KR101591866B1 - Floating offshore power generation plant - Google Patents

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KR101591866B1
KR101591866B1 KR1020140169010A KR20140169010A KR101591866B1 KR 101591866 B1 KR101591866 B1 KR 101591866B1 KR 1020140169010 A KR1020140169010 A KR 1020140169010A KR 20140169010 A KR20140169010 A KR 20140169010A KR 101591866 B1 KR101591866 B1 KR 101591866B1
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power generation
wind
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horizontally
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KR1020140169010A
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홍기용
이강수
최종수
김경환
손정민
박세완
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한국해양과학기술원
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Abstract

According to the present invention, a floating type offshore wind power generation facility comprises: a wind power generation unit positioned to be tilted to an offshore structure to be installed to be horizontally rotated around a vertical rotational center and converting rotational kinetic energy of a blade generated by sea wind into electrical energy; and a driving unit organically connected to a lower end of the wind power generation unit while being installed in the offshore structure and varying a swing angle of the wind power generation unit since a driving force is generated. Moreover, the present invention further comprises: a wind power generation unit installed to be rotated in both directions based on a horizontal rotational center of the offshore structure and converting the rotational kinetic energy of the blade generated by the sea wind into the electrical energy; and a driving unit organically connected to the lower end of the wind power generation unit while being installed in the offshore structure and varying a rotational angle of the wind power generation unit since the driving force is generated.

Description

부유식 해상 풍력발전설비{FLOATING OFFSHORE POWER GENERATION PLANT}{FLOATING OFFSHORE POWER GENERATION PLANT}

본 발명은 부유식 해상 풍력발전설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선회 동작을 통해 날개의 전후방 각도를 선택적으로 가변시킴과 아울러 타워의 설치 위치를 선택적으로 가변함으로써, 풍력 발전부들 간의 후류의 영향을 최소화할 수 있고, 이를 통해 풍력 발전 성능과 구조적 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 부유식 해상 풍력발전설비에 관한 것이다.
The present invention relates to a floating offshore wind power generation facility, and more particularly, to a floating offshore wind power generation facility capable of selectively changing an angle of forward and backward movement of a wing through a swing operation and selectively changing an installation position of a tower, To a floating offshore wind turbine plant capable of minimizing wind turbine performance and preventing degradation of wind power performance and structural safety.

일반적으로, 해상 풍력발전설비는 지상으로부터 일정한 높이에 설치된 회전자인 로터 블레이드를 바람의 운동에너지를 이용하여 회전시키고, 로터 블레이드의 회전에 의하여 발생하는 기계적 에너지를 사용하여 풍력발전기의 내부에 설치된 발전기를 구동시켜 전기를 발생시키는 것이다.Generally, an offshore wind power generation facility rotates a rotor blade, which is a rotor installed at a certain height from the ground, by using the kinetic energy of wind, and uses a mechanical energy generated by the rotation of the rotor blade to generate a generator installed inside the wind power generator Thereby generating electricity.

이러한, 해상 풍력 발전설비는 환경오염에 대한 우려가 없고, 그 에너지 자원의 거대한 잠재성으로 인하여 세계 각국에서 대체 에너지원의 일환으로 폭넓게 개발되어 사용되고 있다.Such offshore wind power generation facilities have no concern about environmental pollution and have been widely developed and used as part of alternative energy sources around the world due to the enormous potential of their energy resources.

그런데, 종래의 해상 풍력발전설비는 다수의 날개가 인접하게 설치되는 경우, 해상 풍력발전설비들 간의 후류(後流)에 의한 영향으로 인접하는 타워나 날개에 피로 하중이 작용하게 된다.However, in a conventional offshore wind power generation facility, when a plurality of blades are installed adjacent to each other, a fatigue load acts on adjacent towers or wings due to the influence of a wake between the offshore wind power generation facilities.

이때, 해상 풍력발전설치의 후류는 후방에 인접한 날개의 회전에 영향을 주어 풍력 발전 성능을 저하시키고, 난류 강도와 피로 하중을 증가시켜 장비의 구조적 안전성을 저하시키고 있었다.At this time, the wake of the offshore wind power installation affects the rotation of the wing adjacent to the rear, thereby deteriorating the wind power generation performance, increasing the turbulence intensity and fatigue load, and deteriorating the structural safety of the equipment.

따라서, 다수로 인접 설치되는 날개들 간의 휴류의 영향을 최소화하고, 타워의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technique that minimizes the effect of the shutdown between adjacent wings and ensures the structural stability of the tower.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2013-0084868호(2013년 07월 26일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 부유식 풍력발전장치가 개시되어 있다.
Prior art related to the present invention is Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0084868 (Jul. 26, 2013), which discloses a floating wind power generator.

본 발명의 목적은 선회 동작을 통해 날개의 전후방 각도를 선택적으로 가변시킴과 아울러 타워의 설치 위치를 선택적으로 조절함으로써, 풍력 발전부들 간의 후류의 영향을 최소화할 수 있고, 이를 통해 풍력 발전 성능과 구조적 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 부유식 해상 풍력발전설비를 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to minimize the influence of the wake between the wind power generation parts by selectively changing the forward and backward angles of the blades and selectively setting the installation position of the tower through the turning operation, And to provide a floating offshore wind power generation facility capable of preventing safety degradation.

본 발명에 따른 부유식 해상 풍력발전설비는, 해상구조물에 경사진 상태로 수직회전중심을 기준으로 수평 회전 가능하게 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전부 및, 상기 해상구조물에 설치된 상태로 상기 풍력 발전부의 하단과 유기적으로 연결되며, 구동력 발생에 의해 상기 풍력 발전부의 선회 각도를 가변시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A floating type offshore wind power generation facility according to the present invention comprises a wind power generation unit installed horizontally rotatable with respect to a vertical rotation center in an inclined state on a marine structure and converting rotational kinetic energy of the wing due to sea breeze into electric energy, And a driving unit that is connected to a lower end of the wind power generator in a state where the wind power generator is installed on the sea structure and changes a turning angle of the wind power generator by generating a driving force.

여기서, 상기 풍력 발전부는 360°로 수평 회전 가능하게 설치될 수 있다.Here, the wind power generator may be installed to rotate horizontally at 360 °.

또한, 상기 풍력 발전부는 상기 해상구조물의 상부에 다수로 이격 배치되며, 상기 구동부는 상기 날개의 후방으로 작용하는 후류를 회피하는 각도로 상기 풍력 발전부들을 선택적으로 선회 위치시킬 수 있다.In addition, the wind power generating unit may be disposed at a plurality of positions on the top of the sea structure, and the driving unit may selectively rotate the wind power generating units at an angle avoiding a wake acting behind the blades.

상기 구동부에는, 전기적인 동작 제어를 위한 제어부가 전기적으로 더 연결되며, 상기 제어부는 상기 구동부의 동작신호를 이용해 상기 풍력 발전부를 선회 각도를 가변할 수 있다.The controller may be electrically connected to the driving unit, and the controller may vary the turning angle of the wind power generator using the operation signal of the driving unit.

또한, 상기 구동부는 상기 풍력 발전부의 하단에 수평 회전 가능하게 결합되는 동력전달부재 및, 상기 해상구조물에 설치되며, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 동력전달부재를 수평 회전시키는 회전모터로 구비될 수 있다.In addition, the driving unit may include a power transmitting member connected to the lower end of the wind power generating unit so as to be horizontally rotatable, and a rotation motor installed in the sea structure for horizontally rotating the power transmitting member through an operation by electric power transmitted from the outside .

또한, 상기 동력전달부재는 상기 풍력 발전부의 하단에 수평 회전 가능하게 설치되는 종동 기어 및, 상기 구동모터의 구동축에 수평 회전 가능하게 결합되어, 상기 종동 기어를 맞물림 회전시키는 구동 기어로 구비될 수 있다.The power transmitting member may include a driven gear installed horizontally rotatably at a lower end of the wind power generator and a drive gear coupled to the drive shaft of the drive motor so as to be rotatable in a horizontal direction, .

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비는, 해상구조물의 수평 회전 중심을 기준으로 양 방향으로 회동가능하게 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전부 및, 상기 해상구조물에 설치된 상태로 상기 풍력 발전부의 하단과 유기적으로 연결되며, 구동력 발생에 의해 상기 풍력 발전부의 회동 각도를 가변시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the floating offshore wind power generation system according to the second embodiment of the present invention is provided to be rotatable in both directions on the basis of the horizontal rotation center of the offshore structure, and converts the rotational kinetic energy of the wing by the sea breeze into electric energy And a driving unit that is connected to the lower end of the wind power unit in a state where the wind power unit is installed on the sea structure and changes a rotation angle of the wind power unit by generating a driving force.

여기서, 상기 구동부는 상기 풍력 발전부의 하단에 구동축이 수평하게 연결되어 회전력을 전달하는 회전 모터로 구비될 수 있다.Here, the driving unit may include a rotary motor connected to a lower end of the wind power generation unit to transmit a rotational force, the driving shaft being connected horizontally.

또한, 상기 풍력 발전부는 상기 해상구조물의 상단을 따라 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 해상구조물에는 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 풍력 발전부를 수평이동시키는 보조 구동부가 더 구비될 수 있다.In addition, the wind power generator may be installed horizontally along the upper end of the sea structure, and the sea structure may further include an auxiliary driver for horizontally moving the wind generator through operation of electric power transmitted from the outside.

또한, 상기 보조 구동부는 상기 해상구조물의 상단에 수평하게 설치되어 이동경로를 형성하며, 상기 풍력 발전부의 하단이 상단에 슬라이드 이동가능하게 설치되는 레일 및, 상기 풍력 발전부의 하단에 유기적으로 연결되어, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 풍력 발전부를 상기 이동경로를 따라 슬라이드 이동시키는 이동 모터로 구비될 수 있다.The auxiliary driving unit includes a rail horizontally installed at an upper end of the sea structure to form a moving path, a lower end of the wind power generating unit being slidably installed at an upper end thereof, and a rail connected to a lower end of the wind power generating unit, And a moving motor for slidingly moving the wind power generation unit along the movement path through an operation by electric power transmitted from the outside.

또한, 상기 이동 모터의 구동축에는 상기 풍력 발전부의 하단과 수평하게 관통 결합되며, 상기 이동경로를 따라 길이를 갖는 스크류가 더 연결되며, 상기 스크류는 회전을 통해 상기 풍력 발전부를 상기 이동경로를 따라 이동시킬 수 있다.In addition, a screw having a length along the moving path is further connected to the driving shaft of the moving motor, the screw being connected to the driving shaft of the moving motor horizontally with the lower end of the wind power generating unit, and rotating the wind power generating unit along the moving path .

또한, 상기 구동부와 상기 보조 구동부에는 전기적인 동작 제어를 위한 제어부가 전기적으로 더 연결될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 구동부의 동작신호를 이용해 상기 풍력 발전부를 회동 각도와 위치를 가변시킬 수 있다.In addition, a controller for electrical operation control may be electrically connected to the driving unit and the auxiliary driving unit, and the controller may vary the rotation angle and the position of the wind power generator using the operation signal of the driving unit.

또한, 상기 풍력 발전부는 180° 이내의 범위로 회동될 수 있다.
Also, the wind power generator can be rotated within a range of 180 degrees.

본 발명은 날개들 간의 후류의 영향을 최소화할 수 있어 풍력 발전 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 난류 강도와 피로 하중을 감소시킬 수 있어 구조적 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention can minimize the influence of the wake between the wings, thereby preventing deterioration of the wind power generation performance and reducing the turbulence intensity and the fatigue load, thereby preventing the structural safety from being deteriorated.

또한, 해상구조물의 외부로 발전 장비들과 날개를 위치시킬 수 있어, 장비의 설치공간 확보가 용이한 효과를 갖는다.
In addition, since the power generation equipment and the wing can be positioned outside the offshore structure, it is easy to secure the installation space of the equipment.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비의 작동구조를 상세히 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비의 작동구조를 상세히 보여주기 위한 단면도이다.1 is a front view showing a floating offshore wind power generation facility according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a floating offshore wind power generation facility according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating an operating structure of a floating offshore wind turbine according to the first embodiment of the present invention in detail.
4 is a front view showing a floating offshore wind power generation facility according to a second embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing a floating offshore wind power generation facility according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing in detail an operation structure of a floating offshore wind power generation facility according to a second embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하게 개시되는 실시예들에 의해 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.It will be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 보여주기 위한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비의 작동구조를 상세히 보여주기 위한 단면도이다.FIG. 1 is a front view showing a floating offshore wind power generation facility according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a floating offshore wind power generation facility according to a first embodiment of the present invention, 3 is a cross-sectional view illustrating an operating structure of a floating offshore wind turbine according to the first embodiment of the present invention in detail.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비는 해상구조물(10)에 설치되는 풍력 발전부(100) 및, 구동부(200)를 포함한다.1 to 3, the floating offshore wind power generation system according to the first embodiment of the present invention includes a wind power generation part 100 installed on a sea structure 10 and a driving part 200.

먼저, 해상구조물(10)은 해수면(10)와 동일하거나 더 높게 위치될 수 있으며, 해상구조물(10)의 하단에는 해저면에 고정적으로 위치될 수 있도록 다수의 지지부재 등이 설치될 수 있다.First, the sea structure 10 may be positioned at the same level or higher than the sea surface 10, and a plurality of support members or the like may be installed at the lower end of the sea structure 10 so as to be fixedly positioned on the sea floor.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 해상구조물(10)은 사각 틀 형상을 가질 수 있으나, 필요에 따라 다양한 형태로도 제작이 가능다.As shown in FIG. 3, the marine structure 10 may have a rectangular frame shape, but may be formed in various forms as needed.

풍력 발전부(100)는, 해상구조물(10)의 상단을 따라 하나 또는 다수로 설치되어, 해상의 풍력을 이용해 전력을 생산한다.The wind power generating unit 100 is installed along one or more of the upper ends of the sea structure 10 to generate electric power using the offshore wind power.

여기서, 상기 풍력 발전부(100)는 해상구조물(10)의 상단에 일 방향으로 경사진 상태로 설치된다.Here, the wind power generator 100 is installed at an upper end of the marine structure 10 in a tilted state in one direction.

이 상태에서, 상기 풍력 발전부(100)는 해상구조물(10)의 상단에서 수직회전중심을 기준으로 수평 회전 가능하게 설치된다.In this state, the wind power generator 100 is horizontally rotatable about the vertical center of rotation at the upper end of the marine structure 10.

그리고, 상기 풍력 발전부(100)는 해풍에 의한 날개(130)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환한다.The wind power generator 100 converts the rotational kinetic energy of the vane 130 due to the breeze into electric energy.

이를 위한 상기 풍력 발전부(100)는, 타워(110)와, 하우징(120)과, 날개(130)와, 기어부(미도시) 및, 발전기(미도시) 등으로 구성된다.The wind power generator 100 for this purpose is composed of a tower 110, a housing 120, a blade 130, a gear (not shown), a generator (not shown), and the like.

상기 타워(110)는, 도 1에서처럼 상부로 일정 길이를 가지는데, 이때 상기 타워(110)는 해상구조물(10)의 상단으로부터 일정 각도록 경사진 상태로 연장될 수 있다.The tower 110 has a predetermined length as shown in FIG. 1, and the tower 110 may extend at an angle from the top of the sea structure 10 at a predetermined angle.

여기서, 상기 타워(110)는 도 1에서처럼 하단에 회전축(111)이 수직하게 형성될 수 있으며, 상기 회전축(111)은 해상구조물(10)의 상단에 수평 회전 가능하게 설치될 수 있다.1, the rotation shaft 111 may be vertically installed at the lower end of the tower 110, and the rotation shaft 111 may be horizontally rotatably installed at the upper end of the sea structure 10. [

그리고, 상기 타워(110)는 해상구조물(10)의 상단에 결합된 하단으로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 직경이 작아지는 형태를 가질 수 있다.The tower 110 may have a shape gradually decreasing in diameter from the lower end connected to the upper end of the marine structure 10 to the upper end.

한편, 도 4에서처럼 타워(110)는 해상구조물(10)의 상단으로부터 수직하게 연장된 후, 일정 각도로 경사진 형태를 가질 수도 있다.4, the tower 110 may extend vertically from the top of the marine structure 10 and then be inclined at an angle.

또한, 상기 타워(110)의 상단에는 내부에 발전기(미도시)와 동력전달용 기어부(미도시) 등이 배치되는 하우징(120)이 설치될 수 있다.A housing 120, in which a generator (not shown) and a power transmission gear (not shown) are disposed, may be installed at an upper end of the tower 110.

날개(130)는, 하우징(120)의 전단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 날개(130)의 회전에 의한 운동에너지를 전달받은 발전기에서 전기에너지를 생산한다.The wing 130 is rotatably installed at a front end of the housing 120 and generates electric energy in a generator that receives kinetic energy generated by rotation of the wing 130.

이와 같은 상기 풍력 발전부(100)는, 내부에 코일이 설치된 고정자와 자성체가 구비된 회전자의 유도전류 발생 방식을 사용할 수 있다.The wind power generation unit 100 may use an induction current generation method of a stator having a coil installed therein and a rotor having a magnetic body.

예를 들어, 풍력 발전부(100)는 해상 구조물의 각 코너 부위에 일정 간격으로 배치될 수 있다.For example, the wind power generator 100 may be disposed at each corner of the sea structure at regular intervals.

이와 같은 상기 타워(110)는, 도 2에서처럼 하단에 수직하게 형성된 회전축(111)을 기준으로 360°로 수평 회전 가능하게 설치될 수 있다.The tower 110 may be installed horizontally rotatable at 360 degrees with respect to a rotation axis 111 formed at a lower end of the tower 110 as shown in FIG.

아울러, 상기 풍력 발전부(100)의 하우징(120) 내에는 날개(130)의 각도를 조절하기 위한 별도의 각도 조절부(미도시)가 더 설치될 수 있다.In addition, a separate angle adjusting unit (not shown) may be installed in the housing 120 of the wind power generator 100 to adjust the angle of the blade 130.

이와 같이, 상기 풍력 발전부(100)는 후술 될 구동부(200)의 구동력에 의해 원하는 각도로 선회되므로, 날개(130)들의 전후 방향 각도를 조절할 수 있다.As described above, since the wind power generator 100 is turned at a desired angle by the driving force of the driving unit 200 to be described later, the angles of the blades 130 in the longitudinal direction can be adjusted.

구동부(200)는, 해상구조물(10)의 상부에 설치된 상태로 전술한 풍력 발전부(100)의 하단과 유기적으로 연결된다.The driving unit 200 is connected to the lower end of the wind power generator 100 in a state where the driving unit 200 is installed on the upper portion of the marine structure 10.

그리고, 상기 구동부(200)는 구동력 발생에 의해 상기 풍력 발전부(100)의 선회 각도를 가변시킨다.The driving unit 200 varies the turning angle of the wind power generator 100 by generating a driving force.

이를 통해, 상기 구동부(200)는 날개(130)의 후방으로 작용하는 후류(後流)를 회피하는 각도로 풍력 발전부(100)들을 선택적으로 선회 위치시킬 수 있다.Accordingly, the driving unit 200 can selectively rotate the wind power generating units 100 at an angle avoiding a rearward flow acting on the rear of the vanes 130.

이를 위한, 상기 구동부(200)는 도 2에서처럼 동력전달부재(210) 및, 회전모터(220)로 구비될 수 있다.For this purpose, the driving unit 200 may include a power transmitting member 210 and a rotating motor 220 as shown in FIG.

상기 동력전달부재(210)는, 회전모터(220)의 구동력을 타워(110)의 하단으로 전달하기 위해, 풍력 발전부(100)의 하단에 수평 회전 가능하게 결합될 수 있다.The power transmitting member 210 may be coupled to the lower end of the wind power generator 100 so as to be horizontally rotatable to transmit the driving force of the rotating motor 220 to the lower end of the tower 110.

여기서, 상기 동력전달부재(210)는 종동 기어(211) 및, 구동 기어(212)로 구비될 수 있다.Here, the power transmitting member 210 may include a driven gear 211 and a driving gear 212.

상기 종동 기어(211)는, 풍력 발전부(100)의 하단에 일체로 수평 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 원주를 이루는 측면을 따라 다수의 톱니가 형성될 수 있다.The driven gear 211 may be integrally and horizontally rotatable at the lower end of the wind power generator 100 and may have a plurality of teeth formed along the circumferential side surface thereof.

구동 기어(212)는, 후술 될 회전모터(220)의 구동축에 수평 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 원주를 이루는 측면을 따라 다수의 톱니가 형성될 수 있다.The driving gear 212 may be horizontally rotatably coupled to a driving shaft of a rotary motor 220 to be described later, and a plurality of teeth may be formed along the circumferential side surface.

이와 같은 구동 기어(212)는, 종동 기어(211)와 맞물림 결합되며, 후술 될 회전모터(220)의 회전력 전달에 의해 회전되면서 종동 기어(211)를 연동 회전시킨다.The driving gear 212 is meshed with the driven gear 211 and is rotated by the rotation of the rotating motor 220 to rotate the driven gear 211 interlockingly.

회전모터(220)는, 해상구조물(10)에 설치되며, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 구동 기어(212)를 수평 회전시킨다.The rotation motor 220 is installed in the marine structure 10 and horizontally rotates the driving gear 212 through an operation based on external power.

여기서, 상기 회전모터(220)는 구동축이 상하 방향을 향하도록 해상구조물(10)의 상단에 수직하게 설치될 수 있다.Here, the rotation motor 220 may be installed vertically to the upper end of the sea resisting structure 10 such that the drive shaft is directed upward and downward.

그리고, 상기 회전모터(220)의 구동축에는 구동 기어(212)가 수평 회전 가능하게 결합된다.The driving gear 212 is coupled to the driving shaft of the rotation motor 220 so as to be horizontally rotatable.

또한, 상기 구동부(200)의 회전모터(220)에는 전기적인 동작 제어를 위한 제어부(300)가 전기적으로 더 연결될 수 있다.In addition, a control unit 300 for controlling an electric operation may be electrically connected to the rotation motor 220 of the driving unit 200.

상기 제어부(300)는, 구동모터(220)의 동작신호를 이용해 풍력 발전부(100)를 선회 각도를 가변시킬 수 있다.The control unit 300 may vary the turning angle of the wind power generator 100 using the operation signal of the driving motor 220.

또한, 상기 제어부(300)는 원격지에서 구동부(200)를 제어하기 위해 무선 통신 방식에 의해 구동부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the controller 300 may be electrically connected to the driver 200 by a wireless communication method to control the driver 200 at a remote location.

이와 같은 상기 제어부(300)는, 각 풍력 발전부(100)들에 설치된 날개(130)의 전후방 위치를 가변함으로써, 인접하는 날개(130)들이 후류의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
The controller 300 may vary the front and rear positions of the blades 130 installed on the respective wind power generators 100 so that the adjacent blades 130 are not affected by the wake.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a floating offshore wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention will be described.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전설비는 해상구조물(10)에 설치되는 풍력 발전부(100) 및, 구동부(200)를 포함한다.4 to 6, a floating offshore wind power generation system according to a second embodiment of the present invention includes a wind power generation unit 100 installed on a sea structure 10 and a driving unit 200.

먼저, 풍력 발전부(100)는, 해상구조물(10)의 상단을 따라 하나 또는 다수로 설치되어 풍력에 의한 운동에너지를 전기에너지로 전환하여 전력을 생산한다.First, the wind power generation unit 100 is installed along one or more of the upper ends of the sea structure 10, and generates kinetic energy by converting kinetic energy by wind power into electric energy.

여기서, 상기 풍력 발전부(100)는 해상구조물(10)의 상단에 일 방향으로 경사진 상태로 설치된다.Here, the wind power generator 100 is installed at an upper end of the marine structure 10 in a tilted state in one direction.

이 상태에서, 상기 풍력 발전부(100)는 해상구조물(10)의 상단에서 수직회전중심을 기준으로 수평 회전 가능하게 설치된다.In this state, the wind power generator 100 is horizontally rotatable about the vertical center of rotation at the upper end of the marine structure 10.

이를 위한 상기 풍력 발전부(100)는 타워(110)와, 하우징(120)과, 날개(130)와, 기어부(미도시) 및, 발전부(미도시) 등으로 구성된다.The wind power generator 100 for this purpose includes a tower 110, a housing 120, a blade 130, a gear (not shown), and a generator (not shown).

상기 타워(110)는, 도 5에서처럼 상부로 일정 길이를 가지는데, 이때 상기 타워(110)는 해상구조물(10)의 상단으로부터 일정 각도록 경사진 상태로 연장될 수 있다.The tower 110 has a predetermined length as shown in FIG. 5, and the tower 110 may extend from the upper end of the sea structure 10 at a predetermined angle.

여기서, 상기 타워(110)는 도 1에서처럼 하단에 회전축(111)이 수직하게 형성될 수 있으며, 상기 회전축(111)은 해상구조물(10)의 상단에 수평 회전 가능하게 설치될 수 있다.1, the rotation shaft 111 may be vertically installed at the lower end of the tower 110, and the rotation shaft 111 may be horizontally rotatably installed at the upper end of the sea structure 10. [

그리고, 상기 타워(110)는 도 1에서처럼 하단에 회전축(111')이 수직하게 형성되며, 상기 회전축(111')이 해상구조물(10)의 상부에 수평 회전 가능하게 설치될 수 있다.1, the rotation shaft 111 'is vertically formed at the lower end of the tower 110, and the rotation shaft 111' can be horizontally rotatably installed at the upper portion of the sea structure 10. As shown in FIG.

또한, 상기 타워(110)는 해상구조물(10)의 상단에 결합된 하단으로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 직경이 작아지는 형태를 가질 수 있다.The tower 110 may have a shape gradually decreasing in diameter from the lower end connected to the upper end of the marine structure 10 to the upper end thereof.

이와 같은 상기 타워(110)는, 도 3에서처럼 양 방향으로 회동 가능하게 설치되는데, 예를 들어 상기 타워(110)는 180° 이내의 범위로 회동될 수 있다.The tower 110 is rotatably installed in both directions as shown in FIG. 3. For example, the tower 110 can be rotated within a range of 180 degrees.

아울러, 상기 타워(110)의 상단에는 내부에 발전기(미도시)와 동력전달용 기어부(미도시) 등이 배치되는 하우징(120)이 설치될 수 있다.In addition, a housing 120, in which a generator (not shown) and a power transmission gear (not shown) are disposed, may be installed at an upper end of the tower 110.

날개(130)는, 하우징(120)의 전단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 날개(130)의 회전에 의한 운동에너지를 전달받은 발전기에서 전기에너지를 생산한다.The wing 130 is rotatably installed at a front end of the housing 120 and generates electric energy in a generator that receives kinetic energy generated by rotation of the wing 130.

이와 같은 상기 풍력 발전부(100)는 내부에 코일이 설치된 고정자와 자성체가 구비된 회전자의 유도전류 발생 방식을 사용할 수 있다.The wind power generation unit 100 may use an induction current generating method of a stator having a coil installed therein and a rotor having a magnetic body.

예를 들어, 도 3에서처럼 해상구조물(10)은 사각 틀 형상을 가질 수 있으며, 풍력 발전부(100)는 해상 구조물의 각 코너 부위에 일정 간격으로 배치될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, the marine structures 10 may have a rectangular frame shape, and the wind power generating units 100 may be disposed at predetermined intervals on the corners of the marine structure.

뿐만 아니라, 상기 풍력 발전부(100)의 하우징(120) 내에는 날개(130)의 각도를 조절하기 위한 별도의 각도조절부(미도시)가 설치될 수 있다.In addition, a separate angle adjusting unit (not shown) may be installed in the housing 120 of the wind power generator 100 to adjust the angle of the blade 130.

이와 같이, 상기 풍력 발전부(100)는 후술 될 구동부(200)의 구동력에 의해 원하는 각도로 회전 위치되어, 날개(130)의 방향이 조절될 수 있다.As described above, the wind power generation unit 100 is rotated at a desired angle by the driving force of the driving unit 200 to be described later, and the direction of the blade 130 can be adjusted.

구동부(200)는, 해상구조물(10)에 설치된 상태로 전술한 풍력 발전부(100)의 하단과 유기적으로 연결된다.The driving unit 200 is connected to the lower end of the wind power generating unit 100 described above in a state where the driving unit 200 is installed on the marine structure 10.

이때, 상기 구동부(200)는 구동력 발생에 의해 풍력 발전부(100)의 회동 각도를 가변시킨다.At this time, the driving unit 200 varies the rotation angle of the wind power generator 100 by generating driving force.

이와 같은 상기 구동부(200)는, 풍력 발전부(100)의 하단에 구동축이 수평하게 연결되어, 회전력을 전달하는 회전 모터(220')로 구비될 수 있다.The drive unit 200 may include a rotary motor 220 'that is connected to a lower end of the wind power generator 100 and has a drive shaft horizontally connected thereto to transmit rotational force.

한편, 풍력 발전부(100)는 해상구조물(10)의 상단을 따라 수평이동 가능하게 설치될 수 있다.Meanwhile, the wind power generator 100 may be installed horizontally along the upper end of the sea structure 10.

이와 함께, 해상구조물(10)에는 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 풍력 발전부(100)를 수평이동시키기 위한 보조 구동부(230)가 더 구비될 수 있다.In addition, the marine structure 10 may further include an auxiliary driving unit 230 for horizontally moving the wind power generation unit 100 through an operation based on external power.

이를 위한 상기 보조 구동부(230)는, 레일(231)과, 이동 모터(232) 및, 스크류(233)로 구비될 수 있다.The auxiliary driving unit 230 may be provided with a rail 231, a moving motor 232, and a screw 233.

먼저, 상기 레일(231)은 해상구조물(10)의 상단에 수평하게 설치되어 이동경로를 형성한다.First, the rail 231 is horizontally installed at the upper end of the marine structure 10 to form a movement path.

그리고, 상기 레일(231)의 상단에는 타워(110)의 하단이 슬라이드 이동 가능하게 결합된다.A lower end of the tower 110 is slidably coupled to an upper end of the rail 231.

이동 모터(232)는, 풍력 발전부(100)의 하단에 유기적으로 연결되어, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 풍력 발전부(100)를 상기 이동경로를 따라 슬라이드 이동시킨다.The moving motor 232 is connected to the lower end of the wind power generator 100 and slidably moves the wind power generator 100 along the moving path through an operation based on external power.

스크류(233)는, 이동 모터(232)의 구동축에 종 방향 일단이 연결된 상태로 레일(231)의 상부에 수평하게 설치된다.The screw 233 is horizontally installed on the upper part of the rail 231 with one longitudinal end connected to the driving shaft of the moving motor 232.

여기서, 상기 스크류(233)는 수평 회전중심을 기준으로 회전하면서 타워(110)가 축 방향을 따라 이동되도록 한다.Here, the screw 233 is rotated about the horizontal rotation center, and the tower 110 is moved along the axial direction.

또한, 상기 구동부(200)의 회전모터(220')와 보조 구동부(230)의 이동모터(232)에는 전기적인 동작 제어를 위한 제어부(300)가 전기적으로 더 연결될 수 있다.The control unit 300 may be further electrically connected to the rotating motor 220 'of the driving unit 200 and the moving motor 232 of the auxiliary driving unit 230.

상기 제어부(300)는, 구동모터(220)와 이동모터(232)의 동작 신호를 이용해 풍력 발전부(100)를 선회 각도와 위치를 가변시킬 수 있다.The control unit 300 may vary the turning angle and the position of the wind power generator 100 using the operation signals of the driving motor 220 and the moving motor 232.

또한, 상기 제어부(300)는 원격지에서 구동부(200)를 제어하기 위해 무선 통신 방식에 의해 구동부와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the controller 300 may be electrically connected to the driving unit by a wireless communication method to control the driving unit 200 at a remote place.

결과적으로, 본 발명은 선회 동작을 통해 날개(130)의 전후방 각도를 선택적으로 가변시킴과 아울러 타워(110)의 설치 위치를 선택적으로 조절할 수 있다.As a result, the present invention can selectively adjust the forward and backward angles of the vanes 130 and the installation position of the tower 110 through the swing operation.

이로써, 풍력 발전부(100)들 간의 후류의 영향을 최소화할 수 있어 풍력 발전 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 난류 강도와 피로 하중을 감소시킬 수 있어 구조적 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Thus, it is possible to minimize the influence of the wake between the wind power generating units 100, thereby preventing deterioration of the wind power generation performance, reducing the turbulence intensity and the fatigue load, and preventing the structural safety from being degraded .

또한, 해상구조물(10)의 외부로 발전 장비들과 날개(130)를 위치시킬 수 있어 설치공간 확보가 용이한 장점이 있다.In addition, since the power generating equipment and the vane 130 can be positioned outside the marine structure 10, the installation space can be easily secured.

지금까지 본 발명의 부유식 해상 풍력발전설비에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although the embodiments of the floating offshore wind power generation facility of the present invention have been described above, it is apparent that various modifications are possible within the scope of the present invention.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

10: 해상구조물 100: 풍력 발전부
110: 타워 111, 111': 회전축
120: 하우징 130: 날개
200: 구동부 210: 동력전달부재
211: 종동 기어 212: 구동 기어
220, 220': 회전모터 230: 보조 구동부
231: 레일 232: 이동 모터
233: 스크류 300: 제어부10: offshore structure 100: wind power generation part
110: tower 111, 111 '
120: housing 130: wing
200: driving part 210: power transmitting member
211: driven gear 212: drive gear
220, 220 ': rotation motor 230: auxiliary driving part
231: Rail 232: Moving motor
233: screw 300:

Claims (10)

해상구조물에 경사진 상태로 위치되어 수직회전중심을 기준으로 수평 회전 가능하게 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전부;
상기 해상구조물에 설치된 상태로 상기 풍력 발전부의 하단과 유기적으로 연결되며, 구동력 발생에 의해 상기 풍력 발전부의 선회 각도를 가변시키는 구동부; 및
상기 해상구조물에 설치되어, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 풍력 발전부를 상기 해상구조물의 상단을 따라 수평이동시키는 보조 구동부;를 포함하고,
상기 보조 구동부는,
상기 해상구조물의 상단에 수평하게 설치되어 이동경로를 형성하며, 상기 풍력 발전부의 하단이 상기 해상구조물의 상단에 슬라이드 이동가능하게 설치되는 레일; 및
상기 풍력 발전부의 하단에 유기적으로 연결되어, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 풍력 발전부를 상기 레일의 이동경로를 따라 슬라이드 이동시키는 이동 모터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
A wind turbine generator installed horizontally rotatably with respect to the vertical rotation center and inclined to the marine structure and converting rotational kinetic energy of the wing due to the sea breeze into electric energy;
A drive unit that is connected to a lower end of the wind turbine generator in a state where the turbine blade is installed on the marine structure and changes a turning angle of the wind turbine generator by generating a drive force; And
And an auxiliary driving unit installed in the sea structure for horizontally moving the wind power generation unit along an upper end of the sea structure through an operation based on external power,
The sub-
A rail horizontally installed at an upper end of the sea structure to form a movement path, and a lower end of the wind power generation part is slidably installed at an upper end of the sea structure; And
A moving motor which is connected to the lower end of the wind power generation part and slidably moves the wind power generation part along the moving path of the rail through an operation by an external power,
Wherein the wind turbine is a wind turbine.
제1항에 있어서,
상기 풍력 발전부는,
360°로 수평 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
The method according to claim 1,
The wind power generator includes:
Wherein the wind turbine is installed horizontally rotatable by 360 °.
제1항에 있어서,
상기 풍력 발전부는,
상기 해상구조물의 상부에 다수로 이격 배치되며,
상기 구동부는,
상기 날개의 후방으로 작용하는 후류를 회피하는 각도로 상기 풍력 발전부들을 선택적으로 선회 위치시키는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
The method according to claim 1,
The wind power generator includes:
A plurality of spaced apart portions disposed on an upper portion of the sea structure,
The driving unit includes:
Wherein the wind turbine generator selectively rotates the wind power generators at an angle that avoids a wake acting behind the blades.
제1항에 있어서,
상기 구동부에는,
전기적인 동작 제어를 위한 제어부가 전기적으로 더 연결되며,
상기 제어부는,
상기 구동부의 동작신호를 이용해 상기 풍력 발전부의 선회 각도를 가변하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
The method according to claim 1,
In the driving unit,
A control unit for electrical operation control is further electrically connected,
Wherein,
Wherein the turning angle of the wind power generator is varied by using an operation signal of the driving unit.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 풍력 발전부의 하단에 수평 회전 가능하게 결합되는 동력전달부재; 및
상기 해상구조물에 설치되며, 외부에서 전달되는 전력에 의한 동작을 통해 상기 동력전달부재를 수평 회전시키는 회전모터
를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
The method according to claim 1,
The driving unit includes:
A power transmitting member coupled to the lower end of the wind power generator so as to be horizontally rotatable; And
A rotation motor installed in the marine structure for horizontally rotating the power transmitting member through an operation by electric power transmitted from the outside,
And a plurality of wind turbines connected to the wind turbine.
제5항에 있어서,
상기 동력전달부재는,
상기 풍력 발전부의 하단에 수평 회전 가능하게 설치되는 종동 기어; 및
상기 회전모터의 구동축에 수평 회전 가능하게 결합되어, 상기 종동 기어를 맞물림 회전시키는 구동 기어
를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
6. The method of claim 5,
The power transmitting member includes:
A driven gear installed horizontally rotatably at a lower end of the wind power generator; And
A driving gear that is coupled to the driving shaft of the rotary motor so as to be horizontally rotatable,
And a plurality of wind turbines connected to the wind turbine.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보조 구동부는,
상기 이동 모터의 구동축에 일단이 연결되고, 상기 풍력 발전부의 하단과 수평하게 관통 결합되어 상기 이동 모터의 동작에 따라 수평 회전을 통해 상기 풍력 발전부를 상기 레일의 이동경로를 따라 이동시키는 스크류
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.
The method according to claim 1,
The sub-
A screw that is connected to one end of a driving shaft of the moving motor and horizontally penetrates the lower end of the wind power generator and moves the wind power generator along the movement path of the rail through horizontal rotation according to the operation of the moving motor,
Further comprising: a wind power generator for generating wind power from the wind turbine.
제1항에 있어서,
상기 보조 구동부에 전기적으로 연결되며, 상기 구동부의 동작신호를 이용한 전기적인 동작 제어를 통해 상기 풍력 발전부의 위치를 가변하는 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전설비.The method according to claim 1,
A control unit electrically connected to the auxiliary driving unit and varying a position of the wind power generation unit through electrical operation control using an operation signal of the driving unit,
Further comprising: a wind power generator for generating wind power from the wind turbine.
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