KR102233561B1 - 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판 등에 의해 생기는 유휴공간을 활용하여 친환경 에너지를 생산할 수 있도록 한 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치를 제공한다.
이를 위하여 본 발명은 축과 일체로 회전하되 풍력에 의해 회전 가능하도록 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태의 블레이드(20)와, 블레이드(20) 3면에 모두 부착되어 블레이드와 함께 회전하는 태양광 패널(30)과, 기둥 구조물(1)에 수평상태로 블레이드(20)를 설치할 수 있도록 축을 회전 가능하게 지지하는 장치대(40)와, 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하기 위한 발전부(50) 및, 축(10)에 부착되어 태양광 패널(30)로부터 전기 에너지를 인출하기 위한 슬립링(60)이 구비된다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판 또는 담장, 지붕 등에 의해 생기는 유휴공간을 활용하여 친환경 에너지를 생산할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 태양광과 풍력에 의해 각각 발전이 이루어져 발전효율을 극대화할 수 있다는 효과가 있다.

Description

유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치{Hybrid power generator utilizing unused space}
본 발명은 태양광과 풍력을 이용한 하이브리드 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판 등에 의해 생기는 유휴공간을 활용하여 친환경 에너지를 생산할 수 있도록 한 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치에 관한 것이다.
근래 들어 화석연료에 의한 환경오염이나 원자력 발전의 위험성으로 인하여 태양광이나 풍력 등 친환경 에너지를 활용한 전력 공급에 지속적인 연구와 막대한 투자가 이루어지고 있다.
그러나 태양광 발전의 경우 대규모의 부지 확보를 위해 농지, 임야 같은 녹지를 훼손하면서 추진되고 있고, 풍력발전의 경우에도 자연경관의 훼손 및 생태환경적 문제가 발생하고 있다.
한편, 태양광이나 풍력 등 단일 발전에 의한 불규칙한 전력 생산을 극복하기 위하여 태양광 발전과 풍력 발전을 연계한 하이브리드 발전시스템이 제안되고 있다.
등록특허공보 제10-1898180호(2018. 9. 12. 공고)는 '태양광 셀이 부착된 풍력 발전 모듈'에 관한 것으로, 여기에는 태양광 셀이 부착된 풍력 발전 모듈에 있어서, 상하 길이방향으로 형성되는 회전축; 상기 회전축 측면 설치되며, 상하 길이 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 태양광 패널로 이루어진 회전부; 상기 회전축에 회전력을 전달하는 모터; 햇빛을 감지하여 전기적 신호를 생성하는 태양광 감지기와, 바람의 세기를 감지하여 전기적 신호를 생성하는 풍속 감지기가 구비되는 감지부; 상기 태양광 감지기에 의해 햇빛이 제1값 이상 감지되고 상기 풍속 감지기에 의해 풍속이 제2값 미만이면 상기 모터를 회전시키며, 상기 태양광 감지기에 의해 햇빛이 제1값 미만이거나 상기 풍속 감지기에 의해 풍속이 제2값 이상이면 상기 모터 작동을 중지시키는 모터 회전 제어부 및; 투명한 재질로 상기 회전부의 일측을 보호하는 우산 형태를 갖도록 일측이 상기 회전축의 일측에 연결되고 타측이 상기 회전부의 일측에 연결되는 보호 덮개;를 포함하는 구성이 기재되어 있다.
상기의 구성으로 이루어진 종래 하이브리드 발전장치는 수직형 풍력 발전기의 블레이드를 태양광 패널로 대체함으로써 풍력 및 태양광에 의한 동시 발전이 가능하고, 면적대비 더 높은 태양광 발전이 가능하다는 효과와 바람이 불지 않는 상황에서도 모터에 의해 회전축이 회전하게 되어 회전부가 회전함으로써 태양광 패널의 고른 발전이 가능하고 모터에 의한 회전력으로 풍력 발전 또한 가능하다는 효과 및 발전 모듈 상부를 덮는 투명 표면 덮개를 통해 비, 눈, 먼지, 충격으로 인한 태양광 패널의 파손과 오염을 막을 수 있어 발전 모듈의 유지 및 보수가 편리하다는 효과가 기재되어 있다.
그러나 상기의 종래 하이브리드 발전장치는 수직형 발전기로 풍력 발전기의 블레이드가 상하 길이방향으로 형성되어 날개 폭 만큼 토지를 점유한다는 점에서 설치 공간의 제약 뿐만 아니라 오히려 유효공간이 발생한다는 문제점이 있었다.
또한 상기의 종래 하이브리드 발전장치는 블레이드가 수직으로 배열됨에 따라 블레이드 간 상호 중첩으로 집광면적이 협소하다는 점에서 풍력에 의한 불규칙한 전력 생산을 태양광으로 극복하는데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양광과 풍력을 이용한 하이브리드 발전장치에 있어서 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판이나 담장, 둑, 지붕 등에 의해 생기는 유휴공간을 활용함으로써 대규모의 부지 확보를 위해 자연경관이나 녹지 훼손이 이루어지는 종래의 개발방식을 탈피하고 친환경적 에너지를 생산할 수 있도록 한 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치를 제공한다.
또한 본 발명은 태양광이나 풍력에 의한 불규칙한 전력 생산을 극복하기 위하여 태양광과 풍력에 의한 각각의 발전효율을 극대화한 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치를 제공한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 축과 일체로 회전하되 풍력에 의해 회전 가능하도록 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태의 블레이드(20)와, 블레이드(20) 3면에 모두 부착되어 블레이드와 함께 회전하는 태양광 패널(30)과, 기둥 구조물(1)에 수평상태로 블레이드(20)를 설치할 수 있도록 축을 회전 가능하게 지지하는 장치대(40)와, 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하기 위한 발전부(50) 및, 축(10)에 부착되어 태양광 패널(30)로부터 전기 에너지를 인출하기 위한 슬립링(60)이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기의 블레이드(20)의 삼각 면은 내측으로 오목하고 비틀림 각은 5~25°인 것을 특징으로 한다.
상기의 블레이드(20)는 장치대(40)를 매개로 하여 기둥 구조물(1)에 다단으로 설치되고, 기둥 구조물(1)로부터 연장 형성된 가드(2)에 의해 축(10) 외측단이 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기의 블레이드(20)는 일측단에 플러그(21)가 마련되고 타측단에 소켓(22)이 마련되어 축을 매개로 연속적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 블레이드(20)는 기둥 구조물(1) 사이에 연속적으로 설치될 수 있도록 중심부에 축(10)이 삽입되는 축공(21)이 천공되고 일측단에는 플러그(21)가 마련되고 타측단에는 소켓(22)이 마련되어 태양광 패널(30)에서 발생한 전기를 장치대(40)로 보내고, 블레이드(20)가 처지는 것을 방지할 수 있도록 기둥 구조물(1) 사이에 가설된 현수선(3)의 행거(4)로부터 축(10)이 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판이나 담장, 둑, 지붕 등에 의해 생기는 유휴공간을 적극 활용함으로써 대규모의 부지 확보를 위해 자연경관이나 녹지 훼손이 이루어지는 종래의 개발방식을 탈피할 수 있고, 친환경적인 에너지를 생산할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 태양광과 풍력에 의해 각각 발전이 이루어져 발전효율을 극대화할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 상세도,
도 3은 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 블레이드 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 다른 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 블레이드 결합 구조를 보인 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 또 다른 예시도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 유휴공간을 활용한 하이브리드 발전장치의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 2를 참조하면 본 발명의 실시 예는 축(10)과 일체로 회전하되 풍력에 의해 회전 가능하도록 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태의 블레이드(20)와, 블레이드(20) 3면에 모두 부착되어 블레이드(20)와 함께 회전하는 태양광 패널(30)과, 기둥 구조물(1)에 수평상태로 블레이드(20)를 설치할 수 있도록 축(10)을 회전 가능하게 지지하는 장치대(40)와, 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하기 위한 발전부(50) 및, 축(10)에 부착되어 태양광 패널(30)로부터 전기 에너지를 인출하기 위한 슬립링(60)이 구비된다.
상기의 기술적 구성에서, 블레이드(20)는 풍력에 의해 회전 가능하도록 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태로 이루어지고, 중심에 축이 축설되어 축과 일체로 회전한다.
태양광 패널(30)은 블레이드(20) 면에 부착되고, 블레이드(20)가 회전하더라도 집광효율을 높일 수 있도록 블레이드(20) 3면에 모두 부착 설치된다.
따라서 블레이드(20)가 회전하다 멈추더라도 어느 한 면의 태양광 패널(30)이 태양과 마주보는 상태가 되어 태양광 발전이 이루어진다.
기둥 구조물(1)은 도로시설물인 가로등, 전신주, 도로표지판이거나 담장이나 지붕 위에 인위적으로 설치한 기둥일 수 있다.
기둥 구조물(1)에는 블레이드(20)를 수평상태로 설치할 수 있도록 블레이드 축(10)을 회전 가능하게 지지하는 장치대(40)가 마련된다.
즉, 장치대(40)는 베어링을 매개로 축(10)을 지지하는 구성을 포함한다.
따라서 기둥 구조물(1)에 의해 생기는 유휴공간을 활용할 수 있게 된다.
발전부(50)는 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하기 위한 구성으로, 기어를 매개로 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하는 발전기를 포함한다.
슬립링(60)은 태양광 패널(30)과 전기적으로 접속되고 축(10)에 부착되어 브러시(61)를 통해 태양광 패널(30)로부터 전기 에너지를 인출할 수 있게 된다.
따라서 블레이드(20)의 회전에 의한 풍력발전과 태양광 패널(30)에 의한 태양광 발전이 각각 이루어지게 된다.
다음으로, 도 3을 참조하면 블레이드(20)의 면은 각각 내측으로 오목하고 비틀림 각은 5~25°인 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 블레이드(20) 각 면이 내측으로 오목한 형상을 가짐으로써 풍력 작용시 쉽게 회전하도록 하고, 눈이나 비가 왔을 때도 이의 제거가 용이하도록 한다.
또한 블레이드(20)가 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태를 이루고, 이때 비틀림 각이 5~25°를 이룸으로써 풍력 작용시 면에 달리 힘이 작용하여 보다 쉽게 회전하게 된다.
다음으로, 도 4를 참조하면 블레이드(20)는 장치대(40)를 매개로 하여 기둥 구조물(1)에 다단으로 설치되고, 기둥 구조물(1)로부터 연장 형성된 가드(2)에 의해 축(10) 외측단이 지지된다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 기둥 구조물(1)에 블레이드(20)를 여러 단으로 설치할 수 있어 동일한 면적의 유휴공간 내에서 보다 많은 전기 에너지를 생산할 수 있게 된다.
즉, 블레이드(20)가 기둥 구조물(1)에 수평상태로 다단 설치됨으로써, 블레이드(20) 간 간섭이 없을 뿐만 아니라 유휴공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
물론, 축(10)이 짧거나 축(10)이 충분히 견고한 경우 가드(2)를 생략할 수 있으며, 가드(2)의 설치로 장치대(40)와 함께 블레이드(20)의 양단을 잡아주는 효과가 있어 블레이드(20)의 진동을 감쇄할 수 있게 된다.
다음으로, 도 5를 참조하면 블레이드(20)는 일측단에 플러그(21)가 마련되고 타측단에 소켓(22)이 마련되어 축을 매개로 연속적으로 설치된다.
상기의 기술적 구성에서, 소켓(22)과 플러그(21)는 암수형태로 구성되고, 플러그(21)가 소켓(22)에 끼워짐에 따라 양 블레이드(20)의 태양광 패널(30)이 전기적으로 접속되어 일측 장치대(40)를 통해 전기를 인출할 수 있을 뿐만 아니라 블레이드(20) 간 결속으로 축(10)과 함께 일체로 회전할 수 있게 된다.
그리고 도 6을 참조하면 상기의 블레이드(20)는 기둥 구조물(1) 사이에 연속적으로 설치될 수 있도록 중심부에 축(10)이 삽입되는 축공(23)이 천공되고 일측단에는 플러그(21)가 마련되고 타측단에는 소켓(22)이 마련되어 태양광 패널(30)에서 발생한 전기를 장치대(40)로 보내고, 블레이드(20)가 처지는 것을 방지할 수 있도록 기둥 구조물(1) 사이에 가설된 현수선(3)의 행거(4)로부터 축(10)이 지지된다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 기둥 구조물(1)이 전신주인 경우 케이블이 지나는 공간은 모두 유휴공간이라 할 것이므로, 케이블 밑으로 블레이드(20)를 설치할 수 있어 유휴공간을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 충분한 전기 에너지를 생산할 수 있게 된다.
더욱이 풍력과 태양광에 의해 생성된 전기 에너지를 선로를 통해 보낼 수도 있어 발전 시스템을 구성하는데 있어 매우 효율적이라 할 것이다.
이에 따라, 축(10)이 기둥 구조물(1)에 설치된 장치대(40)를 통해 회전 가능하게 지지되고, 축(10)에는 블레이드(20)가 플러그(21)와 소켓(22)을 통해 연속적으로 설치된다.
또한 블레이드(20)가 처지는 것을 방지할 수 있도록 기둥 구조물(1) 사이에 블레이드(20) 보다 높게 현수선(3)이 가설되고, 현수선(3)의 중간 부분에 행거(4)가 설치되어 축(10)을 지지하게 된다.
물론, 행거(4)에 의해 블레이드들(20)이 양쪽으로 분할됨에 따라 분할된 태양광 패널(30)에서 생산된 전기 에너지는 양측에 각 설치된 장치대(40)를 통해 인출하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시 예로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 사항의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
1 : 기둥 구조물
2 : 가드
3 : 현수선
4 : 행거
10: 축
20: 블레이드
21: 플러그
22: 소켓
23: 축공
30: 태양광 패널
40: 장치대
50: 발전부
60: 슬립링
61: 브러시

Claims (5)

  1. 축과 일체로 회전하되 풍력에 의해 회전 가능하도록 일방향으로 비틀린 삼각기둥 형태의 블레이드(20)와,
    상기 블레이드(20) 3면에 모두 부착되어 상기 블레이드(20)와 함께 회전하는 태양광 패널(30)과,
    기둥 구조물(1)에 수평상태로 상기 블레이드(20)를 설치할 수 있도록 상기 축을 회전 가능하게 지지하는 장치대(40)와,
    상기 축(10)으로부터 동력을 전달받아 전기 에너지로 변환하기 위한 발전부(50) 및,
    상기 축(10)에 부착되어 상기 태양광 패널(30)로부터 전기 에너지를 인출하기 위한 슬립링(60)이 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)의 면은 내측으로 오목하고 비틀림 각은 5~25°인 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)는 상기 장치대(40)를 매개로 하여 상기 기둥 구조물(1)에 다단으로 설치되고, 상기 기둥 구조물(1)로부터 연장 형성된 가드(2)에 의해 상기 축(10) 외측단이 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)는 일측단에 플러그(21)가 마련되고 타측단에 소켓(22)이 마련되어 상기 축을 매개로 연속적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)는 상기 기둥 구조물(1) 사이에 연속적으로 설치될 수 있도록 중심부에 상기 축(10)이 삽입되는 축공(23)이 천공되고 일측단에는 플러그(21)가 마련되고 타측단에는 소켓(22)이 마련되어 상기 태양광 패널(30)에서 발생한 전기를 상기 장치대(40)로 보내고,
    상기 블레이드(20)가 처지는 것을 방지할 수 있도록 상기 기둥 구조물(1) 사이에 가설된 현수선(3)의 행거(4)로부터 상기 축(10)이 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
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