KR102481119B1

KR102481119B1 - 송전철탑형 풍력발전장치

Info

Publication number: KR102481119B1
Application number: KR1020210125925A
Authority: KR
Inventors: 고영익
Original assignee: 고영익
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2022-12-23

Abstract

육상이나 해상에 설치되어 풍력발전을 수행하는 풍력발전장치를 제시하며, 지면 또는 해저면에 설치되어 지지력을 제공하면서 수직방향으로 연장되고, 복수로 구성되어 소정의 간격을 이루면서 적어도 일렬로 배치되는 철탑본체; 상기 철탑본체 각각에 설치되어 바람에 의해 회전하는 풍차의 회전력을 기반으로 전력을 발전하는 풍력발전모듈; 상기 복수의 철탑본체를 연결하면서 전력공급지에서 목적지까지 연장되어 전력공급지의 전력을 목적지까지 공급하되, 상기 철탑본체 각각에 설치된 상기 풍력발전모듈에 연결되어 상기 풍력발전모듈에서 발전된 전력을 목적지까지 공급하는 송전케이블; 및 상기 철탑본체에 설치되어 상기 송전케이블의 결합부위를 제공하면서 상기 송전케이블의 텐션조절을 허용하는 케이블지지대를 포함한다.

Description

송전철탑형 풍력발전장치{WIND POWER GENERATING APPARATUS WITH POWER-TRANSMISSION TOWER TYPE}

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 송전철탑형 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전 기능과 함께 전력의 송전 가능을 함께 수행할 수 있는 송전철탑형 풍력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다.

이러한 풍력 발전은 풍력발전은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전단가가 다른 발전방식에 비하여 저렴하므로 점점 확대 설치되고 있다.

통상적인 풍력발전장치는 등록특허공보 제10-1562384호에 개시된 바와 같이 프로펠러(propeller)형 풍차를 사용하는 것으로, 오늘날 풍력발전의 주류를 이루고 있다.

이러한 종래의 풍력발전기는 바람이 많이 부는 산간 지역에 주로 설치되고 있으며, 최근에는 해상 지역에 설치되고 있다.

그러나, 풍력발전은 에너지 밀도가 낮고, 불규칙하고 간헐적이어서 경제적으로 변동이 크며, 바람이 불어주지 않으면 무용지물이 되는 측면도 있다.

한편, 송전철탑은 발전소에서 발전된 전력을 변전소나 산업시설 또는 가정으로 공급하기 위한 구조물로서, 산간지역이나 해상에 설치되면서 송전케이블을 통해 전력을 발전소에서 목적지까지 공급하고 있다.

이러한 송전철탑은 대규모 풍력발전단지나 태양광발전단지가 조성된 경우에는 목적지까지 필수적으로 설치되어야 하므로 최근에는 풍력발전기와 함께 설치함으로써 풍력발전기의 초기 설치비용을 절감할 수 있는 기술이 제안되고 있다.

관련된 선행기술로서, 등록특허공보 제10-1158307호에 개시된 송전탑을 이용한 풍력발전장치가 있다.

선행기술은 송전탑내에 설치되는 통풍덕트로 유입되는 바람을 통해 풍력터빈을 회전시킴으로써 전력을 발전하는 구성이다.

그러나 상기와 같은 선행기술은 육상에 설치된 송전탑에는 구현할 수 있으나, 해상의 송전탑에는 구현하기가 적합하지 않은 문제점이 있다.

또한, 선행기술은 해상에 설치한다고 할지라도 송전케이블의 텐션이나 높낮이를 조절할 수 없는 구성이므로 송전탑의 사이로 선박이 지나가야 할 경우 송전케이블에 의해 걸리는 문제점이 있다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 전력을 공급하는 송전탑에 풍력발전모듈을 설치함으로써 풍력발전시설을 위한 비용을 절감할 수 있으며, 육상은 물론 해상에도 적용할 수 있는 송전철탑형 풍력발전장치를 제시하는데 목적이 있다.

또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 철탑본체에 결합된 송전케이블의 텐션을 조절 가능하도록 함으로써 송전케이블을 견고하게 설치할 수 있는 송전철탑형 풍력발전장치를 제시하는데 목적이 있다.

또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 송전케이블을 높이를 조절 가능하도록 함으로써 필요에 따라 송전케이블을 승강시켜 지면 또는 해저면과 송전케이블 사이의 간격을 조절할 수 있는 송전철탑형 풍력발전장치를 제시하는데 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 송전철탑형 풍력발전장치의 일 실시예에 따르면, 육상이나 해상에 설치되어 풍력발전을 수행하는 풍력발전장치에 있어서, 지면 또는 해저면에 설치되어 지지력을 제공하면서 수직방향으로 연장되고, 복수로 구성되어 소정의 간격을 이루면서 적어도 일렬로 배치되는 철탑본체; 상기 철탑본체 각각에 설치되어 바람에 의해 회전하는 풍차의 회전력을 기반으로 전력을 발전하는 풍력발전모듈; 상기 복수의 철탑본체를 연결하면서 전력공급지에서 목적지까지 연장되어 전력공급지의 전력을 목적지까지 공급하되, 상기 철탑본체 각각에 설치된 상기 풍력발전모듈에 연결되어 상기 풍력발전모듈에서 발전된 전력을 목적지까지 공급하는 송전케이블; 및 상기 철탑본체에 설치되어 상기 송전케이블의 결합부위를 제공하면서 상기 송전케이블의 텐션조절을 허용하는 케이블지지대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이블지지대는, 상기 철탑본체의 양측으로 돌출되어 지지력을 제공하는 메인지지대; 상기 메인지지대에 설치되어 상기 송전케이블이 걸린 상태로 결합되는 케이블걸이; 및 상기 메인지지대와 상기 케이블걸이 사이의 각도 및 거리 중 적어도 하나의 조절을 허용하면서 상기 송전케이블의 텐션을 조절하는 텐션조절부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 텐션조절부는, 상기 메인지지대와 상기 케이블걸이를 회전가능하게 연결하면서 상기 케이블걸이의 각도조절을 허용하는 힌지축; 및 상기 힌지축을 중심으로 회전한 상기 케이블걸이를 고정하는 각도고정핀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 텐션조절부는, 상기 메인지지대의 단부에 관체형으로 형성되어 상기 케이블걸이의 일부분이 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 케이블걸이 일부분의 직선이동을 허용하면서 상기 메인지지대와 상기 케이블걸이의 거리조절을 허용하는 텔레스코픽관; 및 상기 텔레스코픽관을 관통하여 상기 케이블걸이 일부분에 체결되면서 상기 케이블걸이를 고정하는 거리고정핀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 풍력발전장치는, 상기 케이블지지대를 상기 철탑본체에 승강 가능하게 결합하면서 상기 케이블지지대의 승강을 통해 상기 송전케이블과 지면 또는 해저면 사이의 거리 조절을 허용하는 케이블승강부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이블승강부는, 상기 철탑본체의 길이방향을 따라 홈이나 돌기형태를 이루면서 연장형성되어 상기 케이블지지대의 승강경로를 제공하는 지지대레일; 상기 케이블지지대의 일부분을 이루면서 상기 지지대레일에 슬라이드 가능하게 결합되는 지지대슬라이더; 상기 철탑본체에 설치되어 수동 또는 자동으로 회전하면서 상기 지지대슬라이더를 승강시키기 위한 견인력을 제공하는 승강핸들; 및 상기 승강핸들과 상기 지지대슬라이더를 연결하면서 상기 승강핸들의 회전력을 통해 상기 지지대슬라이더를 승강시키는 연결부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는, 상기 승강핸들과 상기 지지대슬라이더를 연결하는 승강와이어; 및 상기 승강핸들 또는 상기 철탑본체에 설치되어 상기 승강핸들의 회전 시 상기 승강와이어를 감거나 풀면서 상기 지지대슬라이더를 승강시키는 승강도드레를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지대슬라이더는, 소정의 길이를 가지면서 상기 지지대레일의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 연결부재는, 상기 지지대슬라이더의 길이방향을 따라 형성되는 랙기어; 및 상기 철탑본체에 회전가능하게 설치되면서 상기 승강핸들에 연결되어 상기 승강핸들에 의해 회전하되, 상기 랙기어에 맞물린 상태로 회전하면서 상기 랙기어를 직선운동시키는 피니언기어를 포함할 수 있다.

전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 전력 공급을 위해 설치되는 철탑본체에 풍력발전모듈이 설치되어 전력공급과 풍력발전의 기능을 함께 수행할 수 있으므로 시설비용을 절감할 수 있으며, 육상은 물론 해상에도 적용할 수 있는 송전철탑형 풍력발전장치를 제시할 수 있다.

또한, 케이블지지대를 구성하는 케이블걸이와 메인지지대의 상호 각도 또는 상호 거리를 조절할 수 있으므로 각도나 거리조절을 통해 케이블걸이에 결합된 송전케이블의 텐션을 조절함으로써 송전케이블을 좀 더 견고하게 설치할 수 있다.

또한, 케이블승강부의 구성을 통해 케이블지지대가 승강하면서 송전케이블과 지면 또는 해저면 사이의 거리를 조절할 수 있으므로 필요에 따라 송전케이블의 높이를 조절할 수 있으며, 예를 들어 철탑본체의 사이로 선박이나 크레인 등이 통과해야 할 경우 송전케이블의 높이 조절을 통해 걸림을 방지할 수 있다.

개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 케이블지지대의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 케이블지지대의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 케이블승강부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 5는 케이블 승강부의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 케이블지지대의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 3은 케이블지지대의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 4는 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치의 케이블승강부의 구성을 나타내는 구성도이고, 도 5는 케이블 승강부의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.

일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치(10)는 육상이나 해상에 설치되어 전력의 공급과 함께 풍력발전을 수행하는 장치이다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치(10)는 철탑본체(100), 풍력발전모듈(200), 송전케이블(300) 및 케이블지지대(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 철탑본체(100)는 후술되는 풍력발전모듈(200)과 송전케이블(300)이 설치되기 위한 지지력을 제공하는 구성요소로, 육상의 지면이나 해상의 해저면에 고정된 상태로 수직방향으로 연장되어 지지력을 제공할 수 있다.

여기서, 철탑본체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 길이를 갖는 지주형으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 트러스구조를 이루면서 소정의 높이로 설치될 수 있다. 이 외에도 철탑본체(100)는 송전탑 분야에 알려진 모든 구성이 적용될 수 있다.

이러한 철탑본체(100)는 복수로 구성되어 소정의 간격을 이루면서 전력공급지에서 목적지까지 일렬 또는 복수열로 배치될 수 있다.

여기서, 전력공급지는 후술되는 송전케이블(300)에 의해 전송되는 전력을 공급하는 시설을 나타내는 것으로, 예컨대 태양광발전단지와 같은 시설일 수 있다.

또한, 목적지는 전력을 공급받는 시설을 나타내는 것으로, 예를 들어 변전소나 산업시설 또는 가정일 수 있다.

상기 풍력발전모듈(200)은 복수의 철탑본체(100) 각각에 설치되어 바람에 의한 회전력을 통해 전력 발전을 수행하는 구성요소이다.

구체적으로, 풍력발전모듈(200)은 철탑본체(100)의 상부 쪽에 회전 가능하게 설치되는 풍차(210)의 출력축에 연결될 수 있으며, 바람에 의해 회전하는 풍차(210)의 회전력을 기반으로 전력을 발전할 수 있다.

이러한 풍력발전모듈(200)은 발전된 전력을 후술되는 송전케이블(300)을 통해 즉시 전송할 수 있으며, 축전지에 충전한 후 송전케이블(300)로 전송할 수도 있다.

여기서, 풍차(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 프로펠러 형으로 구성될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 바람에 의해 회전하면서 회전력을 제공할 수 있는 구성이라면 어떠한 구성이라도 만족할 수 있다.

상기 송전케이블(300)은 전력을 전송하기 위한 구성요소이다.

구체적으로, 송전케이블(300)은 복수의 철탑본체(100)를 연결하면서 전력공급지에서 목적지까지 연장됨으로써 전력공급지의 전력을 목적지까지 공급할 수 있다.

특히, 송전케이블(300)은 복수의 철탑본체(100) 각각에 설치된 풍력발전모듈(200)에서 발전된 전력을 목적지까지 공급할 수 있다.

이러한 송전케이블(300)은 복수로 구성되어 전력공급지의 전력과 풍력발전모듈(200)에서 발전된 전력을 구분하여 공급할 수 있다.

상기 케이블지지대(400)는 철탑본체(100)에 설치되어 송전케이블(300)의 결합부위를 제공하는 동시에 송전케이블(300)의 텐션 조절을 허용하는 구성요소이다.

구체적으로, 케이블지지대(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인지지대(410)와 케이블걸이(420) 및 텐션조절부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 메인지지대(410)는 송전케이블(300)이 매달린 상태로 결합될 수 있도록 지지력을 제공하는 구성요소로, 철탑본체(100)의 양측으로 가지 형태를 이루면서 소정의 길이로 돌출되어 지지력을 제공할 수 있다.

이러한 메인지지대(410)는 철탑본체(100)의 양측으로 돌출된 한 쌍이 한 조를 이루면서 구비될 수 있으며, 복수 조를 이루면서 철탑본체(100)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.

상기 케이블걸이(420)는 송전케이블(300)의 결합부위를 이루는 구성요소로, 후술되는 텐션조절부(430)를 매개로 메인지지대(410)의 단부에 설치되어 송전케이블(300)이 걸린 상태로 결합될 수 있다.

이러한 케이블걸이(420)는 애자와 같인 절연체가 구비되어 절연체의 단부에 송전케이블(300)이 걸린 상태로 결합될 수 있다.

상기 텐션조절부(430)는 메인지지대(410)와 케이블걸이(420)를 연결하면서 케인지지대(410)와 케이블걸이(420) 사이의 각도나 거리의 조절을 허용하면서 송전케이블(300)의 텐션을 조절할 수 있도록 하는 구성요소이다.

즉, 송전케이블(300)은 이웃하는 다른 철탑본체(100)와 연결되면서 처짐이 발생하므로 텐션조절이 요구된다.

텐션조절부(430)는 이웃하는 다른 철탑본체(100)와 연결된 송전케이블(300)의 텐션을 조절하기 위하여 메인지지대(410)와 케이블걸이(420) 사이의 각도나 거리를 넓히거나 좁히면서 송전케이블(300)의 결합부위를 수직방향 또는 수평방향으로 이동시킴으로써 텐션을 조절할 수 있다.

구체적으로, 텐션조절부(430)는 도 2에 도시된 바와 같이 힌지축(431) 및 각도고정핀(432)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 힌지축(431)은 메인지지대(410)와 케이블걸이(420)의 일부분을 회전 가능하게 연결하면서 케이블걸이(420)의 각도 조절을 허용할 수 있다.

즉, 케이블걸이(420)는 힌지축(431)을 중심으로 회전하면서 메인지지대(410)와의 각도가 좁아지거나 넓어질 수 있으며, 각도 조절을 통해 송전케이블(300)의 결합부위를 수직 방향으로 이동시키면서 송전케이블(300)의 텐션을 조절할 수 있다.

상기 각도고정핀(432)은 힌지축(431)을 중심으로 회전한 케이블걸이(420)를 각도 조절된 상태로 고정하기 위한 구성요소이다.

구체적으로, 각도고정핀(432)은 메인지지대(410)와 케이블걸이(420)를 관통하여 체결됨으로써 케이블걸이(420)를 각도 조절된 상태로 고정할 수 있다.

이를 위하여, 메인지지대(410) 및 케이블걸이(420) 중 적어도 하나에는 힌지축(431)의 외곽에 복수의 각도조절공(432a)이 형성될 수 있으며, 메인지지대(410) 및 케이블걸이(420) 중 나머지 하나에는 각도조절공(432a)에 연통하는 체결공(미도시)이 형성될 수 있다.

즉, 각도고정핀(432)은 각도조절공(432a)를 관통하여 체결공에 체결됨으로써 케이블걸이(420)를 각도 조절된 상태로 고정할 수 있다.

한편, 텐션조절부(430)는 도 3에 도시된 바와 같이 텔레스코픽관(435) 및 거리고정핀(436)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 텔레스코픽관(435)은 메인지지대(410)와 케이블걸이(420)의 일부분을 연결하면서 케이블걸이(420)의 직선이동을 허용하는 구성요소이다.

이러한 텔레스코픽관(435)은 관체형을 이루면서 메인지지대(410)의 단부에 형성되어 케이블걸이(420)의 일부분이 슬라이드 가능하게 결합됨으로써 케이블걸이(420)의 직선이동을 허용할 수 있으며, 케이블걸이(420)의 직선이동을 통해 케이블걸이(420)와 메인지지대(410) 사이의 거리 조절을 허용할 수 있다.

여기서, 케이블걸이(420)는 일부분이 봉 형태로 형성되어 텔레스코픽관(435)에 삽입된 상태로 결합됨으로써 텔레스코픽관(435)의 길이 방향을 따라 슬라이드되면서 직선이동 할 수 있다.

즉, 케이블걸이(420)는 텔레스코픽관(435)의 길이 방향을 따라 직선이동하면서 메인지지대(410)와의 거리가 좁아지거나 넓어질 수 있으며, 거리 조절을 통해 송전케이블(300)의 결합부위를 수평 방향으로 이동시키면서 송전케이블(300)의 텐션을 조절할 수 있다.

상기 거리고정핀(436)은 텔레스코픽관(435)에 결합된 케이블걸이(420)의 일부분을 거리 조절된 상태로 고정하기 위한 구성요소이다.

구체적으로, 거리고정핀(436)은 텔레스코픽관(435)을 관통하여 케이블걸이(420)의 일부분에 체결됨으로써 케이블걸이(420)를 거리 조절된 상태로 고정할 수 있다.

이를 위하여, 텔레스코픽관(435)에는 길이방향을 따라 복수의 거리조절공(436a)이 형성될 수 있으며, 텔레스코픽관(435)에 결합된 케이블걸이(420)의 일부분에는 거리조절공(436a)에 연통하는 체결공(미도시)이 형성될 수 있다.

즉, 거리고정핀(436)은 거리조절공(436a)를 관통하여 체결공에 체결됨으로써 케이블걸이(420)를 각도 조절된 상태로 고정할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 케이블승강부(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 케이블승강부(500)는 케이블지지대(400)를 철탑본체(100)에 승강 가능하게 결합하면서 케이블지지대(400)의 승강을 통해 송전케이블(300)과 지면 또는 해저면 사이의 거리 조절을 허용하기 위한 구성요소이다.

즉, 케이블승강부(500)는 송전케이블(300)과 지면 또는 해저면 사이의 거리를 조절을 가능하게 함으로써 철탑본체(100)의 사이로 이동하는 구조물과 송전케이블(300)의 걸림을 방지하기 위한 구성요소이다.

예를 들어, 케이블승강부(500)는 해상에 설치된 철탑본체(100)들의 사이로 선박이 이동할 경우 케이블지지대(400)를 하강시켜 송전케이블(300)을 해저면으로 하강시켜 선박의 이동을 가능하게 할 수 있다. 이와 달리 케이블승강부(500)는 육상에 설치된 철탑본체(100)들의 사이로 크레인이 이동할 경우 케이블지지대(400)를 상승시켜 송전케이블(300)을 크레인의 높이 보다 상부로 상승시켜 크레인의 이동을 가능하게 할 수 있다.

구체적으로, 케이블승강부(500)는 도 4에 도시된 바와 같이 지지대레일(510), 지지대슬라이더(520), 승강핸들(530) 및 연결부재(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 지지대레일(510)은 케이블지지대(400)의 승강경로를 제공하기 위한 구성요소이다.

이러한 지지대레일(510)은 철탑본체(100)의 길이방향을 따라 홈이나 돌기 형태를 이루면서 연장형성되어 케이블지지대(400)의 승강경로를 제공할 수 있다.

상기 지지대슬라이더(520)는 케이블지지대(400)의 일부분을 이루면서 지지대레일(510)에 슬라이드 가능하게 결합되어 지지대레일(510)을 따라 이동하는 구성요소이다.

이러한 지지대슬라이더(520)는 케이블지지대(400)를 구성하는 메인지지대(410)의 단부에 형성되어 지지대레일(510)에 이동가능하게 결합될 수 있다.

구체적으로, 지지대슬라이더(520)는 지지대레일(510)이 홈형태로 형성될 겅우에는 돌기형태를 이루면서 지지대레일(510)에 삽입된 상태로 결합될 수 있으며, 지지대레일(510)이 돌기형태로 형성될 경우에는 홈형태를 이루면서 지지대레일(510)을 파지한 상태로 결합될 수 있다.

상기 승강핸들(530)은 지지대슬라이더(520)를 승강시키기 위한 견인력을 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 승강핸들(530)은 도 4에 도시된 바와 같이 철탑본체(100)에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 사용자에 의한 수동에 의해 회전하거나 미도시된 구동모터에 의해 자동으로 회전하면서 견인력을 제공할 수 있다.

이러한 승강핸들(530)은 후술되는 연결부재(540)를 매개로 지지대슬라이더(520)에 연결될 수 있으며, 수동 또는 자동의 회전운동을 통해 지지대슬라이더(520)를 직선운동시키면서 메인지지대(410)를 승강시킬 수 있다.

상기 연결부재(540)는 승강핸들(530)과 지지대슬라이더(520)를 연결하면서 승강핸들(530)의 회전력을 전달함으로써 지지대슬라이더(520)를 승강시키는 구성요소이다.

이러한 연결부재(540)는 도 4에 도시된 바와 같이 승강와이어(541) 및 승강도르레(542)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 승강와이어(541)는 승강핸들(530)과 지지대슬라이더(520)를 연결할 수 있으며, 승강핸들(530)의 회전 방향에 따라 지지대슬라이더(520)를 견인하여 상승시키거나 자중에 의한 지지대슬라이더(520)의 하강을 허용할 수 있다.

상기 승강도르레(542)는 승강핸들(530)의 회전 시 승강와이어(541)를 감거나 풀면서 승강와이어(541)에 연결된 지지대슬라이더(520)를 승강시킬 수 있다.

이러한 승강도르레(542)는 승강핸들(530)의 회전축에 설치되어 승강핸들(530)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있으며, 승강핸들(530)의 회전방향에 따라 승강와이어(541)를 감거나 풀면서 지지대슬라이더(520)를 승강시킬 수 있다.

또한, 승강도르레(542)는 철탑본체(100)에 회전가능하게 설치된 상태로 미도시된 연동기어에 의해 승강핸들(530)에 연결되어 승강핸들(530)에 의해 회전하켠서 승강와이어(541)를 풀거나 감을 수 있다.

구체적으로, 승강도르레(542)는 승강핸들(530)에 의해 일방향으로 회전하여 승강와이어(541)를 감으면서 지지대슬라이더(520)를 견인하여 상승시킴으로써 송전케이블(300)을 상승시킬 수 있으며, 승강핸들(530)에 의해 반대방향으로 회전하여 승강와이어(541)를 풀면서 자중에 의한 지지대슬라이더(520)의 하강을 허용함으로써 송전케이블(300)을 하강시킬 수 있다.

한편, 지지대슬라이더(520)는 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 길이를 가지면서 지지대레일(510)의 길이방향을 따라 연장 형성될 수 있으며, 이 경우 연결부재(540)는 랙기어(545) 및 피니언기어(546)를 포함하여 구성될 수도 있다.

구체적으로, 상기 랙기어(545)는 지지대레일(510)의 일면에 길이방향을 따라 톱니형태를 이루면서 형성될 수 있다.

상기 피니언기어(546)는 승강핸들(530)의 회전을 통해 랙기어(545)를 직선운동시키는 구성요소이다.

이러한 피니언기어(546)는 랙기어(545)에 맞물린 상태로 철탑본체(100)에 회전가능하게 설치되면서 승강핸들(530)에 연결될 수 있으며, 승강핸들(530)에 의해 회전에 의해 회전하면서 랙기어(545)를 직선운동시킴으로써 지지대슬라이더(520)를 승강시킬 수 있다.

이에 따라, 송전케이블(300)은 지지대슬라이더(520)와 함께 승강하는 메인지지대(410)에 의해 승강하면서 지면이나 해저면과의 거리가 조절될 수 있다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치(10)의 작동 및 작용을 설명한다.

풍력발전모듈(200)은 철탑본체(100)에 설치된 풍차(210)의 회전을 통해 전력을 발전하면서 발전된 전력을 송전케이블(300)을 통해 목적지로 공급할 수 있다.

송전케이블(300)은 케이블지지대(400)를 구성하는 케이블걸이(420)에 결합된 상태로 철탑본체(100)들에 연결되어 전력공급지의 전력과 풍력발전모듈(200)에서 발전된 전력을 목적지로 공급할 수 있다.

이때, 송전케이블(300)의 텐션을 조절할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 힌지축(431)을 중심으로 케이블걸이(420)를 회전시켜 송전케이블(300)의 결합부위를 수직 이동시키면서 텐션을 조절할 수 있으며, 각도고정핀(432)의 고정을 통해 케이블걸이(420)를 소정의 각도로 고정함으로써 송전케이블(300)을 텐션 조절된 상태로 고정할 수 있다.

이와 달리, 송전케이블(300)의 텐션을 조절할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 케이블걸이(420)를 텔레스코픽관(435)의 길이방향으로 수평 이동시키면서 메인지지대(410)와의 거리 조절을 통해 텐션을 조절할 수 있으며, 거리고정핀(436)의 고정을 통해 케이블걸이(420)를 수평 이동한 상태로 고정함으로써 송전케이블(300)을 텐션 조절된 상태로 고정할 수 있다.

한편, 철탑본체(100)들의 사이로 선박이나 크레인 등이 이동해야 할 경우, 케이블지지대(400)를 구성하는 메인지지대(410)를 승강시켜 송전케이블(300)과 지면 또는 해저면 사이의 거리를 조절할 수 있다.

이때, 승강핸들(530)은 수동 또는 자동으로 회전하며, 메인지지대(410)에 구비된 지지대슬라이더(520)는 도 4에 도시된 바와 같이 승강핸들(530)의 회전에 의해 승강도르레(542)에 감기거나 풀리는 지지와이어(541)에 의해 승강하면서 송전케이블(300)의 높이를 조절할 수 있다.

이와 달리, 지지대슬라이더(520)는 도 5에 도시된 바와 같이 랙기어(545)에 맞물린 상태로 승강핸들(530)에 의해 회전하는 피니언기어(546)를 통해 승강하면서 송전케이블(300)의 높이를 조절할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 일 실시예에 따른 송전철탑형 풍력발전장치(10)에 의하면, 전력 공급을 위해 설치되는 철탑본체(100)에 풍력발전모듈(200)이 설치되어 전력공급과 풍력발전의 기능을 함께 수행할 수 있으므로 시설비용을 절감할 수 있으며, 통신케이블의 승강을 통해 텐션조절은 물론 통신케이블의 높이를 필요에 따라 조절할 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 송전철탑형 풍력발전장치
100 : 철탑본체
200 : 풍력발전모듈
210 : 풍차
300 : 송전케이블
400 : 케이블지지대
410 : 메인지지대
420 : 케이블걸이
430 : 텐션조절부
431 : 힌지축
432 : 각도고정핀
435 : 텔레스코픽관
436 : 거리고정핀
500 : 케이블승강부
510 : 지지대레일
520 : 지지대슬라이더
530 : 승강핸들
540 : 연결부재
541 : 승강와이어
542 : 승강도르레
545 : 랙기어
546 : 피니언기어

Claims

육상이나 해상에 설치되어 풍력발전을 수행하는 풍력발전장치에 있어서,
지면 또는 해저면에 설치되어 지지력을 제공하면서 수직방향으로 연장되고, 복수로 구성되어 소정의 간격을 이루면서 적어도 일렬로 배치되는 철탑본체;
상기 철탑본체 각각에 설치되어 바람에 의해 회전하는 풍차의 회전력을 기반으로 전력을 발전하는 풍력발전모듈;
상기 복수의 철탑본체를 연결하면서 전력공급지에서 목적지까지 연장되어 전력공급지의 전력을 목적지까지 공급하되, 상기 철탑본체 각각에 설치된 상기 풍력발전모듈에 연결되어 상기 풍력발전모듈에서 발전된 전력을 목적지까지 공급하는 송전케이블;
상기 철탑본체에 설치되어 상기 송전케이블의 결합부위를 제공하면서 상기 송전케이블의 텐션조절을 허용하는 케이블지지대; 및
상기 케이블지지대를 상기 철탑본체에 승강 가능하게 결합하면서 상기 케이블지지대의 승강을 통해 상기 송전케이블과 지면 또는 해저면 사이의 거리 조절을 허용하는 케이블승강부를 포함하며,
상기 케이블승강부는,
상기 철탑본체의 길이방향을 따라 홈이나 돌기형태를 이루면서 연장형성되어 상기 케이블지지대의 승강경로를 제공하는 지지대레일;
상기 케이블지지대의 일부분을 이루면서 상기 지지대레일에 슬라이드 가능하게 결합되는 지지대슬라이더;
상기 철탑본체에 설치되어 수동 또는 자동으로 회전하면서 상기 지지대슬라이더를 승강시키기 위한 견인력을 제공하는 승강핸들; 및
상기 승강핸들과 상기 지지대슬라이더를 연결하면서 상기 승강핸들의 회전력을 통해 상기 지지대슬라이더를 승강시키는 연결부재를 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이블지지대는,
상기 철탑본체의 양측으로 돌출되어 지지력을 제공하는 메인지지대;
상기 메인지지대에 설치되어 상기 송전케이블이 걸린 상태로 결합되는 케이블걸이; 및
상기 메인지지대와 상기 케이블걸이 사이의 각도 및 거리 중 적어도 하나의 조절을 허용하면서 상기 송전케이블의 텐션을 조절하는 텐션조절부를 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.
제 2 항에 있어서,
상기 텐션조절부는,
상기 메인지지대와 상기 케이블걸이를 회전가능하게 연결하면서 상기 케이블걸이의 각도조절을 허용하는 힌지축; 및
상기 힌지축을 중심으로 회전한 상기 케이블걸이를 고정하는 각도고정핀을 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.
제 2 항에 있어서,
상기 텐션조절부는,
상기 메인지지대의 단부에 관체형으로 형성되어 상기 케이블걸이의 일부분이 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 케이블걸이 일부분의 직선이동을 허용하면서 상기 메인지지대와 상기 케이블걸이의 거리조절을 허용하는 텔레스코픽관; 및
상기 텔레스코픽관을 관통하여 상기 케이블걸이 일부분에 체결되면서 상기 케이블걸이를 고정하는 거리고정핀을 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 승강핸들과 상기 지지대슬라이더를 연결하는 승강와이어; 및
상기 승강핸들 또는 상기 철탑본체에 설치되어 상기 승강핸들의 회전 시 상기 승강와이어를 감거나 풀면서 상기 지지대슬라이더를 승강시키는 승강도드레를 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지대슬라이더는,
소정의 길이를 가지면서 상기 지지대레일의 길이방향을 따라 연장되고,
상기 연결부재는,
상기 지지대슬라이더의 길이방향을 따라 형성되는 랙기어; 및
상기 철탑본체에 회전가능하게 설치되면서 상기 승강핸들에 연결되어 상기 승강핸들에 의해 회전하되, 상기 랙기어에 맞물린 상태로 회전하면서 상기 랙기어를 직선운동시키는 피니언기어를 포함하는 송전철탑형 풍력발전장치.