KR20210128781A - 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 구동 방법 - Google Patents

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강금석
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김승한
임주환
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 인공 어초를 이용한 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 계류 앵커 방식의 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 인공 어초를 이용한다. 해상 풍력 발전기 2개 사이에 다수의 해상 부유식 태양광 모듈을 설치하고, 대형 강제 인공 어초를 해상 부유식 태양광 모듈이 탑재된 부유체의 계류 앵커로 활용함으로써, 해상 부유식 태양광 계류장치의 시공비를 절약할 수 있고, 조수간만의 차에 의한 수위 변화에 따른 부유체의 승하강 이동을 최소화하여 안정성을 확보할 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공할 수 있다는 효과가 도출된다.

Description

해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 구동 방법{Floating type photovoltaic power generation System and Driving method thereof}
실시예는 인공 어초를 이용한 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 육상 태양광 발전시스템은 부지의 확보가 필연적이다. 입지 조건에 부합하는 부지 확보가 용이하지 않고, 주변 환경의 영향과 태양광 발전단지 구축에 따른 민원 발생으로 인해 단지 개발이 쉽지 않다.
이를 해결하기 위해 최근에는 부유식 구조물 위에 태양광 발전 설비를 설치함으로써 토지 사용 문제, 일조량 문제에 영향을 받지 않는 해상 부유식 태양광 발전 시스템이 각광을 받고 있다.
도 1은 종래의 부유식 태양광 발전 설비의 예시도이다.
도 1 과 같이 종래의 해상 부유식 태양광 발전 시설은 일정 크기의 부유체 위에 다수의 태양광 모듈을 등간격으로 설치하여 해수면 위에 띄우는 구조의 발전 시스템이다.
이러한 발전 시스템은 해수면에서 발생되는 파랑과 바람에 의해 시설이 흔들릴 우려가 있다.
종래에는 해상/수상 태양광 발전 시설 부유체의 흔들림을 방지하기 위해 부유체에 무게추를 설치하거나 계류장치를 해저면 바닥의 앵커와 부유체에 연결하는 방식이 이용되고 있다.
도 2 는 종래의 부유체 고정을 위한 앵커 시스템의 종류를 도시한 예시도이다. 도 2와 같이 부유체를 해저면에 고정하기위한 앵커로는 닻(kluke)과 핀파일(pin pile), 중력식 기초(Gravity), 평판 앵커(Plate)등이 있으며, 국내 수상/해상 태양광 발전 시스템의 경우 설치가 간편한 닻이나 콘크리트 블록을 이용한 중력식 기초를 주로 사용하고 있다.
그러나 닻이나 중력식 기초의 경우 지지력이 작기 때문에 대형 부유체의 기초로 적합하지 않을 뿐 아니라 해상 환경에서 부유체에 과도한 측방 유동 발생시에 효율적인 대응이 어렵다는 단점이 있었다.
특히, 수심 25m이내에서 가장많이 사용하는 말뚝 앵커는 대형 강관을 항타 및 압입하여 설치하기 때문에 말뚝과 Transition piece 간의 그라우팅 정밀성이 요구되고, 대형 시공 장비가 필요하다.
또한 해상 태양광과 같이 대단면의 부유체에 다점계류가 필요한 구조물에 대한 기술개발이 미흡하며, 경제성과 안정성 확보를 위한 최적의 앵커링 설계 기술이 필요하다.
종래에는 해상/수상 태양광을 설치하기 위한 부유체의 고정방식으로 해저면에 앵커를 설치하고, 앵커와 부유체 사이에 계류장치를 연결하는 방식을 주로 사용하고 있다. 또 다른 설치 방법으로는 해상 부유식 태양광 부유체 아래에 양식장을 겸한 구조물 설치 방법 등에 대한 기술이 제안된 바 있다. 그러나 해상 부유식 태양광 부유체의 안정성을 향상시키고, 부유체를 안정적으로 고정하는 방식에 대한 구체적인 기술을 찾아보기 어려운 실정이다.
한편, 인공 어초는 수심과 어종에 따라 그 크기와 무게가 다양하나 최근 사용되는 인공 어초는 강제 형태의 대형 구조물을 사용한다. 이는 콘크리트 어초 대비 2 내지 8배 크고, 무게는 30t이상 되는 강제 인공 어초이다.
강제 인공 어초를 설치한 지역은 비설치 지역 대비 어획효과가 2.3 내지 2.6배 정도이고, 해조류들이 많이 붙어 바다 환경 개선에 도움을 줄 수 있다. 또한 강제어초는 해저층과 접하는 면적이 넓어 자연침하 및 흔들림이 거의 일어나지 않고, 바다속에 산화될때 생기는 철 이온이 식물성 플랑크톤 중식의 필수 영양분으로 작용하는 것으로 알려져 어자원 조성에 효과가 있다.
또한 기존에 말뚝 앵커를 설치할 경우, 재료비는 절감시킬 수 있으나, 대형 강관을 항타 및 압입해야하기 때문에 시공비가 높아질 수 밖에 없다. 반면, 강제 인공어초를 설치할 경우 재료비는 상승하지만 인공 어초를 육지에서 제작하여 운송 후 해저면에 바로 안착시키기 때문에 시공비 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 공기 단축이 가능해진다는 장점이 도출된다.
실시예는 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 인공 어초를 계류 앵커로 활용하여 해상 부유식 태양광 계류장치의 시공비를 절약할 수 있고, 조수간만의 차에 의한 수위 변화에 따른 부유체의 승하강 이동을 최소화하여 안정성을 확보할 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 수십톤에 해당되는 인공 어초를 계류 앵커로 활용하여 부유체의 중심을 잡아주기 때문에 파고와 파랑에 의한 흔들림과 유실 방지가 가능하고 인공 어초를 이용한 해양 레저와 어초 어장의 복합적 효과를 얻을 수 있어 지역과 어업민에게 경제적 이득을 제공할 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공하고자 한다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 실시예의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예의 제1 측면에 따르면, 해상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공한다. 이러한 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체, 상기 부유체의 상면에 탑재되는 태양광 모듈, 해저에 고정 설치되는 인공 어초 및 상기 인공 어초에 상기 부유체를 연결시키는 계류 장치를 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재를 더 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 부유체 간 충돌 방지를 위한 댐퍼를 더 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템의, 상기 계류 장치는 텐션 조절이 가능하다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기; 및 그 연결된 양단의 부유체와 상기 해상 풍력 발전기를 연결하는 연결 장치를 더 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 파고 또는 수위를 감지하는 센서부; 및 상기 부유체에 탑재되며 상기 센서부로부터 수위감지신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 상기 계류 장치의 길이를 조절하여 상기 부유체를 승하강시키는 승하강 구동장치를 더 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 태양광 발전 관리 서버와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 센서부에서의 수위감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 상기 태양광 발전 관리 서버로 제공하는 제어부를 더 포함한다.
또한, 제1 측면에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템의, 상기 제어부는, 상기 태양광 발전 관리 서버로부터 텐션 조절 및 모터 제어를 수행하기 위한 원격 제어 신호를 수신하여 수신된 원격 제어 신호에 의한 동작을 수행한다.
또한, 실시예의 제2 측면에 따르면, 해상 부유식 태양광 발전 시스템의 구동 방법을 제공한다. 이러한 구동 방법의 시스템은, 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체, 상기 부유체의 상면에 탑재되는 태양광 모듈, 해저에 고정 설치되는 인공 어초, 상기 인공 어초에 상기 부유체를 연결시키는 계류 장치, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기 및 그 연결된 양단의 부유체와 상기 해상 풍력 발전기를 연결하는 연결장치를 포함하고, 상기 구동 방법은, 해상 부유식 태양광 발전 시스템에서 수행되는 구동 방법은 제어부가 상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부로부터 수위 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 획득하는 단계 및 제어부가 획득되는 수위 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 태양광 발전 관리 서버로 제공하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예의 제2 측면에 따른 구동 방법은, 상기 제어부가, 상기 태양광 발전 관리 서버로부터 텐션 조절 및 모터 제어를 수행하기 위한 원격 제어 신호를 수신하여 수신된 원격 제어 신호에 의한 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예의 제2 측면에 따른 구동 방법은, 상기 부유체에 탑재되는 승하강 구동장치가 상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부에서의 감지 신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 상기 계류 장치의 길이를 조절하여 상기 부유체를 승하강시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 실시예의 제2 측면에 따른 구동 방법의, 해상 부유식 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재를 포함한다.
실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법에 의하면 인공 어초를 계류 앵커로 활용하여 해상 부유식 태양광 계류장치의 시공비를 절약할 수 있고, 조수간만의 차에 의한 수위 변화에 따른 부유체의 승하강 이동을 최소화하여 안정성을 확보할 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공할 수 있다는 효과가 도출된다.
또한 수십톤에 해당되는 인공 어초를 계류 앵커로 활용하여 부유체의 중심을 잡아주기 때문에 파고와 파랑에 의한 흔들림과 유실 방지가 가능하고 인공 어초를 이용한 해양 레저와 어초 어장의 복합적 효과를 얻을 수 있어 지역과 어업민에게 경제적 이득을 제공할 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라 수십 톤에 해당하는 인공 어초를 계류 앵커로 활용함으로써 부유체의 중심을 잡아주기 때문에 유실방지가 가능하고 인공 어초를 겸한 해양레저와 어초 어장의 복합적 효과를 얻을 수 있어 지역과 어업민에게 경제적 이득을 제공해줄 수 있는 효과가 도출된다.
뿐만 아니라 육상 태양광 발전 시설 구축에 대한 면적 부족 문제를 해결할 수 있고 환경 훼손에 의한 민원 유발 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라 빛산란과 모듈의 온도 저하로 인해 육상에서보다 더 많은 발전량을 얻을 수 있는 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 설치방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 부유식 태양광 발전 설비의 예시도 이다.
도 2 는 종래의 부유체 고정을 위한 앵커 시스템의 종류를 도시한 예시도 이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 예시도 이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 간 연결관계를 설명하기 위한 예시도 이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템의 구동 방법의 흐름도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 예시도이다.
일 실시예에 따른 계류 앵커 방식의 해상 부유식 태양광 발전 시스템(1)은 인공 어초(30)를 이용한다. 해상 풍력 발전기(10) 2개 사이에 다수의 해상 부유식 태양광 모듈을 설치하고, 대형 강제 인공 어초(30)를 해상 부유식 태양광 모듈(20)이 탑재된 부유체(22)의 계류 앵커로 활용한다.
또한 해상 풍력발전기에 설치된 파고/수위 센서와 부유체(22) 위에 설치된 컨트롤 박스(21)를 통해 조수간만의 차에 의한 부유체 승하강 제어가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 수십 톤에 달하는 인공 어초를 계류 앵커로 활용함으로써 부유체의 중심을 잡아주기 때문에 파고와 파랑에 의한 흔들림과 유실을 방지할 수 있다.
또한 인공 어초(30)를 겸한 해양 레저와 어초 어장의 복합적 효과를 얻을 수 있어 지역과 어업민에게 경제적 이득을 제공해줄 수 있는 효과가 도출된다.
즉 본 발명의 일 실시예에 따르면 육상 태양광 발전 시설을 구축함에 있어 부족한 면적과 환경 훼손에 의한 민원 유발 문제를 해결할 수 있다. 또한 빛 산란과 모듈의 온도 저하로 인해 육상에서보다 더 많은 양의 에너지를 얻을 수 있으며, 해상에서 부유체(22)의 안정성 확보가 가능한 해상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.
도 3 에서와 같이 일 실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체(22), 부유체(22) 상면에 탑재되는 태양광 모듈(20), 해저에 고정 설치되는 인공 어초(30) 및 인공 어초(30)에 부유체(22)를 연결시키는 계류 장치(23)를 포함한다.
부유체(22)는 태양광 모듈(20)을 수면 위에 위치시키기 위해 구비되는 구성요소로써, 일 실시예에 있어서 일정 두께를 가진 플레이트 형상으로 구현될 수 있다.
이때, 플레이트 형상이라 함은 사각의 형상뿐만 아니라 원형의 형상 등 어떠한 형상이어도 무방하고, 외곽의 선이 유지되며 전체적인 판형의 상태가 유지되는 한도에서는 일정 부분이 뚫린 형태로 형성되어도 무방하다 할 것이다.
태양광 모듈(20)은 태양에너지를 전기에너지로 전환하는 태양 전지판을 포함한다. 일 실시예에 있어서 태양광 모듈(20)은 판상 형태로 부유체(22)의 상면에 고정설치될 수 있다.
태양광 모듈(20)에는 복수 개의 태양전지가 부착되고, 태양광 모듈(20)의 태양전지는 P형 반도체 및 N형 반도체를 사용하여 태양광을 전기에너지로 변환한다.
즉, P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 태양광이 입사되면, 태양광이 가지고 있는 광에너지에 의해 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 발생한 정공은 P형 반도체 쪽으로 이동하게 되며, 발생한 전자는 N형 반도체 쪽으로 이동하게 되어 전기에너지가 발생된다.
인공 어초(30)는 계류 장치(23)와 연결되는 앵커를 대신하여 설치된 구조물이다. 일 실시예에 있어서 인공 어초(30)는 파고와 파랑에 흔들리는 부유체(22)의 안정성을 확보하기 위해 계류 장치(23)로 부유체(22)에 연결될 수 있다.
계류 장치(23)는 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)와 인공 어초(30) 사이에서 존재하고 파고에 따른 부유체(22)의 움직임을 고정시켜준다. 본 발명의 일 실시예에 따른 계류 장치(23)는 텐션 조절이 가능한 부재로 구현된다.
일 양상에 있어서, 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고, 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22) 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재(24)를 더 포함한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 간 연결관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 에서와 같이 연결 부재(24)는 구체적으로 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22) 사이에 부유체(22) 간 충돌 방지를 위한 댐퍼(25)와 체인(26)으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서 댐퍼와 체인(26)으로 구성됨으로써 부유체(22)는 텐션 조절이 가능하고 부유체 간의 충돌 방지가 가능해진다. 또한 파도(W)의 웨이브를 흡수하는 형태로 구성된다. 체인(26)은 유동성을 가진 부재로 구현된다. 따라서 파도(W)가 치더라도 댐퍼(25)와 체인(26)이 상하좌우(M)로 움직이면서 부유체(22)의 유실을 방지할 수 있다.
즉 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 부유체(22)들 사이에 환경 하중(파랑, 풍랑, 동적/정적 하중, 하중 방향)에 유연하게 대응하기 위한 방안으로 댐퍼 형태의 연결 고리를 설치한 구조로 구현된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 일 실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기(10) 및 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)가 적어도 두 개 이상 연결된 양 끝단의 부유체(22)와 해상 풍력 발전기(10)를 연결하는 연결 장치(11)를 더 포함한다.
즉 부유체(22)의 안정성과 유실 방지를 목적으로 해상 풍력 발전기(10)와 가장 가까운 해상 부유식 태양광 발전시스템의 부유체(22)를 연결 장치(11)로 연결한다.
해상 풍력 발전기(10)는 해저 지면에 고정된 형태로 설치된다. 따라서 해상 풍력 발전기(10)에 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)가 연결 장치(11)로 서로 연결됨으로써, 수위 변화시에도 부유체(22)의 안정성을 확보하기 위한 보조 장치로 활용될 수 있다.
또한 해상 풍력 발전기(10)에 탑재되는 파고 또는 수위를 감지하는 센서부(12) 및 부유체(22)에 탑재되며 센서부(12)로부터 감지신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 계류 장치(23)의 길이를 조절하여 부유체(22)를 승하강시키는 승하강 구동장치를 더 포함한다.
센서부(12)는 파고 또는 수위를 감지한다. 일 실시예에 있어서 센서부(12)는 해상 풍력 단지의 환경 모니터링을 위해 설치된 센서로 구현될 수 있다. 또한 센서부(12)는 연결 장치(11)를 통해 통신을 수행하며, 실시간으로 수위에 대한 데이터를 주고 받아 연결 장치(11)가 수축/확장할 수 있도록 감지 신호를 제공한다.
즉 일 실시예에 있어서 연결 장치(11)는 센서부(12)에서 감지되는 파고 또는 수위 상태에 따라 수축되거나 확장될 수 있다.
승하강 구동장치는 부유체(22)의 상부 위에 탑재되는 컨트롤 박스(21) 내부에 구비될 수 있다. 승하강 구동장치는 수위 변화시에 부유체(22)와 인공 어초(30) 간의 계류 장치(23)의 체인 길이 조절을 통해 승하강 이동 가능하게 구현된다. 일 실시예에 있어서 승하강 구동장치는 모터와 루프 조절 장치를 포함한다. 모터의 구동으로 루프를 조절하여 부유체(22)의 승하강 이동을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서 승하강 구동장치는 제어부로부터 수신되는 제어 신호에 의해 구동된다.
추가적인 양상에 일 실시예에 따른 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 외부의 태양광 발전 관리 서버와 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 센서부(12)에서의 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 상기 태양광 발전 관리 서버로 제공하는 제어부를 더 포함한다.
이때 통신부 및 제어부는 부유체(22)에 탑재되는 방수 가능한 재질의 컨트롤 박스(21) 내부에 구비될 수 있다.
통신부는 육상의 태양광 발전 관리 서버와 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있는 기술적 구성을 모두 포괄하도록 해석된다.
제어부는 센서부(12)에서의 수위 감지 신호와 태양광 모듈(20) 및 해상 풍력 발전기(10)에서의 발전 상태 정보, 그리고 온도나 습도, 풍속과 같은 기후 정보를 통신부를 통해 태양광 발전 관리 서버로 전송한다.
또한 제어부는 통신부를 통해 태양광 발전 관리 서버로부터 수신되는 원격 제어 신호에 대응되는 물리적 동작을 실행시킨다. 일 실시예에 있어서 원격 제어 신호는 계류 장치(23)의 텐션 조절 및 승하강 구동장치의 모터 제어를 수행하기 위한 제어 신호를 포함한다.
추가적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템의 해양 하부에 가두리 양식장을 설치하여 발전 설비의 이용효율을 높이고, 양식장 구조체를 필요에 따라 승하강 시킬 수 있게 구현함으로써 적조 피해 또는 태풍 피해를 피해서 바다속 깊이 양식장을 내릴 수 있는 효과가 도출될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 부유식 태양광 발전 시스템은 야간에 발광시키기 위한 LED 램프 모듈을 이용한 조명을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 인공 어초의 해조류의 성장을 활성화시켜서 양식장의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템은 해상 시스템과 육상의 태양광 발전 관리 서버를 통신망으로 연결하여 언제라도 육상의 태양광 발전 관리 서버에서 해상 시스템을 감시 모니터링할 수 있다.
또한, 육상의 태양광 발전 관리 서버로부터의 원격 제어에 의해 양식장 구조체 즉 태양광 모듈(20)이 상면에 탑재된 부유체(22)를 승하강시킬 수 있으며 태양광 모듈(20) 및 해상 풍력 발전기(10)에서의 생산 전력을 효율적으로 관리하고 생산 전력을 송전시키도록 제어할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템의 구동 방법의 흐름도이다.
일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템은 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체, 상기 부유체 상면에 탑재되는 태양광 모듈, 해저에 고정 설치되는 인공 어초, 상기 인공 어초에 상기 부유체를 연결시키는 계류 장치, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기 및 그 연결된 양단의 부유체와 해상 풍력 발전기를 연결하는 연결장치를 포함한다.
일 양상에 있어서 해상 부유식 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고, 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재를 포함한다.
먼저, 제어부는 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부로부터 수위 감지 신호와 태양광 모듈 및 해상 풍력 발전기에서의 발전 상태 정보, 그리고 온도나 습도, 풍속과 같은 기후 정보를 획득한다(S500).
그리고 제어부는 획득되는 수위 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 상기 태양광 발전 관리 서버로 제공한다(S510).
이에 따라 일 실시예에 따른 해양 부유식 태양광 발전 시스템의 구동 방법은 해상 시스템과 육상의 태양광 발전 관리 서버를 통신망으로 연결하여 언제라도 육상의 태양광 발전 관리 서버에서 해상 시스템을 감시 모니터링할 수 있다.
이후에 제어부는 태양광 발전 관리 서버로부터 텐션 조절 및 모터 제어를 수행하기 위한 원격 제어 신호를 수신하여(S520) 수신된 원격 제어 신호에 의한 동작을 수행한다(S530).
일 실시예에 있어서 원격 제어 신호는 계류 장치의 텐션 조절 및 승하강 구동장치의 모터 제어를 수행하기 위한 제어 신호를 포함한다.
그리고 상기 부유체에 탑재되는 승하강 구동장치는 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부에서의 감지 신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 상기 계류 장치의 길이를 조절하여 상기 부유체를 승하강시킨다.
따라서 육상의 태양광 발전 관리 서버로부터의 원격 제어에 의해 양식장 구조체 즉 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체를 승하강시킬 수 있으며 태양광 모듈 및 해상 풍력 발전기에서의 발전 상태 정보를 효율적으로 관리하고 생산 전력을 송전시키도록 제어할 수 있다.
추가적으로 승하강 구동장치는 제어부로부터의 원격 제어 신호에 의해 계류 장치의 길이를 조절하여 부유체를 승하강시킬 수도 있다.
이상에서 실시예의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 실시예의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 실시예의 기본개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 실시예의 권리범위에 속하는 것이다.
따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시로서 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
10: 해상 풍력 발전기 11: 연결장치
20: 태양광 모듈 21: 컨트롤 박스
22: 부유체 23: 계류 장치
24: 연결부재 25: 댐퍼
26: 체인 30: 인공 어초

Claims (12)

  1. 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체;
    상기 부유체의 상면에 탑재되는 태양광 모듈;
    해저에 고정 설치되는 인공 어초; 및
    상기 인공 어초에 상기 부유체를 연결시키는 계류 장치
    를 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재를
    더 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 부유체 간 충돌 방지를 위한 댐퍼
    를 더 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계류 장치는 텐션 조절이 가능한 부재인, 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기; 및
    그 연결된 양단의 부유체와 상기 해상 풍력 발전기를 연결하는 연결 장치
    를 더 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 파고 또는 수위를 감지하는 센서부; 및
    상기 부유체에 탑재되며 상기 센서부로부터 수위감지신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 상기 계류 장치의 길이를 조절하여 상기 부유체를 승하강시키는 승하강 구동장치
    를 더 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    태양광 발전 관리 서버와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 센서부에서의 수위감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 상기 태양광 발전 관리 서버로 제공하는 제어부
    를 더 포함하는 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 발전 관리 서버로부터 텐션 조절 및 모터 제어를 수행하기 위한 원격 제어 신호를 수신하여 수신된 원격 제어 신호에 의한 동작을 수행하는, 해상 부유식 태양광 발전 시스템.
  9. 해상 부유식 태양광 발전 시스템의 구동 방법으로서,
    상기 시스템은, 수면 위에 구조물을 부유시키기 위한 부유체, 상기 부유체의 상면에 탑재되는 태양광 모듈, 해저에 고정 설치되는 인공 어초, 상기 인공 어초에 상기 부유체를 연결시키는 계류 장치, 상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 연결되고, 그 연결된 양단에 설치되는 해상 풍력 발전기 및 그 연결된 양단의 부유체와 상기 해상 풍력 발전기를 연결하는 연결장치를 포함하고,
    상기 구동 방법은,
    제어부가 상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부로부터 수위 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 획득하는 단계; 및
    제어부가 획득되는 수위 감지 신호, 발전 상태 및 기후 정보를 태양광 발전 관리 서버로 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부가,
    상기 태양광 발전 관리 서버로부터 텐션 조절 및 모터 제어를 수행하기 위한 원격 제어 신호를 수신하여 수신된 원격 제어 신호에 의한 동작을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 부유체에 탑재되는 승하강 구동장치가 상기 해상 풍력 발전기에 탑재되는 센서부에서의 감지 신호를 수신하고, 수위 변화에 따라 상기 계류 장치의 길이를 조절하여 상기 부유체를 승하강시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    해상 부유식 태양광 발전 시스템은,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체가 적어도 두 개 이상 등 간격으로 배치되고,
    상기 태양광 모듈이 상면에 탑재된 부유체 사이에 텐션 조절이 가능한 연결 부재를 포함하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115088659A (zh) * 2022-06-02 2022-09-23 江苏科技大学 海上浮式风力发电机与海下光伏发电及养殖网箱综合设备

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