KR102403556B1

KR102403556B1 - 압전소자를 이용한 풍력발전시스템

Info

Publication number: KR102403556B1
Application number: KR1020200172157A
Authority: KR
Inventors: 윤형도
Original assignee: 윤형도
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-05-30
Also published as: US20220190746A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치는, 제2 그릴판넬의 일면에 안착되는 커버, 상하로 적재되어 다층구조를 형성하는 제1 그릴판넬 및 제2 그릴판넬, 상기 제1 그릴판넬 및 상기 제2 그릴판넬의 사이에 배치되고, 외력이 작용하는 경우 전기 에너지를 생성하는 날개형 압전부재, 상기 날개형 압전부재 일면에 안착되는 진동볼 컨테이너, 제1 그릴판넬의 일면이 안착되는 조립대를 포함한다.
따라서, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 날개형 압전부재를 배치하여, 바람의 세기와 방향이 변하는 경우 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)을 발생 시킴으로써, 전기 에너지가 계속적으로 생성될 수 있도록 한다.

Description

압전소자를 이용한 풍력발전시스템{APPARATUS FOR OPERATING WIND POWER GENERATION SYSTEM USING PIEZOELECTRIC ELEMENTS}

본 발명은 전, 후, 좌, 우, 상, 하의 방향으로 바람이 통과하는 다층구조의 그릴판넬, 그릴판넬의 층간에 배치되는 날개형 압전부재, 진동볼, 날개형 압전부재의 중심부 둘래에 진동볼을 배열하는 진동볼 컨테이너, 조립대를 포함하는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템에 관한 것이다.

'풍력 발전 시스템'은 바람이 가진 운동 에너지를 기계 에너지로 바꾸었다가 이를 다시 전기 에너지로 변환하는 시스템을 말한다.

특히, '풍력 발전 시스템'은 주변 환경의 영향을 크게 받으며, 바람의 방향 및 세기에 따라 발전의 효율이 달라지게 된다.

한편, 블레이드 회전을 이용하여 전력공급용으로 상용화되고 있는 종래의 풍력 발전기는 바람의 세기가 풍력 발전기의 블레이드를 회전시킬 수 있는 최소 바람의 세기 보다 약한 경우, 풍력 발전기의 블레이드 회전이 중단되는 문제점이 있었다.

또한, 바람의 방향 및 세기가 불규칙적으로 변하는 경우, 종래의 풍력 발전기는 이에 대응하여 전기 에너지를 효율적으로 생성하는 구조를 갖추지 못하였다.

또한, 종래의 풍력 발전기는 하나의 블레이드만을 구동하여 전기 에너지를 생성하므로, 만일 블레이드에 이상이 발생하는 경우 전기 에너지 생성이 중단되는 문제점이 있었다.

본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 진동볼 및 진동볼을 배열하는 진동볼 컨테이너를 날개형 압전부재의 상단에 배치하여 바람의 세기가 약한 경우에도 진동볼이 반응하고, 이를 통해 전기 에너지가 생성될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 날개형 압전부재를 배치하여, 바람의 방향 및 세기가 변하는 경우 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)을 발생시킴으로써, 전기 에너지가 계속적으로 생성되도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 배치되는 날개형 압전부재를 복수의 층 및 복수의 구역에 설치하여 다양한 위치에서 전기 에너지를 생성하고, 특정 지점에 이상이 발생하는 경우에도 전기 에너지 생성이 중단되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템은, 제2 그릴판넬의 일면에 안착되는 커버, 상하로 적재되어 다층구조를 형성하는 제1 그릴판넬 및 제2 그릴판넬, 상기 제1 그릴판넬 및 상기 제2 그릴판넬의 사이에 배치되고, 외력이 작용하는 경우 전기 에너지를 생성하는 날개형 압전부재, 상기 날개형 압전부재 일면에 안착되는 진동볼 컨테이너, 제1 그릴판넬의 일면이 안착되는 조립대를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 날개형 압전부재는 한 장의 금속재에 일체로 가공된 날개관 및 4개의 날개를 포함하고, 상기 날개는 표면에 점착되는 압전소자 및 배선을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 그릴판넬은 사각형의 판넬로써, 중심부에 원형공간을 형성하고, 하부 코너에 기둥을 형성하고 상부코너에 오목한 안착부를 형성한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 진동볼 컨테이너는 원통형 외벽과 내벽을 포함하고, 상기 원통형 외벽과 내벽의 하단부를 연결하는 밑면을 포함하고, 상기 원통형 내벽의 상단부에 안착되는 링을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 진동볼 컨테이너는 복수의 진동볼이 환상구조로 배열되는 수용 공간을 포함하고, 상기 링은 조립대의 기둥배관에 연결고리로써 삽입된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 원통형 외벽과 밑면은 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀의 지름은 상기 진동볼의 지름보다 작게 형성되고, 상기 복수의 홀로 바람이 통과하여 상기 진동볼이 회동, 등락을 반복하여 진동을 발생시키는 것을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 조립대는 받침판 및 상기 받침판의 중앙에 형성된 기둥배관을 포함하고, 상기 기둥배관은 상기 날개형 압전부재의 배선이 통과하는 배선인출구를 형성하고, 상기 날개형 압전부재의 날개관 및 상기 진동볼 컨테이너의 링을 관통한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 받침판은 상부 표면에 복수의 그릴판넬이 다층으로 축조되고, 내부에 배선이 접속된 인쇄회로기판이 장착되고, 상부 표면의 코너에 그릴판넬의 기둥을 고정하는 안착부가 형성되고, 안착부의 중심은 볼트가 체결되는 홀이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 그릴판넬은 상기 제2 그릴판넬의 상층에 위치하는 제3 그릴판넬을 더 포함한다.

본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 진동볼 및 진동볼을 배열하는 진동볼 컨테이너를 날개형 압전부재의 상단에 배치하여 바람의 세기가 약한 경우에도 진동볼이 반응하고, 이를 통해 전기 에너지가 생성될 수 있다.

또한, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 날개형 압전부재를 배치하여, 바람의 방향 및 세기가 변하는 경우 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)을 발생시킴으로써, 전기 에너지가 계속적으로 생성될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 날개형 압전부재를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 날개형 압전부재를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 그릴판넬을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 그릴판넬을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 조립대를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 조립대를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 외관도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템이 부유식 해상 풍력발전시설에 설치된 상태를 나타내는 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템이 전기버스에 설치된 상태를 나타내는 모식도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 개념도이다.

도 1은 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템에 관한 것으로, 조립대(5)에 제1 그릴판넬(2), 날개형 압전부재(1), 제2 그릴판넬(2a)이 상부를 향하여 축조된다. 날개형 압전부재(1)의 중심부 둘래에는 다수의 진동볼(3)이 배열되어, 방향과 세기가 불규칙한 바람이 날개형 압전부재(1)를 통과하는 경우, 날개형 압전부재(1)가 전기를 연속적으로 생성한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 조립대(5)에 제1 그릴판넬(2), 날개형 압전부재(1), 진동볼(3), 제2 그릴판넬(2a)이 순서대로 축조되는 것은 1 사이클에 해당하며, 이를 통해 복수의 사이클로 구성된 다층구조가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 풍력발전 시스템은 각각의 전, 후, 좌, 우의 면이 서로 동일하여 바람의 방향이 불규칙적으로 변하는 환경에서도 바람이 계속 통과할 수 있는 구조에 해당한다.

다음으로, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템에 관한 개념과 원리를 기술한다. 바람의 세기는 시간에 따라 변하며, 이와 같은 바람의 변동(교란)을 거스트(GUST), 이 거스트(GUST)에 기인한 불규칙한 진동을 거스트 응답(GUST RESPONSE)이라 한다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템의 개념도와 같이, 제2 그릴판넬(2a)과 날개형 압전부재(1)와 같은 2개 이상의 구조물이 근접배열되면, 풍상측(風上側)의 구조물인 제2 그린판넬(2a)에서 교란된 기류가 그대로 풍하측(風下側)의 구조물인 날개형 압전부재(1)에 마찬가지로 불규칙한 진동이 발생하게 된다.

이와 같은 불규칙한 진동을 버페팅(BUFFETING)이라 부른다. 버페팅(BUFFETING)으로 인하여 날개형 압전부재(1)에서는 자발분극이 발생하여 전기 에너지가 생성된다. 동시에 바람의 세기가 날개형 압전부재(1)의 중심부 둘래에 배열된 진동볼(3)에도 전달되어 진동볼(3)이 회동, 날개형 압전부재(1)에 힘(F=ma, F: 힘, m: 질량, a: 가속도)이 가해져서 전기 에너지가 생성된다.

즉, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 날개형 압전부재를 배치하여, 바람의 방향 및 세기가 변하는 경우 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)을 발생시킴으로써, 전기 에너지가 계속적으로 생성될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 날개형 압전부재를 나타내는 평면도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 날개형 압전부재를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 날개형 압전부재(1)는 한장의 금속재에 날개관(1-3)과 4개의 날개(1-1)를 일체(一體)로 가공한 후, 날개(1-1)의 표면에 압전소자(1-2)를 점착하고 배선(1-4)을 납땜하여 제조한 것으로 그 구조가 도 2와 도3에 도시되어 있다.

날개관(1-3)은 후술하는 조립대(5)의 기둥배관(5-2)이 삽입되는 공간이다. 또한, 후술하는 그릴판넬(2)의 층간에 배치되는 날개형 압전부재(1)의 4개 날개(1-1)에는 바람의 세기와 방향이 변동해도, 바람이 항상 통과한다.

이에, 날개(1-1)에 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)이 발생되어, 전기가 계속적으로 생성된다. 또한, 배선(1-4)은 후술하는 조립대(5)의 기둥배관(5-2)에 형성된 배선인출구(5-3)를 통해 정리될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 그릴판넬을 나타내는 평면도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 그릴판넬을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 그릴판넬(2)은 그 중심부에 원형공간(2-2)이 형성된 사각형 판넬(2-1)로서, 사각형 판넬(2-1)의 하부코너에는 기둥(2-3), 사각형 판넬(2-1)의 상부코너에는 오목한 안착부(2-4), 안착부(2-4)와 기둥(2-3)의 중심부에는 볼트(6)가 관통하는 홀(2-5)이 형성될 수 있다. 도 4와 도 5에 그릴판넬(2)의 구조가 나타나있다.

한편, 다수의 그릴판넬(2)은 상하로 적재되어, 다층구조의 그릴판넬(2)이 형성될 수 있다. 이때, 다층구조의 그릴판넬(2)은 각각의 전, 후, 좌, 우의 면이 동일하여, 바람의 방향이 바뀌어도 그릴판넬(2)에 바람이 항상 통과할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 평면도이다.

또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 측면도이다.

또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 진동볼 컨테이너를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 진동볼 컨테이너(4)는 원통형 외벽(4-1), 원통형 내벽(4-2), 밑면(4-3)과 링(4-4)을 구비한 것으로, 그 구조는 도 6, 도 7과 도8에 도시되어 있다.

원통형 외벽(4-1)과 원통형 내벽(4-2) 사이가 밑면(4-3)으로 연결된 환상구조는 다수의 진동볼(3)을 날개형 압전부재(1)의 중심부 둘래에 환상으로 배열하는 진동볼(3)의 통로이며, 링(4-4)은 조립대(5)의 기둥배관(5-2)에 삽입되는 연결고리에 해당한다.

원통형 외벽(4-1)과 밑면(4-3)에는 홀(4-5)이 다수 형성되어 있으며, 원통형 외벽(4-1)의 홀(4-5)로 바람이 통과하여 진동볼(3)을 회동하게 하며, 밑면(4-3) 홀(4-5)은 진동볼(3)이 회동하면서, 등락을 반복하며 진동을 발생시켜, 날개형 압전부재(1)에 힘을 가해, 전기를 발생시키기 위해 형성한 것이다.

즉, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 진동볼 및 진동볼을 배열하는 진동볼 컨테이너를 날개형 압전부재의 상단에 배치하여 바람의 세기가 약한 경우에도 진동볼이 반응하고, 이를 통해 전기 에너지가 생성될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 조립대를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 조립대(5)는 받침판(5-1)과 그 받침판(5-1)의 중앙에 형성된 기둥배관(5-2)으로 구성된다.

기둥배관(5-2)은 날개형 압전부재(1)의 배선(1-4)이 통과하는 배관의 용도와 날개형 압전부재(1)의 날개관(1-3)과 진동볼 컨테이너(4)의 링(4-4)이 삽입되는 기둥의 용도를 겸한다.

기둥배관(5-2)에는 배선(1-4)을 처리하는 배선인출구(5-3)가 형성된다.

받침판(5-1)은 상부표면과 내부로 구별되며, 상부표면에는 그릴판넬(2)이 다층으로 축조되고, 받침판(5-1)의 내부에는 배선(1-4)을 접속한 인쇄회로기판이 장착된다.

받침판(5-1)의 상부표면 코너에는 그릴판넬(2)의 기둥(2-3)을 고정하는 안착부(5-4)가 형성되어 있고, 안착부(5-4)의 중심은 볼트(6)가 체결되는 홀(5-6)이 형성된다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 분해사시도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 풍력발전 시스템은 조립대(5)에 그릴판넬(2), 날개형 압전부재(1), 진동볼 컨테이너(4), 진동볼(3), 그릴판넬(2), 커버(5)와 볼트(6)가 순서대로 조립될 수 있다.

이후, 날개형 압전부재(1)의 날개관(1-3)과 진동볼 컨테이너(4)의 링(4-4)이 조립대(5)의 기둥배관(5-2)에 삽입되고, 진동볼 컨테이너(4)에 투입되기 직전의 진동볼(3), 상단에서 볼트(6)로 커버(7), 상층의 그릴판넬(2), 하층의 그릴판넬(2)과 조립대(5)의 받침판(5-1)이 조립된다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 외관도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같이 풍력발전 시스템의 4층 구조의 그릴판넬, 그릴판넬의 층간에 배치된 날개형 압전부재, 진동볼 컨테이너(4), 날개형 압전부재(1)의 날개관(1-3), 조립대(5)의 받침판(5-1)이 외부에 나타날 수 있다.

이때, 그릴판넬은 제1 그릴판넬(2), 제2 그릴판넬(2a), 제3 그릴판넬(2b), 제4 그릴판넬(2c) 및 제5 그릴판넬(2d)을 포함할 수 있다.

또한, 날개형 압전부재는 제1 날개형 압전부재(1), 제2 날개형 압전부재(1a), 제3 날개형 압전부재(1b), 제4 날개형 압전부재(1c)를 포함할 수 있다.

또한, 복수의 날개형 압전부재(1~1c)는 복수의 그릴판넬(2~2d) 층간에 배치될 수 있다.

즉, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 날개형 압전부재를 배치함으로써, 바람의 방향 및 세기가 변하는 경우 불규칙한 진동인 버페팅(BUFFETING)을 발생시키고, 전기 에너지가 계속적으로 생성될 수 있도록 할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 풍력발전 시스템은 다음과 같은 순서로 내부구조가 조립된다.

먼저, 받침판(5-1)의 안착부(5-4)에 1층의 제1 그릴판넬(2)의 기둥(2-3)이 안착된다.

이후, 날개관(1-3)이 기둥배관(5-2)에 삽입되고, 1층의 제1 날개형 압전부재(1)가 장착된다.

이후, 링(4-4)이 기둥배관(5-2)에 삽입되고, 진동볼(3)이 투입된 진동볼 컨테이너(4)가 1층의 제1 날개형 압전부재(1)위에 배열된다.

이후, 1층의 제1 그릴판넬(2)의 안착부(2-4)에 2층의 제2 그릴판넬(2a)의 기둥(2-3)이 안착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 날개관(1-3)이 삽입되고, 2층의 제2 날개형 압전부재(1a)가 장착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 링(4-4)이 삽입되고, 진동볼(3) 투입된 진동볼 컨테이너(4)가 2층의 제2 날개형 압전부재(1a) 위에 배치된다.

이후, 2층의 그릴판넬(2)의 안착부(2-4)에 3층의 제3 그릴판넬(2b)의 기둥(2-3)이 안착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 날개관(1-3)이 삽입되고, 3층의 제3 날개형 압전부재(1b)가 장착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 링(4-4)이 삽입되고, 진동볼(3)을 투입한 진동볼 컨테이너(4)가 3층의 제3 날개형 압전부재(1b) 위에 배치된다.

이후, 3층의 제3 그릴판넬(2b)의 안착부(2-4)에 4층의 제4 그릴판넬(2c)의 기둥(2-3)이 안착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 날개관(1-3)을 삽입되고, 4층의 제4 날개형 압전부재(1c)가 장착된다.

이후, 기둥배관(5-2)에 링(4-4)이 삽입되고, 진동볼(3)을 투입한 진동볼 컨테이너(4)가 4층의 제4 날개형 압전부재(1c) 상에 배열된다.

이후, 4층의 제4 그릴판넬(2c)의 안착부(2-4)에 커버(7)가 안착된다.

이후, 최상측에서 커버(7), 4층의 제4 그릴판넬(2c), 3층의 제3 그릴판넬(2b), 2층의 제2 그릴판넬(2a), 1층의 제1 그릴판넬(2), 받침판(5-1)이 볼트(6)를 통해 일체로 체결된다.

또한, 본 발명은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템을 통해서 그릴판넬의 층간에 배치되는 날개형 압전부재를 복수의 층 및 복수의 구역에 설치하여 다양한 위치에서 전기 에너지를 생성하고, 특정 지점에 이상이 발생하는 경우에도 전기 에너지 생성이 중단되지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전시스템은 전, 후, 좌, 우의 면이 모두 동일하여, 바람의 방향이 늘 변동해도 전, 후, 좌, 우의 면에 세기가 변하며 부는 바람이 다층으로 통과하고, 4층의 그릴판넬(2)의 층간에 배치된 각 층의 날개형 압전부재(1)에서 버페링 현상과 진동볼 회동에 의해, 전기를 발생하는 계속적으로 전기를 생성할 수 있다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 압전소자를 이용한 풍력발전시스템은 바람이 발생하는 해상에 부유식으로 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 풍력발전 시스템을 전기차에 탑재하여, 주행중에 주행풍(走行風)으로 전기 에너지를 생산하고, 생산된 전기 에너지를 베터리에 저장하는 것이 가능하다.

이를 통해, 본 발명은 전기차의 운전자가 전기 충전을 위해 전기차 전용 충전소를 경유해야하는 불편함과 운전자가 느끼는 전기요금의 부담을 낮출 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템이 부유식 해상 풍력발전시설에 설치된 상태를 나타내는 모식도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 부유식 해상 풍력발전시설은 풍력발전시스템(100), 부유식 플랫폼(200), 블레이드형 풍력발전기(300), 통풍 방수텐트(400)을 구비한다.

풍력발전은 동일한 조건하에서 발전시설의 설치면적에 발전량이 비례하게 되므로, 발전시설 건설 부지 확보의 중요성이 크다고 할 수 있다. 그러나 풍력발전 시설을 대지(大地)에 설치하는 경우 설치면적의 제한, 바람의 세기가 강한 장소 확보의 어려움, 토지보상비 등으로 인한 건설비용 상승과 같은 문제점이 있다.

이때, 해상 풍력발전은 이러한 문제점들을 상당수 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다. 해상 풍력발전은 유휴부지인 저수지, 하천, 댐, 바다 등의 수상에 풍력발전설비를 설치함으로 설치 공간의 활용을 통한 국토의 효율적 이용이 가능하다.본 발명의 일 실시예에서, 해상 풍력발전시설은 풍력발전시스템(100), 상부에 풍력발전시스템(100)을 고정할 수 있고 하부에 부유체가 부착되어 부유할 수 있는 부유식 플랫폼(200), 풍력발전시스템(100)을 전체적으로 감싸는 형태이며 통풍이 가능하고, 비로부터 풍력발전시스템(100)을 보호하는 부유식 플랫폼(200)의 상부에 설치된 통풍방수텐트(400), 블레이드 풍력발전기(401), 지면에 고정된 앵커와 부유 구조물을 연결하는 와이어 및 무게추, 풍력발전시스템(100)이 생성한 전류를 변환하는 변전소 및 송전을 위한 배전선을 포함한다.

해상 풍력발전시설의 부유식 플랫폼(200)은 발전 효율을 높이기 위해 바람의 방향에 따라 블레이드 풍력발전기(401)의 방향을 설정하고 고정할 수 있도록 특정 위치에 고정된다. 부유식 플랫폼(200)의 고정은 부유식 플랫폼(200)을 지면에 고정된 앵커에 와이어로 연결하고, 무게추를 통해 와이어의 장력을 조절함으로써 이루어질 수 있다.

또한, 도 14에 도시되지는 않았지만 복수의 부유식 플랫폼(200)이 매트릭스 구조로 설치될 경우 표류 방지 및 위치 고정을 위해 부유식 플랫폼(200) 사이에도 별도의 와이어를 통한 연결이 존재할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 풍력발전시설은 종래의 블레이드 풍력발전기(401)와 복수의 풍력발전시스템(100)을 부유식 플랫폼(200)에 결합함으로써, 장소와 바람의 방향 및 세기에 구애받지 않고 지속적인 전기 에너지 생성이 가능하다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자를 이용한 풍력발전 시스템이 전기버스에 설치된 상태를 나타내는 모식도이다.

본 발명의 일 실시에에서, 전기버스는 풍력발전시스템(100)과 통풍터널(500)을 구비한다.

본 발명의 일 실시예에서, 풍력발전시스템(100) 및 통풍터널(500)은 전기버스의 상단에 배치될 수 있으며, 통풍터널(500)은 풍력발전시스템(100)을 주변에서 감싸는 형태일 수 있다. 이때, 통풍터널(500)의 측면부 중 전기버스의 전면과 후면을 향하는 면은 개방되고, 이 외의 통풍터널(500)의 나머지 면들은 폐쇄된다.

따라서, 전기버스가 도로 위를 주행하는 경우, 전기버스의 전면을 향하는 통풍터널(500)로 바람이 들어오게 되고, 전기버스의 후면을 향하는 통풍터널(500)로 다시 바람이 나가게 된다.

즉, 통풍터널(500) 내부에 공기의 흐름이 발생하므로, 통풍터널(500)의 내부에 위치한 풍력발전시스템(100) 역시 강한 공기의 흐름을 이용하여 전기 에너지의 생성이 가능하다.

이후, 전기버스는 생성된 전기 에너지를 동력 에너지로 변환하여 도로를 주행할 수 있으며, 전기 충전소를 따로 방문하지 않아도 전기 에너지를 자립하여 생성하므로, 전기 충전 비용이 줄어드는 효과가 있다.

Claims

제2 그릴판넬의 일면에 안착되는 커버;
상하로 적재되어 다층구조를 형성하는 제1 그릴판넬 및 제2 그릴판넬;
상기 제1 그릴판넬 및 상기 제2 그릴판넬의 사이에 배치되고, 외력에 의해서 전기 에너지를 생성하는 날개형 압전부재;
상기 날개형 압전부재 일면에 안착되며 복수의 진동볼을 포함하는 진동볼 컨테이너; 및
제1 그릴판넬의 일면이 안착되는 조립대를 포함하고,
상기 진동볼 컨테이너의 적어도 일면에는 바람이 통과할 수 있는 홀이 형성되는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제1항에 있어서,
상기 날개형 압전부재는
한 장의 금속재에 일체로 가공된 날개관 및 4개의 날개를 포함하고,
상기 날개는
표면에 점착되는 압전소자 및 배선을 포함하는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제1항에 있어서,
상기 그릴판넬은
사각형의 판넬로써, 중심부에 원형공간을 형성하고, 하부 코너에 기둥을 형성하고 상부코너에 오목한 안착부를 형성하는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제1항에 있어서,
상기 진동볼 컨테이너는
원통형 외벽과 내벽을 포함하고, 상기 원통형 외벽과 내벽의 하단부를 연결하는 밑면을 포함하고, 상기 원통형 내벽의 상단부에 안착되는 링을 포함하는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제4항에 있어서,
상기 진동볼 컨테이너는
상기 복수의 진동볼이 환상구조로 배열되는 수용 공간을 포함하고,
상기 링은 조립대의 기둥배관에 연결고리로써 삽입되는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제4항에 있어서,
상기 원통형 외벽과 밑면에는 복수의 홀이 형성되고,
각각의 홀의 지름은 각각의 진동볼의 지름보다 작게 형성되고,
상기 복수의 홀로 바람이 통과하면 상기 복수의 진동볼이 회동, 등락을 반복하여 진동을 발생시키는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제1항에 있어서,
상기 조립대는
받침판 및 상기 받침판의 중앙에 형성된 기둥배관을 포함하고,
상기 기둥배관에는 배선이 통과하는 배선인출구가 형성되는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제7항에 있어서,
상기 받침판은
상부 표면에 복수의 그릴판넬이 다층으로 축조되고, 내부에 배선이 접속된 인쇄회로기판이 장착되고, 상부 표면의 코너에 그릴판넬의 기둥을 고정하는 안착부가 형성되고, 안착부의 중심에는 볼트가 체결되는 구멍이 형성되는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 그릴판넬은
상기 제2 그릴판넬의 상층에 위치하는 제3 그릴판넬을 더 포함하는
압전소자를 이용한 풍력발전시스템 운영 장치.