KR102219567B1 - 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트에 관한 것으로, 지상에 설치되는 복층구조물, 상기 복층구조물의 상부에 설치되며, 입사되는 태양광에 의해 전기를 생성시키는 태양전지판을 포함하는 태양광 발전유닛, 상기 복층구조물에 설치되되, 상기 복층구조물을 관통하는 바람에 의해 전기를 생성시키는 풍력 발전유닛, 상기 복층구조물에 설치되되, 내부에 물이 저장되는 공간이 형성되는 저장탱크, 저수지, 강, 바다 등 외부 물공급원으로부터 펌핑수단에 의해 물을 양수시켜 상기 저장탱크로 이송시키는 양수유닛, 일측이 상기 저장탱크 내부와 연통되는 배출관과, 상기 배출관 내부에 설치되되, 상기 배출관을 통해 상기 저장탱크로부터 외부로 배출되는 물에 의해 회전 가능하도록 구비되는 배수회전체와, 상기 배수회전체와 연결되어 상기 배수회전체의 회전에 의해 전기를 생성하는 배수발전체를 포함하는 수력 발전유닛, 상기 태양광 발전유닛, 풍력 발전유닛 및 수력 발전유닛에서 생성되는 전기를 전달받아 저장하는 전력저장부를 포함하는 전력관리유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트{Complex power generation plant using sunlight, wind power and small hydro power}
본 발명은 복합발전플랜트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광, 풍력 및 수력을 이용하여 발전이 이루어지도록 구성되는 복합발전플랜트에 관한 것이다.
석유, 석탄과 같은 자원이 점차 고갈됨에 따라 석유, 석탄과 같은 자원이 필요없이 태양광, 풍력 등 친환경에너지를 이용한 발전방법들이 개발되고 있으며, 한국등록특허 제10-1146117호와 같이, 대부분의 친환경에너지를 이용한 발전장치는 태양광을 이용하거나, 풍력을 이용하고 하거나, 태양광과 풍력을 복합적으로 이용하여 발전이 이루어지도록 구성된다.
그러나 친환경에너지를 이용한 발전장치들은 비교적 전력 생산이 작은 독립형 발전장치에 대한 기술개발이 대부분으로, 친환경에너지를 이용하며 대규모로 전력 생산이 가능한 발전플랜트에 대한 기술개발은 거의 이루어지고 있지 못하는 실정이다.
그에 따라 태양광, 풍력, 수력 등 친환경에너지를 이용하며, 더불어 대규모 전력 생산이 가능한 발전플랜트에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 전술한 바와 같이, 태양광, 풍력 및 수력을 이용하여 발전이 이루어지도록 구성되는 복합발전플랜트를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는, 지상에 설치되는 복층구조물, 상기 복층구조물의 상부에 설치되며, 입사되는 태양광에 의해 전기를 생성시키는 태양전지판을 포함하는 태양광 발전유닛, 상기 복층구조물에 설치되되, 상기 복층구조물을 관통하는 바람에 의해 전기를 생성시키는 풍력 발전유닛, 상기 복층구조물에 설치되되, 내부에 물이 저장되는 공간이 형성되는 저장탱크, 저수지, 강, 바다 등 외부 물공급원으로부터 펌핑수단에 의해 물을 양수시켜 상기 저장탱크로 이송시키는 양수유닛, 일측이 상기 저장탱크 내부와 연통되는 배출관과, 상기 배출관 내부에 설치되되, 상기 배출관을 통해 상기 저장탱크로부터 외부로 배출되는 물에 의해 회전 가능하도록 구비되는 배수회전체와, 상기 배수회전체와 연결되어 상기 배수회전체의 회전에 의해 전기를 생성하는 배수발전체를 포함하는 수력 발전유닛, 상기 태양광 발전유닛, 풍력 발전유닛 및 수력 발전유닛에서 생성되는 전기를 전달받아 저장하는 전력저장부를 포함하는 전력관리유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복층구조물에 설치되되, 에어콤프레셔와, 상기 에어콤프레셔로부터 압축공기를 공급받아 압축공기에 의해 회전되는 에어회전체와, 상기 에어회전체의 회전에 의해 전기를 생성시키는 에어발전체를 포함하는 압축공기 발전유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 압축공기 발전유닛은 일측은 상기 에어회전체와 연결되고, 타측은 상기 에어발전체와 연결되어, 상기 에어회전체로부터 전달되는 회전력을 증속시켜 상기 에어발전체로 전달하는 에어증속체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 풍력 발전유닛은, 상기 복층구조물을 관통하는 바람에 의해 회전되는 풍력회전체와, 상기 풍력회전체의 회전력을 전달받아 증속시키는 풍력증속체와, 상기 풍력증속체에 의해 증속된 회전력을 전달받아 전기를 생성시키는 풍력발전체를 포함하되, 보조에어콤프레셔와, 상기 보조에어콤프레셔로부터 압축공기를 공급받아 압축공기에 의해 회전되어 상기 풍력회전체로 회전력을 전달하도록 구비되는 보조회전체를 포함하는 보조압축공기 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복층구조물 상부로 낙하되는 빗물을 수집하여 상기 저장탱크로 이송시키는 빗물수집유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 빗물수집유닛은 일단부는 상기 복층구조물의 상부로 낙하되는 빗물이 수집되어 유입되는 유입공이 형성되고, 타단부는 상기 저장탱크 내부공간과 연통되는 배출공이 형성되는 빗물이송관과, 상기 빗물이송관 내부에 구비되되, 상기 빗물이송관을 통해 흐르는 빗물에 의해 회전되는 빗물회전체와, 상기 빗물회전체와 연결되어 상기 빗물회전체의 회전에 의해 전기를 생성하는 빗물발전체를 포함하는 특징으로 한다.
더불어, 상기 빗물수집유닛은 상기 빗물이송관 내부에 구비되되, 상기 빗물이송관을 통해 흐르는 빗물을 상기 빗물회전체로 집중시켜 공급되도록 구비되는 빗물가속관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 내부에 응축냉매가 수용되는 응축용기와, 상기 응축용기를 냉동시키는 냉동설비와, 상기 응축용기를 상기 냉동설비로 인입시키고, 상기 냉동설비에서 냉동된 상기 응축용기를 인출시켜 대기 중의 수증기와 노출시킴으로써 응축용기 외면에 응축수가 생성되도록 응축용기를 이송시키는 응축용기 이송설비와, 상기 이송설비 하측에 구비되어 상기 응축용기 외면에 생성되어 하측으로 낙하되는 응축수를 수집하도록 구비되는 응축수 수집용기와, 상기 응축수 수집용기에 수집되는 응축수를 상기 저장탱크로 이송시키는 응축수 이송관을 포함하는 응축수 생성유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는, 태양광 발전유닛, 풍력 발전유닛 및 수력 발전유닛을 포함하여 구성됨에 따라, 자연에너지인 태양광과 풍력을 이용하여 발전이 이루어지되, 수력 발전유닛에 의해 추가적으로 발전이 이루어지도록 구성됨에 따라 태양광과 풍력에 의해 발전이 이루어지지 못하는 상황에서도 발전이 지속적으로 이루어질 수 있게 되어 안정적인 전력 공급을 가능하도록 하는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는 빗물 수집유닛을 더 포함하여 구성됨에 따라, 빗물을 소수력 발전유닛의 발전을 위해 사용할 수 있게 되어 소수력 발전유닛의 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는 빗물 수집유닛의 빗물 이송관 내부를 통해 낙하되는 빗물에 의해 회전되는 빗물회전체와, 빗물회전체의 회전에 의해 발전이 이루어지는 빗물발전체를 포함하도록 구성됨에 따라 빗물이 소수력 발전유닛의 저장탱크로 이송되는 과정에서도 추가적으로 발전이 이루어질 수 있게 됨에 따라, 복합발전플랜트의 발전효율이 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는 압축공기 발전유닛을 더 포함하여 구성됨에 따라, 바람이 지속적으로 불지 않더라도 압축공기를 통해 발전이 이루어질 수 있게 되어 전력 공급의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는 응축수 생성유닛을 더 포함하여 구성됨에 따라, 응축수 생성유닛에 의해 대기 중에 포함되어 있는 수분을 응축시켜 저장탱크로 공급할 수 있게 됨에 따라 외부로부터 물이 원활하게 공급되지 않는 위치에 설치되더라도 소수력 발전이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛에서 블레이드를 생략하여 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛에서 풍력발전체를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 수력 발전유닛을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 압축공기 발전유닛을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 빗물수집유닛을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시에에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 응축수 생성유닛을 나타낸 개념도이다.
이상과 같은 본 발명에 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 “구비”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛에서 블레이드를 생략하여 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 풍력 발전유닛에서 풍력발전체를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 수력 발전유닛을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 압축공기 발전유닛을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 빗물수집유닛을 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시에에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트의 응축수 생성유닛을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는 크게 복층구조물(100), 태양광 발전유닛(200), 풍력 발전유닛(300), 저장탱크(400), 양수유닛(500), 수력 발전유닛(600), 전력관리유닛(700), 압축공기 발전유닛(800), 빗물수집유닛(900), 응축수 생성유닛(1000)을 포함한다.
우선, 복층구조물(100)은, 본 발명에 따른 복합발전플랜트의 기본 프레임을 이루는 것으로, 철근 소재로 이루어져 각종 구성들을 지지하도록 구성되며, 철근이나 이와 유사한 내구성을 가진 소재로 이루어질 수 있다.
이때, 복층구조물(100)은 전체적으로 사각기둥 또는 원기둥 형상의 구조물로 이루어질 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이, 기둥 형상의 모서리부만으로 이루어진 구조물로 이루어지거나, 모서리부 사이에 벽체부가 형성되도록 구성되는 것도 가능하다.
다음으로, 태양광 발전유닛(200)은, 태양광에 의해 전기를 생성시키기 위한 것으로, 복층구조물(100)의 상부에 설치되며, 입사되는 태양광에 의해 전기를 생성시키는 태양전지판을 포함한다.
다음으로, 풍력 발전유닛(300)은, 풍력에 의해 전기를 생성시키기 위한 것으로, 복층구조물(100)에 설치되어, 복층구조물(100)을 관통하여 부는 바람에 의해 전기를 생성시키기 위한 것으로, 복층구조물(100)을 관통하는 바람에 의해 회전되는 풍력회전체(310)와, 풍력회전체(310)의 회전력을 전달받아 증속시키는 풍력증속체(320)와, 풍력증속체(320)에 의해 증속된 회전력을 전달받아 전기를 생성시키는 풍력발전체(330)를 포함하여 구성되며, 도면에 도시된 바와 같이, 풍력 발전유닛(300)은 수직형 풍력발전장치로 이루어질 수 있다.
이때, 풍력 발전유닛(300)의 풍력회전체(310)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상측 플레이트, 하측 플레이트, 복수개의 블레이드를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상측 플레이트와 하측 플레이트는 내구성을 위해 스테인리스 소재로 이루어지고, 상측 플레이트와 하측 플레이트 사이에 구비되는 복수개의 블레이드는 풍력회전체(310) 전체 무게를 감소시켜 회전효율을 향상시킬 수 있도록 알루미늄 소재로 이루어지도록 한다.
또한, 풍력회전체(310)는 상측 플레이트, 하측 플레이트 및 다수의 블레이드로 둘러싸인 내부 공간에 풍력증속체(320)와 풍력회전체(310)가 구비되도록 구성되어, 종래의 발전장치와 비교하여, 풍력 발전유닛(300) 전체 크기는 유지할 수 있으나 풍력회전체(310)의 크기를 증가시킬 수 있게 되어 풍력회전체(310)의 회전효율이 증대되어 발전 효율이 향상되고, 더불어 풍력증속체(320)와 풍력회전체(310)의 손상 및 도난 또한 방지 효과가 있으며, 외관이 깔끔해지는 효과가 있게 된다.
또한, 풍력발전체(330)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 풍력증속체(320)의 증속된 회전력이 출력되는 출력축과 연결되어, 풍력증속체(320)로부터 출력되는 증속된 회전력을 전달받아 회전되는 회전하우징(331)과, 회전하우징 내부에 설치되는 스틸플레이트(332)와, 스틸플레이트의 일면에 부착되는 회전자(333)와, 회전하우징의 일측을 관통하여 설치되는 고정축(334)과, 고정축 상에 회전자와 소정 간격 이격되어 구비되는 고정자(335)를 포함하여 구성되며, 고정축은 복층구조물(100)과 일체형으로 이루어지거나, 탈부착 가능하게 구비될 수 있다.
이때, 풍력발전체(330)는, 회전하우징이 알루미늄 소재로 이루어져 풍력발전체(330)의 경량화에 따라 회전효율이 증대되어 발전효율이 향상되도록 구성될 수 있으며, 이와 같이 회전하우징이 알루미늄 소재로 이루어짐에 따라 기존의 강철 소재의 하우징에 의한 발전체에 비해 생성된 전기가 외부로 손실되는 양이 효과적으로 감소됨에 따라 발전효율이 획기적으로 향상될 수 있게 되며, 또한 회전하우징은 알루미늄 소재로 이루어지는 경우 부식 방지를 위한 코팅소재로 코팅되어 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 풍력 발전유닛(300)은, 상기와 같은 구성에서, 바람이 불지 않는 상황에서도 풍력회전체(310)를 회전시키기 위한 보조압축공기 공급부를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 보조압축공기 공급부는 보조에어콤프레셔와, 보조에어콤프레셔로부터 압축공기를 공급받아 회전되어 생성된 회전력을 풍력회전체(310)로 전달하도록 구비되는 보조회전체를 포함하여 구성될 수 있으며, 이로 인해 바람이 불지 않더라도 보조압축공기 공급부에 의해 풍력회전체(310)로 회전력을 제공할 수 있게 되고, 이로 인해 풍력발전체(330)가 회전되고, 풍력발전체(330)에서 생성되는 회전력이 풍력증속체(320)에 의해 증속되어 풍력발전체(330)로 공급되어 풍력발전체(330)에서는 전기를 생성시키게 된다.
다음으로, 저장탱크(400)는, 복층구조물(100)에 설치되며, 내부에 물이 저장되는 공간이 형성되는 용기로 이루어진다.
다음으로, 양수유닛(500)은, 저수지, 강, 호수, 바다 중 적어도 하나를 포함하는 외부 물공급원으로부터 펌핑수단에 의해 물을 양수시켜 저장탱크(400)로 이송시키기 위한 것으로, 일측은 외부 물공급원에 연결되고, 타측은 저장탱크(400)와 연통되어 연결되는 양수관과, 양수관에 설치되어 물을 펌핑시켜 외부 물공급원으로부터 저장탱크(400)로 이송시켜 저장탱크(400) 내부로 물을 공급하여 저장탱크(400) 내부에 물이 저장될 수 있도록 구비된다.
다음으로, 수력 발전유닛(600)은, 저장탱크(400)로부터 배출되는 물에 의해 전기를 생성시키기 위한 것으로, 일측이 저장탱크(400) 내부와 연통되는 배출관(610)과, 배출관(610) 내부에 설치되되, 배출관(610)을 통해 저장탱크(400)로부터 외부로 배출되는 물에 의해 회전 가능하도록 구비되는 배수회전체(620)와, 배수회전체(620)와 연결되어 배수회전체(620)의 회전에 의해 전기를 생성하는 배수발전체(630)를 포함하며, 이로 인해 저장탱크(400)로부터 배출관(610)을 통해 배출되는 물에 의해 배수회전체(620)가 회전되고, 배수회전체(620)가 회전됨에 따라 배수발전체(630)에서 전기를 생성시켜 공급하게 된다.
이때, 배출관(610)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(400) 하측으로 구비되되, 저장탱크(400) 하측방향으로 연장되어 구비되되, 저장탱크(400) 하측 방향으로 경사진 다수의 경사부가 복층 구조물의 좌우 양측으로 번갈아 지그재그 형으로 배치되어 구비되도록 하여, 배출관(610)을 통해 배출되는 물이 이송되는 이송경로가 연장되게 되어, 연장된 이송경로를 따라 배수회전체(620) 및 배수발전체(630)가 더 구비될 수 있게 되어 수력 발전유닛(600)의 발전량이 증대될 수 있게 된다.
또한, 수력 발전유닛(600)은, 배수회전체(620)와 배수발전체(630) 사이에 배수회전체(620)의 회전력을 증속시켜 배수발전체(630)로 전달하도록 구비되는 배수증속체(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 수력 발전유닛(600)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 구성에서 배출관 내부에 구비되되, 배출관을 통해 배출되는 물을 배수회전체로 집중시켜 공급되도록 구비되는 배수가속관(640)을 더 포함하여, 배수회전체의 회전효율을 향상시킴에 따라 발전효율을 더욱 향상시키도록 구성될 수 있으며, 이때 배수가속관(640)은, 물이 관통하여 이송되도록 관형상 부재로 이루어지되, 배출관의 내면과 내면과 외면이 밀착되어 설치되며, 배출관을 통해 이송되는 물이 물의 이송방향을 따라 직경 크기가 점차 감소되는 배수가속부를 포함하여 구성되어, 배수가속부에 의해 배수되는 물이 배수회전체로 집중시켜 공급할 수 있게 된다.
다음으로, 전력관리유닛(700)은, HESPS(Hybrid Energy Storage Power System)라고도 하며, 태양광 발전유닛(200), 풍력 발전유닛(300), 수력 발전유닛(600)에서 생성되는 전기를 전달받아 저장하는 전력저장부를 포함하여, 전력저장부에서는 각 발전유닛에서 생성되는 전기를 전달받아 저장하게 되며, 전력저장부에 저장된 전기는 각 구성의 구동을 위해 공급되고, 또한 별도의 전력이 필요한 장치의 구동을 위해 공급되게 되며, 전력저장부에 저장된 전기의 공급을 관리자에 의해 제어될 수 있도록 전력제어부를 더 포함하여 구성된다.
다음으로, 압축공기 발전유닛(800)은, 압축공기에 의해 회전력을 생성시켜, 생성된 회전력에 의해 전기를 생성시키기 위한 것으로, 압축공기를 생성하는 에어콤프레셔와, 에어콤프레셔에서 생성되는 압축공기를 공급받아 압축공기에 의해 회전되는 에어회전체(810와, 에어회전체(810의 회전에 의해 전기를 생성시키는 에어발전체(830를 포함하며, 이로 인해 에어콤프레셔로부터 에어회전체(810로 압축공기가 공급됨에 따라 에어회전체(810가 회전되고, 에어회전체(810가 회전됨에 따라 에어회전체(810에서 전기를 생성시켜 공급하게 된다.
이때, 압축공기 발전유닛(800)은, 일측은 에어회전체(810와 연결되고, 타측은 에어발전체(830와 연결되어, 에어회전체(810와 에어발전체(830 사이에 구비되어, 에어회전체(810로부터 전달되는 회전력을 증속시켜 에어발전체(830로 전달하는 에어증속체(820를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 압축공기 발전유닛(800)의 에어회전체(810의 구성을 보다 상세히 살펴보면, 에어회전체(810는, 에어콤프레셔와 연결되어 에어콤프레셔에 의해 생성되는 압축공기를 공급받도록 구비되는 에어하우징과, 에어하우징 내부에 구비되어 에어하우징 내부로 에어가 공급됨에 따라 회전 되도록 설치되는 에어블레이드와, 에어블레이드의 중심축과 결합되거나 일체로 형성되어 에어하우징 외부로 연장되는 연장축을 포함하며,
이때, 연장축은 풍력 발전유닛(300)의 풍력회전체(310)와 연결되어, 연장축을 통해 출력되는 회전력에 의해 풍력회전체(310)가 회전될 수 있게 되며, 이로 인해 바람이 불지 않더라도 풍력회전체(310)가 회전되어 전기를 생성할 수 있도록 하며,
이에 더불어, 풍력증속체(320)에 의해 회전력이 증속되어 풍력발전체(330)로 공급되게 됨에 따라 발전 효율을 더욱 향상되게 되고, 이로 인해 바람이 불지 않더라도 지속적으로 풍력 발전유닛(300)을 통해 전기가 생성 가능함에 따라 안정적인 전력 공급을 가능하도록 한다.
다음으로, 빗물수집유닛(900)은, 복층구조물(100)의 상부로 낙하되는 빗물을 수집하여, 수집되는 빗물을 저장탱크(400)로 이송시키기 위한 것으로, 빗물수집유닛(900)에 의해 양수유닛(500)을 통해 저장탱크(400)로 양수하는 물의 양을 저감시켜 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 또한 자연으로부터 공급되는 빗물을 버리지 않고 전력생산에 활용할 수 있게 되어 친환경적이다.
이때, 빗물수집유닛(900)은, 일단부는 복층구조물(100)의 상부로 낙하되는 빗물이 수집되어 유입되는 유입공이 형성되고, 타단부는 저장탱크(400) 내부공간과 연통되는 배출공이 형성되는 빗물이송관(910)과, 빗물이송관(910) 내부에 구비되되, 빗물이송관(910)을 통해 흐르는 빗물에 의해 회전되는 빗물회전체(920)와, 빗물회전체(920)와 연결되어 빗물회전체(920)의 회전에 의해 전기를 생성하는 빗물발전체(930)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이와 같이 구성되는 경우에는, 빗물수집유닛(900)은 단순히 빗물을 수집하여 저장탱크(400)로 공급하는 수단이 아닌, 빗물을 수집하여 저장탱크(400)로 공급하는 과정에서 빗물이 낙하되는 힘에 의해 전기가 추가로 생성될 수 있도록 하여 발전효율이 보다 더 향상될 수 있도록 한다.
한편, 빗물이송관(910)은 상측수집관부와 낙하이송관부를 포함하여 구성될 수 있으며, 낙하이송관부에 빗물회전체(920)와, 빗물회전체(920)의 회전에 따라 전기를 생성하는 빗물발전체(930)가 설치될 수 있으며, 이와 같은 구성으로 인해 빗물이 이송되는 과정에서도 전기를 생성할 수 있게 된다.
한편, 상측수집관부는 복층구조물(100)의 상부 둘레를 따라 연속적으로 구비될 수 있으며, 이때, 복층구조물(100)의 상부는 중앙부에서 외측부로 갈수록 하측 방향으로 경사지게 형성되어 복층구조물(100)의 중앙부로부터 외측부로 빗물이 흘러내려, 복층구조물(100) 상부 둘레를 따라 연속적으로 구비되는 상측수집관부로 빗물이 용이하게 수집되도록 구성되는 것이 바람직하다.
더불어, 빗물수집유닛(900)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 구성에서 빗물이송관(910) 내부에 구비되되, 빗물이송관(910)을 통해 흐르는 빗물을 빗물회전체(920)로 집중시켜 공급되도록 구비되는 빗물가속관(940)을 더 포함하여, 빗물회전체(920)의 회전효율을 향상시킴에 따라 발전효율을 더욱 향상시키도록 구성될 수 있으며, 이때 빗물가속관(940)은, 빗물이 관통하여 이송되도록 관형상 부재로 이루어지되, 빗물이송관(910) 내면과 밀착되어 설치되며, 빗물이 이송되는 빗물이송방향을 따라 직경 크기가 점차 감소되는 가속유도부를 포함하여 구성되어, 가속유도부에 의해 낙하되는 빗물을 빗물회전체(920)로 집중시켜 공급할 수 있게 된다.
또한, 빗물수집유닛(900)은, 빗물회전체(920)와 빗물발전체(930) 사이에 빗물회전체(920)의 회전력을 증속시켜 빗물발전체(330)로 전달하도록 구비되는 빗물증속체(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 응축수 생성유닛(1000)은, 외부로부터 저장탱크(400)로의 공급할 물이 충분하지 않은 위치에 설치되는 경우에도 수력 발전유닛(600)에서 발전이 이루어질 수 있도록 저장탱크(400)로 공급할 물을 생성하기 위한 것으로, 대기 중의 수증기를 응축시킨 응축수를 생성하여 저장탱크(400)로 공급하도록 구성된다.
일례로, 응축수 생성유닛(1000)은, 내부에 응축냉매가 수용되는 응축용기(1010)와, 응축용기(1010)를 냉동시키는 냉동설비(1020)와, 응축용기(1010)를 냉동설비(1020)로 인입시키고, 냉동설비(1020)에서 냉동된 응축용기(1010)를 인출시켜 대기 중의 수증기와 노출시킴으로써 응축용기(1010) 외면에 응축수가 생성되도록 응축용기(1010)를 이송시키는 이송설비와, 이송설비 하측에 구비되어 응축용기(1010) 외면에 생성되어 하측으로 낙하되는 응축수를 수집하도록 구비되는 응축수 수집용기(1040)와, 응축수 수집용기(1040)에 수집되는 응축수를 저장탱크(400)로 이송시키는 응축수 이송관을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 응축수 생성유닛(1000)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 냉동설비(1020)가 좌우 양측에 각각 구비되어, 양측 냉동설비(1020) 사이로 이송설비가 설치되어, 일례로, 좌측 냉동설비(1020)에 의해 냉동된 응축용기(1010)를 이송설비에 의해 우측 냉동설비(1020)로 이송시키고, 우측 냉동설비(1020)로 이송된 응축용기(1010)는 다시 냉동된 후 이송설비에 의해 좌측 냉동설비(1020)로 이송되도록 하여, 좌측 냉동설비(1020)에서 우측 냉동설비(1020)로, 우측 냉동설비(1020)에서 좌측 냉동설비(1020)로, 응축용기(1010)가 이송되는 과정에서 응축용기(1010)가 대기 중의 수증기와 접촉됨에 따라 응축용기(1010) 외면에 응축수가 생성되어, 응축용기(1010) 외면에 생성된 응축수가 하측으로 낙하되어 응축수 수집용기(1040)로 수집되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복층구조물(100)의 상부인 옥상에는 태양광 발전유닛(200)이 구비되고, 복층 구조물의 각 층에 풍력 발전유닛(300), 압축공기 발전유닛(800), 응축수 생성유닛(1000), 저장탱크(400), 수력 발전유닛(600), 전력관리유닛(700)이 각각 구비되도록 구성될 수 있으며,
도 1에는 복층구조물(100) 각 층의 외측면이 모두 관통된 것으로 도시되었으나, 풍력 발전유닛(300)이 구비되는 층을 제외한 나머지 층은 외측면이 폐쇄되도록 측벽이 구비되어, 측벽에 의해 폐쇄된 내부공간에 각 구성이 구비되도록 구성되는 것도 가능하다.
또한, 수력 발전유닛(600)의 배수발전체(630), 압축공기 발전유닛(800)의 에어발전체(830, 빗물수집유닛(900)의 빗물발전체(930)는, 상기에 기재된 풍력 발전유닛(300)의 풍력발전체(330)와 동일하게, 회전하우징, 스틸플레이트, 회전자, 고정축, 고정자를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 빗물수집유닛(900)의 빗물수집관은 복층구조물(100)의 외측으로 구비되는 것으로 도시되었으나, 복층구조물(100) 내측으로 각 층의 바닥면을 관통하도록 구비되는 것도 무방하며, 복층구조물(100)의 최상층으로 수집되는 빗물이 저장탱크(400) 측으로 이송되도록 구비되기만 하면 그 설치위치, 배치구조는 도면에 도시된 바와 상이하게 변경하여 실시될 수 있다.
또한, 에어콤프레셔와, 보조에어콤프레셔는 압축에어를 생성하여 제공하도록 구성되는 종래의 에어콤프레셔 기술을 다양하게 변형 실시 가능하고, 또한 풍력증속체(320), 에어증속체(820, 배수증속체, 빗물증속체는 복수의 기어를 통해 회전력을 증속시키도록 구성되는 종래의 증속수단을 다양하게 변형 실시 가능하므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 복층구조물
200 : 태양광 발전유닛
300 : 풍력 발전유닛
310 : 풍력회전체
320 : 풍력증속체
330 : 풍력발전체
400 : 저장탱크
500 : 양수유닛
600 : 수력 발전유닛
610 : 배출관
620 : 배수회전체
630 : 배수발전체
640 : 배수가속관
700 : 전력관리유닛
800 : 압축공기 발전유닛
810 : 에어회전체
820 : 에어증속체
830 : 에어발전체
900 : 빗물수집유닛
910 : 빗물이송관
920 : 빗물회전체
930 : 빗물발전체
940 : 빗물가속관
1000 : 응축수 생성유닛
1010 : 응축용기
1020 : 냉동설비
1030 : 응축용기 이송설비
1040 : 응축수 수집용기

Claims (8)

  1. 지상에 설치되는 복층구조물;
    상기 복층구조물의 상부에 설치되며, 입사되는 태양광에 의해 전기를 생성시키는 태양전지판을 포함하는 태양광 발전유닛;
    상기 복층구조물에 설치되되, 상기 복층구조물을 관통하는 바람에 의해 전기를 생성시키는 풍력 발전유닛;
    상기 복층구조물에 설치되되, 내부에 물이 저장되는 공간이 형성되는 저장탱크;
    저수지, 강, 호수, 바다 중 적어도 하나를 포함하는 외부 물공급원으로부터 펌핑수단에 의해 물을 양수시켜 상기 저장탱크로 이송시키는 양수유닛;
    일측이 상기 저장탱크 내부와 연통되는 배출관과, 상기 배출관 내부에 설치되어, 상기 배출관을 통해 상기 저장탱크로부터 외부로 배출되는 물에 의해 회전 가능하도록 구비되는 배수회전체와, 상기 배수회전체와 연결되어 상기 배수회전체의 회전에 의해 전기를 생성하는 배수발전체를 포함하는 수력 발전유닛;
    상기 태양광 발전유닛, 풍력 발전유닛 및 수력 발전유닛에서 생성되는 전기를 전달받아 저장하는 전력저장부를 포함하는 전력관리유닛; 및
    내부에 응축냉매가 수용되는 응축용기와, 상기 응축용기를 냉동시키는 냉동설비와, 상기 응축용기를 상기 냉동설비로 인입시키고, 상기 냉동설비에서 냉동된 상기 응축용기를 인출시켜 대기 중의 수증기와 노출시킴으로써 응축용기 외면에 응축수가 생성되도록 응축용기를 이송시키는 이송설비와, 상기 이송설비 하측에 구비되어 상기 응축용기 외면에 생성되어 하측으로 낙하되는 응축수를 수집하도록 구비되는 응축수 수집용기와, 상기 응축수 수집용기에 수집되는 응축수를 상기 저장탱크로 이송시키는 응축수 이송관을 포함하는 응축수 생성유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복층구조물에 설치되되, 압축공기를 생성하는 에어콤프레셔와, 상기 에어콤프레셔로부터 압축공기를 공급받아 압축공기에 의해 회전되는 에어회전체와, 상기 에어회전체의 회전에 의해 전기를 생성시키는 에어발전체를 포함하는 압축공기 발전유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압축공기 발전유닛은
    일측은 상기 에어회전체와 연결되고, 타측은 상기 에어발전체와 연결되어, 상기 에어회전체로부터 전달되는 회전력을 증속시켜 상기 에어발전체로 전달하는 에어증속체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 풍력 발전유닛은,
    상기 복층구조물을 관통하는 바람에 의해 회전되는 풍력회전체와,
    상기 풍력회전체의 회전력을 전달받아 증속시키는 풍력증속체와,
    상기 풍력증속체에 의해 증속된 회전력을 전달받아 전기를 생성시키는 풍력발전체를 포함하며,
    보조에어콤프레셔와, 상기 보조에어콤프레셔로부터 압축공기를 공급받아 압축공기에 의해 회전되어 상기 풍력회전체로 회전력을 전달하도록 구비되는 보조회전체를 포함하는 보조압축공기 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복층구조물 상부로 낙하되는 빗물을 수집하여 상기 저장탱크로 이송시키는 빗물수집유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 빗물수집유닛은
    일단부는 상기 복층구조물의 상부로 낙하되는 빗물이 수집되어 유입되는 유입공이 형성되고, 타단부는 상기 저장탱크 내부공간과 연통되는 배출공이 형성되는 빗물이송관과,
    상기 빗물이송관 내부에 구비되되, 상기 빗물이송관을 통해 흐르는 빗물에 의해 회전되는 빗물회전체와,
    상기 빗물회전체와 연결되어 상기 빗물회전체의 회전에 의해 전기를 생성하는 빗물발전체를 포함하는 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빗물수집유닛은
    상기 빗물이송관 내부에 구비되되, 상기 빗물이송관을 통해 흐르는 빗물을 상기 빗물회전체로 집중시켜 공급되도록 구비되는 빗물가속관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광, 풍력 및 수력을 이용한 복합발전플랜트.
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