KR20110133334A - 공기 대류를 이용한 풍력발전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지표면의 공기층을 이용하여 별도의 에너지 공급없이 공기자체의 대류작용을 이용하여 풍력발전을 할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 풍력발전방법에 있어서, 일정 높이의 산악지형의 산봉우리로부터 수직갱도(2)를 천설하고, 지표면(5)과 가까운 부분에 수개의 수평갱도(3)(3a)를 천설하여 이들을 수직갱도(2) 하부에서 만나도록 설비하고, 상기 만나는 지점에 다수의 풍력발전기(6)를 설치하여 지표면의 공기가 수직강도(2)에서 상층권의 대류 상승하는 풍력을 이용하여 풍력발전이 이루어지게 하였다.

Description

공기 대류를 이용한 풍력발전 방법{Energy generating method which uses an air convection}

본 발명은 공기 대류를 이용한 풍력발전 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지표면의 공기층을 이용하여 별도의 에너지 공급없이 공기자체의 대류작용을 이용하여 풍력발전을 할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 하는 것이다.

근래에는 환경보존의 공동목표 아래 여러나라들이 석유에너지의 공급을 지양하면서 태양열이나 풍력, 조력(潮力) 등을 이용한 무공해 에너지를 개발하려는 녹색에너지 활동이 매우 활발하게 진전되고 있는바, 본 발명은 이에 착안하여 지표면의 공기와 상층권의 공기가 갖는 상당한 온도차를 이용하여 공기대류작용에 의한 풍력을 연속적으로 발생시키고, 이 풍력의 상승기류를 이용하여 풍력발전기를 가동함으로써 별도의 에너지 공급없이 연속적으로 청정한 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 대기의 흐름이 지표면과 상층권의 온도차에 의해 발생한다는 점에 착한하여, 인공가설물이 아닌 적정한 높이의 산악지대의 지리적인 특성을 활용하여 지표면의 공기가 지속적으로 상승기류를 형성시키도록 유도하고, 이 상승기류를 이용하여 풍력발전기를 가동시키고자 하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 해발 800m 내외 정도의 표고(表高)를 가지는 산세를 이용하는 것으로, 본 발명은 선정된 높이를 가지는 산의 산봉우리로부터 600 ~ 800m 정도의 수직갱도를 직경 50 ~ 100m 규격으로 천공하고 상기 수직갱도의 하부, 즉 지표면과 평행한 방향으로 수평갱도를 천공하여 상기 수직갱도와 연통시킴으로써 수평갱도로부터 유입되는 따뜻한 공기가 수직갱도에서 수직으로 상승하는 강력한 대류작용을 일으키도록 하고, 이 수직갱도의 하부에 여러개의 풍력발전기를 설치하여 자연적인 지표면의 공기가 상기 수직갱도에 의한 강력한 대류작용으로 연속적인 풍력 발전을 일으킬 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 본 발명은 산악지형을 이용하여 수직갱도와 수평갱도를 지표면에서 교차하도록 설계하여 지표면의 가온된 공기가 수직갱도를 통해 저온의 상층권 대기쪽으로 상승하는 인공적인 풍력을 자연스럽게 조성시키고, 이 풍력을 이용하여 연속적인 풍력발전 효과를 얻을 수 있도록 한데 특징이 있는바, 이에 의하면 석유화학 에너지를 전혀 사용하지 않고 무공해의 청정 전기에너지를 반영구적으로 생산할 수 있어 국가에너지 자원 확보에 크게 기여할 수 있는 산업적인 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시를 위한 단면 설계구성도.
도 2는 도 1 중 풍력발전 시스템을 보인 평면도.

본 발명은 해발 800m 내외의 산악지형을 이용하여 풍력발전을 위한 수직갱도와 수평갱도를 설치함에 특징이 있다.

도 1에 의해 구체적으로 설명하면, 일정한 높이의 산(1)을 선택하여 수직갱도(2)와 적당한 개수의 수평갱도(3)(3a)를 천설하여, 이들이 중앙부측 발전설비실(4)에서 만나도록 설계한다.

수직갱도(2)는 공기가 수직으로 상승하는 주풍도(主風道)의 기능을 하며 수평갱도(3)(3a)는 상기 수직갱도(2)로 공기가 상승할 수 있도록 지표면(5)과 가깝게 수평방향으로 보조풍도(風道)를 천설한다.

상기 수평갱도(3)(3a)는 입지 조건에 따라서 2개 이상 설치하는 것이 바람직하다.

수직갱도(2)는 높이가 높을수록 유리하며, 바람직하기로는 500 ~ 800m 정도의 높이를 유지하는 것이 상승기류 형성에 아주 유리하며, 800m 이상의 높이로 구성하여도 무방하다.

수직갱도(2)는 800m 표고인 경우 직경이 50 ~ 100m 범위까지 설비할 수 있다.

상기 수직갱도(2)와 수평갱도(3)(3a)가 완성된 후에는 이들이 만나는 중앙부에 발전설비실(4)이 위치되며, 이는 도 2와 같이 복수의 풍력발전기(6)를 수직갱도(2)를 향하도록 설치하여 구성한다.

상기 풍력발전기는 수직갱도(2)에 복수의 위치에 복층구조로 설비할 수 있다.

상기한 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

본 발명이 설치되는 산(1)은 입지조건이 양호한 산봉우리를 이용하여 수직갱도(2)의 수평갱도(3)(3a)를 지표면 부위에서 교차되도록 설치하였으므로 지표면의 공기(가)가 수평갱도(3)(3a)로부터 유입되면 수직갱도(2)에서 강력한 대류작용으로 상층권(나)을 향하여 상승한다.

통상 지표면의 공기온도는 태양열을 받아 높은 편이고 상층권의 공기는 낮아 800m 표고의 경우 온도차가 5 ~ 10℃를 유지하므로 수직갱도(2)에서는 지표면의 공기가 풍속 50 ~ 100m/sec 이상의 기류를 형성하므로 이때에 생기는 풍력이 다수의 풍력발전기(6)들을 동시에 가동하게 되고 이와 같은 풍력발전은 계절이나 기후에 크게 영향을 받지 않고 연속적으로 소망하는 발전 효율을 발휘하게 된다.

상기 구성 중 수직갱도(2)는 산봉우리로부터 2 ~ 30m 정도는 벽면 콘크리트 등 보강설비가 필요하지만, 그 이상 지하로 갱도를 굴착하면 거의 모두 암반이 위치하므로 장기 설비로서 유지보수비가 거의 소요되지 아니하며, 수직갱도의 상부에는 강우를 대비한 차양 등을 설비하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 산악지형을 이용하여 수직갱도(2) 및 수평갱도(3)(3a)를 천설하고, 자연대류에 의한 인위적인 상승풍력을 발생시켜 반영구적인 풍력발전을 행할 수 있어 국가적 과제인 에너지난의 해소에 크게 일조할 수 있으며, 본 발명의 실시에 있어서 초기 설비면에서의 상당한 투자가 필요하나 일단 한번 투자설비가 이루어져 발전설비가 완성되고 나면 운영면에서 부수적인 운영설비투자 없이도 연속적인 발전효율을 기대할 수 있으므로 경계성면에서도 크게 불리하지 않은 장점이 있다.

본 발명은 희석에너지가 고갈 되어가는 오늘날의 심각한 에너지난을 친환경적이며 매우 경제적으로 해결할 수 있는 산업적인 효과가 있다.

1:산 2:수직갱도
3,3a:수평갱도 4:발전설비실
5:지표면 6:풍력발전기

Claims (1)

1. 풍력발전 방법에 있어서,
   일정 높이의 산악지형의 산봉우리로부터 수직갱도(2)를 천설하고, 지표면(5)과 가까운 부분에 수개의 수평갱도(3)(3a)를 천설하여 이들을 수직갱도(2) 하부에서 만나도록 설비하고, 상기 만나는 지점에 다수의 풍력발전기(6)를 설치하여 지표면의 공기가 수직강도(2)에서 상층권의 대류 상승하는 풍력을 이용하여 풍력발전이 이루어지게 함을 특징으로 하는 공기 대류를 이용한 풍력발전 방법.
   
   
   

Images