KR100967158B1

KR100967158B1 - 풍력발전기가 구비된 선박

Info

Publication number: KR100967158B1
Application number: KR1020090111682A
Authority: KR
Inventors: 김전수
Original assignee: 김전수
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2010-07-05
Also published as: CN102753433A; JP2013517404A; EP2502823A1; US20120301284A1; WO2011062345A1

Abstract

본 발명은 풍력발전기가 구비된 선박에 관한 것으로, 선박의 상면에 구비된 갑판 상에 설치되는 구조물; 상기 구조물과 이격져서, 상기 갑판 상에 상기 구조물의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 상기 구조물의 폭보다 작은 폭을 가지도록 설치되는 집풍타워; 상기 집풍타워로부터 유입되는 바람을 이송하기 위한 에어덕트; 상기 에어덕트로부터 이송되는 바람에 의해 회전되는 터빈; 상기 터빈이 회전됨에 따라 구동되는 발전기;로 이루어지고, 상기 집풍타워는, 둘레면에 바람이 유입되는 다수개의 통공이 형성된 풍동과, 상기 풍동의 둘레부에 구비되어 바람을 상기 통공으로 유도하는 다수개의 유도통로를 형성하는 가이드부로 구성되고, 상기 가이드부는, 상기 풍동의 둘레부에 방사방향으로 배치되는 다수개의 집풍판과, 상기 집풍판 사이에서 상호 상하방향으로 이격되도록 배치된 다수개의 가이드판으로 구성되며, 선박이 운항될 때 발생되는 바람이나, 자연적으로 불어오는 바람에 의해 풍력발전기가 작동되어 발전을 하므로, 발전을 하기 위해 엔진의 동력을 사용할 필요가 없어서, 연료소모가 증가되는 것을 방지하고 선박의 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

풍력발전기, 선박, 갑판, 구조물, 집풍타워

Description

풍력발전기가 구비된 선박{Ship having wind power generator}

본 발명은 풍력발전기가 구비된 선박에 관한 것으로, 더 구체적으로는 해풍 또는 선박이 운항될 때 발생되는 바람을 이용하여 발전을 할 수 있도록 된 풍력발전기가 구비된 선박에 관한 것이다.

선박에는 선체에서 전기를 원활하게 사용하고 비상시를 대비할 수 있도록 하기 위해 자체적으로 발전기가 설치되어 있으며, 발전기는 엔진의 기계적 운동에 의해 발생되는 에너지를 공급받아 이를 발전기 내부의 고정자와 회전자의 자계적 결합에 의해 전기에너지로 변환시켜 부하에 전기에너지를 공급한다.

그러나 위와 같은 엔진을 동력원으로 이용하는 선박은 연료로서 벙커C유와 경유의 혼합유를 사용하기 때문에 그에 따른 유지비와 운항 비용이 많이 들게 되는 단점이 있다.

더욱이 선박에서 사용하게 되는 혼합유 등의 석유연료는 연소 시 유해한 가스를 발생하여 대기 및 해양오염을 일으키는데, 최근에는 선박의 수가 크게 증가하여 대기 및 해양환경을 크게 오염시키고 있으며 그에 따라 해양생물 뿐만 아니라 생태계 전반에 걸쳐 심각한 악영향을 주고 있다.

반면 풍력이나 해수 또는 태양과 같은 에너지원은 고갈되지 않는 무한의 청정에너지라고 할 수 있고, 따라서 자연력인 바람, 해수 및 태양열 등을 활용하여 발생시킨 전기를 축전지에 저장해 두었다가 선체에 설치된 여러 가지 전기기구들에 사용하거나 이를 직접 동력원으로 사용하여 선박의 구동력 및 발전의 원료가 되는 혼합유의 사용량을 크게 절감시킴으로써 에너지를 절약하고 나아가 대기 및 해양오염 또한 감소시킬 수 있는 전기발생장치가 구비된 선박의 제조가 요구되고 있다.

따라서, 위와 같은 점을 감안하여 현재 풍력발전기가 구비된 선박에 관한 발명이 다수 제안되고 있기는 하나, 위의 발명들은 모두 선박의 주위에서 불어오는 바람을 이용할 때, 단지 한 방향에서 불어오는 바람만을 풍동 내부로 유도되도록 하고 있으므로 풍동 내부로 인입되는 바람의 전체 총량이 제한적일 수 밖에 없게 되어 발전 효율을 향상시키기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 해풍 또는 선박이 운항될 때 발생되는 바람을 이용하여 발전을 할 수 있으므로, 선박의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 풍력발전기가 구비된 선박을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 선박의 주위에 불어오는 바람을 풍동 내부로 집풍타워의 둘레면 전체를 통해 바람이 유입되어 풍동내에 수집되도록 함으로서 터빈에 공급되는 바람의 풍량과 풍속이 증가시켜 발전효율을 더욱 향상시키도록 하는 풍력 발전기가 구비된 선박을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박은, 선박의 상면에 구비된 갑판 상에 설치되는 구조물; 상기 구조물과 이격져서, 상기 갑판 상에 상기 구조물의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 상기 구조물의 폭보다 작은 폭을 가지도록 설치되는 집풍타워; 상기 집풍타워의 하단부에 연결되어 상기 집풍타워로부터 유입되는 바람을 이송하기 위한 에어덕트; 상기 에어덕트의 일지점에 설치되어 상기 에어덕트로부터 이송되는 바람에 의해 회전되는 터빈; 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈이 회전됨에 따라 구동되는 발전기;로 이루어지고, 상기 집풍타워는, 갑판 상에 연직방향으로 세워서 설치한 통모양 부재로 구성되고 둘레면에는 바람이 유입되는 다수개의 통공이 형성된 풍동과, 상기 풍동의 둘레부에 구비되어 바람을 상기 통공으로 유도하는 다수개의 유도통로를 형성하는 가이드부로 구성되고, 상기 가이드부는, 상기 풍동의 둘레부에 방사방향으로 배치되는 다수개의 집풍판과, 상기 풍동의 둘레부에 위치하고 상기 집풍판 사이에서 상호 상하방향으로 이격되도록 배치된 다수개의 가이드판으로 구성되고, 상기 집풍타워는, 상기 가이드부의 상기 유도통로 상에 상기 풍동과 이격되도록 설치되어 상기 풍동의 내부로 유입된 바람이 상기 풍동에서 벗어나지 않고 상기 풍동을 따라 하향 유도되도록 하는 복수의 빗살창이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 집풍타워는, 선박의 선수를 기준으로 볼 때, 상기 구조물보다 상기 선수에 더 가깝게 위치되는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박은 선박이 운항될 때 발생되는 바람이나, 자연적으로 불어오는 바람에 의해 풍력발전기가 작동되어 발전을 하므로, 발전을 하기 위해 엔진의 동력을 사용할 필요가 없어서, 연료소모가 증가되는 것을 방지하고 선박의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박은 도 1에 도시된 바와 같이 선박의 상면에 갑판(40)이 구비되며, 상기 갑판(40)의 상면에는 구조물(50)과 풍력발전기(A)가 구비된다.

상기 구조물(50)은 선박을 운항하기 위한 조정실과 같은 것들이 이용될 수 있으며, 그 외에 선실이나 화물을 적재하기 위한 컨테이너 창고와 같은 다양한 형태의 것들이 이용될 수 있다.

상기 풍력발전기(A)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 구조물(50)과 이격져서 상기 갑판(40) 상에 상기 구조물(50)의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 또 상기 구조물(50)의 폭보다 작은 폭을 가지도록 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같이 갑판(40) 상에 설치되며 바람을 모아 배출하는 집풍타워(10)와, 상기 집풍타워(10)의 하단부에 연결되어 상기 집풍타워(10)로부터 유입되는 바람을 이송하기 위한 에어덕트(30)와, 상기 에어덕트(30)의 일지점에 설치되어 상기 에어덕트(30)로부터 이 송되는 바람에 의해 회전되는 터빈(31)과, 상기 터빈(31)에 연결되어 상기 터빈(31)이 회전됨에 따라 구동되는 발전기(32)로 이루어진다.

상기 집풍타워(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 풍동(11)과, 가이드부(20)로 구성되고, 도 1에 도시된 바와 같이 선박의 선수를 기준으로 볼 때, 상기 구조물(50)보다 더 상기 선수에 가깝게 위치된다.

상기 풍동(11)은 도 2에 도시된 바와 같이 갑판(40) 상에 연직방향으로 세워서 설치한 통모양 부재로 구성되고, 둘레면에는 바람이 유입되는 다수개의 통공(11a)이 형성되어 있다.

상기 가이드부(20)는, 상기 풍동(11)의 둘레부에 구비되어 바람을 상기 통공(11a)으로 유도하는 다수개의 유도통로(21)를 형성하기 위한 것으로서, 상기 풍동(11)의 둘레부에 방사방향으로 배치되는 다수개의 집풍판(22)과, 상기 풍동(11)의 둘레부에 위치하고 상기 집풍판(22) 사이에서 상호 상하방향으로 이격되도록 배치된 다수개의 가이드판(23)으로 구성된다.

상기 집풍판(22)은 집풍타워(10)의 종방향 뼈대를 이루는 부분으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 풍동(11)의 둘레부에 방사방향으로 배치되는 바, 정6각형인 풍동(11)의 여섯 모서리를 지나도록 상호 60도 각도로 이격되어 전체적으로 정6각형의 대각선 방향으로 배열되는 것이 바람직하다.

상기 가이드판(23)은, 인접하는 집풍판(22) 사이에서 상하로 이격되게 설치되어 외부에서 불어오는 바람을 통공(11a)으로 유도되도록 복수의 유도통로(21)를 형성하기 위한 것으로서, 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 그 구체적인 일예로 서는 도 2에 도시된 바와 같이 외측에서 내측으로 갈수록 하강되는 하향만곡부(23a)와, 상기 하향만곡부(23a)의 내측에서 수평방향으로 연장되어 상기 풍동(11)의 둘레면에 연결되는 수평부(23b)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 집풍타워(10)는, 상기 가이드부(20)에 설치되는 다수개의 빗살창(24)을 더 포함하여 구비될 수도 있다.

상기 다수개의 빗살창(24)은 외부에서 불어오는 바람이 상기 유도통로(21)를 따라 풍동(11)으로 자연스럽게 유도되도록 하는 것으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 풍동(11)으로 이어진 유도통로(21)의 적어도 일측에 유도통로(21)를 횡단하도록 풍동(11)과 일정 거리 이격되어 설치되는 바, 빗살창(24)을 대형으로 제작하여 하나의 유도통로(21)에 하나의 빗살창(24)을 장착할 수도 있으나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 유도통로(21) 상의 일 지점에 유도통로(21)를 횡단하도록 지지프레임체(25,26)를 배치하고, 그 위에 상대적으로 작게 제작된 복수의 빗살창(24)을 장착하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

따라서, 각각의 지지프레임체(25,26)는 도 3에 도시된 것처럼, 각각의 유도통로(21) 횡단면 전체를 커버할 수 있도록 되어 있는 바, 바람이 통과할 수 있는 통공(27)을 갖는 형태이면 어떤 형태를 취하여도 무방하나, 본 실시예에서와 같이 수평바(25a)와 수직바(25b)로 이루어진 격자 형태를 취하도록 하는 것이 바람직하며, 이때 수평바(25a)와 수직바(25b)에 의해 생기는 다수의 직사각형 격자구멍이 통공(27)을 이루게 된다.

또한, 상기 지지프레임체(25,26)는 각각의 유도통로(21)를 따라 적어도 하나 이상 복수개가 구비되는 바, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 풍동(11)과 인접한 안쪽의 지지프레임체(26)와, 그리고 최외곽의 지지프레임체(25)로 각각 하나씩 두 개가 설치될 수 있으며, 본 실시예에서와 같이 풍동이 정6각형인 경우 풍동(11)의 여섯 모서리를 지나는 집풍판(22) 사이에 배치되는 지지프레임체(25,26) 또한 전체적으로 정6각형의 동축 배열을 갖게 된다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박은 갑판(40) 상에 설치된 집풍타워(10)에 의해서 바람을 모아서 발전을 하게 되는데, 바람이 불게 되면, 지지프레임(25,26)에 설치된 복수의 빗살창(24)을 통과하여 유입되는 바람은 유도통로(21)를 통해 풍동(11)의 내부로 수집되고, 그 후 에어덕트(30)를 통해 터빈(31)에 공급되어, 터빈(31)과 터빈(31)에 연결된 발전기(32)를 회전시켜 발전을 하여 전력을 생산하게 되므로 엔진의 동력을 이용하여 발전할 필요성을 줄여 발전을 위한 동력손실을 최소화할 수가 있으므로, 연료소모가 증가되는 것을 방지하고 선박의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그런데, 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박은 도 1에 도시된 바와 같이 집풍타워(10)와 인접하여 상기 집풍타워(10)보다 더 높고 더 넓은 폭을 가지도록 구조물(50)이 설치되어 있고, 또 상기 집풍타워(10)는, 선박의 선수를 기준으로 볼 때, 상기 구조물(50)보다 상기 선수에 더 가깝게 위치되어 있으므로 발전 효율을 더욱 향상시킬 수가 있는 장점이 있다. 즉, 선박의 전진시 발생되는 바람은 상기 집풍타워(10)의 전방에서 후방쪽으로 불어오게 되므로, 바람이 집풍타워(10)의 전방에 형성된 유도통로(21)만을 통해서 풍동(11)으로 유입되게 된다. 그런데 본 발명은 집풍타워(10)를 구조물(50), 예컨대, 조정실의 전방에 근접되도록 설치하고 있으므로, 도 4에 점선의 화살표로 도시한 바와 같이, 전방에서 불어오는 바람이 상기 구조물(50)의 전면에 충돌하여 반발되게 되고, 반발된 바람은 집풍타워(10)의 후방쪽에 형성된 유도통로(21)를 통해 풍동(11)으로 유입되게 된다. 따라서, 집풍타워(10)의 둘레면 전체를 통해 바람이 유입되어 풍동(11)내에 수집되게 되므로 터빈(31)에 공급되는 바람의 풍량과 풍속이 증가되게 되므로, 발전효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 따라서, 엔진 동력을 이용하여 발전하게 되는 발전 양을 최소화할 수가 있으므로 엔진의 연료 소모를 최소화하고, 또 그에 따른 대기 및 해양오염을 또한 최대한 감소시킬 수가 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박을 도시한 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박에서 풍력발전기를 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기가 구비된 선박에서 풍력발전기를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 선박의 풍력발전기의 작용을 설명하기 위한 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 집풍타워 11: 풍동

20: 가이드부 21: 유도통로

22: 집풍판 23: 가이드판

30: 에어덕트 31: 터빈

32: 발전기 40: 갑판

50:　구조물

Claims

선박의 상면에 구비된 갑판(40) 상에 설치되는 구조물(50);

상기 구조물(50)과 이격져서, 상기 갑판(40) 상에 상기 구조물(50)의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 상기 구조물(50)의 폭보다 작은 폭을 가지도록 설치되는 집풍타워(10);

상기 집풍타워(10)의 하단부에 연결되어 상기 집풍타워(10)로부터 유입되는 바람을 이송하기 위한 에어덕트(30);

상기 에어덕트(30)의 일지점에 설치되어 상기 에어덕트(30)로부터 이송되는 바람에 의해 회전되는 터빈(31); 및

상기 터빈(31)에 연결되어 상기 터빈(31)이 회전됨에 따라 구동되는 발전기(32);로 이루어지고,

상기 집풍타워(10)는,

갑판(40) 상에 연직방향으로 세워서 설치한 통모양 부재로 구성되고 둘레면에는 바람이 유입되는 다수개의 통공(11a)이 형성된 풍동(11)과, 상기 풍동(11)의 둘레부에 구비되어 바람을 상기 통공(11a)으로 유도하는 다수개의 유도통로(21)를 형성하는 가이드부(20)로 구성되고,

상기 가이드부(20)는,

상기 풍동(11)의 둘레부에 방사방향으로 배치되는 다수개의 집풍판(22)과, 상기 풍동(11)의 둘레부에 위치하고 상기 집풍판(22) 사이에서 상호 상하방향으로 이격되도록 배치된 다수개의 가이드판(23)으로 구성되고,

상기 집풍타워(10)는, 상기 가이드부(20)의 상기 유도통로(21) 상에 상기 풍동(11)과 이격되도록 설치되어 상기 풍동(11)의 내부로 유입된 바람이 상기 풍동(11)에서 벗어나지 않고 상기 풍동(11)을 따라 하향 유도되도록 하는 복수의 빗살창(24)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 구비된 선박.
제 1 항에 있어서,

상기 집풍타워(10)는, 선박의 선수를 기준으로 볼 때, 상기 구조물(50)보다 상기 선수에 더 가깝게 위치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 구비된 선박.
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