KR20110109476A - 공중풍력발전 부양체용 계류장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중풍력발전 부양체용 계류장치에 관한 것으로서, 지면 상의 소정위치에 고정되는 기저부와, 부양체의 지상 계류시 부양체를 위치고정하여 지지하는 계류부와, 기저부와 계류부 사이에 설치되어 계류부를 기저부 상에서 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 회전지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 계류부를 기저부의 상부에 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치함으로써, 부양체가 바람에 의해 회전되더라도 부양체의 회전을 안정적으로 유지할 수 있고 부양체의 해체없이 유지보수가 가능하게 되는 효과를 제공한다.

Description

공중풍력발전 부양체용 계류장치{Mooring apparatus for aerial wind power generating floating body}

본 발명은 공중풍력발전 부양체용 계류장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공중으로 부상되어 공중의 강한 바람에 의해 발전시키는 발전기가 설치된 공중풍력발전장치의 부양체를 지상에 계류하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 생산하기 위하여, 원자력 발전, 화력 발전 및 수력 발전 등이 널리 사용된다. 원자력 발전은 원자력 누출 위험성이 존재하고 핵폐기물 처리에 따른 문제로 인해 쉽게 사용될 수 없는 문제가 있다. 화력 발전은 석유 등의 화석 연료를 연소시켜 발전하므로, 연소시에 발생하는 매연 등의 문제와 화석 연료 고갈의 문제가 있다. 수력 발전은 대규모 댐을 건설해야 하기 때문에 입지 조건이 까다롭고 댐의 건설에 따른 환경 문제로 인한 문제가 있다.

이와 같은 종래의 발전 방식들에 따른 문제를 해결하기 위하여, 태양열 또는 풍력과 같은 자연에너지를 이용한 발전 방법들이 제안되었다. 특히, 태양열 발전은 태양열이 있는 곳이면 설치가 가능하기 때문에 위치의 제약은 적은 편이나 발전 효율이 낮아서 넓은 공간에 설치해야 하기 때문에 공간상의 제약이 따른다는 문제가 있다. 풍력 발전은 풍량이 일정하고 일정이상의 풍속이 강한 곳에 설치되어야 하므로, 풍력 발전기를 설치하기 위한 위치의 제약이 많다는 문제가 있다.

이러한 풍력 발전의 문제점을 해소하기 위해 공개특허공보 제10-2006-0114773호에는 지상의 한정된 공간에서 탈피하여 높은 고도에서의 강한 바람을 통해 발전효율을 높일 수 있는 비행선을 이용한 공중풍력발전장치가 개시되어 있다.

이러한 종래의 공중풍력발전장치는 본체 내부에는 공기보다 비중이 낮은 기체가 충진되고, 상기 발전장치 일측에는 풍력에 따라 전력을 생산하도록 풍력발전부가 설치되어 있으며, 상기 발전장치가 지상에 고정되도록 그 일단은 상기 발전장치 일측에 설치되며, 그 타단은 지상에 고정설치되는 고정케이블을 포함하고, 상기 풍력발전부로부터 생산된 전력을 지상으로 전달하는 발전케이블을 포함하는 구성으로 되어 있다.

따라서 이러한 종래의 공중풍력발전장치는 비행선을 지상에 고정케이블을 사용해서 고정하므로, 비행선이 강한 바람에 의해 이동하거나 회전되는 경우에 비행선을 해체하지 않고서는 지상에서 계류작업이 어렵다는 문제가 있다.

또한, 비행선의 지상계류시 바람이 강한 경우에 비행선의 자세가 불안정하여 안전사고의 위험이 있고, 지상에만 고정케이블로 고정되어 공중풍력발전장치의 설치위치변경이 어렵다는 문제가 있다.

또한, 풍력발전부가 발전하기 위해 일정이상의 풍속이 필요하여 비행선 본체를 일정 고도 이상으로 부상시켜야 하므로, 비행선 본체의 대형화가 불가피하고 그의 제작비용이 증가하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 해 회전되더라도 부양체의 회전을 안정적으로 유지할 수 있고 부양체의 해체없이 유지보수가 가능하며, 부양체의 계류시 부양체의 자세가 안전된 상태로 유지하며, 계류부의 회전을 용이하게 유도하고, 계류장치의 설치위치변경이 용이하며, 풍력발전수단의 발전효율을 향상시키며 부양체의 소형화가 가능하고 제작비용을 절감할 수 있는 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바람에 의해 회전되는 터빈익이 설치된 풍력발전수단이 고정되며 공중에 부상되도록 부양기체가 주입되어 부상되며 후방에 방향익이 형성된 하나 이상의 부양체를 지상에 계류시키는 공중풍력발전 부양체용 계류장치에 있어서, 상기 지면 상의 소정위치에 고정되는 기저부; 상기 부양체의 지상 계류시 상기 부양체를 위치고정하여 지지하는 계류부; 및 상기 기저부와 상기 계류부 사이에 설치되어 상기 계류부를 상기 기저부 상에서 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 회전지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 부양체가 바람에 의해 회전되더라도 부양체회전을 안정적으로 유지할 수 있고 부양체의 해체없이 유지보수가 가능하게 되는 효과를 제공한다.

본 발명의 상기 계류부는 상기 부양체의 하부를 지지하며 상기 회전지지부의 상기 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 설치된 수평아암을 구비한다. 본 발명의 상기 계류부는 상기 수평아암의 일단에 수직으로 결합되어 상기 부양체의 선단을 지지하는 수직아암을 더 구비한다. 따라서 계류부에 수평아암과 수직아암을 설치하여 부양체의 선단과 하부를 지지함으로써, 부양체의 계류시 부양체의 자세가 안전된 상태로 유지하게 된다.

본 발명은 상기 계류부의 회전시 상기 수평아암의 회전단부를 안내하는 레일부를 더 포함한다. 본 발명의 상기 레일부는 상기 회전지지부의 상기 수직 회전축을 중심으로 원호형상 또는 원형상으로 형성되어 있다. 따라서 수평아암의 회전단부를 안내하는 원형 또는 원호 형상의 레일부를 설치하여 계류부의 회전시 수평아암의 회전을 안내하여 계류부의 회전을 용이하게 유도할 수 있게 된다.

본 발명의 상기 기저부는 지상에서 이동이 용이하도록 트레일러에 설치되어 있다. 따라서 계류장치를 트레일러에 설치하여 계류장치의 설치위치변경이 용이하게 된다.

본 발명의 상기 부양체는 한쌍으로 이루어지며, 상기 한쌍의 부양체 사이의 상부 및 하부에 고정되어, 상기 부양체 사이에 수평방향으로 바람을 통과시키며 상기 풍력발전수단이 설치되는 바람터널을 형성하는 바람터널부재를 더 구비한다. 다라서 바람의 풍속이 증가되는 바람터널에 풍력발전수단을 설치하여 풍력발전수단의 발전효율을 향상시키며 부양체의 소형화가 가능하고 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 계류부를 기저부의 상부에 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치함으로써, 부양체가 바람에 의해 회전되더라도 부양체회전을 안정적으로 유지할 수 있고 부양체의 해체없이 유지보수가 가능하게 되는 효과를 제공한다.

또한, 계류부에 수평아암과 수직아암을 설치하여 부양체의 선단과 하부를 지지함으로써, 부양체의 계류시 부양체의 자세가 안전된 상태로 유지하게 된다.

수평아암의 회전단부를 안내하는 원형 또는 원호 형상의 레일부를 설치하여 계류부의 회전시 수평아암의 회전을 안내하여 계류부의 회전을 용이하게 유도할 수 있게 된다.

또한, 계류장치를 트레일러에 설치하여 계류장치의 설치위치변경이 용이하게 된다.

바람의 풍속이 증가되는 바람터널에 풍력발전수단을 설치하여 풍력발전수단의 발전효율을 향상시키며 부양체의 소형화가 가능하고 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 나타내는 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 나타내는 후면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 트레일러에 설치한 상태를 나타내는 구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치의 레일부를 나타내는 구성도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 공중풍력발전 부양체용 계류장치는 기저부(100), 계류부(200) 및 회전지지부(300)를 포함하여 이루어져 공중풍력발전장치의 부양체를 지상에 계류시키게 된다.

기저부(100)는 지면 상의 소정위치에 고정되어 있다. 또한, 기저부(100)는 트레일러에 설치되어 지상에서 트럭이나 화물자동차 등에 장착되어 이동이 용이하게 된다.

계류부(200)는 부양체(10)의 지상 계류시 부양체(10)를 위치고정하여 지지하게 된다. 또한 계류부(200)에는 부양체(10)에 고정된 고정케이블(20)을 권취하는 케이블권취수단(50)이 설치되어 있다.

계류부(200)는 부양체(10)의 하부를 지지하며 회전지지부(300)의 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 설치된 수평아암(220)과, 이 수평아암(220)의 일단에 수직으로 결합되어 부양체(10)의 선단을 지지하는 수직아암(210)을 구비한다.

회전지지부(300)는 기저부(100)와 계류부(200) 사이에 설치되어 계류부(200)를 기저부(100) 상에서 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 지지하게 된다.

본 실시예의 계류장치는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 계류부(200)의 회전시 수평아암(220)의 회전단부를 안내하는 레일부(230)를 더 포함한다.

레일부(230)는 회전지지부(300)의 수직 회전축을 중심으로 원호형상 또는 원형상으로 형성되어 있고, 수평아암(220)의 회전단부에는 레일부(230)를 따라 이동이 가능하도록 롤러가 설치되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 공중풍력발전장치는 부양체(10), 고정케이블(20), 바람통로부재(30), 풍력발전수단(40) 및 케이블권취수단(50)을 포함하여 이루어진다.

부양체(10)는 고정케이블(20)의 상단에 고정되며, 공중에 부상되도록 부양기체가 주입되어 부상되며, 도 에 나타낸 바와 같이 부양기체낭(11), 방향익(12)으로 이루어진다.

부양기체낭(11)은 부양기체가 주입되어 부양체(10)에 부상력을 부여하도록 유선형이나 비행선형상 등으로 형성된 용기부재로서, 부양기체낭(11)의 하부에는 내부로 부양기체를 주입하거나 내부의 주입된 부양기체를 외부로 배출하기 위한 부양기체밸브가 설치되어 있다.

방향익(12)은 부양체(10)의 후면에 적어도 하나이상이 설치되어, 바람의 방향에 따라 부양체(10)의 방향을 회전시켜 조정하게 된다.

고정케이블(20)는 지면에 고정된 케이블권취수단(50)에 연결되어, 케이블권취수단(50)이 회전함에 따라 케이블권취수단(50)에 감기거나 풀리게 되므로, 풀려진 고정케이블(20)의 길이가 늘어나거나 짧아지게 되어 부양체(10)의 고도를 조정할 수 있게 된다.

풍력발전수단(40)은 부양체(10)에 고정되며, 터빈축, 터빈익, 발전기 및 동력전달부재로 이루어져 있다.

터빈축은 수평으로 회전가능하게 설치된 회전축이며, 터빈익은 날개형상으로 복수개가 형성되어 바람에 의해 회전가능하게 되며, 터빈축에 결합되어 터빈축과 함께 회전하게 된다.

발전기는 터빈익의 후방에 소정거리 이격되어 설치되며, 터빈축으로부터 동력전달부재를 개재해서 회전동력을 전달받아 전력을 생산하게 된다.

동력전달부재는 터빈축과 발전기에 함께 결합된 체인이나 벨트 등의 동력전달수단으로 이루어져 터빈축의 회전동력을 발전기로 전달하게 된다.

또한, 발전기의 설치위치는 터빈익의 후방에 소정거리 이격되는 것도 가능할 뿐만 아니라 터빈축에 직렬로 연결되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

바람통로부재(30)는 좌우에 각각 설치된 한쌍의 부양체(10) 사이의 상부에 고정된 바람통로부와 그 하부에 고정된 바람통로부로 이루어지며, 부양체(10) 사이에 수평방향으로 바람을 통과시키며 풍력발전수단(40)이 설치되는 바람터널을 형성하게 된다.

케이블권취수단(50)은 고정케이블(20)을 감거나 풀어서 부양체(10)이 부상하는 고도를 조정하게 되며, 드럼, 회전축, 레버, 걸림편으로 이루어진다.

드럼은 본체에 회전축을 중심으로 회전가능하게 설치되며 고정케이블(20)이 감겨지게 된다. 레버는 드럼을 회전시키는 작동부재로서 사용자가 조작하거나 모터 등의 구동원을 사용해서 조작하게 된다.

걸림편은 드럼의 일측면에 설치되어 드럼의 회전을 제한하여 고정시키게 되어 고정케이블(20)의 길이를 한정하게 된다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

100: 기저부 200: 계류부
300: 회전지지부

Claims (7)

1. 바람에 의해 회전되는 터빈익이 설치된 풍력발전수단이 고정되며 공중에 부상되도록 부양기체가 주입되어 부상되며 후방에 방향익이 형성된 하나 이상의 부양체를 지상에 계류시키는 공중풍력발전 부양체용 계류장치에 있어서,
   상기 지면 상의 소정위치에 고정되는 기저부;
   상기 부양체의 지상 계류시 상기 부양체를 위치고정하여 지지하는 계류부; 및
   상기 기저부와 상기 계류부 사이에 설치되어 상기 계류부를 상기 기저부 상에서 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 회전지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 계류부는 상기 부양체의 하부를 지지하며 상기 회전지지부의 상기 수직 회전축을 중심으로 회전가능하게 설치된 수평아암을 구비하는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 계류부는 상기 수평아암의 일단에 수직으로 결합되어 상기 부양체의 선단을 지지하는 수직아암을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 계류부의 회전시 상기 수평아암의 회전단부를 안내하는 레일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 레일부는 상기 회전지지부의 상기 수직 회전축을 중심으로 원호형상 또는 원형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기저부는 지상에서 이동이 용이하도록 트레일러에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 부양체는 한쌍으로 이루어지며, 상기 한쌍의 부양체 사이의 상부 및 하부에 고정되어, 상기 부양체 사이에 수평방향으로 바람을 통과시키며 상기 풍력발전수단이 설치되는 바람터널을 형성하는 바람터널부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공중풍력발전 부양체용 계류장치.

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