KR101003361B1 - 집풍타워식 풍력발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집풍타워식 풍력발전시스템에 관한 것으로, 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하는 집풍타워부; 및 상기 집풍타워부에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부;로 이루어지되, 상기 집풍타워부는, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구가 형성된 통모양의 풍동; 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구로 안내하는 유도통로를 상기 집풍판과 가이드판에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부; 상기 풍동의 내부로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구를 통해 상기 풍동 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창; 및 상기 유도통로를 연결하도록 복수의 통공이 개방되어 상기 통공 단위로 상기 바람유도창이 부착되는 지지프레임;으로 이루어지며, 상기 풍력발전부는, 상기 풍동의 하류단에 이어진 송입구으로부터 송입된 외기를 토출구를 통해 외부로 배출하는 에어덕트; 상기 풍동으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈; 및 상기 에어터빈에 의해 발전을 하는 발전기;로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 본 발명에 의하면 풍동 또는 유도통로 내부로 유입된 바람이 바람유도창에 의해 다시 밖으로 빠져나가지 않도록 하면서 풍력발전부까지 유도되도록 하고, 유도된 바람의 상태에 따라 풍량이나 풍속을 가감함으로써 풍력발전을 보다 안정적이면서도 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

Description

집풍타워식 풍력발전시스템{Wind collecting tower type wind power generating system}

본 발명은 집풍타워식 풍력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집풍타워부의 넓은 표면적을 통해 유입되는 바람을 내부의 풍동을 통해 모아 풍력발전부로 보내 터빈을 회전시킴으로써 발전 효율을 비약적으로 향상시킨 집풍타워식 풍력발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 바람을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 발전기의 회전축에 풍차를 설치하여, 바람에 의해 풍차가 회전됨에 따라 발생되는 회전력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 구성된다.

그런데, 이러한 풍력발전기는 비교적 높은 풍속의 바람이 불어야만 풍차가 회전되어 발전이 이루어지므로, 바람이 많이 부는 특정한 지역을 제외하고 풍력발전기를 설치하는 것이 부적절하며, 바람의 에너지를 전기로 변환하는 효율이 매우 낮은 문제점이 있었다.

한편, 본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 집풍타워를 이용하여 바람을 집중시켜 풍속이 낮은 경우에도 발전을 할 수 있도록 된 새로운 구조의 풍력발전장치를 특허 출원한 바 있다(공개특허번호 10-2009-0021305호).

상기 풍력발전장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 지하에 발전기실(111)을, 지상에 집풍타워(112)와 같은 집풍타워를 각각 마련하고 있으며, 상기 집풍타워(112)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기부(113)의 위쪽에 연직방향으로 세워서 설치한 통모양 부재로 구성되고 둘레면에는 다수개의 바람 도입구(117)가 형성된 풍동(114)과, 상기 풍동(114)의 둘레의 벽으로부터 법선 방향으로 설치된 복수의 집풍판(115)과, 상기 집풍판(115) 상호간 및 풍동(114)의 상단 개구를 막는 천판(116)과, 인접하는 집풍판(115) 사이에 설치되어 상기 집풍판(115) 사이로 불어오는 바람을 상기 풍동(114) 쪽으로 가이드하는 복수의 가이드판(118)과, 인접하는 집풍판(115) 사이에 설치되어 집풍판(115)의 외부로부터 집풍판(115)의 내부로 바람의 유통만을 허용하고 집풍판(115) 내부로부터 외부로의 유통을 규제하는 다수의 개폐구(124,129)로 이루어진다.

상기 발전기실(111)에는 상기 풍동(114)에 연통하는 지하 풍동(130)이 설치되어, 이 지하 풍동(130)내를 흐르는 바람에 의해 회전 구동되는 에어터빈(131)과, 이 에어터빈(131)에 의해 구동되는 발전기(132)와, 그 외의 송전설비 등이 설치되어 있다.

위와 같은 구조로 이루어지는 풍력발전장치는 풍동(114)의 둘레부에 부는 바람이 상기 집풍판(115)과 가이드판(118)에 의해서 형성되는 유도통로에 안내되고, 다시 상기 바람 도입구(117)를 통해 풍동(114)의 내부로 유입된 후 에어터빈(131)으로 공급되어, 에어터빈(131)과 에어터빈(131)에 연결된 발전기(132)를 회전시켜 발전을 할 수 있도록 구성된다.

따라서, 이러한 풍력발전장치는 다양한 방향으로부터 불어오는 바람을 유효하게 포집하여 상기 풍동(114)의 내부로 바람이 집중 유입되도록 함으로써 바람의 풍속이 비교적 낮은 경우에도 지속적인 발전이 가능하므로, 풍력발전장치의 설치위치에 대한 제한요소가 적으며, 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

특히, 집풍판(115)의 외측 둘레부 사이에는 개폐구(124,129)가 구비되어 유도통로의 내부로 유입된 바람이 외부로 역류되지 않도록 함으로써, 풍력이 저하되는 것을 방지하여 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.

그런데, 위와 같은 종래의 풍력발전기용 집풍타워(112)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 개폐구(124)들 중에서 하단에 위치하는 개폐구(124)일수록 즉, 풍동(114)의 하단에 가까울수록 화살표(A,B,C)로 표시된 바와 같이 풍동(114) 내부를 흐르는 바람의 크기가 누적적으로 증대되는 바, 풍동(114)의 상부나 중간에서는 누적된 바람의 크기가 화살표(A,B)로 표시된 것처럼 상대적으로 크지 않으므로, 풍동(114)과 인접한 내통(119)의 개폐구(124)가 정상적으로 개폐동작하나, 풍동(114)의 하단에 가까워질수록 바람의 크기가 화살표(C)로 표시된 것처럼 상대적으로 크게 증대되므로, 하단의 바람 도입구(117)와 인접한 개폐구(124)들이 누적적으로 증대된 바람(C)의 풍압으로 인해 닫히면서 정상적인 개폐동작을 하지 못하게 된다.

더욱이, 집풍타워(112)의 높이가 높기 때문에 집풍타워(112) 외곽으로 불어오는 바람이 상하방향으로 편차가 발생할 수 있으며, 특히 아래쪽의 개폐구(129)보다 위쪽 개폐구(129)로 불어오는 바람이 더 큰 경우 위쪽에서 개폐구(129)를 통과한 바람의 일부가 아래쪽의 개폐구(129)의 개도를 크게 줄이거나 완전히 닫아 집풍타워(112) 외곽면 전체를 통해 집풍을 할 수 없게 되므로, 집풍효율이 크게 떨어지는 문제점도 있었다.

이에 따라, 집풍타워(112)는 하부의 상당 부분이 그 외부에서 불어오는 바람을 끌어들이지 못하게 되고, 따라서 집풍타워(112) 외부에 흐르는 바람을 전부 활용할 수 없게 되므로, 그만큼 풍동(114) 안으로 유입되는 바람의 양이 적어지게 되며, 이는 풍동(114)을 통해 모아진 풍력을 이용하도록 되어 있는 풍력 발전의 발전효율 저하를 가져오는 문제점이 있었다.

또한, 풍력발전장치는 집풍타워(112)을 이용하여 바람을 모아 에어터빈(131)에 공급하므로, 풍속 및 풍량 등이 갑자기 증가될 경우 풍동(114)과 지하 풍동(130) 또는 에어터빈(131) 및 발전기(132)가 손상될 수가 있고, 또 기준속도 이상의 풍속으로 바람이 지속적으로 불지 않을 경우 발전이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

즉, 에어터빈(131)에 연결된 발전기(132)에는 기동부하가 작용되므로, 정지된 에어터빈(131)을 다시 회전시킬 때는 회전 중인 에어터빈(131)을 지속적으로 회전시킬 때보다 큰 힘을 에어터빈(131)에 가해야 한다. 따라서, 에어터빈(131)이 정지된 후 느린 속도의 바람이 불어오거나 빠른 속도의 바람이 간헐적으로 불어올 경우, 에어터빈(131)을 회전시킬 수 있는 바람의 풍속과 풍량이 확보됨에도 불구하고, 에어터빈(131)은 기동부하를 이기지 못하여 회전하지 못하게 되며, 이에 따라 발전이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같은 풍력발전장치가 제안된 바 있다. 이 풍력발전장치는 에어터빈(231)이 프로펠러 형태로 발전기(232)와 함께 에어덕트(230) 상에 동축 상으로 설치되어 있는 바, 에어덕트(230) 내부에 흐르는 바람이 에어터빈(231) 전체를 때리기 때문에 바람의 운동에너지가 빠짐없이 에어터빈(231)에 전달되므로 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이 풍력발전장치는 도 5에 상세 도시된 바와 같이, 에어터빈(231) 또는 발전기(232)와 충돌한 바람의 속도가 떨어지면서 바람을 타고 들어온 흙이나 모래입자 등 이물질이 속도를 잃고 낙하하여 도 5에 D로 표시된 것처럼 에어터빈(231)의 앞뒤로 에어덕트(230) 바닥에 누적되는 바, 이렇게 누적된 이물질은 에어덕트(230)의 관경을 줄임으로써 특히 에어터빈(231) 하류측에 불필요한 배압을 발생시켜 집풍타워(212)를 통해 풍동에 모아진 바람이 에어덕트(230)를 따라 흐르다가 에어터빈(231)과 가까워지면서 받게 되는 유동저항이 증대되어 에어터빈(231)을 고속으로 통과할 수 없게 되고, 따라서 바람이 가진 운동에너지를 효과적으로 에어터빈(231)의 운동에너지로, 또 에어터빈(231) 회전에 의한 전기에너지로 변환시킬 수 없게 되므로, 마찬가지로 바람의 운동에너지를 손실을 최소화하여 전기에너지로 변환할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 풍동 내부로 유입되는 외기에 의해 풍동 내에 형성되는 풍압이 풍동의 아래로 갈수록 점차 증대되더라도 이렇게 풍동 내에 축적된 풍압으로 인해 외기의 유입이 차단되지 않도록 함으로써, 항상 풍동의 표면적 전체를 이용해 외기가 유입될 수 있게 하여 풍동으로 모인 바람에 의해 에어터빈을 돌려 전기를 생산하는 풍력발전 효율을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 풍동으로부터 에어덕트를 통해 에어터빈으로 불어오는 바람이 터빈 등으로 인해 속도가 떨어지면서 흙이나 모래 같은 이물질을 에어덕트 바닥에 떨어뜨리더라도 누적된 이물질 더미가 에어덕트의 관경을 줄이지 않도록 함으로써, 터빈 하류측에 불필요한 배압이 발생하는 것을 막고 따라서 에어터빈에 충돌하는 바람이 유동저항의 증대를 느끼지 않고 에어터빈을 통과할 수 있게 하여, 바람이 갖는 운동에너지가 이물질 더미로 인한 추가손실 없이 전기에너지로 변환될 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 터빈과 함께 에어덕트 내에 설치되는 발전기 및 관련 동력전달부 등으로 인해 터빈으로 접근하는 바람의 유동저항이 증대되지 않도록 함으로써, 마찬가지로 바람이 갖는 운동에너지가 보다 효율적으로 전기에너지로 변환될 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 발전기 및 관련 동력전달부가 각종 이물질을 싣고 있는 바람에 직접적으로 노출되지 않도록 함으로써, 이물질로 인한 손상이나 고장을 미연에 방지하여 내구 수명을 향상시킬 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 풍동을 통해 에어덕트에 공급되는 바람의 풍속 및 풍량에 관계없이 에어터빈에 공급되는 바람을 일정하게 유지하여 발전효율을 향상시키고자 하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부; 및 상기 집풍타워부에 연결되어 상기 집풍타워부에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부;로 이루어지되, 상기 집풍타워부는, 상기 풍력발전부로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구가 형성된 통모양의 풍동; 상기 풍동의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판과, 상기 집풍판 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구로 안내하는 유도통로를 상기 집풍판과 가이드판에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부; 상기 가이드부의 상기 유도통로 상에 상기 풍동과 이격되도록 설치되어 상기 풍동의 내부로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구를 통해 상기 풍동 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창; 및 상기 풍동과 동축상으로 상기 각각의 유도통로 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로를 연결하도록 복수의 통공이 개방되어 상기 통공 단위로 상기 바람유도창이 부착되는 지지프레임;으로 이루어지며, 상기 풍력발전부는, 상기 풍동의 하류단에 이어진 송입구으로부터 송입된 외기를 토출구를 통해 외부로 배출하는 에어덕트; 상기 에어덕트의 관로 상에 설치되어 상기 풍동으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈; 및 전동수단을 통해 상기 에어터빈의 회전축에 연결되어 상기 에어터빈에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기;로 이루어지고, 상기 에어덕트는, 상기 풍동의 하류단에 직결된 송입구를 통해 외기가 유입되도록 하는 소직경관; 상기 토출구로 이어져 상기 에어터빈을 거친 외기가 배출되도록 하는 대직경관; 및 상기 소직경관과 상기 대직경관 사이에 설치되되, 상기 소직경관의 하류단으로부터 반경방향 바깥쪽으로 벌어지도록 경사져 연장되어 상기 대직경관의 상류단에 연결되는 경사확관;으로 구성되는 집풍타워식 풍력발전시스템을 제공한다.

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또한, 상기 각각의 바람유도창은, 상기 각각의 통공 단위로 외부 테두리를 이루며, 상기 각각의 통공 상에 부착되는 창틀; 및 상기 창틀의 개구를 덮도록 상기 창틀에 부착되되, 상기 창틀의 개구를 이루는 평면에 대해 상기 유도통로의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장된 상태로 배열되는 적어도 하나 이상의 빗살판;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빗살판은 상기 창틀의 개구를 이루는 평면에 대해 직각으로 연장되는 수평면; 및 상기 수평면의 후단에서 상기 유도통로의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장된 경사면;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전축은 상기 터빈 후단에서 구동풀리 후단까지 연장되어 있는 구동부커버에 의해 둘러싸여져 있고, 상기 전동수단은 상기 회전축을 지지하는 지지봉으로부터 상기 발전기 후단까지 상기 구동부커버의 저면을 따라 연장되어 있는 종동부커버에 의해 상기 발전기와 함께 둘러싸여져 있으며, 상기 발전기는 구동축 후방단에 스타트 모터가 연결되어 상기 스타트 모터가 동작할 때 상기 구동축 및 상기 전동수단을 통해 상기 에어터빈을 회전시키도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부; 및 상기 집풍타워부에 연결되어 상기 집풍타워부에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부;로 이루어지되, 상기 집풍타워부는, 상기 풍력발전부로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구가 형성된 통모양의 풍동; 상기 풍동의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판과, 상기 집풍판 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구로 안내하는 유도통로를 상기 집풍판과 가이드판에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부; 상기 가이드부의 상기 유도통로 상에 상기 풍동과 이격되도록 설치되어 상기 풍동의 내부로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구를 통해 상기 풍동 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창; 및 상기 풍동과 동축상으로 상기 각각의 유도통로 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로를 연결하도록 복수의 통공이 개방되어 상기 통공 단위로 상기 바람유도창이 부착되는 지지프레임;으로 이루어지며, 상기 풍력발전부는, 상기 풍동의 하류단에 이어진 송입구으로부터 송입된 외기를 토출구를 통해 외부로 배출하는 에어덕트; 상기 에어덕트의 관로 상에 설치되어 상기 풍동으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈; 및 전동수단을 통해 상기 에어터빈의 회전축에 연결되어 상기 에어터빈에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기;로 이루어지고, 상기 집풍타워부 최상단의 천판 중심에 상기 풍동과 대응하도록 회전 가능하게 관통 설치된 회전축; 상기 회전축의 상부에 장착되어 상기 천판 위를 지나는 바람에 의해 회전하여 상기 회전축을 회전시키도록 되어 있는 복수의 풍배; 및 상기 회전축의 하부에 장착되어 상기 풍배와 동기 회전함으로써 상기 풍동의 상단에서 하단으로 이동하는 기류를 발생시키도록 되어 있는 임펠러;로 구성된 보조송풍수단을 더 포함하고 있는 집풍타워식 풍력발전시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부; 및 상기 집풍타워부에 연결되어 상기 집풍타워부에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부;로 이루어지되, 상기 집풍타워부는, 상기 풍력발전부로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구가 형성된 통모양의 풍동; 상기 풍동의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판과, 상기 집풍판 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구로 안내하는 유도통로를 상기 집풍판과 가이드판에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부; 상기 가이드부의 상기 유도통로 상에 상기 풍동과 이격되도록 설치되어 상기 풍동의 내부로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구를 통해 상기 풍동 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창; 및 상기 풍동과 동축상으로 상기 각각의 유도통로 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로를 연결하도록 복수의 통공이 개방되어 상기 통공 단위로 상기 바람유도창이 부착되는 지지프레임;으로 이루어지며, 상기 풍력발전부는, 상기 풍동의 하류단에 이어진 송입구으로부터 송입된 외기를 토출구를 통해 외부로 배출하는 에어덕트; 상기 에어덕트의 관로 상에 설치되어 상기 풍동으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈; 및 전동수단을 통해 상기 에어터빈의 회전축에 연결되어 상기 에어터빈에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기;로 이루어지고, 상기 풍동으로 이어진 에어덕트의 송입구와 상기 풍력발전부의 에어터빈 사이에 형성되어 상기 에어덕트 내의 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이상으로 상승하면, 상기 에어덕트 내의 바람을 외부로 배출시키는 긴급배기구; 상기 송입구와 상기 에어터빈 사이에 형성되어 상기 에어덕트 내의 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이하로 하강하면, 상기 에어덕트 내부로 바람을 추가 유입시키는 보조덕트; 상기 에어덕트의 상기 에어터빈 상류측에 설치되어 상기 송입구에서 유입되는 바람을 상기 에어터빈 쪽으로 공급하거나 차단하는 개폐밸브; 상기 긴급배기구 상에 설치되어 상기 긴급배기구로 불어오는 바람을 개폐하는 배출기구; 상기 보조덕트 상에 설치되어 상기 에어덕트 내부로 바람을 추가 유입시키는 풍량팬; 상기 에어덕트의 관로 내부에 설치되어 상기 에어덕트를 통과하는 바람의 풍속 및 풍량을 측정하는 풍력측정수단; 및 상기 풍력측정수단으로부터 측정된 풍속 및 풍량을 파악하고, 상기 풍속 및 풍량에 따라 상기 개폐밸브와 배출기구와 풍량팬의 작동을 제어하는 제어유닛;으로 이루어지는 풍량제어부를 더 포함하고 있는 집풍타워식 풍력발전시스템을 제공한다.

또한, 상기 배출기구는, 상기 긴급배기구를 개폐하는 댐퍼판과, 상기 댐퍼판에 연결되어 상기 댐퍼판을 작동시키는 액추에이터로 이루어지며, 상기 풍력측정수단은, 상기 에어덕트의 상기 송입구 쪽 일 지점에 설치되어 상기 에어덕트를 통과하는 바람의 풍속 및 풍량을 측정하는 에어플로미터, 또는 상기 풍력발전부의 상기 에어터빈에 설치되어 상기 에어터빈의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 집풍타워식 풍력발전시스템에 의하면, 외부에서 풍동으로 외기를 유도하는 유도통로 상에 또는 이 유도통로 상에 장착된 하나 이상의 지지프레임의 통공 상에 하나 이상의 빗살판으로 이루어진 바람유도창을 설치함으로써, 이 바람유도창을 통과한 바람이 유도통로의 구배 및 빗살판의 경사로 인해 풍동 안으로 유입될 때 이미 하향 유동성을 갖도록 하는 한편, 바람유도창을 통과해 유도통로 또는 풍동 안으로 유입된 바람이 다른 쪽 바람유도창을 통해 바깥쪽으로 빠져나가기 어렵게 함으로써, 일단 풍동 안으로 유입된 바람은 밖으로 빠져나가기 보다는 풍동을 따라 아래쪽으로 이동하여 에어덕트까지 안정적으로 흘러가게 할 수 있게 되므로, 풍력에 의한 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 동시에, 바람유도창을 구비한 본 발명의 집풍타워부는 빗살판이 항상 일정한 각도를 유지하고 있어 풍동에 축적되는 풍압의 크기와 관계없이 일정한 통풍 간격을 확보할 수 있게 되어, 풍동의 하단에서 풍압이 축적, 증대되더라도 변함없이 외기의 유입을 허용할 수 있게 되고, 따라서 풍동 하부의 풍압 증대로 인해 외기 통로가 폐쇄되어 송풍량이 현저히 줄어드는 종래의 집풍타워부에 비해 일층 안정적이고 풍부한 풍량을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 궁극적으로 집풍타워부에 의한 풍력발전의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 에어덕트의 경사확관이 에어터빈 직후부터 깔대기 형태로 경사져 벌어져 있으므로, 에어덕트를 따라 불어오는 바람이 에어터빈 등으로 인한 유동저항 때문에 또는 경사확관의 확산관 효과로 인해 속도가 떨어지면서 바람에 실려 온 흙이나 모래 입자 등 이물질이 속도를 잃고 경사확관 내주면에 쌓이더라도 에어터빈 이후의 관경이 에어터빈 직전의 관경보다 짧아지지 않게 되고, 따라서 에어터빈 하류측에 불필요한 배압이 발생하지 않고, 에어터빈에 충돌하는 바람이 충돌하기 전까지는 유동저항의 증대를 느끼지 않고 에어터빈을 고속으로 통과할 수 있게 되며, 결과적으로 바람이 갖는 운동에너지가 이물질 누적으로 인해 손실되지 않고 에어터빈을 회전시킴으로써 높은 효율로 전기를 생산할 수 있게 된다.

또한, 에어터빈을 경사확관과 동축 상으로 설치하기 위해 회전축 등이 경사확관의 축선 상에 배치되더라도 회전축이 배치되는 부분의 경사확관 관경이 점차 길어지고, 또한 바람의 유동저항을 증대시키는 회전축 등 각 부품들의 요철이 구동부커버와 종동부커버에 의해 가려져 있기 때문에, 에어터빈 전후의 관경이 동일하고 구동부커버 및 종동부커버가 없을 때보다 에어터빈 후방에 발생하는 배압의 크기가 크게 감소하므로, 에어터빈과 충돌할 때 배압으로 인한 바람의 운동에너지 손실을 최소화할 수 있게 되어 에어터빈의 회전에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 위와 같이 경사확관의 확산관 효과로 인해 유로 상에 놓인 회전축이나 구동부커버 등으로 인해 유동저항이 증대됨에도 불구하고 에어터빈 후방에 배압이 감소되므로, 에어터빈까지에 이르는 바람의 유속을 최대한 증대시킬 수 있어 마찬가지로 에어터빈의 회전력이 증대되어 발전 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

아울러, 구동부커버와 종동부커버에 의해 바람에 함께 실려 오는 흙이나 모래입자 등 이물질로부터 오손되기 쉬운 회전축 등 각 부품들 간의 연결 또는 접촉부위를 둘러싸 보호함으로써 풍력발전부 전체 부품의 내구수명 연장을 도모할 수 있게 된다.

또한, 풍동을 통해 에어덕트에 공급되는 바람의 풍속 및 풍량에 관계없이 에어터빈에 공급되는 바람의 풍속과 풍량을 항상 일정하게 제어할 수 있게 되는 바, 풍동이나 에어덕트 내부의 기압이나 풍압, 풍속, 풍량 등이 과도하게 상승되면 댐퍼기구가 에어덕트에 형성된 긴급배기구를 개방하여 풍동이나 에어덕트 내부의 기압을 낮춤으로써, 풍동이나 에어덕트 내부의 기압이나 풍압, 풍속, 풍량 등이 과도하게 상승되어 에어터빈이나 발전기가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 에어터빈이 정지된 상태에서 약한 바람이 불거나, 간헐적인 바람이 불어 에어터빈이 정지되려 할 경우 또는 풍력발전부 기동시에 풍량팬을 이용하여 강제로 바람을 불어넣거나 발전기에 연결된 스타트 모터를 작동하여 순간적으로 에어터빈을 회전시킴으로써, 풍력발전부 기동 시나 약풍이나 무풍 시에도 발전기의 기동부하로 인해 에어터빈이 회전하지 않거나 회전이 정지하는 것을 사전에 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 풍력발전기 외관을 도시한 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 집풍타워의 평단면도.
도 3은 도 1에 도시된 집풍타워의 종단면도.
도 4는 종래의 또 다른 풍력발전기 외관을 도시한 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 에어터빈과 발전기 부분을 상세 도시한 부분 확대도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 집풍타워식 풍력발전시스템의 외관을 도시한 정면도.
도 7은 도 6의 단면도.
도 8은 도 7에 A로 표시된 바람유도창의 종단면도.
도 9는 도 8의 정면도.
도 10은 도 7에 A로 표시된 바람유도창의 다른 실시형태를 도시한 종단면도.
도 11은 도 7에 C로 표시된 보조송풍수단의 상세도.
도 12는 도 7에 도시된 풍력발전부의 상세 정면도.
도 13은 도 12에 도시된 풍력발전부를 상류측 즉, 전방에서 도시한 사시도.
도 14는 도 12에 도시된 풍력발전부를 하류측 즉, 후방에서 도시한 사시도.
도 15는 도 7에 B로 표시된 배출기구의 상세도.
도 16은 도 7에 B로 표시된 배출기구의 다른 실시예를 도시한 상세도.
도 17은 도 12에 도시된 풍력발전부의 사용 상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집풍타워식 풍력발전시스템을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 집풍타워식 풍력발전시스템은 도 6 및 도 7에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 집풍타워부(2)와 풍력발전부(4)로 이루어지는 바, 집풍타워부(2)는 외부에서 불어오는 바람을 내부로 유도하여 하나로 모아 풍력발전부(4)로 보내 발전을 일으키도록 지면 위에 높이 세워져 있는 구조물로서, 다시 도 7에 도시된 것처럼 풍동(21), 가이드부(23), 바람유도창(25), 및 지지프레임(27)으로 구성된다.

여기에서, 먼저 풍동(21)은 도 7에 도시된 바와 같이, 풍력발전부(4)로 이어지도록 기부(5) 위에 세워진 통모양의 구조물로서, 둘레면에 형성된 다수 개의 바람도입구(22)를 통해 외부에서 유입된 바람을 집풍타워부(2) 중심으로 모아 기부(5)를 통해 풍력발전부(4)의 에어터빈(43)으로 송풍한다. 이를 위해 풍동(21)은 기부(5) 위에 연직방향으로 세워져 있으며, 다양한 단면 형상을 가질 수 있으나 본 실시예에서는 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 정6각형 모양으로 되어 있다. 또한, 풍동(21)의 하류단은 송입구(40)를 통해 기부(5)에 설치된 풍력발전부(4)의 에어덕트(41)와 연결되어 있으며, 이 에어덕트(41)의 일 지점에는 도 7 및 도 12에 도시된 것처럼 에어터빈(43)이 설치되어 있다.

상기 가이드부(23)는 도 7에 도시된 바와 같이, 풍동(21)의 주위를 둘러싸도록 풍동(21)과 동축 상으로 설치되어 다수개의 유도통로(29)를 형성함으로써 외부에서 들어오는 바람을 풍동(21) 둘레에 관통된 바람도입구(22)까지 유도하는 부분으로서, 다시 복수의 집풍판(26)과 가이드판(28)으로 이루어진다.

여기에서, 집풍판(26)은 집풍타워부(2)의 종방향 뼈대를 이루는 부분으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 풍동(21)의 둘레부분에 일정 각도 간격을 두고 방사방향으로 배치되며, 정육각형인 풍동(21)의 여섯 모서리를 지나도록 상호 60ㅀ 간격으로 이격되어 전체적으로 정육각형의 대각선 방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 가이드판(28)은 도 7에 도시된 바와 같이, 집풍판(26) 사이에서 바람도입구(22)를 따라 상하로 일정 간격 이격되어 적층 설치되는 바, 풍동(21) 둘레에 방사방향으로 설치되는 집풍판(26)과 인접한 두 개의 집풍판(26) 사이에 상하방향으로 상호 이격되도록 배치되는 복수의 가이드판(28)은 외부에서 불어오는 바람을 풍동(21)의 바람도입구(22)까지 유도하는 유도통로(29)를 형성하게 된다. 이때, 각각의 가이드판(28)은 외측에서 내측으로 갈수록 하강하는 하향만곡부(28a)와, 상기 하향만곡부(28a)의 내측에서 수평방향으로 연장되어 풍동(21)의 둘레에 연결되는 수평부(28b)를 포함하여 이루어진다.

상기 바람유도창(25)은 풍동(21)의 내부로 유입된 바람이 풍동(21) 내부에서 벗어나지 않고 풍동(21)을 따라 풍력발전부(4)를 향해 아래로 유도되도록 하는 수단으로서, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 풍동(21)으로 이어진 유도통로(29)의 적어도 일측에 풍동(21)과 일정 거리 이격되면서 유도통로(29)를 횡단하도록 설치되는 바, 외부에서 유도통로(29)로의 바람 유입은 원활하면서도 유도통로(29) 및 풍동(21) 안으로 일단 유입된 바람은 외부로 잘 빠져나가지 못하게 하는 것이면 어떤 형태의 것이라도 무방하나, 특히 본 실시예에서는 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼 유도통로(29)의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장된 복수의 빗살판(35)을 상하로 적층 배열하여 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 각각의 빗살판(35)은 유도통로(29)를 횡단하면서 유도통로(29) 상에 부착되는 바, 각각의 바람유도창(25)은 도 7에 도시된 것처럼 풍동(21)을 중심으로 하여 동축을 그리며 두 겹 이상, 겹을 이루면서 배치될 수 있다.

또한, 바람유도창(25)은 각각의 빗살판(35)을 대형으로 제작하여 하나의 유도통로(29)에 하나의 바람유도창(25)을 장착할 수도 있으나, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 유도통로(29) 상의 일 지점에 유도통로(29)를 횡단하도록 지지프레임(27)를 배치하고, 이 지지프레임(27)의 통공(32) 위에 상대적으로 작게 제작된 복수의 창틀(31)을 장착한 다음, 이 창틀(31)을 통해 복수의 빗살판(35)을 지지하도록 하는 방식으로 제작될 수도 있다.

이때, 바람유도창(25)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 창틀(31)과 빗살판(35)으로 구성될 수 있는데, 상기 창틀(31)은 지지프레임(27)의 통공(32) 단위로 외부 테두리를 형성하도록 각각의 통공(32) 상에 부착되는 직사각형의 틀체이며, 상기 빗살판(35)은 창틀(31)의 개구(36)를 덮도록 창틀(31)에 부착되되, 창틀(31)의 개구(36)를 이루는 평면에 대해 경사지도록 유도통로(29)의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장되면서 창틀(31)을 따라 상하로 적층 배열된다.

바람유도창(25)은 또한 경사면을 가지는 형태라면 어떤 형태로도 빗살판을 제작할 수 있는 바, 그 한 예로서 도 10에 도시된 빗살판(35')을 들 수 있다. 이 빗살판(35')은 도시된 것처럼 창틀(31)의 개구(36)를 이루는 평면에 대해 유도통로(29)의 외측에서 내측으로 경사져 내려가는 경사면(38)이 창틀(31) 안쪽으로 길게 뻗은 수평면(37) 후단에 이어져 빗살판(35')에 의해 형성되는 바람유도창(25)의 유로가 더 길게 연장되도록 함으로써, 통공(32) 안쪽으로 유입된 바람이 바깥쪽으로 역류하여 빠져나오는 것을 더욱 어렵게 한다.

또한, 상기 지지프레임(27)은 각각의 유도통로(29) 상에 각각의 통공(32)을 하나의 단위로 하여 풍동(21)과 동축을 이루도록 배치되되, 유도통로(29)의 연결을 끊지 않도록 복수의 통공(32)이 개방되어 있으며, 창틀(31) 또한 복수의 빗살판(35)을 각각의 통공(32) 단위로 둘러싸면서 각각의 통공(32) 상에 부착된다. 또한, 빗살판(35)은 창틀(31)의 개구(36)를 위에서 덮도록 창틀(31) 상에 각각 부착되되 창틀(31)의 개구(36)를 이루는 평면에 대해 밖에서 안쪽으로 기울어져 내리는 방향으로 소정 각도로 경사져 배열됨으로써, 일단 통공(32)을 통과한 바람이 쉽게 바깥쪽으로 흘러나가지 못하면서 유도통로(29)를 따라 풍동(21)으로 또는 풍동(21)을 따라 풍력발전부(4)까지 이동할 수 있도록 유도하는 역할을 한다.

한편, 본 발명의 집풍타워부(2)는 바람유도창(25)을 통과해 풍동(21) 안으로 들어온 바람이 다른 바람도입구(22)나 통공(32)을 통해 밖으로 흘러나가지 않고 하향 이동하는 직진성을 더욱 확실하게 갖도록 하기 위해, 도 6, 도 7, 및 도 11에 도시된 바와 같이, 풍동(21)의 상단의 천판(9)을 관통하여 보조송풍수단(10)을 장착하도록 되어 있는 바, 이 보조송풍수단(10)은 다양한 형태로 제작될 수 있으나, 본 실시예에서는 도 11에 보다 상세히 도시된 것처럼, 크게 회전축(11), 복수의 풍배(13), 및 임펠러(15)로 이루어진다.

여기에서, 회전축(11)은 도 7 및 도 11에 도시된 것처럼, 풍동(21) 즉, 집풍타워부(2)의 내외측을 연결하는 부분으로서 풍동(21)과 대응하는 천판(9)의 중심에 회전 가능하게 관통 설치되며, 복수의 풍배(13)는 집풍타워부(2) 상단의 바람을 받는 부분으로서 회전축(11)의 상단에 반경방향으로 일정한 간격을 두고 장착되어 집풍타워부(2)의 천판(9) 위를 지나는 바람에 의해 회전함으로써 회전축(11)을 회전시키도록 되어 있고, 끝으로 임펠러(15)는 회전에 의해 풍동(21) 상단에서 하단으로 하향 기류를 발생시키는 부분으로서, 회전축(11)의 하단에 장착되어 풍배(13)와 동기 회전하도록 되어 있다.

한편, 상기 풍력발전부(4)는 집풍타워부(2) 아래쪽의 기부(5) 내에 설치되어 집풍타워부(2)에서 집풍된 바람에 의해 전기를 생산하는 부분으로, 도 7 및 도 12에 도시된 바와 같이, 에어덕트(41), 에어터빈(43), 및 발전기(45)로 이루어지는 바, 여기에서 먼저 에어덕트(41)는 풍동(21)에서 모아진 바람을 에어터빈(43)까지 유도하는 관체로서, 풍동(21)의 하류단에서 기부(5)를 따라 길게 이어져 풍동(21) 하류단에 연결된 송입구(40)으로부터 송입된 외기를 에어터빈(43)을 거쳐 토출구(42)를 통해 외부로 배출하도록 되어 있다.

또한, 에어덕트(41)는 도 7에 도시된 바와 같이, 소직경관(49), 경사확관(50), 및 대직경관(51)으로 이루어지는 바, 소직경관(49)은 에어덕트(41)의 상류측으로서 풍동(21)과 유사한 직경을 가지는 원통 관체로서, 풍동(21)의 하류단에 직결된 송입구(40)를 통해 풍동(21)의 외기가 유입되도록 한다. 대직경관(51)도 또한 경사확관(50)을 통해 소직경관(49)에 연결된 원통형의 관체로서, 말단의 토출구(42)까지 길게 연장되어 경사확관(50)의 에어터빈(43)을 통과한 외기가 토출구(42)를 통해 밖으로 배출되도록 한다. 이와 같이 소직경관(49)과 대직경관(51) 사이를 연결하고 있는 경사확관(50)은 이를 위해 소직경관(49)의 하류단으로부터 대직경관(51)의 상류단까지 반경방향 바깥쪽으로 벌어지도록 경사져 연장됨으로써 나팔관과 같은 형태를 취하고 있으며, 축선 상에 위치하는 에어터빈(43)과 축선에서 오프셋된 발전기(45)의 대부분을 둘러싸도록 되어 있다.

또한, 상기 에어터빈(43)은 풍동(21)에서 에어덕트(41)의 소직경관(49)을 거쳐 불어오는 외기에 의해 회전하여 발전기(45)를 동작시키는 부분으로서, 도 7 및 도 12에 도시된 것처럼, 에어덕트(41)의 축선을 따라 경사확관(50) 내부에 설치되는 바, 경사확관(50) 직전에 에어터빈(43)을 배치함으로써 경사확관(50)으로 인해 에어터빈(43)의 배압이 감소되는 효과가 극대화될 수 있도록 하며, 이에 따라 에어터빈(43)을 통과하는 바람에 영향을 주는 배압이 최소화되므로 에어터빈(43)을 통과할 때 바람의 속도가 고속으로 유지될 수 있어 에어터빈(43)의 회전으로 얻어지는 전기에너지 수득률을 최대화할 수 있게 된다.

한편, 에어터빈(43)은 도 7 및 도 12에 도시된 바와 같이, 회전축(44)의 상류측단에 회전 가능하게 장착되는 바, 회전축(44)의 상류측단 즉, 전방단에 직접 결합되는 회전허브(61)와 이 회전허브(61)의 외주면에 일체로 형성되는 복수의 회전날(63)로 이루어져 있다. 여기에서, 회전허브(61)는 회전날(63)을 회전축(44)에 연결하는 부분으로 선단이 뾰족한 원통형으로 되어 있고, 복수개의 회전날(63)은 회전허브(61) 둘레에 방사상으로 배열되되, 회전축(44)의 축선에 대해 각각 일정각도로 즉, 일정한 피치각도로 경사져 있으며, 전체적으로 비행기 날개 형태의 단면 형상을 가지고 있다.

이때, 회전축(44)은 에어터빈(43)을 회전 가능하게 지지하는, 따라서 에어터빈(43)과 함께 회전하여 에어터빈(43)에 의해 발생한 회전력을 전동수단(47)을 통해 발전기(45)까지 전달하는 부재로서, 도 12 내지 도 14에 도시된 것처럼, 에어덕트(41)의 경사확관(50) 내에 동축 상으로 배열되어 설치되는 바, 지지봉(56) 상단의 지지선반(58) 위에 설치된 한 쌍의 회전지지 베어링(52)에 의해 회전 가능하게 축지지되며, 특히 에어터빈(43)의 후단에서 구동풀리(53) 후단까지 연장되어 있는 구동부커버(55)를 통해 외곽이 둘러싸여져 에어터빈(43)을 통과한 바람에 실려 있는 흙이나 모래 입자 또는 먼지 등의 이물질에 의해 베어링(52)이나 전동수단(47)의 구동풀리(53) 등과 같은 연결 또는 접촉부위가 오손되는 것을 방지하게 된다.

또한, 전동수단(47)은 회전축(44)에 발생한 회전력 즉, 에어터빈(43)의 회전에 의해 얻어진 회전력을 발전기(45)로 전달하여 전기를 만들어 낼 있게 하는 부분으로, 회전축(44)과 발전기(45)의 구동축(59)을 연결하여 동력을 전달할 수 있는 것이라면 어떤 형태의 전동수단도 사용 가능하지만, 본 실시예에서와 같이 벨트와 풀리 구조를 채용하는 것이 바람직한 바, 따라서 전동수단(47)은 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 회전축(44)과 발전기(45) 구동축(59)의 끝부분에 각각 장착되는 구동풀리(53) 및 종동풀리(54)와 이들 구동 및 종동풀리(53,54)의 둘레에 감긴 전동벨트(65)로 이루어진다. 이때, 전동수단(47)은 회전축(44)과 마찬가지로 발전기(45) 및 그 부속장치와 함께 종동부커버(57)를 통해 그 외곽이 둘러싸여져 있는 바, 종동부커버(57)는 일종의 간막이 판재으로서 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 회전축(44)을 지지하는 지지봉(56)으로부터 발전기(45)의 후단까지 구동부커버(55)의 저면을 따라 연장됨으로써, 에어터빈(43)을 통과한 바람에 실려 있는 이물질로부터 전동수단(47)과 발전기(45) 등을 보호하여 특히, 이들의 연결 또는 접촉부위가 이물질 등으로 인해 오손되는 것을 억제한다.

끝으로, 상기 발전기(45)는 에어터빈(43)에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 부분으로, 전동벨트(65)와 풀리(53,54)로 이루어진 전동수단(47)을 통해 에어터빈(43)의 회전축(44)에 연결된 상태로 종동부커버(57) 안쪽에 설치된다.

이때, 발전기(45)는 후단에 도 11에 도시된 바와 같이, 스타트 모터(64)가 장착되는 바, 이 스타트 모터(64)의 회전축은 도시되어 있지 않지만 클러치 등을 경유하여 또는 직접적으로 발전기(45) 구동축(59)에 연결되며, 따라서 스타트 모터(64)는 풍력발전부(4)의 기동이 개시된 때 또는 무풍이나 약풍으로 인해 터빈(43) 회전이 곤란한 때에 기동하여 구동축(59) 및 전동수단(47)을 통해 터빈(43)을 강제 회전시킴으로써, 터빈(43)의 기동부하 즉, 관성저항을 줄여 기동 시 등에도 쉽게 발전이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 집풍타워식 풍력발전시스템(1)은 도 7에 도시된 바와 같이, 풍동(21)을 통해 에어덕트(41) 안으로 유입되는 바람의 풍속과 풍량을 제어하는 풍량제어부(7)를 구비하는 바, 이 풍량제어부(7)는 도시된 것처럼 긴급배기구(71), 보조덕트(73), 개폐밸브(75), 배출기구(77), 풍량팬(79), 풍력측정수단, 및 제어유닛(81)으로 구성된다.

여기에서, 상기 긴급배기구(71)는 풍력발전부(4)의 에어덕트(41) 내 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이상으로 상승한 때, 에어덕트(41) 내의 바람을 외부로 배출시키는 안전장치로서, 풍동(21)으로 이어진 에어덕트(41)의 송입구(40)와 풍력발전부(4)의 에어터빈(43) 사이에 형성되어 위쪽으로 길게 연장되어 연통 형태로 끝이 구부러져 있다.

상기 보조덕트(73)는 에어덕트(41) 내의 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이하로 하강한 때 에어덕트(41) 내부로 바람을 추가 유입시키는 출력증대수단으로서, 에어덕트(41) 상류측단의 송입구(40)와 에어터빈(43) 사이에 배치되는 바, 하단에 풍량팬(79)이 장착되어 있다.

상기 개폐밸브(75)는 송입구(40)를 통해 풍동(21)으로부터 유입되는 바람을 상기 에어터빈(43) 쪽으로 공급하거나 차단하는 개폐수단으로서, 에어덕트(41) 상의 에어터빈(43) 바로 상류측에 설치되는 바, 에어덕트(41)의 소직경관(49) 개도를 완전개방에서 완전폐쇄까지 점진적으로 조절할 수 있도록 해준다.

상기 배출기구(77)는 도 7 및 도 15에 도시된 바와 같이, 긴급배기구(71) 상에 설치되어 상기 긴급배기구(71)로 불어오는 바람을 개폐하는 개폐수단으로서, 다양한 형태의 것이 이용될 수 있는 바, 도시된 바와 같이 댐퍼판(82)과 액추에이터(83)로 구성할 수 있다. 여기에서, 상기 댐퍼판(82)은 긴급배기구(71)를 직접적으로 개폐하는 부재로서, 긴급배기구(71)의 중간부에 힌지 결합되어 회동함으로써 긴급배기구(71)를 개폐하도록 되어 있다. 또, 상기 액추에이터(83)는 댐퍼판(82)을 작동시키는 수단으로서, 댐퍼판(82) 중심 부분에 연결된 피벗암(84)을 통해 댐퍼판(82)을 회동시키는 유압 또는 공압실린더가 사용될 수 있다.

그 외 다른 실시예로서는 도 16에 도시된 바와 같이, 긴급배기구(71)를 따라 전후진 가능하게 결합되는 밸브기구가 이용될 수 있는 바, 이 밸브기구는 긴급배기구(71)의 내벽(85)에 설치되는 밸브시트(87)와, 이 밸브시트(87)에 안착되고, 긴급배기구(71)에 사전에 설정된 압력보다 높은 압력이 발생되면 밸브시트(87)로부터 이탈되어 개방되는 밸브디스크(89)로 구성될 수 있다.

상기 풍량팬(79)은 에어덕트(41) 내부로 바람을 추가 유입시키는 보조팬으로서, 보조덕트(73) 상의 일지점에 설치되는 바, 작동시 발생되는 바람이 보조덕트(73)와 에어덕트(41)를 통해 에어덕트(41)에 설치된 에어터빈(43)을 회전시킨다.

상기 풍력측정수단은 에어덕트(41)를 통과하는 바람의 풍속 및 풍량을 측정하는 수단으로, 에어덕트(41)의 관로 내 임의의 위치에 설치될 수 있으나, 도 7에 도시된 것처럼 에어덕트(41)의 송입구(40) 쪽 일 지점에 설치되어 풍동(21)에서 에어덕트(41)로 유입되는 바람의 풍속 및 풍량을 측정할 수 있는 바, 일반적으로 사용되는 에어플로우미터가 이용될 수 있다. 또한, 풍력측정수단은 다른 실시예로서 에어터빈(43)의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서(48)를 채용할 수 있는데, 이 회전속도감지센서(48)는 도 7에 도시된 것처럼, 에어터빈(43)에 인접 설치되어 에어터빈(43)을 통해 간접적으로 바람의 풍속이나 풍량을 구할 수 있다.

끝으로, 제어유닛(81)은 위와 같은 개폐밸브(75), 배출기구(77), 및 풍량팬(79)의 작동을 풍속 및 풍량에 따라 제어하는 부분으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 에어플로미터(46) 또는 회전속도감지센서(48)와 같은 풍력측정수단에 연결되어 이들에 의해 측정된 풍속 및 풍량을 파악하고, 파악된 풍속이나 풍량에 따라 개폐밸브(75), 배출기구(77), 및 풍량팬(79)에 작동 개시 또는 정지 등의 제어신호를 전송한다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집풍타워식 풍력발전시스템(1)의 작용을 설명한다.

본 발명의 집풍타워식 풍력발전시스템(1)은 먼저 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 지면 위로 솟아 있는 집풍타워부(2)를 통해 주위의 바람을 집풍하도록 되어 있는 바, 집풍타워부(2)는 외부에서 각각의 통공(32)을 통과해 유도통로(29)로 또는 풍동(21) 안으로 불어 들어온 바람이 다시 유도통로(29)로 또는 외부로 빠져나가지 않고 유도통로(29)를 따라 풍동(21) 안으로 또는 풍동(21)을 따라 풍력발전부(4)까지 안정적으로 이동되도록 한다. 따라서, 도 8에 화살표(D)로 표시된 것처럼 바람유도창(25)에 접근한 외기는 화살표(E)로 표시된 것처럼 각각의 통공(32)을 통과하여 유도통로(29) 안으로 유입된다.

이때, 지지프레임(27)이 유도통로(29)의 외곽에 홑겹으로 배치된 경우에 통공(32)을 통과한 바람은 직접 풍동(21) 안으로 유입되며, 도 7에 도시된 것처럼 지지프레임(27) 안팎으로 두겹이 배치된 경우에는 외측 지지프레임(27)은 물론, 내측 지지프레임(27)의 통공(32)을 순차 통과하여 풍동(21) 안으로 유입된다.

한편, 풍동(21) 안으로 유입된 바람은 유도통로(29)의 구배 및 바람유도창(25) 빗살판(35)의 경사로 인해 하향 유동성을 가지게 되는 바, 일단 풍동(21) 안으로 유입된 바람은 바람도입구(22)나 내측 통공(32)를 통해 바깥쪽으로 흘러나가기보다는 풍동(21)을 따라 아래쪽으로 흘러 내려가게 되며, 따라서 안정적으로 에어덕트(41)까지 유도된다.

더욱이, 풍동(21)의 상단에 보조송풍수단(10)이 장착되어 있으므로, 풍동(21)의 상단으로부터 하단으로 유동하는 하향 기류가 발생하는 바, 집풍타워부(2) 위로 바람이 불면, 바람을 맞은 복수의 풍배(13)가 회전축(11)을 중심으로 회전하게 되고, 따라서 회전축(11) 하단에 장착된 임펠러(15)도 동기 회전하여 풍동(21) 아래쪽으로 유동하는 바람을 일으키게 되며, 이렇게 발생된 바람은 풍동(21)을 따라 하단까지 유동하면서 바람도입구(22)를 통해 풍동(21) 측벽에서 불어 들어오는 외기를 아래로 끌고 내려감으로써 유입된 외기의 하향 직진성을 강화시키게 된다.

따라서, 가이드부(23)에 설치한 다수의 바람유도창(25)을 통과하면서 하향 유동성을 가지고 풍동(21) 안으로 유입된 바람은 보조송풍수단(10)으로부터 불어오는 바람에 의해 하향 유동성이 더욱 강화되어 다른 쪽 통공(32)을 통해 바깥쪽으로 빠져나가기 보다는 풍동(21)을 따라 아래쪽으로 유동하여 에어덕트(41)까지 안정적으로 이동됨으로써 보다 강력하게 에어터빈(43)을 회전시켜 발전기(45)로부터 보다 많은 양의 전기를 만들어 내게 된다.

이와 같이, 집풍타워부(2)에서 집풍되어 풍력발전부(4)로 송입되는 바람은 에어덕트(41)의 소직경관(49)을 거쳐 에어터빈(43)을 회전시킨 다음 대직경관(51) 말단의 토출구(42)를 통해 외부로 배출되는 바, 최초 풍력발전부(4)가 기동할 때 에어터빈(43)의 기동부하 즉, 관성저항을 줄이기 위해 스타트 모터(64)를 먼저 작동시켜 발전기(45) 구동축(59)과 전동수단(47)을 거쳐 역으로 회전축(44)과 에어터빈(43)을 순간 회전시킬 수도 있으며, 이는 무풍 또는 약풍 상태인 때도 마찬가지다.

이렇게 해서 에어터빈(43)을 통과한 바람은 곧바로 경사확관(50)으로 유입되므로, 에어터빈(43)과의 충돌로 인해 유동저항을 받지만 에어터빈(43)의 배후가 경사확관(50)에 의해 넓게 열려 있기 때문에 즉, 에어터빈(43) 하류측의 배압이 크게 줄기 때문에, 에어터빈(43)과 충돌하기 전의 빠른 유속을 상당히 회복한 상태로 에어터빈(43)을 통과할 수 있게 되며, 따라서, 에어터빈(43)을 보다 효과적으로 회전시킬 수 있게 된다. 또, 에어터빈(43)이 고속으로 회전함에 따라 에어터빈(43)과 결합되어 있는 회전축(44)도 함께 고속으로 회전하게 되며, 회전축(44)의 회전력은 구동풀리(53)를 통해 전동벨트(65)로 전달되어 종동풀리(54)를 통해 발전기(45)를 고속으로 회전시킨다.

또한, 경사확관(50)에 이르러 바람은 확산관의 효과로 인해 속도가 크게 떨어지기 시작하며, 따라서 도 17에 도시된 것처럼, 고속의 바람에 실려 있던 비교적 중량의 흙이나 모래입자 등의 각종 이물질(M)이 경사확관(50) 내주면과 구동부커버(55) 및 종동부커버(57) 표면으로 낙하하거나 적층되는 바, 이물질로 인해 회전축(44), 전동수단(47), 발전기(45), 및 관련 부품 등이 오손되는 것을 방지할 수 있게 되며, 특히, 경사확관(50)의 내주면에 이물질 등이 적층되더라도 이 이물질 등으로 인해 에어터빈(43) 후방의 관경이 에어터빈(43) 전방의 관경보다 작아지지 않기 때문에, 계속해서 유효하게 에어터빈(43) 후방의 배압을 낮게 유지할 수 있으므로, 에어터빈(43)을 통과할 때 바람의 속도를 여전히 고속으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 구동부커버(55)와 종동부커버(57)가 회전축(44), 베어링(52), 전동벨트(65)와 풀리(53,54), 발전기(45) 등 오손에 취약한 부위를 바람과 함께 실려 온 각종 이물질로부터 보호하므로, 풍력발전부(4)의 내구강도를 향상시킬 수 있게 된다. 아울러, 구동부커버(55)와 종동부커버(57)는 회전축(44), 전동수단(47), 발전기(45) 등 요철이 심한 각 부품이 바람의 유동경로 상에 그대로 노출되지 않게 함으로써, 에어덕트(41)를 제외한 풍력발전부(4)가 에어덕트(41) 상에 중첩 설치될 경우, 앞서 설치된 장치들과의 접촉으로 인해 뒤에 설치된 장치들에 이르는 바람의 운동에너지가 손실되는 것을 억제할 수 있게 된다.

한편, 풍력발전부(4)의 에어덕트(41)로 송입되는 바람은 풍량제어부(7)에 의해 풍속 및 풍량이 손쉽게 제어되는 바, 에어덕트(41)의 송입구(40)에 설치된 에어플로미터(46)와 같은 풍력측정수단에서 측정된 풍속 및 풍량이 미리 설정된 풍속 및 풍량보다 낮을 때, 제어유닛(81)은 풍량팬(79)을 작동하도록 하는 작동신호를 출력하여 보조덕트(73)를 통해 에어덕트(41) 내에 강제로 바람을 불어 넣어 에어터빈(43)이 정지되지 않고 지속적으로 회전되도록 한다. 반대로 풍력측정수단에서 측정된 풍속 및 풍량이 미리설정된 풍속 및 풍량보다 높을 때, 제어유닛(81)은 배출기구(77)를 개방함과 동시에 개폐밸브(75)의 개도를 풍속 및 풍량에 따라 조정하는 제어신호를 출력한다. 또한, 풍력측정수단에서 측정된 풍속 및 풍량이 미리 설정된 풍속 및 풍량의 범위내에 있을 때, 제어유닛(81)은 배출기구(77)를 완전히 폐쇄하고, 풍량팬(79)의 작동을 정지함과 동시에 개폐밸브(75)를 완전히 개방하는 제어신호를 출력한다.

한편, 풍량제어부(7)는 바람이 장시간 멈춰 에어터빈(43)이 정지된 상태에서 매우 약한 바람이 다시 불면, 풍량팬(79)을 이용하여 에어터빈(43)에 강제로 바람을 불어넣어 에어터빈(43)을 강제로 회전시킴으로써 약한 바람에도 에어터빈(43)의 회전에 의해 발전을 할 수 있게 한다. 즉, 일반적인 풍력발전기는 에어터빈(43)이 정지된 상태에서 약한 바람이 불어올 경우 발전기의 기동부하로 인해 에어터빈(43)이 회전하지 않지만, 본 발명에 따른 풍력발전시스템은 강제로 에어터빈(43)을 회전시켜 약하게 불어오는 바람에 의해서도 에어터빈(43)이 지속적으로 회전할 수 있도록 하여 발전이 가능하므로, 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 풍력측정수단으로 회전속도감지센서(48)를 사용하는 경우, 에어터빈(43)에 연결된 회전속도감지센서(48)의 출력데이터에 따라 개폐밸브(75)와 배출기구(77)와 풍량팬(79)의 작동을 제어할 수도 있다.

1 : 집풍타워식 풍력발전시스템 2 : 집풍타워부
4 : 풍력발전부 5 : 기부
7 : 풍량제어부 9 : 천판
10 : 보조송풍수단 11,44 : 회전축
13 : 풍배 15 : 임펠러
21 : 풍동 22 : 바람도입구
23 : 가이드부 25 : 바람유도창
26 : 집풍판 27 : 지지프레임
28 : 가이드판 29 : 유도통로
31 : 창틀 32 : 통공
35, 35' : 빗살판 40 : 송입구
41 : 에어덕트 42 : 토출구
43 : 에어터빈 45 : 발전기
46 : 에어플로미터 47 : 전동수단
48 : 회전속도감지센서 49 : 소직경관
50 : 경사확관 51 : 대직경관
52 : 베어링 53 : 구동풀리
54 : 종동풀리 55 : 구동부커버
57 : 종동부커버 63 : 회전날
64 : 스타트 모터 65 : 전동벨트
71 : 긴급배기구 73 : 보조덕트
75 : 개폐밸브 77 : 배출기구
79 : 풍량팬 81 : 제어유닛
82 : 댐퍼판 83 : 액추에이터
87 : 밸브시트 89 : 밸브디스크

Claims (10)

1. 삭제
2. 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부(2); 및
   상기 집풍타워부(2)에 연결되어 상기 집풍타워부(2)에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부(4);로 이루어지되,
   상기 집풍타워부(2)는,
   상기 풍력발전부(4)로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구(22)가 형성된 통모양의 풍동(21);
   상기 풍동(21)의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판(26)과, 상기 집풍판(26) 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판(28)으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구(22)로 안내하는 유도통로(29)를 상기 집풍판(26)과 가이드판(28)에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부(23);
   상기 가이드부(23)의 상기 유도통로(29) 상에 상기 풍동(21)과 이격되도록 설치되어 상기 가이드부(23)로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구(22)를 통해 상기 풍동(21) 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창(25); 및
   상기 풍동(21)과 동축상으로 상기 각각의 유도통로(29) 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로(29)를 연결하도록 복수의 통공(32)이 개방되어 상기 통공(32) 단위로 상기 바람유도창(25)이 부착되는 지지프레임(27);으로 이루어지며,
   상기 풍력발전부(4)는,
   상기 풍동(21)의 하류단에 이어진 송입구(40)으로부터 송입된 외기를 토출구(42)를 통해 외부로 배출하는 에어덕트(41);
   상기 에어덕트(41)의 관로 상에 설치되어 상기 풍동(21)으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈(43); 및
   전동수단(47)을 통해 상기 에어터빈(43)의 회전축(44)에 연결되어 상기 에어터빈(43)에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기(45);로 이루어지고,
   상기 에어덕트(41)는,
   상기 풍동(21)의 하류단에 직결된 송입구(40)를 통해 외기가 유입되도록 하는 소직경관(49);
   상기 토출구(42)로 이어져 상기 에어터빈(43)을 거친 외기가 배출되도록 하는 대직경관(51); 및
   상기 소직경관(49)과 상기 대직경관(51) 사이에 설치되되, 상기 소직경관(49)의 하류단으로부터 반경방향 바깥쪽으로 벌어지도록 경사져 연장되어 상기 대직경관(51)의 상류단에 연결되는 경사확관(50);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 각각의 바람유도창(25)은,
   상기 각각의 통공(32) 단위로 외부 테두리를 이루며, 상기 각각의 통공(32) 상에 부착되는 창틀(31); 및
   상기 창틀(31)의 개구(36)를 덮도록 상기 창틀(31)에 부착되되, 상기 창틀(31)의 개구(36)를 이루는 평면에 대해 상기 유도통로(29)의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장된 상태로 배열되는 적어도 하나 이상의 빗살판(35,35');으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 빗살판(35')은 상기 창틀(31)의 개구(36)를 이루는 평면에 대해 직각으로 연장되는 수평면(37); 및
   상기 수평면(37)의 후단에서 상기 유도통로(29)의 외측에서 내측으로 경사져 내려가도록 연장된 경사면(38);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 회전축(44)은 상기 에어터빈(43) 후단에서 구동풀리(53) 후단까지 연장되어 있는 구동부커버(55)에 의해 둘러싸여져 있고, 상기 전동수단(47)은 상기 회전축(44)을 지지하는 지지봉(56)으로부터 상기 발전기(45) 후단까지 상기 구동부커버(55)의 저면을 따라 연장되어 있는 종동부커버(57)에 의해 상기 발전기(45)와 함께 둘러싸여져 있으며, 상기 발전기(45)는 구동축(59) 후방단에 스타트 모터(64)가 연결되어 상기 스타트 모터(64)가 동작할 때 상기 구동축(59) 및 상기 전동수단(47)을 통해 상기 에어터빈(43)을 회전시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
6. 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부(2); 및
   상기 집풍타워부(2)에 연결되어 상기 집풍타워부(2)에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부(4);로 이루어지되,
   상기 집풍타워부(2)는,
   상기 풍력발전부(4)로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구(22)가 형성된 통모양의 풍동(21);
   상기 풍동(21)의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판(26)과, 상기 집풍판(26) 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판(28)으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구(22)로 안내하는 유도통로(29)를 상기 집풍판(26)과 가이드판(28)에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부(23);
   상기 가이드부(23)의 상기 유도통로(29) 상에 상기 풍동(21)과 이격되도록 설치되어 상기 가이드부(23)로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구(22)를 통해 상기 풍동(21) 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창(25); 및
   상기 풍동(21)과 동축상으로 상기 각각의 유도통로(29) 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로(29)를 연결하도록 복수의 통공(32)이 개방되어 상기 통공(32) 단위로 상기 바람유도창(25)이 부착되는 지지프레임(27);으로 이루어지며,
   상기 풍력발전부(4)는,
   상기 풍동(21)의 하류단에 이어진 송입구(40)으로부터 송입된 외기를 토출구(42)를 통해 외부로 배출하는 에어덕트(41);
   상기 에어덕트(41)의 관로 상에 설치되어 상기 풍동(21)으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈(43); 및
   전동수단(47)을 통해 상기 에어터빈(43)의 회전축(44)에 연결되어 상기 에어터빈(43)에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기(45);로 이루어지고,
   상기 집풍타워부(2) 최상단의 천판(9) 중심에 상기 풍동(21)과 대응하도록 회전 가능하게 관통 설치된 회전축(11);
   상기 회전축(11)의 상부에 장착되어 상기 천판(9) 위를 지나는 바람에 의해 회전하여 상기 회전축(11)을 회전시키도록 되어 있는 복수의 풍배(13); 및
   상기 회전축(11)의 하부에 장착되어 상기 풍배(13)와 동기 회전함으로써 상기 풍동(21)의 상단에서 하단으로 이동하는 기류를 발생시키도록 되어 있는 임펠러(15);로 구성된 보조송풍수단(10)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
7. 외부에서 유입되는 바람을 내부로 유도하여 하나로 집풍하도록 지면 위에 세워져 있는 집풍타워부(2); 및
   상기 집풍타워부(2)에 연결되어 상기 집풍타워부(2)에서 모아진 바람을 이용해 발전을 하는 풍력발전부(4);로 이루어지되,
   상기 집풍타워부(2)는,
   상기 풍력발전부(4)로 연결되도록 지면 위에 세워지며, 둘레면에 바람 유입을 위한 다수 개의 바람도입구(22)가 형성된 통모양의 풍동(21);
   상기 풍동(21)의 둘레부분에 방사방향으로 배치된 복수의 집풍판(26)과, 상기 집풍판(26) 사이에서 상하로 이격된 복수의 가이드판(28)으로 이루어지되, 외부에서 유입되는 바람을 상기 바람도입구(22)로 안내하는 유도통로(29)를 상기 집풍판(26)과 가이드판(28)에 의해 형성하도록 되어 있는 가이드부(23);
   상기 가이드부(23)의 상기 유도통로(29) 상에 상기 풍동(21)과 이격되도록 설치되어 상기 가이드부(23)로 유입된 바람이 하향 유도되어 상기 바람도입구(22)를 통해 상기 풍동(21) 안으로 유입되도록 하는 다수의 바람유도창(25); 및
   상기 풍동(21)과 동축상으로 상기 각각의 유도통로(29) 상에 횡단 배치되되, 상기 유도통로(29)를 연결하도록 복수의 통공(32)이 개방되어 상기 통공(32) 단위로 상기 바람유도창(25)이 부착되는 지지프레임(27);으로 이루어지며,
   상기 풍력발전부(4)는,
   상기 풍동(21)의 하류단에 이어진 송입구(40)으로부터 송입된 외기를 토출구(42)를 통해 외부로 배출하는 에어덕트(41);
   상기 에어덕트(41)의 관로 상에 설치되어 상기 풍동(21)으로부터 송입되는 외기에 의해 회전하도록 되어 있는 에어터빈(43); 및
   전동수단(47)을 통해 상기 에어터빈(43)의 회전축(44)에 연결되어 상기 에어터빈(43)에서 전달되는 회전 구동력에 의해 전기를 생산하는 발전기(45);로 이루어지고,
   상기 풍동(21)으로 이어진 에어덕트(41)의 송입구(40)와 상기 풍력발전부(4)의 에어터빈(43) 사이에 형성되어 상기 에어덕트(41) 내의 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이상으로 상승하면, 상기 에어덕트(41) 내의 바람을 외부로 배출시키는 긴급배기구(71);
   상기 송입구(40)와 상기 에어터빈(43) 사이에 형성되어 상기 에어덕트(41) 내의 풍속 및 풍량이 미리 설정된 기준값 이하로 하강하면, 상기 에어덕트(41) 내부로 바람을 추가 유입시키는 보조덕트(73);
   상기 에어덕트(41)의 상기 에어터빈(43) 상류측에 설치되어 상기 송입구(40)에서 유입되는 바람을 상기 에어터빈(43) 쪽으로 공급하거나 차단하는 개폐밸브(75);
   상기 긴급배기구(71) 상에 설치되어 상기 긴급배기구(71)로 불어오는 바람을 개폐하는 배출기구(77);
   상기 보조덕트(73) 상에 설치되어 상기 에어덕트(41) 내부로 바람을 추가 유입시키는 풍량팬(79);
   상기 에어덕트(41)의 관로 내부에 설치되어 상기 에어덕트(41)를 통과하는 바람의 풍속 및 풍량을 측정하는 풍력측정수단; 및
   상기 풍력측정수단으로부터 측정된 풍속 및 풍량을 파악하고, 상기 풍속 및 풍량에 따라 상기 개폐밸브(75)와 배출기구(77)와 풍량팬(79)의 작동을 제어하는 제어유닛(81);으로 이루어지는 풍량제어부(7)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 배출기구(77)는,
   상기 긴급배기구(71)를 개폐하는 댐퍼판(82)과, 상기 댐퍼판(82)에 연결되어 상기 댐퍼판(82)을 작동시키는 액추에이터(83)로 이루어지며,
   상기 풍력측정수단은,
   상기 에어덕트(41)의 상기 송입구(40) 쪽 일 지점에 설치되어 상기 에어덕트(41)를 통과하는 바람의 풍속 및 풍량을 측정하는 에어플로미터(46), 또는
   상기 풍력발전부(4)의 상기 에어터빈(43)에 설치되어 상기 에어터빈(43)의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서(48) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 집풍타워식 풍력발전시스템.
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