KR100933575B1 - 풍력발전 방음벽 - Google Patents

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KR100933575B1
KR100933575B1 KR1020080110559A KR20080110559A KR100933575B1 KR 100933575 B1 KR100933575 B1 KR 100933575B1 KR 1020080110559 A KR1020080110559 A KR 1020080110559A KR 20080110559 A KR20080110559 A KR 20080110559A KR 100933575 B1 KR100933575 B1 KR 100933575B1
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Abstract

본 발명은 도로, 철도 주변에 설치되어 소음을 방지하는 방음벽에 관한 것으로서, 방음벽의 상부에 풍력발전장치를 설치하여 방음의 기능과 함께 발전기능을 갖도록 한 것이며, 방음벽에 풍력발전장치를 설치하여 토지의 사용문제를 해결할 수 있고, 최소한의 비용으로 풍력발전장치의 설치에 필요한 높이를 확보할 수 있으며, 전력의 소비지역과 가까워 전력의 전달효율이 높으며, 차량의 통행시 발생되는 바람에 의해 발전이 가능하므로 자연적인 바람이 불지 않더라도 안정적인 발전이 가능한 풍력발전 방음벽을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽은 소음이 발생하는 지역에 설치되는 지주 및 상기 지주 사이에 설치되는 방음패널로 이루어져 주변을 소음을 차단하는 방음벽으로, 상기 방음벽의 상부에 설치되어 바람에 의해 전기를 발생하는 풍력 발전장치를 포함한다.
방음벽, 차음, 흡음, 발전, 바람, 풍력, 블레이드

Description

풍력발전 방음벽 {SOUND PROOF WALL HAVING WIND POWER GENERATING FUNCTION}
본 발명은 도로, 철도 주변에 설치되어 소음을 방지하는 방음벽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방음벽의 상부에 바람을 이용하여 전력을 생산하기 위한 발전장치를 갖추어 소음을 방지할 수 있으며, 전기를 생산할 수 있는 풍력발전 방음벽에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양열, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.
이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 화력발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경 오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다. 더욱이 최근에는 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.
또한, 화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가되는바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광이나, 풍력, 조력 등 자연환경을 이용한 발전장치가 개발되고 있으며, 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.
일례로, 풍력발전장치는 바람이 많고, 일정 속도 이상의 풍력이 지속적으로 발생하는 지점에 주로 설치되며, 대표적으로 제주도나, 태백산맥 등과 같은 해안지역이나 산악지역에 설치되고 있다.
그러나, 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러를 갖추고 있으며, 안정적인 발전을 위해 높은 곳에 설치된다. 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러 등으로 인해 공간을 많이 차지하며, 다수의 풍력발전장치들의 간섭을 방지하기 위해 대규모의 토지공간을 필요로 한다. 이에 따라 풍력발전장치를 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있고, 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 어려움이 있다.
또한, 이러한 풍력발전장치는 바람이 없어나, 바람의 세기가 약한 경우에는 발전을 할 수 없는 단점이 있다.
또한, 이러한 풍력발전장치는 돌풍이나 태풍 등과 같은 바람의 세기가 클 경 우, 바람에 날아갈 우려가 있고, 발전장치에 과부하가 걸려 발전장치가 손상될 우려도 있다. 더욱이 해안이나 산간지역은 돌풍이나 태풍 등에 의한 큰 바람이 자주 부는 지역으로 안정적인 전기의 발전이 어렵다. 더욱이 종래의 풍력발전장치는 접근성이 좋지 않아 지속적인 관리 또는 보수가 어려우며, 고장날 경우 전기를 생산할 수 없어 발전량의 예측이 어려운 측면이 있다. 또한, 이러한 풍력발전장치는 전기의 소비지역과 인접하여 설치될 경우, 주민들에게 민원이 제기되고, 협조를 이끌기가 어려운 문제가 있으며, 이로 인해 전기의 소비지역과 멀리 떨어져 설치된다. 이에 따라 종래의 풍력발전장치는 발생된 전기를 소비지역으로 전달하는 과정에서 많은 손실이 발생하는 요인이 되고 있다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방음벽의 상부에 풍력발전장치를 설치하여 방음의 기능과 함께 발전기능을 갖도록 한 것이며, 방음벽에 풍력발전장치를 설치하여 토지의 사용문제를 해결할 수 있고, 최소한의 비용으로 풍력발전장치의 설치에 필요한 높이를 확보할 수 있으며, 전력의 소비지역과 가까워 전력의 전달효율이 높으며, 차량의 통행시 발생되는 바람에 의해 발전이 가능하므로 자연적인 바람이 불지 않더라도 안정적인 발전이 가능한 풍력발전 방음벽을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽은 소음이 발생하는 지역에 설치되는 지주 및 상기 지주 사이에 설치되는 방음패널로 이루어져 주변의 소음을 차단하는 방음벽으로, 상기 방음벽의 상부에 설치되어 바람에 의해 전기를 발생하는 다수의 풍력발전장치와, 바람의 세기를 측정하는 풍속센서를 포함하고, 상기 풍속센서에 측정되는 바람의 세기가 25m/s를 넘으면 발전을 중지한다.
여기에서, 상기 풍력 발전장치는 상기 지주의 상부에 고정되는 지지부와, 상기 지지부의 상부에 마련되며 중앙부에 전기를 발생하기 위한 회전축이 구비된 발전모듈과, 상기 회전축의 단부에 설치된 블레이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 풍력발전장치는 상기 발전모듈에 의해 발생된 전기를 저장하는 축전지를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 방음벽은 소음이 발생하는 지역에 설치되는 지주 및 상기 지주 사이에 설치되는 방음패널로 이루어져 주변을 소음을 차단하는 방음벽으로, 상기 방음벽의 상부에 설치되어 바람에 의해 전기를 발생하는 다수의 풍력 발전장치를 포함하고, 상기 풍력발전장치는 인접하는 다른 풍력발전장치와 서로 다른 높이로 교번적으로 설치되어 블레이드의 회전시 간섭을 방지한다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽은 풍력발전을 위한 발전장치가 방음벽의 지주에 설치되므로, 발전에 필요한 높이를 유지하기 위해 필요한 별도의 지주부재를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 안정적인 설치가 가능하 며, 지주부재의 설치 및 관리 등에 필요한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 방음벽은 도로, 철도 등에서 발생되는 소음을 차음하기 위해 설치되는데, 이러한 방음벽이 설치되는 지역이 도심 등과 같이 전기의 소비지역과 인접되므로, 발생된 전기를 실소비지역으로 과정에서 발생되는 손실을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 도로, 철도 주변을 밝히는 조명수단에 설치될 수 있어, 생산된 전기를 직접 사용하는 것도 가능하며, 태양광 발전과 달리 주간은 물론이고 야간에도 발전이 가능하다. 또한, 본 발명은 발전된 전기를 저장할 수 있는 저장부가 마련되어, 잉여전기를 저장할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 도로, 철도를 따라 설치되므로 접근성이 좋으며, 산간 오지 또는 해안가 주변 등 접근성이 좋지 않은 지역에 설치하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 방음벽은 도로, 철도 등을 따라 설치되므로, 주변에 발전소와 같은 전력을 생산하는 인프라 시설이 필요없고, 이에 따라 발전소 등으로부터 별도의 전력선을 연결할 필요가 없어 발전비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전장치는 소형 프로펠러에 의해 발전이 이루어지는 소용량의 발전장치로 이루어지며, 이에 따라 대용량의 발전장치와 같은 대형 프로펠러가 설치되지 않아 안정성이 향상되며, 대형 프로펠러의 회전 등에 필요한 공간을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 풍력발전장치의 프로펠러의 크기가 작아 돌풍이나 태풍과 같이 큰 바람에 대한 저항력이 강하다.
더불어, 본 발명의 풍력발전장치는 소용량으로 이루어져 서로 병렬적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 하나의 풍력발전장치가 고장나더라도 발생되는 전기량에 큰 변동이 없다. 또한, 방음벽은 도로관리공사 또는 각 지방자체단체 등에 의해 지속적으로 관리, 감독이 진행되고 있으며, 이에 따라 풍력발전장치의 관리가 용이하며, 고장 등의 발생시 빠른 조치가 가능하다.
또한, 본 발명은 풍력발전장치를 방음벽의 상부에 설치하며, 이에 따라 별도의 토지 공간을 필요로 하지 않으며, 이에 따라 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 소요되는 비용을 줄일 수 있으며, 주민의 민원발생도 감소할 것으로 예상된다. 또한, 본 발명은 차량의 통행시 발생하는 바람에 의해 발전이 가능하므로, 바람이 불지 않는 날에도 항상 안정적인 발전이 가능하며, 이에 따라 전기발생량을 예측할 수 있어 전기생산관리가 용이하다.
더욱이 교량 등에 설치된 방음벽은 지면으로부터 높은 곳에 위치하고, 주변에 저항요소가 없어 발전에 적합한 바람이 불며, 안정적이고 균일한 전기의 생산이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽을 도시한 정면도이다.
본 발명에 따른 풍력발전 방음벽(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 도로, 철도 등의 주변 지형을 따라 연속적으로 설치되어, 소음이 퍼지는 것을 방지한다.
이를 위해 상기 방음벽(10)은 지면(P)에 고정되는 복수의 지주(12)를 포함하며, 상기 지주(12)는 상기 지면(P)에 삽입되어 고정되거나, 별도의 볼트(14)와 같은 체결부재에 의해 지면(P)에 고정될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 지주(12) 가 고정되는 지면(P)에 콘크리트와 같은 단단한 재질로 기초판이 형성될 수 있다. 상기 지주(12)는 'H'자의 형강으로 이루어질 수 있으며, 인접하는 지주(12)의 사이에는 복수의 방음패널(20)이 끼워져 결합된다.
상기 방음패널(20)은 소정의 두께를 갖도록 형성되며, 내, 외부판 및 그 사이에 설치되는 흡음재를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방음패널(20)은 표면에 다수의 구멍이 형성될 수 있으며, 투과가 가능한 투명창(25)을 갖는 것도 가능하다. 이와 같이 투명창(25)을 갖는 방음패널(20)은 소음을 반사시키며, 운전자 등이 상기 투명창(25)을 통해 바깥쪽 풍경을 볼 수 있다.
한편, 상기 방음벽(10)의 상부에는 바람을 이용하여 전기를 발생하는 풍력발전장치(30)가 설치된다. 이러한 풍력발전장치(30)는 발생된 전기를 주변의 가로등 등과 같은 전기장치로 공급하거나, 전기선을 연결하여 발전소 또는 대규모 전력사용처로 전기를 공급할 수 있다. 또한, 상기 풍력발전장치(30)는 생산된 전기 또는 잉여전기를 저장할 수 있는 축전지가 마련되는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽의 풍력발전장치를 분리하여 도시한 사시도이다.
상기 풍력발전장치(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지주(12)의 상부에 고정되는 지지부(32)와, 상기 지지부(32)의 상부에 설치되는 발전모듈(34)을 포함한다. 상기 발전모듈(34)은 일반적인 기동용 모터에 의해 전동기 구동이 가능하고 제어에 유리하며 유지 보수에 효율이 높은 수직축모듈로 이루어질 수 있으며, 이러한 발전모듈(34)은 반영구적 형태인 영구자석 여자 동기발전기가 대표적이다. 이러한 발전모듈(34)은 중앙부에 회전시 전기를 발생시키는 회전축(35)이 구비된다. 그리고, 상기 회전축(35)의 단부에는 바람에 대한 저항력을 증가시켜 회전력을 얻는 블레이드(36)가 설치된다.
상기 지지부(32)의 하단에는 방음벽(10)의 지주(12)와 결합되기 위한 브래킷(33)이 일체로 설치되어 있다. 상기 브래킷(33)은 아래쪽으로 개구부가 형성된 'ㄷ'자형으로 형성될 수 있으며, 상기 지주(12)에 볼트(14)와 같이 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 브래킷(33)에는 체결부재를 끼우기 위한 제1홀(33a)이 형성되고, 상기 지주(12)에는 상기 브래킷(33)의 홀과 대응하는 위치에 제2홀(12a)이 형성된다. 상기 제2홀(12a)은 상기 체결부재가 관통한 후, 그 후부에 너트 등을 결합하여 체결시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 블레이드(36)의 형상은 한정되지 않으며, 도 3에 도시된 블레이드(36')와 같이 형성되는 것도 가능하며, 바람개비 형태 또는 원통팬 형태 등과 같이 다양한 형태로 형성되는 것도 가능하다. 또한 본 발명의 실시예에서, 블레이드(36, 36')는 2엽의 날개를 갖는 것으로 설명하고 있으나, 3엽 또는 4엽 등으로 항력, 저항력 등에 따라 날개수 등을 설계 변경할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전장치(30)는 본 발명의 방음벽(10)과 인접하게 설치된 가로등 등으로 직접 공급하여 주위를 밝히는데 사용하는 것도 가능하며, 발생된 전기 중 남는 전기의 일부를 저장하기 위한 축전지를 더 갖는 것도 가능하다.
한편, 상기 방음벽(10)에 설치되는 풍력발전장치(30)는 100W 내지 3KW 내외의 발전용량을 갖는 소형으로 이루어지며, 각각의 지주(12)에 설치되는 상기 풍력 발전장치(30)들은 서로 병렬적으로 연결되어 발생된 전기를 한 곳으로 모으는 것도 가능하다.
또한, 이러한 풍력발전장치(30)는 바람의 속도가 4m/s~25m/s일 경우, 품질이 좋고, 안정적인 전기를 발생한다. 즉, 바람의 속도가 4m/s 미만일 경우 실사용에 필요한 전압을 갖는 전기를 생산하지 못하며, 바람의 속도가 25m/s를 넘을 경우 과전압의 전기가 발생되어 전체적인 장비에 손상을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 풍력발전장치(30)에는 바람의 속도를 측정하기 위한 풍속센서가 더 설치되며, 이러한 풍속센서는 측정된 바람의 속도에 따라 풍력발전장치(30)의 발전 기능을 제어한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 방음벽을 도시한 정면도이다. 도 4를 참고하면, 다른 실시예의 풍력발전 방음벽(10)은 전술된 풍력발전 방음벽(10)의 풍력발전장치(130)에 설치된 블레이드(136)의 크기를 더 크게 형성한 것이다. 더불어, 다른 실시예의 풍력발전 방음벽(10)은 블레이드(136)의 회전시 인접하는 다른 블레이드와 간섭되지 않도록 상기 풍력발전장치(130)들을 서로 다른 높이로 교번적으로 설치할 수 있다.
이를 위해, 각각의 풍력발전장치(130)들은 각각의 지주(12) 상부에 높이가 교번적으로 다르게 형성된 지지부(132)를 설치한다. 상기 지지부(132)는 하부에 설치된 브래킷(133)이 별도의 체결부재에 의해 상기 지주(12)에 고정된다.
그리고, 상기 지지부(132)의 상부에는 중앙부에 전기를 발생하기 위한 회전축(135)이 구비된 발전모듈(134)을 설치한다. 상기 회전축(135)에는 바람에 의해 회전력을 발생하는 블레이드(136)가 설치된다. 상기 블레이드(136)는 회전반경이 크게 형성된다. 이때, 상기 블레이드(136)는 상기 지지부(132)에 의해 상기 발전모듈(134)이 교번적으로 다르게 형성되므로, 각각의 블레이드(136)가 서로 간섭되지 않게 된다. 이와 같이, 상기 블레이드(136)의 크기를 크게 할 경우, 발전용량을 증가시키는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에서, 풍력발전 방음벽(10)은 상기 풍력발전장치(130)의 높이를 서로 다르게 하기 위해 상기 지주부(132)의 길이를 다르게 형상한 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 인접되는 다른 지주(12)들의 높이를 다르게 형성하거나, 회전축(135)들의 높이를 다르게 형성하는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽을 도시한 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽의 풍력발전장치를 분리하여 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전 방음벽의 풍력발전장치를 분리하여 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 방음벽을 도시한 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 풍력발전 방음벽 12 : 지주
14 : 볼트 20 : 방음패널
25 : 투명창 30 : 풍력발전장치
32 : 지지부 33 : 브래킷
34 : 발전모듈 35 : 회전축
36, 36' : 블레이드

Claims (5)

  1. 소음이 발생하는 지역에 설치되는 지주 및 상기 지주 사이에 설치되는 방음패널로 이루어져 주변의 소음을 차단하는 방음벽으로,
    상기 방음벽의 상부에 설치되어 바람에 의해 전기를 발생하는 다수의 풍력발전장치와,
    바람의 세기를 측정하는 풍속센서를 포함하고,
    상기 풍속센서에 측정되는 바람의 세기가 25m/s를 넘으면 발전을 중지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 방음벽.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍력 발전장치는 상기 지주의 상부에 고정되는 지지부와,
    상기 지지부의 상부에 마련되며 중앙부에 전기를 발생하기 위한 회전축이 구비된 발전모듈과,
    상기 회전축의 단부에 설치된 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 방음벽.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 풍력발전장치는 상기 발전모듈에 의해 발생된 전기를 저장하는 축전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 방음벽.
  4. 삭제
  5. 소음이 발생하는 지역에 설치되는 지주 및 상기 지주 사이에 설치되는 방음패널로 이루어져 주변을 소음을 차단하는 방음벽으로,
    상기 방음벽의 상부에 설치되어 바람에 의해 전기를 발생하는 다수의 풍력 발전장치를 포함하고,
    상기 풍력발전장치는 인접하는 다른 풍력발전장치와 서로 다른 높이로 교번적으로 설치되어 블레이드의 회전시 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 방음벽.
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