KR101351235B1 - 발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법 - Google Patents

발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법에 관한 것으로서, 외력에 의해 회전되는 터빈을 구비하여 발전하는 동체를 특정 지점에 고정 설치하는 구조물에 연결되는 발전 동체의 설치 구조에 있어서, 상기 동체를 지지하며 중공이 형성되고 양단이 단부로 갈수로 폭이 감소되는 프레임과, 상기 프레임의 내측을 가로질러 구비되는 제1 보강부재를 포함하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 한 쌍으로 연장형성되며 상기 구조물에 맞닿는 관부재와, 상기 관부재에 돌출형성되어 상기 구조물에 수용되는 제2 보강부재를 구비하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법{Installation structure for power generation System and Installation method thereof}
본 발명은 발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법에 관한 것이다.
산업 발전에 따라 기존 화석에너지 자원이 고갈되고 있는데, 이러한 화석에너지를 대체하거나 대체 하기 위해 신재생에너지 연구가 활발해지고 있다. 특히 화석에너지의 오염문제를 해결한 신재생 에너지로 청정대체에너지(Clean replaceable energy) 개발을 위하여 많은 연구와 노력을 기울여 왔다.
청정대체에너지로는 태양에너지(Solar energy), 풍력에너지(Wind energy), 조류력에너지(Current energy), 조력에너지(Tidal energy), 지열에너지(Geo-thermal energy), 생화학에너지(Bio-chemical energy) 등을 들 수 있다.
특히, 풍력에너지, 조류력에너지의 경우 터빈을 이용하여 풍력이나 조류력이 회전력으로 변경되어 발전기를 구동함으로써 에너지를 생성한다. 이때, 터빈의 회전력이 전달되는 동체는 지면이나 해저에 설치되는 구조물에 연결된다.
조류력 또는 풍력 발전 시스템 동체의 기본 기능은 터빈의 회전력을 발전기에 전달하는 것이므로, 동체 구성 부품의 연결과 동력 전달 축계의 정렬이 구조 안전성 측면에서 가장 중요하다.
한편, 해저에 설치된 구조물에 동체를 연결하기 위해 수중용접이 이용되는데, 용접 작업이 용이하지 않으며, 동체의 정도를 맞추는 것이 용이하지 않아 설치작업이 어려운 문제점이 있다.
이러한 종래기술로는 등록특허공보 제10-1026186호(2011.03.31) 등이 공개되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동체의 조립 정밀도를 향상시키고 수중 용접이 감소되는 발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발전 동체의 설치 구조는, 외력에 의해 회전되는 터빈을 구비하여 발전하는 동체를 특정 지점에 고정 설치하는 구조물에 연결되는 발전 동체의 설치 구조에 있어서, 상기 동체를 지지하며 중공이 형성되고 양단이 단부로 갈수로 폭이 감소되는 프레임과, 상기 프레임의 내측을 가로질러 구비되는 제1 보강부재를 포함하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 한 쌍으로 연장형성되며 상기 구조물에 맞닿는 관부재와, 상기 관부재에 돌출형성되어 상기 구조물에 수용되는 제2 보강부재를 구비하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발전 동체 구조의 설치 방법은, 외력에 의해 회전되는 터빈을 구비하여 발전하는 동체를 특정 지점에 고정 설치하는 구조물에 연결되는 발전 동체 구조의 설치 방법에 있어서, 상기 구조물을 구비하는 단계; 상기 동체를 지지하는 몸체부와, 상기 몸체부에 연장형성되어 상기 구조물에 연결되는 연결부를 구비하는 단계; 상기 구조물을 해저 또는 지면에 설치하는 단계; 상기 동체를 구비하는 단계; 상기 동체와 상기 몸체부를 연결하는 단계; 및 상기 동체와 상기 몸체부가 연결된 상기 연결부를 상기 구조물에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발전 동체의 설치 구조 및 설치 방법은, 수중용접을 감소시킬 수 있어 작업이 용이 해지며, 연결부에 의해 별도로 동체의 위치를 맞출 필요가 없으므로 작업효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조의 몸체부를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체 구조의 설치 방법의 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조의 일부를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조의 몸체부를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체의 설치 구조(100)는 동체(110)를 특정지점에 고정 설치하는 구조물(140)에 연결되며, 동체(110), 몸체부(120), 연결부(130) 및 구조물(140)을 포함한다.
동체(110)는 외력(조류력, 풍력 등)에 의해 회전되는 터빈(111)을 구비하여 발전한다. 터빈(111)은 동체(110)의 일단부에 외력의 흐름에 향하여 배치되어 외력이 터빈(111)과 충돌함에 따라 터빈(111)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
그리고 동체(110)는 중공이 형성되는 원통의 내부에 터빈(111)에 의해 동력이 발생되는 발전기(도시하지 않음), 샤프트(도시하지 않음)에 의해 발전기와 연결되어 회전력을 증속시키는 증속기(도시하지 않음), 과부하를 방지하기 위한 브레이크 시스템(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.
여기서, 동체(110)는 조류력을 이용한 발전장치일 수 있다. 이와 달리, 풍력 등에 의한 발전도 가능하며, 설명 및 이해의 편의를 위해 본 실시예에서는 조류력을 이용하는 것으로 설명하도록 한다.
몸체부(120)는 동체(110)와 연결부(130)를 연결하는 구성으로서, 프레임(121), 제1 보강부재(122) 및 가이드부(123)를 포함한다.
프레임(121)은 몸체부(120)의 외관을 형성하는 구성으로서, 동체(110)를 지지한다. 프레임(121)은 중공이 형성되고 양단이 단부로 갈수로 폭이 감소된다. 예를 들어, 프레임(121)은 중심부가 직육면체의 형태를 이루고, 앞과 뒤가 뾰족한 형태를 이루어 조류에 의한 유체의 저항이 몸체부(120)에 발생되는 것을 감소시킬 수 있다. 이러한, 프레임(121)의 폭은 동체(110)의 사이즈에 따라 가변될 수 있다.
제1 보강부재(122)는 동체(110)를 지지하는 지지력을 증가시키는 구성으로서, 프레임(121)의 내측을 가로질러 구비된다. 제1 보강부재(122)는 프레임(121)의 내측에 가로 및 세로 방향으로 서로 엇갈리게 구비되며, 예를 들어, 제1 보강부재(122)는 프레임(121)의 내측에 길이방향으로 가로지르는 수직한 판과, 수직한 판의 양면에 다수의 판이 직각으로 구비되어 형성될 수 있다.
가이드부(123)는 몸체부(120)와 함께 동체(110)를 지지하는 구성으로서, 동체(110)에 맞닿도록 프레임(121)에 연장형성될 수 있다. 가이드부(123)는 동체(110)의 둘레를 따라 서로 이격되게 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 수직의 판과 수직의 판에 직각으로 연결되는 수평한 판으로 이루어질 수 있다. 이러한, 가이드부(123)는 몸체부(120)에 볼트(123A)로 연결될 수 있다.
이때, 유체 흐름에 의한 저항이 감소될 수 있도록, 가이드부(123), 몸체부(120) 및 연결부(130) 각각의 외곽에 있어서, 수직 절단면은 일직선을 이룰 수 있다. 이는 후술하기로 한다.
연결부(130)는 몸체부(120)가 연결된 동체(110)가 구조물(140)에 용이하게 설치되도록 가이드하며 정도를 맞추는 구성으로서, 관부재(131) 및 제2 보강부재(132)를 구비한다.
관부재(131)는 구조물(140)에 맞닿아 연결되는 구성으로서, 동체(110)의 회전을 방지하도록 몸체부(120)의 일면에 한 쌍으로 연장형성된다. 일 예로, 관부재(131)는 원통의 파이프로 이루어지고, 관부재(131)와 몸체부(120)의 수직 절단면이 일직선을 이루도록, 관부재(131)의 직경은 몸체부(120)의 폭과 동일하게 형성될 수 있다. 여기서, 직경 및 폭의 동일은 설계 및 제조상의 오차를 포함한 실질적인 동일을 의미한다.
제2 보강부재(132)는 구조물(140)에 연결되는 연결부(130)의 끼움을 가이드하는 구성으로서, 관부재(131)에 돌출형성되어 구조물(140)에 수용된다. 여기서, 제2 보강부재(132)는 십자형으로 두 개의 판이 연결되어 관부재(131)의 내측을 가로질러 구조물(140)을 향해 돌출되게 구비될 수 있다. 이때, 제2 보강부재(132)의 끼움이 시작되는 단부는 구조물(140)의 홀에 비하여 상대적으로 작게 형성되어, 구조물(140)에 설치하기 위해 제2 보강부재(132)의 중심을 맞추는 작업이 용이해지도록, 제2 보강부재(132)는 구조물(140)의 내측으로 갈수록 폭이 좁아지게 경사를 이룰 수 있다.
구조물(140)은 동체(110)를 지지하기 위한 구성으로서, 다수의 파이프로 이루어질 수 있다. 여기서, 동체(110)가 조류력을 이용하는 경우, 해양이나 하천의 조류에너지를 이용하여 발전할 수 있다. 이때, 구조물(140)은 해저에 설치된다(동체가 풍력을 이용하는 경우 구조물은 지면에 설치될 수 있다). 이러한 구조물(140)의 상부에 몸체부(120)와 연결부(130)가 설치된 동체(110)가 연결될 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 발전 동체의 설치 구조(100)를 설치하는 방법에 대하여 설명하도록 한다. 앞서 설명한 실시예들의 구성에 따른 동일한 기능 및 작용의 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체 구조의 설치 방법의 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 동체 구조(100)의 설치 방법은 구조물(140)을 구비하는 단계(S110), 동체(110)를 지지하는 몸체부(120)와, 몸체부(120)에 연장형성되어 구조물(140)에 연결되는 연결부(130)를 구비하는 단계(S120), 구조물(140)을 해저에 설치하는 단계(S130), 동체(110)를 구비하는 단계(S140), 동체(110)와 몸체부(120)를 연결하는 단계(S150) 및 동체(110)와 몸체부(120)가 연결된 연결부(130)를 구조물(140)에 설치하는 단계(S160)를 포함한다.
단계 S110에서는 구조물(140)을 구비한다. 동체를 지지하기 위한 구조물(140)은 다수의 파이프로 이루어지는데, 구조물의 상단부 양측은 개구되어 연결부(130)가 끼움될 수 있도록 한다. 이때, 도 1에 도시한 바와같이, 구조물(140)은 동체(110)에 의한 하중을 지지하는 지지력이 보강되도록 구조물(140)의 중심은 양측을 가로지르도록 형태를 이룰 수 있다.
단계 S120에서는 동체(110)를 지지하는 몸체부(120)와, 몸체부(120)에 연장형성되어 구조물(140)에 연결되는 연결부(130)를 구비한다. 여기서, 몸체부(120)와 연결부(130)는 일체로 제작되어 구비될 수 있다. 예를 들어, 몸체부(120)의 하단부에 원통의 연결부(130)가 서로 이격되게 한 쌍으로 용접의 방법으로 연결될 수 있다.
단계 S130에서는 구조물(140)을 해저에 설치한다. 여기서, 구조물(140)은 다수의 파이프가 용접의 방법으로 연결되어 해저 위에 세워져 설치될 수 있다. 구조물(140)은 전도를 방지하기 위해 구조물(140)의 하단부가 해저에 묻히도록 설치된다. 한편, 동체(110)가 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 경우, 구조물(140)은 지면에 설치될 수 있다.
단계 S140에서는 동체(110)를 구비한다. 동체(110)는 조류력의 힘을 회전력으로 변환한 터빈(111)으로부터 회전력을 전달받은 발전기에 의해 전력이 생산될 수 있다. 여기서, 도면에 도시하지는 않았으나, 동체(110)에서 발생된 전기 에너지는 축전장치 등에 인가되어 축전되거나 수요자에게 직접 인가될 수 있다.
단계 S150에서는 동체(110)와 몸체부(120)를 연결한다. 연결부(130)와 일체화된 몸체부(120)를 동체(110)의 하단부에 볼트로 연결할 수 있다. 이때, 몸체부(120) 상에는 몸체부(120)의 폭에 대응하게 한 쌍의 가이드부(123)가 볼트(123A)로 연결될 수 있으며, 가이드부(123)는 지상에서 동체(110)에 용접의 방법으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 동체(110), 가이드부(123), 몸체부(120), 연결부(130)는 일렬로 연결되어 구비될 수 있다.
단계 S160에서는 동체(110)와 몸체부(120)가 연결된 연결부(130)를 구조물(140)에 설치한다. 여기서, 해저에 설치된 구조물(140)을 지상에서 조립한 동체(110)와 연결부(130)를 설치할 수 있다. 이를 위해, 먼저, 연결부(130)를 운반하여 구조물(140)의 상단부에 형성된 홀에 제2 보강부재(132)가 끼움되도록 연결부(130)의 위치를 조정한다. 이때, 연결부(130)는 제2 보강부재(132)의 경사면을 따라 가이드되어 구조물(140)에 수용되고, 연결부(130)는 구조물(140)에 맞닿게 된다. 그리고 나서, 연결부(130)와 구조물(140)은 볼트(140A)로 연결될 수 있다. 이때, 연결부(130)와 구조물(140)은 각각은 플랜지를 포함하여, 플랜지의 둘레면을 따라 볼트(140A)가 체결된다.
이와 같이 본 실시예는, 수중용접을 감소시킬 수 있어 작업이 용이 해지며, 연결부(130)에 의해 별도로 동체(110)의 위치를 맞출 필요가 없으므로 작업효율이 향상될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 발전 동체의 설치 구조 110 : 동체
111 : 터빈 120 : 몸체부
121 : 프레임 122 : 제1 보강부재
123 : 가이드부 123A, 140A : 볼트
130 : 연결부 131 : 관부재
132 : 제2 보강부재 140 : 구조물

Claims (4)

  1. 외력에 의해 회전되는 터빈을 구비하여 발전하는 동체를 특정 지점에 고정 설치하는 구조물에 연결되는 발전 동체의 설치 구조에 있어서,
    상기 동체를 지지하며 중공이 형성되고 양단이 단부로 갈수로 폭이 감소되는 프레임과, 상기 프레임의 내측을 가로질러 구비되는 제1 보강부재를 포함하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일면에 한 쌍으로 연장형성되며 상기 구조물에 맞닿는 관부재와, 상기 관부재에 돌출형성되어 상기 구조물에 수용되는 제2 보강부재를 구비하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 동체의 설치 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보강부재는 상기 관부재의 내측을 가로질러 구비되며, 상기 구조물의 내측으로 갈수록 폭이 좁아지게 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 발전 동체의 설치 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    원통형으로 이루어지는 상기 동체; 및
    다수의 파이프로 이루어지는 상기 구조물을 더 포함하고,
    상기 몸체부는, 상기 동체에 맞닿도록 상기 프레임에 연장형성되어 상기 동체를 지지하는 가이드부를 더 포함하고,
    상기 가이드부, 상기 몸체부 및 상기 연결부 각각의 외곽에 있어서, 수직 절단면은 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는 발전 동체의 설치 구조.
  4. 외력에 의해 회전되는 터빈을 구비하여 발전하는 동체를 특정 지점에 고정 설치하는 구조물에 연결되며,
    상기 동체를 지지하며 중공이 형성되고 양단이 단부로 갈수로 폭이 감소되는 프레임과, 상기 프레임의 내측을 가로질러 구비되는 제1 보강부재를 포함하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일면에 한 쌍으로 연장형성되며 상기 구조물에 맞닿는 관부재와, 상기 관부재에 돌출형성되어 상기 구조물에 수용되는 제2 보강부재를 구비하는 연결부를 포함하는 발전 동체 구조의 설치 방법에 있어서,
    상기 구조물을 구비하는 단계;
    상기 동체를 지지하는 몸체부와, 상기 몸체부에 연장형성되어 상기 구조물에 연결되는 연결부를 구비하는 단계;
    상기 구조물을 해저 또는 지면에 설치하는 단계;
    상기 동체를 구비하는 단계;
    상기 동체와 상기 몸체부를 연결하는 단계; 및
    상기 동체와 상기 몸체부가 연결된 상기 연결부를 상기 구조물에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 동체 구조의 설치 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010525237A (ja) * 2007-04-24 2010-07-22 タイダル ジェネレーション リミテッド 水中構造物
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