태양광 발전 구조 계산서

태양광발전을 하는 데 있어 ChatGPT로 적정한 태양전지패널의 사이즈와 중량을 알려줬더니 그림을 그려주었다. 폴과 프레임 규격을 알 수가 없어 구조계산서를 작성해 달라 했더니 계산을 해준다. PDF로 변환을 해준다기에 좋다고 생각했는데 잠시 기다리니 생성이 되었다.
이전에 에러가 나타난다. 1일 기다려라. 😂
돈 내라는 것이군! 참아야지!ㄷㄷㄷ

구조설계는 건축사나 구조설계기술사의 자문을 받아라고 살짝 피한다.

태양광 폴 설치 구조계산서 (내륙지역, 풍속 30m/s 기준)

1. 기본 조건
항목 내용
설치장소 내륙지역
설치높이 5.0 m
풍속 30 m/s
패널 수 2장
패널 크기 1.0m × 2.0m
패널 무게 35 kg/장 × 2 = 70 kg
재질 폴: SS400, 프레임: 알루미늄
고정방식 앵커 플레이트 고정식 (지면 고정)

2. 풍하중 계산
공기 밀도 (ρ) = 1.225 kg/m³
풍속 (V) = 30 m/s
풍압 (P):
P = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot V^2 = 0.5 \cdot 1.225 \cdot (30)^2 = 551.25 \, \text{N/m}^2

전체 면적 (A): 1m × 2m × 2장 = 4 m²
총 풍하중 (F):

F = P \cdot A = 551.25 \cdot 4 = 2,205 \, \text{N}

3. 모멘트 계산
작용높이 (h) = 5 m
M = F \cdot h = 2,205 \cdot 5 = 11,025 \, \text{Nm}

4. 폴 단면설계 (강관)
적용강재: SS400 (허용 인장응력 = 140 MPa)

설계모멘트 허용범위 (파이프 외경 Ø114.3mm, 두께 4.5mm 기준):
단면 2차모멘트 (I):

I = \frac{\pi}{64} \cdot (D^4 - d^4) = \frac{3.14}{64} \cdot (114.3^4 - 105.3^4) \approx 7.84 \times 10^6 \, \text{mm}^4

단면계수 (Z):
Z = \frac{I}{c} = \frac{7.84 \times 10^6}{57.15} \approx 137,200 \, \text{mm}^3

허용 모멘트 (M_allow):
M_{allow} = \sigma_{allow} \cdot Z = 140 \cdot 137,200 = 19,208,000 \, \text{N·mm} = 19,208 \, \text{Nm}

비교:
작용 모멘트: 11,025 Nm
허용 모멘트: 19,208 Nm
→ 안전

5. 안정성 검토 요약
항목 결과
풍하중 2,205 N
작용모멘트 11,025 Nm
허용모멘트 19,208 Nm
안전계수 약 1.74
결론 안정 (내륙 기준)

6. 결론 및 권장 사항
Ø114.3mm, t=4.5mm SS400 강관 사용 시 풍속 30m/s 내륙 설치 안정성 확보
앵커볼트(M16 이상) 4개 이상 지면 고정 필수
프레임은 알루미늄 40×40mm 구조 + 보강대 설치
상부 결합부에는 흔들림 방지 브래킷 추가 권장