KR102067906B1 - 부유식 풍력발전 시스템 - Google Patents

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임도형
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 부유식 풍력발전 시스템에 관한 것으로서, 해수면에 부유되어 풍력에 의해 회전되는 풍력터빈; 상기 풍력터빈을 중심으로 도넛 형상으로 형성되며, 해수면에 부유된 상태로 상기 풍력터빈의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 생산하는 발전부; 및 상기 풍력터빈과 상기 발전부를 연결하여 상기 풍력터빈의 회전력을 상기 발전부로 전달하는 회전력전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

부유식 풍력발전 시스템{Wind Power Generation System of Floating-Type}
본 발명은 부유식 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전 시스템은 회전축 부재의 방향에 따라, 바람이 불어오는 방향과 블레이드의 회전축 부재 방향이 평행하게 설치된 수평축 풍력터빈 방식(horizontal axis wind turbine, HAWT)과 바람이 불어오는 방향과 블레이드의 회전축 부재 방향이 수직으로 설치된 수직축 풍력터빈 방식(vertical axis wind turbine, VAWT)으로 구분될 수 있다.
여기서, 수직축 풍력터빈 방식은 바람의 방향에 관계없이 운전될 수 있고, 수평축 풍력 방식 보다 낮은 풍속에서 동작이 가능하므로, 한국, 일본 등과 같이 풍속 및 바람의 방향이 일정하지 않은 지역에 적합할 수 있다. 이에, 한국, 일본 등에서는 수직축 풍력터빈 방식의 풍력발전 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
풍력터빈은 그 출력이 발전기의 로터 직경의 제곱에 비례(P=1/2*ρ*A*V3)하므로, 대형화할수록 COE(Cost of Energy)도 낮아지기 때문에 풍력발전 시스템의 경쟁력을 확보하기 위해서는 대형화할 필요가 있다.
이를 위해 'Siemens'사에서는 풍력 용량 8MW급 풍력발전 시스템을 양산 중에 있으며, 'GE Renewable Energy'에서는 풍력 용량 12MW급 풍력발전 시스템을 5년에 걸쳐 역대 최대 크기의 풍력발전기인 Haliade-X를 개발할 계획에 있다.
그런데 풍력발전 시스템의 대형화를 위해서는 7MW 이상 초대형 풍력발전 시스템의 하중을 전달/지지할 수 있는 기계요소 특히 사이즈가 큰 베어링 및 기어의 양산 및 수급에 어려움 있어, 대형화가 현실적으로 곤란하며, 이러한 상황을 고려하여 현재 가장 경제성 있는 풍력발전 시스템으로 5MW급이 널리 보급되고 있다.
즉, 기존의 풍력발전 시스템은 5MW급이 경제성이 있으나, 그 이상의 풍력 용량을 갖는 초대형 풍력발전 시스템의 개발을 위해서는 기계요소 양산 및 수급 등 기술적으로 해결해야 할 문제에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 베어링 및 기어 등의 기계요소가 필요 없도록 하여 제작이 간편하면서도 초대형화(예를 들어, 30~50MW이상 제작 가능) 할 수 있도록 하는 부유식 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 기술적인 곤란함 없이 초대형화로 제작할 수 있어, 경제성, 제품 및 원가경쟁력 측면에서 경쟁사와의 경쟁 우위를 점할 수 있도록 하는 부유식 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 해수면에 부유되어 풍력에 의해 회전되는 풍력터빈; 상기 풍력터빈을 중심으로 도넛 형상으로 형성되며, 해수면에 부유된 상태로 상기 풍력터빈의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 생산하는 발전부; 및 상기 풍력터빈과 상기 발전부를 연결하여 상기 풍력터빈의 회전력을 상기 발전부로 전달하는 회전력전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 풍력터빈은, 풍력에 의해 회전되는 회전체; 및 상기 회전체에 부력을 제공하는 부력체를 포함하고, 상기 회전체와 상기 부력체는, 일체형 또는 결합 및 분해 가능한 조립형으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 부력체와 상기 회전체는, 베어링 및 기어 없이 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 발전부는, 상기 풍력터빈을 중심으로 도넛 형상으로 형성되며, 해수면에 부유된 상태로 상기 회전력전달부에 의해 상기 풍력터빈의 회전력을 전달받아 회전하는 로터부; 및 상기 풍력터빈을 중심으로 도넛 형상으로 상기 로터부의 외측에 형성되며, 해수면에 부유된 상태로 상기 로터부를 회전 가능하게 고정하는 스테이터부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 로터부는, 해수면에 부유하도록 구성되며, 상기 회전력전달부와 연결되는 로터몸체; 및 상기 로터몸체의 외주면을 따라 마련되는 로터코어를 포함하고, 상기 스테이터부는, 해수면에 부유하도록 구성되며, 계류부에 연결되어 정지 상태를 유지하는 스테이터몸체; 및 상기 스테이터몸체의 내주면을 따라 마련되며, 상기 로터코어와 대향되는 스테이터코어를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 스테이터부는, 상기 스테이터몸체로부터 내측으로 연장되며, 상기 로터부가 이탈하지 않도록 잡아주는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 스토퍼는, 상기 로터부의 회전 시 상기 스테이터코어와 상기 로터코어 사이에 해수가 유입되어 윤활 기능을 하는 수막이 형성하도록, 상기 스테이터코어와 상기 로터코어 사이에 일정 거리 갭이 형성되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 로터부와 상기 스테이터부는, 베어링 및 기어 없이 일정 거리 갭을 두고 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 회전력전달부는, 상기 풍력터빈과 상기 발전부 사이를 연결하는 와이어로프로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 풍력터빈과 상기 발전부는, 베어링 및 기어 없이 상기 와이어로프로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 발전부를 계류시키는 계류부를 더 포함하며, 상기 계류부는, 상기 발전부에 적어도 하나 이상 연결되는 앵커체인; 및 상기 앵커체인과 연결되어 해저면에 일부가 삽입되는 고정부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 풍력터빈의 부력체와 회전체를 베어링 및 기어 등의 기계요소가 없는 일체형 단순 구조물로 형성함으로써, 제작이 간편하고 고장 확률이 낮아 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 풍력터빈의 6자유 하중 중에서 와이어로프를 통해 토크 성분만 발전부로 전달할 수 있도록 구성함으로써, 발전부의 기계적/전기적 손상을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 발전부를 베어링 및 기어 등 접촉이 발생하는 기계부품이 거의 없도록 구성함으로써, 동력 전달계의 마모에 따른 손상 및 수명 저하를 방지할 수 있고, 고장 확률이 낮아 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 구조 특성 상 발전부의 로터부 및 스테이터부의 직경을 크게 하는데 제한이 없어, 기존 풍력 발전기에 비해 매우 크게 할 수 있어, 발전기 용량이 로터 직경의 제곱에 비례함을 고려할 때, 적은 회전수로 높은 출력의 전기를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 풍력발전 시스템은, 베어링 및 기어 등의 기계요소가 없으면서 큰 하중을 부력만으로 지지하도록 구성함으로써, 기술적인 곤란함 없이 초대형화(예를 들어, 30~50MW이상 제작 가능)로 제작할 수 있어, 경제성이 우수하면서도 원가경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 발전부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 발전부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 정단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 발전부의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템의 발전부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력발전 시스템(10)은, 바람이 불어오는 방향과 블레이드의 회전축 부재 방향이 수직으로 설치된 수직축 풍력터빈 방식의 풍력발전 시스템으로서, 해저면에 고정되어 해수면에 부유하도록 설치될 수 있으며, 풍력터빈(100), 발전부(200), 회전력전달부(300), 계류부(400)를 포함할 수 있다.
풍력터빈(100)은, 해수면에 부유되어 풍력에 의해 회전될 수 있으며, 부력체(110), 회전체(120)를 포함할 수 있다. 풍력터빈(100)은, 경량 고강도 복합재로 제작될 수 있다.
부력체(110)는, 해수면에 부유하여 후술할 회전체(120)에 부력을 제공할 수 있다. 부력체(110)는, 하부회전축부재(111), 보조부력부재(112), 중량부재(113)를 포함할 수 있다. 이러한 부력체(110)는, 후술할 회전체(120)와 일체형으로 형성될 수 있으며, 회전체(120)와 결합 및 분해 가능한 조립형으로 형성될 수 있음은 물론이다.
하부회전축부재(111)는, 소정의 부력을 갖는 재질로 형성되어 해수면에 부유할 수 있으며, 후술할 회전체(120)에 부력을 제공하는 메인 부력 부재일 수 있다.
이러한 하부회전축부재(111)는, 해수면에 독립적으로 부유할 수 있으며, 풍력에 의해 소정의 각도로 기울어지더라도, 기울어진 각도를 유지하면서, 풍력에 의하여 회전하는 후술할 회전체(120)와 함께 회전될 수 있다.
상기한 하부회전축부재(111)는, 상단부가 후술할 회전체(120)의 상부회전축부재(121)의 하단부와 연결될 수 있으며, 상부회전축부재(121)와 일체형으로 제작되거나, 상부회전축부재(121)와 결합 및 분해 가능한 조립형으로 제작될 수 있음은 물론이다.
보조부력부재(112)는, 하부회전축부재(111)에 적어도 하나 이상의 삽입 장착될 수 있으며, 하부회전축부재(111)에 추가적으로 부력을 제공할 수 있다.
이러한 보조부력부재(112), 하부회전축부재(111)의 길이를 늘리지 않으면서 풍력터빈(100)의 전체적인 부력을 높이는 기능을 가지며, 하부회전축부재(111)에 끼워지도록 중앙에 삽입홀이 형성된 원형 기둥 형태를 가질 수 있다. 보조부력부재(112), 원형 기둥 형태를 가질 수 있지만, 이것은 일 예에 불과하며, 하부회전축부재(111)의 외주면을 돌출시켜 제작될 수 있고, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.
이때, 보조부력부재(112)의 반경 및/또는 장착 개수에 의해, 하부회전축부재(111), 나아가, 풍력터빈(100)의 전체 부력이 결정될 수 있으며, 이러한 보조부력부재(112)로 인해, 낮은 수심에서 부력체(110)의 길이를 짧게 형성하더라도, 풍력터빈(100)이 필요로 하는 부력을 용이하게 확보할 수 있다.
중량부재(113)는, 하부회전축부재(111)의 최하부에 장착될 수 있다.
이러한 중량부재(113)는, 소정의 중량을 가지도록 제공됨에 따라, 풍력터빈(100)의 무게 중심을 낮추는 역할을 수행할 수 있다.
회전체(120)는, 부력체(110)에 의해 해수면에 부유될 수 있으며, 풍력에 의해 회전될 수 있도록 구성될 수 있다. 회전체(120)는, 약 5도 정도 기울어져 있다가 회전하면서 세워질 수 있으며, 상부회전축부재(121), 블레이드(122), 연결부재(123)를 포함할 수 있다.
상부회전축부재(121)는, 부력체(110)의 하부회전축부재(111)에 연결되어 하부회전축부재(111)로부터 상방으로 연장될 수 있다.
이러한 상부회전축부재(121)는, 하부회전축부재(111)의 반경 보다 작은 반경을 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상부회전축부재(121)의 반경이 하부회전축부재(111)의 반경과 동일하게 형성될 수 있음은 물론이다.
상기한 상부회전축부재(121)는, 하부회전축부재(111)가 상방으로 길게 연장되어 하나의 회전축 부재로서 풍력터빈(100)의 회전축 역할을 수행하도록 하부회전축부재(111)와 일체형으로 제작되거나, 하부회전축부재(111)와 결합 및 분해 가능한 조립형으로 제작될 수 있음은 물론이다.
블레이드(122)는, 상부회전축부재(121)를 중심에 두고 원주상에서 소정의 간격으로 이격되어 복수 개로 배치될 수 있으며, 바람이 부는 경우, 바람의 방향에 관계없이 풍력터빈(100) 전체와 함께 상하부회전축부재(121, 111)를 회전축으로 하여 회전할 수 있다.
이러한 블레이드(122)는, 소정의 회전 반경을 갖도록 구성될 수 있다. 여기서, 블레이드(122)의 회전 반경이란, 블레이드(122)의 각 지점에 대하여 블레이드(122)가 풍력터빈(100)과 하부회전축부재(111)의 중심축을 회전축으로 회전하면서 만드는 원주의 반경을 의미할 수 있다.
한편, 블레이드(122)가 갖는 회전 반경은 해수면으로부터의 높이가 올라갈수록 증가하는 구조이다. 달리 말하면, 블레이드(122)의 회전 반경은 해수면으로부터의 높이에 따른 풍속에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 한편, 풍속은 해수면이나 지면의 저항 또는 마찰, 경계층(boundary layer) 효과 등으로 인해, 해수면과 가까울수록 느리며, 해수면으로부터 높아질수록 급격히 빨라지다가 소정의 높이(예를 들면, 해수면으로부터 약 30m) 이상에서는 보다 천천히 빨라지는 양상이다.
연결부재(123)는, 상부회전축부재(121)와 블레이드(122) 사이에 구비될 수 있으며, 블레이드(122)의 적어도 하나 이상의 지점을 상부회전축부재(121)에 연결 및 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 풍력터빈(100)을 구성하는 부력체(110) 및 회전체(120)는, 일체형 또는 결합 및 분해 가능한 조립형으로 연결되기 때문에, 베어링 및 기어 등의 기계요소를 필요로 하지 않아, 제작이 간편하고 고장 확률을 낮출 수 있다.
발전부(200)는, 풍력터빈(100)을 중심으로 도넛 형상으로 형성될 수 있으며, 해수면에 부유된 상태로 후술할 회전력전달부(300)에 의해 풍력터빈(100)의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 생산하도록 구성될 수 있다. 발전부(200)는, 로터부(rotor; 210), 스테이터부(stator; 220)를 포함할 수 있다.
로터부(210)는, 풍력터빈(100)을 중심으로 도넛 형상으로 형성될 수 있으며, 해수면에 부유된 상태로 후술할 회전력전달부(300)에 의해 풍력터빈(100)의 회전력을 전달받아 회전할 수 있다.
이러한 로터부(210)는, 후술할 스테이터부(220)와 대향되도록 배치되어 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 해수면에 부유하도록 구성되는 로터몸체(211)와, 로터몸체(211)의 외주면을 따라 마련되는 로터코어(212)를 포함할 수 있다.
로터몸체(211)에는 풍력터빈(100)으로부터 회전력을 전달받기 위해 후술할 회전력전달부(300)가 일정 간격으로 연결될 수 있으며, 로터코어(212)는 후술할 스테이터부(220)의 스테이터코어(222)와 대향되어 회전에 의해 전기 에너지를 생산할 수 있게 한다.
스테이터부(220)는, 풍력터빈(100)을 중심으로 도넛 형상으로 로터부(210)의 외측에 형성될 수 있으며, 해수면에 부유된 상태로 후술할 로터부(210)를 회전 가능하게 고정할 수 있다.
이러한 스테이터부(220)는, 로터부(210)와 대향되도록 배치되어 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 해수면에 부유하도록 구성되는 스테이터몸체(221)와, 스테이터몸체(221)의 내주면을 따라 마련되는 스테이터코어(222)와, 스테이터몸체(221)로부터 내측으로 연장되어 스테이터코어(222)와 로터코어(212) 사이에 갭(230)을 유지하면서 로터부(210)가 이탈하지 않도록 잡아주는 스토퍼(223)를 포함할 수 있다.
이때, 스토퍼(223)는 스테이터코어(222)와 로터코어(212) 사이에 일정 거리의 갭(230)이 형성되도록 함으로써, 로터부(210)의 회전 시 갭(230)에 유입된 해수가 수막을 형성하여 윤활 기능을 하게 된다. 즉, 스토퍼(223)는, 발전부(200)를 구성하는 로터부(210)와 스테이터부(220) 사이에 베어링 및 기어 등 접촉이 발생하는 기계부품을 생략 가능하게 한다.
또한, 스토퍼(223)는 로터부(210)가 회전할 때 마찰이 발생될 수 있으며, 마찰 저항을 줄이기 위해 경량 고강도 복합재로 제작할 수 있다.
스테이터몸체(221)에는 발전부(200)를 일정 지점에 정지 상태로 계류시키기 위해 후술할 계류부(400)가 일정 간격으로 연결될 수 있으며, 스테이터코어(222)는 로터코어(212)와 대향되어 로터코어(212)의 회전에 의해 발생한 자력선을 끊어 기전력이 발생되도록 하여 전기 에너지를 생산할 수 있게 한다.
상기와 같이 구성되는 발전부(200)는, 로터부(210)와 스테이터부(220) 사이에 베어링 및 기어 등 접촉이 발생하는 기계부품이 거의 없이 도넛 형상 로터부(210)와 스테이터부(220) 사이에 일정한 갭(230)만 유지하도록 함으로써, 동력 전달계의 마모에 따른 손상 및 수명 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 구조 특성 상 발전부(200)의 로터부(210) 및 스테이터부(220)의 직경을 크게 하는데 제한이 없어, 본 발명의 부유식 풍력발전 시스템(10)을 기존 풍력 발전기에 비해 매우 크게 예를 들어 30~50MW급으로 초대형으로 제작 가능하게 한다.
회전력전달부(300)는, 풍력터빈(100)과 발전부(200)를 연결하도록 설치될 수 있으며, 풍력터빈(100)의 회전력을 발전부(200)로 전달하여 발전부(200)에서 전기 에너지를 생산할 수 있도록 한다.
이러한 회전력전달부(300)는, 와이어로프(310)와 힌지(320)에 의해 풍력터빈(100)의 회전체(120)와 발전부(200)의 로터몸체(211)를 연결할 수 있으며, 힌지(320)는 와이어로프(310)를 고정하는 것으로 로터몸체(211)는 물론 상부회전축부재(121)의 하단 둘레를 따라 구비될 수 있다.
와이어로프(310)는, 풍력터빈(100)과 발전부(200) 사이에 느슨하게 연결하는 것이 바람직한데, 이는 팽팽하게 연결할 경우 돌풍 등으로 풍력터빈(100)이 회전 없이 흔들리면서 발생하는 진동이 발전부(200)의 로터부(210)로 직접 전달되어 로터부(210)의 내구성을 저하시키는 문제가 있기 때문이며, 느슨할 경우 풍력터빈(100)의 회전력만 전달되고 진동 전달은 최소화되기 때문이다.
상기와 같이 구성되는 회전력전달부(300)는, 풍력터빈(100)의 6자유 하중 중에서 와이어로프(310)를 통해 토크 성분만 발전부(200)로 전달할 수 있어, 기계적/전기적 손상을 줄일 수 있다.
상기에서, 와이어로프(310)로 이루어지는 회전력전달부(300)에 의해 풍력터빈(100)과 발전부(200)가 연결됨으로 인하여, 풍력터빈(100)의 회전력을 베어링 및 기어 등의 기계요소 없이 발전부(200)에 전달할 수 있다.
계류부(400)는, 발전부(200)와 해저면 사이에 적어도 셋 이상 구비되어 발전부(200)를 안정적으로 계류시킬 수 있다.
이러한 계류부(400)는, 해저면과 발전부(200) 사이를 앵커체인(410) 및 고정부재(420)를 이용하여 연결 지지함에 따라, 발전부(200)를 계류시킬 수 있다.
앵커체인(410)은 발전부(200)의 스테이터몸체(221)에 적어도 하나 이상 연결되어 발전부(200)를 보다 견고하게 계류될 수 있으며, 일 예로 금속 등으로 이루어져 소정의 강성을 가질 수 있다.
고정부재(420)는 앵커체인(410)과 연결되어 해저면에 일부가 삽입될 수 있다. 고정부재(420)는 일 예로 원형 등과 같은 형태를 갖는 닻을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예는, 풍력터빈(100)의 부력체(110)와 회전체(120)를 베어링 및 기어 등의 기계요소가 없는 일체형 단순 구조물로 형성함으로써, 제작이 간편하고 고장 확률이 낮아 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 풍력터빈(100)의 6자유 하중 중에서 와이어로프(310)를 통해 토크 성분만 발전부(200)로 전달할 수 있도록 구성함으로써, 발전부(200)의 기계적/전기적 손상을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예는, 발전부(200)를 베어링 및 기어 등 접촉이 발생하는 기계부품이 거의 없도록 구성함으로써, 동력 전달계의 마모에 따른 손상 및 수명 저하를 방지할 수 있고, 고장 확률이 낮아 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 구조 특성 상 발전부(200)의 로터부(210) 및 스테이터부(220)의 직경을 크게 하는데 제한이 없어, 기존 풍력 발전기에 비해 매우 크게 할 수 있어, 발전기 용량이 로터 직경의 제곱에 비례함을 고려할 때, 적은 회전수로 높은 출력의 전기를 생산할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 부유식 풍력발전 시스템(10)을 베어링 및 기어 등의 기계요소가 없으면서 큰 하중을 부력만으로 지지하도록 구성함으로써, 기술적인 곤란함 없이 초대형화(예를 들어, 30~50MW이상 제작 가능)로 제작할 수 있어, 경제성이 우수하면서도 원가경쟁력을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 부유식 풍력발전 시스템 100: 풍력터빈
110: 부력체 111: 하부회전축부재
112: 보조부력부재 113: 중량부재
120: 회전체 121: 상부회전축부재
122: 블레이드 123: 연결부재
200: 발전부 210: 로터부
211: 로터몸체 212: 로터코어
220: 스테이터부 221: 스테이터몸체
222: 스테이터코어 223: 스토퍼
230: 갭 300: 회전력전달부
310: 와이어로프 320: 힌지
400: 계류부 410: 앵커 체인
420: 고정 부재

Claims (11)

  1. 해수면에 부유되어 풍력에 의해 회전되는 풍력터빈;
    상기 풍력터빈을 중심으로 도넛 형상으로 형성되며, 해수면에 부유된 상태로 상기 풍력터빈의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 생산하는 발전부; 및
    상기 풍력터빈과 상기 발전부를 연결하여 상기 풍력터빈의 회전력을 상기 발전부로 전달하는 회전력전달부를 포함하고,
    상기 발전부는,
    상기 회전력전달부에 의해 상기 풍력터빈의 회전력을 전달받아 회전하는 로터부; 및
    상기 로터부의 외측에 형성되어 상기 로터부를 회전 가능하게 고정하고, 상기 로터부가 이탈하지 않도록 잡아주는 스토퍼가 마련되는 스테이터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 풍력터빈은,
    풍력에 의해 회전되는 회전체; 및
    상기 회전체에 부력을 제공하는 부력체를 포함하고,
    상기 회전체와 상기 부력체는,
    일체형 또는 결합 및 분해 가능한 조립형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 부력체와 상기 회전체는,
    베어링 및 기어 없이 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터부는,
    해수면에 부유하도록 구성되며, 상기 회전력전달부와 연결되는 로터몸체; 및
    상기 로터몸체의 외주면을 따라 마련되는 로터코어를 포함하고,
    상기 스테이터부는,
    해수면에 부유하도록 구성되며, 계류부에 연결되어 정지 상태를 유지하는 스테이터몸체; 및
    상기 스테이터몸체의 내주면을 따라 마련되며, 상기 로터코어와 대향되는 스테이터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    상기 로터부의 회전 시 상기 스테이터코어와 상기 로터코어 사이에 해수가 유입되어 윤활 기능을 하는 수막이 형성하도록, 상기 스테이터코어와 상기 로터코어 사이에 일정 거리 갭이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 로터부와 상기 스테이터부는,
    베어링 및 기어 없이 일정 거리 갭을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회전력전달부는,
    상기 풍력터빈과 상기 발전부 사이를 연결하는 와이어로프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 풍력터빈과 상기 발전부는,
    베어링 및 기어 없이 상기 와이어로프로 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발전부를 계류시키는 계류부를 더 포함하며,
    상기 계류부는,
    상기 발전부에 적어도 하나 이상 연결되는 앵커체인; 및
    상기 앵커체인과 연결되어 해저면에 일부가 삽입되는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 풍력발전 시스템.
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