KR101388494B1 - 멀티형 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티형 풍력 발전 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 한 개의 타워에 복수 개의 아암이 방사상으로 결합되고, 복수 개의 아암에는 블레이드를 갖는 단위 발전부가 각각 구비되며, 단위 발전부중에서 적어도 2개 이상의 단위 발전부는 블레이드가 서로 반대방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 또, 아암은 그 양단이 타워의 높이방향 중심선을 기준으로 양쪽에 위치하도록 하여 고정되거나 또는 아암의 양단이 타워의 한 쪽에 위치하도록 하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또, 단위 발전부는 개별적으로 회전속도와 경사각이 제어되거나 또는 군집 제어될 수 있다. 또, 단위 발전부는 메인 블레이드와 그 메인 블레이드보다 작은 서브 블레이드로 이루어질 수 있다.

Description

멀티형 풍력 발전 장치{MULT TYPE WIND TURBINE}

본 발명은 하나의 타워에 다수의 단위 발전부를 갖는 멀티형 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

풍력발전(風力發電)이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 주축을 통한 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다.

풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.

상기와 같은 풍력발전을 위한 풍력 발전 장치는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력 발전 장치와 수평축 풍력 발전 장치로 구분될 수 있다. 현재까지는 수직축에 비해 수평축 풍력 발전 장치의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력 발전 장치가 적용되고 있다.

통상적인 수평형 풍력발전기는 많은 동력을 얻기 위해서는 블레이드의 크기를 키우거나 블레이드 크기에 상응하는 용량을 갖는 발전기를 장착해야 한다. 하지만, 블레이드가 커지거나 발전기의 용량이 커질수록 블레이드와 발전기의 무게가 증가하게 되어 무거운 블레이드와 발전기를 지지할 타워와 구조물의 규모가 같이 커져야 하며, 블레이드와 발전기를 포함한 발전시설이 무거워지면 그 무게의 지지를 위한 베어링과 같은 부품도 증가해야 하고, 바람의 방향에 따라 회전날개부의 방향을 돌려주는 요(yaw) 동작을 위해 별도의 특수 장치가 설치되어야 한다.

이로 인해 설치 및 유지비용이 기하급수적으로 증가하게 되며, 이러한 기술적인 난이도와 비용의 증가로 인하여 풍력 발전 장치의 폭넓은 보급에 막대한 장애를 초래하는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 최근에는 도 1에서와 같이 하나의 타워 주변에 원주방향을 따라 복수 개의 발전부를 배치하는 멀티형 풍력 발전 장치가 알려져 있다. 상기 멀티형 풍력 발전 장치는, 한 개의 타워(tower)(1)에 한 개의 메인 나셀(nacelle)(2)을 설치하고, 상기 메인 나셀(2)에 복수 개의 서포트 아암(support arm)(3)들을 회전 가능하게 방사상으로 결합하며, 상기 각 서포트 아암(3)들에 단위 발전부(G)를 각각 설치하고 있다. 상기 단위 발전부(G)는 발전기(미도시)를 포함한 서브 나셀(4)과, 상기 서브 나셀(4)에 회전 가능하게 결합되는 로터(rotor, 미도시) 및 그 로터에 결합되어 함께 회전하는 소형 블레이드(blade)(5)를 포함하고 있다.

상기와 같은 멀티형 풍력 발전 장치는, 블레이드(5)의 크기를 크게 하지 않으면서도 단위 발전부(G)의 개수를 증가시켜 많은 동력을 얻을 수 있도록 함으로써, 블레이드(5)의 무게가 과도하게 증가하지 않아 타워(1)와 구조물의 규모가 과도하게 커질 필요가 없으며 각 단위 발전부(G)를 지지하는 베어링과 같은 부품들의 크기도 증가하지 않게 되어 설치 및 유지비용을 줄일 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 멀티형 풍력 발전 장치는, 앞서 언급한 장점에도 불구하고 상기 서포트 아암(3)이 메인 나셀(2)에 대해 회전운동을 함에 따라 풍속의 변동이 심하고 소음이 가중되며 시스템의 피로하중이 증가할 뿐만 아니라, 상기 서포트 아암(3)의 구조강도가 약화되어 대용량의 단위 발전부(G)를 적용하기 어려워지는 문제점이 있었다.

또, 종래의 멀티형 풍력 발전 장치는, 각각의 단위 발전부(G)가 타워(1)의 전면에서 뒷바람(downwind) 형식으로 배치됨에 따라 각 블레이드(5)의 익단과 타워(1) 사이의 간극(t1)을 유지하기가 어려워 블레이드(5)가 타워(1)에 충돌되면서 파손될 수 있었다.

또, 종래의 멀티형 풍력 발전 장치는, 블레이드 한 개의 무게가 상당하여 풍속 조건에 따라 각 블레이드의 각도를 조절하기 위해서는 많은 에너지가 소요되어야 할 뿐만 아니라 반응 속도가 느리고, 블레이드의 익근(blade root) 부근이 원통 형상으로 형성됨에 따라 공력성능이 저하되어 에너지 생산량이 감소하게 되며, 저풍속 조건에서의 에너지 생산량을 높이기 위해 블레이드 끝단에서의 속도를 증가시켜야 하므로 소음이 증가하게 되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 풍속변동과 소음이 적으며 시스템의 피로하중이 낮고 대용량의 단위 발전부를 적용하기 용이한 멀티형 풍력 발전 장치를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 블레이드와 타워 사이의 충분한 간극을 유지할 수 있어 안전성과 신뢰성을 높일 수 있는 멀티형 풍력 발전 장치를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 풍속 조건에 따라 블레이드의 각도 조절시 소요되는 에너지를 줄이면서도 신속하게 각도를 조절할 수 있으며, 블레이드의 익근 부근에서의 공력성능을 높여 에너지 생산량을 높일 수 있고, 저풍속 조건에서도 블레이드의 회전으로 인한 소음을 감소시킬 수 있는 멀티형 풍력 발전 장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 타워; 상기 타워에 방사상으로 구비되는 복수 개의 아암; 상기 아암에 각각 설치되어 단위 발전부를 이루는 나셀; 및 상기 나셀에 각각 결합되어 상기 나셀과 함께 단위 발전부를 이루는 블레이드;를 포함하고, 상기 단위 발전부중에서 적어도 2개 이상의 단위 발전부는 블레이드의 회전방향이 서로 반대방향인 멀티형 풍력 발전 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 단위 발전부는 원주방향을 따라 이웃하는 단위 발전부끼리 블레이드의 회전방향이 서로 반대이거나 또는 상기 단위 발전부는 상기 타워의 높이방향을 따라 복수 개의 영역으로 분류하여 그 영역에 따라 상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각 또는 길이가 상이할 수 있다.

그리고, 상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 고정 결합될 수 있다.

그리고, 상기 타워에는 나셀이 설치되고, 상기 복수 개의 아암은 상기 나셀에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 타워; 상기 타워에 방사상으로 고정되는 복수 개의 아암; 상기 아암에 각각 설치되어 단위 발전부를 이루는 나셀; 및 상기 나셀에 각각 결합되어 상기 나셀과 함께 단위 발전부를 이루는 블레이드;를 포함하고, 상기 아암은 상기 타워에 고정되는 고정점과 상기 단위 발전부가 결합되는 고정점이 상기 타워의 높이방향 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하는 멀티형 풍력 발전 장치가 제공될 수 있다.

그리고, 상기 복수 개의 아암은 보강부재에 의해 서로 결합되거나, 또는 상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 결합되는 보강부재에 의해 지지될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 타워; 상기 타워에 방사상으로 구비되는 복수 개의 아암; 상기 아암에 각각 설치되어 단위 발전부를 이루는 나셀; 상기 나셀에 각각 결합되어 상기 나셀과 함께 단위 발전부를 이루는 블레이드; 및 상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각을 풍속에 대응하여 제어하기 위한 풍속대응 제어부;를 포함하고, 상기 단위 발전부중에서 적어도 2개 이상의 단위 발전부는 블레이드의 회전방향이 서로 반대방향인 멀티형 풍력 발전 장치가 제공될 수 있다.

그리고, 상기 풍속대응 제어부는 상기 단위 발전부의 높이를 검출하는 위치센서에 전기적으로 연결되어 그 위치센서에 의해 검출된 값에 따라 상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 풍속대응 제어부는 상기 각 단위 발전부별로 제어하거나 또는 상기 복수 개의 단위 발전부를 복수 개씩 묶어 군집 제어하거나 또는 상기 단위 발전부의 위치에 따라 제어할 수 있다.

그리고, 상기 풍속대응 제어부는 높이에 따른 임의의 영역을 복수 개로 구분하고, 임의의 영역으로 들어오는 단위 발전부는 미리 정해진 회전속도 또는 경사각을 가지도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 아암에는 유지 보수를 위한 이송부가 더 구비될 수 있다.

그리고, 상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 대해 회전 가능하게 결합되고, 상기 타워와 아암의 사이에는 상기 아암의 제동상태를 유지시키기 위한 제동부가 더 구비될 수 있다.

그리고, 상기 블레이드는 풍향에 대해 맞바람(upwind) 형식으로 결합될 수 있다.

그리고, 상기 블레이드는 각각의 익단(edge)을 감싸도록 덕트(duct)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 블레이드는 회전반경이 큰 메인 블레이드와 회전반경이 작은 서브 블레이드로 이루어지고, 상기 메인 블레이드와 서브 블레이드는 익근(blade root)에 원형단면 또는 원형에 가까운 기둥형상으로 고정부가 각각 형성되고, 상기 고정부의 끝단에서 블레이드의 익단(blade edge)까지 각각 곡선을 가지는 판형으로 공력부가 형성되며, 상기 서브 블레이드는 그 공력부의 적어도 일부가 상기 메인 블레이드의 고정부 범위 내에 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 서포트 아암으로 인한 풍속 변동이 적고 소음이 낮으며 시스템의 피로하중을 줄일 수 있으며 서포트 아암의 구조강도가 강화되어 대용량의 단위 발전부를 적용할 수 있고 이를 통해 풍력 발전 장치의 대용량화를 이룰 수 있다.

또, 블레이드들과 타워 사이의 간극을 충분하게 유지되어 블레이드들이 타워에 충돌하여 파손되는 것을 미연에 방지함으로써 풍력 발전 장치의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 아암에 이송부가 설치되어 단위 발전부의 유지보수가 용이하며, 블레이들의 외곽에 덕트를 설치하여 풍력효과를 높일 수 있다.

또, 단위 발전부의 블레이드가 메인 블레이드와 보조 블레이드로 이루어져 풍속 조건에 따라 블레이드의 각도 조절시 소요되는 에너지를 줄이면서도 신속하게 각도를 조절할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

또, 저풍속 조건에서도 블레이드의 공력성능을 높여 에너지 생산량을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 블레이드의 회전 토크 증가로 인한 낮아진 회전속도로도 동일한 에너지를 생산할 수 있어 블레이드의 회전으로 인한 소음을 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래 멀티형 풍력 발전 장치의 일례를 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 풍력 발전 장치를 보인 측면도,
도 3은 본 발명 멀티형 풍력 발전 장치의 일례를 보인 사시도,
도 4 및 도 5는 도 3에 따른 풍력 발전 장치를 보인 측면도 및 정면도,
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 풍력 발전 장치에서 서포트 아암의 내부를 보인 개략도,
도 7은 도 3에 따른 멀티형 풍력 발전 장치에서 각 단위 발전부를 이루는 블레이드의 회전방향 제어를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 8은 도 7에 따른 각 단위 발전부의 블레이드를 제어하기 위한 풍속대응 제어부를 보인 블록도,
도 9는 도 3에 따른 멀티형 풍력 발전 장치에서 각 단위 발전부의 다른 예를 보인 정면도,
도 10은 도 4에 따른 풍력 발전 장치에서 메인 나셀의 설치구조에 대한 다른 실시예를 보인 측면도,
도 11은 도 3에 따른 풍력 발전 장치에서 서포트 아암의 구조강도를 보강하기 위한 실시예를 보인 사시도,
도 12 및 도 13은 도 3에 따른 풍력 발전 장치에서 메인 나셀을 지지하는 보강구조의 실시예들을 보인 측면도,
도 14는 도 4에 따른 풍력 발전 장치에서 덕트를 가지는 블레이드의 일실시예를 보인 측면도,
도 15는 도 14의 'I-I'선단면도,
도 16은 본 발명 멀티형 풍력 발전 장치의 다른 실시예를 보인 사시도,
도 17은 도 16에 따른 풍력 발전 장치를 보인 측면도,
도 18은 도 16 및 도 17에 따른 각 단위 발전부의 블레이드를 제어하기 위한 풍속대응 제어부를 보인 블록도,
도 19는 본 발명 멀티형 풍력 발전 장치에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,
도 20 및 도 21은 본 실시예에 의한 멀티형 풍력 발전 장치의 다른 실시예를 보인 사시도 및 정면도.

이하, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전 장치의 일례를 보인 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 따른 풍력 발전 장치를 보인 측면도 및 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 지면으로부터 일정한 높이로 세워져 설치되는 타워(10)와, 상기 타워(10)의 상단 주변에 방사상으로 배열되어 풍속에 의해 서로 다른 방향 또는 서로 다른 회전속도를 가지고 회전을 하면서 개별적으로 발전(generation)을 하는 복수 개의 단위 발전부(G)를 포함한다. 상기 단위 발전부(G)는 후술할 서브 나셀(40)과 그 서브 나셀(40)에 결합되는 복수 개의 블레이드(50)를 포함한다.

상기 타워(10)는 상단에서 하단으로 갈수록 외경이 넓고 내부는 속이 빈 절두원추 모양으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 타워(10)의 내부에는 단위 발전부의 유지 보수를 위해 작업자나 작업기구를 이송시킬 수 있도록 계단이나 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다.

상기 단위 발전부(G)는 후술할 서포트 아암(30)을 이용하여 타워(10)에 고정 결합되거나, 또는 후술할 블레이드 아암(130)과 함께 타워(10)에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 단위 발전부(G)가 타워(10)에 고정 결합되는 방식을 고정식 발전장치라고 하고, 회전 가능하게 결합되는 방식을 회전식 발전장치라고 할 수 있다.

상기 고정식 발전장치는 타워(10)의 상단에 수평방향으로 메인 나셀(main nacelle)(20)이 고정 결합되고, 상기 메인 나셀(20)에는 복수 개의 서포트 아암(support arm)(30)이 방사상으로 연장되도록 고정 결합되며, 상기 서포트 아암(30)의 끝단에 상기 단위 발전부(G)가 결합될 수 있다.

여기서, 상기 메인 나셀(20)은 서포트 아암(30)이 블레이드 역할을 하지 않음에 따라 외형만 통상의 나셀 모양으로 형성되고 내부에는 기어박스나 발전기 등이 구비되지 않을 수 있다. 물론 메인 나셀 자체가 나셀 형상이 아니라 단순한 봉 형상의 프레임으로 형성되더라도 무방할 수 있다.

상기 서포트 아암(30)은 메인 나셀(20)에서 멀어질수록 외경이 작아지게 형성되어 상기 메인 나셀(20)의 외주면에 방사상으로 고정 결합될 수 있다. 그리고 상기 서포트 아암(30)은 내부가 속이 찬 봉 형상으로 형성될 수도 있지만, 상기 단위 발전부(G)의 유지 보수를 위해 도 6에서와 같이 계단이나 컨베이어 또는 초대형의 경우는 승강기와 같은 이송장치가 설치될 수 있다.

상기 서포트 아암(30)은 원주방향을 따라 등간격으로 배열되는 것이 후술할 블레이드(50)의 회전반경을 최대로 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 타워(10) 양쪽에 배열되는 부품들간의 좌우 균형을 이룰 수 있어 바람직할 수 있다. 예를 들어 도 5에서와 같이 서포트 아암이 4개인 경우에는 각 서포트 아암(30)들 사이가 직각을 이루도록 배열하되 상기 타워(10)의 높이방향 중심선을 기준으로 양쪽에 각각 2개씩 서로 대칭되게 배열하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 상기 단위 발전부를 포함한 서포트 아암의 개수는 적어도 2개 이상이면 얼마든지 가능할 수 있다.

도 4에서와 같이, 상기 서포트 아암(30)은 메인 나셀(20)에 결합되는 제1 단(31)과, 상기 제1 단(31)에서 방사상으로 연장되어 후술할 서브 나셀(40)이 결합되는 제2 단(32)으로 이루어질 수 있다. 상기 서포트 아암(30)의 제1 단(31)과 제2 단(32)이 모두 타워(10)를 중심으로 전방측(이하, 바람의 유동방향을 기준으로 상류측을 전방측이라고 한다)에 위치하도록 설치할 수도 있다. 하지만 도 4에서와 같이, 상기 서포트 아암(30)의 제1 단(31)은 상기 타워(10)를 중심으로 후방측에, 제2 단(32)은 전방측에 위치하도록 경사지게 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 서포트 아암(30)은 타워(10)를 경사지게 가로 질러 양단의 고정점(A)(B)이 타워(10)의 양쪽에 각각 위치하게 되어, 후술할 서브 나셀(40)은 상기 타워(10)를 중심으로 전방측에 위치하게 된다. 따라서, 상기 서포트 아암(30)이 메인 나셀(20)에 가하는 수직하중이 분산되면서 상기 타워(10)와 메인 나셀(20)이 결합되는 고정점(C)에서의 집중하중으로 인한 파손을 방지할 수 있다.

상기 서브 나셀(sub nacelle)(40)은 기어박스나 발전기를 갖는 통상의 나셀 형상으로 형성되어 각 서포트 아암(30)의 제2 단(32)에 각각 고정 결합될 수 있다.

상기 서브 나셀(40)의 전방측에는 복수 개의 블레이드(50)가 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 서브 나셀(40)의 후방측에는 그 서브 나셀(40)이 풍향에 따라 회전하는 요(yaw) 동작을 도와주는 꼬리날개(Wind Vane)(미도시)가 설치될 수 있다.

상기 복수 개의 블레이드(50)는 소위 맞바람(upwind) 형식으로 각각 설치될 수 있다. 이에 따라 도 4에서와 같이, 상기 블레이드(50)의 익단(edge)(50a)과 타워(10) 사이의 간격(t2)을 상기 블레이드(50)가 타워(10)에 부딪히지 않을 정도의 일정 간격 이상으로 유지할 수 있다.

이렇게 하여 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 상기 서포트 아암들이 타워에 고정된 메인 나셀에 고정 결합됨에 따라, 상기 서포트 아암의 회전시 발생될 수 있는 풍속 변동과 소음 증가 그리고 시스템의 피로하중을 줄일 수 있다. 또, 상기 서포트 아암이 메인 나셀과 함께 타워에 고정되는 동시에 상기 서포트 아암이 타워의 높이방향 중심선을 기준으로 후방측에서 전방측으로 배열됨에 따라, 상기 서포트 아암의 구조강도가 강화될 뿐만 아니라 상기 서포트 아암의 양쪽 고정단에서의 편심하중을 상쇄시켜 서브 나셀과 블레이드로 이루어진 각 발전부의 용량을 크게 증가시킬 수 있다. 이에 따라 풍력 발전 장치의 대용량화를 이룰 수 있다.

또, 상기 서포트 아암(30)의 끝단에 설치되는 서브 나셀에 각각의 블레이드들이 뒷바람 형식으로 결합됨에 따라, 상기 서포트 아암의 양단 고정점 사이의 거리를 최소한으로 줄이면서도 상기 블레이드들의 끝단과 타워 사이의 간격을 충분하게 유지할 수 있다. 이에 따라 상기 블레이드들이 타워에 충돌하여 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 복수 개의 단위 발전부가 타워의 둘레에 원주방향을 따라 배열됨에 따라 각 단위 발전부는 타워의 높이방향 중심선으로부터 서포트 아암의 길이 만큼 멀리 위치하게 될 뿐만 아니라, 각 단위 발전부의 블레이드가 회전을 하게 되어 각 단위 발전부는 타워를 중심으로 하는 회전모멘트를 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 멀티형 풍력 발전 장치는 각 단위 발전부에서 발생되는 회전 모멘트에 의해 좌우 방향(전후방향에 수평으로 직교하는 방향)으로 심한 편심하중을 받게 되어 풍력 발전 장치를 안전하게 지지하기 위해서는 높은 강성을 갖는 보강구조가 필요할 뿐만 아니라, 각 단위 발전부의 용량을 높여 풍력 발전 장치를 대형화하는데 제약이 될 수 있다.

본 실시예는 각 단위 발전부(G)의 블레이드(50)가 설치된 위치에 따라 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 구성함으로써, 상기 블레이드(50)의 회전시 각 단위 발전부(G)에서 발생되는 회전 모멘트를 상쇄시켜 좌우방향으로의 편심하중을 줄일 수 있다.

예를 들어, 도 7에서와 같이 4개의 단위 발전부를 갖는 풍력 발전 장치라면 타워의 높이방향 중심선(CL)을 기준으로 우측 상단에 위치하는 발전부(G1)의 블레이드는 시계방향(CW)으로, 좌측 상단에 위치하는 발전부(G2)의 블레이드는 반시계방향(CCW)으로, 좌측 하단에 위치하는 발전부(G3)의 블레이드는 시계방향(CCW)으로, 우측 상단에 위치하는 발전부(G4)의 블레이드는 시계방향(CW)으로 회전하도록 제어될 수 있다. 하지만, 경우에 따라서는 우측에 위치하는 발전부(G1)(G4)들의 블레이드와 좌측에 위치하는 발전부(G2)(G3)들의 블레이드가 서로 반대방향으로 회전하도록 제어되거나, 또는 상측에 위치하는 발전부(G1)(G2)들의 블레이드와 하측에 위치하는 발전부(G3)(G4)들의 블레이드가 서로 반대방향으로 회전하도록 제어되는 등 다양하게 구현될 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 통상적인 수평형 풍력 발전 장치와 같이 바람이 불어오면 상기 각 단위 발전부(G1)G2)(G3)(G4)의 블레이드(50)들이 회전을 하면서 그 회전력을 전기적 에너지로 변환하여 발전을 하게 된다.

이때, 상기 단위 발전부(G1)(G2)(G3)(G4)는 설치된 위치에 따라 블레이드(50)가 수평축 또는 수직축을 중심으로 반대방향으로 회전하거나 또는 대각선 방향으로 대칭되게 회전함에 따라, 상기 블레이드(50)의 회전시 각 단위 발전부(G1)(G2)(G3)(G4)에서 발생되는 회전 모멘트를 상쇄시켜 좌우방향의 편심하중을 감소시키게 된다. 이로써 타워를 비롯한 풍력 발전 장치의 규모를 대형화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 복수 개의 단위 발전부가 구비됨에 따라 전체 풍력 발전 장치의 무게가 증가하게 될 뿐만 아니라 각 단위 발전부가 설치된 높이에 따라 풍속의 차이에 의한 상하방향의 편심하중이 증가될 수 있다. 이러한 상하방향 편심하중 역시 좌우방향의 편심하중과 마찬가지로 풍력 발전 장치를 대형화하는데 제약이 될 수 있다.

즉, 전술한 실시예에서는 각 단위 발전부들의 설치위치에 따라 블레이드의 회전방향을 다르게 하여 각 단위 발전부에서 발생되는 회전 모멘트를 상쇄시킴으로써 좌우방향 편심하중을 감쇄시키는 것이었으나, 본 실시예는 각 단위 발전부들의 설치높이에 따라 블레이드(50)의 회전속도(RPM)와 경사각(Pitch)을 제어하는 풍속대응 제어부를 구비하여 각 단위 발전부의 설치높이 차이에 따른 풍속의 차이를 상쇄시키고자 하는 것이다.

예를 들어, 상기 단위 발전부들 중에서 상측에 위치하는 단위 발전부의 블레이드의 회전속도보다 하측에 위치하는 단위 발전부의 블레이드의 회전속도를 증가시키거나 또는 상측에 위치하는 단위 발전부의 블레이드의 경사각보다 하측에 위치하는 단위 발전부의 블레이드의 경사각을 크게 하여 상 하측 단위 발전부 간 하중차이를 상쇄시킬 수 있다.

이를 위해, 도 8에서와 같이 상기 서브 나셀(또는, 풍력 발전 장치의 전방)(40)에는 풍속을 검출하는 풍속센서(81)가 설치되고, 상기 서브 나셀(40)에는 풍속센서(81)에 의해 검출된 값을 입력 받아 풍속의 변화에 따라 해당 단위 발전부(G1)(G2)(G3)(G4)의 블레이드(50)의 회전속도를 제어하거나 또는 블레이드(50)의 경사각을 제어하는 제어유닛(이하, 마이콤)(83)이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 블레이드(50)의 회전속도와 경사각 제어는 각 단위 발전부(G1)(G2)(G3)(G4)별로 독립적으로 제어하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 타워(10)의 어느 한 높이(예를 들어, 메인 나셀)를 기준으로 하반부에 위치하는 단위 발전부(G3)(G4)와 상반부에 위치하는 단위 발전부(G1)(G2)로 구분하여 각군의 단위 발전부들을 군집제어 할 수도 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 단위 발전부의 영역은 전술한 바와 같이 상반부와 하반부로 구분하는 것 외에 상측과 중간 그리고 하측 등 다양하게 구분할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치에서 상하방향 편심하중을 감쇄시키는 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 위치별 단위 발전부의 블레이드의 회전속도 또는 경사각을 제어하는 것이었으나, 본 실시예는 위치별 블레이드의 크기를 다르게 하여 상하방향 편심하중을 감쇄시키는 것이다.

도 9에서와 같이, 상대적으로 풍속이 낮은 하반부에 위치하는 단위 발전부(G3)G4)의 블레이드 길이(L1)를 상대적으로 풍속이 높은 상반부에 위치하는 단위 발전부(G1)(G2)의 블레이드 길이(L2)보다 길게 형성함으로써 하반부에 위치하는 단위 발전부의 블레이드 크기를 증가시키고 이를 통해 풍속차이에 따른 단위 발전부간 상하방향의 편심하중을 상쇄시킬 수 있다.

이렇게 하여, 상기 단위 발전부는 이웃하는 단위 발전부들끼리 블레이드가 반대방향으로 회전시켜 이웃하는 발전부들 간의 회전 모멘트를 상쇄시킴으로써 단위 발전부 간 좌우방향 편심하중을 감쇄시키거나, 또는 상반부에 위치하는 단위 발전부보다 하반부에 위치하는 단위 발전부의 블레이드의 회전속도와 경사각을 크게 하거나 또는 블레이드의 크기를 크게 하여 단위 발전부 간 상하방향 편심하중을 감쇄시킬 수 있다. 이를 통해 각 발전부의 용량을 더욱 크게 증가시켜 풍력 발전 장치의 대용량화와 안정화를 이룰 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치에서는 복수 개의 단위 발전부가 타워의 전방측에 위치함에 따라 그 단위 발전부를 지지하는 고정점에서의 응력이 집중될 수 있고, 상기 고정점에서의 응력집중에 의해 서로 결합되는 부재들이 파손될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 전후방향의 편심하중을 감쇄시켜 결합부위에서의 응력집중을 감쇄시키는 것이다.

즉, 전술한 실시예들은 상기 메인 나셀(20)이 타워(10)의 상단에서 직교하는 방향으로 결합되는 것이나, 이 경우에는 상기 서포터 아암(20)의 양쪽 고정점(A)(B)을 타워(10)의 양쪽에 각각 배치하더라도 상기 단위 발전부(G)들이 서포터 아암(30)에 결합되는 고정점(B)이 상기 메인 나셀(20)이 타워(10)에 고정되는 고정점(C)을 기준으로 편심되게 위치함에 따라 상기 고정점(C)에 응력이 집중되어 파손될 수 있다.

본 실시예는 도 10에서와 같이 상기 메인 나셀(20)을 타워(10)에 대해 소정의 각도만큼 경사지게 결합시켜 상하 방향의 하중을 감쇄시키고자 하는 것이다. 이 경우, 상기 메인 나셀(20)이 타워(10)에 결합되는 제3 고정점(C)의 높이보다 상기 메인 나셀(20)에 서포트 아암(30)이 결합되는 제2 고정점(B)의 높이가 소정의 높이차(h)만큼 높게 된다. 이에 따라, 상기 제3 고정점(C)이 받는 하중을 일정 정도 상쇄시킬 수 있어 상기 제3 고정점(C)에 응력이 집중되는 것을 낮출 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치에서는 복수 개의 단위 발전부가 타워의 주변에 방사상으로 배열됨에 따라 그 단위 발전부들을 지지하는 서포트 아암이 휘어지거나 뒤틀어질 우려가 있다. 따라서, 본 실시예는 각 단위 발전부를 지지하는 서포트 아암이 변형되는 것을 방지하고자 하는 것이다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 서포트 아암의 제2 단에 각각의 단위 발전부가 결합됨에도 불구하고 상기 서포트 아암들이 메인 나셀에 독립적으로 결합되는 것이었다. 하지만, 이 경우에는 상기 서포트 아암은 아암의 자체 무게와 단위 발전부의 무게 등에 의해 상기 서포트 아암이 휘어져 풍력 발전 장치의 신뢰성이 저하될 수 있을 뿐만 아니라 대용량화를 이루는데도 장애가 될 수 있다.

이를 감안하여, 본 실시예에서는 도 11에서와 같이 각 서포트 아암(30)들을 적어도 한 개 이상의 보강프레임(70)으로 연결하여 각 서포트 아암(30)들이 서로를 지지하도록 할 수 있다. 이를 통해 상기 각 서포트 아암(30)들의 구조강도를 높여 편심하중을 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 서포트 아암(30)의 길이와 블레이드(50)의 풍량을 증강시켜 전체적으로 풍력 발전 장치의 발전용량을 높일 수 있다.

여기서, 상기 보강프레임(70)은 도 11에서와 같이 각 서포트 아암(30) 사이에 연결 설치할 수도 있지만 상기 타워(10)와 메인 나셀(20) 사이에 설치될 수도 있다. 예를 들어, 도 12에서와 같이 상기 보강프레임(70)은 타워(10)에 결합되어 상기 메인 나셀(20)의 저면을 받쳐 지지할 수 있도록 설치될 수도 있고, 도 13에서와 같이 메인 나셀(20)의 상면에 타워(10)와 같은 방향으로 주탑(71)이 연장 형성되어 그 주탑(71)에서 프레임 또는 케이블(72) 등으로 매달아 지지되도록 설치될 수도 있다.

또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 보강프레임은 서포트 아암에 결합하여 서브 나셀의 저면을 받쳐 지지할 수도 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치는, 블레이드의 외주면에 덕트를 설치하여 공력효율을 높이고 발전량을 증가시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 14 및 도 15에서와 같이, 상기 블레이드(50)의 익단(edge)(51) 주변에는 그 블레이드(50)들을 감싸 바람을 블레이드 방향으로 유도할 수 있도록 덕트(duct)(60)가 설치될 수 있다. 상기 덕트(60)는 블레이드(50)의 익단(50a)과 소정의 간격(t3)을 유지한 상태에서 블레이드(50)들이 독립적으로 회전을 할 수 있도록 설치될 수 있다. 이를 위해, 상기 덕트(60)는 환형으로 형성되어 복수 개의 리브(61)에 의해 서브 나셀(40)에 고정 결합될 수 있다.

또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 덕트가 각 블레이드의 익단에 결합되어 그 블레이드와 함께 형성될 수도 있다. 이 경우에는 덕트를 고정하기 위한 리브가 별도로 구비될 필요가 없을 수 있다.

상기와 같이, 상기 블레이드(50)들의 익단(50a) 주변에 덕트(60)를 설치함에 따라 넓은 풍속범위의 운용이 가능하고, 동일 풍속 대비 큰 출력을 발생할 수 있으며, 소음 저감으로 인해 높은 회전수 운용이 가능하게 되어 동일 용량의 풍력 발전 장치에 대한 소형화와 경량화가 가능하게 될 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 서포트 아암이 메인 나셀에 고정 설치되는 경우를 살펴본 것이나, 본 실시예와 같이 서포트 아암이 메인 나셀에 회전 가능하게 결합되어 공력효율을 더욱 향상시킬 수도 있다. 도 16은 본 발명 멀티형 풍력 발전 장치의 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 17은 도 16에 따른 풍력 발전 장치를 보인 측면도이며, 도 18은 도 16 및 도 17에 따른 각 단위 발전부의 블레이드를 제어하기 위한 풍속대응 제어부를 보인 블록도이다.

도 16 및 도 17에서와 같이 전술한 실시예의 서포트 아암이 메인 나셀(정확하게는 메인 나셀에 결합되는 로터 조립체이나, 편의상 메인 나셀에 결합되는 것으로 설명하였다)(120)에 회전 가능하게 결합되어 일종의 블레이드(이하, 블레이드 아암으로 통칭한다)(130)의 역할을 하는 경우에도 전술한 실시예들이 동일하게 적용될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상기 메인 나셀(120)에 결합되는 블레이드 아암(130)이 종래의 서포트 아암과는 달리 상기 메인 나셀(120)에 대해 회전을 하여야 하므로 상기 블레이드 아암(130)의 양단은 타워(110)의 높이방향 중심선을 기준으로 전방측에 위치하여 상기 메인 나셀(120)에 결합되어야 한다. 이 경우에도 서브 나셀(140)에 회전 가능하게 결합되는 블레이드(이하, 서브 블레이드)(150)는 그 서브 블레이드(150)의 익단이 타워(10)와 일정 간격만큼 이격될 수 있도록 맞바람(upwind) 형식으로 결합되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 본 실시예와 같이 블레이드 아암(130)이 회전을 하는 경우에는 각 단위 발전부(G)가 원주방향을 따라 이동을 하기 때문에 편심하중을 상쇄시키기 위한 구성이나 제어방법이 전술한 고정식 발전장치와는 상이할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 단위 발전부(G)의 위치를 실시간(또는, 주기적)으로 감시할 수 있도록 서브 나셀(140)에는 그 서브 나셀(140)의 위치를 검출하여 마이콤(183)에 전달하는 위치센서(181)가 각각 설치되고, 상기 서브 나셀(또는 풍력 발전 장치의 전방)(140)에는 풍속을 검출하여 마이콤(183)에 전달하는 풍속센서(182)가 설치되며, 상기 서브 나셀(140)에는 위치센서(181)와 풍속센서(182)에 의해 검출된 값을 입력 받아 풍속의 변화에 따라 해당 단위 발전부(G)의 블레이드(150)의 회전속도를 제어하거나 또는 블레이드(150)의 경사각을 제어하는 제어유닛(마이콤)이 설치될 수 있다.

여기서, 상기 메인 나셀(120)과 블레이드 아암(130) 역시 일종의 단위 발전부(G)를 이룰 수 있으므로 상기 마이콤(183)에 의해 블레이드 아암(130)의 회전속도와 경사각도 제어될 수 있다.

그리고, 상기 마이콤(183)은 단위 발전부(G)가 원주방향을 따라 회전을 하게 되므로 단위 발전부(G)의 회전속도와 경사각 제어를 개별적으로 실시하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 사분면으로 영역을 나누고 그 영역에 들어오는 단위 발전부는 군집 제어를 실시할 수도 있다.

또, 본 실시예와 같이, 상기 블레이드 아암(130)이 메인 나셀(120)에 회전 가능하게 결합되는 경우에는 각 단위 발전부(G)가 원주방향을 따라 이동을 하게 되므로 그 단위 발전부(G)가 이미 정해진 영역으로 들어갔을 때 해당 블레이드(150)의 회전속도나 경사각뿐만 아니라 회전방향도 변경될 수 있도록 제어될 수 있다. 이를 위해 각 단위 발전부(G)에 구비되는 로터는 양방향 회전이 가능한 로터가 적용될 수 있다. 이 경우에는 블레이드 아암(130)의 개수가 많거나 또는 홀수로 설치되는 경우 필요에 따라 블레이드(150)의 회전방향을 변경할 수 있어 편심하중을 효과적으로 상쇄시킬 수도 있다.

또, 상기 블레이드 아암(130)의 경우는 메인 나셀(120)을 중심으로 회전을 하게 되므로 상기 단위 발전부(G) 등을 유지 보수하기 위해서는 블레이드 아암(13)이 고정된 상태를 유지하여야 한다. 이를 감안하여 본 실시예에서는 상기 타워(110) 또는 메인 나셀(120)에 상기 블레이드 아암(130)이 결합된 로터의 회전을 구속시키기 위한 제동부(미도시)가 더 구비될 수 있다.

한편, 상기와 같은 멀티형 풍력 발전 장치는, 도 19에서와 같이 상기 서포트 아암에 별도의 단위 발전부(이하, 서브 단위 발전부)(Gs)를 더 설치할 수도 있다. 이 경우에도 전술한 실시예들이 동일하게 적용될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상기 서브 단위 발전부(Gs)의 서브 나셀(291)과 블레이드(295)는 서포트 아암(또는, 블레이드 아암)(230)의 끝단에 설치되는 단위 발전부(이하, 메인 단위 발전부)(Gm)의 블레이드(250)보다 크기가 작게 형성되는 것이 블레이드의 회전반경을 넓힐 수 있어 바람직할 수 있다.

또, 이 경우에는 메인 단위 발전부(Gm)와 서브 단위 발전부(Gs)의 블레이드 회전방향이 서로 반대가 되도록 제어할 수도 있다. 이를 통해 좌우 방향 편심하중을 더욱 효과적으로 상쇄시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에 의한 멀티형 풍력 발전 장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 단위 발전부의 블레이드 크기와 형상이 동일한 것이었으나, 본 실시예는 단위 블레이드의 크기와 형상을 상이하게 하여 다양한 풍속 조건에 대응할 수 있도록 하는 것이다.

도 20 및 도 21은 본 실시예에 의한 멀티형 풍력 발전 장치의 다른 실시예를 보인 사시도 및 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 풍력 발전 장치의 단위 발전부(G)는, 나셀(40)의 일측에 터빈축을 회전시키는 허브(45)가 구비되고, 허브(45)에는 메인 블레이드(51)와 서브 블레이드(52)가 일체로 형성되거나 또는 별도의 날개장착부(미도시)를 이용하여 분리 가능하게 결합될 수 있다. 메인 블레이드(1)와 서브 블레이드(52)가 분리형인 경우에는 각각의 날개장착부가 별도의 동력제어유닛(미도시)의 각도제어부에 전기적으로 연결되어 메인 블레이드 또는 서브 블레이드의 공력면 각도가 가변되도록 제어될 수 있다.

도 20에서와 같이, 메인 블레이드(51)와 서브 블레이드(52)는 원주방향을 따라 동일 선상에서 교번되게 배열될 수 있다. 그리고 메인 블레이드(51)의 익근(blade root) 부근에는 원형단면 또는 원형에 가까운 기둥 모양으로 고정부(51a)가 형성되고, 고정부(51a)의 끝단에서 메인 블레이드(51)의 익단(blade tip)까지는 바람의 영향을 받을 수 있도록 곡면을 가지는 판 모양으로 공력면(aerodynamics surface)(51b)이 형성될 수 있다. 공력면(52b)은 익단으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

서브 블레이드(52)는 메인 블레이드(51)와 대략 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 서브 블레이드(52)는 날개 길이와 날개 폭이 메인 블레이드(51)의 날개 길이와 날개 폭 보다 각각 작게, 바람직하게는 상기 메인 블레이드(51)의 익근 부위에 서브 블레이드(52)의 공력면(미부호)이 존재할 수 있는 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 서브 블레이드(52)는 메인 블레이드(51)와 같이 풍속 조건에 따라 블레이드의 각도가 가변되는 가변 피치형 블레이드를 이루도록 허브(45)에 회전 가능하게 결합될 수도 있지만, 서브 블레이드(52)가 메인 블레이드(51)에 비해 현저하게 작게 형성되는 경우에는 블레이드의 각도가 고정되는 고정 피치형 블레이드를 이루도록 허브(45)에 고정 결합될 수도 있다.

그리고 도면으로 도시하지는 않았으나, 서브 블레이드(52)는 메인 블레이드(51)의 사이에 복수 개가 구비될 수도 있고, 메인 블레이드와 다른 형상, 예를 들어 익단으로 갈수록 표면적이 넓은 부채꼴 모양으로 형성될 수도 있다.

그리고 메인 블레이드와 서브 블레이드는 각도제어부에 연결된 모터에 각각 독립적으로 결합되어 개별 제어될 수도 있지만, 한 개의 모터에 벨트나 체인 등을 이용하여 복수 개의 블레이드가 군집 제어될 수도 있다.

상기와 같이 메인 블레이드와 서브 블레이드를 갖는 멀티형 풍력 발전 장치는, 풍량이 적은 저풍속 조건에서도 서브 블레이드에 의해 단위 발전부가 신속하게 발전을 시작할 수 있을 뿐만 아니라, 메인 블레이드의 익근 부위를 통과하는 바람이 서브 블레이드에 영향을 가하게 되어 저풍속에서의 공력성능이 추가되면서 추가 에너지 생산량이 발생될 수 있다.

아울러, 시동풍속과 정격풍속이 감소하여 연간 에너지생산량(Annual Energy Production:AEP)이 향상될 수 있다. 이 경우, 서브 블레이드의 회전반경은 메인 블레이드의 회전반경 대비 50% 이상이 될 수 있도록 형성되는 것이 AEP를 높일 수 있어 바람직하다. 하지만, 서브 블레이드의 회전반경이 너무 크게 형성되면 하중이 증가하여 시동풍속과 정격풍속이 증가할 수 있으므로 대략 서브 블레이드의 회전반경은 메인 블레이드의 회전반경 대비 75% 이하로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또, 서브 블레이드로 인해 토크가 증가하면서 정격회전수가 감소할 뿐만 아니라 회전속도가 낮춰질 수 있어 블레이드의 끝단 속도를 낮출 수 있고 이를 통해 블레이드의 고속 회전시 발생될 수 있는 소음을 줄일 수 있다.

10 : 타워 20 : 메인 베셀
30 : 서포트 아암 35 : 이송수단
40 : 서브 베셀 50 : 블레이드
51 : 메인 블레이드 52 : 서브 블레이드
60 : 덕트 70 : 보강프레임
81 : 풍속센서 83 : 마이콤
130 : 블레이드 아암

Claims (20)

1. 타워;
   상기 타워에 방사상으로 구비되는 복수 개의 아암;
   상기 아암에 각각 설치되어 단위 발전부를 이루는 나셀; 및
   상기 나셀에 각각 결합되어 상기 나셀과 함께 단위 발전부를 이루는 블레이드;를 포함하고,
   상기 아암은 상기 타워에 고정되는 고정점과 상기 단위 발전부가 결합되는 고정점이 풍속방향에 대해 상기 타워의 높이방향 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하며,
   상기 단위 발전부중에서 적어도 2개 이상의 단위 발전부는 블레이드의 회전방향이 서로 반대방향이 되도록 제어되는 멀티형 풍력 발전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단위 발전부는 원주방향을 따라 이웃하는 단위 발전부끼리 블레이드의 회전방향이 서로 반대인 멀티형 풍력 발전 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단위 발전부는 상기 타워의 높이방향을 따라 복수 개의 영역으로 분류하여 그 영역에 따라 상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각 또는 길이가 상이한 멀티형 풍력 발전 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 고정 결합되는 멀티형 풍력 발전 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 타워에는 나셀이 설치되고, 상기 복수 개의 아암은 상기 나셀에 회전 가능하게 결합되는 멀티형 풍력 발전 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 아암은 보강부재에 의해 서로 결합되는 멀티형 풍력 발전 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 결합되는 보강부재에 의해 지지되는 멀티형 풍력 발전 장치.
9. 타워;
   상기 타워에 방사상으로 구비되는 복수 개의 아암;
   상기 아암에 각각 설치되어 단위 발전부를 이루는 나셀;
   상기 나셀에 각각 결합되어 상기 나셀과 함께 단위 발전부를 이루는 블레이드; 및
   상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각을 풍속에 대응하여 제어하기 위한 풍속대응 제어부;를 포함하고,
   상기 아암은 상기 타워에 고정되는 고정점과 상기 단위 발전부가 결합되는 고정점이 풍속방향에 대해 상기 타워의 높이방향 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하며,
   상기 단위 발전부중에서 적어도 2개 이상의 단위 발전부는 블레이드의 회전방향이 서로 반대방향인 멀티형 풍력 발전 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 풍속대응 제어부는 상기 단위 발전부의 높이를 검출하는 위치센서에 전기적으로 연결되어 그 위치센서에 의해 검출된 값에 따라 상기 블레이드의 회전속도 또는 경사각을 제어하는 멀티형 풍력 발전 장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 풍속대응 제어부는 상기 각 단위 발전부별로 제어하는 멀티형 풍력 발전 장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 풍속대응 제어부는 상기 복수 개의 단위 발전부를 복수 개씩 묶어 군집 제어하는 멀티형 풍력 발전 장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 풍속대응 제어부는 상기 단위 발전부의 위치에 따라 제어하는 멀티형 풍력 발전 장치.
14. 제9항에 있어서,
    상기 풍속대응 제어부는 높이에 따른 임의의 영역을 복수 개로 구분하고, 임의의 영역으로 들어오는 단위 발전부는 미리 정해진 회전속도 또는 경사각을 가지도록 제어하는 멀티형 풍력 발전 장치.
15. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제14항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 아암에는 유지 보수를 위한 이송부가 더 구비되는 멀티형 풍력 발전 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 복수 개의 아암은 상기 타워에 대해 회전 가능하게 결합되고, 상기 타워와 아암의 사이에는 상기 아암의 제동상태를 유지시키기 위한 제동부가 더 구비되는 멀티형 풍력 발전 장치.
17. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제14항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드는 풍향에 대해 맞바람(upwind) 형식으로 결합되는 멀티형 풍력 발전 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 블레이드는 각각의 익단(blade edge)을 감싸도록 덕트(duct)가 구비되는 멀티형 풍력 발전 장치.
19. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제14항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 발전부의 블레이드는 회전반경이 큰 메인 블레이드와 회전반경이 작은 서브 블레이드로 이루어지는 멀티형 풍력 발전 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 메인 블레이드와 서브 블레이드의 익근(blade root)에는 원형단면 또는 원형에 가까운 기둥형상으로 고정부가 각각 형성되고, 상기 고정부의 끝단에서 블레이드의 익단(blade edge)까지 각각 곡선을 가지는 판형으로 공력부가 형성되며,
    상기 서브 블레이드는 그 공력부의 적어도 일부가 상기 메인 블레이드의 고정부 범위 내에 형성되는 멀티형 풍력 발전 장치.
    
    
    

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