KR20120039158A

KR20120039158A - 복합 신재생에너지 발전기용 지주

Info

Publication number: KR20120039158A
Application number: KR1020100100695A
Authority: KR
Inventors: 송영섭; 송장훈
Original assignee: 주식회사 남경알앤디
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-04-25
Also published as: KR101180709B1

Abstract

본 발명은 풍력 및 태양광 발전기 등의 복합 신재생에너지 발전기를 지지하기 위한 지주에 관한 것으로, 기존의 금속 및 FRP소재보다 강도향상은 물론 경량화와 내구성 향상이 가능하도록 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시킨 PDCPD소재로 성형한 외부의 관체(10)와, 상기 관체(10)의 내부에 충진되는 폐합성수지층(20)과, 상기 폐합성수지층(20)의 내부에 상하로 관통형성되는 전선통과공(30) 및 축전지 함(40)을 갖는 지주(50)와; 상기 지주(50)의 하단부가 삽입되도록 상부에 지주구멍(62)이 형성된 기초박스(60)와, 상기 기초박스(60) 내부에 채워지는 콘크리트층(70) 및 상기 지주(50)의 하단에 결합되어 콘크리트층(70)으로 돌출되는 스터드(80)로 이루어지는 기초(90); 를 포함하여 이루어진다.

Description

복합 신재생에너지 발전기용 지주 {A PILLAR FOR HYBRID RENEWABLE ENERGY SYSTEM}

본 발명은 풍력 및 태양광 발전기 등의 지주에 관한 것으로, 상세히는 풍력터빈과 태양광 전지판을 사용하여 전력을 발생시키기 위한 복합 신재생에너지 발전기의 지주를 기존의 금속이나 FRP소재에 비하여 경량화, 강성(충격강도)화 및 뛰어난 내약품성 및 내부식성과 탁월한 저온 내충격성 등의 특성을 갖도록 하며, 주철관 등에 비해 시공이 간편하고 시공에 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있으며, 50년 이상의 반영구적인 내구성을 지닐 수 있도록 한 것이다.

본 발명과 관련된 풍력 터빈이나 태양광 전지판으로 전력을 얻기 위하여는 이를 지주 위에 설치하여 운용하여야 하는데, 기존의 지주는 철근 콘크리트나 주철관 또는 스테인리스 스틸 등을 사용하였으므로 중량이 너무 무거워 이의 운반과 시공이 불편한 문제점이 있었으며, FRP를 사용하는 경우에는 경량화가 가능하기는 하나 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 철근 콘크리트 지주의 경우에는 건물 공사와 동일하게 기초부터 지주 상단까지 골조인 철근을 결속하고 외부에 거푸집을 씌운 후 콘크리트를 주입하여 성형하여야 함으로써 시공비와 시공기간 및 투입인력의 과다로 인하여 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

또, 주철이나 스테인리스 스틸 지주는 공기 중의 습도와 염분 등으로 인한 내후성이 저하되는 문제점이 있었으며, FRP 파이프 형태의 지주는 온도변화에 따른 파손과 변형이 뒤따르게 되고 중량이 가벼워 안정적이지 못한 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대체로 설치높이 12m이하의 중소형 풍력 터빈과 태양광 전지판을 사용하여 전력을 발생시키기 위한 복합 신재생에너지 발전기의 지주를 기존의 금속이나 FRP소재 대신 새로운 소재를 사용함으로써 경량화와 강성(충격강도)화 및 뛰어난 내약품성 및 내부식성과 탁월한 저온 내충격성 등의 특성을 갖도록 하고, 기존의 주철관이나 스테인리스 스틸 파이프 등에 비해 시공이 간편하며, 시공에 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있는 복합 신재생에너지 발전기용 지주를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기존의 금속 및 FRP소재보다 강도향상은 물론 경량화와 내구성 향상이 가능하도록 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시킨 PDCPD소재로 성형한 외부의 관체와, 상기 관체의 내부에 충진되는 폐합성수지층과, 상기 폐합성수지층의 내부에 상하로 관통형성되는 전선통과공 및 축전지 함을 갖는 지주와;

상기 지주의 하단부가 삽입되도록 상부에 지주구멍이 형성된 기초박스와, 상기 기초박스 내부에 채워지는 콘크리트층 및 상기 지주의 하단에 결합되어 콘크리트층으로 돌출되는 스터드로 이루어지는 기초; 를 포함하여 이루어지는 복합 신재생에너지 발전기용 지주를 제공한다.

본 발명의 지주는 PDCPD소재와 폐합성수지를 조합함으로써 경량화와 강성화를 도모할 수 있음과 아울러 지주 표면이 내약품성 및 내부식성과 탁월한 저온 내충격성 등의 특성을 지니고 있으므로 50년 이상의 반영구적인 내구성을 가지며, 고, 종래 주철관 등에 비해 시공이 간편하고 시공에 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있는 등의 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 복합 신재생에너지 발전기용 지주의 설치상태 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 지주의 기초부 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 지주 내부에 형성되는 축전지 함 부분의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 복합 신재생에너지 발전기용 지주를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 외부의 관체(10)와, 상기 관체(10)의 내부에 충진되는 폐합성수지층(20)과, 상기 폐합성수지층(20)의 내부에 상하로 관통형성되는 전선통과공(30) 및 축전지 함(40)을 갖는 지주(50)와;

상기 지주(50)의 하단부가 삽입되도록 상부에 지주구멍(62)이 형성된 기초박스(60)와, 상기 기초박스(60) 내부에 채워지는 콘크리트층(70) 및 상기 지주(50)의 하단에 결합되어 콘크리트층(70)으로 돌출되는 스터드(80)로 이루어지는 기초(90); 를 포함하여 이루어져 있다.

상기 지주(50)를 이루는 외부의 관체(10)는 본 출원인의 특허 제0766466호의 성형품 제조방법에 개시된 기술을 이용하는 것으로, 이는 열경화성 폴리디스클로펜타디엔을 압출성형이 가능하도록 분말화하고 여기에 탄소나노튜브 등의 나노소재를 분산 함침시켜 강도 및 특성을 향상시켜 성형틀에서 소정의 직경과 두께를 갖는 파이프 형태로 성형한 것이다.

본 발명에서는 PDCPD를 분말화하여 성형이 가능하게 함으로써 용이하게 제조할 수 있고, 동시에 PDCPD의 분말화 제조과정에서 탄소나노튜브 등의 나노소재를 분산 함침시켜 소재의 강도를 크게 향상시킬 수 있으며, 폴리디시클로펜타디엔 분말 복합소재를 이용한 지주는 스테인리스스틸 무게의 1/7에 해당하는 경량성으로 그에 버금가는 강성(충격강도)을 나타내며, 아울러 뛰어난 내약품성 및 내부식성과 탁월한 저온 내충격성 등의 특성을 지니고 있고, 종래 주철관 등에 비해 시공이 간편하고 시공에 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있으며, 50년 이상의 반영구적인 내구성을 지닐 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에서 상기 관체(10)는 경량성 유지와 외부 환경으로 인한 부식이나 파손 등의 우려가 적어 지주(50)의 수명성이 보장되나 필요로 하는 중량 즉, 바람에 의한 풍력터빈(100)의 회전시 지주(50)가 과도하게 가벼울 경우 요동이 발생할 우려가 있으므로 내부에 폐합성수지를 충진함으로써 적정한 중량을 유지할 수 있도록 함과 더불어 폐자재를 재활용함으로써 환경오염의 예방 및 제조비용의 경제성을 둘 다 확보할 수 있다.

본 발명에서 상기 지주(50)의 상단과 중간 및 하단에는 각각 풍력터빈(100), 태양광 전지판(110), 조명등(120)이 각각 설치된다.

상기 풍력터빈(100)과 태양광 전지판(110) 및 조명등(120)은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 풍력터빈(100)의 커버는 통상 알루미늄을 사용하고 있는데, 알루미늄은 부식에 약하고 외부의 충격에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있으므로 본 발명에서 사용되는 PDCPD소재를 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.

또, 풍력터빈의 날개(blade)는 탄소복합소재나 FRP와 티타늄을 조합하여 제조하고 있으나, 이 또한 그 외부는 본 발명에서 사용되는 PDCPD소재를 사용하여 성형하고, 내부는 폐합성수지를 충진하여 제작하는 것이 경제적이고 실용적이다.

한편, 상기 기초(90)를 구성하는 기초박스(60)는 지주(50)와 동일한 PDCPD에 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시켜서 된 소재로 제작하는 것이 바람직한데, 그 형태는 도면에 도시된 바와 같이 지중에 매립되어 지주(50)를 견고하게 지지할 수 있도록 사각형 또는 원통형의 몸통(64)과, 이 몸통(64)의 상부 외곽에 몸통(64)보다 직경이 큰 상부 테두리부(66)가 일체로 이루어져 있으며, 상기 몸통(64)과 테두리부(66)의 내부에는 콘크리트층(70)이 채워진다.

상기 지주(50)의 하단부 즉, 기초 박스(60)의 내부에 수용되는 지주(50)의 하단부에는 콘크리트층(70)으로 돌출되는 스터드(80)가 수평방향 및 대각선 방향으로 삽입되어 콘크리트층(70)과 지주(50)의 결합이 견고한 상태를 유지할 수 있도록 되어 있다.

본 발명에 의한 지주(50)의 제조과정에 대하여 설명하면 먼저, 성형틀에 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시킨 PDCPD용액을 투입하여 관체(10)를 성형하고, 성형된 관체(10)의 내부에 전선용 파이프로 이루어진 전선통과공(30)과 축전지 함(40)을 삽입한 후, 폐합성수지용융액을 빈 공간에 주입하여 충진함으로써 완성된다.

본 발명에서 상기 관체(10)는 하단부에서부터 상단부까지 동일한 직경으로 일체로 제작하거나, 하단부에서 상단부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 형태로 일체로 제작할 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 직경이 각기 다른 관체(10)를 각각 제작하여 슬리브결합을 시킨 후, 그 내부에 폐합성수지 용융액을 충진시키는 방식으로도 제작할 수 있다.

본 발명에서 상기 관체(10) 내부에 주입되는 폐합성수지는 본 출원인의 특허 제793845호의 폐합성수지 재생장치에서 재생되는 것으로, 예를 들면 사출 또는 압출과정에서 발생한 불량품이나 스크랩 등의 기타 폐자재를 프레스식 파쇄기로 분진의 발생이 없이 1차로 파쇄하고, 1차로 파쇄된 파쇄물을 스크류방식의 파쇄기로 2차 파쇄 및 이송하며, 2차 파쇄된 파쇄물은 수평 및 수직이송 스크류에 의해 맷돌형 분쇄기에 투입하여 분쇄하고, 맷돌형 분쇄기에서 분쇄된 분쇄물은 2단으로 이루어진 롤러형 분쇄기에서 최종 분쇄된 후, 마지막으로 걸름기에서 미처 분쇄되지 않은 큰 입자가 걸러져 분말 상태의 원료로 재생되도록 한 것으로, 일관된 처리공정에 의해 인력의 투입없이 위생적으로 폐합성수지를 재생한 소재를 사용함으로써 고가의 폐자원을 원료로 재활용할 수 있도록 되어 있으며, 상기 재생장치에서 재생된 원료를 가열 용융한 후 관체(10) 내부에 주입시키면 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 복합 신재생에너지 발전기용 지주는 풍력터빈과 태양광 전지판을 사용하여 전력을 발생시키기 위한 복합 신재생에너지 발전기의 지주를 기존의 금속이나 FRP소재에 비하여 경량화, 강성(충격강도)화 및 뛰어난 내약품성 및 내부식성과 탁월한 저온 내충격성 등의 특성을 갖도록 함으로써 주철관 등에 비해 시공이 간편하고 시공에 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있으며, 50년 이상의 반영구적인 내구성을 지닐 수 있도록 할 수 있어 국가적으로 신재생에너지산업의 발전에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

10 : 관체 20 : 폐합성수지층
30 : 전선통과공 40 : 축전지 함
50 : 지주 60 : 기초박스
62 : 지주구멍 64 : 몸통
66 : 테두리부 70 : 콘크리트층
80 : 스터드 90 : 기초
100 : 풍력터빈 110 : 태양광 전지판
120 : 조명램프

Claims

외부의 관체(10)와, 상기 관체(10)의 내부에 충진되는 폐합성수지층(20)과, 상기 폐합성수지층(20)의 내부에 상하로 관통형성되는 전선통과공(30) 및 축전지 함(40)을 갖는 지주(50)와;
상기 지주(50)의 하단부가 삽입되도록 상부에 지주구멍(62)이 형성된 기초박스(60)와, 상기 기초박스(60) 내부에 채워지는 콘크리트층(70) 및 상기 지주(50)의 하단에 결합되어 콘크리트층(70)으로 돌출되는 스터드(80)로 이루어지는 기초(90); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 신재생에너지 발전기용 지주.
청구항 1에 있어서,
상기 지주(50)를 이루는 관체(10)는 분말화된 열경화성 폴리디스클로펜타디엔(PDCPD)에 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시켜 성형틀에서 소정의 직경과 두께를 갖는 파이프 형태로 성형된 것을 특징으로 하는 복합 신재생에너지 발전기용 지주.
청구항 1에 있어서,
상기 기초박스(60)는 분말화된 열경화성 폴리디스클로펜타디엔(PDCPD)에 탄소나노튜브를 포함하는 나노소재를 분산 함침시켜서 된 소재를 성형틀에서 성형하는 것을 특징으로 하는 복합 신재생에너지 발전기용 지주.