KR200253817Y1 - 에너지 효율을 극대화한 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 바람에 의하여 회전하는 회전판이 수직축으로 세워진 회전축을 중심으로 양측에 홈을 형성하되 'S'자의 형태를 가지어 일측 방향으로 회전되도록 하고 상기 회전판의 외부에는 반 원통의 형상을 가지며 이중으로 형성된 커버를 구비하며 상기 커버는 바람이 부는 방향으로 회전하여 회전판의 일측부분을 가려 바람의 저항을 최대한 줄일수 수 있도록 하였으며 폭풍과 같이 풍속이 강한 바람이 불때에는 회전판이 파손되는 것을 방지하도록 내부의 2중 커버가 닫혀져 회전판에 바람의 영향이 미치지 않도록 함으로써, 회전판의 일측이 바람의 영향을 받아 회전하고자 하는 힘을 받을 때 타측에는 커버에 의하여 바람의 영향을 받지 않도록 함으로 회전판이 바람에 영향을 받는 것을 최대한 많은 영향을 받도록 하여 회전력을 증대시키고 폭풍과 같이 강한 바람이 발생하였을 때에는 커버를 닫음으로 회전판이 파손되거나 회전판에 과부하가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 풍력 발전기 이다.

Description

에너지 효율을 극대화한 풍력발전기{Wind power generator maximizing the energy efficiency}

본 고안은 가정에서 쉽게 전력을 얻을 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것으로서, 특히 바람의 영향을 받아 회전하는 팬을 원통형 형상의 커버체 내에 'S'자형의 날개를 가지는 형태로 형성하고 팬의 외부에는 일부는 개방되고 타측은 막혀 있어 팬이 일측으로부터 바람을 받아 회전할 때 바람의 회전에너지를 극대화시키고 타측에는 바람의 저항이 발생되지 않도록 함으로 최대한의 에너지 효율을 얻을 수 있도록 하여 가정에서 용이하게 전력을 얻을 수 있도록 한 에너지 효율을 극대화한 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 얻기 위한 발전(發電)의 형태로서는 물의 낙차를 이용한 수력발전, 연료를 태움으로 얻어지는 화력발전, 핵분열을 이용한 원자력발전 및 바람을 이용한 풍력발전 등으로 구분할 수 있는 것으로서, 계절과 지형적인 영향에 따라 적절한 발전장치를 설치하여 전력을 얻고 있는 실정이다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 수력발전은 대표적으로 하천에 댐을 건설하여 수위를 높여 낙차를 얻는 방법이 많이 사용되고 자연상태를 이용하기 때문에 대기오염과 같은 공해물질을 배출하지 않고 대용량의 전력을 얻을 수 있는 장점을 가지나 자연환경의 훼손 및 댐의 건설에 따라서는 상류 쪽의 수몰되는 지역에 마을이 있을 경우에 철거하는 데 있어 커다란 사회문제가 되는 경우가 발생하였고, 화력발전은 석탄이나 중유의 연료를 연소시켜 발생한 열로 물을 가열하여 압력은 고온·고압의 증기를 발생시켜 증기터빈을 통해서 전력을 발생시키나 연료를 연소하였을 때 발생되는 대기오염과 연료로 이용되는 천연자원의 고갈을 가져오는 문제점이이 발생되었으며, 원자력 발전은 물을 끓여서 증기를 만들고 이 증기로서 터빈을 돌려 발전을 한다는 점에서는 일반 화력발전방식과 다를 바 없지만, 물을 끓이기 위한 에너지원 공급방식을 화력발전에서는 보일러 내에서의 연소반응에 의존하지만 원자력발전에서는 원자로 내에서의 핵분열반응에 의존한다는 점에서는 차이가 있는 것으로서, 원자력발전방식은 다른 발전방식에 비해 초기 건설비용이 높은 편이나, 연료비가 월등히 싸기 때문에 발전소의 긴 수명기간을 통해 볼 때 발전비용이 가장 적게 들고, 소량의 연료만으로도 장기간(약 3년간)에 걸쳐 발전할 수 있으며 화석연료를 태울 때 나오는 이산화탄소·아황산가스·질소산화물 등 유해물질이 방출되지 않기 때문에 온실효과나 산성비로 인한 생태계 위협 요인들을 제거할 수 있어서 지구환경보존 측면에서도 효과적이며, 기술의 특성상 최첨단 기술이 종합되어야 하는 기술집약형 발전방식이므로 과학 및 관련산업의 발달을 크게 촉진시킬 수 있는 장점이 있으나 발전과정에서 불가피하게 발생되는 방사선 및 방사성 폐기물을 안전하게 관리하고 처리·처분해야 하기 때문에 필수 안전장치 설치에 따르는 추가비용이 발생하며, 독성이 강하고 수명이 긴 핵폐기물을 장기간 안전하게 관리해야 하는 점 등을 단점으로 들 수 있다.

또한, 풍력발전은 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치로서 다른 발전시설물과는 달리 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이한 장점을 가지고 있으나, 발전기를 풍속에 관계없이 일정한 속도로 회전시킬 필요가 있으므로, 풍속에 따라 풍차날개의 기울기를 바꾸는 등의 제어를 해야 하고 바람이 없을 때는 발전할 수 없으므로, 계절에 따라 바람이 부는 방향과 풍속이 일정하지 않아 필요한 전력을 충분히 얻을 수 없는 단점을 가짐으로 정전되는 것을 피하기 위해 축전지나 디젤 발전기도 같이 설치해 두는 경우가 많으며, 풍속이 강한 태풍이 발생되면 강한 풍속에 의하여 팬의 파손이 발생되고 회전되는 팬에 의하여 안전사고가 발생되는 등의 폭풍 때의 대책 등에 어려운 문제가 따르는 등의 문제점이 발생되었다.

본 고안은 상기와 같이 풍력발전에서 발생된 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 바람에 의하여 회전하는 회전판이 수직으로 세워진 회전축을 중심으로 양측에 홈을 형성하되 'S'자의 형태를 가지어 일측 방향으로 회전되도록 하고 상기 회전판의 외부에는 반 원통의 형상을 가지며 이중으로 형성된 커버를 구비하며 상기 커버는 바람이 부는 방향으로 회전하여 회전판의 일측부분을 가릴 수 있도록 하며 폭풍과 같이 풍속이 강한 바람이 불 때에는 회전판이 파손되는 것을 방지 하도록 내부의 커버가 닫혀져 회전판에 바람의 영향이 미치지 않도록 함으로써, 회전판의 일측이 바람의 영향을 받아 회전하고자 하는 힘을 받을 때 타측에는 커버에 의하여 바람의 영향을 받지 않도록 함으로 회전판이 바람에 영향을 받는 것을 최대한 많은 영향을 받도록 하여 회전력을 증대시키고 폭풍과 같이 강한 바람이 발생하였을 때에는 커버를 닫음으로 회전판이 파손되거나 회전판에 과부하가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안의 회전판과 커버를 분리한 상태의 사시도.

도 3은 본 고안의 커버가 개방되었을 때를 나타낸 설명도.도 4는 본 고안의 커버가 닫혔을 때를 나타낸 설명도.* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *(1) 철 구조물 (3) 회전축 (4) 회전판 (5) 홈(6) 커버 (7) 내부커버 (8) 풍향계 (10) 발전장치

이하, 본 고안의 구체적인 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

다단으로 설치공간(2)을 형성하되 사방이 트여진 상태로 된 철 구조물(1)의 각각의 설치공간(2)에는 양측에 바람의 영향을 최대한 받을 수 있도록 홈(5)을 'S'자의 형상과 같이 회전축(3)을 중심으로 서로 마주보게 형성한 회전판(4)과 상기 회전판(4)의 외부에 구비되어 회전축(3)을 중심으로 바람이 부는 방향에서 홈(5)이 바라보는 부분은 노출되고 다른 쪽은 가려지게 반원의 형상을 가지는 원통으로 형성되고 그 내부에 노출된 부분을 가릴 수 있게 내부커버(7)를 가지는 이중의 구조로 구성된 커버(6)를 구비하고, 철 구조물(1)의 상부에는 상기 커버(6)가 바람의 부는 방향으로 회전하여 항상 회전판(4)이 바람이 부는 방향에서 수직방향이 되도록 커버(6)의 위치를 제어하는 풍향계(8)를 구비하며 상기 풍향계(8)의 지시에 따라 커버(6)를 이동시키거나 바람의 속도에 의하여 내부커버(7)를 작동하는 모터부(10)와 상기 회전판(4)의 회전력을 회전축(3)에 의하여 전달받아 전기를 발전시키는 발전장치(9)를 철 구조물(1)의 하부에 구비한 것이다.

이때, 철 구조물(1)의 각각의 설치공간(2)에 구비된 회전판(4)은 발전장치와 연결된 하나의 회전축(3)에 각각의 설치공간(2)에 구비되는 것이고, 하부 설치공간(2)에는 폭이 넓은 회전판(4)이 구비되고 상부로 올라 갈수록 폭이 좁은 회전판(4)이 구비되어 피라미드와 같은 형태를 가지는 것이며, 그에 따른 커버(6)의 크기도 회전판(4)과 동일하게 크기가 적용되는 것이다.

따라서, 바람이 불면 철 구조물(1)의 상부에 구비된 풍향계(8)가 바람의 위치를 지시하고 이러한 지시를 도시되지 않는 센서가 감지하여 바람이 부는 방향과 커버(6)가 위치하는 것이 서로 같은 방향이 되어 도 3에 도시한 바와 같이 회전판(4)의 일측 부분은 노출되고 타측의 부분은 가려지도록 모터부(10)에서 커버(6)를 회전시키어 항시 회전판(4)은 노출된 회전판(4)의 일측 홈(5)이 바람과 마주보는 상태에서 바람을 받게 함으로 회전판(4)에 회전판(4)에 회전력이 극대화 되도록 하고 타측 부분의 회전판(4)은 커버(6)에 의하여 가려지게 함으로 바람의 저항을 받지 않도록 한 것이다.

그리고, 태풍과 같이 풍속이 강한 바람이 불 때에는 회전판(4)의 회전속도가 상승하고 이러한 회전속도를 감지하여 설정속도 이상의 속도가 발생되었을 때에는 회전판(4)의 내부에 구비된 내부커버(7)를 닫음으로써 도 4와 같이 회전판(4)이 커버(6)에 의하여 완전히 가리게 함으로 회전판(4)이 회전되지 않도록 하여 강한 풍속에 의하여 회전판(4)이 파손되거나 높은 회전에 의하여 발전장치(9)에 과부하가 발생되는 것을 방지하는 것이다.

그러므로 철 구조물(1)의 각각의 설치공간(2)에 구비된 회전판(4)은 바람이 부는 방향으로 마주보는 홈(5)을 통해서 바람의 힘을 최대한 받도록 하여 회전판(4)을 회전시키고 홈(5)이 바람 부는 방향과 등을 진 타측의 부분은 커버(6)에 의하여 가려져 있음으로 바람의 저항을 받지 않아 회전판(4)의 효율적으로 회전하게 되고 이러한 회전판(4)의 회전력은 회전축(3)과 연결된 발전장치(9)에 의하여 전기를 발전하여 인근 송전소로 송전하거나 각 가정에 송전하는 것이다.

이와 같은 발전 방식은 같은 모양의 날개를 탑 속에 상자처럼 쌓아올려 대용량 풍력 발전을 가능케한 에너지 효율을 극대화한 풍력 발전기로서 수직축 중심에서 레코드 판 모양의 형상으로 회전하는 벤추레이터의 구조 모양은 풍향에 관계없이 회전하는 것이 큰 장점이다.

즉, 우리 나라와 같이 풍향이 1분에 20번 이상 자주 바뀌는 곳에서는 기존의 풍력 발전기는 내륙에서 사용 불가능한 반면 본 고안의 풍력 발전기는 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이와 같이 본 고안은 철 구조물의 각각의 설치공간에 구비된 회전판이 바람의 영향을 받아 회전하고 회전판의 외측으로 구비된 커버에 의하여 회전판을 회전시키고자 하는 힘 이외의 저항력을 해소함으로써 회전판의 회전력을 극대화시키며, 태풍과 같이 강한 바람이 발생하였을 때에는 커버 내측에 구비된 내부커버가 회전판을 완전히 닫음으로써 회전판이 강한 바람에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있어 풍력발전을 효율적으로 할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

Claims (1)

1. 다단으로 설치공간(2)을 형성하되 사방이 트여진 상태로 된 철 구조물(1)의 각각의 설치공간(2)에는 양측에 바람의 영향을 최대한 받을 수 있도록 홈(5)을 'S'자의 형상과 같이 회전축(3)을 중심으로 서로 마주보게 형성한 회전판(4)과 상기 회전판(4)의 외부에 구비되어 회전축(3)을 중심으로 바람이 부는 방향에서 홈(5)이 바라보는 부분은 노출되고 다른 쪽은 가려지게 반원의 형상을 가지는 원통으로 형성되고 그 내부에 노출된 부분을 가릴 수 있게 내부커버(7)를 가지는 이중의 구조로 구성된 커버(6)를 구비하고, 철 구조물(1)의 상부에는 상기 커버(6)가 바람의 부는 방향으로 회전하여 항상 회전판(4)이 바람이 부는 방향에서 수직방향이 되도록 커버(6)의 위치를 제어하는 풍향계(8)를 구비하여 상기 풍향계(8)의 지시에 따라 커버(6)를 이동시키거나 바람의 속도에 의하여 내부커버(7)를 작동하는 모터부(10)와 상기 회전판(4)의 회전력을 회전축(3)에 의하여 전달받아 전기를 발전시키는 발전장치(9)를 철 구조물(1)의 하부에 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 극대화한 풍력발전기.