KR20120134450A - 수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 수면에 부상 가능하게 설치되는 플로팅 부재; 상기 플로팅 부재의 상면에 안착되어 입사되는 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈; 상기 플로팅 부재를 관통하여 고정되는 환상의 고정축; 상기 플로팅 부재를 고정축을 기준으로 태양의 궤도에 따라 회전시키는 가동부; 및 중심이 상기 고정축의 상하단 중 어느 한 곳에 감기며 양단이 상기 플로팅 부재의 양측에 체결되는 회전방지용 와이어;를 포함하는 수면 부상형 태양광 발전장치가 제공된다.
이에 의하면, 악천후 시 제어 불가능한 상태의 플로팅 부재를 임시로 안전하게 지지하여 태양광 발전 설비의 파손을 막을 수 있음은 물론, 가동부재를 보수한 후 태양광 발전의 안정된 운용을 기할 수 있게 된다.

Description

수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치 {SAFETY APPARATUS FOR WATER SURFACE FLOATING TYPE SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATOR}
본 발명은 열악한 수상 환경에서 운용되는 태양광 발전장치를 보다 안정되게 운용할 수 있는 수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 장치는 빛이 조사(照射)되면 광전 효과에 의해 광 기전력을 발생하는 태양 전지를 이용하여 전기를 생산하게 된다.
도 1은 종래의 일례에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도로서, 종래의 태양광 발전장치(10)는 수면에서 부유 가능한 플로팅 부재(11), 이 플로팅 부재(11)의 상면에 배치된 다수의 태양전지 모듈(12), 상기 태양전지 모듈(12)과 연결되는 전력 변환 장치(도시 생략함) 및 축전지(도시 생략함) 등을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 플로팅 부재(11)는 별도의 회전수단에 의해 태양의 궤도에 따라 수면상에서 회전 가능하게 운용되어 태양전지 모듈(12)에 대한 태양 빛의 입사각을 적절히 조절함으로써 발전효율을 높일 수 있다.
상기 태양전지 모듈(12)은 다수의 태양 전지를 연결하여 모듈화한 것으로서, 이 태양 전지에 내장된 반도체 물질이 태양 빛을 받아 전기를 생성하게 된다.
한편, 강과 호수 및 바다는 태양광의 조사에 영향을 미치는 장애물이 거의 없는 자연적인 조건을 갖추고 있어서, 상술한 태양광 발전장치(10)를 설치할 경우, 발전 효율을 극대화할 수 있다.
다만, 강에는 물이 일정한 방향(상류에서 하류)으로 항상 흐르고 있으며, 호수에는 지형적인 영향으로 인하여 높은 풍속의 바람이 불어 수면에 파도가 발생하게 되며, 바다에는 바람, 조류 등에 의해 강과 호수보다 더욱 큰 물의 흐름과 파도가 발생하여 태양광 발전장치(10)를 운용하기는 수상 환경이 열악하다.
따라서 도면으로 미 도시하였으나, 종래의 태양광 발전장치(10)는 수상환경에 따른 플로팅 부재(11)의 흔들림 또는 충격을 최소화하면서 상하운동을 유도하도록 플로팅 부재(11)의 중심(10a)으로 고정축(도시 생략)을 기립되게 내삽하고, 이 고정축을 별도의 지지수단을 통해 견고하게 지지하는 구조가 안출된 바 있다.
이에 따라서, 플로팅 부재(11)는 고정축을 중심으로 태양빛을 따라 일정궤도로 회전할 수 있게 되는데, 큰 파도나 바람 등에 의해 상기한 회전수단이 파손될 경우에는 회전 구속 상태가 풀어져 태양전지 모듈(12)에 대한 입사각 조절 및 태양광 발전의 안정된 운용이 불가능하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 플로팅 부재를 회전시키는 회전수단의 파손시 플로팅 부재를 임시 지지할 수 있는 수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치는, 수면에 부상 가능하게 설치되는 플로팅 부재; 상기 플로팅 부재의 상면에 안착되어 입사되는 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈; 상기 플로팅 부재를 관통하여 고정되는 환상의 고정축; 상기 플로팅 부재를 고정축을 기준으로 태양의 궤도에 따라 회전시키는 가동부; 및 중심이 상기 고정축의 상하단 중 어느 한 곳에 감기며 양단이 상기 플로팅 부재의 양측에 체결되는 회전방지용 와이어;를 포함하여 구성된다.
상기 플로팅 부재는, 상기 고정축이 관통되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플로팅 부재의 관통공과 상기 고정축의 원주면 사이에는 베어링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 가동부재는, 지상에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축 상에 설치된 롤러와, 상기 플로팅 부재의 가장자리에 고정설치되는 고정바와, 일단이 상기 롤러에 권취 가능하게 연결되며 타단이 상기 고정바 상에 고정된 당김줄를 포함하여 서로 대응(풀림과 감김이 교차)하도록 적어도 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 회전방지용 와이어는, 상기 플로팅 부재의 회전을 방해하지 않는 범위에서 양단이 느슨하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 플로팅 부재에는, 상기 회전방지용 와이어의 감김 위치를 고정시키는 와이어 고정부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치의 안전장치에 의하면, 악천후 시 당김줄이 끊어져 제어 불가능한 상태가 된 플로팅 부재를 임시로 안전하게 지지하여 태양광 발전 설비의 파손을 막을 수 있음은 물론, 가동부재를 보수한 후 태양광 발전의 안정된 운용을 기할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 일례에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 도 4의 'A'부분 도면,
도 6은 도 5의 와이어 고정부재의 확대도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도 및
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치에 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치를 나타내 보인 사시도, 도 3은 도 2의 평면도, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도, 도 5는 도 4의 'A'부분 도면 및 도 6은 도 5의 와이어 고정부재의 확대도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치(100)는 플로팅 부재(110), 복수의 태양전지 모듈(120), 고정축(130), 가동부재(140) 및 회전방지용 와이어(150)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 플로팅 부재(110)는 도면에서 원형으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 타원형이나 사각형 등 다각형 구조가 될 수 있다.
즉, 상기 플로팅 부재(110)는 수면에 부상 가능하게 설치되는 플레이트 형상이면 다양한 구조가 있을 수 있으며, 판면의 중심으로는 상기 고정축(130)이 관통되는 관통공(110a)이 형성됨이 바람직하다.
필요에 따라 상기한 플로팅 부재(110)의 하부에는 복수의 부유체(170)가 더 구비될 수 있다.
또, 상기 플로팅 부재(110)는 수면과 상기 태양전지 모듈(120)의 하부가 대응될 수 있도록 일정 구간에 슬롯홀(110b)이 구비되는 바, 대류 현상에 의해 수면의 저온 기체가 가열된 상기 태양전지 모듈(120)의 하부와 접촉되어 상기 태양전지 모듈(120)을 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 태양전지 모듈(120)은 상기 플로팅 부재(110) 상에 고정되어 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 구성으로서, 태양 빛을 받는 반도체 물질에 의해 전기를 생성하는 태양전지를 여러 개 연결하여 모듈화된 구조이다.
이 태양전지 모듈(120)은 일정한 각도로 이루어진 경사구조를 통해 태양의 빛이 수직으로 입사될 수 있도록 그 하부에 복수의 지지대(125)가 설치되며, 상기 플로팅 부재(110)의 크기에 따라 그 설치 갯수를 다양하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 고정축(130)은 상기 플로팅 부재(110)의 관통공(110a)을 관통하여 고정되는 환상 구조로서 하단이 지반에 매설될 수 있으며, 또는 매설되지 않고 별도의 지지수단을 통해 기립된 상태가 유지될 수도 있다.
아울러, 본 발명의 수면 부상형 태양광 발전장치(100)는 상기 플로팅 부재(110)의 관통공(110a)과 상기 고정축(140)의 원주면 사이에 상기 플로팅 부재(110)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(160)을 더 구비할 수 있다.
아울러, 상기 가동부재(140)는 상기 태양전지 모듈(120)을 태양의 궤도에 따라 태양빛의 입사각을 감지하여 상기 플로팅 부재(110)의 위치를 회전시키는 구조이다.
이 가동부재(140)는 지상에 설치되어 동력을 제공하는 구동모터(141)와, 상기 구동모터(141)의 회전축(141a) 상에 설치된 롤러(142)와, 상기 플로팅 부재(110)의 가장자리에 고정설치되는 고정바(143)와, 일단이 상기 롤러(142)에 권취 가능하게 연결되며 타단이 상기 고정바(143) 상에 고정된 당김줄(144)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 가동부재(140)는 한 쌍으로 서로 일정거리 이격 설치되어 태양의 궤도에 따른 미도시한 제어장치에 의해 각 구동모터(141)가 서로 반대 방향으로 회전 제어된다.
이러한 상기 가동부재(140)는 본 실시예에 한정되지 않는바, 상기 플로팅 부재(110)을 회전시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 설치구조가 적용되더라도 무방하다.
한편, 상기 회전방지용 와이어(150)는 중심이 상기 고정축(130)의 상하단 중 어느 한 곳(본 실시예에서는 하단)에 감기며, 양단이 상기 플로팅 부재(110)의 연결부재(111)에 각각 체결되는 구조이다.
이와 같은 상기 회전방지용 와이어(150)는 상기 플로팅 부재(110)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 양단이 느슨하게 설치됨이 바람직하다.
이때, 상기 회전방지용 와이어(150)의 중심은 상기 플로팅 부재(110)에 대한 감김 위치를 고정시킬 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 부재(110)에 적어도 하나의 와이어 고정부재(115)가 부가적으로 고정 설치될 수 있다.
이 와이어 고정부재(115)는 도 6에 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 단면 형상을 이루어지며, 양단이 고정될 경우 상기 플로팅 부재(110)와의 사이에 공간을 형성하게 된다.
따라서, 상기 회전방지용 와이어(150)는 이 와이어 고정부재(115)의 공간을 통과하여 위치되며, 중심의 감김 위치가 상기 플로팅 부재(110)의 한 지점에 고정된 상태를 안전하게 유지할 수 있게 된다.
이하, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 수면부상식 태양광 발전장치(100)의 작용에 대해 살펴본다.
가동부재(140)는 감지되는 입사각에 따라 마주하는 한 조의 구동모터(141)들을 정회전시키고, 마주하는 다른 조의 구동모터(141)들을 역회전시킴으로써 각 롤러(142)들이 회전하게 되면, 서로 마주하는 각 조의 당김줄(144)들은 감겨짐과 풀어짐이 서로 교차됨으로써 플로팅 부재(110)를 상기 고정축(130)을 중심으로 어느 한 방향으로 회전시킬 수 있게 된다.
이를 적절히 제어하여 상기 플로팅 부재(110)가 태양의 이동 궤적을 따라 회전됨에 따라 상기 태양전지 모듈(120)과 태양은 최적의 각도를 이루게 되어 태양에서 입사되는 빛이 태양전지 모듈(120)의 표면상에 최대로 전달되는 것이다.
이때, 수상 환경이 악화되어 큰 파도가 일거나 높은 풍속의 바람이 불 경우에 가동부재(140)의 당김줄(144)이 끓어질 수가 있다.
이렇게 되면, 플로팅 부재(110)는 당김줄(144)에 의한 구속 상태가 풀어져 태양전지 모듈(12)에 대한 입사각 조절 및 태양광 발전의 안정된 운용이 불가능하게 됨은 물론, 주요 시설물의 파손이 우려된다.
이 경우, 플로팅 부재(110)가 바람과 파도에 의해 어느 한 방향으로 제어 불가능하게 회전하게 되는데, 이때 양단이 플로팅 부재(110)의 양측에 느슨한 상태로 설치되어 있던 회전방지용 와이어(150)가 팽팽한 상태로 되면서 플로팅 부재(110)의 회전을 구속함으로써 가동부재(140)의 당김줄(144)이 끓어진 비상 상황에서 플로팅 부재(110)를 임시 지지할 수 있게 된다.
따라서, 악천후 시 당김줄(144)이 끊어져 제어 불가능한 상태가 된 플로팅 부재(110)를 임시로 안전하게 지지하여 태양광 발전 설비의 파손을 막을 수 있음은 물론, 가동부재를 보수한 후 태양광 발전의 안정된 운용을 기할 수 있게 된다.
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.
그 예로, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치(200)를 나타내 보인 사시도로서, 고정축(130)의 원주에 일 실시예의 와이어 고정부재(115)를 대신하는 연결고리(215)를 한 쌍으로 고정 설치하고 이 연결고리(215)에 한 쌍의 회전방지용 와이어(250)의 일단을 각각 연결한 후, 상기 회전방지용 와이어(250)의 타단을 상기 플로팅 부재(110)의 각 연결부재(111)에 교차되게 체결하여 본 일 실시예의 작용과 동일하게 구현할 수 있다.
이 경우도, 상기 회전방지용 와이어(250)는 상기 플로팅 부재(110)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 양단이 느슨하게 설치됨이 바람직하다.
또 다른 예로, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수면 부상형 태양광 발전장치(300)를 나타내 보인 사시도로서. 고정축(130)의 원주에 설치되는 와이어 고정부재(115) 또는 연결고리(215)를 대신하여 수심 바닥에 별도의 지반 고정부재(315)를 한 쌍으로 설치하고 각 지반 고정부재(315)에 한 쌍의 회전방지용 와이어(350)의 일단을 각각 연결한 후, 상기 회전방지용 와이어(350)의 타단을 상기 플로팅 부재(110)의 각 연결부재(111)에 교차되게 체결하여 본 일 실시예의 작용과 동일하게 구현할 수도 있다.
이 경우도, 상기 회전방지용 와이어(250)는 상기 플로팅 부재(110)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 양단이 느슨하게 설치되며, 특히 고정축(130)과 한 쌍의 지반 고정부재(315)는 일직선 상에 배치됨이 바람직하다.

Claims (8)

  1. 수면에 부상 가능하게 설치되는 플로팅 부재(110);
    상기 플로팅 부재(110)의 상면에 안착되어 입사되는 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈(120);
    상기 플로팅 부재(110)를 관통하는 고정축(130);
    상기 플로팅 부재(110)를 고정축(130)을 기준으로 태양의 궤도에 따라 회전시키는 가동부(140); 및
    중심이 상기 고정축(130)의 상하단 중 어느 한 곳에 감기며 양단이 상기 플로팅 부재(110)의 양측에 체결되는 회전방지용 와이어(150);
    를 포함하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플로팅 부재(110)에는, 상기 고정축(130)이 관통되는 관통공(110a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 플로팅 부재(110)의 관통공(110a)과 상기 고정축(140)의 원주면 사이에는 베어링(160)이 구비되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가동부(140)는, 지상에 설치되는 구동모터(141)와, 상기 구동모터(141)의 회전축(141a) 상에 설치된 롤러(142)와, 상기 플로팅 부재(110)의 가장자리에 고정설치되는 고정바(143)와, 일단이 상기 롤러(142)에 권취 가능하게 연결되며 타단이 상기 고정바(143) 상에 고정된 당김줄(144)를 포함하여 서로 대응(풀림과 감김이 교차)하도록 적어도 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전방지용 와이어(150)는, 상기 플로팅 부재(110)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 양단이 느슨하게 설치되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 플로팅 부재(110)에는, 상기 회전방지용 와이어(150)의 감김 위치를 고정시키는 와이어 고정부재(115)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수면 부상형 태양광 발전장치(100).
  7. 수면에 부상 가능하게 설치되는 플로팅 부재(110);
    상기 플로팅 부재(110)의 상면에 안착되어 입사되는 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈(120);
    상기 플로팅 부재(110)를 관통하는 고정축(130);
    상기 플로팅 부재(110)를 고정축(130)을 기준으로 태양의 궤도에 따라 회전시키는 가동부(140);
    상기 고정축(130)의 원주에 고정 설치되는 한 쌍의 연결고리(215); 및
    일단이 상기 연결고리(215)에 각각 연결되며 타단이 상기 플로팅 부재(110)의 양측에 교차되게 각각 체결되는 한 쌍의 회전방지용 와이어(250);
    를 포함하는 수면 부상형 태양광 발전장치(300).
  8. 수면에 부상 가능하게 설치되는 플로팅 부재(110);
    상기 플로팅 부재(110)의 상면에 안착되어 입사되는 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈(120);
    상기 플로팅 부재(110)를 관통하는 고정축(130);
    상기 플로팅 부재(110)를 고정축(130)을 기준으로 태양의 궤도에 따라 회전시키는 가동부(140);
    수심 바닥에 상기 고정축(130)과 일직선 상에 설치되는 한 쌍의 지반 고정부재(315); 및
    일단이 상기 지반 고정부재(315)에 각각 연결되며 타단이 상기 플로팅 부재(110)의 양측에 교차되게 각각 체결되는 한 쌍의 회전방지용 와이어(350);
    를 포함하는 수면 부상형 태양광 발전장치(300).
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