수상 태양광 발전을 위한 플라스틱 부유체 개발에 관한 연구 = A Study on the Development of Plastic Floater for Solar Power Plant on a Body of Water

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 수상 태양광 발전설비를 위한 부유체 개발에 대하여 연구하였다. 부유체는 단위 모듈로 이루어진 금속재질의 프레임과 상부의 태양광 패널들을 수상에서 부력을 이용하여 지지하는 부품이다. 단위 모듈화된 프레임의 구조와 태양광 패널의 설치 환경을 고려하여 부유체에 작용하는 하중을 산출하였다. 부유체의 형상은 수압과 부력을 고려하여 바깥쪽으로 둥근 형태를 가지도록 하였으며, 유한요소해석을 수행하여 부유체의 세부 형상과 두께를 설계하였다. 설계된 부유체는 선형저밀도폴리에틸렌 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하였다. 부유체의 압축강성을 측정한 결과, 제작된 부유체는 최대하중 322.7 kgf의 4배 이상에서도 붕괴를 일으키지 않고 강성을 유지하는 것으로 나타났다. 부유체의 장기 압축 시험을 수행하기 위하여 중력을 이용한 무게추 방식의 장기 하중 인가 장치를 제작하였다. 부유체에 무게추를 올린 후 7일 간 부유체의 압축량을 측정한 결과, 작은 하중에서도 지속적인 압축 변형이 발생하였다. 그러나 상시 하중 100 kgf 에 대하여 10년 압축량을 예측한 결과 약 4.64 mm 의 작은 변형이 예측되었다. 이와 같이 개발된 부유체는 수상 태양광 발전시스템에 사용이 가능한 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a floater was developed for a frame-type solar power plant. The floater supports the frame and the solar panels. A finite element analysis was performed to design its shape and thickness, and the floater was manufactured by a rotational molding method using linear low-density polyethylene. It was found that the floater did not cause collapse and it maintained its stiffness even at 4 times the maximum load of 322.7 kgf. To perform a long-term compression test, a weight-type load application device that uses gravity was designed and manufactured. The amount of compressive deformation was measured for 7 days, and a long-term deformation equation was obtained. Even under small loads, continuous deformation was observed. However, the 10-year deformation amount for a constant load of 100 kgf was predicted to be small at about 4.64 mm. As a result, it was found that the developed floater could be used in a solar power plant on a body of water.

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