 원통형 드럼(506) 중 어느 하나의 회전중심축(506a) 일측에는, 구동기어(508)가 결합되고 이는 전달기어(509)를 통해 감속기와 연결된 정역 회전모터(M)가 설치되는 것이다.

작업자 이동발판의 하부에 고정되어 복수의 원통형 드럼(506)을 지지하게 되는 상기 고정브라켓(505) 하단에는 연장브라켓(505a)이 설치되고, 상기 연장브라켓(505a)의 하측 단부에는 복수개의 연결판부재(502a)를 서로 연결하여 구성한 상기 콘베이어밸트(502)의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러(505b)를 각각 설치하는 것이다.

상기 콘베이어밸트(502) 표면에 외향 설치되는 상기 개별 날개판(501)은 상기 콘베이어밸트(502) 좌우 폭보다 좁은 폭으로 설치되며, 상기 개별 날개판(501)이 위치하지 아니하는 날개판 미설치구간에 콘베이어밸트(502)의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러(505b)가 위치하는 것이다.

상기 제 2 구동부(60)는 첨부된 도 12(a)~(e) 내지 도 14에서와 같이, 상기 기본바아(22)에 구성되는 것으로, 태양 고도에 따라 상기 태양광모듈(30)의 경사각도를 조절하도록 구동하며, 상기 기본바아(22) 위에 설치되는 수평 고정부(61)와, 상기 수평 고정부(61)와 상기 태양광모듈(30)의 전방측을 연결하는 수직 고정부(62)와, 상기 수평 고정부(61) 후방측에 결합 고정되는 실린더부(63)와, 일단은 상기 태양광모듈(30)에 연결되고 타단은 상기 실린더부(63) 내부에 수용되는 이동체(64)에 연결되면서 상기 이동체(64)에 의해 승하강이 이루어지면서 상기 태양광모듈(20)의 경사각도를 조절하는 각도조절바(65)와, 상기 실린더부(63) 내부 하단에 수용되고 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 상기 실린더부(63)로의 급수 또는 상기 실린더부(63)에서의 배수가 이루어질 때 승하강하여 상기 이동체(64)를 승하강시키는 고도 추적용 부력체(66)를 포함하여 구성하는 것이다.

여기서, 첨부된 도 12의 (a) 내지 (e)에서 설명하는 고도 추적용 부력체(66)를 제어하기 위한 급수관과 배수관은 첨부된 도 13에서와 같이 단일관(67)을 이용한 급배수 제어방법을 사용하도록 하였다.

즉, 중앙의 바지선부(10)와 그 외측에 동심원을 이루며 구성되는 단위부력부(20)의 경계면을 따라 이들 사이에 일정간격을 유지하며 상부수조(68)와 하부수조(69)가 연속적으로 설치되는 것이며, 이들 상부수조(68)와 하부수조(69)는 단일관(67)으로 이어지도록 설치되는 것인데, 첨부된 도 14에서와 같이 상기 중앙의 바지선부(10)와 그 외측에 설치되는 단위부력부(20)의 경계 수면을 기준으로 위에 상부수조(68), 그리고 아래에 하부수조(69)를 각각 적층되는 설치구조를 가지게 되는 것이다.

여기서, 상기 상부수조(68)와 하부수조(69)는 독자적 잠금밸브(V100,V100')를 기지고 있기는 하나 전체로서는 하나의 순환관(L100)으로 이어져 복수의 고도추적용 실린더부(63)로 연결 구성한 것이다.

다시말해 상기 상부수조(68)와 하부수조(69)는 측면으로 연결되는 순환관(L100)에 잠금밸브(V100)를 각각 설치하고 있어서, 상기 상부수조(68)의 밸브(V100)를 개방하면 수면보다 높게 설치되어 있는 상기 상부수조(68)의 물이 자연수압에 의해 배수되면서 외측에 설치되는 상기 실린더부(63)로 물이 체워지게 되고, 따라서 첨부된 도 12의 (a)~(e) 각 단계에 이르는 기울기로 태양광모듈(30)의 기울기가 제어될 수 있도록 하는 것이다.

이때, 상기 하부수조(69)의 밸브(V100')는 잠금상태를 유지하여야 하는데, 이는 상기 상부수조(68)로부터 배수되는 물이 상기 실린더부(63) 방향으로만 향할 수 있도록 하기 위함인 것이다.

한편, 상기 상부수조(68)로부터 배수된 물이 상기 실린더부(63)의 상단까지 체워져서 상기 태양광모듈(30)의 기울기가 도 12의 (a) 위치에 이르게 되면, 상기 하부수조(69)의 밸브(V100')를 개방하여서 상기 실린더부(63)를 체우고 있던 물을 수면 아래에 위치하는 상기 하부수조(69)로 자연 배수되게 하고, 이에 따라 상기 실린더부(63)의 물이 하부수조(69)로 빠지면서 상기 태양광모듈(30)의 기울기가 첨부된 도 12의 (b) 위치에서 도 12의 (e) 위치까지 변화될 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 하부수조(69)로 배수된 물은 상기 상부수조(68)로 강제 펌핑되도록 순환펌프(P100)를 설치하여 상기 상부수조(68)가 항상 체움상태를 유지하도록 하였고, 상기 상부수조(68)와 하부수조(69)의 밸브(V100,V100')들은 통합제어를 통해 일정시간 단위로 개방하여 주어서 계단식 추적이 가능하도록 한 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 상부수조(68)와 하부수조(69)의 밸브(V100,V100')들이 설치된 순환관(L100)의 외측에 하나의 통합밸브(V200)를 설치할 수도 있으며, 이 경우 상기 하부수조(69)를 모두 잠그는 동시에 상기 상부수조(68)를 모두 개방한 상태에서 통합밸브(V200)를 이용하여 상기 상부수조(68)로부터 배수된 물이 상기 실린더부(63)로 단계적 공급되도록 제어할 수 있게 되며, 상기와 같은 통합밸브(V200)는 타임 콘트롤이 용이하고, 상기 하부수조(69)로의 회수에도 상기 통합밸브(V200)를 이용한 동일한 제어가 가능한 이점을 제공할 수 있는 것이다.

한편, 상기 제 2 구동부(60)에 대한 다른실시예로서 첨부된 도 24에서와 같이, 상기 제 2 구동부(60)는 상기 기본바아(22) 위에 설치되는 수평 고정부(611)과, 상기 수평 고정부(611)와 상기 태양광모듈(30)을 연결하는 X바아(612), 그리고 상기 X바아(612)를 연결하는 축부에 연결되며 상기 축부를 회전시켜 상기 태양광모듈(30)의 경사각도를 조절시키도록 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 구동하는 제 2 모터(613)를 포함하여 구성할 수도 있는 것이다.

상기 제어부(70)는 첨부된 도 10 및 도 11과 도 23에서와 같이, 태양의 일출과 일몰에 따른 시간대별로 태양광 추적을 위한 제어신호를 발생시킨 후 이를 상기 제 1 구동부(50)와 제 2 구동부(60)에 각각 출력하는 것으로, 이는 상기 중앙 바지선부(10)에 구성될 수 있지만, 상기 제 1,2 구동부(50)(60)와 통신망을 통해 연결되도록 원격지에서 원격 제어할 수도 있는 것이다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 추적식 수상 태양광 발전장치는 첨부된 도 1 내지 도 24에서와 같이, 우선 제 1 부력체(11)가 투입되는 용기(12)들에 각각 연결링(14)을 형성시킨 후, 상기 연결링(14)들을 제 1 걸림고리(15)로 연결한다.

다음으로, 상기 용기(12)들 상단에 각각 고정링(16)을 결합시킨 이후에, 상기 용기(12)들 상단 주둥이(12a)에 각각 타공발판(13)을 결합시킨 후, 상기 타공발판(13)을 제 2 걸림고리(17)로 연속 연결하여, 중앙 바지선부(10)를 만들어준다.

다음으로, 상기 중앙 바지선부(10) 외곽에 체인(23)을 이용하여 연결되는 박스형 구조물인 기본바아(22)를 위치시켜, 상기 중앙 바지선부(10) 외곽에 다단의 동심원을 이루는 단위부력부(20)를 형성한다.

이후, 다단 동심원을 이루는 상기 단위부력부(20)들을 각각 연결하는 상기 체인(23)에 간격유지용 바아(40)를 연결하여, 상기 단위부력부(20)들의 동심원이 일정간격을 유지할 수 있도록 한 상태에서, 상기 중앙 바지선부(10)에 전력변환설비(100)를 탑재하는 한편, 상기 단위부력부(20)들 사이에는 제 1 구동부(50)를 결합시키고, 상기 단위부력부(20)에는 제 2 구동부(60)를 결합시킨 후, 상기 제 2 구동부(60)에 태양광모듈(30)을 결합시키면, 하나의 독립섬 구조를 이루는 대용량의 메인발전소(M)가 완료된다.

이때, 상기와 같이 독립섬 구조를 이루는 메인발전소(M)에 있어, 상기 제어부(70)는 태양의 일출과 일몰에 따른 시간대별로 태양광을 추적하는 제어신호를 발생시킨 후 이를 상기 제 1,2 구동부(50)(60)에 출력하게 되는 바, 상기 제 1 구동부(50)에 포함되는 수차부(52)는 제 1 모터(51)의 구동에 따라 회전하면서, 하나의 독립섬 구조를 이루는 메인발전소(M)가 첨부된 도 24에서와 같이 수면 위에서 수평 회전시키게 된다.

한편, 상기 제 2 구동부(60)에 포함되는 고도 추적용 부력체(66)는 실린더부(63) 상단으로 유체가 급수될 때 하강하고, 상기 고도 추적용 부력체(66)의 하강에 연동하여 이동체(64)의 하강이 이루어지면서, 상기 이동체(64)에 결합되는 각도조절바(65)는 상기 실린더부(63) 내측으로 인입된다.

그러면, 상기 각도조절바(65)와 힌지로 결합되는 태양광모듈(30)은 첨부된 도 12의 (a)→(b)→(c)→(d)→(e) 순서로 회전하여 수평되게 눕혀지면서, 상기 태양광 모듈(30)은 태양이 일몰이 이루어질 때가지 태양광을 집열할 수 있는 것이다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 1,2 구동부(50)(60)의 구동에 따라 태양 고도를 추적하여, 상기 태양광모듈(30)이 태양광을 집열하여 생산된 DC의 전력은 전력변환설비(100)에 의해 AC 전력으로 변환된 후 고압의 수중케이블을 통해 전력회사에 송전되는 것이다.

한편, 첨부된 도 25는 대용량을 이루는 메인발전소(M) 주변에 소용량의 위성발전소(S)들를 구성한 후, 상기 메인발전소(M)와 위성발전소(S)들을 저압의 수중케이블로 연결 구성하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

상기 위성발전소(S)들은 생산된 DC의 전력을 인버터를 통해 AC 전력으로 변환시킨 후 이를 저압으로 수중케이블을 통해 메인발전소(M)에 송전하고, 상기 메인발전소(M)는 위성발전소(S)들로부터 송전된 저압의 AC 전력을 승압시킨 후 이를 고압의 수중케이블을 통해 전력회사에 송전하도록 구성한 것이다.

여기서, 상기 위성발전소(S)들은 상기 메인발전소(M)와 동일한 구성요소인 본 발명의 실시예에서 설명하는 중앙 바지선부(10)와 단위부력부(20)들을 간격유지용 바아(40)와 기본바아(22)들, 그리고 체인(23)들로 연속되게 연결 구성한 후, 상기 단위부력부(20)들 위에 태양광 모듈(30)을 올려 구성하지만, 그 크기는 상기 메인발전소(M)의 구성요소들에 대하여 소형으로 구성한 것이다. 즉, 상기 메인발전소(M)와 위성발전소(S)들은 복수의 고정닻(180)으로 움직임이 억제되도록 정박되는 것으로서, 상부에는 용량의 차이만 있을 뿐, 전력변환설비가 탑재 구성되는 것이다.

한편, 상기 중앙 바지선부(10)와 상기 단위부력부(20)에 적용되는 제 1,2 부력체(11)(21)는 첨부된 도 26 내지 도 29에서와 같이, 내부 공간을 다수 분할하는 격벽부(511a)를 가지면서 상면이 개방된 부력체 몸체(511)에 링 형상을 이루는 한 쌍의 결속끈(600)을 결속시킨 후 이웃하는 부력체 몸체(511)들의 결속끈(600)은 연결끈(700)으로 묶음 연결하여 동심원을 이루도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 상기 부력체 몸체(511)의 개방된 상면은 덮개(512)로 덮혀지도록 구성하고, 상기 덮개(512)와 상기 부력체 몸체(511)의 바닥면에는 각각 링 형상을 이루는 상기 결속끈(600)이 결속될 수 있도록 하는 결속홈(513)을 형성하게 되는 것이다.

여기서, 첨부된 도 29에서와 같이, 제 1 부력체(11)를 이루는 부력체 몸체(511)들의 결속홈(513)에 묶음매듭용 걸림끈(601)과 묶음매듭용 걸림고리(602)를 형성한 후, 상기 묶음매듭용 걸림끈(601)을 묶음매듭용 걸림고리(602)에 결속시켜, 이웃하는 부력체 몸체(511)들이 동심원을 이루면서 결속되도록 구성할 수도 있는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른실시예로서 첨부된 도 30에서와 같이, 상기 제 2 부력체(21)는 다수개의 부력체 몸체(511)를 결속끈(600)으로 연결하여 구성되는 동심원들을 일정간격으로 복수개 배열하고 이들을 방사상으로 배열되는 연결막대(341)로 결속하여 구성하고, 상기 연결막대(341)의 단부에는 3방향으로서 GPS 위치설정을 통해 에어 분출의 분무가 밸브(V1)(V2)(V3)에 의해 각각 제어되는 제 1,2,3 분무 추진노즐(311)(312)(313)을 구성할 수 있으며, 상기 제 1,2 분무 추진노즐(311)(312)은 태양을 추적하기 위해 에어를 분출하도록 구성하고, 상기 제 3 분무 추진노즐(313)은 상기 제 2 부력체(21)의 이동을 위해 에어를 분출하도록 구성할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른실시예로서 첨부된 도 31 및 도 32에서와 같이, 상기 제 2 부력체(21)에는 태양광모듈(30)에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하도록 펌프 및/또는 콤프레셔(911)와 분사관체(912)와 공기 또는 급수제어용 밸브(V4)를 포함하는 에어 또는 급수장치(900)를 설치 구성할 수도 있는 것이다.

한편, 첨부된 도 33 내지 도 39은 본 발명의 또 다른실시예를 도시한 것으로 이하에서는 본 발명의 실시예들인 첨부된 도 1 내지 도 32에서와 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

즉, 첨부된 도 33 내지 도 39에 도시되는 본 발명의 또 다른실시예는, 중앙 바지선부(10)를 구성한 상태에서, 상기 중앙 바지선부(10)에는 태양광모듈(30)이 탑재되는 십자형으로서 동심원을 이루는 제 1 부력체(11)에 의해 부양되는 기초프레임(1000)을 연결 구성하고, 동심원을 이루는 상기 기초프레임(1000)들 사이에는 방사상으로 일정간격을 유지하는 보조프레임(2000)을 배열 구성하며, 상기 보조프레임(2000)에는 제 2 부력체(21)를 설치한 것이다.

상기 제 2 부력체(21)에는 첨부된 도 37 및 도 38에서와 같이 체결용 너트(3001)를 내장하고, 상기 보조프레임(2000)에는 첨부된 도 39에서와 같이, 태양광모듈(30)에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하는 에어 또는 급수용 메인공급관(3002)을 설치 구성한 것이다.

이때, 상기 제 1 부력체(11)에는 첨부된 도 35 및 도 36에서와 같이 체결용 너트(4001)와 연결용 고리(4002)를 형성한 것이다.

이상에서 본 발명의 추적식 수상 태양광 발전장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims

복수의 고정 닻으로 정박되는 것으로서, 상부에 메인발전소를 이루는 전력변환설비 탑재가 가능하도록 제 1 부력체가 각각 수용되는 용기들을 상호 연속 연결하고, 연속 연결되는 상기 용기들 위에 각각 타공발판이 올려지는 중앙 바지선부; 상기 중앙 바지선부와 분리되어 상기 바지선부 외곽에서 동심원을 이루고, 제 2 부력체가 수용되는 외곽의 단위부력부; 상기 단위부력부 위에 안착되는 태양광모듈; 을 포함하여 독립섬 구조를 구성하고,

상기 중앙 바지선부와 동심원을 이루는 상기 단위부력부들은 평행하게 설치되는 간격유지용 바아들과 체인에 의해 일정간격을 유지하면서 상호 연속되게 연결 구성하며,

상기 단위부력부들은 상기 간격유지용 바아와 평행하게 설치되는 기본바아들과 체인에 의해 상호 연속되게 연결 구성하고,

상기 간격유지용 바아에 의해 동심원 간격이 일정하게 유지되는 상기 단위부력부들 사이에는 상기 중앙 바지선부와 상기 단위부력부들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 구동하는 제 1 구동부를 구성하며,

상기 기본바아에는 각각 태양 고도에 따라 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절하도록 구동하는 제 2 구동부를 구성하고,

상기 제 1,2 구동부는 태양의 일출과 일몰에 따른 시간대별로 태양광 추적을 위한 제어신호를 발생시키는 제어부에 의해 구동 제어되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용기의 외주면에는 연결링을 형성하고, 상기 연결링은 상기 용기들을 상호 연속적으로 연결시키기 위한 제 1 걸림고리가 걸림 고정되며, 상기 용기 상면에는 주둥이를 형성하고, 상기 타공발판 저면에는 상기 주둥이를 감싸는 결합부를 형성하되, 상기 용기 상면에는 상기 타공발판 고정을 위한 고정링을 결합 구성하고, 상기 타공발판은 인접하는 상부발판과 제 2 걸림고리에 의해 연결 고정되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 2 항에 있어서,

상기 기본바아는 제 2 부력체가 수용되는 복수 공간부를 가지도록 박스형 구조물로 구성하되, 상기 박스형 구조물을 이루는 상기 기본바아 양단에는 상기 체인이 걸림되는 연결고리를 각각 형성하고, 상기 체인 양단 중 어느 일단에는 상기 연결고리로의 걸림 연결을 위한 제 1 스냅링을 형성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 3 항에 있어서,

상기 간격유지용 바아의 일단에는 상기 단위부력부를 연결하는 상기 체인으로 걸림 연결이 가능하도록 연결고리와 제 2 스냅링을 형성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 4 항에 있어서,

상기 간격유지용 바아와 평행하게 설치되는 상기 기본바아와 함께 동일지점에 변경 각도로 부가 설치되어 새로운 각도의 평행바아 기준을 마련하는 동심원 확장구간용 경사각 설정바아를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 구동부는 동심원을 이루는 상기 단위부력부들 사이에 적어도 하나 이상으로 일렬 배치하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 구동부는,

상기 제어부의 제어신호에 따라 정,역회전 구동하는 제 1 모터; 및, 상기 제 1 모터의 구동축에 연결되면서 상기 중앙 바지선부와 상기 단위부력부들을 태양 위치에 따라 수면 위에서 수평 회전 이동시키도록 상기 제 1 모터의 정,역회전 구동에 따라 회전하는 하나 또는 복수의 수차부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 7 항에 있어서,

상기 간격유지용 바아에는 상기 구동축이 관통하는 고정프레임을 결합 구성하고, 상기 고정프레임을 관통하는 상기 구동축에 상기 수차부를 결합 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 구동부는,

표면에 복수개의 날개판을 반복적으로 돌설하고 있는 콘베이어밸트를 무한궤도의 구조로 작업자 이동발판의 하부에 고정되도록 설치하여 줌으로서 상부로 돌출되는 불필요한 구조물을 제거하여 작업자의 이동공간을 안전하게 확보하는 동시에 수면 아래에서 추진력을 발생시켜 역토크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 9 항에 있어서,

무한궤도를 구성하는 콘베이어밸트 형태의 상기 제 1 구동부는,

작업자 이동발판의 하부에 일정거리를 유지한체 고정되도록 하는 고정브라켓을 가지고 있고, 고정브라켓 하단에는 공기주입을 통해 부력조절이 가능한 복수개의 원통형 드럼을 각각 설치하며, 이들 원통형 드럼의 표면에 콘베이어 이송돌기를 돌출되게 형성하는 한편, 이들 원통형 드럼 외부를 콘베이어밸트로 감싸이게 설치하되, 상기 콘베이어밸트가 개별 날개판이 설치된 복수개의 연결판부재를 일정폭 이격되게 배열하고 이격된 인접한 연결판부재들을 고정링으로 결속하여서 상기 고정링 연결부에 상기 원통형 드럼 표면의 콘베이어 이송돌기 거치공간이 확보될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 10 항에 있어서,

좌우 양단에 위치하는 한쌍의 원통형 드럼 중 어느 하나의 회전중심축 일측에는, 구동기어가 결합되고 이는 전달기어를 통해 감소기와 연결된 정역 회전모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 10 항에 있어서,

작업자 이동발판의 하부에 고정되어 복수의 원통형 드럼을 지지하게 되는 상기 고정브라켓 하단에는 연장브라켓이 설치되고, 상기 연장브라켓의 하측 단부에는 복수개의 연결판부재를 서로 연결하여 구성한 상기 콘베이어밸트의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 10 항에 있어서,

상기 콘베이어밸트 표면에 외향 설치되는 상기 개별 날개판은 상기 콘베이어밸트 좌우 폭보다 좁은 폭으로 설치되며, 상기 개별 날개판이 위치하지 아니하는 날개판 미설치구간에 콘베이어밸트의 하부 처짐을 방지할 수 있도록 처짐방지용 롤러가 위치하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 구동부는,

상기 기본바아 위에 설치되는 수평 고정부;

상기 수평 고정부와 상기 태양광모듈 전방측을 연결하는 수직 고정부;

상기 수평 고정부 후방측에 결합 고정되는 실린더부;

일단은 상기 태양광모듈에 연결되고, 타단은 상기 실린더부 내부에 수용되는 이동체에 연결되면서, 상기 이동체에 의해 승하강이 이루어지면서 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절하는 각도조절바;

상기 실린더부 내부 하단에 수용되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 실린더부로의 급수 또는 상기 실린더부에서의 배수가 이루어질 때 승하강하여 상기 이동체를 승하강시키는 고도 추적용 부력체; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 구동부는,

상기 기본바아 위에 설치되는 수평 고정부;

상기 수평 고정부와 상기 태양광모듈을 연결하는 X바아; 및,

상기 X바아를 연결하는 축부에 연결되며, 상기 축부를 회전시켜 상기 태양광모듈의 경사각도를 조절시키도록 상기 제어부의 제어신호에 따라 구동하는 제 2 모터; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1,2 부력체는 부력체 몸체에 결속끈을 결속 구성하고, 부력체 몸체의 상기 결속끈은 이웃하는 부력체 몸체의 연결부에 묶음 연결하여 동심원을 이루도록 구성하되,

상기 제 2 부력체는 다수개의 부력체 몸체를 결속끈으로 연결하여 구성되는 동심원들을 일정간격으로 복수개 배열하고 이들을 방사상으로 배열되는 연결막대로 결속하여 구성하는 한편, 상기 연결막대의 단부에는 3방향으로서 GPS 위치설정을 통해 상기 제 2 부력체를 태양 방향으로 추적 회전시키도록 에어 분출의 분무 위치가 밸브에 의해 각각 제어되는 제 1,2,3 분무 추진노즐을 구성하고, 상기 제 3 분무 추진노즐은 상기 제 2 부력체의 이동을 위해 에어를 분출하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 16 항에 있어서,

상기 결속끈은 링 형상을 이루는 한 쌍의 결속끈이고, 상기 연결부는 링 형상을 이루는 한 쌍의 상기 결속끈에 결속되는 연결끈인 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 16 항에 있어서,

상기 결속끈은 상기 부력체 몸체에 결속되는 묶음매듭용 결속끈이고, 상기 연결부는 묶음매듭용 결속끈을 부력체 몸체에 결속시 형성되는 걸림고리인 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 16 항에 있어서,

상기 부력체 몸체는 내부 기둥부를 가지면서 상면이 개방되도록 구성하고, 개방된 상면은 덮개로 덮혀지도록 구성하며, 상기 덮개와 상기 부력체 몸체의 바닥면에는 각각 링 형상을 이루는 상기 결속끈이 결속될 수 있도록 하는 결속홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 부력체에는 태양광모듈에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하도록 펌프 및/또는 콤프레셔와 분사관체를 포함하는 에어 또는 급수장치를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 독립섬 구조를 이루는 추적식 수상 태양광 발전장치를 대용량의 메인 발전소로 설정시 그 주변에는 중앙 바지선부와 단위부력부 및 태양광모듈을 포함하는 소용량의 위성 발전소들을 위치시킨 후, 상기 메인발전소와 위성 발전소들을 저압의 수중케이블로 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 21 항에 있어서,

상기 위성 발전소들은 생산된 DC의 전력을 인버터를 통해 AC의 전력으로 변환시킨 후 이를 저압으로 수중케이블을 통해 메인발전소로 송전하고, 상기 메인 발전소는 위성 발전소들로부터 송전된 저압의 AC 전력을 승압시킨 후 이를 고압의 송전케이블을 통해 전력회사에 송전하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 21 항에 있어서,

상기 메인발전소와 위성발전소들의 중앙 바지선부에는 각각 태풍이나 기타 상황에서 발전소의 위치를 고정하기 위한 닻을 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 23 항에 있어서,

상기 고정 닻은 굵은 일정길이의 와이어 로프를 바닥에 처지도록 연결 구성하되, 상기 와이어 로프는 비상시 중앙 바지선부에 결속하고, 평상시에는 처짐상태로 유지하면서 물의 저항을 최소화시키도록 타단에 얇은 인양로프를 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 23 항에 있어서,

상기 고정 닻은, 방사상으로 연결되는 연결바를 기준으로 복수의 링부재를 결합하여서 되는 판상의 고정체로 이루어지며, 상기 고정체의 표면을 따라 필요한 량의 무게추를 선택적으로 결합하도록 설치되는 중앙에 위치하는 중심추 삽입봉과 주변에 이격되게 설치되는 복수개의 균형추 삽입봉을 각각 상향 돌설되게 설치하고, 이들 중심추 삽입봉과 균형추 삽입봉의 하부에는 바닥면 고정용 쇄기부를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 중앙 바지선부에는 십자형으로 기초프레임을 연결 구성하고,

상기 기초프레임에는 동심원을 이루는 상기 제 1 부력체를 연속 설치하되,

동심원을 이루는 상기 기초프레임들 사이에는 방사상으로 일정간격을 유지하는 보조프레임을 배열 구성하고,

상기 보조프레임에는 상기 제 2 부력체를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 26 항에 있어서,

상기 보조프레임에는 상기 태양광모듈에 대한 냉각 또는 제설을 위해 에어 또는 해수를 분출하는 에어 또는 급수용 메인공급관을 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 중앙 바지선부의 안정적인 부력 자세 유지를 위해, 상기 제 1 부력체를 구성하는 상기 용기들의 외측에는 앙카닻줄을 안내하기 위한 와이어 안내관을 설치 구성하고,

상기 와이어 안내관의 상단과 하단에는 각각 안내로울러를 설치 구성하며,

상기 와이어 안내관의 상부에는 와이어 인장조절용 권상기를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 14 항에 있어서,

중앙의 바지선부와 그 외측에 동심원을 이루며 구성되는 단위부력부의 경계면을 따라 이들 사이에 일정간격을 유지하며 상부수조와 하부수조가 연속적으로 설치하되, 상기 중앙의 바지선부와 그 외측에 설치되는 단위부력부의 경계 수면을 기준으로 위에 상부수조가 위치하고 아래에 하부수조가 적층된 구조를 이루도록 설치하며, 개별 잠금밸브를 가지는 이들 상부수조와 하부수조는 전체로서 하나의 순환관으로 이어져 복수의 고도추적용 실린더부로 연결되게 구성함으로서,

상기 상부수조의 밸브를 개방하면 수면보다 높게 설치되어 있는 상기 상부수조의 물이 자연수압에 의해 배수되어 외측에 설치되는 상기 실린더부로 체워지게 되면서 태양광모듈의 기울기를 세움상태로 제어하고,

상기 하부수조의 밸브를 개방하면 상기 실린더부를 체우고 있던 물이 수면 아래에 위치하는 상기 하부수조로 자연 배수되어 상기 실린더부의 물이 하부수조로 빠지면서 상기 태양광모듈의 기울기를 눕힘상태로 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.
제 29 항에 있어서,

상기 상부수조가 항상 체움상태를 유지하도록 상기 하부수조로 배수된 물은 상기 상부수조로 강제 펌핑되는 것을 특징으로 하는 추적식 수상 태양광 발전장치.