KR100779926B1 - 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치 - Google Patents

풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동력원으로 사용되는 전력을 자연상태의 바람을 이용한 풍력과, 폐목재 및 폐자재 등의 나무를 연소시켜 화력에 의해 전력을 발전시켜 사용할 수 있으며, 바람에 의한 풍력과 화력에 의한 발전이 가능한 시스템으로서, 특히, 제작 및 설치가 용이하고 풍력과 화력을 함께 이용하게 되므로, 발전에 따른 효율성과 경제성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 소정 길이를 가지며 직립되게 설치되고 내부에는 회전자와 고정자가 구비된 발전기가 내설된 지지프레임과; 상기 지지프레임 상단부에 기어부가 설치되고 기어부와 제 1, 2회전축으로 연결되어 바람에 의해 회전되는 풍력휀과; 상기 지지프레임의 하단부에 본체가 설치되고, 본체에는 유로와 연소실이 형성된 연소기와; 상기 발전기의 회전자와 연결되어 지지프레임의 높이를 따라 수직되게 설치되고, 상단부는 기어부와 연결되어 회전되며, 하단부의 소정 위치에는 화력휀이 결합되어 연소기로부터 발생되는 화력에 의해 회전되게 설치된 메인 회전축과; 상기 발전기에서 발생된 전력을 모아 저장하는 충전기와; 충전기와 연결되어 사용하고자 하는 전력에 따라 변환시켜 공급하는 변환기로 구성된 것이다.
발전기, 화력, 풍력, 풍력휀, 메인 회전축

Description

풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치{wind and thermal power generation using generation of electric power method and divice}
도 1은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치를 나타내는 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치를 나타내는 부분 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법을 나타내는 공정도,
도 5는 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치의 실시예를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치를의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:지지프레임 11:기어부
12:제 1회전축 13:제 2회전축
20:풍력휀 21:몸체
22:유로 23:연소실
30:연소기 40:메인 회전축
50:화력휀 52:바이패스 라인
본 발명은 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치를에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동력원으로 사용되는 전력을 자연상태의 바람을 이용한 풍력과, 폐목재 및 폐자재 등의 나무를 연소시켜 화력에 의해 전력을 발전시켜 사용할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 바람에 의한 풍력과 화력에 의한 발전이 가능한 시스템으로서, 특히, 제작 및 설치가 용이하고 풍력과 화력을 함께 이용하게 되므로, 발전에 따른 효율성과 경제성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 전력을 생산하기 위해서는 또 다른 많은 양의 에너지 자원이 요구되며, 발전을 위한 설비를 구축이 난해하고 많은 자본과 기술력이 요구된다.
현재, 동력원으로 사용되고 있는 화석에너지(석유)는 사용과정에서 인체 및 환경에 유해한 배기가스가 다량으로 발생되고, 배기가스가 지구의 대기에 누적됨으로 인해 지구의 온난화 현상, 집중호우, 기후의 아열대화 현상들이 지구 곳곳에 나타나고 있는바, 이러한 지구 온난화 현상을 막기 위하여 최근에는 이산화탄소 억제를 위한 각종 규제방법이 사용되고 있다.
상기와 같이, 동력원 즉, 발전을 위한 수단으로 태양력, 수력, 풍력 등 자연력을 이용한 대체 에너지를 모색하고 있으나, 각 지역에서의 자연환경이 다르고, 설비 제작 및 설치에 따른 어려움을 안고 있다.
전력을 발전함에 있어, 풍력을 이용한 풍력발전기는 태양력, 수력을 이용한 발전기에 비해 바람이 부는 곳 만의 자연조건만 필요함으로써 쉽게 설치할 수 있으며, 관리가 용이하며, 설치시에 장비가 많이 소요되지 않아서 지역적으로 많이 활용되고 있으나, 발전을 위해서는 자연조건 즉, 바람이 필요하므로 바람이 불어주지 않으며 발전을 할 수 없는 단점을 갖고 있다.
상기 풍력을 이용한 발전기는 자연상태의 바람을 이용해야 되므로, 바람이 불지 않는 경우에는 발전이 이루어지지 않으므로, 자연조건을 이용하지 않고 인위적인 방법으로 발전을 위한 방법으로는 태양력, 수력, 화력 등의 발전방법이 있으나, 이 중에서도 가장 간편하고 용이하며 자연환경에 구애받지 않고 설치하여 사용할 수 있는 발전방법으로는 화력을 이용한 발전이다.
화력발전기는 발전을 위한 매개체로 연소방식을 이용하게 되므로, 각종 나무나 연료 등을 연소시켜 인위적인 방법으로 쉽게 화력을 얻을 수 있는 장점을 갖고 있다.
현재, 전력을 발전하기 위한 풍력발전시스템과 화력발전시스템 등의 많은 발전시스템이 개발되어 사용되고 있으며, 주로, 대량의 발전과 전력공급을 큰 규모의 발전소가 설치되어 발전이 이루어지고 있다.
그러나, 지금까지의 발전시스템은 사용하고자 하는 원료 즉, 바람에 의한 풍력, 화력, 수력, 원자력, 태양력 등을 이용한 발전시스템이 각각의 자연환경에 알맞는 위치에 설치되어 사용되고 있으나, 우리나라와 같이, 국토가 좁고 산이 많으며 발전시스템을 설치하기 위한 자연환경 조건이 충족하지 못한 실정이므로, 보다 간편하고 편리하며 효율적으로 전력을 발전할 수 있는 발전시스템의 연구개발이 시급한 실정이다.
또한, 전력을 발전하기 위한 취약한 환경조건은 물론, 발전된 전력을 공급하기 위한 각종 전력설비가 부족하여 전력소모량이 많은 여름철에는 전력공급이 원할하지 못하고, 전력 수요에 비해 공급이 부족하게 되어 전력 단가가 상승하게 되어 전력사용자의 비용부담이 가중되는 등의 많은 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 전력을 발전함에 있어, 자연상태의 바람에 의한 풍력을 이용하여 발전이 가능하도록 함과 동시에, 폐자재 및 목재 등의 나무를 연소시켜 발생되는 화력을 이용한 발전을 동시에 수행할 수 있는 발전방법 및 장치를 제공함에 따라, 발전되는 전력의 효율성과 생산성을 향상시키고, 자연 환경에 구애받지 않고 인위적인 방법으로 언제 어디서라도 전력공급을 위한 전력 발전이 용이하게 이루어지도록 하여, 직접 전력을 공급하여 사용할 수 있도록 함은 물론, 필요에 따라서는 발전을 통해 얻어진 전력을 공급하여 경제적인 효과를 얻을 수 있도록 된 새로운 형태의 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 풍력과 화력을 이용하여 전력을 발전함에 있어서, 소정 길이를 가지며 직립되게 설치되고 내부에는 회전자와 고정자가 구비된 발전기가 내설된 지지프레임과; 상기 지지프레임 상단부에 기어부가 설치되고 기어부와 제 1, 2회전축으로 연결되어 바람에 의해 회전되는 풍력휀과; 상기 지지프레임의 하단부에 본체가 설치되고, 본체에는 유로와 연소실이 형성된 연소기와; 상기 발전기의 회전자와 연결되어 지지프레임의 높이를 따라 수직되게 설치되고, 상단부는 기어부와 연결되어 회전되며, 하단부의 소정 위치에는 화력휀이 결합되어 연소기로부터 발생되는 화력에 의해 회전되게 설치된 메인 회전축과; 상기 발전기에서 발생된 전력을 모아 저장하는 충전기와; 충전기와 연결되어 사용하고자 하는 전력에 따라 변환시켜 공급하는 변환기로 구성된 특징을 갖는다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 화력 발생을 위한 연소기와 지지프레임의 하단부 소정위치에는 연소시 발생된 화력에 의한 연기 및 증기를 순환,회수하기 위한 바이패스 라인이 설치된 특징을 갖는다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치는 지지프레임(10)이 소정 길이를 가지며 직립되게 설치되어 내부에 회전자(2)와 고정자(3)가 구비된 발전기(4)가 내설되고, 풍력휀(20)은 상기 지지프레임(10) 상단부에 설치되되, 기어부(11)와 연결되는 제 1, 2회전축(12, 13)에 결합되어 바람에 의해 회전되게 이루어진 것이다.
연소기(30)는 상기 지지프레임(10)의 하단부에 본체(21)가 설치되고, 본체(21)에는 유로(22)와 연소실(23)이 형성되어 구성되고, 메인 회전축(40)은 지지프레임(20)의 높이를 따라 내장된 상태로 수직되게 설치되며 상기 발전기(4)의 회전자(2)와 연결되어 연동되고 상단부는 상기 기어부(11)와 연결되어 회전되게 구성된 다.
이때, 상기 메인 회전축(40)은 하단부의 소정 위치에는 화력휀(50)이 결합되어 연소기(30)로부터 발생되는 화력에 의해 회전되게 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 발전 시스템은 발전기(4)에서 발생된 전력을 충전기(5)에서 저장하고, 상기 충전기(5)에는 변환기(6)가 연결되어 사용하고자 하는 전력에 따라 변환시켜 공급하도록 구성된 것이다.
상기 연소기(30)와 지지프레임(10)의 하단부 소정 위치에는 연소로 인한 발생되는 연기 및 증기를 순환,회수하기 위한 바이패스 라인(52)이 설치된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치를 나타내는 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치를 나타내는 부분 확대도로서, 소정 높이를 갖도록 수직되게 설치되는 지지프레임(10)에는 발전기(4)와 메인 회전축(40)이 내설되고, 메인 회전축(40)의 상단부에는 기어부(11)가 결합되되, 기어부(11)는 전,후방향을 향하도록 제 1, 2회전축(12, 13)이 수평상태로 결합되며, 상기 제 1, 2회전축(12, 13)에는 바람에 의한 회전력을 발생시키기 위한 풍력휀(20)이 결합된 것이다.
상기 메인 회전축(40)은 발전기(4)의 회전자(2)를 회전시키도록 결합되고, 발전기(4)가 결합된 하방에 해당되는 위치에는 화력휀(50)이 결합된다.
상기 지지프레임(10) 하단부에는 연소기(30) 본체(21)가 설치되어 연소기(30)의 연소실(23)에서 발생되는 화력에 의해 유로(22)를 통해 공기가 지지프레임(10) 내부를 통하여 상승하게 되며, 상승하는 과정에서, 메인 회전축(40)에 결합된 화력휀(50)을 회전시키게 되는 것이다.
이때, 상기 연소기(30)로부터 발생된 화력이 지지프레임(10)을 통하여 상승하는 과정에서, 연소시 발생되는 연기나 증기는 지지프레임(10) 측방으로 설치되는 바이패스 라인(52)을 통해 다시, 연소기(30)로 순환 공급된다.
도 4는 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법을 나타내는 공정도로서, 풍력과 화력을 이용하여 발전이 이루어짐에 있어, 바람에 의해 풍력휀이 회전되는 단계(S10); 연소기에서 연소를 통해 발생되는 화력에 의해 화력휀이 회전되는 단계(S20); 상기 풍력휀에 의해 제 1, 2회전축이 회전되어 메인 회전축이 회전되는 단계(S30); 메인 회전축에 의해 발전기의 회전자가 회전되어 발전이 이루어지는 단계(S40); 발전기를 통해 발전된 전력이 충전되는 단계(S50); 충전된 전력이 변환기를 통해 전원부로 공급되어 사용되는 단계(S60)로 이루어진 것이다.
이때, 상기 발전기에서 발전된 전력이 충전기에서 전력공급부에 공급되어 변전소를 통해 소비자에게 공급되는 단계(S70)가 포함되게 구성된 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치의 실시예를 나타내는 구성도로서, 풍력과 화력을 동시에 이용하여 발전을 함에 있어, 메인 회전축(40)이 풍력휀(20)이 결합된 제 1, 2회전축(12, 13)이 바람에 의해 회전되면, 기어부(11)에 의해 메인 회전축(40)이 회전되어 발전기(4)의 회전자(2)를 회전시켜 발전이 이루어지고, 또한, 연소기(30)에서 발생되는 화력에 의해 화력휀(50)이 회전되어 메인 회전축(40)이 회전됨에 따라, 발전기(4)의 회전자(2)가 회전되어 발전이 이루어지게 되는 것이다.
이와 같이, 바람에 의해 풍력휀(20)을 회전시켜 제 1, 2회전축(11, 12)이 회전되어 메인 회전축(40)에 의한 발전이 이루어지고, 연소기(30)에 의한 화력휀(50)에 의해 회전자(2)가 회전되어 발전이 이루어지며, 발전되어진 전력이 충전기(5)에 공급된 후, 변환기를 거쳐 사용하고자 하는 전원부에 공급되어 사용되거나 또는, 발전을 통해 충전기(5)에 공급된 전력을 전력 공급부를 통해 변전소에 공급하여 발전된 전력을 소비자에게 공급하도록 하여 사용토록 한 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전장치는 바람에 의해 풍력휀(20)이 회전되어 제 1, 2회전축(12, 13)이 회전되고, 제 1, 2회전축(12, 13)과 기어부(11)에 의해 연결된 메인 회전축(40)이 회전되면서, 발전기(4)의 회전자(2)가 회전되어 발전이 이루어지며, 연소기(30)에서 발생되는 화력에 의해 화력휀(50)이 회전되면서, 메인 회전축(40)이 회전되어 발전기 이루어지게 되므로, 바람이 불지않더라도 화력에 의해 발전이 가능하며, 연소기(30)를 가동하지 않고서도 바람에 의한 풍력만을 이용하여 발전이 가능함은 물론, 필요에 따라, 발전량을 높이기 위해서는 바람에 의한 풍력과 연소에 의한 화력을 동시에 작동시켜 메인 회전축(40)의 회전력을 증대시켜 발전량을 높일 수 있는 것이다.
본 발명에서, 풍력을 이용하여 발전시키는 원리와 화력을 이용하여 발전을 시키는 원리에 대해서는 이미 널리 알려져 사용되고 있는 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명 및 도면 표기는 생략하였으며, 본 발명에서 풍력을 발생시키기 위한 풍력휀(20)은 바람이 부는 방향에 구애받지 않도록 전,후방을 향하도록 제 1, 2회전축(12, 13)에 의해 양쪽방향에 위치되도록 설치하고, 또한, 연소기(30)에 의 한 화력으로 회전되는 화력휀(50)은 메인 회전축(40) 소정위치에 일정한 간격을 두고 한 쌍을 이루도록 구성되거나 필요에 따라서는 다수개의 화력휀을 설치하여 사용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 풍력과 화력을 이용한 발전방법 및 장치를 이용함에 따라, 자연상태의 바람에 의한 풍력을 이용하여 발전이 가능함으로써, 전력의 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있고, 자연 환경에 구애받지 않고 인위적인 방법으로 언제 어디서라도 전력공급을 위한 발전이 용이하며, 특히, 발전된 전력을 직접 공급하여 사용할 수 있음은 물론, 필요에 따라서는 발전을 통해 얻어진 전력을 공급할 수 있으므로, 경제적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 발전을 위한 수단으로 풍력과 화력을 동시에 이용할 수 있으므로, 발전에 대한 효율성을 높일 수 있고, 발전에 따른 배기가스 등과 같은 유해물질이 전혀 발생하지 않으므로 안전성이 우수하고 환경친화적인 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 풍력과 화력을 이용하여 전력을 발전함에 있어서,
    소정 길이를 가지며 직립되게 설치되고 내부에는 회전자(2)와 고정자(3)가 구비된 발전기(4)가 내설된 지지프레임(10)과;
    상기 지지프레임(10) 상단부에 기어부(11)가 설치되고 기어부(11)와 제 1, 2회전축(12, 13)으로 연결되어 바람에 의해 회전되는 풍력휀(20)과;
    상기 지지프레임(10)의 하단부에 본체(21)가 설치되고, 본체(21)에는 유로(22)와 연소실(23)이 형성된 연소기(30)와;
    상기 발전기(4)의 회전자(2)와 연결되어 지지프레임(10)의 높이를 따라 수직되게 설치되고, 상단부는 기어부(11)와 연결되어 회전되며, 하단부의 소정 위치에는 화력휀(50)이 결합되어 연소기(30)로부터 발생되는 화력에 의해 회전되게 설치된 메인 회전축(40)과;
    상기 발전기(4)에서 발생된 전력을 모아 저장하는 충전기(5)와;
    충전기와 연결되어 사용하고자 하는 전력에 따라 변환시켜 공급하는 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력과 화력을 이용한 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연소기(30)와 지지프레임(10)의 하단부 소정위치에는 연소시 발생된 화력에 의한 연기 및 증기를 순환,회수하기 위한 바이패스 라인(52)이 설치된 것을 특징으로 하는 풍력과 화력을 이용한 발전장치.
  3. 풍력과 화력을 이용하여 발전이 이루어짐에 있어,
    바람에 의해 풍력휀이 회전되는 단계(S10);
    연소기에서 연소를 통해 발생되는 화력에 의해 화력휀이 회전되는 단계(S20);
    상기 풍력휀에 의해 제 1, 2회전축이 회전되어 메인 회전축이 회전되는 단계(S30);
    메인 회전축에 의해 발전기의 회전자가 회전되어 발전이 이루어지는 단계(S40);
    발전기를 통해 발전된 전력이 충전되는 단계(S50);
    충전된 전력이 변환기를 통해 전원부로 공급되어 사용되는 단계(S60)로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력과 화력을 이용한 발전방법.
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