WO2024090735A1 - 태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템 - Google Patents

태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템 Download PDF

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WO2024090735A1
WO2024090735A1 PCT/KR2023/010981 KR2023010981W WO2024090735A1 WO 2024090735 A1 WO2024090735 A1 WO 2024090735A1 KR 2023010981 W KR2023010981 W KR 2023010981W WO 2024090735 A1 WO2024090735 A1 WO 2024090735A1
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WO
WIPO (PCT)
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floating body
power generation
solar power
generation system
groove
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/010981
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English (en)
French (fr)
Inventor
문창호
이계만
김영환
정용균
Original Assignee
주식회사 포스코
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B75/00—Building or assembling floating offshore structures, e.g. semi-submersible platforms, SPAR platforms or wind turbine platforms
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/40—Mobile PV generator systems

Definitions

  • the present invention relates to a floating body for a solar power generation system and a solar power generation system.
  • floating offshore solar power generation systems are suitable for deep water, unlike land-based or freshwater systems, are not affected by the ground, can be moved and reused, are relatively economical, and can be installed quickly, so construction costs depending on water depth are also low. There is an advantage.
  • marine solar power generation systems generally use floating bodies based on plastic materials, which not only raises concerns about environmental hazards, but also has a problem of being easily corroded due to poor corrosion resistance in the seawater environment.
  • the present invention overcomes the corrosion resistance limitations and environmental hazard concerns of floating bodies in the seawater environment and maximizes the penetration waves passing through the floating bodies to prevent marine pollution caused by ocean currents stagnating at the bottom of the solar power generation system.
  • a floating body for a solar power generation system includes an upper structure including an installation portion having a flat shape on one surface, and a lower structure disposed corresponding to the upper structure and including a hemispherical shape convex in a direction away from the installation portion. , and may include a fixing part that couples the upper structure and the lower structure.
  • the upper structure may have one of the following shapes: a hemispherical shape, a semi-cone shape, or a semi-ellipsoid shape.
  • It may further include an upper flange portion extending in an outward direction of the upper structure, and a lower flange portion disposed to correspond to the upper flange portion and extending in an outward direction of the lower structure.
  • the fixing part may combine the upper structure and the lower structure by screwing or welding, or the upper flange part and the lower flange part can be joined by bolting or welding.
  • the upper flange portion may include a first upper groove
  • the lower flange portion may include a first lower groove disposed to correspond to the first upper groove
  • a first non-metallic airtight pad may be disposed between the first upper groove and the first lower groove.
  • the upper flange portion may include at least one second upper groove outside the first upper groove, and the lower flange portion may include at least one second lower groove disposed to correspond to the second upper groove.
  • a second non-metallic airtight pad may be disposed between the second upper groove and the second lower groove.
  • the upper flange portion may include an upper flat portion between the first upper groove and the second upper groove
  • the lower flange portion may include a lower flat portion disposed corresponding to the upper flat portion between the first lower groove and the second lower groove
  • a third non-metallic gas-tight pad may be disposed between the upper planar portion and the lower planar portion.
  • the materials of the first non-metallic hermetic pad, the second non-metallic hermetic pad, and the third non-metallic hermetic pad may be made of silicon.
  • the installation portion may be provided with a connection portion for connecting one floating body to another floating body adjacent to the floating body.
  • the installation part includes a communication part that communicates with the internal hollow part of the upper structure, and a positive pressure application device for applying positive pressure to the interior of the upper structure may be installed in the communication part.
  • connection part may include a first installation hole for installing a positive pressure application device, and a socket part for installing a connection frame for connecting to an adjacent floating body for a solar power generation system.
  • a plurality of socket units may be arranged at intervals set based on the connection unit.
  • the cross-sectional shape of the socket portion may have a trapezoidal shape.
  • At least one roller unit may be installed inside the socket unit to support the mooring cable passing through the socket unit.
  • the positive pressure application device includes an injection pipe for injecting gas for applying positive pressure by communicating with the communication section, a valve cover installed on the injection pipe to close the injection pipe, and a supporter coupled to the installation section to support the injection pipe. It can be included.
  • Air or carbon dioxide (CO 2 ) gas may be injected into the injection pipe at a set pressure.
  • the superstructure and substructure may be made of metallic materials.
  • the metal material may be any one material selected from austenitic, ferritic, and duplex stainless steel.
  • the upper structure and lower structure may include dimple portions on their surfaces.
  • the height of the upper structure and the lower structure may be set to be smaller than the radius of the upper structure and the lower structure.
  • the socket portion may be made of the same metal material as the upper structure and lower structure.
  • the solar power generation system may include the above floating body.
  • a spherical floating body shape using a metal material with excellent corrosion resistance, excellent durability and impact resistance, and ensuring airtightness regardless of the floating body material and the direction of sea wind and waves. You can.
  • Figure 1 is a schematic combined perspective view of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic partial exploded perspective view of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of part A of Figure 1, where (a) shows the combined state of the upper flange part and the lower flange part according to the first embodiment, and (b) shows the first embodiment of the upper flange part and the lower flange part. A combined state according to an example is shown.
  • Figure 4 is a schematic perspective view of a connection part of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a connection part of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention, (a) shows a trapezoidal cross-sectional shape, (b) shows a square cross-sectional shape, and (c) shows a rectangular cross-sectional shape. It shows a circular cross-sectional shape.
  • Figure 6 is a schematic perspective view of a positive pressure application device for a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic partially exploded perspective view of a floating body for a solar power generation system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a graph comparing the number of floating bodies with respect to the floating body deposition volume (deposition rate) between the comparative example and the example of the present invention.
  • Figure 1 is a schematic combined perspective view of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic partial exploded perspective view of a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of part A of Figure 1, where (a) shows the combined state of the upper flange part and the lower flange part according to the first embodiment, and (b) shows the first embodiment of the upper flange part and the lower flange part. A combined state according to an example is shown.
  • Figure 4 is a schematic perspective view of the connection part of the floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the connection part of the floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • (a) shows a trapezoidal cross-sectional shape
  • (b) shows a square cross-sectional shape
  • (c) shows a circular cross-sectional shape.
  • Figure 6 is a schematic perspective view of a positive pressure application device for a floating body for a solar power generation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a schematic portion of a floating body for a solar power generation system according to another embodiment of the present invention. This is an exploded perspective view.
  • the floating body 10 for a solar power generation system may include an upper structure 100, a lower structure 200, and a fixing part 300. You can.
  • the upper structure 100 may include a flat installation portion 101 on one side, for example, the top side.
  • the lower structure 200 is disposed corresponding to the upper structure 100 and may include a hemispherical shape convex downward (-Y direction in FIG. 1), that is, in a direction away from the installation unit 101.
  • the fixing unit 300 may combine and secure the upper structure 100 and the lower structure 200.
  • the installation unit 101 may refer to a plane cut from the upper end (top) of the upper structure 100 by a plane parallel to the lower surface of the upper structure 100.
  • the upper structure 100 has a hemispherical shape, a hemisphere, that is convex upward (+Y direction in Figure 1), that is, in the direction away from the lower structure 200, so that water (sea water) due to external force can pass smoothly. It may have a shape selected from a cone shape, a semi-ellipsoid shape, etc.
  • the lower structure 200 includes a downwardly convex hemispherical shape so that water (for example, fresh water or sea water) due to external force can pass smoothly, and may have buoyancy to float on the water, so that the lower structure 200 ) can be made to float on the water surface.
  • water for example, fresh water or sea water
  • the floating body 10 for a solar power generation system has small resistance to wind load and wave load, which are external forces at sea, so that incident waves generate streamlines (e.g., transmission waves) along the surface of the floating body, thereby generating floating marine solar power generation. It may have an overall spherical shape due to the upper structure 100 and lower structure 200 so that natural propagation can occur inside the lower part of the system.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 may be made of metal materials for excellent corrosion resistance and strong resistance to surface corrosion and crevice corrosion of the submerged portion of the floating body.
  • any material selected from highly corrosion-resistant austenite, ferrite, duplex stainless steel, etc. can be used.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 of the floating body 10 for a solar power generation system may be manufactured through metal press processing that plastically deforms a metal disk.
  • the height Rb1 of the upper structure 100 and the height Rb2 of the lower structure 200 are greater than the radius Ra of the upper structure 100 and the lower structure 200 in consideration of cold workability including elongation of the metal. It can be set small.
  • the lower part 100-1 of the upper structure 100 and the upper part 200-1 of the lower structure 200 have cold workability, including elongation of the metal, to prevent cracks from occurring during processing in areas where the shape changes rapidly. It may include a round part (R2) that is rounded taking into account.
  • the floating body 10 for a solar power generation system includes an upper flange portion 110 extending in the outer direction of the upper structure 100, disposed corresponding to the upper flange portion 110, and located on the outer side of the lower structure 200. It may include a lower flange portion 210 extending in the direction.
  • the fixing part 300 may couple the upper structure 100 and the lower structure 200, or the upper flange part 110 and the lower flange part 210.
  • the upper flange portion 110 may extend from the outer peripheral surface of the lower end of the upper structure 100 in an outward direction, that is, in a radial direction.
  • the lower flange portion 210 may extend from the outer peripheral surface of the upper end of the lower structure 200 in an outward direction, that is, in a radial direction.
  • the fixing part 300 has an upper thread (not shown) disposed inside or outside the lower end of the upper structure 100, and a lower thread corresponding to the upper thread outside or inside the upper end of the lower structure 200.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 can be fixed by combining (not shown) or by welding.
  • the fixing part 300 may include a fastening bolt 310 for fastening the upper flange part 110 and the lower flange part 210, and a nut 320 for fastening with the fastening bolt 310. You can.
  • a plurality of fastening bolts 310 may be coupled to the upper flange portion 110 and the lower flange portion 210 at set intervals to firmly couple the upper flange portion 110 and the lower flange portion 210.
  • the upper flange portion 110 includes an upper coupling hole 111 into which the fastening bolt 310 is inserted and coupled, and the lower flange portion 210 is disposed corresponding to the upper coupling hole 111 and has a fastening bolt ( 310) may include a lower coupling hole 211 for insertion and coupling.
  • the upper coupling hole 111 is located along the circumferential surface of the upper flange portion 110 on a radius (R5, in this case R5>Ra) of a set size centered on the lower central portion (O1) of the upper structure 100. Can be placed at set intervals.
  • the lower coupling hole 211 is spaced at a set interval along the circumferential surface of the lower flange portion 210 on a radius (R5, in this case R5>Ra) of a set size centered on the upper central portion (O2) of the lower structure 200. It can be placed as .
  • the fixing part 300 may be fixed by welding the outer surface of the upper flange part 110 and the outer surface of the lower flange part 210 without using the fastening bolt 310 and nut 320. You can.
  • the upper flange portion 110 includes a first upper groove 113 that is convex upward, and the lower flange portion 210 is concave downward and has a first lower groove 213 disposed to correspond to the first upper groove 113. ) may include.
  • a first non-metallic airtight pad 400 may be disposed between the first upper groove 113 and the first lower groove 213.
  • the upper flange portion 110 may be convex upward and include at least one second upper groove 115 outside the first upper groove 113.
  • the lower flange portion 210 may be concave downward and include a second lower groove 215 disposed to correspond to the second upper groove 115 .
  • a second non-metallic airtight pad 410 may be disposed between the second upper groove 115 and the second lower groove 215.
  • first upper groove 113 and the second upper groove 115 are located on a radius (R6, in this case R5>R6>Ra) of a set size centered on the lower central portion (O1) of the upper structure 100. It may be arranged at set intervals along the circumferential surface of the upper flange portion 110.
  • the first lower groove 213 and the second lower groove 215 are located on the lower part on a radius (R6, in this case R5>R6>Ra) of a set size centered on the upper central portion (O2) of the lower structure 200. It may be arranged at set intervals along the circumferential surface of the flange portion 210.
  • the upper flange portion 110 includes an upper flat portion 117 between the first upper groove 113 and the second upper groove 115
  • the lower flange portion 210 includes the first lower groove 213. It may include a lower flat portion 217 disposed between the second lower groove 215 and the upper flat portion 117 .
  • the upper flat part 117 or the lower flat part 217 is an area with relatively less curvature than the first upper groove 113 or the second upper groove 115, and does not mean a perfect flat surface.
  • a third non-metallic airtight pad 420 may be disposed between the upper flat portion 117 and the lower flat portion 217.
  • the thickness (2t+h) of the third non-metallic airtight pad 420 is thicker than the sum of the thicknesses (2t) of the upper flange portion 110 and the lower flange portion 210, and the first non-metallic airtight pad 400 It can be set thinner than the thickness of .
  • the first non-metallic hermetic pad 400, the second non-metallic hermetic pad 410, and the third non-metallic hermetic pad 420 may be made of silicon or the like.
  • connection portion 500 may be installed in the installation portion 101 to connect one floating body 10 to another floating body 10 adjacent to the floating body 10.
  • the upper structure 100 may include an empty hollow part (not shown), and the lower structure 200 may include an empty hollow part (not shown).
  • each hollow part (not shown) of the upper structure 100 and the lower structure 200 has a specific gravity such as styrofoam so that the upper structure 100 and the lower structure 200 can float well on the water.
  • Low fillers, etc. can be inserted, and oxygen or carbon dioxide, etc. can be injected into the gaps between these fillers.
  • the central part of the installation part 101 includes a communication part 103 that communicates with the internal hollow part of the upper structure 100, and the communication part 103 is provided with a positive pressure for applying positive pressure to the inside of the upper structure 100.
  • Device 600 may be installed.
  • the installation part 101 may have a radius R3 of a set size centered on the center of the communication part 103, and the communication part 103 may have a radius R4 of a set size.
  • connection part 500 is disposed at its lower end and includes a first installation hole 510 for installing the positive pressure application device 600, and a connection frame 530 for connection with the adjacent floating body 10 for a solar power generation system. It may include a socket portion 520 for insertion and installation.
  • a plurality of socket units 520 may be arranged at intervals set based on the center of the connection unit 500.
  • the socket portion 520 is shown as being installed at 90-degree intervals around the center of the connection portion 500, but it is not limited thereto and may be installed in fewer than 4 or more than 4 as needed. Of course.
  • connection portion 500 may be disposed at its upper end, communicate with the first installation hole 510, and include a second installation hole 511 for inserting and installing the positive pressure application device 600.
  • the first installation hole 510 may have a smaller diameter than the second installation hole 511 to facilitate positive pressure application to the positive pressure applying device 600.
  • the cross-sectional shape of the socket portion 520 may have a thickness (t) of a set size according to the shape of the connection frame 530 and may have a trapezoidal shape, a square shape, a circular shape, etc.
  • the socket portion 520 may be made of the same metal material as the upper structure 100 and the lower structure 200 by welding or the like.
  • the bent surface of the socket portion 520 has a curvature of a set size to prevent cracks from occurring due to excessive bending in consideration of cold workability including the elongation of the metal.
  • the interior of the socket portion 520 of the connection portion 500 may include at least one roller portion 550 to support the mooring cable 540 passing through the socket portion 520.
  • a roller supporter 551 may be installed on the inner surface of the socket portion 520 to support the roller portion 550 so that it can be rotated arbitrarily.
  • the positive pressure application device 600 may include an injection pipe 610, a valve cap 620, and a support body 630.
  • the injection pipe 610 is installed in communication with the communication part 103 and can inject gas for applying positive pressure.
  • valve cap 620 may be installed at the upper end of the injection pipe 610 to close the injection pipe 610.
  • the support body 630 may be coupled to the installation portion 101 to support the injection pipe 610.
  • the positive pressure application device 600 may be made of, for example, a snap-in valve, and the positive pressure application device 600 is used to periodically check the positive pressure within the positive pressure application device 600, thereby forming a floating body for a solar power generation system (10). ) can be quantitatively monitored for damage and corrosion, and airtightness can be secured by applying additional positive pressure.
  • Air or carbon dioxide (CO 2 ) gas, etc. may be injected into the injection pipe 610 of the positive pressure application device 600 at a pressure of a set size (for example, a pressure higher than atmospheric pressure).
  • a pressure of a set size for example, a pressure higher than atmospheric pressure.
  • a pressure gauge (not shown) is installed in the injection pipe 610 to measure the pressure inside the injection pipe 610.
  • This pressure gauge receives pressure information measured by the pressure gauge, and this measured pressure is of a set size. If the pressure is reduced below the pressure, an alarm unit (not shown) may be installed to notify workers, etc.
  • a scaffold or passage (not shown) for maintenance and safety inspection of the floating body 10 may be installed on the floating body 10 for a solar power generation system.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 may include a plurality of dimple parts 120 and 220 to generate turbulence on the surface.
  • the dimple portions 120 and 220 may be processed through press processing or the like to create turbulence on the surfaces of the upper structure 100 and the lower structure 200.
  • the dimple portions 120 and 220 generate turbulence on the surfaces of the upper structure 100 and the lower structure 200, thereby generating a wake due to the current or sea breeze flowing along the floating body 10 for a solar power generation system.
  • the pressure drag acting on the floating body 10 for a solar power generation system can be reduced and the attachment of marine life can be minimized.
  • the solar power generation system may include the floating body described above.
  • the floating body 10 for a solar power generation system may have a spherical or close-to-spherical shape due to the upper structure 100 and lower structure 200.
  • the resistance to external forces such as wind load and wave load is small, so the incident waves are streamlined (transmitted waves) along the surface of the floating body 10 for a solar power generation system. This can be created and natural propagation can occur inside the lower part of the floating marine solar power generation system.
  • the resistance force (Fd) generated in the floating body 10 for a solar power generation system is as shown in Equation (1): the speed of the wind or current acting on the floating body (V), the projected cross-sectional area in the direction of fluid flow (A), and the fluid It can be expressed as density ( ⁇ ), drag coefficient (Cd) related to the projected cross-sectional shape of the floating body, etc.
  • the size of the resistance force (Fd) is determined according to the drag coefficient (Cd) related to the projected cross-sectional shape of the floating body.
  • Cd is 0.82, for a vertical plate, Cd is 1.2, for a long cylinder, Cd is 0.82, for a short cylinder, Cd is 1.15, and for a sphere, Cd is 0.47.
  • the shape of the floating body used in the comparative example is plate-shaped, square, conical, or cylindrical, and the drag coefficient varies depending on the flow direction of the current, and its value also varies in the case of the sphere presented in the embodiment of the present invention. It's bigger compared to
  • the upper structure 100 has a hemispherical shape convex upward (Y direction in FIG. 1), seawater (water) caused by external force can pass smoothly.
  • the lower structure 200 has a hemispherical shape convex downward (in the Y direction of FIG. 1) and has buoyancy, so that seawater due to external force can pass smoothly, and the upper structure of the lower structure 200
  • the disposed upper structure 100 can be made to float on the water surface.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 are manufactured through metal press processing that plastically deforms a metal disk, they have excellent corrosion resistance with strong resistance to surface corrosion and crevice corrosion of the submerged portion of the floating body 10. You can.
  • the floating body 10 for a solar power generation system includes an upper flange portion 110 extending outward from the upper structure 100, a lower flange portion 210 extending outward from the lower structure 200, And a fixing part 300 that couples the upper flange part 110 and the lower flange part 210.
  • the upper flange portion 110 includes a first upper groove 113 that is convex upward
  • the lower flange portion 210 includes a first lower groove that is concave downward and is disposed to correspond to the first upper groove 113. It includes 213, and a first non-metallic airtight pad 400 is disposed between the first upper groove 113 and the first lower groove 213.
  • the upper flange portion 110 includes a second upper groove 115 outside the first upper groove 113, and the lower flange portion 210 is disposed to correspond to the first lower groove 213. It includes two lower grooves 215, and a second non-metallic airtight pad 410 may be disposed between the second upper groove 115 and the second lower groove 215.
  • the upper flange portion 110 includes an upper flat portion 117 between the first upper groove 113 and the second upper groove 115
  • the lower flange portion 210 includes the first lower groove 213. and a lower flat portion 217 disposed corresponding to the upper flat portion 117 between the second lower groove 215 and the second lower groove 215 .
  • a third non-metallic airtight pad 420 is disposed between the upper plane portion 117 and the lower plane portion 217.
  • seawater seeps into the floating body 10 for a solar power generation system, causing crevice corrosion and loss of buoyancy. You can prevent it from happening.
  • connection part 500 is installed at the installation part 101 of the floating body 10 for a solar power generation system, one floating body 10 and another floating body adjacent to this one floating body 10 ( 10) can be connected.
  • connection frame 530 is inserted to connect one floating body 10 to another floating body 10 adjacent to it by a plurality of socket portions 520 arranged at intervals set based on the center of the connecting portion 500. Can be installed.
  • the cross-sectional shape of the socket portion 520 has a thickness (t) of a set size according to the shape of the connection frame 530 and may be, for example, a trapezoidal shape, a square shape, or a circular shape.
  • the socket portion 520 of the connection portion 500 may include at least one roller portion 550 to support the mooring cable 540 passing through the socket portion 520.
  • the central part of the installation part 101 includes a communication part 103 that communicates with the internal hollow part of the upper structure 100, and the communication part 103 has a positive pressure for applying positive pressure to the inside of the upper structure 100.
  • An authorization device 600 is installed.
  • the positive pressure application device 600 applies a gas with a pressure higher than atmospheric pressure to the inside of the upper structure 100, so that the floating body 10 is formed according to changes in sea level and seasonal temperature changes, which differ depending on the installation sea area. It is possible to easily set the buoyancy variably and fundamentally prevent seawater, which causes crevice corrosion, from seeping into the inside of the floating body 10.
  • the upper structure 100 and the lower structure 200 may include dimple portions 120 and 220 on the surface, so that turbulence is generated on the surfaces of the upper structure 100 and the lower structure 200. there is.
  • the wake is generated by the current or sea breeze flowing along the floating body 10 for a solar power generation system.
  • the pressure drag acting on the floating body 10 for a solar power generation system can be reduced and the attachment of marine life can be minimized.
  • the floating body deposition rate used below refers to the ratio of the total volume of the floating body and the volume of the floating body submerged below sea level.
  • Figure 8 is a graph comparing the number of floating bodies with respect to the floating body deposition volume (deposition rate) between the comparative example and the example of the present invention.
  • Figure 8 shows the high-density polyethylene (HDPE: This shows a comparison between the number of positive pressure applied spherical floats using a high density polyethene material and the number of positive pressure applied spherical floats using a highly corrosion resistant metal material (duplex STS) of the present invention.
  • HDPE high-density polyethylene
  • the temperature of sea water is 40 degrees, and 1.1 atmosphere (atm) carbon dioxide (CO 2 ), which is higher than atmospheric pressure, is applied inside the floating body.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the radius (Ra) of the sphere is 400 mm.
  • the flange radius width (R7-Ra) outside the sphere is assumed to be 150 mm (see Figure 2).
  • the number of floating bodies is determined by dividing the sum of the self-weight of the solar panel and the self-weight of the structure by the net buoyancy that must be supported by a single floating body (buoyancy - self-weight of the floating body - self-weight of CO 2 inside the floating body).
  • the yield strength of the highly corrosion-resistant metal material (duplex STS) used in the present invention is 450 MPa
  • the yield strength of the high-density polyethylene in the comparative example is 17.8 MPa
  • the durability of the floating body is affected by the gas pressure inside the floating body. It is estimated from the design safety factor, which is the ratio of the stress occurring on the fluid surface and the yield strength of the floating body material.
  • the thickness (t) of the floating body material is assumed to be 0.8 mm and the deposition rate is small, the comparative example in which foam is filled inside the floating body and HDPE material is used as the external material shows that the density of HDPE is relatively high compared to metal. Because it is low, the number of floating bodies is smaller than in the case of the present invention.
  • the design safety factor is 16 or more, whereas in the case where the thickness (t) of the floating body material in the comparative example is 0.8 mm, the design safety factor is 0.64, so durability is not secured and damage occurs. can be seen.
  • the thickness of the HDPE material in the comparative example is determined to be 6.15 mm, and the design safety factor at this time is 5. Therefore, it can be seen that the difference between the floating bodies used in the comparative examples and the examples of the present invention is more than three times different in terms of durability even if environmental effects are excluded.
  • a typhoon is the largest external force in the marine environment [the pressure of a powerful typhoon has been reported to be 951 hectopascals (hPa), the speed of the typhoon has been reported to be 70 m/s, and the speed of the tidal current has been reported to be close to 7.4 km/h].
  • the floating body is subject to dynamic loads (pressure and speed of currents or sea breezes) parallel to the sea surface.
  • the allowable strength of the metal floating body is equal to the tensile strength of the material of 620 MPa and Considering the use environment such as metal surface processing method, load conditions (tensile, compression, torsion), and use temperature conditions considered when manufacturing a sphere, it is 219 MPa, and the safety factor against dynamic load is more than 9 regardless of the floating body deposition rate.
  • the dynamic load safety factor is the sum of the resistance of the submerged part in the water due to the current and the resistance of the non-submerged part due to the typhoon divided by the allowable force calculated by the allowable strength, thickness of the floating body, radius of the floating body, etc.
  • the safety factor against dynamic load in the comparative example may be smaller due to a difference in the drag coefficient, which is an index of resistance to fluid energy.

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Abstract

태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 태양광 발전시스템용 부유체는, 일면에 평평한 형상의 설치부를 포함하는 상부 구조물, 상부 구조물에 대응하여 배치되고 하방으로 볼록한 반구 형상을 포함하는 하부 구조물, 및 상부 구조물과 하부 구조물을 결합하는 고정부를 포함한다.

Description

태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템
본 발명은 태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 부유식 해상 태양광 발전시스템은 육상 또는 담수 시스템에 반하여 깊은 수심에 적합하고 지반에 영향을 받지 않으며, 이동 및 재사용이 가능하고 비교적 경제적이며 신속하게 설치가 가능하여 수심에 따른 공사비 또한 저렴한 장점이 있다.
그러나, 담수 환경과 달리 해양 태양광 발전시스템의 안정성과 강건성은 설치되는 해역의 해수면과 중대한 관계가 있으므로, 설치 위치와 방향을 결정할 때 파향(파도의 방향), 파고(파도의 높이) 및 조류 등을 고려해야 한다.
특히, 태풍을 포함한 해풍과 조석 현상에 의해 발생하는 조류의 큰 물리적 에너지 변동으로 인해, 부유식 해상 태양광 발전시스템 전체 또는 일부가 빈번하게 좌우 또는 상하 이동되어 태양광 판넬 모듈 지지구조체와 계류장치의 반복 피로부하를 증가시켜, 해상 태양광 발전시스템 수명이 저하되었다.
또한, 넓은 영역에 펼쳐 설치되는 해상 태양광 발전시스템의 하부 내측에 정체되는 해류에 의한 해양 오염이 발생하였다.
또한, 일반적으로 해상 태양광 발전시스템은 플라스틱 소재 기반 부유체를 사용하므로, 환경 유해성이 우려될 뿐만 아니라 해수 환경에서의 내식성이 크게 취약하여 쉽게 부식되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점들을 극복할 수 있는 우수한 내식성, 내구성 및 내충격성을 갖는 부유체를 확보하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 해수 환경에서 부유체의 내식성 한계 및 환경 유해성 우려를 극복하고 부유체를 통과하는 투과 파도를 최대한 증대시켜 태양광 발전시스템의 하부에 정체되는 해류에 의한 해양 오염을 미연에 방지할 수 있는 태양광 발전시스템용 부유체 및 태양광 발전시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체는, 일면에 평평한 형상의 설치부를 포함하는 상부 구조물, 상부 구조물에 대응하여 배치되고 설치부로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 반구 형상을 포함하는 하부 구조물, 및 상부 구조물과 하부 구조물을 결합하는 고정부를 포함할 수 있다.
상부 구조물은 반구 형상, 반원뿔 형상, 반타원체 형상 중 하나의 형상을 가질 수 있다.
상부 구조물의 외측 방향으로 연장되는 상부 플랜지부, 및 상부 플랜지부에 대응하여 배치되고 하부 구조물의 외측 방향으로 연장되는 하부 플랜지부를 더 포함할 수 있다.
고정부는, 상부 구조물과 하부 구조물을 나사 또는 용접으로 결합하거나, 상부 플랜지부와 하부 플랜지부를 볼트 또는 용접으로 결합할 수 있다.
상부 플랜지부는 제1 상부 그루브를 포함하고, 하부 플랜지부는 제1 상부 그루브와 대응하게 배치되는 제1 하부 그루브를 포함할 수 있다.
제1 상부 그루브와 제1 하부 그루브 사이에는 제1 비금속 기밀 패드가 배치될 수 있다.
상부 플랜지부는 제1 상부 그루브의 외측에 적어도 하나 이상의 제2 상부 그루브를 포함하고, 하부 플랜지부는 제2 상부 그루브와 대응하게 배치되는 적어도 하나 이상의 제2 하부 그루브를 포함할 수 있다.
제2 상부 그루브와 제2 하부 그루브 사이에는 제2 비금속 기밀 패드가 배치될 수 있다.
상부 플랜지부는 제1 상부 그루브와 제2 상부 그루브 사이에 상부 평면부를 포함하고, 하부 플랜지부는 제1 하부 그루브와 제2 하부 그루브 사이에 상부 평면부에 대응하여 배치되는 하부 평면부를 포함할 수 있다.
상부 평면부와 하부 평면부 사이에는 제3 비금속 기밀 패드가 배치될 수 있다.
제1 비금속 기밀 패드, 제2 비금속 기밀 패드, 및 제3 비금속 기밀 패드의 재료는 실리콘으로 이루어질 수 있다.
설치부에는 하나의 부유체와 이 하나의 부유체와 인접한 다른 부유체와 연결하기 위한 연결부가 설치될 수 있다.
설치부에는 상부 구조물의 내부 중공부와 연통하는 연통부를 포함하고, 연통부에는 상부 구조물의 내부에 양압을 인가하기 위한 양압 인가 장치가 설치될 수 있다.
연결부는, 양압 인가 장치를 설치하기 위한 제1 설치 구멍, 및 인접하는 태양광 발전시스템용 부유체와 연결하기 위한 연결 프레임이 설치되기 위한 소켓부를 포함할 수 있다.
소켓부는, 연결부를 기준으로 설정된 간격으로 복수개 배치될 수 있다.
소켓부의 단면 형상은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
소켓부의 내부에는 소켓부를 통과하는 계류장치 케이블을 지지하기 위한 적어도 하나 이상의 롤러부가 설치될 수 있다.
양압 인가 장치는, 연통부에 연통되어 양압 인가를 위한 가스를 주입하기 위한 주입관, 주입관에 설치되어 주입관을 닫아 주기 위한 밸브 뚜껑, 및 설치부에 결합되어 주입관을 지지하기 위한 지지체를 포함할 수 있다.
주입관에는 공기 또는 이산화탄소(CO2) 가스가 설정 크기의 압력으로 주입될 수 있다.
상부 구조물 및 하부 구조물은 금속 재료로 제조될 수 있다.
금속 재료는 오스테나이트, 페라이트, 듀플렉스 스테인리스강 중에서 선택되는 어느 하나의 재료일 수 있다.
상부 구조물 및 하부 구조물은 표면에 딤플부를 포함할 수 있다.
상부 구조물 및 하부 구조물의 높이는, 상부 구조물 및 하부 구조물의 반경보다 작게 설정될 수 있다.
소켓부는 상부 구조물 및 하부 구조물과 동일한 금속 재료로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 발전시스템은, 상기의 부유체를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 내식성이 우수한 금속 소재를 이용하고, 부유체 재질과, 해풍과 파도의 진행 방향에 무관하게 내구성과 내충격성이 우수하고, 기밀성이 확보된 구형 부유체 형상을 제공할 수 있다.
따라서, 플라스틱 기반 수상 태양광 발전시스템의 환경 유해성 우려와 해수 환경에서의 내식성 한계를 극복할 수 있으며, 부유체를 통과하는 투과 파도를 최대한 증대시킴으로써 넓은 영역에 펼쳐 설치되는 해상 태양광 발전 시스템의 하부 내측에 정체되는 해류에 의한 해양 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A부 단면도로서, (a)는 상부 플랜지부와 하부 플랜지부의 제1 실시예에 따른 결합 상태를 도시하며, (b)는 상부 플랜지부와 하부 플랜지부의 제1 실시예에 따른 결합 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 연결부의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 연결부의 단면도로서, (a)는 사다리꼴 단면 형상을 도시하고, (b)는 사각단면 형상을 도시하고, (c)는 원형 단면 형상을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 양압 인가 장치의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 일부 분해 사시도이다.
도 8은 부유체 침적부피(침적율)에 대한 부유체의 개수를 비교예와 본 발명의 실시예와 비교한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A부 단면도로서, (a)는 상부 플랜지부와 하부 플랜지부의 제1 실시예에 따른 결합 상태를 도시하며, (b)는 상부 플랜지부와 하부 플랜지부의 제1 실시예에 따른 결합 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 연결부의 개략적인 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 연결부의 단면도로서, (a)는 사다리꼴 단면 형상을 도시하고, (b)는 사각단면 형상을 도시하고, (c)는 원형 단면 형상을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 양압 인가 장치의 개략적인 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 개략적인 일부 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체(10)는, 상부 구조물(100), 하부 구조물(200), 및 고정부(300)를 포함할 수 있다.
상부 구조물(100)은 일면, 예컨대 상단면에 평평한 형상의 설치부(101)를 포함할 수 있다.
또한, 하부 구조물(200)은, 상부 구조물(100)에 대응하여 배치되고, 하방으로(도 1의 - Y 방향), 즉 설치부(101)로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 반구 형상을 포함할 수 있다.
고정부(300)는 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)을 결합하여 고정할 수 있다.
그리고, 설치부(101)는 상부 구조물(100)의 상단부(꼭대기)를 상부 구조물(100)의 하단면에 평행하는 평면으로 자른 평면을 가리킬 수 있다.
예를 들어, 상부 구조물(100)은 외력에 의한 물(해수)이 원활하게 통과될 수 있도록 상방으로(도 1의 + Y 방향), 즉 하부 구조물(200)로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 반구 형상, 반원뿔 형상, 반타원체 형상 등에서 선택되는 하나의 형상을 가질 수 있다.
하부 구조물(200)은 외력에 의한 물(예를 들어, 담수 또는 해수)이 원활하게 통과될 수 있도록 하방으로 볼록한 반구 형상을 포함하고, 물 위에 뜰 수 있는 부력을 가질 수 있어, 하부 구조물(200)의 상부에 배치된 상부 구조물(100)을 수면 위에 부상되게 할 수 있다.
태양광 발전시스템용 부유체(10)는 해상에서 외력인 풍하중과 파랑하중에 대한 저항력이 작아 입사 파도가 부유체 표면을 따라 유선(예를 들어, 투과파)이 생성되어 부유식 해상 태양광발전 시스템 하부 내측으로 자연스러운 전파가 발생할 수 있도록 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)에 의해 전체적으로 구 형태를 가질 수 있다.
또한, 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)은 부유체의 침지부 면부식 및 틈부식에 저항성이 강한 우수한 내식성을 위하여 금속 재료 등으로 제조될 수 있다.
이러한 금속 재료로서는, 예를 들어, 고내식 오스테나이트, 페라이트, 듀플렉스 스테인리스강 등에서 선택되는 어느 하나의 재료가 사용될 수 있다.
태양광 발전시스템용 부유체(10)의 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)은 금속 원판을 소성 변형시키는 금속의 프레스 가공 등을 통해 제조될 수 있다.
상부 구조물(100)의 높이(Rb1) 및 하부 구조물(200)의 높이(Rb2)는, 금속의 연신율을 포함한 냉간 가공성을 고려하여 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)의 반경(Ra)보다 작게 설정될 수 있다.
상부 구조물(100)의 하단부(100-1)와 하부 구조물(200)의 상단부(200-1)는 형상이 급격히 변화하는 부분에서 가공 중 크랙이 발생되는 것을 방지하기 위해 금속의 연신율을 포함한 냉간 가공성을 고려하여 라운드 가공되는 라운드부(R2)를 포함할 수 있다.
또한, 태양광 발전시스템용 부유체(10)는, 상부 구조물(100)의 외측 방향으로 연장되는 상부 플랜지부(110), 상부 플랜지부(110)에 대응하여 배치되고 하부 구조물(200)의 외측 방향으로 연장되는 하부 플랜지부(210)를 포함할 수 있다.
고정부(300)는, 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)을 결합하거나, 상부 플랜지부(110)와 하부 플랜지부(210)를 결합할 수 있다.
상부 플랜지부(110)는 상부 구조물(100)의 하단부 외주면에서 외측 방향, 즉 반경 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 하부 플랜지부(210)는 하부 구조물(200)의 상단부 외주면에서 외측 방향, 즉 반경 방향으로 연장될 수 있다.
고정부(300)는, 예를 들어, 상부 구조물(100)의 하단부 내부 또는 외부에 배치된 상부 나사선(미도시)과, 하부 구조물(200)의 상단부 외부 또는 내부에 상부 나사선과 대응하게 하부 나사선(미도시)을 결합하거나, 용접에 의하여 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)을 고정할 수 있다.
또한, 고정부(300)는, 상부 플랜지부(110)와 하부 플랜지부(210)를 체결하기 위한 체결 볼트(310)와, 체결 볼트(310)와 체결되기 위한 너트(320) 등을 포함할 수 있다.
체결 볼트(310)는 상부 플랜지부(110)와 하부 플랜지부(210)의 견고한 결합을 위하여 상부 플랜지부(110)와 하부 플랜지부(210)에 설정된 간격으로 복수개 결합될 수 있다.
그리고, 상부 플랜지부(110)는 체결 볼트(310)가 삽입 결합되기 위한 상부 결합 구멍(111)을 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 상부 결합 구멍(111)에 대응하게 배치되고 체결 볼트(310)가 삽입 결합되기 위한 하부 결합 구멍(211)을 포함할 수 있다.
또한, 상부 결합 구멍(111)은 상부 구조물(100)의 하단부 중앙부(O1)를 중심으로 설정 크기의 반경(R5, 이 경우 R5>Ra임) 상에 상부 플랜지부(110)의 원주면을 따라 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
하부 결합 구멍(211)은 하부 구조물(200)의 상단부 중앙부(O2)를 중심으로 설정 크기의 반경(R5, 이 경우 R5>Ra임) 상에 하부 플랜지부(210)의 원주면을 따라 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 고정부(300)는 상기의 체결 볼트(310)와 너트(320)를 이용하지 않고 상부 플랜지부(110)의 외측면과 하부 플랜지부(210)의 외측면을 용접하여 고정할 수 있다.
상부 플랜지부(110)는 상방으로 볼록한 제1 상부 그루브(113)를 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 하방으로 오목하고 제1 상부 그루브(113)와 대응하게 배치되는 제1 하부 그루브(213)를 포함할 수 있다.
제1 상부 그루브(113)와 제1 하부 그루브(213) 사이에는 제1 비금속 기밀 패드(400)가 배치될 수 있다.
또한, 상부 플랜지부(110)는 상방으로 볼록하고 제1 상부 그루브(113)의 외측에 적어도 하나 이상의 제2 상부 그루브(115)를 포함할 수 있다.
하부 플랜지부(210)는 하방으로 오목하고 제2 상부 그루브(115)와 대응하게 배치되는 제2 하부 그루브(215)를 포함할 수 있다.
제2 상부 그루브(115)와 제2 하부 그루브(215) 사이에는 제2 비금속 기밀 패드(410)가 배치될 수 있다.
또한, 제1 상부 그루브(113)와 제2 상부 그루브(115)는, 상부 구조물(100)의 하단부 중앙부(O1)를 중심으로 설정 크기의 반경(R6, 이 경우 R5>R6>Ra임) 상에 상부 플랜지부(110)의 원주면을 따라 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
제1 하부 그루브(213)와 제2 하부 그루브(215)는, 하부 구조물(200)의 상단부 중앙부(O2)를 중심으로 설정 크기의 반경(R6, 이 경우 R5>R6>Ra임) 상에 하부 플랜지부(210)의 원주면을 따라 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
그리고, 상부 플랜지부(110)는 제1 상부 그루브(113)와 제2 상부 그루브(115) 사이에 상부 평면부(117)를 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 제1 하부 그루브(213)와 제2 하부 그루브(215) 사이에 상부 평면부(117)에 대응하여 배치되는 하부 평면부(217)를 포함할 수 있다.
여기서, 상부 평면부(117) 또는 하부 평면부(217)는 제1 상부 그루브(113) 또는 제2 상부 그루브(115) 보다 상대적으로 굴곡이 적은 영역으로서, 완벽한 평면을 의미하는 것은 아니다.
상부 평면부(117)와 하부 평면부(217) 사이에는 제3 비금속 기밀 패드(420)가 배치될 수 있다.
또한, 제3 비금속 기밀 패드(420)의 두께(2t+h)는, 상부 플랜지부(110)와 하부 플랜지부(210)의 두께(2t)의 합보다 두껍고, 제1 비금속 기밀 패드(400)의 두께보다 얇게 설정될 수 있다.
제1 비금속 기밀 패드(400), 제2 비금속 기밀 패드(410), 및 제3 비금속 기밀 패드(420)의 재료는 실리콘 등으로 이루어질 수 있다.
그리고, 설치부(101)에는 하나의 부유체(10)와 이 하나의 부유체(10)에 인접한 다른 부유체(10)와 연결하기 위한 연결부(500)가 설치될 수 있다.
상부 구조물(100)은 내부가 비어 있는 중공부(미도시)를 포함하고, 하부 구조물(200)은 내부가 비어 있는 중공부(미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)의 각 중공부(미도시)에는 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)이 물 위에 잘 뜰 수 있도록 스티로폼(styrofoam) 등과 같이 비중이 낮은 충진재 등을 삽입하고, 이 충진재들 사이의 공극으로 산소 또는 이산화탄소 등을 주입할 수 있다.
설치부(101)의 중앙부에는 상부 구조물(100)의 내부 중공부와 연통하는 연통부(103)를 포함하고, 연통부(103)에는 상부 구조물(100)의 내부에 양압을 인가하기 위한 양압 인가 장치(600)가 설치될 수 있다.
설치부(101)는 연통부(103)의 중앙을 중심으로 설정 크기의 반경(R3)을 가지며, 연통부(103)는 설정 크기의 반경(R4)을 가질 수 있다.
연결부(500)는, 그 하단부에 배치되고 양압 인가 장치(600)를 설치하기 위한 제1 설치 구멍(510), 인접하는 태양광 발전시스템용 부유체(10)와 연결하기 위한 연결 프레임(530)이 삽입 설치되기 위한 소켓부(520)를 포함할 수 있다.
소켓부(520)는, 연결부(500)의 중앙을 기준으로 설정된 간격으로 복수개 배치될 수 있다. 소켓부(520)는 도 4에서는 연결부(500)의 중앙을 중심으로 90도 간격으로 4개 설치된 것으로 도시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 4개 이하 또는 4개 이상 설치될 수 있음은 물론이다.
또한, 연결부(500)는, 그 상단부에 배치되고 제1 설치 구멍(510)과 연통되고 양압 인가 장치(600)를 삽입 설치하기 위한 제2 설치 구멍(511)을 포함할 수 있다.
제1 설치 구멍(510)은 양압 인가 장치(600)에 양압 인가를 용이하게 하기 위해 제2 설치 구멍(511)보다 작은 크기의 직경을 가질 수 있다.
소켓부(520)의 단면 형상은 연결 프레임(530)의 형상에 맞추어 설정 크기의 두께(t)를 갖고 사다리꼴 형상, 사각형 형상, 원형 형상 등을 가질 수 있다.
소켓부(520)는 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)과 동일한 금속 재료로 용접 등에 의하여 제작될 수 있다.
소켓부(520)의 단면 형상이 사다리꼴 형상, 사각형 형상을 갖는 경우, 소켓부(520)의 절곡면은 금속의 연신율을 포함한 냉간 가공성을 고려하여 과도한 절곡으로 인한 크랙이 발생되지 않도록 설정 크기의 곡률을 갖는 라운드(Rf)를 가질 수 있다.
또한, 연결부(500)의 소켓부(520)의 내부에는 소켓부(520)를 통과하는 계류장치 케이블(540)을 지지하기 위한 적어도 하나 이상의 롤러부(550)를 포함할 수 있다.
소켓부(520)의 내측면에는 롤러부(550)를 임의 회전 가능하게 지지하기 위한 롤러 지지체(551)가 설치될 수 있다.
그리고, 양압 인가 장치(600)는, 주입관(610), 밸브 뚜껑(620), 및 지지체(630)를 포함할 수 있다.
주입관(610)은 연통부(103)에 연통되게 설치되어 양압 인가를 위한 가스를 주입할 수 있다.
또한, 밸브 뚜껑(620)은, 주입관(610)의 상단부에 설치되어 주입관(610)을 닫아 줄 수 있다.
지지체(630)는 설치부(101)에 결합되어 주입관(610)을 지지할 수 있다.
양압 인가 장치(600)는 예컨대, 스냅인 밸브 등으로 이루어질 수 있으며, 이 양압 인가 장치(600)를 이용하여 양압 인가 장치(600) 내에 양압을 주기적으로 확인함으로써, 태양광 발전시스템용 부유체(10)의 파손 및 부식 여부에 대한 상태를 정량적으로 모니터링 할 수 있으며, 추가 양압 부여를 통한 기밀성 확보가 가능하다.
양압 인가 장치(600)의 주입관(610)에는 공기 또는 이산화탄소(CO2) 가스 등이 설정 크기의 압력(예컨대, 대기압보다 높은 압력)으로 주입될 수 있다.
특히, 주입관(610)에 이산화탄소가 주입되어 상부 구조물(100)의 내부를 가압하는 경우, 태양광 발전시스템용 부유체(10)에 틈 부식 등이 발생되어 들어온 바닷물속의 염소이온과 산소가 반응하여 발생할 수 있는 내부 부식의 속도를 현저히 지연시킬 수 있다.
또한, 주입관(610)에는 주입관(610)의 내부의 압력을 측정하기 위한 압력계(미도시)가 설치되고, 이 압력계에는 압력계에서 측정된 압력 정보를 수신하여 이 측정된 압력이 설정 크기의 압력 이하로 감압되면 이를 작업자 등에게 알려주기 위한 알람부(미도시)가 설치될 수 있다.
그리고, 태양광 발전시스템용 부유체(10)에는 부유체(10)의 유지 보수 및 안전 점검 등을 위한 발판 또는 통로(미도시) 등이 설치될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)은 표면에 난류가 생성되도록 하기 위한 복수개의 딤플부(120, 220)를 포함할 수 있다.
딤플부(120, 220)는 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)의 표면에 난류가 생성되도록 프레스 가공 등에 의해 가공될 수 있다.
딤플부(120, 220)는, 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)의 표면에 난류를 생성하여, 태양광 발전시스템용 부유체(10)를 따라 흐르는 조류나 해풍에 의해 후류가 발생하는 영역을 줄여 태양광 발전시스템용 부유체(10)에 작용하는 압력 항력을 감소시키고, 해양 생물의 부착을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템은, 상기에서 설명한 부유체를 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템용 부유체의 작동에 대해서 설명한다.
태양광 발전시스템용 부유체(10)는 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)에 의해 구 또는 구에 가까운 형상을 가질 수 있다..
이에 따라, 어느 방향으로 해풍이 불거나 조류가 흘러올 지 모르는 해상에서 외력인 풍하중과 파랑하중에 대한 저항력이 작아 입사 파도가 태양광 발전시스템용 부유체(10) 표면을 따라 유선(투과파)이 생성되어 부유식 해상 태양광발전 시스템 하부 내측으로 자연스러운 전파가 발생할 수 있다.
태양광 발전시스템용 부유체(10)에 발생하는 저항력(Fd)은 수식(1)과 같이 부유체에 작용하는 바람 또는 조류의 속도(V), 유체 흐름 방향으로의 투영 단면적(A), 유체의 밀도(ρ), 부유체 투영 단면 형상과 관련한 항력계수(Cd) 등으로 표현될 수 있다.
Fd = ρAV2 Cd/2 ---수식(1)
만약, 유체 흐름 방향으로의 투영 단면적(A)이 동일하다고 가정하면, 저항력(Fd)은 부유체 투영 단면 형상과 관련한 항력계수(Cd)에 따라 그 크기가 결정되어진다고 공지되어 있으며, 사각형의 경우 Cd는 0.82이고, 수직평판의 경우 Cd는 1.2이고, 긴 원통형의 경우 Cd는 0.82이고, 짧은 원통형의 경우 Cd는 1.15이고, 구의 경우 0.47이다.
따라서, 비교예에서 사용된 부유체의 형상은 판형, 사각형, 원뿔형 또는 원통형 등으로, 조류의 흐름방향에 따라 항력계수의 변동이 있으며, 그 값 또한, 본 발명의 실시예에서 제시하는 구의 경우에 비해 크다.
또한, 상부 구조물(100)은 상방(도 1의 Y 방향)으로 볼록한 반구 형상을 가지므로, 외력에 의한 해수(물)가 원활하게 통과될 수 있다.
이와 아울러, 하부 구조물(200)은 하방(도 1의 Y 방향)으로 볼록한 반구 형상을 가지며, 부력을 가지고 있으므로, 외력에 의한 해수가 원활하게 통과될 수 있도록 있고, 하부 구조물(200)의 상부에 배치된 상부 구조물(100)을 수면 위에 부상되게 할 수 있다.
또한, 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)은 금속 원판을 소성 변형시키는 금속의 프레스 가공을 통해 제조되므로, 부유체(10)의 침지부 면부식 및 틈부식에 저항성이 강한 우수한 내식성을 가질 수 있다.
그리고, 태양광 발전시스템용 부유체(10)는, 상부 구조물(100)에서 외측 방향으로 연장되는 상부 플랜지부(110), 하부 구조물(200)에서 외측 방향으로 연장되는 하부 플랜지부(210), 및 상부 플랜지부(110)와 상기 하부 플랜지부(210)를 결합하는 고정부(300)를 포함한다.
또한, 상부 플랜지부(110)는 상방으로 볼록한 제1 상부 그루브(113)를 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 하방으로 오목하고 제1 상부 그루브(113)와 대응하게 배치되는 제1 하부 그루브(213)를 포함하며, 제1 상부 그루브(113)와 제1 하부 그루브(213) 사이에는 제1 비금속 기밀 패드(400)가 배치되어 있다.
또한, 상부 플랜지부(110)는 제1 상부 그루브(113)의 외측에 제2 상부 그루브(115)를 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 제1 하부 그루브(213)와 대응하게 배치되는 제2 하부 그루브(215)를 포함하며, 제2 상부 그루브(115)와 제2 하부 그루브(215) 사이에는 제2 비금속 기밀 패드(410)가 배치될 수 있다.
그리고, 상부 플랜지부(110)는 제1 상부 그루브(113)와 제2 상부 그루브(115) 사이에 상부 평면부(117)를 포함하고, 하부 플랜지부(210)는 제1 하부 그루브(213)와 제2 하부 그루브(215) 사이에 상부 평면부(117)에 대응하여 배치되는 하부 평면부(217)를 포함한다.
또한, 상부 평면부(117)와 하부 평면부(217) 사이에는 제3 비금속 기밀 패드(420)가 배치되어 있다.
이와 같이 상부 플랜지부(110), 하부 플랜지부(210) 및 고정부(300) 관련 구성들을 포함함으로써, 태양광 발전시스템용 부유체(10) 내부로 해수가 스며들어 틈 부식과 부력 상실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 태양광 발전시스템용 부유체(10)의 설치부(101)에는 연결부(500)가 설치되어 있으므로, 하나의 부유체(10)와 이 하나의 부유체(10)에 인접한 다른 부유체(10)와 연결할 수 있다.
즉, 연결부(500)의 중앙을 기준으로 설정된 간격으로 복수개 배치된 소켓부(520)에 의하여 하나의 부유체(10)에 인접한 다른 부유체(10)와 연결하기 위한 연결 프레임(530)이 삽입 설치될 수 있다.
소켓부(520)의 단면 형상은 연결 프레임(530)의 형상에 맞추어 설정 크기의 두께(t)를 갖고 예를 들어, 사다리꼴 형상, 사각형 형상, 원형 형상 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 연결부(500)의 소켓부(520)의 내부에는 적어도 하나 이상의 롤러부(550)를 포함하여, 소켓부(520)를 통과하는 계류장치 케이블(540)을 지지할 수 있다.
그리고, 설치부(101)의 중앙부에는 상부 구조물(100)의 내부 중공부와 연통하는 연통부(103)를 포함하고, 연통부(103)에는 상부 구조물(100) 내부에 양압을 인가하기 위한 양압 인가 장치(600)가 설치되어 있다.
이러한 양압 인가 장치(600)를 이용하여 양압 인가 장치(600) 내에 양압을 주기적으로 확인함으로써, 태양광 발전시스템용 부유체(10)의 파손 및 부식 여부에 대한 상태를 정량적으로 모니터링 할 수 있으며, 추가 양압 부여를 통한 기밀성 확보가 가능하다.
특히, 주입관(610)에 이산화탄소가 주입되어 상부 구조물(100)의 내부를 설정 압력으로 가압하는 경우, 태양광 발전시스템용 부유체(10)에 틈 부식 등이 발생되어 들어온 바닷물속의 염소이온과 산소가 반응하여 발생할 수 있는 내부 부식의 속도를 현저히 지연시킬 수 있다.
양압 인가 장치(600)는 상부 구조물(100)의 내부에 대기압보다 높은 압력을 가진 기체를 인가하여, 설치 해역별로 차이가 있는 해수면의 수위 변동과 계절에 따른 온도 변화에 따라 부유체(10)의 부력을 가변 설정하는 것이 간단하게 가능하게 하고 틈 부식을 유발하는 해수가 부유체(10) 내부로 스며드는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
실시예에 따라, 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)은 표면에 딤플부(120, 220)를 포함하여, 상부 구조물(100) 및 하부 구조물(200)의 표면에 난류가 생성되도록 할 수 있다.
이와 같이, 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)의 표면에 딤플부(120, 220)에 의해 난류를 생성함으로써, 태양광 발전시스템용 부유체(10)를 따라 흐르는 조류나 해풍에 의해 후류가 발생하는 영역을 줄여 태양광 발전시스템용 부유체(10)에 작용하는 압력 항력을 감소시키고, 해양 생물의 부착을 최소화시킬 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 설명한다. 이하에서 사용되는 부유체 침적율은 부유체 전체 부피와 해수면 아래로 잠긴 부유체의 부피의 비율을 의미한다.
도 8은 부유체 침적부피(침적율)에 대한 부유체의 개수를 비교예와 본 발명의 실시예와 비교한 그래프이다.
도 8은 0.1MW의 부유식 해상 태양광 발전시스템에 들어가는 태양광 판넬의 무게가 5.56톤(371개)이고 구조체의 무게가 15톤일 때, 부유체 침적율에 따라서, 비교예의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: High Density Polyethlene) 재질을 사용한 양압 인가식 구형 부유체의 개수와, 본 발명의 고내식 금속 재질(듀플렉스 STS)을 사용한 양압 인가식 구형 부유체의 개수를 비교 도시한 것이다.
또한, 외부 환경으로써, 바닷물의 온도는 40도이고, 부유체 내부에 대기압보다 높은 1.1기압(atm) 이산화탄소(CO2)를 인가하고, 구형 부유체의 치수로써, 구의 반경(Ra)은 400mm이고, 구외부의 플랜지 반경폭(R7-Ra)은 150mm라고 가정한다(도 2 참고).
이때, 부유체의 개수는 태양광 판넬의 자중, 구조체의 자중의 합을 단일 부유체가 지지해야 하는 순수 부력 (부력-부유체의 자중-부유체 내부의 CO2 자중)으로 나눔으로써, 결정된다.
또한, 본 발명에서 사용되는 고내식 금속 재질(듀플렉스 STS)의 항복강도는 450 MPa이고, 비교예의 고밀도 폴리에틸렌의 항복강도는 17.8MPa일 때, 부유체의 내구성은 부유체 내부의 기체 압력에 의해 부유체 표면에 발생하는 응력과 부유체 소재의 항복강도의 비인 설계 안전율로부터 추정된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 부유체 침적율이 증가할수록 순수 부력이 증가하므로 부유식 태양광 발전시스템의 부유체 총 개수는 감소됨을 알 수 있다.
또한, 만약 부유체 소재의 두께(t)를 0.8mm로 가정하고 침적율이 작을 경우, 부유체 내부에 폼을 채우고 외부 재질을 HDPE 소재를 사용하는 비교예는 금속에 비해 HDPE의 밀도가 상대적으로 낮아 부유체 개수가 본 발명의 경우에 비해 작다.
그러나, 이때 본 발명의 실시예에 따른 금속 부유체의 경우 설계 안전율은 16이상인 반면, 비교예의 부유체 소재의 두께(t)가 0.8mm의 경우 설계 안전율이 0.64로 내구성이 확보되지 않고 파손이 발생됨을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 설계 안전율과 동일하게 비교예의 설계 안전율을 확보할 목적으로 비교예 HDPE 재질의 부유체 두께를 19mm까지 증가시키는 경우, 본 발명의 실시예 대비 부유체의 개수가 많이 필요함을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 부유체 개수와 유사하게 비교예의 HDPE 재질의 두께를 결정하면 6.15mm로써, 이때의 설계 안전율은 5이다. 따라서, 비교예와 본 발명의 실시예에서 사용되는 부유체의 차이는 환경적 영향을 제외한다 할지라도 내구성 측면에서 3배 이상 차이가 있음을 알 수 있다.
하루 2회의 조석 현상을 가진 해양 환경에서 20년의 수명을 보장하기 위해서는 부유체의 내구 수명은 무한에 가까운 피로 수명을 보일 필요가 있다.
이를 위해, 해양 환경에서 가장 큰 외력인 태풍[강력한 태풍의 압력은 951 헥토파스칼(hPa), 태풍의 속도는 70m/s, 조류의 속도는 7.4km/h에 가깝게 보고된 바 있음]을 가정하면, 부유체에는 수직 방향의 자중에 관련한 정하중 외에 해수면에 평행한 방향의 동하중(조류나 해풍의 압력, 속도)을 받게 된다.
통상의 경우, 무한 수명을 가지는 사이클 수명으로 알려진 106 cycle(>20년)이상에서, 본 발명에 따른 부유체 소재의 두께가 0.8mm인 경우, 금속 부유체의 허용강도는 소재의 인장강도 620MPa와 구형 제작시 고려되는 금속 표면 가공 방법, 하중 조건(인장, 압축, 비틀림), 사용 온도 조건 등의 사용 환경을 고려할 때 219MPa이며, 부유체 침적율에 관계없이 동하중에 대한 안전율로 9이상을 보인다.
이때, 동하중 안전율은 조류에 의한 수중에서의 침지부 저항력과 태풍에 의한 비침지부 저항력의 합을 허용강도, 부유체 두께, 부유체 반경 등으로 계산되는 허용힘으로 나눈 값이다.
도 8에 도시한 비교예의 6.15mm HDPE 두께 구형 부유체의 경우, 동하중에 대한 안전율은 2.83이다. 따라서, 비교예와 본 발명의 실시예에서 사용되는 부유체의 차이는 환경적 영향을 제외한다 할지라도 장시간 사용 수명 안전성 측면에서 3배 이상 차이가 있음을 알 수 있다.
만약, 비교예에서 본 발명의 실시예에 따른 구형 부유체가 아닌 사각형 부유체를 사용할 경우, 유체 에너지에 대한 저항력 지수인 항력 계수차이로 인해 비교예의 동하중에 대한 안전율은 더 작아질 수 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
(부호의 설명)
10: 태양광 발전시스템용 부유체
100: 상부 구조물
101: 설치부
200: 하부 구조물
300: 고정부

Claims (25)

  1. 일면에 평평한 형상의 설치부를 포함하는 상부 구조물;
    상기 상부 구조물에 대응하여 배치되고, 상기 설치부로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 반구 형상을 포함하는 하부 구조물; 및
    상기 상부 구조물과 상기 하부 구조물을 결합하는 고정부;
    를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 구조물은 반구 형상, 반원뿔 형상, 반타원체 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상부 구조물의 외측 방향으로 연장되는 상부 플랜지부; 및
    상기 상부 플랜지부에 대응하여 배치되고, 상기 하부 구조물의 외측 방향으로 연장되는 하부 플랜지부;를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 상부 구조물과 상기 하부 구조물을 나사 또는 용접으로 결합하거나, 상기 상부 플랜지부와 상기 하부 플랜지부를 볼트 또는 용접으로 결합하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지부는 제1 상부 그루브를 포함하고,
    상기 하부 플랜지부는 상기 제1 상부 그루브와 대응하게 배치되는 제1 하부 그루브를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 상부 그루브와 상기 제1 하부 그루브 사이에는 제1 비금속 기밀 패드가 배치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지부는 상기 제1 상부 그루브의 외측에 적어도 하나 이상의 제2 상부 그루브를 포함하고,
    상기 하부 플랜지부는 상기 제2 상부 그루브와 대응하게 배치되는 제2 하부 그루브를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 상부 그루브와 상기 제2 하부 그루브 사이에는 제2 비금속 기밀 패드가 배치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지부는 상기 제1 상부 그루브와 상기 제2 상부 그루브 사이에 상부 평면부를 포함하고,
    상기 하부 플랜지부는 상기 제1 하부 그루브와 상기 제2 하부 그루브 사이에 상기 상부 평면부에 대응하여 배치되는 하부 평면부를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 평면부와 상기 하부 평면부 사이에는 제3 비금속 기밀 패드가 배치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 비금속 기밀 패드, 상기 제2 비금속 기밀 패드, 및 상기 제3 비금속 기밀 패드의 재료는 실리콘으로 이루어지는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치부에는 하나의 부유체와 상기 하나의 부유체에 인접한 다른 부유체와 연결하기 위한 연결부가 설치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치부에는 상기 상부 구조물의 내부 중공부와 연통하는 연통부를 포함하고,
    상기 연통부에는 상기 상부 구조물의 내부에 양압을 인가하기 위한 양압 인가 장치가 설치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 양압 인가 장치를 설치하기 위한 제1 설치 구멍, 및
    인접하는 태양광 발전시스템용 부유체와 연결하기 위한 연결 프레임이 설치되기 위한 소켓부를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소켓부는, 상기 연결부를 기준으로 설정된 간격으로 복수개 배치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소켓부의 단면 형상은 사다리꼴 형상을 갖는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소켓부의 내부에는 상기 소켓부를 통과하는 계류장치 케이블을 지지하기 위한 적어도 하나 이상의 롤러부가 설치되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양압 인가 장치는,
    상기 연통부에 연통되어 양압 인가를 위한 가스를 주입하기 위한 주입관,
    상기 주입관에 설치되어 상기 주입관을 닫아 주기 위한 밸브 뚜껑, 및
    상기 설치부에 결합되어 상기 주입관을 지지하기 위한 지지체를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입관에는 공기 또는 이산화탄소(CO2) 가스가 설정 크기의 압력으로 주입되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 구조물 및 상기 하부 구조물은 금속 재료로 제조되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 재료는 오스테나이트, 페라이트, 듀플렉스 스테인리스강 중에서 선택되는 어느 하나의 재료인, 태양광 발전시스템용 부유체.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 구조물 및 상기 하부 구조물은 표면에 딤플부를 포함하는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 구조물 및 상기 하부 구조물의 높이는, 상기 상부 구조물 및 상기 하부 구조물의 반경보다 작게 설정되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소켓부는 상기 상부 구조물 및 상기 하부 구조물과 동일한 금속 재료로 제조되는, 태양광 발전시스템용 부유체.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 부유체를 포함하는, 태양광 발전시스템.
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