KR20110108522A - 적층구조형 수직축 풍력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 좌우 대칭의 구조로 양분되어 기둥 구조물에 설치되는 스페이서; 좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 스페이서의 외측면부에 설치되는 고정자; 및 좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 고정자의 외측면부에 베어링에 의해 설치되는 회전자를 포함하는 발전모듈을 포함하며, 상기 발전모듈은 다수개가 상기 기둥 구조물에 수직으로 다단 적층 가능하고 각각의 발전모듈은 직렬 혹은 병렬 조합 방식으로 연결되어 발전용량 및 전압이 조절 가능하다. 본 발명에 의하면, 발전기를 구동시키는 날개를 바람방향과 수평인 방향으로 전환한 수직축 풍력발전기를 활용함으로써, 기존의 프로펠러형 터빈을 사용하는 수평축 풍력발전기의 회전날개가 가진 구조적인 공간상의 제약사항을 크게 개선하여 비교적 작은 구조물에도 쉽게 설치가 가능한 효과가 있다. 또한 별도의 탑(Tower)을 설치하지 않고 기존의 신호등, 가로등, 이정표 등이 부착된 기둥 구조물을 2차적인 가공 없이 그대로 활용 가능하여 초기 설치 비용 및 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

적층구조형 수직축 풍력발전장치{LAMINATED STRUCTURE TYPE OF VERTICAL AXIS WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로상에 설치된 교통표지판, 신호등, 가로등, 이정표 등의 원통형이나 다각형 구조물의 기둥에 설치되며, 자연 대류로 발생하는 바람을 이용하여 생산된 전기에너지를 축전설비에 저장하여 각 구조물에 설치된 표시등, 신호등, 가로등, 표시판 등의 전자기기에서 소모하는 전력의 일부 혹은 전량을 대체할 수 있는 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 관한 것이다.
물질문명의 고도화 발전에 따른 화석연료의 폭발적인 수요증가는 전 세계적으로 여러 문제점을 야기시키고 있으며, 이를 극복하기 위한 신재생 에너지 개발에 관심의 초점이 모아지고 있다. 특히 환경오염이 없는 바람 에너지를 활용한 풍력 발전이 주목받고 있다.
태양으로부터 지구가 공급받은 에너지는 대기권 내에서 대류의 형식으로 바람 에너지로 변환되며, 이러한 바람 에너지를 활용하여 전기를 생산하는 장치가 풍력발전기이다. 풍력발전은 1891년 덴마크의 Poul La Cour가 개발한 풍력발전기에서 처음 시작되었으며, 발전효율과 초기 투자비용면에서 화석연료를 사용하는 화력발전에 비해 비효율적이라는 이유로 인해 그 활용빈도가 낮았으나 원유 가격이 급상승하였던 1970년대 이후 그 효용가치가 새롭게 주목받게 되었다. 최근 ‘저이산화탄소 녹색성장 산업’이 기업들의 차세대 성장동력으로 거론되고 있는 시점에서 환경오염이 없고 무한정하게 활용 가능한 풍력에너지는 신재생 에너지원으로서 매우 큰 가치가 있다. 풍력에너지는 바람을 사용하는 청정 에너지원으로, 석탄 또는 천연가스 같은 화석연료를 사용하는 화력발전소처럼 공기를 오염시키지 않는다. 따라서 풍력발전은 산성비의 원인이 되는 배기와 온실가스를 생성하지 않는다. 풍력에너지에 사용되는 바람은 고갈되지 않는 자원으로, 한 번 설치해 놓으면 유지보수비용 외에는 별도의 비용이 발생하지 않는 장점이 있다. 또한, 비슷한 청정 에너지원인 태양열이나 태양광보다 최소 절반 이상 싼 발전단가를 갖는 장점이 있다.
풍력발전장치는 풍력터빈의 운전형식에 따라 독립전원형과 계통연계형으로 분류할 수 있으며, 분류 방식에 따라 차이는 있으나 화력발전소에 비해 높은 초기 투자비가 요구되며, 일정하지 않은 풍속으로 인해 발전용량을 통제하기 어렵기 때문에 필요한 때를 맞추어 전기를 이용하기 위해 축전설비 등을 이용하여 저장되어야한다. 또한, 기존의 풍력발전소의 경우 시설의 설치 면적과 풍량 등을 고려하여 전기가 필요한 도시로부터 멀리 떨어져 위치하는 경우가 많다. 우리가 사용하는 전기는 대부분 도심에서 떨어진 해안가에 위치한 대형 발전소에서 생산돼 초고압 전선을 타고 전송되며 먼 거리를 이동하는 경우 자연 손실이 발생하기 마련이다. 우리나라 송배전 손실률은 4% 안팎에 불과해 세계 정상 수준이지만 이를 완전히 막을 수는 없으며 이러한 송배전 손실률을 줄이기 위해서는 막대한 비용의 설치 및 유지비용이 필요하다. 이러한 전력손실을 줄이기 위한 가장 쉬운 방법으로 수요처에서 직접 전기를 생산하는 분산형 전원의 발전개념이 있다. 분산형 전원의 경우 수요처인 도심에 인접하거나 혹은 도심 내에 설치되어 운영되기 때문에 발전시설이 환경적 오염원이 되어서는 안되며, 따라서 무공해 에너지를 활용한 발전방식이 사용된다. 이러한 이유로 최근 풍력발전을 포함한 신재생 에너지원은 기존의 대단위 풍력, 화력, 조력, 원자력 발전소에서 생성되는 전력과 연계하여 전기에너지의 각 수요처 혹은 그 주변에서 생산된 전기에너지를 활용하는 분산전원으로의 활용에 많은 연구가 행해지고 있다. 분산전원방식의 발전기의 경우 주거환경과 인접하여 설치되어야하는 이유로 기존의 도시환경에 영향을 미치지 않고 조화롭게 설치될 수 있도록 형태 및 설치방법에 최적화가 필요하다. 풍력발전의 경우 기존의 화석에너지를 대체하여 온실가스증가를 막을 수 있을 뿐만 아니라 도심에 인근하여 설치하는 분산전원으로 활용하여 초고압의 송배전 과정에서 발생하는 전력손실을 줄일 수 있다. 기존의 수평축 풍력발전장치의 경우 프로펠러 방식의 회전날개가 발전기를 가동해 전기에너지를 생산하는 방식이기 때문에 좁은 도심에서 사용시 수평수직 방향으로 공간적 제약이 매우 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 발전시 오염원을 발생시키지 않도록 한 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 무공해 청정 에너지원인 풍력발전기를 통한 분산형 전원장치를 설치함에 있어 기존의 도심 및 도로망에 설치된 구조물을 2차적인 변형 및 가공 없이 그대로 활용할 수 있도록 한 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 제공함에 있다.
또한, 기존의 도심 및 도로망에 설치된 구조물을 활용하여 설치되는 풍력발전기를 통해 분산형 전원장치를 설치함에 있어 발전모듈을 그 용도와 용량에 따라 직렬 혹은 병렬로 조합하여 발전용량을 가변할 수 있도록 한 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 일 측면에 따르면, 좌우 대칭의 구조로 양분되어 기둥 구조물에 설치되는 스페이서; 좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 스페이서의 외측면부에 설치되는 고정자; 및 좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 고정자의 외측면부에 베어링에 의해 설치되는 회전자를 포함하는 발전모듈을 포함하며, 상기 발전모듈은 다수개가 상기 기둥 구조물에 수직으로 다단 적층된다.
본 발명에 의하면, 발전기를 구동시키는 날개를 바람방향과 수평인 방향으로 전환한 수직축 풍력발전기를 활용함으로써, 기존의 프로펠러형 터빈을 사용하는 수평축 풍력발전기의 회전날개가 가진 구조적인 공간상의 제약사항을 크게 개선하여 비교적 작은 구조물에도 쉽게 설치가 가능한 효과가 있다.
또한, 이분 대칭형으로 나누어진 풍력발전모듈을 별도의 탑(Tower)을 설치하지 않고 기존에 설치된 신호등, 표시등, 가로등, 이정표 등이 부착된 다양한 형상의 기둥 구조물의 2차적인 가공 없이 결합함으로써 설치 및 보수가 간편하여 설치에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 발전기의 고정자와 기둥간의 형상적 괴리를 없앨 수 있도록 스페이서를 삽입하는 구조를 이용함으로써 각양각색의 기둥에 호환 적용이 가능한 효과가 있다.
또한, 각 단위 발전모듈을 직렬 또는 병렬 조합하여 수직방향으로 다단 적층함으로써, 전력 사용량 및 그 용도에 따라 다양한 크기 및 용량의 전력을 임의로 조절하여 유동적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주거 환경에서 소모되는 전력을 분산형 전원으로 대체하여 분산형 전원을 보급 확대시킴으로써, 대단위 발전소에서 실제 사용처인 도심지까지 이송하는 전력량 자체를 감소시켜 초고압으로 송배전하는 과정에서 필연적으로 발생하는 전력손실을 방지할 수 있으며, 송배전에 필요한 설비를 감축시켜 전기설비의 시공 및 유지비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 대형 발전소에서 발전시 발생하는 탄소를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물에 설치된 경우의 일예를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에서 기둥 구조물에 설치된 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 평면도.
도 3은 도 1에서 기둥 구조물에 설치된 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 저면도.
도 4는 도 1에서 기둥 구조물에 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 다단 적층한 구조의 일예를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물에 설치되는 경우의 일예를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 발전을 위한 도체의 형상 및 연결 구조의 일예를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물에 설치된 경우의 일예를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서 기둥 구조물에 설치된 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 평면도이며, 도 3은 도 1에서 기둥 구조물에 설치된 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 저면도이고, 도 4는 도 1에서 기둥 구조물에 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 다단 적층한 구조의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 풍력발전장치는 발전기 장치를 거치하기 위해 필요한 탑(Tower)을 별도로 설치하지 않고 신호등, 가로등, 이정표 등과 같이 기존에 세워진 기둥 구조물(10)을 그대로 활용한다. 이를 위해 일반적인 발전기의 형상 중 중심축에 해당되는 원기둥 부분을 변형하여 원통형의 고정자(50)로 구성하고, 원통형 고정자(50)의 내부에 기존의 기둥 구조물(10)이 스페이서(30)에 의해 고정된다. 그 외각에 수직축 회전날개(110)가 회전함으로써 기둥 구조물(10)에 고정된 고정자(50)와 그 외각에서 회전하는 회전자(90)의 상대속도 및 회전 운동에너지에 따라 페러데이의 오른손법칙에 의해 발전이 이루어진다.
본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 기둥 구조물(10)이 삽입되어 설치되는 경우, 기둥 구조물(10)의 상단에서부터 발전장치가 고정되는 부분까지 방해되는 기구물이 있으면 방해되는 기구물을 해체해야만 하는 번거로움이 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 번거로움을 피하기 위해 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 좌우 대칭의 구조로 양분되어 나사 결합되거나 경첩 구조 또는 후크 구조로 기둥 구조물(10)에 체결 및 조립된다. 즉, 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 구성하는 스페이서(spacer)(30)와, 고정자(50), 베어링(70) 및 회전날개(110)가 부착된 회전자(90)가 좌우 대칭의 구조로 양분되어 기둥 구조물(10)에 체결 및 조립된다. 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물(10)에 조립 및 체결되는 방식에 대해서는 하기에서 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
여러 지역에 설치된 신호등, 표시등, 가로등과 같은 기둥 구조물은 기존의 용도에 맞게 각양각색의 형태가 존재하지만 이에 반해 풍력발전기는 규격화 및 정형화되어 있기 때문에 기둥 구조물과 풍력발전기 사이에 물리적 괴리가 필연적으로 발생하게 된다. 이러한 물리적 괴리를 배제하고 기존에 설치된 구조물들을 활용하여 본 발명의 수직축 풍력발전기를 설치하기 위해 본 발명에서는 기둥 구조물(10)과 고정자(50)의 사이에 형상적인 밀착을 위한 스페이서(30)가 삽입된다. 스페이서(30)는 다양한 형상을 갖는 기둥 구조물(10)에 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 설치되는 경우 기둥 구조물(10)과 원통형의 고정자(50) 사이에 형성되는 공간을 채워 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물(10)의 형상에 맞춰 고정될 수 있도록 한다. 이러한 스페이서(30)의 내측면부는 기둥 구조물(10)의 외부 형상과 동일하고, 외측면부는 풍력발전장치의 고정자(50)의 내부 형상에 맞춰 제작된다. 이러한 스페이서(30)를 사용함으로써 기둥 구조물의 형상과 위치에 상관없이 기존에 설치된 모든 기둥 구조물에 풍력발전장치의 설치가 가능하다.
또한, 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 사용되는 발전모듈은 설치 및 구동 방향이 수평 방향이므로 도 4에 나타난 바와 같이 수직축 기둥 구조물(10)에 본 발명의 발전모듈을 수직으로 다단 적층할 수 있다. 수직축 기둥 구조물(10)에 다단 적층된 발전모듈은 직렬 또는 병렬 또는 직렬과 병렬을 조합한 방식으로 연결된다. 발전모듈로부터 생산되는 전기에너지의 전압 및 전류의 크기는 다단 적층된 각각의 발전모듈을 직렬 또는 병렬 또는 직렬과 병렬을 조합한 방식을 통해 가변적으로 조절이 가능하다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치가 기둥 구조물에 설치되는 경우의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 예를 들어 팔각 기둥 구조물(10)에 모두 좌우대칭의 형상으로 제작된 스페이서(30)와, 고정자(50) 및 회전날개(110)가 부착된 회전자(90)가 설치된다. 먼저, 팔각 기둥 구조물(10)에 좌우대칭의 형상으로 양분된 스페이서(30)가 조립 및 체결된 후 좌우대칭의 형상으로 양분된 고정자(50)가 조립 및 체결되고, 좌우대칭의 형상으로 양분된 회전날개(110)가 부착된 회전자(90)가 조립 및 체결된다. 회전자(90)에 부착된 회전날개(110)의 형상 및 수량은 설치장소의 환경요건이나 풍력발전기의 크기에 적합하도록 변경하여 적용 가능하다. 스페이서(30)와 고정자(50) 및 회전자(90)의 조립 및 체결은 나사 결합, 경첩 구조, 후크 구조 등을 이용한다. 이러한 체결 구조에 의해 기존에 설치된 기둥 구조물의 물리적인 형상의 변형 없이 본 발명의 수직축 풍력 발전 장치를 용이하게 설치할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 발전을 위한 도체의 형상 및 연결 구조의 일예를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 영구자석(200)의 내부에 위치한 도체(300)가 자기장 내에서 일 방향으로 회전함으로써 전자기 유도작용에 의해 기전력이 유도된다. 특히, 본 발명의 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 좌우대칭의 형상으로 양분되어 기둥 구조물에 설치되므로, 도체(300)에서 A와 B 부분을 연결하거나 또는 C와 D 부분을 연결한다. 이와 같이 도체를 직렬로 연결하는 경우에는 전압이 2배가 된다. 다른 방식으로, 도체(300)에서 A와 D 부분을 연결하고 B와 C 부분을 연결한다. 이와 같이 도체를 병렬로 연결하는 경우에는 전류가 2배가 된다. 이러한 도체의 형상 및 연결 구조는 도체가 정지하고 영구자석이 회전하는 회전계자형 발전기와 영구자석이 정지하고 도체가 회전하는 회전전기자형 발전기에 모두 적용 가능하며, 발생전원 역시 교류형 혹은 직류형으로 변형이 가능하다. 통상의 발전기의 경우 발전기의 외함이 고정되고 중심축이 회전하는 방식인 반면, 본 발명의 풍력발전장치는 최 외각에 회전날개가 회전하고 중심축이 고정되는 형식이나 고정자와 회전자의 상대속도에 의한 개념에서의 페러데이 오른손법칙이 적용되므로 전력 생산의 효과는 동일하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 기둥 구조물 30 : 스페이서
50 : 고정자 70 : 베어링
90 : 회전자 110 : 회전날개

Claims (9)

  1. 적층구조형 수직축 풍력발전장치로서,
    좌우 대칭의 구조로 양분되어 기둥 구조물에 설치되는 스페이서;
    좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 스페이서의 외측면부에 설치되는 고정자; 및
    좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 고정자의 외측면부에 베어링에 의해 설치되는 회전자를 포함하는 발전모듈을 포함하며,
    상기 발전모듈은 다수개가 상기 기둥 구조물에 수직으로 다단 적층되는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자에는 다수개의 회전날개가 부착되며, 상기 회전자에 부착된 회전날개의 형상 및 수량은 상기 발전모듈이 설치되는 장소의 환경요건이나 상기 발전모듈의 크기에 따라 변경되는
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    스페이서의 내측면부는 상기 기둥 구조물의 외부 형상과 동일하고 외측면부는 상기 고정자의 내부 형상과 동일한
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자는 원통의 형상인
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전모듈은 좌우 대칭의 구조로 양분되어 상기 기둥 구조물에 나사 결합되거나 경첩 구조 또는 후크 구조로 결합되는
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전모듈은 회전계자형 또는 회전전기자형 구조인
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기둥 구조물에 수직으로 다단 적층된 발전모듈은 직렬 또는 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되며, 상기 기둥 구조물에 수직으로 다단 적층된 발전모듈에서 발생되는 전기에너지의 전압 및 전류의 크기는 상기 발전모듈의 직렬 또는 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합에 의해 가변적으로 조정되는
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자 또는 회전자에 장착되는 도체는 직렬 또는 병렬로 연결되는
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자 또는 회전자에 장착되는 자석은 영구자석 또는 전자석 또는 영구자석과 전자석 모두를 사용하는
    것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103807103A (zh) * 2014-02-24 2014-05-21 戚荣生 太阳能热力聚风发电装置的涡轮机组
CN110873024A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 新疆金风科技股份有限公司 垂直轴风力发电机组

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103807103A (zh) * 2014-02-24 2014-05-21 戚荣生 太阳能热力聚风发电装置的涡轮机组
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