KR102034124B1 - 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템 - Google Patents

Abstract

지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템을 개시한다.
일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템은 지하철이 주행하는 터널의 내벽에 설치되는 적어도 하나의 풍력발전장치를 포함하고, 상기 풍력발전장치는, 지하철의 주행방향을 따라 양 단부가 개방된 통풍로를 구비하여 상기 내벽에 설치되는 하우징; 상기 통풍로로 유입되는 상기 지하철의 주행풍에 의해 회전하는 회전팬과, 상기 회전팬의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 상기 통풍로에 설치되는 발전유닛; 상기 주행풍의 역방향으로 형성되는 역풍이 상기 통풍로로 유입되는 것은 차단하고, 상기 주행풍의 풍압이 소정크기 이상일 때 상기 통풍로가 개방되도록 상기 통풍로를 통한 공기의 흐름을 단속하는 밸브유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템{wind power generation system using subway train induced wind}

터널 내부에서 형성되는 지하철 주행풍의 풍압을 이용하여 발전작용을 수행하는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것이다.

최근까지 풍력발전에는 자연풍이 활발한 특정 부지에 다수의 대형 풍력터빈을 설치해 전력을 생산하는 방식이 주로 이용되어 왔다.

그러나 자연풍에 기반한 풍력발전의 경우, 입지 조건이 제한적이고, 발전 풍속에 제약이 있으며, 풍력발전가동률이 낮고, 전력생산량이 불규칙적이라는 단점을 갖는다.

따라서 점차 도로의 자동차풍을 이용한 풍력발전이 제안되고 있으며, 최근에는 자동차 보다 발전 공급원이 크기 길며 일정하여 공급원의 손실이 적으며 운행이 규칙적이고, 보다 높은 풍속을 기대할 수 있는 지하철에 의한 터널 내부의 주행풍을 이용하는 풍력발전 가능성에 대한 관심이 모아지고 있다.

특히, 지하철 주행풍 풍력발전은 불규칙한 외부환경적보다 안정적인 터널 환경과 예측가능한 발전원과 발전주기의 열차풍(train induced wind)이 있다는 장점을 기지고 있다.

그러나 고속의 지하철주행속도의 평균열차풍속은 통과 전 발생하는 1차 열차풍(+압)과 통과과정부터 발생하는 2차 열차풍(-압)이 동시에 발생되는 극단적 풍력변화사이클 문제와, 지하철간 교차 운행할 경우 발생하는 열차풍 충돌 현상의 문제가 있다.

이로 인해 지하터널 풍력발전은 주행풍 풍력변화사이클을 이해하고 이를 극복할 풍력시스템 개발과 발전체의 구조적 내구성을 확보하는데 한계가 있었다.

또한 터널의 경우 운행이 중단되는 시간대에만 관리자의 출입이 허용되기 때문에, 발전을 위한 구성들이 터널 내부에 설치되는 풍력발전설비는 안전사고 예방을 위해 유지보수 시간을 최대한 단축하는데 따른 어려움이 예상되고 있다.

지하철 주행풍의 특성에 대응하여 내구성을 보장할 수 있고, 유지보수 작업에 따른 안전성을 확보할 수 있는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템을 제공하고자 한다.

일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템은 지하철이 주행하는 터널의 내벽에 설치되는 적어도 하나의 풍력발전장치를 포함하고, 상기 풍력발전장치는, 지하철의 주행방향을 따라 양 단부가 개방된 통풍로를 구비하여 상기 내벽에 설치되는 하우징; 상기 통풍로로 유입되는 상기 지하철의 주행풍에 의해 회전하는 회전팬과, 상기 회전팬의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 상기 통풍로에 설치되는 발전유닛; 상기 주행풍의 역방향으로 형성되는 역풍이 상기 통풍로로 유입되는 것은 차단하고, 상기 주행풍의 풍압이 소정크기 이상일 때 상기 통풍로가 개방되도록 상기 통풍로를 통한 공기의 흐름을 단속하는 밸브유닛;을 포함한다.

상기 통풍로는, 내경이 축소되는 축경부;를 포함하고, 상기 밸브유닛은, 상기 축경부를 개폐하도록 상기 주행풍의 배출방향으로 상기 축경부 일측의 상기 통풍로에 이동 가능하게 마련되는 개폐부재; 및 상기 개폐부재를 상기 축경부를 폐쇄시키는 방향으로 탄성지지 하는 탄성부재;를 포함할 수 있다.

상기 통풍로는, 상기 중앙 쪽 구간의 중앙부; 상기 주행풍이 유입되는 일 단부 쪽 구간의 유입단부; 상기 주행풍이 배출되는 타 단부 쪽 구간의 배출단부;을 포함하고, 상기 축경부는, 상기 유입단부와 상기 중앙부 사이에 마련되는 제1축경부; 상기 중앙부와 상기 배출단부 사이에 마련되는 제2축경부;를 포함하고, 상기 밸브유닛은, 상기 제1축경부를 개폐하는 제1밸브유닛; 상기 제2축경부를 개폐하는 제2밸브유닛;을 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 상기 내벽에 고정되는 몸체; 및 상기 몸체에 착탈 가능하게 결합하는 커버;를 포함하고, 상기 밸브유닛과 발전유닛은 상기 통풍로에 일체로 장착되며, 상기 풍력발전장치는, 상기 통풍로를 형성하고, 상기 커버가 몸체로부터 개방된 상태에서 상기 몸체에 착탈 가능하게 결합하는 통풍안내관;을 더 포함할 수 있다.

상기 풍력발전장치는, 상기 발전기를 통해 발전된 전기를 저장하는 축전기를 포함하는 전장유닛;을 더 포함하고, 상기 발전유닛은 상기 전장유닛과 전기적으로 접속되는 한 쌍이 상기 전장유닛 양측으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 의한 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템에 따르면, 정방향으로 소정 압력 이상의 풍압을 갖는 지하철의 주행풍을 선별하여 풍력발전작용을 수행할 수 있게 되므로, 지하철 주행풍의 특성에 대응하여 발전유닛을 포함하는 시스템의 내구성을 보장할 수 있다.

또한 일 실시예에 의한 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템은 발전유닛과 밸브유닛이 일체를 이룬 상태에서 간편한 착탈식으로 하우징에 장착되거나 하우징으로부터 분리 가능하게 되어 유지보수에 걸리는 시간의 단축이 가능하게 되므로, 유지보수작업에 따른 안전성을 확보할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템이 설치된 터널의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템을 구성하는 풍력발전장치의 발전작용이 중단된 상태를 도시한 평면도로, 하우징의 커버가 분리된 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2를 절취선 A-A를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 2에서 발전작용이 수행되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템을 구성하는 풍력발전장치의 사시도로, 하우징의 커버와 일부 통풍안내관이 터널 내벽에 고정된 하우징의 몸체로부터 분리된 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템은 도심 지하 속 거미줄 같이 연결된 터널을 따라 운행하는 지하철이 공익의 목적을 위해 에너지를 소비하는 주체에서 에너지를 생산하는 발전원으로 전환되도록 하기 위한 것으로, 지하철이 필요한 에너지를 자급자족하도록 하거나, 지상에 필요로 하는 공공 에너지를 공급하는 셀-단위 발전소를 만들기 위해 마련된 것이다.

이러한 풍력발전시스템은 지하철이 주행하는 터널(3)의 적어도 일측 내벽(3a)에 설치되는 풍력발전장치(1)를 구비한다.

풍력발전장치(1)는 복수개로 구성되고, 복수의 풍력발전장치(1)는 지하철(2)의 주행방향을 따라 설치될 수 있다. 참고로 도 1은 지하철(2)의 주행방향의 후방 쪽을 도시한 것이다.

여기서 주행풍은 터널(3)을 통과할 때, 지하철(2)의 주행방향으로 앞쪽에 1차적으로 형성되는 양압과, 2차적으로 지하철(2)의 측방과 후방에 형성되어 터널(3) 내부로 외기의 도입을 유도하는 음압을 포함하여 지하철(2)의 주행방향으로 터널(3)을 통과하는 공기의 흐름을 가리킨다.

복수개가 지하철(2)의 주행방향을 따라 배치되는 풍력발전장치(1)는 각각이 셀-단위 발전소를 형성하고, 지하철(2) 주행풍의 양압과 음압에 연속적으로 반응하여 발전작용을 수행할 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 풍력발전장치(1)는 터널(3)에 설치되는 하우징(10)과, 지하철(2)의 주행풍을 이용하여 발전작용을 수행하도록 하우징(10)에 설치되는 발전유닛(20)과, 발전유닛(20)을 통해 생성된 전기를 저장하는 축전기(31)를 포함하는 전장유닛(30)을 구비할 수 있다.

하우징(10)은 지하철(2)의 주행방향을 따라 양 단부가 개방된 통풍로(40)를 구비하여 터널(3)의 내벽(3a)에 설치된다.

발전유닛(20)은 통풍로(40)로 유입되는 지하철(2)의 주행풍에 의해 회전하는 회전팬(21)과, 회전팬(21)의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기(22)를 포함한다.

발전유닛(20)은 통풍가이드(91)를 통해 통풍로(40)에 지지되도록 설치될 수 있다. 통풍가이드(91)는 발전기(22)의 둘레를 통풍이 가능한 상태로 지지하는 브래킷 형태로 마련될 수 있다.

전장유닛(30)은 축전기(31) 및 컨트롤러(32)를 포함하여 발전유닛(20)을 통해 생성한 전기를 수집하여 저장할 수 있다.

전장유닛(30)은 발전유닛(20)을 통해 생성된 전기를 조명장치와 같은 터널(3) 내부의 전기시설이나, 터널(3) 외부의 전기시설과 같은 사용처에서 이용하도록 저장 및 출력할 수 있다.

복수의 풍력발전장치(1)를 통해 저장된 전기는 분할되거나 통합된 상태에서 사용처로 제공될 수 있다.

풍력발전장치(1)의 발전효율이 향상되도록 하면서 전장유닛(30)이 발전작용을 일으키는 주행풍에 간섭될 우려가 없도록 발전유닛(20)은 전장유닛(30)과 전기적으로 접속되는 한 쌍이 전장유닛(30) 양측으로 배치될 수 있다.

도 3에서 미설명 부호 93은 전장유닛(30)과 발전유닛(20) 사이를 전기적으로 접속시키는 케이블을 가리킨다. 케이블(93)은 커넥터에 의해 탈착식으로 양측에 연결될 수 있다.

또한 풍력발전장치(1)는 발전유닛(20) 및 전장유닛(30)의 내구성을 향상시키고, 발전효율을 높이기 위한 구성으로써, 통풍로(40)를 통한 공기의 흐름을 단속하는 밸브유닛(60)을 구비한다.

밸브유닛(60)은 주행풍의 역방향으로 형성되는 역풍이 통풍로(40)로 유입되는 것을 차단하고, 주행풍의 풍압이 소정크기 이상으로 형성되었을 때 통풍로(40)가 개방되도록 통풍로(40) 상의 공기의 흐름을 제어한다.

터널(3) 내부에서 형성되는 와류 등에 의해 주행풍의 반대방향으로 형성되는 역풍이 통풍로(40) 내부로 유입되는 것이 차단된 상태에서 하우징(10) 내부의 회전팬(21)은 일방향을 이루는 정방향으로만 회전하게 된다.

또 주행풍의 풍압이 소정크기 이상일 때 통풍로(40)가 개방되는 구조에서는 방전율을 감안하여 축전기(31)에 축전이 가능한 상태에서만 발전유닛(20)의 발전작용이 수행되도록 할 수 있고, 이에 따라 낮은 풍압의 주행풍에 의해 회전팬(21)의 회전속도가 저조하여 실질적으로 축전이 어려운 환경에서 발전유닛(20)의 동작을 제한하여 발전유닛(20)의 내구성을 더욱 개선할 수 있게 된다.

통풍로(40)가 개방되도록 밸브유닛(60)을 동작시키는 주행풍의 풍압은 지하철(2)이 평균속도로 터널(3)을 통과하는 과정에서 터널(3)에 형성되는 주행풍의 풍압범위 내에서 정해질 수 있고, 이렇게 정해진 주행풍의 풍압값은 적정 풍압이 될 수 있다.

적정 풍압은 터널(3)과 지하철(2)의 사이즈 및 길이와, 터널(3)을 통과하는 지하철(2)의 평균속도에 따라 다르게 설정될 수 있다.

또 회전팬(21)이 주행풍의 적정풍압의 조건에서 회전하는 구조에서는 회전팬(21)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 변환절차나 변환구조를 간소화시킬 수 있게 되므로, 발전유닛(20)의 발전효율도 개선할 수 있게 된다.

이와 같이 내구성 및 발전효율이 개선된 발전유닛(20)은 일반 도로의 차량에 의해 형성되는 풍압보다 압력증대 폭이 큰 지하철(2)의 주행풍에 의해 고속으로 회전하면서 일정값 이상의 전기를 지속적으로 안전하게 생산해 낼 수 있게 된다.

통풍로(40)는 내경이 축소되는 축경부(41)를 포함할 수 있다. 그리고 밸브유닛(60)은 축경부(41)를 개폐하도록 주행풍의 배출방향으로 축경부(41) 일측의 통풍로(40)에 이동 가능하게 마련되는 개폐부재(61)와, 개폐부재(61)를 축경부(41)를 폐쇄시키는 방향으로 탄성지지 하는 탄성부재(62)를 포함할 수 있다.

축경부(41)는 통풍로(40)의 길이방향으로 그 양측의 통풍로(40)보다 적은 내경을 형성하도록 내경이 축소되고, 축경부(41)의 내경은 통풍구(42)를 형성할 수 있다.

개폐부재(61)는 대략 구체에 가까운 형상을 구비하고, 그 최대직경이 통풍구(42)보다는 크고 통풍구(42) 주변의 통풍로(40)의 내경보다는 작게 마련될 수 있다.

개폐부재(61)의 이동을 안내하기 위해 통풍구(40)에는 가이드축(63)이 마련되고, 개폐부재(61)에는 가이드축(63)에 슬라이딩 가능하게 결합할 수 있다.

탄성부재(62)는 가이드축(63) 둘레에 결합하는 코일스프링(62a)을 포함할 수 있다. 가이드축(63)은 통풍가이드(92)를 통해 지지되고, 탄성부재(62)는 양단이 통풍가이드(92)와 개폐부재(61) 사이에 지지되도록 가이드축(63) 둘레에 끼워질 수 있다.

개폐부재(61)가 주행풍의 배출방향으로 축경부(41) 일측에 위치된 상태에서 탄성부재(62)에 지지된 상태로 통풍구(42)를 탄력적으로 폐쇄시키는 구조에서는 도 2와 같이, 통풍로(40) 내부로 역풍이 유입되더라도 유입된 역풍의 방향(A)이 탄성부재(62)가 개폐부재(61)를 탄성지지 하는 방향과 일치하게 된다. 따라서 개폐부재(61)는 역풍의 영향을 받지 않고 통풍구(42)를 폐쇄한 상태를 안전하게 유지할 수 있게 된다.

도 1과 같이, 터널(3)에 단일의 지하철(2)이 일방향으로 주행하는 경우, 풍력발전장치(1)는 터널(3) 양쪽의 내벽에 각각 배치되고, 양쪽에 배치되는 풍력발전장치(1)들은 모두 개폐부재(61)가 지하철(2)의 주행방향으로 이동하면서 통풍로(40)를 개방시키도록 마련되어 역풍에 의해 통풍로(40)가 개방되는 것을 차단할 수 있다.

도 1과 달리, 터널(3) 내부에 한 쌍이 지하철이 서로 반대 방향으로 주행하는 경우, 터널(3)의 일측과 타측 내벽에 설치되는 풍력발전장치(1)들은 각각 개폐부재(61)가 인접한 지하철의 주행방향으로 이동하면서 통풍로(40)를 개방시키도록 마련되어 통풍로(10)를 개방시키는 개폐부재(61)의 이동방향이 서로 반대가 될 수 있다. 이때 일측 내벽에 인접하는 지하철에 의해 형성되는 주행풍은 타측 내벽에 설치되는 풍력발전장치에 역풍으로 작용할 수 있다또 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성부재(62)가 적정 풍압의 주행풍에 의해 압축되도록 마련됨에 따라 적정 풍압의 주행풍이 통풍로(40)로 유입될 경우, 개폐부재(61)는 탄성부재(62)를 압축하면서 통풍구(42)를 개방시켜 발전유닛(20)의 회전팬(21)이 주행풍에 의해 회전하면서 발전작용을 수행하도록 할 수 있다. 따라서 탄성부재(62)로는 터널(3) 별로 다른 값을 가질 수 있는 주행풍의 적정풍압에서 개폐부재(61)에 밀려 압축될 수 있는 탄성력을 갖도록 마련된 것이 채용될 수 있다. 참고로 도 4에서 B는 주행풍의 방향을 가리킨다.

통풍로(40)는 길이방향을 따라 중앙 쪽 구간의 중앙부(40a)와, 주행풍이 유입되는 일 단부 쪽 구간의 유입단부(40b)와, 주행풍이 배출되는 타 단부 쪽 구간의 배출단부(40c)을 포함할 수 있다. 그리고 축경부(41)는 유입단부(40b)와 중앙부(40a) 사이에 마련되는 제1축경부(41a) 및 중앙부(40a)와 배출단부(40c) 사이에 마련되는 제2축경부(41b)를 포함하고, 밸브유닛(60)은 제1축경부(41a)를 개폐하는 제1밸브유닛(60a) 및 제2축경부(41b)를 개폐하는 제2밸브유닛(60b)을 포함하여 한 쌍으로 마련될 수 있다.

전술한 바와 같이 개폐부재(61)가 주행풍의 배출방향으로 축경부(41) 일측으로 위치하는 밸브유닛(60)의 배치에 따르면, 제1축경부(41a)를 개폐하는 제1밸브유닛(60a)은 주행풍의 배출방향이 되는 중앙부(40a) 쪽으로 설치되고, 제2축경부(41b)를 개폐하는 제2밸브유닛(60b)은 배출단부(40c) 쪽으로 설치된다.

따라서 배출단부(40c)가 제2밸브유닛(60b)의 수용을 위한 길이를 확보할 수 있도록 통풍로(40)는 배출단부(40c)의 길이가 유입단부(40b)의 길이보다 상대적으로 더 길게 마련될 수 있다.

또 유입단부(40b)를 통해 통풍로(40)에 진입하는 주행풍이 통풍로(40)를 통과하는 과정에서 가속되어 발전유닛(20)에 의한 발전효율을 높일 수 있도록 배출단부(40c)의 직경은 유입단부(40b)의 직경(b1)에 비해 상대적으로 적어지도록 마련될 수 있다.

통풍로(40)는 양 단부 쪽이 제1밸브유닛(60a)과 제2밸브유닛(60b)에 의해 함께 개폐됨에 따라 주행풍이 적정 풍압을 형성할 경우에는 양 단부가 함께 개방되어 발전유닛(20)의 발전작용이 수행되도록 하고, 주행풍이 적정 풍압보다 낮은 풍압을 형성하거나 역풍이 유입될 경우 양 단부가 함께 폐쇄된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이에 따르면, 터널(3) 내부의 이물은 발전유닛(20)에 의한 발전작용이 수행되고 있는 상태에서는 발전유닛(20) 주변으로 유입될 경우 주행풍에 의해 통풍로(40) 외부로 배출되고, 발전유닛(20)의 발전작용이 정지된 상태에서는 통풍로(40)의 양 단부가 함께 폐쇄된 상태를 유지하게 되어 터널(3) 내부 이물은 발전유닛(20) 주변으로의 유입이 차단된다.

따라서 발전유닛(20)은 그 주변으로 터널(3) 내부의 이물의 유입이 차단됨에 따라 터널(3) 내부의 이물에 의해 내구성이 저하될 우려가 없게 되고, 이에 따라 풍력발전장치(1)는 발전유닛(20)의 이물 처리나 세척에 따른 유지보수 작업시간을 줄일 수 있게 된다.

또한 풍력발전장치(1)의 설치 및 유지보수 작업성을 개선하기 위한 것으로, 통풍로(40)는 하우징에 장착되는 통풍안내관(50)을 통해 형성되며, 발전유닛(20)은 한 쌍의 밸브유닛(60)과 함께 통풍로(40)에 일체로 장착될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 터널(3) 내벽(3a)에 고정되는 몸체(11)와, 몸체(11)에 착탈 가능하게 결합하는 커버(12)를 구비하고, 통풍안내관(50)은 커버(12)가 몸체(11)로부터 개방된 상태에서 몸체(11)에 착탈 가능하게 결합하도록 마련될 수 있다.

몸체(11)는 앙카볼트와 같은 체결수단(94)을 통해 내벽(3a)에 고정되고, 몸체(11)에는 복수의 체결수단(94)의 체결을 위한 체결홀(11a)이 마련될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 몸체(11)에는 걸림홈(11b)이 마련되고, 커버(12)는 걸림홈(11b)에 대응하는 위치에 걸림홈(11b)에 걸려지지 되도록 끼워지는 걸림돌기(12b)를 구비할 수 있다.

몸체(11)가 내벽(3a)에 고정되는 구조와, 몸체(11)와 커버(12) 사이의 착탈 가능하게 결합하는 구조가 전술한 형태로 한정되는 것은 아니다. 몸체(11)는 내벽(3a)에 분리가 방지되도록 견고하게 고정될 수 있는 범위 내에서 다양한 결합구조를 이루어 내벽(3a)에 고정되고, 몸체(11)와 커버(12) 사이에는 커버(12)가 몸체(11)로부터 간편하게 분리될 수 있도록 결합하는 범위 내에서 볼트체결방식을 포함하는 다양한 결합구조가 적용될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 통풍안내관(50)은 통풍로(40)의 제1축경부(41a)와 제2축경부(41b)에 대응하는 구간의 직경이 줄어들도록 길이방향을 따라 외면에 굴곡을 갖는 중공의 관 형태로 마련되고, 몸체(11)와 커버(12)에는 통풍안내관(50)을 안착된 상태로 지지하는 지지홈(11c,12c)이 마련될 수 있다.

몸체(11)와 커버(12)가 결합된 상태에서 지지홈(11c,12c) 사이는 하우징(10)의 길이방향으로 양 단부가 개방된 중공을 형성하여 그 사이에 안착되는 통풍안내관(50)을 안전하게 지지할 수 있다.

몸체(11)와 커버(12)의 지지홈(11c,12c) 중 몸체(11) 쪽의 지지홈(11c)은 안착된 통풍안내관(50)이 외력이 가해지기 전까지 안착상태를 유지하도록 통풍안내관(50)의 외면을 탄력적으로 파지하는 형태로 감싸 지지할 수 있다.

물론 지지홈(11c)과 통풍안내관(50) 사이에는 지지홈(11c)에 안착된 통풍안내관(50)이 외력이 가해지기 전까지 지지홈(11c)에 안착한 상태를 유지할 수 있는 범위 내에서 걸림구조를 포함하는 다양한 결합구조가 채용될 수 있다.

따라서 통풍안내관(50)은 몸체(11)로부터 커버(12)가 분리된 상태에서 작업자가 외력을 가하여 몸체(11)로부터 분리시킬 때가지 몸체(11)에 안정적으로 지지된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 풍력발전장치(1)는 통풍안내관(50)을 통째로 교체하는 방식을 이용하여 밸브유닛(60)이나 발전유닛(20)을 현장에서 즉각적으로 교체하거나 보수할 수 있게 된다.

예를 들어 해당 터널(3)을 주행하는 지하철(2)의 평균 운행속도가 변경되어 발전유닛(20)이나 밸브유닛(60)을 새로운 규격을 갖는 것으로 바꿔야 하거나, 발전유닛(20)이나 밸브유닛(60)이 파손되거나 수리가 요구되는 상황이 발생할 경우, 작업자는 발전유닛(20)이나 밸브유닛(60)이 현장에서 바로 적용될 수 있게 교체되거나 수리되어 있는 다른 송풍안내관(50)을 미리 준비한 상태에서 터널(3) 내부로 들어갈 수 있다.

이 상태에서 작업자는 하우징(10)의 몸체(11)로부터 커버(12)를 개방시키고, 몸체(11)에 장착되어 있던 송풍안내관(50)을 새로운 것으로 교체함으로써, 설치현장에서 발전유닛(20)이나 밸브유닛(60)의 유지보수작업 시간을 단축할 수 있게 된다.

따라서 본 실시예에 따른 풍력발전시스템에 따르면, 지하철(2)의 운행이 중단되는 시간대에만 관리자의 출입이 허용되는 지하철(2) 터널(3)의 특성을 감안하여 풍력발전장치(1)의 유지보수작업에 필요한 시간을 최대한 단축시킴으로써, 풍력발전장치(1)의 유지보수에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

1: 풍력발전장치 2:지하철
3: 터널 10: 하우징
11: 몸체 12: 커버
20: 발전유닛 21: 회전팬
22: 발전기 30: 전장유닛
31: 축전기 32: 컨트롤러
40: 통풍로 40a: 중앙부
40b: 유입단부 40c: 배출단부
41: 축경부 50: 통풍안내관
60: 밸브유닛 60a: 제1밸브유닛
60b: 제2밸브유닛

Claims (5)

1. 지하철이 주행하는 터널의 내벽에 설치되는 적어도 하나의 풍력발전장치를 포함하고,
   상기 풍력발전장치는,
   지하철의 주행방향을 따라 양 단부가 개방된 통풍로를 구비하여 상기 내벽에 설치되는 하우징;
   상기 통풍로로 유입되는 상기 지하철의 주행풍에 의해 회전하는 회전팬과, 상기 회전팬의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 상기 통풍로에 설치되는 발전유닛;
   상기 주행풍의 역방향으로 형성되는 역풍이 상기 통풍로로 유입되는 것은 차단하고, 상기 주행풍의 풍압이 소정크기 이상일 때 상기 통풍로가 개방되도록 상기 통풍로를 통한 공기의 흐름을 단속하는 밸브유닛;을 포함하고,
   상기 통풍로는,
   내경이 축소되는 축경부;를 포함하고,
   상기 밸브유닛은,
   상기 축경부를 개폐하도록 상기 주행풍의 배출방향으로 상기 축경부 일측의 상기 통풍로에 이동 가능하게 마련되는 개폐부재; 및
   상기 개폐부재를 상기 축경부를 폐쇄시키는 방향으로 탄성지지 하는 탄성부재;를 포함하는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 통풍로는,
   상기 중앙 쪽 구간의 중앙부;
   상기 주행풍이 유입되는 일 단부 쪽 구간의 유입단부;
   상기 주행풍이 배출되는 타 단부 쪽 구간의 배출단부;을 포함하고,
   상기 축경부는,
   상기 유입단부와 상기 중앙부 사이에 마련되는 제1축경부;
   상기 중앙부와 상기 배출단부 사이에 마련되는 제2축경부;를 포함하고,
   상기 밸브유닛은,
   상기 제1축경부를 개폐하는 제1밸브유닛;
   상기 제2축경부를 개폐하는 제2밸브유닛;을 포함하는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템.
4. 지하철이 주행하는 터널의 내벽에 설치되는 적어도 하나의 풍력발전장치를 포함하고,
   상기 풍력발전장치는,
   지하철의 주행방향을 따라 양 단부가 개방된 통풍로를 구비하여 상기 내벽에 설치되는 하우징;
   상기 통풍로로 유입되는 상기 지하철의 주행풍에 의해 회전하는 회전팬과, 상기 회전팬의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 상기 통풍로에 설치되는 발전유닛;
   상기 주행풍의 역방향으로 형성되는 역풍이 상기 통풍로로 유입되는 것은 차단하고, 상기 주행풍의 풍압이 소정크기 이상일 때 상기 통풍로가 개방되도록 상기 통풍로를 통한 공기의 흐름을 단속하는 밸브유닛;을 포함하고,
   상기 하우징은,
   상기 내벽에 고정되는 몸체; 및
   상기 몸체에 착탈 가능하게 결합하는 커버;를 포함하고,
   상기 밸브유닛과 발전유닛은 상기 통풍로에 일체로 장착되며,
   상기 풍력발전장치는,
   상기 통풍로를 형성하고, 상기 커버가 몸체로부터 개방된 상태에서 상기 몸체에 착탈 가능하게 결합하는 통풍안내관;을 더 포함하는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템.
5. 제 1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 풍력발전장치는,
   상기 발전기를 통해 발전된 전기를 저장하는 축전기를 포함하는 전장유닛;을 더 포함하고,
   상기 발전유닛은 상기 전장유닛과 전기적으로 접속되는 한 쌍이 상기 전장유닛 양측으로 배치되는 지하철 주행풍을 이용한 풍력발전시스템.

Images