KR101042704B1 - 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량의 운행과 보선공사에 따른 제약조건을 해소하여 철도차량의 안전운행, 발전시설의 안전성 확보 및 용이한 보선공사가 가능하도록 함과 아울러, 생산된 전력을 전기를 동력으로 하는 철도차량 또는 철도 시설에 이용하도록 한 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템은 두 쌍의 궤도를 이격시키기 위해 철도선로 사이에 형성되는 궤도중심간격구간에 설치되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 철도선로의 상기 궤도와 나란한 방향으로 상기 궤도중심간격구간에 가설되는 지지구조물과, 상기 지지구조물 상에 태양광 수집방향을 향해 설치되는 복수의 모듈구조물을 포함하는 태양전지구조물;과 상기 태양전지구조물로부터 발전된 전력을 수집하여 외부에 공급하는 전력장치;를 포함하여 구성되며, 상기 궤도중심간격구간에 설치되는 상기 태양전지구조물의 첨두 높이는 상기 철도선로를 운행하는 철도차량의 하부프레임 또는 차체 바닥면보다 낮은 높이이다.

태양광, 발전, 철도, 선로

Description

철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템{Photovoltaic Power Generation System On The Space Between Railway Lines}

본 발명은 태양광발전시스템에 관한 것으로 특히, 철도 차량의 운행과 보선공사에 따른 제약조건을 해소하여 철도차량의 안전운행, 발전시설의 안전성 확보 및 용이한 보선공사가 가능하도록 함과 아울러, 생산된 전력을 전기를 동력으로 하는 철도차량 또는 철도 시설에 이용하도록 한 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템에 관한 것이다.

최근, 화석연료 사용을 줄이기 위한 대체에너지 확보의 필요성이 크게 대두되고 있다. 이러한 필요성은 범세계적으로 탄소 배출권에 의한 상호 규제 및 거래를 통해 실질적인 형태로 제시되고 있으며, 국가적인 차원에서도 매우 중요한 문제로써 인식되고 있다. 이러한 행보에 맞추어 최근에는 풍력, 태양광, 태양열로 대표되는 신재생 에너지에 의한 에너지 생산 및 이용이 더욱 주목 받고 있으며, 과거 몇십년 동안의 개발보다 급속한 개발 및 보급이 이루어지고 있다.

태양광 발전의 경우 넓은 공간 확보가 필요하지만, 현실적으로 공간확보에 큰 어려움이 따르는 실정이다. 그리고 태양광 발전은 일조시간이 길고, 일조량이 많은 곳을 부지로 선정하고 발전시설을 갖춰야 하는데, 이러한 조건은 농작물의 생육 및 주거지와 같은 형태로 조성되어 있는 경우가 많아 부지 확보에 따른 비용소모가 큰 실정이다.

때문에, 다른 용도로 사용되고 있는 토지의 미사용 공간인 유휴지를 활용하는 방안이 제시되고 있다. 특히, 건물의 옥상 및 주택의 지붕과 같이 유휴지 면적이 작아 발전량에 비해 설비비의 비중 및 설치의 곤란함이 크지 않고, 많은 면적에 일괄적인 발전시설을 설치하여 대량의 발전이 이루어질 수 있는 유휴지의 확보 및 이용방법의 모색이 필요하다.

이러한 대규모의 발전시설을 일관성 있게 시공 및 운영할 수 있는 유휴지로써 철도를 고려할 수 있다. 철도 선로의 경우 상행 및 하행의 2쌍의 궤도가 한 조를 이루며 각 선로의 사이에 보선공사, 시설물 설치 및 상행과 하행의 완충공간 역할을 하는 궤도중심간격구간이 존재한다. 국내 철도의 선로길이는 측선을 제외한 본선이 2006년 현재 5천6백킬로미터의 길이에 이르며, 한쌍의 선로가 평행하게 설치되는 것으로 고려하면 철도 시설길이가 2천8백킬로미터에 이른다. 이러한 선로의 궤도중심간격구간 중 10%만 사용한다고 가정해도 2백8십 킬로미터에 달하는 길이의 유휴지가 확보되며, 대략 2m 길이의 200와트급 태양모듈을 사용하는 경우, 28MW급의 발전시설을 확보하는 것이 가능해진다. 하지만, 이러한 궤도중심간격구간의 이용을 위해서는 차량 운행에 따른 발전시설의 안전보장, 보선을 위한 공간 활용 및 발전 전력의 이용을 위한 방법의 도출이 절실한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 과제의 해결을 위한 것으로, 철도 차량의 운행과 보선공사에 따른 제약조건을 해소하여 철도차량의 안전운행, 발전시설의 안전성 확보 및 용이한 보선공사가 가능하도록 함과 아울러, 생산된 전력을 전기를 동력으로 하는 철도차량 또는 철도 시설에 이용하도록 한 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 일정하지 않은 궤적을 따르는 철도 선로와 이의 궤도중심간격을 따라 설치되는 태양광발전구조물의 태양전지모듈이 최적의 발전방향을 향하도록 하는 것이 용이한 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단순한 구조에 의해 용이한 설치, 유지, 보수 및 차량 운행에 따른 풍압에 대한 안정성을 가지는 태양광발전구조물을 가지는 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 두 쌍의 궤도를 이격시키기 위해 철도선로 사이에 형성되는 궤도중심간격구간에 설치되는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 철도선로의 상기 궤도와 나란한 방향으로 상기 궤도중심간격구간에 가설되는 지지구조물과, 상기 지지구조물 상에 태양광 수집방향을 향해 설치되는 복수의 모듈구조물을 포함하는 태양전지구조물;과 상기 태양전지구조물로부터 발전된 전력을 수집하여 외부에 공급하는 전력장치;를 포함하여 구성되며, 상기 궤도중심간격구간에 설치되는 상기 태양전지구조물의 첨두 높이는 상기 철도선로를 운행하는 철도차량의 하부프레임 또는 차체 바닥면보다 낮은 높이이다.

상기 태양전지구조물은 복수의 고정홀이 임의의 가상의 원을 따라 등간격으로 형성되는 상기 지지구조물의 제1고정판;과, 복수의 결합홀이 상기 고정홀과 동일한 형태로 형성되는 상기 모듈구조물의 바닥지지대;를 상기 고정홀과 상기 결합홀을 관통하는 결합수단에 의해 체결하여 고정한다.

상기 모듈구조물은 상기 고정홀과 마주 대하는 상기 결합홀 위치를 다르게 하여 상기 결합수단에 의해 상기 지지구조물에 결합된다.

상기 모듈구조물은 복수의 전지셀이 사각의 판형으로 형성되는 전지패널과, 상기 전지패널을 지지 및 고정하는 고정패널을 구비하는 태양전지모듈; 한쌍으로 구성되고, 기립부와 상기 기립부의 상단 및 하단으로부터 신장되어 절곡되는 상절곡부 및 하절곡부로 구성되며, 상기 상절곡부에 의해 각각 상기 태양전지모듈의 평행한 두 변의 가장자리에 결합되는 경사지지대; 및 상기 경사지지대의 하절곡부를 연결하도록 설치되고, 상기 결합홀이 형성되는 바닥지지대;를 포함하여 구성되고, 상기 경사지지대는 상기 태양전지 모듈을 경사지게 고정하기 위해 상기 기립부의 높이가 서로 다르게 형성된다.

상기 지지구조물은 상기 궤도중심간격구간에 일정한 간격으로 지반에 고정되어 설치되는 복수의 제2고정판; 기 제2고정판을 연결하도록 상기 제2고정판 상에 상기 철도선로의 상기 궤도와 나란하게 가설되는 가드레일; 및 상기 가드레일 상에 일정한 간격으로 고정되는 상기 제1고정판;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템은 철도 차량의 운행과 보선공사에 따른 제약조건을 해소하여 철도차량의 안전운행, 발전시설의 안전성 확보 및 용이한 보선공사가 가능하도록 함과 아울러, 생산된 전력을 전기를 동력으로 하는 철도차량 또는 철도 시설에 이용하도록 하는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템은 일정하지 않은 궤적을 따르는 철도 선로와 이의 궤도중심간격을 따라 설치되는 태양광발전구조물의 태양전지모듈이 최적의 발전방향을 향하도록 하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템은 단순한 구조에 의해 용이한 설치, 유지, 보수 및 차량 운행에 따른 풍압에 대한 안정성을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 참조번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발 명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템을 설명하기 위한 예시도로써, 도 1은 철도궤도중심간격구간을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 태양광발전시스템을 도시한 구성예시도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전시스템(100)은 철도선로(1)의 궤도중심간격구간(10)에 설치되는 태양전지구조물(110)과 태양전지구조물(110)로부터 생산된 전력을 외부시스템으로 전달하는 전력장치(190)로 구성된다.

우선, 도 1에서와 본 발명의 태양광 발전시스템(100)은 철도선로(1)를 구성하는 한쌍의 궤도(1a, 1b) 사이에 형성되는 공간인 궤도중심간격구간(10)을 이용한다. 이 궤도중심간격구간(10)은 상행 및 하행 궤도(1a, 1b)로 이루어지는 철도선로(1)의 궤도(1a, 1b) 사이에 철도차량의 통행안전, 철도선로(1)의 보선공사 및 신호등과 같은 시설물의 설치를 위해 확보되는 공간으로 통상 2 내지 3m의 폭을 가지는 공간이다. 본 발명에서는 이 궤도중심간격구간(10)에 그에 적합한 태양전지구조물(110)을 설치하고 이를 통해 발전된 전력을 전기철도 차량 및 시설에 공급하는 태양광발전시스템(100)을 제시한다.

궤도중심간격구간(10)은 전술한 바와 같이 철도차량의 통행시 차량에 의해 발생하는 풍압이 미치는 공간이며, 보선을 위한 공간으로 제공된다. 때문에 본 발명에서 제시되는 태양광발전시스템(100)의 태양전지구조물(110)은 이러한 철도선로(1)의 특성을 반영하고, 제약조건을 극복하는 형태로 제시된다.

전력장치(190)는 모듈구조물(120)로부터 생성된 전력을 수집함과 아울러 외부장치(미도시)에 공급한다. 이러한 전력장치(190)는 외부장치로의 전력 공급을 위한 단로기, 개폐기, 변압기, 인버터와 같은 전력장치를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력장치(190)는 철도차량 중 전기를 에너지원으로 이용하는 전기차량의 동력 공급을 위해 사용될 수 있으며 이를 위해 철도 선로의 일정 구간마다 설치되는 급전소에 수집된 전력을 공급할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 태양광발전시스템(100)은 궤도중심간격구간(10)에 설치되어 태양광에 의해 전력을 생산하는 태양전지구조물(110)과 발전된 전력을 외부 장치, 시스템에 전달하는 전력장치(190)를 포함하여 구성된다. 특히, 태양전지구조물(110)은 철도선로(1)의 궤적을 따라 형성되는 궤도중심간격구간(10)의 형태 및 특성을 고려하여 설치가 편리하고, 최적의 발전을 수행하도록 설치된다.

이러한 태양전지구조물(110)은 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 모듈구조물(120)과 지지구조물(150)을 포함하여 구성된다. 모듈구조물(120)은 태양전지모듈 및 태양전지모듈이 일정한 각도로 경사지도록 함과 아울러 지지구조물(150)에 결합되도록 하기 위한 모듈지지대를 포함하여 구성된다. 지지구조물(150)은 궤도 중심간격구간(10)의 대략 중앙에 철도선로(1)와 평행하게 설치되어 모듈구조물(120)을 고정 및 지지하게 된다. 특히, 모듈지지대와 지지구조물(150)은 모듈구조물(120) 즉, 태양전지모듈이 지지구조물(150)의 설치방향에 구애되지 않고 일정하게 태양광이 조사되는 방향을 향하도록 설치할 수 있는 구성을 포함한다. 이러한 태양전지구조물(110)의 상세한 구성에 대해서는 다른 도면을 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 4는 모듈구조물을 설명하기 위한 도면들로써, 도 3a는 모듈구조물의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 분해사시도이며, 도 3c는 도 3a의 측면도이다. 또한, 도 4a는 도 3의 모듈구조물을 구성하는 모듈지지대 중 경사지지대를 도시한 사시도이고, 도 4b는 모듈지지대 중 바닥지지대를 도시한 예시도이며, 도 4c는 경사지지대와 바닥지지대가 결합한 형태를 도시한 평면도이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 모듈구조물(120)은 태양전지모듈(121), 경사지지대(130) 및 바닥지지대(140)를 포함하여 구성된다.

태양전지모듈(121)은 태양광에 의해 전기를 생산하는 복수의 솔라셀이 하나의 플레이트를 구성하는 전지패널(123)과, 전지패널(123)을 경사지지대(130)에 결합하기 위한 고정홀(127)이 다수 형성된 고정패널(125)을 포함하여 구성된다. 이 태양전지모듈(121)은 양산되어 판매되는 제품을 이용할 수 있으며, 크기는 궤도중심간격구간(10) 내에 설치가 용이한 정도로 제한된다. 일반적으로 양산되는 전지패널(123)의 경우 다양한 종류와 크기를 가지고 있으나, 궤도중심간격구간(10)의 사용목적을 저해하지 않고 협소한 공간에 설치가 용이하도록 장변의 길이가 1m 전후인 것을 선택하는 것이 바람직하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 철도선로(1)의 가설방향이 남북 및 동서 방향 등 다양한 방위를 가지고, 곡선부를 가지는 등 철도선로(1) 및 궤도중심간격구간(10)의 형태가 정형화되어 있지 않으므로 구간에 따라 다른 형태나 규격을 가지는 태양전지모듈(121)을 사용하는 것도 가능하다. 다만, 이때에는 궤도중심간격구간(10) 양측에 가설되는 궤도(1a, 1b)와 일정한 거리를 이격되도록 하는 것이 보선 공사 및 철도 차량의 운행안전을 확보하는 측면에서 바람직하다. 이러한 사항은 당업자에 의해 적절히 선택되어야 하는 사항으로 본 발명에 의해 한정하는 것은 아니다. 이 전지패널(123)는 고정패널(125)에 견고하게 부착되며, 고정패널(125)의 가장자리에는 태양전지모듈(121)을 경사지지대(130)에 결합하기 위한 고정홀(127)이 다수 형성된다. 이 고정홀(127)은 경사지지대(130)에 형성되는 제1결합홀(135)과 대응되게 형성되고, 볼트/너트, 피스, 핀과 같은 체결수단이 관통삽입되어 태양전지모듈(121)과 경사지지대(130)를 결합하게 된다. 여기서, 체결수단은 태양전지모듈(121)과 경사지지대(130)를 견고하게 결합할 수 있는 것이면 제시된 것과 다른 종류의 것을 사용하는 것도 무방하며, 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

경사지지대(130)는 태양전지모듈(121)을 바닥지지대(130)에 고정함과 아울러 태양전지모듈(121)이 지지구조물(150) 상에서 일정한 경사 각도를 유지하도록 한다. 이를 위해 경사지지대(130)는 제1경사지지대(131)와 제2경사지지대(133)를 포함하여 구성된다. 이 경사지지대(130)들은 태양전지모듈(121)이 지지구조물(150) 에 대해 일정한 높이를 유지하고, 경사 각도를 유지하도록 하는 기립부(138)와, 기립부의 상단 및 하단이 절곡되어 형성되는 상/하절곡부(134, 136)를 가진다. 하절곡부(136)는 바닥지지대(130)와 경사지지대(130)를 결합하기 위해 기립부(138)에 대해 직각방향으로 절곡되어 형성되며, 바닥지지대(130)와의 결합시 체결수단이 삽입되는 제2결합홀(137)이 다수 형성된다. 상절곡부(134)는 태양전지모듈(121)을 고정하기 위해 기립부(138)의 상단에서 태양전지모듈(121)의 경사각에 부합하는 경사각을 가지도록 절곡된다. 예를 들어 태양전지모듈(121)이 15도의 경사각으로 설치되는 경우 상절곡부(134)의 경사각도 15가 되도록 절곡되어 형성된다. 이 상절곡부(134)에는 태양전지모듈(121)과의 결합을 위한 제1결합홀(135)이 다수 형성된다. 절곡부(134, 136)의 절곡방향은 도시된 바와 같이 상절곡부(134)는 바깥쪽 즉, 태양전지모듈(121)의 가장자리쪽으로 절곡되고, 하절곡부(136)는 기립부(138)가 마주 대하는 쪽으로 절곡될 수 있다. 이는 바닥지지대(130) 및 지지구조물(150)의 폭보다 큰 폭을 가지는 태양전지모듈(121)을 사용하는 경우에 해당하는 것으로 태양전지모듈(121)의 크기가 달라지는 경우 절곡방향은 달라질 수 있다. 한편, 기립부(138)는 제1경사지지대(131)와 제2경사지지대(133)의 높이가 서로 다르게 형성된다. 도시된 바와 같이 제1경사지지대(131)를 제2경사지지대(133)에 비해 낮게 함으로써 태양전지모듈(121)을 지지구조물(150) 및 지면에 대해 일정한 각도를 유지하게 하는 것이 가능해진다.

바닥지지대(140)는 경사지지대(130)의 간격을 유지하고, 태양전지모듈(121)을 경사지지대(130)와 함께 고정하는 역할을 한다. 특히, 바닥지지대(140)는 지지 구조물(150)의 제1고정판(153)과 함께 태양전지모듈(121)의 설치각도를 설정하여 고정하는 역할을 한다. 이를 위해 바닥지지대(140)는 한쌍의 제1바닥지지대(141)와 한쌍의 제2바닥지지대(143)로 구성된다. 제2바닥지지대(143)는 도 4c에 도시된 바와 같이 경사지지대(130)의 양측 가장자리 쪽의 하절곡부(136)에 결합되어 경사지지대(130)의 간격을 유지시키고 기계적 강도를 향상시키게 된다. 한편, 제1바닥지지대(141)는 경사지지대(130)의 중앙부분에 서로 대를 이루어 결합된다. 이 제1바닥지지대(141)에는 경사지지대(130)의 결합을 위한 제4결합홀(147)과 지지구조물(150)의 제1고정판(151)과의 결합 및 태양전지모듈(121)의 각도 설정을 위한 제3결합홀(145)이 형성된다. 이 제3결합홀(145)은 태양전지모듈(121)의 각도조절 및 결합을 위한 것으로 도 4c에 도시된 것과 같이 가상의 원(R) 상에 등간격(또는 동일한 각도)을 가지도록 다수 형성된다. 도 4에는 제3결합홀(145)이 제1바닥지지재(141) 각각에 3개씩 형성된 예가 도시되어 있다. 도시된 형태의 제1바닥지지재(141)의 경우 45도 단위로 태양전지모듈(121)의 방향을 조절할 수 있으며, 필요에 따라 제3결합홀(145)의 수를 조정하여 더 작은 각으로 방향을 조절하도록 하는 것도 가능하다. 이 제3결합홀(145)은 제1고정판(151)에 형성되는 고정홀(153)과 대응되도록 형성된다. 아울러, 이 제1바닥지지재(141)는 제1고정판(151)과 같이 하나의 판으로 구성할 수 있으나, 설치 작업시 고정홀(153)의 확인과 같은 이유로 도시된 바와 같이 한쌍으로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 제3결합홀(145)과 고정홀(153)과의 결합도 전술한 바와 같이 볼트와 같은 체결수단을 이용할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 5는 지지구조물을 도시한 예시도들로써, 도 5a는 지지구조물의 평면도이고, 도 5b는 단면형상을 도시한 예시도이며, 도 5c는 지지구조물의 일구간에 대한 측면도이다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 지지구조물(150)은 제1고정판(151), 제2고정판(163) 및 가드레일(161)을 포함하여 구성된다.

제1고정판(151)은 태양전지모듈(121)의 제1바닥지지대(141)와 결합하여 태양전지모듈(121)을 지정된 각도로 고정시킨다. 이러한 제1고정판(151)은 제1바닥지지대(141)에 형성된 제3결합홀(145)에 대응하는 고정홀(153)이 중앙부부을 중심으로 동일한 거리에 일정한 각도만큼 서로 이격되어 다수 형성된다. 아울러, 제1고정판(151)은 한쌍의 가드레일(161)에 걸치도록 결합되게 된다.

제2고정판(163)은 궤도중심간격구간(10)을 따라 일정한 간격으로 설치되어, 가드레일(161) 및 가드레일(161) 상부에 결합되는 구조물을 지지한다. 이 제2고정판(163)은 육면체형 블럭 또는 속이 빈 각형 강관으로 형성되어 가드레일(161)을 떠받치는 역할을 한다. 아울러, 이 제2고정판(163)은 궤도중심간격구간(10)의 지면에 일부분이 매설되어 고정되거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물(171)에 의해 고정될 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 콘크리트 구조물(171)은 생략되거나 다른 고정수단으로 대체가 가능하다. 또한, 이 제2고정판(163)은 태양전지모듈(121)이 결합되었을 때 태양전지구조물(120)의 가장 높은 곳의 높이가 철도차량의 하부프레임보다 낮은 높이를 유지하도록 결 정된다. 이러한 제2고정판(163) 및 태양전지구조물(120)의 높이를 제한하는 것은 철도차량의 통과시 풍압에 의한 영향을 최소화하기 위함이다.

가드레일(161)은 한쌍의 레일이 철도선로(1)의 궤도(1a, 1b)와 나란한 방향으로 제2고정판(163) 상에 가설된다. 이 가드레일은 제2고정판(163)에 의해 지지되어 제1고정판(163)을 결합하여 고정하고, 이를 통해 태양전지모듈(121)을 고정하게 된다. 이 가드레일(161)은 단면 형상이 'ㄷ', 'ㅁ'인 형강을 사용할 수 있으며, 일측면이 개구된 'ㄷ'자 형상의 형강을 사용하는 경우 개구된 부분이 마주 보도록 설치되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 태양전지 구조물의 설치 형태를 설명하기 위한 예시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서 태양전지 구조물(120)은 철도선로(1) 사이에 좁게 형성되는 궤도중심간격구간(10)에 설치되어 운영된다. 이러한 궤도중심간격구간(10)은 전술한 바와 같이 철도선로(1)를 따라 형성되기 때문에 일정한 방향, 정형화된 형태를 가지지 않고 다양한 방향으로 자유롭게 형성된다. 때문에 이러한 궤도중심간격구간(10)에 설치되는 태양전지 구조물(120)은 이러한 궤도중심간격구간(10)의 특성 하에서도 용이하게 설치 및 운영이 가능해야 하며, 그러면서도 우수한 발전효율을 가지도록 설치가 되어야 한다. 단편적으로 궤도중심간격구간(10)에 설치되는 태양전지 구조물은 전술한 바와 같이 각종 제약조건 즉, 풍압, 차량에 의한 진동, 보선공사, 굴곡진 궤도중심간격구간(10)의 형태, 궤도중심간격구간(10) 내에서 태양광 수집 방향 설정의 어려움을 해소할 수 있어야 한다.

본 발명에서는 이러한 문제 해결을 위해 전술한 바와 같은 구성의 태양전지 구조물(120)을 제안하였다. 이러한 태양전지구조물(120)에서 태양전지모듈(121)의 설치 베이스가 되는 지지구조물(150)은 철도선로(1)와 평행하게 궤도중심간격구간(10)에 설치된다. 그리고, 이와 같은 궤도중심간격구간(10)을 비추는 태양광의 조사방향은 일정하지 않고 철도선로(1)의 궤적에 따라 다양한 변화를 가지게 된다. 도 9에서와 같이 태양광(L)은 지지구조물(150)의 가드레일(161)과 나란한 방향에서 조사될 수도 있고, 대각선 방향 혹은 직교하는 방향에서 조사될 수도 있다. 이러한 다양한 태양광 조사방향이 발생하는 궤도중심간격구간(10)에서의 태양광 수집을 위해서는 태양전지모듈(121)의 방향을 설치위치에 따라 자유롭게 설정할 수 있어야 하며, 설정된 방위에 따라 설치된 태양전지모듈(121)은 철도 차량의 운행에 따른 가혹한 환경조건을 견뎌낼 필요성이 있다.

때문에 본 발명의 태양전지구조물(120)에서는 태양전지모듈(121)을 광수집방향을 용이하게 설정하고, 설정된 방향으로 손쉽게 견고한 설치가 가능하도록 한 구성을 제안하였다. 이를 구체적으로 살펴보면 전술한 바와 같이 태양전지모듈(121)의 제1바닥지지대(141)와 지지구조물(150)의 고정판(151)에는 환형으로 형성되는 복수의 고정홈(153) 및 제3결합홀(145)이 복수로 형성된다. 이러한 고정홈(153)과 제3결합홀(145)은 태양전지모듈(121)을 지지구조물(150)에 설치할 때에 결합부재에 의해 결합되는 홀의 위치를 달리함으로써 태양전지모듈(121)의 방향을 용이하게 설정할 수 있다.

이와 같은 설치 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에서는 설명을 위해 일부 구성은 생략하고 단순화시켜 표현하였다. 도 6에서 (a) 내지 (d)의 화살표는 발전량이 최대일 때의 태양광 조사방향을 의미한다. 도 6에서도 알 수 있는 바와 같이 가드레일(161) 및 지지구조물(150)에 대해 태양광 조사방향(L)은 불특정하게 정의된다. 일례로 (a)에서는 가드레일(161)과 평행한 방향에서, (b)와 (c)는 대각선 방향에서, (d)는 직교하는 방향에서 태양광이 조사되는 경우를 도시한 것이다. 이 (a) 내지 (d)의 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명에서는 태양전지모듈(121)의 제3결합홀(145)과 고정홈(153)의 맞춤배열을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키고, 회전된 상태에 따라 고정수단을 이용하여 고정하게 됨으로써 다양한 태양광 조사방향(L)에 대해 태양전지모듈(121)의 광 수집 방향을 최적화하는 것이 가능해진다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템을 설명하기 위한 예시도로써,

도 1은 철도궤도중심간격구간을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 본 발명의 태양광발전시스템을 도시한 구성예시도.

도 3 내지 도 4는 모듈구조물을 설명하기 위한 도면들로써,

도 3a는 모듈구조물의 사시도.

도 3b는 도 3a의 분해사시도.

도 3c는 도 3a의 측면도.

도 4a는 도 3의 모듈구조물을 구성하는 모듈지지대 중 경사지지대를 도시한 사

시도.

도 4b는 모듈지지대 중 바닥지지대를 도시한 예시도.

도 4c는 경사지지대와 바닥지지대가 결합한 형태를 도시한 평면도.

도 5는 지지구조물을 도시한 예시도들로써,

도 5a는 지지구조물의 평면도.

도 5b는 지지구조물의 단면형상을 도시한 예시도.

도 5c는 지지구조물의 일구간에 대한 측면도.

도 6은 본 발명에 따른 태양전지 구조물의 설치 형태를 설명하기 위한 예시도.

Claims (5)

1. 두 쌍의 궤도를 이격시키기 위해 철도선로 사이에 형성되는 궤도중심간격구간에 설치되는 태양광발전시스템에 있어서,

   상기 철도선로의 상기 궤도와 나란한 방향으로 상기 궤도중심간격구간에 가설되는 지지구조물과, 상기 지지구조물 상에 태양광 수집방향을 향해 설치되는 복수의 모듈구조물을 포함하는 태양전지구조물;과

   상기 태양전지구조물로부터 발전된 전력을 수집하여 외부에 공급하는 전력장치;를 포함하여 구성되며,

   상기 궤도중심간격구간에 설치되는 상기 태양전지구조물의 첨두 높이는 상기 철도선로를 운행하는 철도차량의 하부프레임 또는 차체 바닥면보다 낮은 높이인 것을 특징으로 하는 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 태양전지구조물은

   복수의 고정홀이 임의의 가상의 원을 따라 등간격으로 형성되는 상기 지지구조물의 제1고정판;과,

   복수의 결합홀이 상기 고정홀과 동일한 형태로 형성되는 상기 모듈구조물의 바닥지지대;를 상기 고정홀과 상기 결합홀을 관통하는 결합수단에 의해 체결하여 고정하는 것을 특징으로 하는 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 모듈구조물은

   상기 고정홀과 마주 대하는 상기 결합홀 위치를 다르게 하여 상기 결합수단에 의해 상기 지지구조물에 결합되는 것을 특징으로 하는 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 모듈구조물은

   복수의 전지셀이 사각의 판형으로 형성되는 전지패널과, 상기 전지패널을 지지 및 고정하는 고정패널을 구비하는 태양전지모듈;

   한쌍으로 구성되고, 기립부와 상기 기립부의 상단 및 하단으로부터 신장되어 절곡되는 상절곡부 및 하절곡부로 구성되며, 상기 상절곡부에 의해 각각 상기 태양전지모듈의 평행한 두 변의 가장자리에 결합되는 경사지지대; 및

   상기 경사지지대의 하절곡부를 연결하도록 설치되고, 상기 결합홀이 형성되는 바닥지지대;를 포함하여 구성되고,

   상기 경사지지대는 상기 태양전지 모듈을 경사지게 고정하기 위해 상기 기립부의 높이가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 지지구조물은

   상기 궤도중심간격구간에 일정한 간격으로 지반에 고정되어 설치되는 복수의 제2고정판;

   상기 제2고정판을 연결하도록 상기 제2고정판 상에 상기 철도선로의 상기 궤도와 나란하게 가설되는 가드레일; 및

   상기 가드레일 상에 일정한 간격으로 고정되는 상기 제1고정판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 궤도중심간격구간을 이용한 태양광발전시스템.

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