KR101881920B1

KR101881920B1 - 가변 디스크 구조를 이용하는 양력 방향 전환 메커니즘 및 이를 활용하는 풍력 발전 시스템

Info

Publication number: KR101881920B1
Application number: KR1020170063408A
Authority: KR
Inventors: 김종백; 권대성; 고희진; 오용근; 김원도
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-07-26

Abstract

본 발명은 풍력 발전 시스템에 대한 것이다. 보다 구체적으로 종래의 블레이드 방식의 수평축형 터빈, 수직축형 터빈 방식의 풍력 시스템 등과 달리 본 발명은 양력발생 디스크 구조를 이용하는 풍력 발전 시스템이며, 특히 풍속의 변화가 적은 곳(또는, 풍속 풍향이 일정한 곳)에서도 지속적인 발전이 가능하도록 양력발생 디스크 구조가 쌍안정(bistable)하게 가변되는 구조의 풍력 발전 시스템이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타워 기둥과, 상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고, 상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 날개부를 포함함으로써, 양력에 의한 상승 또는 하강 운동을 통해 발전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템을 제공한다.

Description

가변 디스크 구조를 이용하는 양력 방향 전환 메커니즘 및 이를 활용하는 풍력 발전 시스템{LIFTING DIRECTION SWITCHING MECHANISM USING VARIABLE DISK STRUCTURE AND WIND POWER GENERATING SYSTEM THEREOF}

본 발명은 풍력 발전 시스템에 대한 것이다. 보다 구체적으로 종래의 블레이드 방식의 수평축형 터빈, 수직축형 터빈 방식의 풍력 시스템 등과 달리 본 발명은 양력발생 디스크 구조를 이용하는 풍력 발전 시스템이며, 특히 풍속의 변화가 적은 곳(또는, 풍속 풍향이 일정한 곳)에서도 지속적인 발전이 가능하도록 양력발생 디스크 구조가 쌍안정(bistable)하게 가변되는 구조의 풍력 발전 시스템이다.

바람을 이용하여 전기에너지를 생산해내는 풍력 발전은 환경오염을 발생시키지 않는 청정에너지라는 점에서 지속적인 연구와 투자가 이루어지는 기술분야이다. 풍력 발전시스템은 자연을 이용하여 설비비용 대비 높은 발전 효율을 얻는 것과 풍력 발전시스템을 설치하기 위한 적절한 입지를 선정하는 것이 중요하고, 풍력 발전 장비의 효율적인 유지/관리시스템이 중요하다. 이러한 점을 개선 및 보완하기 위해 현재까지 다양한 종류와 구조의 풍력 발전 시스템이 개발되어 왔다.

블레이드방식의 풍력 발전 시스템은 일반적으로 타워, 블레이드, 블레이드가 장착되는 허브, 허브에 연결되어 전력을 생성하는 제너레이터 및 블레이드의 피치각을 조절하는 구동유닛 등으로 구성된다.

블레이드 방식은 거대한 블레이드를 회전시켜 필요한 동력을 발전시키는 방식으로서, 설계에 있어 기술적 난이도가 다른 방식의 풍력 발전 시스템에 비해 상대적으로 높지 않아 비용이 적게드는 장점은 있지만, 회전자 소음이 크고 조류 충돌의 위험이 존재한다. 또한, 블레이드 정면으로 불어오는 정풍(正風)과 측면으로 불어오는 측풍(側風) 등 잦은 풍향 변화에 대응하기 위해 허브 안에 요잉(yawing)을 위한 베벨기어 등의 기계적으로 복잡한 구성요소가 필수라는 점에서 단점을 가진다. 한편, 풍력 발전 시스템을 설치시에는 통상적으로 풍력발전기를 집단적으로 설비하게 되는데, 블레이드 방식의 풍력 발전 시스템에 따르면 인접하는 풍력발전기 상호 간에 작용하는 후류로 인해 발전효율이 저하되는 문제도 발생할 수 있다.또한, 풍력 발전 시스템 설치시에 안전성 및 입지 선정의 측면 등에서 많은 제약이 따른다는 점에서 문제가 있다.

이밖에 수직축형 방식 풍력발전시스템과, 와류를 이용하여 발전하는 블레이드리스(Bladeless)형 풍력발전시스템도 개시된 바 있다. 그러나 이들은 전술한 수평축형 방식의 풍력발전시스템과 마찬가지로 회전에 의한 소음 문제 및 조류 충돌의 위험으로부터 자유롭지 않으며, 진동방향이 일정하지 않아 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하기 위한 메커니즘이 복잡하게 구성된다. 또한, 불안정한 와류가 발생하여 효율이 떨어질 수 있는 등 발전효율 측면에서도 한계가 존재한다.

대한민국공개특허문헌 KR 10-2015-0074422 A 대한민국공개특허문헌 KR 10-2016-0009857 A 일본공개특허문헌 JP 2012-528271 A

이하 본 발명에서는 상기한 문제를 해결하기 위한 풍력 발전시스템을 소개하고자 한다.

특히 풍속의 변화가 적은 곳에서도 지속적인 발전이 가능하도록 양력발생 디스크 구조가 가변되는 구조의 풍력 발전 시스템을 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면 타워 기둥과, 상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고, 상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 디스크 형상의 날개부를 포함하며, 상기 날개부의 후연(trailing edge)에 환형(ring shape) 플랩 엑츄에이터를 구비하고, 상기 플랩 엑츄에이터와 상기 날개부의 수직 방향으로의 상대적인 위치 변화를 통해 가상의 에어포일 단면을 형성함으로써, 양력 방향을 전환시켜 지속적인 상하 운동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템을 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 날개부는 상기 슬리브에 지지된 상태에서 쌍안정(bistable)하게 스위칭되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 슬리브와 상기 날개부 사이에는 복수 개의 리브가 형성될 수 있다.

삭제

일 실시예에 따르면 상기 날개부는 단면에서 보아 캠버선을 기준으로 상면과 하면이 대칭일 수 있다.

삭제

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 타워 기둥과, 상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고, 상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 디스크 형상의 날개부를 포함하며, 상기 날개부는 상기 슬리브의 반경보다 큰 반경을 갖는 서로 다른 2개의 원형프레임과, 상기 원형프레임의 원주 방향으로 방사상 배치되는 복수 개의 쌍안정프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템을 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 쌍안정프레임은 3개의 꼭짓점을 갖도록 형성되며, 상기 2개의 원형프레임 중 어느 하나의 원형프레임에 상기 3개의 꼭짓점중 하나의 위치가 고정되고, 상기 2개의 꼭짓점에는 양력의 작용에 의해 다른 하나의 원형프레임이 선택적으로 위치하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 쌍안정프레임이 상기 날개부의 전연부에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 날개부는 상기 쌍안정프레임에 연결되는 선형프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 쌍안정프레임이 상기 날개부의 후연부에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 날개부의 바람받이면은 유연한 소재로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 타워 기둥과, 상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고, 상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 분리된 돛 형태의 날개부를 포함하며, 상기 타워 기둥을 중심으로 상호 대향하는 적어도 2개의 가상의 면상에 복수 개의 리브가 각각 배치되고, 상기 리브의 일단과 타단에 서로 다른 2개의 날개부가 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템을 제공한다.

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일 실시예에 따르면 상기 날개부는 트위스트 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 날개부의 일부분에 바람이 직접적으로 닿지 않도록, 상기 날개부의 일부분을 가로막는 수직프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 승강부가 상승 또는 하강 운동할 때, 날개부의 받음각을 특정 각도로서 고정하기 위한 고정수단을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 승강부는 상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 복수 개 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 승강부를 탄성지지하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 풍력발전시스템의 회전자 소음, 풍력발전시스템 주위로 넓게 그림자가 드리우는 문제를 저감할 수 있고, 조류 충돌의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양력을 받기 쉬운 디스크 형태의 구조의 상하 운동부를 구비함으로써 전 방향의 바람에 대응하여 발전이 가능하다. 이에 따라 종래 블레이드 방식과 같은 요잉(yawing)을 위한 구성요소를 구비하지 않게 됨으로써 공간효율성을 증대시킬 수 있고, 설비비용도 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상하 진동 가능한 구조를 갖게 되므로 잦은 풍향변화에도 지속적인 풍력발전이 가능할 뿐만 아니라, 블레이드형 발전기에 비하여 후류가 적어 밀집된 풍력 단지를 설계하기도 용이하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진동의 방향이 일정하기 때문에 기존의 Bladeless형 에너지 변환 장치에 비해 기계적 메커니즘 구조가 단순하다.

종래기술의 풍력발전시스템에서는 발전량 증가를 위해 로터의 대형화가 필수적이었고, 이에 따라 타워의 크기가 증가하여 주민 수용성이 매우 떨어진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스크 거동에 요구되는 공간이 적어 기존 풍력발전시스템의 높은 타워형 구조에 비해 낮은 높이의 설계가 가능하여 설치에 대한 제약이 적다. 이에 따라 종래기술의 풍력발전시스템에 비해 주민수용성도 개선되는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 단순히 양력을 이용하여 상승 또는 하강 운동하는 것이 아니라, 풍력 발전기 주변의 풍속의 변화가 크지 않아 양력의 방향 및 양력의 크기가 일정하게 유지되는 경우에도, 날개부의 받음각을 전환할 수 있어, 상하 방향 운동을 보다 원활하게 할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로서, 리브가 추가된 풍력 발전 시스템에 대한 상면 사시도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 주변에 바람이 불 때, 승강부가 상하 방향으로 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 전자기 유도 방식의 풍력 발전 시스템에 대한 다른 실시례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도 6은 압전 방식의 풍력 발전 시스템의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍안정(bistable) 구조의 풍력 발전 시스템으로서, Type 1-1 풍력 발전 시스템과, Type 2 풍력 발전 시스템의 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-1 풍력 발전 시스템의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템과 Type 1-3 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-4 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 2 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 2 풍력 발전 시스템의 받음각 전환 원리를 나타내는 도면이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결 또는 전기적인 연결을 의미할 수 있다.

보다 구체적으로 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

또한, 도면에 표현된 '100, 110, 200' 등과 같은 도면부호는 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.

아래의 설명에서 Z축(수직방향)은 타워 기둥의 길이 방향과 평행한 방향을 의미할 수 있다. X축(수평방향)은 Z축과 직교하며 타워 기둥의 수평 단면과 평행한 방향을 의미할 수 있다. Y축(수평방향)은 Z축 및 X축과 각각 직교하며 타워 기둥의 수평 단면과 평행한 방향을 의미할 수 있다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 기본 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로서, 리브가 추가된 풍력 발전 시스템에 대한 상면 사시도이다. 도 3은 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 주변에 바람이 불 때, 승강부가 상하 방향으로 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은 타워 기둥(200)과, 상기 타워 기둥(200)의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부(10)를 포함하고, 상기 승강부(10)는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브(110)와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 날개부(100)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 승강부(10)는 타워 기둥(200)의 길이방향을 따라 위/아래로 진동하는 부분으로서 바람에 의해 기계적인 운동 에너지를 획득한다. 승강부(10)는 그 구성으로서 양력발생을 위해 마련된 날개부(100)와 이를 지지하는 원통형의 슬리브(110) 및 상기 날개부(100)와 슬리브(110)를 연결하는 리브(120)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 날개부(100)는 상면에서 보아 원형의 디스크 형상을 가질 수 있고, 중앙부에는 중공부가 형성되어 수직 타워 기둥(200)에 끼워질 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 날개부(100)는 수직 단면이 유선형의 에어포일(airfoil, 익형) 형상으로 형성되어 양력에 의한 상승 또는 하강 운동할 수 있게 된다. 그리고 본 발명의 풍력 발전 시스템은 양력에 의한 상승 또는 하강 운동 시의 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있게 된다. 참고로, 여기서 수직 단면은 Z 방향 축과 평행한 가상의 단면을 의미할 수 있다.

본 발명에서 날개부(100)의 최대 두께(maximum thickness), 캠버(camber), 앞전 반지름(leading edge radius), 시위선(chord line)의 길이 등의 구체적인 형상은 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 최적설계방식을 통해 높은 효율의 양력을 발생시킬 수 있는 구조로서 성형되는 것이 바람직하다. 이때는 받음각(angle of attack)등의 공기역학적 요인을 충분히 고려하여야 한다.

본 발명 풍력 발전 시스템 주위로 바람이 인가되면 날개부(100) 주변의 공기 유속은 불균일해진다. 구체적으로, 에어포일 형상의 날개부(100)의 아랫쪽은 거의 평평하므로 공기 입자의 흐름이 느리게 형성되지만, 날개부(100) 위쪽은 곡선으로 형성되어 공기 흐름이 빨라진다. 베르누이의 정리(Principle of Bernoulli)에 따라 날개부(100) 아래쪽의 압력은 높아지고 날개부(100) 위쪽의 압력은 낮아지므로 상승하는 힘인 양력이 발생하게 된다.

날개부(100) 주변의 유속차는 날개부(100) 상면과 하면 간의 압력 차이를 발생시키게 되고, 이로 인해 날개부(100)에는 양력이 발생하게 된다. 후류의 영향을 받는 날개부 주변(특히, stagnation point 기준)에는 더욱 큰 유속차가 발생하며, 이는 날개부 상면과 하면 간의 압력 차를 더욱 크게 발생시키는 원인이 되고, 이로 인해 날개부에는 더욱 큰 양력이 발생하게 된다. 본 발명 Type 2 풍력 발전 시스템은 이러한 후류를 이용하여 양력을 더욱 적극적으로 발생시키는 것인데, 이에 대해서는 상세히 후술하기로 한다.

본 발명의 승강부(10)는 복수 개 형성될 수 있다. 승강부(10)가 복수 개 형성되면, 그 구성요소인 날개부(100), 슬리브(110) 및 후술하는 리브(120) 또한 그에 대응하여 복수 개 형성된다.

도 1을 다시 참조하면, 날개부(100)가 제1날개부(100a), 제2날개부(100b)의 두 개의 날개부(100)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라 타워 기둥(200)의 길이 방향으로 제3날개부, 제4날개부, ... , 제n날개부(n: 자연수)가 마련될 수도 있다. 일반적으로 한 개의 날개부(100)를 구비하였을 때의 발전량에 비해 복수 개의 날개부(100)를 구비하였을 때의 발전량이 많으므로 많은 개수의 날개부(100)를 구비함이 바람직하나, 전기 수요처의 전력요구량이나 설치환경, 자연환경, 설비비용 등의 각종 요인을 고려하여 적절한 개수의 날개부(100)를 설치할 수 있다.

승강부(10)가 복수 개 구비되는 경우에는 승강부(10) 마다 서로 독립적으로 구동하여 전기에너지를 생산할 수 있다. 예를 들어, 하나의 승강부(10)에 정풍(正風)이 불고, 다른 승강부(10)에 측풍(側風)이 부는 경우에는 각 방향의 바람에 대하여 각 승강부(10) 마다 독립적인 대응구동이 가능하다.

본 발명의 풍력 발전 시스템은 날개부(100)를 지지하는 원통형의 슬리브(110)와 상기 슬리브(110)를 탄성지지하는 탄성부재(300)를 포함할 수 있다. 탄성부재(300)는 슬리브(110)의 상부와 하부를 모두 지지할 수 있다. 탄성부재(300)를 더 포함함으로써 작은 양력(힘)에도 보다 쉽게 진동할 수 있게 된다. 날개부(100)는 그 후연(trailing edge)이 슬리브(110)에 의해 지지되고, 슬리브(110)는 다시 탄성부재(300)에 의해 탄성지지되어 타워 기둥(200)을 따라 상/하 방향 승강 운동할 수 있게 되는 것이다. 여기서 슬리브(110)의 치수(높이, 길이 등)는 특정한 치수를 갖도록 한정되지 않는다. 날개부(100)를 안정적으로 지지할 수 있기만 하면 족하다.

종래기술에 따른 풍력발전시스템은 바람이 불규칙적으로 형성될 경우 발전 효율이 일정치 않게 되어 바람직하지 않지만, 본 발명의 풍력발전시스템은 바람이 불규칙하게 불어 승강부(10)에 인가되는 양력이 불규칙적으로 발생할 경우에 오히려 상하 방향 진동이 더욱 자유로워질 수 있는데, 여기에 탄성부재(300)를 더 구비함으로써, 탄성 복원력에 의한 진동을 촉진시켜 더욱 높은 발전효율을 얻을 수도 있게 된다.

도면 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브(110)와 탄성부재(300)는 타워 기둥(200) 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기밀성 확보를 위하여 도면에 도시된 바와 달리 슬리브(110)와 탄성부재(300)가 타워 기둥(200) 내부에 배치될 수도 있다.

본 발명에서 복수의 승강부(10)가 형성될 때, 슬리브(110)는 단일의 슬리브(110)일 수 있고 복수의 슬리브(110)일 수도 있다. 예를 들어, 단일의 슬리브(110)에 복수의 날개부(100)와 모두 연결될 수 있고, 복수의 슬리브(110)에 복수의 날개부(100)가 각각 연결되어 각각의 승강부(10)가 분리되어 자유롭게 왕복동 운동할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에는 날개부(100)와 슬리브(110) 사이에 유체 유동을 위한 간극이 형성되고, 상기 날개부(100)와 슬리브(110)를 잇는 적어도 하나 이상의 리브(120)가 형성될 수 있다.

여기서 유체 유동을 위한 간극은 날개부(100)와 슬리브(110) 사이에 형성되는 공간으로서, 날개부(100)의 상하 운동 시 양력발생의 효율을 높이기 위해 마련될 수 있다. 리브(120)는 날개부(100)의 후연(trailing edge)과 슬리브(110)를 연결하는 구성요소에 해당한다. 복수 개의 리브(120)가 구비될 경우에는 수직 타워 기둥(200)의 중심축을 기준으로 방사상 동일한 간격으로 떨어져 배치되는 것이 바람직하며, 공기의 흐름이 방해되지 않도록 나선 또는 유선형으로 배치되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 4 내지 도 6을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 발전 원리에 대해 설명하기로 한다. 기계적(역학적) 에너지의 전기적 에너지로의 변환 메커니즘에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 전자기 유도 방식의 풍력 발전 시스템에 대한 다른 실시례를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 동작원리를 나타내는 도면이다. 도 6은 압전 방식의 풍력 발전 시스템의 동작원리를 나타내는 도면이다.

본 발명에서의 에너지 변환 메커니즘은 전자기 유도 방식 또는 압전 방식을 이용할 수 있다. 여기서 전자기 유도 방식 또는 압전 방식은 linear-type 발전메커니즘이라 볼 수 있다.

전자기 유도 방식의 원리는 도 4에 도시되어 있다. 타워 기둥(200) 내부에 승강부(10)의 상승 또는 하강 운동과 동기하여 전기에너지를 생성하도록 마련된 메인 자성체(112)가 마련되고, 상기 메인 자성체(112) 주위로 코일(210)이 배치될 수 있다. 메인 자성체(112)가 권선된 코일 중심으로 전진 또는 후퇴할 때, 코일에는 유도 전류가 발생하며 이를 이용하여 전기에너지를 축적할 수 있게 된다.

메인 자성체(112)는 가이드바(111, guide bar)에 지지되어 수직방향으로 연장 형성될 수 있으며, 코일(210)은 타워 기둥(200) 내벽에 고정되어 메인 자성체(112)를 둘러싸도록 설치될 수 있다. 메인 자성체(112)의 연장방향은 도 4에 아랫방향으로 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

승강부(10)의 수직방향 상승 또는 하강 운동에 대응하여 가이드바(111)도 상승 또는 하강 운동하게 되며, 이에 따라 메인 자성체(112)가 상승 또는 하강 운동하게 된다. 이때, 메인 자성체(112) 주위로 코일(210)이 권선 배치되어 있어 메인 자성체(112)와 코일(210) 간의 상대적인 위치 변화로 인해 전자기 유도가 발생하게 되며, 코일(210)에 연결된 전기회로(circuit)를 따라 유도된 전력을 집전할 수 있게 된다.

도 4와 도 5를 함께 참조하면, 타워의 하단부에는 보조 자성체(220)를 구비할 수 있다. 보조 자성체(220)는 상기 메인 자성체(112)의 극성과 다른 극성을 갖도록 한다. 예컨대 메인 자성체(112)의 N극이 보조 자성체(220)에 대향하고 있으면 보조 자성체(220)도 N극이 상향이 되도록 하여 메인 자성체(112)를 대향하도록 한다. 또는 메인 자성체(112)의 S극이 보조 자성체(220)에 대향하고 있으면 보조 자성체(220)도 S극이 상향이 되도록 하여 메인 자성체(112)를 대향하도록 한다. 이 두 개의 자성체 상호 간에는 척력이 작용하므로 메인 자성체(112)가 하강 시 보조 자성체(220)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 여기서 메인 자성체(112)와 보조 자성체(220)는 안정성 측면에서 수직 타워의 축방향과 동심의 축을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기의 작동원리는 다음과 같다.

도 6을 참조하면, 메인 자성체(112)와 보조 자성체(220)가 마련되어 있고, 보조 자성체(220) 하부에 압전부(230)가 배치될 수 있다. 압전부(230)는 압전소자(231)와 전극(232, 233)으로 구성될 수 있는데, 구체적으로 벌크 압전체 또는 압전 스프링 등의 압전물질이 해당될 수 있다. 특히, 두께 방향의 변형에 대하여 상, 하면이 서로 전기적 포텐셜 차이를 갖는 압전체를 선정할 수 있다.

메인 자성체(112)가 하강하면, 보조 자성체(220)에는 척력에 의해 아랫방향을 누르는 힘이 작용하게 되고, 이 아랫방향 누르는 힘은 압전부(230)에 전달된다. 이때, 압전소자(231)는 두께 방향으로 변형이 생기게 되고, 두께 방향의 변형으로 인한 전기적 포텐셜로 인해 전극(232, 233) 양자 사이에 전류가 흐른다. 이때, 발생한 전류를 집전하여 전기에너지를 축적할 수 있다.

메인 자성체(112)가 상승할 때는 보조 자성체(220)에 작용하는 아랫방향 누르는 힘이 감소하게 되는데, 이러한 힘의 변화는 압전소자(231)의 두께 방향의 변형을 야기하게 되고, 두께 방향의 변형으로 인한 전기적 포텐셜로 인해 전극(232, 233)양자 사이에 전류가 흐른다. 이때의 전류의 흐름은 메인 자성체(112)의 하강 시의 전류 흐름과 반대 방향의 흐름을 가진다.

상기와 같은 발전 메커니즘을 통해 본 발명의 풍력발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있게 된다.

다만, 경우에 따라선 linear-type 발전메커니즘이 아닌 기존의 블레이드형 풍력발전기와 같이 rotary-type 발전메커니즘도 적용 가능하다. 예컨대, Slider-crank 메커니즘 등을 활용해 직선 운동을 한 방향의 회전 운동으로 변환할 경우 기존의 블레이드형 풍력발전기에서 사용한 발전 형태와 동일한 형태로의 발전이 가능하다. 즉, 본원 발명의 풍력 발전 시스템은 종래기술의 풍력 발전 시스템과 기술적 호환도 얼마든지 가능하다.

다음은, 도 7 내지 도 14를 참조로 본원 발명 풍력 발전 시스템의 다양한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍안정(bistable) 구조의 풍력 발전 시스템으로서, Type 1-1 풍력 발전 시스템과, Type 2 풍력 발전 시스템의 예시를 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-1 풍력 발전 시스템의 동작원리를 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-2 풍력 발전 시스템과 Type 1-3 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-4 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 2 풍력 발전 시스템의 동작 원리를 나타내는 도면이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 2 풍력 발전 시스템의 받음각 전환 원리를 나타내는 도면이다.

본 발명에서는 특유의 풍력 발전 시스템으로서 쌍안정(bistable) 구조의 풍력 발전시스템을 개시한다.

본 발명의 실시예에 따르면 크게, Type 1, Type 2 두 가지 종류의 쌍안정 구조의 풍력 발전시스템을 개시하고 있고, 보다 세부적으로는 Type 1이 Type 1-1, Type 1-2, Type 1-3, Type 1-4으로 나뉘어, 총 5가지 Type의 쌍안정 구조의 풍력 발전시스템을 개시한다. 다만, 본 발명의 도면과 발명의 상세한 설명에 의해 묘사되는 실시예들이 본원 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아님을 유의해야 한다. 상기 Type과 기술적 사상을 공유하는 다른 실시예들도 얼마든지 본원 발명의 범주에 포함될 수 있다.

본 발명에서 언급하는 Type 1 풍력 발전 시스템은 날개부(100)의 형상이 대체로 원형의 디스크 형상인 것을 의미하며, Type 2 풍력 발전 시스템은 날개부(100)의 형상이 분리된 돛(sail) 형상인 것을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 각 Type에서 상기 날개부(100)는 상기 슬리브(110)에 지지된 상태에서 쌍안정(bistable)하게 스위칭되는 것을 특징으로 하며,

실시예에 따라 상기 슬리브(110)와 상기 날개부(100) 사이에는 복수 개의 리브(120)가 형성되는 것을 특징으로 할 수도 있다.

먼저, Type 1 풍력 발전 시스템에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 Type 1 풍력 발전 시스템은 전술한 바와 같이 Type 1-1, Type 1-2, Type 1-3, Type 1-4로 구분될 수 있으며, 각각의 구조 및 동작원리를 나타내는 도면이 도 8, 도 9,10, 도 11, 도 12에 도시되어 있다.

도 7과 도 8을 함께 참조하면, 본원 발명의 Type 1-1 풍력 발전 시스템은 날개부(100)가 에어포일(airfoil) 형상의 단면을 가지는 것을 의미한다. 실시예에 따라서 날개부(100)는 단면에서 보아 캠버선을 기준으로 상면과 하면이 대칭으로 형성될 수 있다. 또한, Type 1-1 풍력 발전 시스템에서는 상기 날개부(100)의 후연(trailing edge)에 환형(ring shape) 플랩 엑츄에이터(101)를 구비하고, 상기 플랩 엑츄에이터(101)와 날개부(100)와의 수직 방향에서의 상대적인 위치 변화를 통해 가상의 에어포일 단면을 형성함으로써, 양력 방향을 전환시켜 지속적인 상하 운동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

플랩 엑츄에이터(101)는 모터와 레일이 구비되어 상기 날개부(110)와의 수직방향에서의 상대적인 위치를 가변시킬 수 있다. 물론 모터와 레일이 아닌 다른 다양한 실시예도 본 발명의 플랩 엑츄에이터(101)와 날개부(110) 간의 상대적인 위치를 변화시키는 수단에 해당될 수 있다. 실시예에 따라서는 에어포일의 형상에 따라 위치뿐만 아니라 받음각(angle of attack)의 변화도 가능하다.

예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 날개부(100)를 향해 측풍이 불어오는 상황에서 플랩 엑츄에이터(101)를 하강시키면, 캠버선을 기준으로 상위가 볼록한 형태의 가상의 에어포일 단면에 작용하는 것과 같은 양력이 발생하고, 측풍이 불어오는 상황에서 플랩 엑츄에이터(101)를 상승시키면, 캠버선을 기준으로 하위가 볼록한 형태의 가상의 에어포일 단면에 작용하는 것과 같은 양력이 발생할 수 있다.

도 9와 도 10을 함께 참조하면, Type 1-2에 따른 풍력 발전 시스템이 도시된다.

본 실시예에서의 풍력 발전 시스템은 상기 날개부(100)가 상기 슬리브(110)의 반경보다 큰 반경을 갖는 서로 다른 2개의 원형프레임(110')과, 상기 원형프레임(110')의 원주 방향으로 방사상 배치되는 복수 개의 쌍안정프레임을 포함한다.

본 발명의 쌍안정프레임을 포함한 승강부(10)의 형상은 비행기 날개의 flap을 응용한 구조를 가진다. 승강부(10) 중앙측에 위치한 링 형상의 슬리브(110)와 날개부(100)의 상대 운동에 따라 양력이 발생될 수 있다. 슬리브(110)가 위 아래로 이동되는 과정에서 양력의 발생 방향이 전환될 수 있으며, 더 나아가 날개부(100)의 운동 방향을 전환할 수 있어 일정한 풍속 조건에서도 지속적인 발전이 가능하게 된다.

보다 구체적으로 본 발명의 쌍안정프레임은 3개의 꼭짓점(angular point)을 갖도록 형성되며, 상기 2개의 원형프레임(110') 중 어느 하나의 원형프레임에 상기 3개의 꼭짓점 중 하나의 위치가 고정되고, 상기 2개의 꼭짓점에는 양력의 작용에 의해 다른 하나의 원형프레임이 선택적으로 위치하게 되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 쌍안정프레임은 도면 9에 도시된 바와 같이 크게 2개의 직선 프레임(100a, 100b)과 1개의 곡선 프레임(100c)의 결합으로 이루어질 수 있으며, 각 프레임의 연결에 의해 서로 다른 3개의 꼭짓점(V1, V2, V3)이 정의된다.

원형프레임(110')은 슬리브(110), 리브(120)와 함께 리지드(rigid)한 부재이다. 따라서 원형프레임(110')의 형상이 가변되지는 않으므로 쌍안정프레임 자체가 상(phase) 변형하는 스프링 역할을 할 수 있다. 날개부(100)의 운동 방향이 전환되는 경우에는 쌍안정프레임이 V1 꼭짓점을 중심으로 회전하게 되면서, 원형프레임(110')이 V2와 V3 꼭짓점 둘 중 어느 곳에 위치하게 될 것인지 여부가 결정된다.

도 10에는 상사점과 하사점에서 쌍안정프레임의 상변형 과정이 도시된다. 쌍안정프레임은 받음각의 변화를 활용해 디스크의 운동 방향을 전환한다. 상사점과 하사점을 제외한 곳에서, 승강부(10)는 항력(유도항력, 표면마찰항력, 압력항력 포함), 양력 및 중력에 의한 힘(합력)에 따라 상승 또는 하강하게 된다. 승강부(10)가 상사점 또는 하사점에 도달하였을 때, 승강부(10)와 연결된 리지드한 소재의 원형프레임(110')은 (ex, 발전기 부분과 연결된 크랭크에 의해) 더 이상 상승 또는 하강할 수 없게 되므로, 승강부(10) 전체를 움직이게 했던 힘이 쌍안정프레임에 영향을 주어 상변형을 일으키게 된다. 그 결과 충분한 크기의 윗방향 힘이 작용하는 경우 상기 원형프레임(110')은 쌍안정 프레임의 꼭짓점 V1, V3에 대응하는 곳에 위치하게 되며, 충분한 크기의 아랫방향 힘이 작용하는 경우 상기 원형프레임(110')은 쌍안정프레임의 꼭짓점 V1, V2에 대응하는 곳에 위치하게 된다.

한편, 도 11을 참조하면, Type 1-2 풍력 발전 시스템에는, 에어포일(airfoil) 자체 형상에 의한 양력(유동의 이동경로 길이의 차이에 의해 발생하는 것)과 받음각에 의한 양력(또는 drag force)이 동시에 그리고 서로 반대 방향으로 발생할 수 있다. 일 실시예에 따라서는 에어포일의 형상 변경을 통해 에어포일 자체 형상에 의한 양력을 최소화시키는 설계도 필요하다.

에어포일 자체 형상에 의한 양력을 최소화시키기 위한 설계는 본 발명의 일 실시예에 따른 Type 1-3이 바로 그러한 것으로서, 도 11(d), 도 11(e)에 도시되어 있다. 본 실시예에 따르면 쌍안정프레임이 상기 날개부(100)의 전연부에 위치한 상태에서 상기 쌍안정프레임으로부터 날개부(100)의 후연부까지 연장되는 선형프레임을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라서는 도 12에 도시된 바와 같이 Type 1-4와 같은 풍력 발전 시스템도 구성할 수 있다. 본 실시예에서는 바람이 불더라도 형태를 유지하며 고정되는 전연부가 마련되고, 쌍안정프레임이 후연부에 위치한 상태에서 bistable하도록 움직이면, 에어포일의 단면에서 보아 상부와 하부에 단차가 형성되므로 와류(vortex)가 유도된다. 이때 발생되는 와류는 날개부의 상부 또는 하부에 선택적으로 형성되므로 날개부의 상부와 하부 간 압력차가 발생하여 큰 양력이 발생하는 것을 기대할 수 있다.

앞서 원형 디스크 형상의 날개부를 가지면서, bistable하게 구동하는 Type 1 풍력 발전시스템에 대한 다양한 실시예들을 설명하였다. 앞서 설명한 실시예들에 의해 본원 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아님을 다시한번 강조한다.

한편, 본원 발명 날개부(100)의 바람받이면은 도 9의 우측 하단에 도시된 도면에서와 같이 유연한 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 날개부(100)를 도 9에 도시된 바와 같이 그 외경을 캐노피(canopy) 소재로 형성할 수 있다. 캐노피는 비통기성 소재로서, 나일론과 같은 유연한 재질로 구성될 수 있다. 이와 같이 형성된 바람받이면은 상기 쌍안정프레임, 원형프레임(110')에 의해 내부로부터 지지되어 불어오는 바람에 대응하여 양력을 발생시킨다.

마지막으로 본 발명에 따른 Type 2 풍력 발전 시스템에 대하여 설명하기로 한다.

도 13을 참조하면, 앞서 살펴본 Type 1 풍력 발전 시스템은 모두 날개부가 디스크 형상을 가지는 것을 활용한 실시예들로서, 전 방향 바람에 대응하여 발전하기가 용이하긴 하지만 일 방향에서 바람이 불어오는 경우 타워 기둥 너머에 위치한 날개부에 작용하는 후류에 대해서는 충분한 양력을 발생시키지 못할 가능성이 높다. 나아가, 날개부(100) 주변에서 바람의 풍속이 일정하게 형성되면 목표한 발전량만큼의 발전이 지속적으로 이루어지지 않을 수도 있다.

이는 디스크 구조의 날개부 형상의 경우, 도 13(a)에 도시된 바와 같이 그 단면의 양태가 서로 평행한 방향으로 정렬되지 않으므로, 일 방향에서 불어오는 측풍에 의해 받음각에 의한 양력을 일부 날개부에서만 발생시킬 수 있고 다른 날개부에서는 발생시킬 수 없게 되기 때문이다.

그러나, 도 13(b)에 도시된 본 발명의 Type 2 풍력 발전 시스템에 따르면 단면의 양태가 한 방향으로 나란히 정렬될 수 있으므로 풍속이 일정한 경우에도 지속적인 발전이 가능한 효과가 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 날개부(100)를 분리된 돛(sail) 형태로 제작하여 단면의 양태가 서로 평행한 방향으로 정렬케 한다.

나아가, 분리된 돛 형태의 날개부(100)를 구현하기 위하여, 상기 타워 기둥(200)을 중심으로 상호 대향하는 적어도 2개의 가상의 면상에 복수 개의 리브(104)가 각각 배치되도록 한다. 그리고 상기 리브(104)의 일단과 타단에 서로 다른 2개의 날개부(100)가 연결되도록 한다.

실시예에 따라서 상기 날개부(100)는 더욱 큰 양력을 발생시킬 수 있도록 표면이 트위스트(twist) 형상을 갖도록 할 수도 있다.

도 14를 참조하면, 승강부(10)가 상사점 또는 하사점에 위치할 때, 날개부(100)의 bistable 구조가 전환되는 모습을 도시하는데, 구체적으로 도 14(a) 및 도 14(b)에 도시된 것처럼 상기 승강부(10)가 상승 또는 하강 운동할 때, 날개부(100)의 받음각을 특정 각도로서 고정하기 위한 고정수단(105, 106)을 더 포함할 수 있다. 여기서 고정수단(105, 106)은 통상의 bar 구조와 clamp 구조를 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 받음각을 특정 각도로 고정하기 위한 것이라면 어떠한 것이라도 본원 발명의 범주에 포함될 수 있다.

상기 고정수단을 구비함으로써, 승강부(10)가 상승 또는 하강하는 과정에서 날개부(100)의 받음각이 일정하게 유지되므로, 과도하게 요동치는 현상을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 날개부(100)의 일부분에 바람이 직접적으로 닿지 않도록, 상기 날개부(100)의 일부분을 가로막는 수직프레임(400c)을 더 포함할 수 있다. 수직프레임(400c)은 최상부 지지프레임(400a)과 최하부 지지프레임(400b)과 함께 본원 발명 풍력 발전 시스템을 외부의 물리적 충격으로부터 보호하고, 각 구성요소를 지지하는 요소임과 동시에, 승강부(10)가 상사점 및 하사점에서 방향 전환할 때, 날개부(100)에 유입되는 바람의 일부를 가로막아 방향전환이 원활하게 이루어지도록 보조하는 수단으로서의 역할도 할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 위와 같은 실시예를 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 승강부
100 : 날개부
101 : 앞전(leading edge)
102 : 뒷전(trailing edge)
110 : 슬리브
111 : 가이드프레임
112 : 메인 자성체
200 : 타워 기둥
210 : 코일
220 : 보조 자성체
300 : 탄성부재
400 : 지지프레임

Claims

타워 기둥과,
상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고,
상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 디스크 형상의 날개부를 포함하며,
상기 날개부의 후연(trailing edge)에 환형(ring shape) 플랩 엑츄에이터를 구비하고, 상기 플랩 엑츄에이터와 상기 날개부의 수직 방향으로의 상대적인 위치 변화를 통해 가상의 에어포일 단면을 형성함으로써, 양력 방향을 전환시켜 지속적인 상하 운동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 양력에 의한 상승 또는 하강 운동을 통해 발전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 날개부는 상기 슬리브에 지지된 상태에서 쌍안정(bistable)하게 스위칭되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제2항에 있어서,
상기 슬리브와 상기 날개부 사이에는 복수 개의 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 날개부는 단면에서 보아 캠버선을 기준으로 상면과 하면이 대칭인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
삭제
타워 기둥과,
상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고,
상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 디스크 형상의 날개부를 포함하며,
상기 날개부는 상기 슬리브의 반경보다 큰 반경을 갖는 서로 다른 2개의 원형프레임과, 상기 원형프레임의 원주 방향으로 방사상 배치되는 복수 개의 쌍안정프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제7항에 있어서,
상기 쌍안정프레임은 3개의 꼭짓점을 갖도록 형성되며, 상기 2개의 원형프레임 중 어느 하나의 원형프레임에 상기 3개의 꼭짓점중 하나의 위치가 고정되고, 상기 2개의 꼭짓점에는 양력의 작용에 의해 다른 하나의 원형프레임이 선택적으로 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제7항에 있어서,
상기 쌍안정프레임이 상기 날개부의 전연부에 위치하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제9항에 있어서,
상기 날개부는 상기 쌍안정프레임에 연결되는 선형프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제7항에 있어서,
상기 쌍안정프레임이 상기 날개부의 후연부에 위치하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 날개부의 바람받이면은 유연한 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
타워 기둥과,
상기 타워 기둥의 길이방향을 따라 수직방향으로 왕복 운동 가능한 승강부를 포함하고,
상기 승강부는 타워 기둥을 둘러싸고 내측에 중공부가 형성되는 슬리브와, 상기 슬리브의 외측에 형성된 분리된 돛(Sail) 형태의 날개부를 포함하며,
상기 타워 기둥을 중심으로 상호 대향하는 적어도 2개의 가상의 면상에 복수 개의 리브가 각각 배치되고, 상기 리브의 일단과 타단에 서로 다른 2개의 날개부가 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
삭제
제13항에 있어서,
상기 날개부는 트위스트 형태인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제13항에 있어서,
상기 날개부의 일부분에 바람이 직접적으로 닿지 않도록, 상기 날개부의 일부분을 가로막는 수직프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
제13항에 있어서,
상기 승강부가 상승 또는 하강 운동할 때, 날개부의 받음각을 특정 각도로서 고정하기 위한 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.