KR101290701B1 - 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템 - Google Patents

풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템 Download PDF

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Abstract

풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치는, 건물의 배기구에 설치되어 건물의 외부에 흐르는 외부 기류를 외면을 따라 상승하도록 유도하고, 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도하는 기류 유도모듈; 및 기류 유도모듈의 상부에 위치하며, 내부 기류를 증폭 및 가속하여 내부에 위치하는 복수의 블레이드를 회전시키는 기류 가속모듈을 포함한다.

Description

풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템{Wind power guide Apparatus and wind power generator system}
본 발명은 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물의 배기구에 풍력발전을 위한 유도장치를 설치하여 건물의 배기 기능과 풍력발전의 기능을 동시에 달성하는 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈 및 고비용, 환경 오염 등의 이유로 인해 조력, 태양력, 풍력 등과 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 화석연료를 대체하는 대체 에너지원 중 경제성이 높은 풍력발전장치가 각광받고 있다.
최근에는 도시의 과밀화로 인하여 고층 건물이 전세계적으로 증가 추세에 있고, 소형 풍력발전기를 건물에 설치하여 풍력 발전을 하려는 시도가 있다. 즉, 풍력터빈을 모듈화, 소형화하고 건물의 일부로 일체화시켜 의장적 요소와 기능적 요소를 동시에 실현하려는 기술 개발이 이루어지고 있다.
그리하여, 과거의 풍력발전기가 규모가 큰 발전단지에 이용되었다면 최근에는 건물에 일체화될 수 있는 소형 풍력발전기의 적용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 국외의 경우 고층 건물에 풍력발전을 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.
그러나, 건물에 풍력발전기를 설치하더라도 바람이 많지 않고 평균 풍압이 낮은 대한민국 국토의 특성에 따라 풍력발전에 필요한 풍량 및 풍속을 얻기가 힘들어 풍력발전의 효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물의 배기구에 설치되어 건물의 배기 기능을 향상시키고, 구조물의 형상을 이용하여 향상된 풍량 및 풍속을 유도하는 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 구조물의 형상과 베르누이 효과에 의하여 블레이드의 회전을 위한 풍속을 증폭하고, 구조물 안의 단열재는 건물 내 상하부 온도차에 의한 기류의 흐름을 더욱 활발하게 만들어 풍속 증가를 극대화하여 풍력발전 기능을 향상시키고, 블레이드는 건물의 배기구 입구에 위치하여 블레이드의 회전에 따라 배기구 내부에 부압을 발생시켜 원활한 배기를 도와 배기 기능을 향상 시키는 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치는, 건물의 배기구에 설치되어 상기 건물의 외부에 흐르는 외부 기류를 외면을 따라 상승하도록 유도하고, 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도하는 기류 유도모듈; 및 상기 기류 유도모듈의 상부에 위치하며, 상기 내부 기류를 증폭 및 가속하여 내부에 위치하는 복수의 블레이드를 회전시키는 기류 가속모듈을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 시스템은, 건물의 배기구에 설치되어 상기 건물의 외부에 흐르는 외부 기류를 외면을 따라 상승하도록 유도하여 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도하는 유도모듈; 상기 내부 기류에 의해 회전하는 복수의 블레이드 및 상기 복수의 블레이드가 소정 간격으로 이격되어 설치되는 몸체를 포함하는 회전모듈; 및 상기 회전모듈에 의해 발생하는 회전력을 이용하여 발전하는 발전모듈을 을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템의 구조물 형상을 통하여 블레이드에 전해지는 풍량 및 풍속을 증폭시켜 풍력발전의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 풍력발전 유도장치 및 풍력발전 시스템을 건물의 배기구에 설치하여 배기구에서 나오는 기류를 이용한 풍력발전의 발전 효율 향상과 더불어 건물의 배기 효율을 향상할 수 있다.
그리고, 구조물 안에 단열재를 포함하여 건물 내 상하부 온도차에 의한 기류의 흐름을 더욱 활발하게 만들어 풍속 증가를 극대화시키고, 블레이드는 배기구 입구에 위치하여 블레이드의 회전에 따라 배기구 내부에 부압을 발생시켜, 풍력발전 효율 및 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 블레이드의 회전에 따른 수풍면적을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 위치도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 제1 구조물 형상을 도시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 제2 구조물 형상을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치 또는 풍력발전 시스템에 사용되는 블레이드를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 블레이드의 회전에 따른 수풍면적을 나타낸 도면이다.
수풍면적(At)은 바디(3)에 연결된 날개(5)의 바람에 의한 회전하는 면적을 나타낸다. 수풍면적에 따른 파워는 다음의 수학식 1로 표현된다.
Figure 112011074850550-pat00001
여기에서, ρ는 공기밀도(섭씨 20도 1기압에서 약 1.2kg/m3 정도), At는 수풍면적, Vw는 풍속, Cp는 파워계수(0.3~0.4), Pw는 전력(power)을 나타낸다.
예를 들어, 지름 1.2m의 블레이드(blade)가 풍속 10m/s일 때, 200W의 출력을 얻을 수 있으며, 최대의 수풍면적과 최대의 충속이 중요 요소임을 알 수 있다.
그러나, 건물의 배기구는 그 크기가 한계가 있어, 건물의 배기구에 적용될 블레이드의 크기는 지름 1m 내외가 된다. 그리고, 건물의 배기구에서 토출되는 바람의 세기는 1~3m/s 정도이므로, 건물의 외부에 흐르는 바람을 최대한 이용하는 것이 필요하다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 단면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 위치도이다.
본 발명의 풍력발전 유도장치(100)는, 기류 유도모듈(110)과, 기류 가속모듈(120)을 포함한다. 기류 유도모듈(110)은, 건물(10)의 배기구(12)에 설치되어 건물(10)의 외부에 흐르는 외부 기류를 외면을 따라 상승하도록 유도하고, 배기구(12) 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도한다. 그리고, 기류 가속모듈(120)은, 기류 유도모듈(110)의 상부에 위치하며, 내부 기류를 증폭 및 가속하여 내부에 위치하는 복수의 블레이드(133)를 회전시킨다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 배기구(12)의 연장선 상에 기류 유도모듈(110)이 위치하며, 기류 유도모듈(110)의 상부에 기류 가속모듈(120)이 위치한다.
기류 유도모듈(110)은 외면이 경사지도록 형성되어 건물(10)의 외부에 흐르는 바람, 즉 외부 기류가 기류 유도모듈(110)의 외면을 타고 상승하도록 한다. 기류 유도모듈(110)의 외면을 타고 바람이 상승하면, 배기구(12) 상단부에서 외부 기류의 자연스러운 상승 기류 흐름으로 인해 배기구(12)로의 외부 기류 유입이 저감되어 배기구(12) 내부의 배기풍, 즉 내부 기류의 풍속 및 풍량을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 내부 기류의 풍속 및 풍량 증대에 따라 배기 성능이 향상되어 건물(10)의 원활한 환기도 가능하게 된다.
기류 가속모듈(120)도 기류 유도모듈(110)과 유사하게 외면이 경사지도록 형성되어 건물(10)의 외부에 흐르는 외부 기류가 기류 가속모듈(120)의 외면을 타고 상승하도록 할 수 있다. 그러나, 기류 가속모듈(120)은 기류 유도모듈(110)에 비해 전체 크기가 작으므로, 일례로 높이가 약 1/2 정도, 외면을 경사지게 하는 것 외에, 가운데 부분을 오목하게 하여 외부 기류의 자연스러운 흐름을 유도할 수도 있다.
기류 가속모듈(120)의 내부에는 바람에 의해 회전하는 블레이드(133)가 구비되며, 블레이드(133)는 블레이드(133)가 소정 간격으로 이격되어 몸체(131)에 설치된다. 배기구(12) 내부의 내부 기류의 풍량 및 풍속 증대 효과를 최대로 하기 위해 블레이드(133)는 기류 가속모듈(120)의 내부 공간에서 상측에 위치하는 것이 유리하다. 또한, 블레이드(133)가 기류 가속모듈(120)의 내부 공간 중에서 상측에 위치함에 따라, 블레이드(133)의 회전에 따라 배기구(12) 내부에 부압(negative pressure)을 발생시켜 원활한 배기를 돕게 된다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 기류 유도모듈(110)은 내부에 빈 공간인 중공(111)을 형성하고, 중공(111)을 둘러싼 부분은 단열재(113)로 채워진다.
기류 유도모듈(110)의 내부에 형성된 중공(111)은 건물(10)에서 연장되어 나온 배기구(12)가 위치한다. 즉, 기류 유도모듈(110)의 중공(111)에 배기구(12)가 끼워지는 구조가 된다.
또한, 기류 유도모듈(110)은, 단열재(113)를 포함하여 배기구(12) 내부에 흐르는 내부 기류를 더욱 가속시키게 된다. 단열재(113)는 건물(10)의 상하부 온도차를 더 크게 하는 역할을 한다. 건물의 상하부 온도차가 커지게 되면 일명 연돌 효과에 의한 기류의 가속이 더 잘 이루어진다. 연돌 효과(stack effect)는 내부와 외부의 온도 차로 인한 공기밀도 차이로 강한 상승 기류가 발생하여 실내 공기의 균형을 깨는 원인을 발생시키는 것이며, 이러한 연돌 효과는 온도 차가 크고, 건물이 고층일수록 그 효과가 심화된다. 기류 유도모듈(110)이 내부에 단열재(113)를 포함하게 됨에 따라 내외부 온도 차가 커지게 되므로, 건물의 내부 기류가 더욱 가속되는 것이다.
단열재(113)는 소재 자체의 열전도율이 작은 것이 바람직하며, 열전도율을 작게 하기 위해서 다공질이 되도록 만들어 기공 속의 공기의 단열성을 이용할 수도 있다. 단열재(113)는 일반 시중에 있는 모든 단열 소재가 이용 가능할 것이다.
기류 가속모듈(120)은 내부에 몸체(131)와 블레이드(133)가 구비되므로, 블레이드(133)가 회전하는 영역의 기류 가속모듈(120)의 내부 단면적은 블레이드(133)의 수풍면적보다는 커야 한다. 그리고, 내부 기류의 풍속 및 풍량 증폭을 위해 기류 가속모듈(120)은 하부에서 상부로 갈수록 내부 공간의 단면적이 작아지는 것이 바람직하다. 물론, 기류 가속모듈(120)은 기류 유도모듈(110)보다 작게 설계되므로, 하부에서 상부로 갈수록 내부 공간의 단면적이 작아지는 것과 다르게 설계될 수도 있음은 당연하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 건물(10)의 배기구(12)에 풍력발전 유도장치(100)가 설치되어 있어, 측면에서는 풍력발전 유도장치(100)의 기류 유도모듈(110)과 기류 가속모듈(120)만 보이게 되며, 풍력발전 유도장치(100)의 설치에 따라 건물(10)의 외관에 장식적 요소를 가미할 수도 있다. 즉, 건물(10)에 풍력발전이라는 기능적 요소 외에 건물에 장식이라는 의장적 요소를 함께 구현할 수 있게 된다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 제1 구조물 형상을 도시한 사시도이며, 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치의 제2 구조물 형상을 도시한 사시도이다.
전술한 바와 같이, 기류 유도모듈(110)은 외면이 경사지도록 형성되어 건물(10)의 외부에 흐르는 바람, 즉 외부 기류가 기류 유도모듈(110)의 외면을 타고 상승하도록 하는 역할을 수행한다. 그러므로, 기류 유도모듈(110)은 외부 형상이 사각뿔대 또는 원뿔대 형상 중 하나인 것으로 구현되는 것이 바람직하다. 사각뿔대 또는 원뿔대 형상은 외면이 경사지도록 형성되고, 상부가 사각형 또는 원형의 단면을 가지게 되어 기류 가속모듈(120)의 설치에도 유리하다.
도 4a 내지 도 4e는 기류 유도모듈(110)의 외부 형상이 사각뿔대인 것을 도시한 도면이고, 도 5a 내지 도 5e는 기류 유도모듈(110)의 외부 형상이 원뿔대인 것을 도시한 도면이다.
기류 유도모듈(110)의 외부 형상이 사각뿔대일 때, 도 4a에서 가장 기본형인 사각뿔대 형상을 가진다. 그리고, 도 4b에서 기본형에서 곡면의 모양을 오목하게 변화시키며, 도 4c에서 기본형에서 곡면의 모양을 볼록하게 변화시킬 수 있다. 또한, 도 4d에서 설치를 고려하여 오목형의 곡면에서 하단의 측면부를 잘라낸 모양으로 변화시킬 수 있으며, 도 4e에서 외면의 경사에 따른 기류의 집중을 위하여 사각뿔대 외면의 경사를 변화시킬 수 있다.
마찬가지로, 기류 유도모듈(110)의 외부 형상이 원뿔대일 때, 도 5a에서 가장 기본형인 원뿔대 형상을 가진다. 그리고, 도 5b에서 기본형에서 곡면의 모양을 오목하게 변화시키며, 도 5c에서 기본형에서 곡면의 모양을 볼록하게 변화시킬 수 있다. 또한, 도 5d에서 설치를 고려하여 오목형의 곡면에서 하단의 측면부를 잘라낸 모양으로 변화시킬 수 있으며, 도 5e에서 외면의 경사에 따른 기류의 집중을 위하여 원뿔대 외면의 경사를 변화시킬 수 있다.
기류 유도모듈(110)의 모양에 따른 기류의 흐름을 후술하여 살펴 보도록 한다.
도 4a 및 도 5a의 기류 유도모듈(110)이 기본형인 경우, 기류 유도모듈(110)에 의해 응집된 내부 기류가 기류 가속모듈(120)을 통과하면서 풍속의 증폭이 일어날 것이나, 외부면 하단부에서의 다소 두꺼운 난류층의 영향으로 풍량 확보는 상대적으로 불리할 것으로 예상된다.
도 4b 및 도 5b의 기류 유도모듈(110)이 오목형인 경우, 기류 유도모듈(110)에 의해 응집된 내부 기류가 기류 가속모듈(120)을 통과하면서 풍속의 증폭이 상대적으로 작을 것으로 보이나, 기류 유도모듈(110)의 외면에 접하는 난류층의 두께가 얇아 풍량적인 면에서 상대적으로 유리할 것으로 예상된다.
도 4c 및 도 5c의 기류 유도모듈(110)이 볼록형인 경우, 가장 두꺼운 난류층이 형성되지만, 볼록한 면이 오히려 외부 기류의 이동에 마찰이 적어 블레이드(133)에 가해지는 풍량, 풍속은 불리한 것으로 예상된다.
도 4e 및 도 5e의 기류 유도모듈(110)의 경사를 더욱 작게 하는 경우, 외부 기류를 자연스럽게 유도하여 이로 인한 외부 기류의 난류층이 가장 얇고 외부 기류의 상승각이 우수하고, 풍속의 증폭 및 외부 기류의 응집력이 더욱 증대될 것으로 예상된다.
그러나, 기류 유도모듈(110)에 기류 가속모듈(120)이 설치되면, 외부 기류의 흐름이 바뀔 것이다.
도 4a 및 도 5a의 기류 유도모듈(110)이 기본형인 경우, 기류 유도모듈(110)의 하단부에 두꺼운 난류층이 생기지만 기류 흐름 및 기류 방향면에서 안정적이며 기류 가속모듈(120)의 흡기구에서 양호한 풍속의 증폭이 예상되나, 다소 두꺼운 난류층에 의해 풍량 확보적인 면과 난류 발생에 의한 영향이 적지 않을 것으로 판단된다.
도 4b 및 도 5b의 기류 유도모듈(110)이 오목형인 경우, 외부 기류의 흐름은 자연스롭고 기본형에 비해 얇은 난류층을 형성하고, 상대적으로 상단부의 기울기가 수직에 가까워지는 특성에 의해 외부 기류의 상승력은 우수할 것이다.
도 4c 및 도 5c의 기류 유도모듈(110)이 볼록형인 경우, 내부 기류의 증폭량은 증대되나, 내부 기류의 상승 각도가 작아지게 되어 블레이드(133)보다 몸체(131)에 내부 기류가 집중되고, 내부 기류의 상승각도가 낮아 상대적으로 배기 기능이 떨어질 것으로 예상된다.
도 4e 및 도 5e의 기류 유도모듈(110)의 경사를 더욱 작게 하는 경우, 외부 기류방향면의 난류층이 얇고 이로 인한 기류의 응집력이 뛰어날 것으로 보이나, 기류 유도모듈(110)의 설치면적이 넓어지게 되어 다른 배기구(12)가 인접해 있을 경우 설치에 애로가 있을 것으로 보인다.
도 4d 및 도 4d의 설치를 고려하여 하단의 측면부를 잘라낸 모양인 경우, 외부 기류방향면의 난류층의 두께는 도 4e 및 도 5e의 경우보다 두껍지만 안정된 기류흐름을 보여 블레이드(133)에 원활한 동력 제공할 것으로 예상되며, 도 4e 및 도 5e의 경우보다 기류 유도모듈(110)의 설치면적이 줄어드는 장점이 있다.
그러므로, 기류 유도모듈(110)과 기류 가속모듈(120)의 설치에 따른 내부 기류 및 외부 기류의 흐름을 고려할 때, 도 4d 및 도 4d의 경우가 유리할 것으로 예상된다. 물론, 기류 유도모듈(110)의 외면이 경사지도록 형성되는 어떤 형상도 도 4(도 4a 내지 도 4e) 및 도 5(도 5a 내지 도 5e)에 범주 내에 있다 할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 시스템의 구성도이다.
풍력발전 시스템(200)은, 유도모듈(210), 회전모듈(220), 발전모듈(230)을 포함한다.
유도모듈(210)은 건물(10)의 배기구에(12) 설치되어 상기 건물(10)의 외부에 흐르는 외부 기류를 외면을 따라 상승하도록 유도하여 상기 배기구(12) 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도한다. 여기에서, 유도모듈(210)은 전술한 기류 유도모듈(110)의 기능과 유사한 역할을 수행한다. 또한, 유도모듈(210)은 전술한 기류 유도모듈(110) 단독으로 구현될 수 있으나, 기류 유도모듈(110)과 기류 가속모듈(120)을 포함하여 구현될 수도 있다.
그리고, 유도모듈(210)은 내부에 중공이 형성되어 상기 중공에 배기구(12)가 위치하며, 외부 형상이 사각뿔대 또는 원뿔대로 이루어져 외부 기류의 상승을 유도함은 전술한 바와 같다.
회전모듈(220)은 내부 기류에 의해 회전하는 복수의 블레이드(223) 및 상기 복수의 블레이드(223)가 소정 간격으로 이격되어 설치되는 몸체(221)를 포함한다. 블레이드(223)는 단순한 사각형 모양이나, 유선형의 선풍기 날개 모양 등 여러 모양으로 구현이 가능하다. 몸체(221)는 배기구(12) 내부의 내부 기류의 흐름을 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 유도장치 또는 풍력발전 시스템에 사용되는 블레이드를 도시한 도면이며, 도 7에 도시한 바와 같이, 하부는 오목형의 매끄러운 콘 모양으로 상부는 볼록형의 볼 모양으로 상부에 블레이드(223)를 설치하여 내부 기류의 흐름을 방해하지 않도록 회전모듈(220)을 구현할 수 있다. 도 7에 도시한 회전모듈(220)의 몸체(221) 및 블레이드(223)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 몸체(131) 및 블레이드(133)를 대체할 수 있음은 자명하다.
그리고, 회전모듈(220)은 유도모듈(210)의 상부에 위치하여 블레이드(223)의 회전에 의해 배기구(12)의 상측에 부압을 형성할 수 있음은 전술한 바와 같다. 여기에서, 회전모듈(220)은 유도모듈(210)의 내부 공간에 위치할 수도 있으나, 유도 모듈(210)의 바로 위의 외부 공간에 블레이드(223)가 노출되도록 위치할 수도 있다. 예를 들어, 유도모듈(210)이 전술한 기류 유도모듈(110)로만 구현된 경우에, 회전모듈(220)의 유도모듈(210)의 내부 공간 중 상부에 위치시킬 수도 있으나, 유도모듈(210) 바로 위의 외부 공간에 위치시킬 수 있다. 후자의 경우, 블레이드(223)에 의한 배기 기능은 저하될 수 있으나, 발전 기능은 증대될 것이다. 물론, 회전모듈(220)이 유도모듈(210)의 내부 공간에 위치하는 경우, 유도모듈(210)이 도 4 및 도 5를 기초로 살펴본 기류 유도모듈(110)의 기능 또는 기류 유도모듈(110) 및 기류 가속모듈(120)의 기능을 수행하게 된다.
발전모듈(230)은 회전모듈(220)에 의해 발생하는 회전력을 이용하여 발전하는 역할을 한다. 발전모듈(230)은 건물(10)의 내부에 설치되거나, 건물(10)의 옥상이나 벽면 등에 설치 가능하며, 건물(10)과 이격되어 다른 위치에 설치될 수도 있다. 또한, 발전모듈(230)을 유도모듈(210)과 일체로 모듈화하여 구현할 수도 있다. 그리고, 발전모듈(230)은 회전모듈(220)에 의해 발생한 운동 에너지를 전기 에너지로 변환한 후 상기 전기 에너지를 저장하는 축전지(미도시) 등을 포함할 수 있다.
신재생 에너지 중 풍력발전은 무공해 에너지로 가장 경제성이 높아 활발히 이용되는 에너지원이다. 본 발명의 풍력발전 유도장치 및 풍력발전기는 건물의 배기구에 설치되고 이를 통해 풍력발전의 기능 향상과 건물의 배기 능력 향상 외에 디자인적 요소를 동시에 만족시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 건물 12: 배기구
100: 풍력발전 유도장치 110: 기류 유도모듈
111: 중공 113: 단열재
120: 기류 가속모듈 131: 몸체
133: 블레이드
200: 풍력발전 시스템 210: 유도모듈
220: 회전모듈 221: 몸체
223: 블레이드 230: 발전모듈

Claims (8)

  1. 건물의 배기구에 설치되어 상기 건물의 외부에 흐르는 외부 기류를 경사진 외면을 따라 상승하도록 유도하고, 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도하는 기류 유도모듈; 및
    외면이 경사져 상기 기류 유도모듈의 상부에 위치하며, 상기 내부 기류를 증폭 및 가속하여 내부에 위치하는 복수의 블레이드를 회전시키는 기류 가속모듈을 포함하며,
    상기 기류 유도모듈은, 단열재를 포함하여 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 가속을 유도하는 풍력발전 유도장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기류 유도모듈은, 내부에 중공이 형성되어 상기 중공에 상기 배기구가 위치하는 풍력발전 유도장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기류 유도모듈은, 외부 형상이 사각뿔대 또는 원뿔대 중 하나인 풍력발전 유도장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기류 가속모듈은, 하부에서 상부로 갈수록 내부 공간의 단면적이 작아지는 풍력발전 유도장치.
  6. 건물의 배기구에 설치되어 상기 건물의 외부에 흐르는 외부 기류를 경사진 외면을 따라 상승하도록 유도하고, 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 증폭 및 가속을 유도하는 기류 유도모듈과, 외면이 경사져 상기 기류 유도모듈의 상부에 위치하며, 상기 내부 기류를 증폭 및 가속하여 내부에 위치하는 복수의 블레이드를 회전시키는 기류 가속모듈을 포함하는 유도모듈;
    상기 내부 기류에 의해 회전하는 복수의 블레이드 및 상기 복수의 블레이드가 소정 간격으로 이격되어 설치되는 몸체를 포함하는 회전모듈; 및
    상기 회전모듈에 의해 발생하는 회전력을 이용하여 발전하는 발전모듈을 포함하며,
    상기 기류 유도모듈은, 단열재를 포함하여 상기 배기구 내부에 흐르는 내부 기류의 가속을 유도하는 풍력발전 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유도모듈은, 내부에 중공이 형성되어 상기 중공에 상기 배기구가 위치하며, 외부 형상이 사각뿔대 또는 원뿔대로 이루어져 상기 외부 기류의 상승을 유도하는 풍력발전 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 회전모듈은 상기 유도모듈의 상부에 위치하여 상기 블레이드의 회전에 의해 상기 배기구의 상측에 부압을 형성하는 풍력발전 시스템.
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