KR101681640B1 - 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 복수개의 환형부유체를 이용하여 경제적이고, 상기 환형부유체의 하단부 양측면이 V자 형상의 하부경사면을 갖도록 구성됨으로써 태양의 방위에 따라 태양전지패널이 태양을 추적하도록 하기 위한 환형부유체의 회전시 부하가 최소화되어 회전에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서, 수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와; 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와; 수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체와; 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와; 상기 받침대의 태양광설비공간에 세워지는 복수개의 패널지지포스트와, 상기 복수개의 패널지지포스트 각각의 상단부에 지지되는 태양전지패널을 포함하여 구성된 태양광발전설비와; 상기 메인기둥을 회전중심으로 상기 중앙회전부재 및 상기 환형부유체를 회전시키는 회전구동수단과; 태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 중앙제어부를; 포함하되, 상기 환형부유체는, 하단부 양측면이 단면을 기준으로 상호 V자 형상을 이루도록 경사진 한 쌍의 하부경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 부유식 수상 태양광 발전 장치{ROTARY TYPE FLOATING SOLAR POWER PLANT}

본 발명은 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 복수개의 환형부유체를 이용하여 경제적이고, 상기 환형부유체의 하단부 양측면이 V자 형상의 하부경사면을 갖도록 구성됨으로써 태양의 방위에 따라 태양전지패널이 태양을 추적하도록 하기 위한 환형부유체의 회전시 부하가 최소화되어 회전에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것이다.

자연환경의 오염이 심화되고 있는 가운데, 친환경 에너지를 이용하여 전기를 수득할 수 있도록 하는 친환경 발전시설의 개발에 많은 연구가 이루어지고 있으며, 보다 구체적으로는 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전 등으로부터 소량의 전기를 수득하는 수준을 넘어서서 종래의 발전시설이 생산하던 전기를 대체할 수 있도록 하는 방향으로 연구가 이루어지고 있다.

이와 관련하여 최근에는 태양광 발전시설이 널리 보급되고 있는데, 기존의 발전수단을 통해 수득하던 전기에너지를 상기 태양광 발전시설을 통해 보완하기 위해서는 상기 태양광 발전시설을 대규모로 설치해야 하는 단점이 있으며, 이를 위해서는 넓은 평지가 필요하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 넓은 수면에 태양광 발전시설을 설치하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있는 실정이다.

으며, 수상 태양광 발전시설은 일정 두께와 넓은 면적으로 형성되되, 복수의 부구를 지지대로 상호 연결하여 일정 크기로 수면에 부유할 수 있도록 한 부유체에 다수의 태양전지 모듈을 등간격으로 설치하여 이루어지는 대용량 수상 태양광 발전시설은 수면에 설치되는 모든 부유체가 그러하듯이 파도에 의해 흔들리는 경우가 많고, 상기 태양광 발전장치는 태양광을 받아들이는 위치와 각도가 중요한데, 수면에서는 상기 태양광을 받아들이는 위치와 각도의 고정이 용이하지 않으므로 수위변화에 효과적으로 대처하기 어려운 점이 있고. 태양광 추종을 위한 추적설비가 매우 복잡한 점 등 여전히 개선되어야 할 문제점들이 존재하고 있다.

종래기술로 등록특허공보 제10-1171000호(공고일자: 2012.08.08.)의 수상설치형 태양광 추적 집광장치는, 수면위에 설치되는 부상물체; 상기 부상물체 상단에 역삼각 형상으로 형성되어 중앙에 공간부를 형성하며, 그 상단에 베어링을 포함하는 회전축이 형성된 상부구조물; 태양광을 집광하는 솔라모듈판; 상면에 상기 솔라모듈판이 형성되고, 그 하면 중앙부가 상기 회전축 상단에 고정되어 좌우로 회동되는 회전판; 상기 상부구조물 중앙의 공간부에 형성되며, 상기 회전축을 중심으로하는 회전반경에 따라 형성된 롤러가이드; 상기 롤러가이드를 따라 이동가능하게 형성된 회전밀대롤러; 그 일단이 상기 회전판 저면의 양측에 고정되고, 타측단이 상기 회전밀대롤러에 힌지결합하는 각각의 회전밀대; 상기 부상물체 상에 형성되는 모터; 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언; 상기 부상물체 상에 형성되고, 상기 랙 피니언에 결합되어 좌우방향으로 직선운동하는 종동 파이프; 일측이 상기 종동 파이프에 힌지결합되고 타측이 상기 회전밀대롤러에 힌지결합되어, 상기 종동 파이프가 수평이동할때에 상기 회전밀대롤러를 상기 롤러가이드를 따라 회전반경으로 이동시키는 롤러 링크를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이러한 상기의 구조에서는 솔라모듈판을 회전하기 위한 구성이 상부구조물에 설치되는 것으로서, 상부구조물 상단에 베어링을 포함하는 회전축이 형성되기 때문에 대용량의 솔라모듈판을 설치하기 위해서는 많은 동력을 필요로 하므로 많은 관리비용을 필요로 하고 그 구조도 복잡한 구조로 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

다른 종래기술로 공개특허공보 제10-2013-0117306호(공개일자: 2013.10.25.)의 추적시 수상 태양광 발전시스템은, 일정 크기로 구비되어 수면에 부유할 수 있도록 한 고정부유체와, 상기 고정부유체를 수위변동시에도 항상 팽팽한 상태로 고정되도록 하는 가변형 지지로프와, 상기 고정부유체의 내측에 회전가능하게 설치되고 상부의 고정후레임에 태양전지 모듈이 설치되는 회전부유체와, 상기 고정부유체의 내측에서 회전부유체가 회전되도록 하는 회전수단과, 상기 회전수단은 태양광 위치추적센서 및 방위각 조정 콘트롤러에 의해 회전되어 태양 추적이 이루어지도록 제어부를 포함하는 구성으로 되어 있다.

하지만, 상기의 종래기술은 회전부유체가 일체형으로 대형원판으로 형성되어 하부면 전체가 물과 접촉됨으로써 회전시 부하가 많이 걸려 회전에 많은 에너지를 소요하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 복수개의 환형부유체를 이용하여 경제적이고, 상기 환형부유체의 하단부 양측면이 V자 형상의 하부경사면을 갖도록 구성됨으로써 태양의 방위에 따라 태양전지패널이 태양을 추적하도록 하기 위한 환형부유체의 회전시 부하가 최소화되어 회전에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 패널지지포스트의 높이가 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 높아지게 계단식으로 배치함으로써 태양전지패널 간의 간격을 좁혀서 설치하는 것이 가능하고, 그로 인해 같은 시설 면적에 보다 많은 태양전지패널을 설치할 수 있는 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서, 수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와; 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와; 수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체와; 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와; 상기 받침대의 태양광설비공간에 세워지는 복수개의 패널지지포스트와, 상기 복수개의 패널지지포스트 각각의 상단부에 지지되는 태양전지패널을 포함하여 구성된 태양광발전설비와; 상기 메인기둥을 회전중심으로 상기 중앙회전부재 및 상기 환형부유체를 회전시키는 회전구동수단과; 태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 중앙제어부를; 포함하되, 상기 환형부유체는, 하단부 양측면이 단면을 기준으로 상호 V자 형상을 이루도록 경사진 한 쌍의 하부경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 태양광발전설비는, 상기 태양전지패널이 상기 패널지지포스트에 상하 틸팅 가능하게 지지되고, 상기 태양전지패널을 틸팅시키는 틸팅구동수단을; 더 포함하되, 상기 중앙제어부는, 태양의 고도에 따라 상기 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 틸팅구동수단의 작동을 제어하고, 태풍시에는 상기 태양전지패널이 수면과 수평이 되도록 상기 틸팅구동수단의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 복수개의 패널지지포스트는, 상기 받침대에 전후좌우 오와 열을 이루도록 배치되되, 상기 태양전지패널의 전방면을 기준으로 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 높이가 높아지게 계단식으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 태양광발전설비는, 상기 받침대가 수평을 유지할 수 있도록 상기 계단식으로 배치된 복수개의 패널지지포스트의 무게 차이를 보상하는 방향으로 상기 받침대에 무게를 가하는 수평유지수단을; 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 수평유지수단은, 상기 패널지지포스트의 내부에 채워지는 무게조정수를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 중앙회전부재는, 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강은 가능하되 회전은 구속되게 상기 메인기둥에 지지된 승강내륜과, 상기 승강내륜의 외주면에 회전가능하게 지지되고 상기 받침대가 연결되는 회전외륜과, 기준위치에서 상기 승강내륜에 대한 상기 회전외륜의 회전각을 센싱하는 회전감지센서와, 상기 회전외륜의 회전을 구속하는 브레이크부를 포함하여 구성되고, 상기 중앙제어부는, 상기 회전감지센서에 시간을 기준으로 설정된 회전각이 감지되는 경우 상기 브레이크부가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 브레이크부는, 상기 승강내륜의 가장자리를 둘러 외측으로 돌출된 디스크플랜지와, 상기 회전외륜에 고정되되 상기 디스크플랜지의 일부가 내부로 삽입되는 디스크삽입홈이 형성되고 상기 중앙제어부의 제어에 의해 상기 디스크삽입홈에 삽입된 디스크플랜지를 가압하며 상기 디스크플랜지의 회전을 구속하는 디스크브레이크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 회전구동수단은, 동력을 전달받아 회전되는 스크류를 갖고 상기 스크류의 회전에 의해 추진력을 얻을 수 있도록 상기 스크류가 수중에 위치되도록 상기 환형부유체에 설치되는 스크류동력기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 환형부유체의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 구비되어, 수위에 감소에 따라 상기 환형부유체가 하강되는 경우 상단부에 상기 환형부유체의 하부면이 맞닿아 지지되며 상기 환형부유체가 수평이 될 수 있도록 함과 동시에 수초의 서식 및 어류의 서식 산란장이 조성될 수 있는 형상으로 형성된 다수개의 수평유지인공어초를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 중앙기둥부는, 수상에서 상기 메인기둥의 위치가 고정되도록 상기 다수개의 수평유지인공어초와 상기 메인기둥을 연결하는 지지와이어를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는 V자 형상의 하단부 단면 형상을 갖는 환형부유체의 구성에 의하여 회전시 부하가 최소화되어 회전에 필요한 에너지를 절감할 수 있고, 태양전지패널의 계단식 배치를 통하여 단위 면적당 상대적으로 많은 태양전지패널을 설치할 수 있어 발전량을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치의 정면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 평면도 및 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메인기둥 및 중앙회전부재를 도시한 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전설비 및 틸팅구동수단을 도시한 측면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전구동수단의 확대도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙기둥부 및 수평유지인공어초를 도시한 사시도

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 평면도 및 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메인기둥 및 중앙회전부재를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광발전설비 및 틸팅구동수단을 도시한 측면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전구동수단의 확대도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙기둥부 및 수평유지인공어초를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 8을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는 중앙기둥부(10)와, 중앙회전부재(20)와, 환형부유체(30)와, 받침대(40)와, 태양광발전설비(50)와, 회전구동수단(60)과, 틸팅구동수단(70)과, 수평유지인공어초(80)와, 중앙제어부(90)를 포함하여 구성된다.

상기 중앙기둥부(10)는 본 발명에 따른 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치의 중심축의 역할을 하는 구성으로 메인기둥(11)과, 지지와이어(12)를 포함하여 구성된다.

상기 메인기둥(11)은 수상으로 수직 돌출되는 구성으로 그 하단부에는 상기 메인기둥(11)이 중심을 잡을 수 있도록 함과 동시에 상기 메인기둥(11)이 부상될 수 있도록 내부에 에어포켓이 형성된 무게블록(111)이 부착된다.

상기 지지와이어(12)는 저층 바닥면에 구비된 다수개의 수평유지인공어초(80)와 상기 메인기둥(11)을 연결함으로써 수상에서 상기 메인기둥(11)의 위치가 고정되도록 하는 구성이다.

한편, 상기 지지와이어(12)는 수위가 감소됨으로 인해 상기 메인기둥(11)이 하부로 가라앉는 경우 느슨해지는 것을 방지하도록 상기 메인기둥(11)에 길이 조절이 가능하게 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 중앙회전부재(20)는 상기 메인기둥(11)의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥(11)을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥(11)에 지지되는 구성으로 승강내륜(21)과, 회전외륜(22)과, 회전감지센서(23)와, 브레이크부(24)를 포함하여 구성된다.

상기 승강내륜(21)은 상기 메인기둥(11)의 높이 방향을 따라 승강은 가능하되 회전은 구속되게 상기 메인기둥(11)에 지지되는 구성이다.

상기 회전외륜(22)은 상기 승강내륜(21)의 외주면에 회전가능하게 지지되는 구성으로, 상기 중앙회전부재(20)가 상기 환형부유체(30)와 일체로 승강 및 회전될 수 있도록 상기 환형부유체(30)와 상기 받침대(40)로 연결된다.

상기 회전감지센서(23)는 기준위치에서 상기 승강내륜(21)에 대한 상기 회전외륜(22)의 회전각을 센싱하는 구성이다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 승강내륜(21)에 기준홀(231)을 형성하고, 상상기 기준홀(231)을 감지할 수 있는 상기 회전감지센서(23) 복수개를 상기 회전외륜(23)의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치하였다.

상기 브레이크부(24)는 상기 회전외륜(22)의 회전을 구속하는 구성으로 디스크플랜지(241)와, 디스크브레이크(242)를 포함하여 구성된다.

상기 디스크플랜지(241)는 상기 승강내륜(21)의 가장자리를 둘러 외측으로 돌출되게 형성된 구성이다.

상기 디스크브레이크(241)는 상기 회전외륜(22)에 고정되고, 상기 디스크플랜지(241)의 일부가 내부로 삽입되는 디스크삽입홈(242a)이 형성되며, 상기 중앙제어부(90)의 제어에 의해 상기 디스크삽입홈(242a)에 삽입된 디스크플랜지(241)를 가압하며 상기 디스크플랜지(241)의 회전을 구속하는 구성이다.

즉, 본 발명의 일실시예에서는 상기 중앙회전부재(20) 및 환형부유체(30)를 회전시키기 위한 회전구동수단(60)으로 스크류동력기(61)를 사용하는데, 상기 스크류동력기(61)의 특성상 상기 스크류동력기(61)의 작동이 정지되더라도 상기 중앙회전부재(20) 및 환형부유체(30)는 일단 회전되는 경우 관성에 의해 더 회전되려는 성질을 갖는데, 상기 브레이크부(24)에 의해 상기 중앙회전부재(20)의 회전이 정지됨으로써 시간에 따라 요구되는 정확한 회전각을 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기 환형부유체(30)는 수면에 부유할 수 있도록 형성되고, 복수개가 상기 메인기둥(11)을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 구성이다.

또한, 상기 환형부유체(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 하단부 양측면이 단면을 기준으로 상호 V자 형상을 이루도록 경사진 한 쌍의 하부경사면(31)을 갖는다.

상기 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체(30)의 구성 및 상기 하부경사면(31)의 구성에 의하여 상기 환형부유체(30)가 수면과 접촉되는 면적이 원판형의 부유체에 비해 상대적으로 적어 회전시 부하가 적게 걸림으로써 상대적으로 적은 에너지로도 상기 환형부유체(30)를 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 환형부유체(30)는 그 크기가 상대적으로 크기 때문에 제조가 용이하도록 다수개로 분할된 유닛을 양단부간 상호 끼움 결합(32) 및 연결볼트(33) 등으로 결합하여 제작될 수 있다.

또한, 상기 환형부유체(30)는 부력을 유지할 수 있는 형상으로 강제 철판을 벤딩하여 제작될 수도 있고, 강제파이프 또는 발포 스타이렌 수지(스티로폼) 등으로 제작될 수 있다.

상기 받침대(40)는 상기 중앙회전부재(20)와 상기 복수개의 환형부유체(30)를 상호 연결하는 구성으로, 상기 받침대(40)에 의해 상기 중앙회전부재(20)와 상기 복수개의 환형부유체(30)가 일체로 승강 및 회전이 가능하게 됨과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성된다.

상기 받침대(40)는 상부로 태양광설비공간을 형성하면서도 무게를 최소화할 수 있도록 파이프를 격자형으로 배치하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 태양광발전설비(50)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 구성으로 패널지지포스트(51)와, 태양전지패널(52)과, 수평유지수단(53)을 포함하여 구성된다.

상기 패널지지포스트(51)는 복수개가 상기 받침대(40)의 태양광설비공간에 세워지고 상단부로 상기 태양전패널(52)이 지지되는 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 상기 받침대(40)에 전후좌우 오와 열을 이루도록 배치되되, 상기 태양전지패널(52)의 전방면을 기준으로 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 높이가 높아지게 계단식으로 배치된다.

상기 패널지지포스트(51)가 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 높아지게 계단식으로 배치됨으로써 상기 태양전지패널(52) 간의 간격을 좁혀서 설치하는 것이 가능하고, 그로 인해 같은 시설 면적에 보다 많은 태양전지패널(52)을 설치할 수 있게 되는 것이다.

상기 태양전지패널(52)은 태양광을 집광하기 위한 구성으로 상기 복수개의 패널지지포스트(51) 각각의 상단부에 상하 틸팅가능하게 지지된다.

상기 태양전지패널(52)에는 고온시 상기 태양전지패널에 물을 뿌림으로써 온도를 낮춰 태양광 발전의 생산성을 높일 수 있는 스프링클러(미도시)가 설치될 수 있다.

상기 수평유지수단(53)은 상기 받침대(40)가 수평을 유지할 수 있도록 상기 계단식으로 배치된 복수개의 패널지지포스트(51)의 무게 차이를 보상하는 방향으로 상기 받침대(40)에 무게를 가하는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 패널지지포스트(51)의 내부에 채워지는 무게조정수(531)를 포함하여 구성된다.

상기 회전구동수단(60)은 상기 중앙제어부(90)에 의해 제어되며 상기 메인기둥(11)을 회전중심으로 상기 중앙회전부재(20) 및 상기 환형부유체(30)를 회전시키는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 구동모터(612)로부터 동력을 전달받아 회전되는 스크류(611)를 갖고 상기 스크류(611)의 회전에 의해 추진력을 얻을 수 있도록 상기 스크류(611)가 수중에 위치되도록 상기 환형부유체(30)에 설치되는 스크류동력기(61)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서는 V자 형상의 하부경사면(31)을 갖는 환형부유체(30)와, 심플한 구성으로 추진력을 얻을 수 있는 스크류동력기(61)의 유기적인 결합관계에 의하여 비교적 적은 에너지를 소요하더라도 상기 환형부유체(30)를 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 틸팅구동수단(70)은 상기 중앙제어부(90)에 의해 제어되며 상기 태양전지패널(52)을 틸팅시키는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 패널지지포스트(51)와 상기 태양전지패널(52) 사이에 양단이 각각 힌지 연결되고, 진퇴되는 로드를 갖는 틸팅실린더(71)로 구성된다.

상기 수평유지인공어초(80)는 상기 환형부유체(30)의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 다수개 구비되는 구성으로, 수위에 감소에 따라 상기 환형부유체(30)가 하강되는 경우 상단부에 상기 환형부유체(30)의 하부면이 맞닿아 지지되며 상기 환형부유체(30)가 수평이 될 수 있도록 함과 동시에 수초의 서식 및 어류의 서식 산란장이 조성될 수 있는 형상으로 형성된다.

즉, 저수지나 댐의 담수량은 우수량 및 사용량등에 따라 변화 할 수 있으며 더욱이 가뭄이 심할 때는 저수지 등의 물이 말라 상기 환형부유체(30)가 수평상태가 아닌 저수지 바닥에 내려 앉으면 상기 태양광발전설비(50)가 파손될 수 밖에 없는데, 상기 수평유지인공어초(80)를 통하여 이러한 상황을 예방하고, 평상시에는 인공어초 역할을 할 수 있도록 하는 것이다.

상기 수평유지인공어초(80)는 어류의 산란장과 서식처를 만드는데 있어 수초의 광합성 작용을 촉진시켜 수초림의 조성에 유리한 제강슬래그 콘크리트 소재를 사용하는 것이 바람직하다.또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 수평유지인공어초(80)와 상기 메인기둥(11)은 지지와이어(12)로 연결됨으로써 수상에서 상기 메인기둥(11)의 위치가 고정되게 된다.

상기 중앙제어부(90)는 태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널(52)이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단(60)의 작동을 제어하되, 상기 회전감지센서(231)에 시간을 기준으로 설정된 회전각이 감지되는 경우 상기 브레이크부(24)가 작동되도록 제어한다.

또한, 상기 중앙제어부(90)는 태양의 고도에 따라 상기 태양전지패널(52)이 태양을 추적할 수 있도록 상기 틸팅구동수단(70)의 작동을 제어하고, 태풍시에는 상기 태양전지패널(70)이 수면과 수평이 되도록 상기 틸팅구동수단의 작동을 제어한다.

즉, 상기 중앙제어부(90)는 태양의 방위 및 고도에 따라 상기 태양전지패널(52)이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단(60) 및 틸팅구동수단(70)의 작동을 제어하는 것이고, 나아가 본 발명의 일실시예에서는 상기 회전구동수단(60)으로 스크류동력기(61)를 사용하는데, 상기 스크류동력기(61)의 특성상 상기 스크류동력기(61)의 작동이 정지되더라도 상기 중앙회전부재(20) 및 환형부유체(30)는 일단 회전되는 경우 관성에 의해 더 회전되려는 성질을 갖는데, 상기 회전감지센서(231)에 시간을 기준으로 설정된 회전각이 감지되는 경우 상기 브레이크부(24)를 작동시켜 상기 중앙회전부재(20)의 회전을 정지시킴으로써 시간에 따라 요구되는 정확한 회전각을 유지할 수 있게 되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 중앙기둥부
11 메인기둥
111 무게블록
12 지지와이어
20 중앙회전부재
21 승강내륜
22 회전외륜
23 회전감지센서
231 기준홀
24 브레이크부
241 디스크플랜지
242 디스크브레이크
30 환형부유체
31 하부경사면
40 받침대
50 태양광발전설비
51 패널지지포스트
52 태양전지패널
53 수평유지수단
531 무게조정수
60 회전구동수단
61 스크류동력기
611 스크류
612 구동모터
70 틸팅구동수단
71 틸팅실린더
80 수평유지인공어초
90 중앙제어부

Claims (10)

1. 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서,
   수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와; 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와; 수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체와; 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와; 상기 받침대의 태양광설비공간에 세워지되 상기 받침대에 전후좌우 오와 열을 이루도록 배치되면서 태양전지패널의 전방면을 기준으로 전방에서 후방을 갈수록 점차적으로 높이가 높아지게 계단식으로 배치되는 복수개의 패널지지포스트와, 상기 복수개의 패널지지포스트 각각의 상단부에 지지되는 태양전지패널과, 상기 받침대가 수평을 유지할 수 있도록 상기 계단식으로 배치된 복수개의 패널지지포스트의 무게 차이를 보상하는 방향으로 상기 받침대에 무게를 가하는 수평유지수단을 포함하여 구성된 태양광발전설비와; 상기 메인기둥을 회전중심으로 상기 중앙회전부재 및 상기 환형부유체를 회전시키는 회전구동수단과; 태양의 방위에 따라 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 중앙제어부와; 상기 환형부유체의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 구비되어, 수위의 감소에 따라 상기 환형부유체가 하강되는 경우 상단부에 상기 환형부유체의 하부면이 맞닿아 지지되며 상기 환형부유체가 수평이 될 수 있도록 함과 동시에 수초의 서식 및 어류의 서식 산란장이 조성될 수 있는 형상으로 형성된 다수개의 수평유지인공어초를; 더 포함하여 구성되되,
   상기 중앙기둥부는, 수상에서 상기 메인기둥의 위치가 고정되도록 상기 다수개의 수평유지인공어초와 상기 메인기둥을 연결하는 지지와이어를 더 포함하여 구성되고, 상기 지지와이어는 수위의 감소로 인해 상기 메인기둥이 하부로 가라앉는 경우 느슨해지는 것을 방지하도록 상기 메인기둥에 길이 조절이 가능하게 연결되며, 상기 메인기둥의 하단부에는 그 메인기둥이 중심을 잡을 수 있도록 함과 동시에 상기 메인기둥이 부상될 수 있도록 내부에 에어포켓이 형성된 무게블록이 부착되고,
   상기 환형부유체는 다수개로 분할된 유닛을 양단부간 상호 끼움결합 및 연결볼트를 통해 결합하여 이루어지되 하단부 양측면이 단면을 기준으로 상호 V자 형상을 이루도록 경사진 한 쌍의 하부경사면을 갖으며,
   상기 태양광발전설비는 태양전지패널이 상기 패널지지포스트에 상하 틸팅 가능하게 지지되고, 태양전지패널을 틸팅시키는 틸팅구동수단을; 더 포함하되, 상기 중앙제어부는 태양의 고도에 따라 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 틸팅구동수단의 작동을 제어하고, 태풍시에는 태양전지패널이 수면과 수평이 되도록 상기 틸팅구동수단의 작동을 제어하고,
   상기 수평유지수단은, 상기 패널지지포스트의 내부에 채워지는 무게조정수를 포함하여 구성되며, 상기 중앙회전부재는, 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강은 가능하되 회전은 구속되게 상기 메인기둥에 지지된 승강내륜과, 상기 승강내륜의 외주면에 회전가능하게 지지되고 상기 받침대가 연결되는 회전외륜과, 기준위치에서 상기 승강내륜에 대한 상기 회전외륜의 회전각을 센싱하는 회전감지센서와, 상기 회전외륜의 회전을 구속하는 브레이크부를 포함하여 구성되고,
   상기 회전감지센서는 상기 승강내륜에 형성된 기준홀을 감지할 수 있도록 상기 회전외륜의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되며,
   상기 중앙제어부는, 상기 회전감지센서에 시간을 기준으로 설정된 회전각이 감지되는 경우 상기 브레이크부가 작동되도록 제어하며,
   상기 브레이크부는, 상기 승강내륜의 가장자리를 둘러 외측으로 돌출된 디스크플랜지와, 상기 회전외륜에 고정되되 상기 디스크플랜지의 일부가 내부로 삽입되는 디스크삽입홈이 형성되고 상기 중앙제어부의 제어에 의해 상기 디스크삽입홈에 삽입된 디스크플랜지를 가압하며 상기 디스크플랜지의 회전을 구속하는 디스크브레이크를 포함하여 구성되고,
   상기 회전구동수단은, 동력을 전달받아 회전되는 스크류를 갖고 상기 스크류의 회전에 의해 추진력을 얻을 수 있도록 상기 스크류가 수중에 위치되도록 상기 환형부유체에 설치되는 스크류동력기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회전 부유식 수상 태양광 발전 장치.
   
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