KR101495331B1 - 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치 - Google Patents

안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전 등 자체적으로 전력을 생산하는 전력생산부를 구비하여 상용전원의 공급이 원활하지 않은 지역에서도 통신 중계 장치를 원활하게 운영할 수 있을 뿐만 아니라, 풍력발전을 위해 회전되는 블레이드에 복수개의 안테나를 결합하여 그 복수개의 안테나에 전달되는 진동 및 회전에 의해 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 효과를 극대화시킬 수 있는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는, 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 복수개의 안테나와; 풍력에 의해 회전되는 블레이드를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기를 포함하여 구성된 전력생산부와; 상기 전력생산부에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나로 송수신되는 신호를 처리하는 신호중계부를; 포함하되, 상기 풍력발전기는, 지지부에 축지지되어 연직으로 세워진 수직회전축의 주위에 바람의 항력에 의해 회전력을 발생시키도록 수평방향의 단면이 머리부에서 꼬리부방향을 따라 익형으로 형성된 복수의 항력형 블레이드가 방사대칭형으로 배열된 수직축 풍력발전기로 구성되고, 상기 복수개의 안테나는, 상기 복수의 항력형 블레이드 각각의 머리부 내부에 수직으로 결합된 것을 특징으로 한다.

Description

안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치{COMMUNICATION RELAY DEVICE USING BLADE WITH ANTENNA}
본 발명은 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전 등 자체적으로 전력을 생산하는 전력생산부를 구비하여 상용전원의 공급이 원활하지 않은 지역에서도 통신 중계 장치를 원활하게 운영할 수 있을 뿐만 아니라, 풍력발전을 위해 회전되는 블레이드에 복수개의 안테나를 결합하여 그 복수개의 안테나에 전달되는 진동 및 회전에 의해 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 효과를 극대화시킬 수 있는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 서비스를 제공하기 위해서는 무선 통신 기지국과 사용자 단말 상호간에 발생되는 각종 데이터와 음성 신호를 송수신할 수 있도록 통신 중계 장치가 구비된다.
이러한 통신 중계 장치에는 그 장치를 구동하기 위한 전원 공급 장치가 별도로 구비되고 있다.
이러한 전원 공급 장치는 일정 전력을 공급하기 위하여 통신 중계 장치로부터 소정 거리에 이격되어 있는 전원 공급 장소로부터 전력 케이블 등의 유선 케이블의 연결을 통해 전원을 공급받아야 하는 단점이 있다.
즉, 통신 중계 장치에 전원을 공급하기 위해서 전원 공급 장소로부터 전원을 공급받을 때, 통신 중계 장치가 전원 공급 장소로부터 원거리에 있는 경우 전력 케이블 설치에 따른 공사 비용이 증가하고, 산악 지역의 특성상 공사 실시에 따른 많은 어려움이 초래되는 문제점이 있다.
따라서, 태양 에너지를 이용한 통신 중계 장치에 대한 연구가 있어 왔다.
그러한 통신 중계 장치의 일 예가 대한민국 등록특허공보 제10-0791600호(2008.01.03. 공고) 및 대한민국 등록실용신안공보 제20-0419966호(2006.06.26. 공고)에 제안된 바 있다.
그러나, 태양 에너지를 이용한 중계기의 경우, 태양이 없는 밤이나 흐린 날씨에는 에너지를 얻기 어려워 안정적으로 전원을 공급하기 어렵고, 이에 따라 태양 에너지만으로 중계기를 운용하기에는 어려움이 있다.
상기와 같은 태양 에너지를 이용한 종래 통신 중계 장치의 문제점을 해결해고보자 공개실용신안공보 제20-2010-0009905호(공개일자: 2010.10.08.)에는 "태양 및 풍력 에너지를 이용한 하이브리드 중계 시스템"이 제안된 바 있다.
한편, 차세대 이동통신 시스템의 핵심 기술 중 하나로 꼽히고 있는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 통신은 하나의 송신 안테나로 신호를 전송하고 하나의 수신 안테나로 신호를 전송 받는 방식에서 진보하여 다수의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 이용해서 데이터를 주고받는 통신 방식이다.
이 MIMO 통신의 최대 장점은 추가적인 주파수 대역의 확장없이 전송 용량을 높일 수 있다는 것이다.
또한 전력, 대역폭 그리고 복잡도가 제한된 무선 애플리케이션에 대해서 매우 높은 스펙트럼 효율성을 달성할 수 있고, 안테나의 개수 증가에 따라 전송 용량을 선형적으로 증가시킬 수 있다. 이러한 이점은 다중경로(multi-path) 수가 많아질수록 더 큰 효과를 얻는다.
하지만, 상기의 종래기술들은 통신 중계 장치로의 전원 공급에만 관심이 치우쳐 있고, MIMO 통신을 위한 복수개의 안테나의 배열 및 그 효율성은 고려하지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 풍력발전 등 자체적으로 전력을 생산하는 전력생산부를 구비하여 상용전원의 공급이 원활하지 않은 지역에서도 통신 중계 장치를 원활하게 운영할 수 있을 뿐만 아니라, 풍력발전을 위해 회전되는 블레이드에 복수개의 안테나를 결합하여 그 복수개의 안테나에 전달되는 진동 및 회전에 의해 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 효과를 극대화시킬 수 있는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는, 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 복수개의 안테나와; 풍력에 의해 회전되는 블레이드를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기를 포함하여 구성된 전력생산부와; 상기 전력생산부에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나로 송수신되는 신호를 처리하는 신호중계부를; 포함하되, 상기 풍력발전기는, 지지부에 축지지되어 연직으로 세워진 수직회전축의 주위에 바람의 항력에 의해 회전력을 발생시키도록 수평방향의 단면이 머리부에서 꼬리부방향을 따라 익형으로 형성된 복수의 항력형 블레이드가 방사대칭형으로 배열된 수직축 풍력발전기로 구성되고, 상기 복수개의 안테나는, 상기 복수의 항력형 블레이드 각각의 머리부 내부에 수직으로 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는, 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 복수개의 안테나와; 풍력에 의해 회전되는 블레이드를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기를 포함하여 구성된 전력생산부와; 상기 전력생산부에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나로 송수신되는 신호를 처리하는 신호중계부를; 포함하되, 상기 풍력발전기는, 지지부에 축지지되어 연직으로 세워지고 상호 방사대칭형으로 배열된 복수의 수직회전축의 주위에 바람에 의해 회전력을 발생시키는 블레이드가 구비된 수직축 풍력발전기로 구성되고, 상기 복수개의 안테나는, 상기 복수의 수직회전축 각각의 내부에 수직으로 결합되며 상기 수직회전축이 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는, 상기 전력생산부는, 태양광을 집광하는 태양전지패널을 이용하여 전력을 생산하는 태양광발전기를 더 포함하여 구성되되, 상기 태양전지패널은, 옆면이 지면과 일정 경사각을 형성하는 원추 형상으로 형성되어 상기 풍력발전기의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는 풍력발전, 태양광발전 등 자체적으로 전력을 생산하는 전력생산부를 구비하여 상용전원의 공급이 원활하지 않은 지역에서도 통신 중계 장치를 원활하게 운영할 수 있을 뿐만 아니라, 풍력발전을 위해 회전되는 블레이드에 복수개의 안테나를 결합하여 그 복수개의 안테나에 전달되는 진동 및 회전에 의해 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 구성도
도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 분해 사시도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 사시도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 분해 사시도
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 구성도이고, 도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는 안테나(10)와, 전력생산부(20)와, 신호중계부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 안테나(10)는 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 통신을 위하여 복수개가 수직으로 세워져 방사대칭형으로 배치되는데, 상기 전력생산부(20)의 회전되는 항력형 블레이드(213)에 결합된 것을 특징으로 한다.
MIMO 효과는 상기 안테나(10)에 회전 또는 진동과 같은 지속적인 자극이 가해지는 경우 상승되는 것으로 알려져 있는데, 본 발명은 상기 안테나(10)가 회전되는 항력형 블레이드(213)에 결합됨으로써 상기 안테나(10)에 전달되는 진동 및 회전에 의해 MIMO 효과를 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 전력생산부(20)는 상기 신호중계부(30)의 동작을 위한 전력을 생산하는 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 풍력에 의해 회전되는 블레이드(213)를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기(21)를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 풍력발전기(21)는 지지부(211)와, 수직회전축(212)과, 복수의 항력형 블레이드(213)와, 발전기 및 로터리조인트(214)를 포함하여 구성된 수직축 풍력발전기(21)로 구성된다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 풍력발전기(21)는 지지부(211)에 축지지되어 연직으로 세워진 수직회전축(212)의 주위에 바람의 항력에 의해 회전력을 발생시키도록 수평방향의 단면이 머리부(213a)에서 꼬리부(213b)방향을 따라 익형으로 형성된 복수의 항력형 블레이드(213)가 방사대칭형으로 배열되고, 상기 수직회전축(212)에 결합되어 전력을 생산하는 발전기 및 로터리조인트(214)를 포함하여 구성된 수직축 풍력발전기(21)로 구성되는 것이다.
본 발명의 일실시예에서 상기 복수의 항력형 블레이드(213)는 상기 수직회전축(212)에서 방사대칭형으로 외측방향으로 돌출된 복수개의 지지대(211a)에 의해 지지되며 상호 방사대칭형으로 배열되도록 구성되고, 회전되는 상기 수직회전축(212)상에서도 상기 안테나(10)로 송수신되는 신호를 상기 신호중계부(30)로 전송하기 하기 위한 배선을 위해 발전기 및 로터리조인트(214)로 구성되는 것이다.
한편, 상기 복수개의 안테나(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 수평방향의 단면이 익형으로 형성된 상기 복수의 항력형 블레이드(213) 각각의 머리부(213a) 내부에 수직으로 결합된다.
즉, 바람의 항력을 이용하여 위해 익형으로 형성된 상기 항력형 블레이드(213)의 형상의 특성을 이용하여 상기 안테나(10)를 상기 항력형 블레이드(213)에 일체로 결합시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 신호중계부(30)는 상기 전력생산부(20)에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나(10)로 송수신되는 신호를 처리하는 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 광단국(31)과, 중계기(32)와, 감시장치(33)와, 정류기 및 배터리(34)와, 기지국(35)을 포함하여 구성되는데, 상기 신호중계부(30)는 통신 중계 장치 분야에서는 일반적인 기술이므로 이하 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치를 살펴보았고, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치의 주요부 분해 사시도이다.
도면을 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는 본 발명의 일실시예와 마찬가지로 안테나(10)와, 전력생산부(20)와, 신호중계부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 신호중계부(30)의 구성은 본 발명의 일실시예와 동일하므로 이하에서는 상기 안테나(10) 및 상기 전력생산부(20)에 대해서만 상세하게 설명하기로 한다.
상기 안테나(10)는 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 구성으로 본 발명의 다른 실시예에서는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 통신을 위하여 복수개가 수직으로 세워져 방사대칭형으로 배치되는데, 상기 전력생산부(20)의 회전되는 양력형 블레이드(213')에 결합된 것을 특징으로 한다.
MIMO 효과는 상기 안테나(10)에 진동과 같은 지속적인 자극이 가해지는 경우 상승되는 것으로 알려져 있는데, 본 발명은 상기 안테나(10)가 회전되는 양력형 블레이드(213')에 결합됨으로써 상기 안테나(10)에 전달되는 진동에 의해 MIMO 효과를 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 전력생산부(20)는 상기 신호중계부(30)의 동작을 위한 전력을 생산하는 구성으로 본 발명의 다른 실시예에서는 풍력발전기(21)와, 태양광발전기(22)를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 풍력발전기(21)는 풍력에 의해 회전되는 블레이드(213')를 이용하여 전력을 생산하는 구성으로 지지부(211)와, 복수의 수직회전축(212)과, 복수의 양력형 블레이드(213')와, 발전기(214)를 포함하여 구성된 수직축 풍력발전기(21)로 구성된다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 풍력발전기(21)는 지지부(211)의 중앙지주에서 외측방향으로 돌출된 지지대(211a)와 상기 지지대(211a)의 일단을 환형으로 연결하는 지지링(211b) 상에 축지지되어 연직으로 세워지고 상호 방사대칭형으로 배열된 복수의 수직회전축(212)의 주위에 바람의 양력에 의해 회전력을 발생시키는 양력형 블레이드(213')가 구비되고, 상기 수직회전축(212)에 결합되어 전력을 생산하는 발전기(214')를 포함하여 구성된 수직축 풍력발전기(21)로 구성되는 것이다.
한편, 상기 복수개의 안테나(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 복수의 수직회전축(212) 각각의 내부에 수직으로 결합되며, 상기 수직회전축(212)이 회전 가능하게 지지된다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 안테나(10)는 상기 수직회전축(212)의 내부에 위치변화 없ㅎ이 고정되어 있으므로 본 발명의 다른 실시예에는 본 발명의 일실시예에서의 로터리조인트(214)와 같은 구성이 필요없이, 상기 복수개의 안테나(10)와 상기 신호중계부(30)를 상호 직접 배선할 수 있는 장점이 있다.
상기 태양광발전기(22)는 태양광을 집광하는 태양전지패널(221)을 이용하여 전력을 생산하는 구성으로 본 발명의 다른 실시예에서 상기 태양전지패널(221)은 옆면이 지면과 일정 경사각을 형성하는 원추 형상으로 형성되어 상기 풍력발전기(21)의 상부에 배치된다.
상기 태양전지패널(221)의 옆면이 지면과 형성하는 경사각은 효율적인 집광을 위하여 30° 내외가 되도록 하는 것이 바람직하고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 태양전지패널(221)은 원추 형상으로 형성되어 방향성과 무관하게 설치가 용이하고, 태양의 일주 운동에도 효과적으로 대처할 수 있는 장점이 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
10 안테나
20 전력생산부
21 풍력발전기
211 지지부
212 수직회전축
213 항력형 블레이드
213' 양력형 블레이드
214 발전기 및 로터리조인트
22 태양광발전기
30 신호중계부

Claims (3)

  1. 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 복수개의 안테나와;
    풍력에 의해 회전되는 블레이드를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기를 포함하여 구성된 전력생산부와;
    상기 전력생산부에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나로 송수신되는 신호를 처리하는 신호중계부를; 포함하되,
    상기 풍력발전기는, 지지부에 축지지되어 연직으로 세워진 수직회전축의 주위에 바람의 항력에 의해 회전력을 발생시키도록 수평방향의 단면이 머리부에서 꼬리부방향을 따라 익형으로 형성된 복수의 항력형 블레이드가 방사대칭형으로 배열된 수직축 풍력발전기로 구성되고,
    상기 복수개의 안테나는, 상기 복수의 항력형 블레이드 각각의 머리부 내부에 수직으로 결합된 것을 특징으로 하는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치.
  2. 단말기 및 기지국과의 신호의 송수신을 위한 복수개의 안테나와;
    풍력에 의해 회전되는 블레이드를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기를 포함하여 구성된 전력생산부와;
    상기 전력생산부에서 생산된 전력을 공급받아 동작되고, 상기 안테나로 송수신되는 신호를 처리하는 신호중계부를; 포함하되,
    상기 풍력발전기는, 지지부에 축지지되어 연직으로 세워지고 상호 방사대칭형으로 배열된 복수의 수직회전축의 주위에 바람에 의해 회전력을 발생시키는 블레이드가 구비된 수직축 풍력발전기로 구성되고,
    상기 복수개의 안테나는, 상기 복수의 수직회전축 각각의 내부에 수직으로 결합되며 상기 수직회전축이 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전력생산부는, 태양광을 집광하는 태양전지패널을 이용하여 전력을 생산하는 태양광발전기를 더 포함하여 구성되되,
    상기 태양전지패널은, 옆면이 지면과 일정 경사각을 형성하는 원추 형상으로 형성되어 상기 풍력발전기의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치.
KR20130112345A 2013-09-23 2013-09-23 안테나가 결합된 블레이드를 이용한 통신 중계 장치 KR101495331B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007005871A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Furuno Electric Co Ltd レーダアンテナ及び風受け体
KR100841534B1 (ko) * 2007-01-03 2008-06-25 권혁숙 이동용 무선 중계기
JP2011127605A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Siemens Ag 風車の翼の変形を検出するための装置及び方法
KR20130020005A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 오환희 태양광 및 풍력 발전을 이용한 위성 통신 중계기 시스템

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