KR20110094833A - 집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식 - Google Patents

Abstract

국내 및 국제적으로 청정에너지 확보는 매우 중요한 문제로서, 국내의 새로운 기술 개발과 국제적인 기술의 선점을 필요로 한다.
본 발명은 바다의 해수면 위에 부력을 갖는 구조물을 설치하여, 해수면 아래쪽에는 집수기를 갖는 파 력 발전기를 설치하고, 구조물 위에는 집 풍기를 갖는 풍력 발전기를 설치하며, 집 풍기 위쪽에는 태양 광 발전기를 설치하는 3 종류의 하이브리드 방식이다.
또한 새롭고 진보적인 특성을 갖는 집수 및 집 풍기는 육각 기둥 형태로서, 다양한 방향의 유체의 흐름에도 회전축을 일정한 방향으로 회전시키며, 유체의 속도를 증가시키는 특징을 갖추고 있다.
이와 같은 결과는 풍력과 태양 광 발전기를 육지에 설치하지 않아도 되는 장점에 의하여 육지에서 설치할 때에 발생하는 문제를 해결하며, 새로운 방식의 집수기와 집 풍기를 사용하므로, 수직축 풍력 발전과 파 력 발전의 효율을 높일 수 있고, 또한 설치비의 저 감 효과를 가져 올 수 있어서 범용적인 사용이 기대되어 지는, 집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식이다.

Description

집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식 { Hybrid method of wave power gererator with water collector and wind power generator with wind collector and sun photocell generator }

국내 그리고 국제적으로 청정에너지 개발 및 확보는 인류 생존 문제로 인식될 정도의 중요한 문제로서, 새로운 기술을 개발하여 국제적으로도 범용적으로 사용될 수 있는 새로운 기술의 선점이 필요하다.

재생 에너지는 크게 풍력 및 태양 광 그리고 파 력 등으로 나누어 볼 수 있으며, 풍력 발전은 년 중의 바람 세기 조건이 맞아야 하고, 태양 광 발전은 년 중의 일조 량이 풍부해야 하며, 현재의 파 력 발전은 실증 실험 단계 수준이다.

더구나, 태양 광 및 풍력 발전소는 부지 선정이 어렵고 또한 설치에 따르는 환경 파괴와 자연 경관을 해친다는 논란이 계속되고 있어서, 태양 광 및 풍력발전 생산량을 계속 적으로 증대시키기 위해서는 새로운 방법의 모색이 필요하다.

파 력 발전의 원리는 조류에 의한 밀폐 공간 내의 공기 압축 팽창에 의한 터빈 회전 혹은 바다 물의 넓은 공간의 유입 및 좁은 공간으로의 유출에 의한 터빈을 회전시키는 등의 방법이 있는데, 바다에서의 시설에 따르는 건설비용의 증대로 시험 단계에 있으며, 아직은 널리 보급되지 못하고 있다.

본 발명은 풍력과 태양 광 발전 설치 장소의 부지 문제를 해결하고, 파 력 발전의 발전량에 대한 시설 투자비의 저 감에 의해 범용적으로 사용될 수 있는 새로운 방식의 개발에 있다.

본 발명의 새로운 방식은 부력을 갖는 구조물의 해수면 아래 쪽에 집수기를 갖는 파 력 발전기를 설치하고, 구조물 위에 수직축 집 풍기를 갖는 풍력 발전기가 설치되며, 풍력 발전기 위쪽에 태양 광 발전기를 설치하는 하이브리드 방식이다.

상기에 사용되는 수직축 집 풍 및 집수기는 육각 기둥 형태로서, 유체의 방향 조절과 속도를 증가시키는 새로운 특징을 갖추고 있다.

우리나라에서의 풍력 발전기는 바람이 센 높은 산이나 바닷가에 주로 설치되고 있고, 태양 광 발전기는 남쪽을 향하고 그리고 동남서 쪽에 산이 없는 일조량이 풍부한 지대를 선호하고 있다.

이에 따른 결과로, 풍력 발전기 설치는 산 또는 바닷가를 훼손하게 되고, 태양 광 발전기의 설치는 농경지의 감소를 가져 오게 된다.

본 발명에 따라, 해수면의 아래쪽에 파 력 발전기를 설치하고 그리고 윗 쪽에 풍력과 태양 광 발전기를 설치한다면, 기존의 설치 방식에 의한 자연 훼손이나 농경지를 감소시키는 일은 없어지게 된다.

본 발명에서 사용되는 파 력 및 풍력발전에 사용되는 집 풍 및 집 수기의 회전축은 유체가 흐르는 방향에 무관하게 일정한 한쪽 방향으로 회전하며, 유체의 속도를 증가시켜서 효율을 증대시키게 된다.

본 발명은 지상에 풍력 및 태양 광 발전기 설치에 의한 자연 및 경관 훼손을 없애고 그리고 발전 부지의 주위 환경에 따른 발전량 감소 조건에 대한 설계 부담을 경감시키며, 발전 부지 구매에 따른 경제적 부담을 감소시킨다.

또한, 수직축 풍력 발전기와 파 력 발전기의 효율 개선하고, 용량 대비 투자비를 감소시켜서 범용적으로 사용할 수 있는 특징을 부여하여, 청정에너지 생산에 많은 기여를 하게 하도록 하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.

바다의 해수면 위에 부력을 갖춘 구조물을 띄위서, 해수의 아래 방향으로 육각 기둥 형태의 집수기를 갖는 파 력 발전기를 설치하며, 구조물 위에는 육각 기둥 형태의 수직축 집 풍기를 갖는 풍력 발전기를 설치하고, 집 풍기의 윗 쪽에 태양 광 발전기를 설치하는 파 력, 풍력, 태양 광 발전의 하이브리드 방식이다.

상기 육각 기둥 형태의 집수 및 집 풍기는 6개의 측면에서 들어오는 유체가 항상 안쪽에 있는 날개 끝의 일정 부분에 충돌할 수 있도록 하게 하는 칸막이를 설치하여서, 칸막이는 유체의 이동 방향과 무관하게 집수 및 집 풍기 회전축이 일정한 방향으로 회전할 수 있도록 하게 하는 특징을 갖추어 과제를 해결한다.

본 발명에 따르는 바다 위에 설치되는 혼성 방식은 풍력과 태양 광 발전 설비의 부지 확보, 환경 훼손, 풍력 및 일조 조건 등의 대부분의 문제가 일시에 해결될 수 있고, 파 력 발전에는 수직축 풍력 발전의 설비 특성이 그대로 적용된다.

풍력 발전에서 육각 기둥 형태의 수직축 집 풍기를 사용하므로, 수평축 발전기에서 발생하는 날개 각도의 조정 문제가 해결되고 그리고 무거운 발전기를 탑 위에 올려놓지 않아도 되므로 무개 중심이 낮아져, 안정성 문제에서 바다 위에 설치 조건이 좋아지며, 모든 방향의 바람을 이용하므로 효율의 증대가 기대된다.

도 1은 본 발명에 따르는 집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식의 사시 도이다.
도 2는 도 1의 A와 B사이의 단면도이다.

본 발명인 육각 기둥 형태의 집수기를 갖춘 파 력 발전 및 육각 기둥 형태의 집 풍기를 갖춘 풍력 발전 그리고 태양 광 발전의 하이브리드 방식은 바다 해수면에 부력을 갖춘 구조물을 띄우고, 해수면의 아래 쪽에 구조물과 연결된 육각 기둥 형태의 집수기를 갖는 파 력 발전기를 설치하며, 구조물 위에는 육각 기둥 형태의 수직축 집 풍기를 갖는 풍력 발전기가 설치되고, 집 풍기의 윗 쪽에는 태양 광 발전기가 설치된다.

상기 육각 기둥 형태는 윗면과 아랫면을 갖추고, 육각 기둥 형태의 측면 6개에서 들어오는 유체가 각각이 날개를 향하도록 6개의 칸막이를 구성하여, 6의 칸막이를 통해서 들어오는 6개 측면의 유체는 칸막이 안 쪽에 있는 날개 끝 부분에 충돌할 수 있도록 설계된다.

육각 기둥 형태의 윗면과 아랫면의 중심 사이에는 집수 또는 집 풍기의 회전축이 끼워지고, 회전축에는 끝 부분이 휘어 있는 사각판형 형태의 날개를 부착시켜서, 회전축은 칸막이를 통해 6개의 측면에서 들어오는 유체가 날개에 충돌하므로 회전하게 된다.

칸막이의 기능은 기둥 외 측 유체의 이동 방향에 무관하게 회전축을 일정한 방향으로 회전하게 하고 그리고 유체 속도를 육각 기둥의 측면을 통과할 보다 날개에 충돌할 때에 더 커지게 하는 특징을 갖추고 있어서, 효율의 증진이 기대된다.

육각 기둥 형태의 6개 측면 윗 쪽 6개 변에는 셔터를 각각의 변에 장착하고, 셔터들의 개폐 조절에 의하여 6개 측면 유체의 입구에서 들어오는 유체의 힘을 조절하고 그리고 회전수를 제어하여 , 회전축의 안전 그리고 정 전압 발전의 일부 기능을 담당하게 하는 특징을 갖추고 있다.

태양 광 발전기는 햇빛을 잘 받을 수 있도록 집 풍기의 윗 쪽에 설치되어 지며, 특히 폭풍우에 대비하여 설비의 견고성이 보장되어야한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용은 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

바다 해수면(21) 위에 부력을 갖춘 구조물(24)을 띄우고, 해수면(21)에서 바다 속으로 구조물(24)과 연결된 육각 기둥 형태의 집수기(도 1 아래쪽의 1)를 갖는 파 력 발전기(도 1의 왼쪽 19)가 설치된다.

부력을 갖춘 구조물(24) 위에는 육각 기둥 형태의 집 풍기(도 1의 위쪽 1)를 갖는 풍력 발전기(도 1의 오른쪽 19)가 설치되고, 집 풍기 윗 쪽에는 태양 광 발전기(22)가 지지대(23)에 받쳐져서 설치된다.

수직축 집 풍 또는 집수기(1)는 속이 비어 있는 육각 기둥 형태로서, 일정한 높이(7)와 평행한 윗면(3)과 아랫면(10)을 갖추고 있으며, 윗면(3)에 꼭지 점(4)이 6개 있는데, 꼭지 점을 1개씩 건너뛰어서 꼭지 점 사이를 모두 점선으로 긋고 또한 아랫면(10)에도 꼭지 점(8)이 6개 있으며, 윗면과 같은 방법으로 꼭지 점을 1개씩 건너뛰어서 꼭지 점 사이에 모두 점선을 긋는다.

윗면(3)의 꼭지 점들에서 출발하는 두 개의 점선 중에서 반 시계 방향을 향하는 점선의 3분의 1을 선분(5)으로 택하고 그리고 아랫면(10)에서도 꼭지 점들에서 출발하는 두 개의 점선 중에서 반 시계 방향을 향하는 점선의 3분의 1을 선분으로 택한다.

윗면(3)과 아랫면(10)의 위와 아래의 같은 위치에서 짝을 이루는 선분 사이를 칸막이(6)로 막으면, 6개의 칸막이가 구성되어 져서, 육각 기둥 형태의 6개 측면 입구(11)들로 밀려오는 유체는 칸막이들에 의해서 유체의 방향과 속도를 변화시키게 된다.

윗면(3)의 중심(13)과 아랫면(10)의 중심(16)에 집수 또는 집 풍기의 회전축(15)을 끼우고, 회전축(15)에는 사각 판형 형태의 날개(14) 한 변이 부착되며, 날개(14)의 끝 부분(12)에는 칸막이 사이를 통해서 들어오는 유체의 힘을 잘 받을 수 있도록 휘어지게 한다.

집수 또는 집 풍기의 회전축(15)에는 날개(14)가 2개 이상 부착되어, 칸막이 사이를 통해 들어오는 유체의 힘을 효과적으로 받을 수 있도록 구성되며, 육각 기둥의 길이를 벗어난 회전축(15)의 한쪽에는 기어(17)가 장착되고, 집수 또는 집 풍기의 회전축에 장착된 기어는 발전기(19)의 축에 장착된 기어(18)를 회전시키므로 전력이 발생하게 되며, 발생 전력은 전력 케이블(20) 을 통하여 외부로 공급된다.

또한, 윗면에는 변(2)이 6개 있는데, 6개의 각 변들의 위치에는 아랫면(10)의 변(9)과 육각 기둥의 높이(7)가 만드는 면적에 해당되는 육각 기둥 측면 6개 각각의 유체 입구(11)를 개폐시키는 자동 셔터가 장착되어, 셔터의 높이 조절에 의해 날개(14)에 충돌하는 유체의 힘을 조절하는 특징을 갖춘다.

본 발명은 바다 해수면(21)에 부력을 갖춘 구조물(24)을 띄워서, 구조물 아래의 바다 속에 파 력 발전 장치를 설치하고, 구조물 윗 쪽의 공간에 풍력 발전 장치를 설치하며, 집 풍기 윗 쪽에 태양 광 발전 장치를 설치하는 새로운 방식으로 육지에서 설치하는 풍력 및 태양 광 발전 장치가 갖추고 있는 문제점들을 해결하게 되어, 범용적으로 보급될 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명의 변형 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상적 지식을 가진자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항 범위 내에 있는 것으로 간주한다.

1. 육각 기둥 형태의 수직축 집 풍 장치 또는 집수 장치.
2. 윗면의 6개 변 중의 한 변.
3. 육각 기둥 형태의 윗면.
4. 윗면 6개 꼭지 점 중의 한 꼭지 점.
5. 윗면에 그어진 선분 중의 한 선분.
6. 칸막이 6개 중의 한 개.
7. 육각 기둥의 일정 높이.
8. 아랫면 6개 꼭지 점 중의 한 꼭지 점.
9. 아랫면 6개 변 중의 한 변.
10. 육각 기둥 형태의 아랫면.
11. 육각 기둥 형태의 측면인 6개 문 중의 한 개.
12. 날개의 끝 부분.
13. 윗면의 중심.
14. 날개.
15. 회전축.
16. 아랫면의 중심.
17. 회전축에 장착된 기어.
18. 발전기 축에 장착된 기어.
19. 발전기.
20. 전력 케이블.
21. 바다의 해수면.
22. 태양 광 발전기.
23. 태양 광 발전기의 지지대.
24. 바닷물에 뜨는 구조물.

Claims (2)

1. 바다 해수면에 부력을 갖춘 구조물을 띄워서, 구조물 아래 바다 속으로 구조물과 연결된 육각 기둥 형태의 집수기를 갖춘 파 력 발전기가 설치되고, 구조물 위에는 육각 기둥 형태의 집 풍기를 갖는 풍력 발전기가 설치되며, 집 풍기 윗 쪽에 태양 광 발전기를 갖추는 파 력 및 풍력 그리고 태양 광 발전의 하이브리드 방식에 관한 것으로서,
   상기 육각 기둥 형태 윗면 6개의 각 꼭지 점에서 꼭지 점 1개씩 건너뛴 꼭지 점 사이에 모두 점선을 긋고 또한 아랫면에서도 같은 방법으로 꼭지 점 1개씩 건너뛴 꼭지 점 사이에 모두 점선을 그으며,
   상기 꼭지 점들에서 나오는 두 개의 점선 중에서 반 시계 방향을 향하는 점선 길이의 3분의 1을 선분으로 택하고, 윗면과 아랫면의 위와 아래에서 짝을 이루는 선분과 선분 사이를 칸막이로 막으면, 6개의 칸막이가 구성되어 지고,
   상기 윗면과 아랫면의 중심과 중심 사이에 회전축을 끼우고, 회전축에 사각 판형 형태의 날개 한 변이 부착되어 지고, 날개의 끝 부분은 칸막이 사이를 통해서 유체의 힘을 잘 받을 수 있도록 휘어져 있으며,
   상기 회전축에는 날개가 2개 이상 부착되고, 육각 기둥 형태 회전축의 회전력이 발전기의 회전축에 전달되어, 발전기에서 전력이 발생하는 특징을 갖추는,
   집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 육각 기둥 형태는 원 기둥 형태 또는 다각형 기둥 형태 등의 다양한 특징을 갖추는 집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식.
   

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