KR20120051893A - 복합형 발전장치 - Google Patents

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KR20120051893A
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류재학
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Abstract

본 발명은 청정에너지인 태양광 및 풍력을 이용하여 발전할 수 있는 복합형 발전장치에 관한 것으로, 일정 높이로 배치된 금속제 구조물로 이루어진 프레임; 상기 프레임의 상부측에 고정되고, 태양전지 셀을 내장한 태양전지모듈을 다수 구비하여 태양광에 의해서 발전하는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부의 하부측에서 프레임에 고정되고, 상기 태양광 발전부의 하부측 통풍공간을 통과하는 바람의 풍력을 이용하여 회전하는 날개를 구비하며, 상기 날개의 하단은 발전모듈에 연결되어 상기 날개 회전에 의해서 발전하는 풍력 발전부; 및 상기 태양광 발전부와 풍력 발전부에 각각 연결되어 전기를 받고, 축전부에 전기적으로 연결되어 발전 전력을 공급하는 제어부;를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 태양광 발전부 및/또는 풍력 발전부를 동시에 동작시키거나, 개별적으로 동작시킬 수 있어서 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 상관없이 항상 안정적으로 청정에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 이와 같은 과정에서 본 발명은 프레임 상부측의 뾰쪽한 침(needle)들이 조류(鳥類)가 프레임에 앉는 것을 방지하고, 조류 분비물에 의한 태양전지모듈의 표면 오염을 방지할 수 있어서 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

복합형 발전장치{POWER GENERATOR OF HYBRID TYPE}
본 발명은 청정에너지인 태양광 및 풍력을 이용하여 발전할 수 있는 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 날씨가 맑은 주간에는 태양광을 이용하여 주로 전력을 생산하고, 풍력을 이용하여 보조적으로 전력을 생산하며, 우천시 또는 날씨가 흐린 주간이나, 야간과 같이 태양광을 이용하지 못하는 경우, 또는 바람이 센 경우에는 풍력을 이용하여 주로 발전할 수 있음으로써 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 상관없이 햇빛과 바람을 이용하여 항상 전력을 생산할 수 있도록 개선된 복합형 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 도 1a에 도시된 바와 같은, 태양전지모듈(1)의 구성은 저철분강화유리(10)의 후면에 태양전지 셀(20)과 백시트(Back Sheet)(30)가 접착층(EVA)(미 도시)을 통해 고정되어 있다.
이와 같은 태양전지모듈(1)에 사용되는 태양전지 셀(20)은 실리콘 단결정 및 다결정으로 만들어지며, 태양광의 광전효과에 의해 전기를 생산한다. 그러나 이와 같은 태양전지모듈(1)은 태양광이 비추는 낮 동안에만 전기를 생산하며, 태양광이 없는 밤에는 전기생산을 할 수 없는 문제점이 있다.
보통 태양전지모듈(1)은 남향 및 남동, 남서 방향으로 위치되며, 설치 지역에 따라 경사 30°도 내지 33°의 기울기를 두고 설치된다.
이러한 태양광 발전설치를 구분하면 고정형, 단축 추적형, 다축 구동 추적형, 또는 집광형으로 나눌 수 있다.
이중에서 고정형은 평균 국내 평균 일조량인 대전지역을 기준으로 3.5시간, 대구지역 약 4시간이고, 적도부근 약 6시간대의 평균 일조량을 가지고 있다.
그러나 추적형은 고정형이 일일 평균 발전량이 3시간에서 6시간대 정도로 적어서 태양전지모듈(1)이 태양을 따라 움직이며, 발전을 하는 방식으로 고정형에 비해 약15% 정도의 발전 효과를 가지고 있다.
또한 집광형은 실리콘 태양전지모듈에 프레넬 렌즈나 거울을 집광하여 햇빛을 모아 발전을 하는 형식이다. 이와 같은 방식은 고정형에 비해 최소 30%에서 최대 500%이상 발전을 할 수가 있으나, 태양광에서 조사되는 자외선, 적외선 등도 같이 집광되어 태양전지모듈(1)을 구성하는 재료에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 태양전지모듈이 장기간 발전하는데 있어서 현재 충분한 검증이 이루어 지지 않았다. 즉 현재의 집광형은 태양전지모듈의 내구성 한계를 가지고 있다.
특히 태양전지모듈(1)의 적정한 발전기준(STC : Standard Test Condition)은 온도(Temperature) 25℃, 스펙트럼 공기질량(Spectrum Air Mass) 1.5, 발광도(Irradiance) 1,000W/m²이며, 온도가 1℃ 상승시, 0.45 ~ 0.55%의 효율이 감소되는 문제점이 있다.
한편, 이와는 다른 친환경 발전시설로서 풍력발전이 있다.
이와 같은 풍력발전에 사용되는 풍력 발전기(50)는 크게 수직축 타입과 수평축 타입으로 나눠 구분하고 있으며, 수평축 풍력 발전기(50)는 도 1b에 도시된 바와 같은 통상적인 프로펠라 타입의 수평축 풍력 발전기로 수직축에 비해 제품의 무게가 동일 용량에 비해 가볍고, 설치비용이 약 20%정도 저렴하다는 장점을 가지고 있으나, 제한적인 바람 이용으로 인해 효율 감소와 설치 높이가 높다는 단점을 지니고 있는 것으로 알려졌다.
한편,　수직축 풍력 발전기는 초기 설치비용이 수평축에 비해 조금 높고, 풍력 발전기 자체의 무게가 무겁지만 바람 방향에 제한을 받지 않고 회전 반경이 작고, 미세 바람에도 가동이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반 수평축 풍력 발전기는 바람의 풍속에 직접적인 영향을 받아 발전을 하며 평균 3m/sec 이상부터 발전을 하나, 정상적인 출력을 얻으려면 7m/sec 이상으로 발전을 하여야 한다. 국내의 경우 해안부근 및 제주도와 대관령부근에서 풍속이 평균 7m/sec 이상이므로 가장 적절한 지형적 조건을 가지고 있다.
특히, 풍력 발전기(50)는 지리적 조건에 많은 영향을 받으며 도시지역에서는 건물들의 영향으로 바람의 방향에 따라 풍속이 일정치 않아 설치하기가 적합하지 않다.
또한 풍력 발전기(50)는 순간 풍속이 초속 30m/sec 이상시 회전축에 강한 압력이 순간적으로 가해져 발전기 날개가 부러지거나 멈추어져 더 이상 발전을 하지 못하는 경우가 발생된다.
일반적인 고정형 태양전지모듈(1)의 경우, 발전 효율이 면적대비 13~15%이며, 풍력 발전은 20~25%이다. 태양광과 풍력 모두 태양과 바람이라는 무한 청정 에너지원을 사용한다는 측면에서 친환경적이며, 온난화의 원인인 이산화탄소(CO2)를 적게 발생하며, 에너지를 생산하는 신,재생에너지 중에서 가장 대표적인 에너지원이다.
이와 같은 태양광 발전은 2009년 초부터 실리콘 웨이퍼의 가격이 급감하면서 발전단가가 약 US$2.0/Wp이며, 2012년에 US$1.5/Wp, 2020년 US$1.0/Wp로 예측되며, 이와 같이 발전단가가 낮아지게 되면, 화석 연료를 이용한 발전단가에 거의 비슷해지는 그리드 패러티(Grid Parity) 시기가 될 것이다. 즉 화석 연료를 사용하는 대신에 신,재생에너지를 에너지원을 사용하게 될 것이다.
이처럼 태양광을 이용한 태양전지모듈(1)의 발전단가 가격이 떨어지고 있으나 에너지 밀도가 낮아 큰 설치 면적이 필요하며, 야간에는 발전이 불가능한 단점이 있고, 또한 풍력 발전기(50)는 주, 야간 모두 사용이 가능하나 지역적 설치조건에 한계가 있어서 일정한 풍속이 있는 장소에만 설치가 가능하다.
또한 태양광 발전은 햇빛에 의한 지역적 편재성이 없이 어느 곳에나 설치가 가능하고, 보수유지가 적으며, 한 여름철 피크 부하량 조절이 가능한 장점이 있으나, 현재 설치 비용이 비싸고, 넓은 면적을 필요로 하며, 야간에 발전이 불가능한 단점이 있다.
한편, 풍력발전은 태양광에 비해 설치 단가가 싸며 주,야간 발전이 가능하고 설치 면적이 태양광에 비해 상대적으로 적은 장점이 있으나, 풍속에 따라 설치되는 지역적 한계가 있고, 유지 보수가 어려운 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 태양광을 이용하여 전력을 생산하거나, 태양광을 이용하지 못하는 경우에는 풍력을 이용하여 항상 발전할 수 있음으로써 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 관계없이 청정 에너지를 이용하여 전력을 안정적으로 생산할 수 있도록 개선된 복합형 발전장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 청정에너지인 태양광 또는 풍력을 이용하여 발전하는 장치에 있어서,
일정 높이로 배치된 금속제 구조물로 이루어진 프레임;
상기 프레임의 상부측에 고정되고, 태양전지 셀을 내장한 태양전지모듈을 다수 구비하여 태양광에 의해서 발전하는 태양광 발전부;
상기 태양광 발전부의 하부측에서 프레임에 고정되고, 상기 태양광 발전부의 하부측 통풍공간을 통과하는 바람의 풍력을 이용하여 회전하는 날개를 구비하며, 상기 날개의 하단은 발전모듈에 연결되어 상기 날개 회전에 의해서 발전하는 풍력 발전부; 및
상기 태양광 발전부와 풍력 발전부에 각각 연결되어 전기를 받고, 축전부에 전기적으로 연결되어 발전 전력을 공급하는 제어부;를 포함하는 복합형 발전장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명의 복합형 발전장치는 태양광을 이용할 수 있는 날씨, 또는 맑은 주간에는 태양광 발전부를 이용하여 전력을 생산하게 되고, 바람이 부는 경우에는 풍력 발전부를 이용하여 발전할 수 있음으로써, 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 관계없이 항상 자연적인 청정에너지를 이용하여 전력을 안정적으로 생산할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 프레임은 상부측에 원형 링을 형성하고, 상기 원형 링의 하부측으로는 다수의 수직대가 하향 연장되며, 상기 수직대의 하단은 중공형의 방수 케이싱이 형성되어 상기 원형 링의 내측에 태양광 발전부의 태양전지모듈이 배치되고, 상기 수직대 내측에 풍력 발전부의 날개가 회전가능하게 배치되며, 상기 방수 케이싱의 내측에는 발전모듈, 제어부 및 축전부가 내장된 복합형 발전장치를 제공한다.
따라서 본 발명의 복합형 발전장치는 태양광 발전부의 태양전지모듈이 최상측에 배치되고, 그 하부에서 풍력 발전부의 날개가 바람에 의해서 회전하며, 방수 케이싱의 내측에 발전모듈, 제어부 및 축전부 등의 전기설비 등이 배치됨으로써 옥외에 설치되어 효율적으로 전력을 생산할 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 프레임은 원형 링의 상부측에 원주방향 일정 간격으로 다수의 뾰쪽한 침(needle)들이 수직으로 고정되어 조류(鳥類)가 상기 프레임에 앉는 것을 방지하고, 조류 분비물에 의한 태양광 발전부의 태양전지모듈의 표면 오염을 방지하는 복합형 발전장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명은 조류(鳥類) 분비물에 의한 태양전지모듈의 표면 오염을 방지하여 그 표면은 항상 오염되지 않은 청결한 상태를 유지할 수 있어서 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 프레임은 원형 링이 일정각도로 경사져서 태양광 발전부의 태양전지모듈을 경사진 상태로 장착하고, 상기 다수의 뾰쪽한 침(needle)들은 상기 태양전기모듈의 사이사이에 일정간격으로 다수 배치되어 고정된 복합형 발전장치를 제공한다.
따라서 본 발명은 상기 태양전지모듈의 경사장착구도로 인하여 그 위에 퇴적된 이물질의 자연스런 경사 배출을 이루고, 조류의 근접을 효과적으로 방지하여 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 풍력 발전부는 그 날개의 회전축 상단이 상기 프레임의 수직대 상부에 제1 베어링을 통하여 회전가능하게 장착되고, 상기 회전축 하부는 프레임의 케이싱 중앙에 제2 베어링을 통하여 회전가능하도록 장착되며, 그 하단은 발전모듈의 내부 로터(rotor)에 연결되는 한편, 상기 날개는 회전축을 중심으로 방사방향으로 연장하고, 유리섬유(FRP)로 이루어진 경량의 다수의 굴곡진 회전판들이 원주방향 등간격으로 장착되어 상기 태양광 발전부의 태양전지모듈의 하부측을 통과하는 바람에 의해서 회전하는 복합형 발전장치를 제공한다.
따라서 본 발명은 바람의 세기가 작은 경우에도, 경량의 날개구조를 이용하여 회전할 수 있음으로써 발전모듈을 통해서 전력을 생산할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 날개는 회전판들이 회전축 상에 4개가 90도의 간격으로 형성된 것으로서, 상기 회전판 각각은 회전축에 인접하여 한쪽 방향으로 동일하게 반원형상으로 휘어진 제1 만곡부와, 상기 제1 만곡부의 끝단에서 반대방향으로 휘어진 제2 만곡부를 형성하여 각각 "Ｓ"형 단면으로 형성된 복합형 발전장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명은 회전판의 "Ｓ"형 단면 구조로 인하여 제1 만곡부에 부딪친 바람은 각각의 회전판을 한쪽 방향으로 밀어서 회전축과 함께 그 하단에 연결된 발전모듈의 내부 로터(rotor)를 연속 회전시킨다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 날씨가 맑은 주간에는 태양광을 이용하여 태양광 발전부에서 주로 전력을 생산하고, 동시에 바람을 이용하여 풍력 발전부에서 전력을 생산하며, 또한 태양광을 이용하지 못하는 우천시 또는 날씨가 흐린 주간이나, 야간의 경우에는 바람을 이용한 풍력 발전부에서 주로 발전할 수 있다.
이와 같은 과정에서 상기 태양광 발전부는 프레임의 상부측에 원주방향 일정 간격으로 다수의 뾰쪽한 침(needle)들이 수직으로 고정되어 조류(鳥類)가 상기 프레임에 앉는 것을 방지하고, 조류 분비물에 의한 태양광 발전부의 태양전지모듈의 표면 오염을 방지할 수 있어서 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 구비된 풍력 발전부는 날개가 회전축을 중심으로 방사방향으로 연장하고, 유리섬유(FRP)로 이루어진 경량의 다수의 굴곡진 회전판들이 원주방향 등간격으로 장착되어 태양광 발전부의 태양전지모듈의 하부측을 통과하는 바람에 의해서 회전함으로써 바람의 세기가 작은 경우에도, 경량의 날개구조를 이용하여 회전할 수 있음으로써 더욱 쉽게 전력을 생산할 수 있게 된다.
따라서 본 발명은 태양광 발전부 및/또는 풍력 발전부를 동시에 동작시키거나, 개별적으로 동작시킬 수 있어서 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 상관없이 항상 안정적으로 청정에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.
도 1a는 일반적인 태양전지모듈을 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 1b는 일반적인 풍력발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합형 발전장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합형 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합형 발전장치에서 태양전지모듈이 수평으로 배치된 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합형 발전장치에서 태양전지모듈이 경사진 상태로 배치된 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합형 발전장치의 전체 구성을 도시한 블록 설명도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 복합형 발전장치(100)는 청정에너지인 태양광 및 풍력을 이용하여 발전하는 장치이다.
본 발명에 따른 복합형 발전장치(100)는 도 2에 전체적으로 도시된 바와 같이, 프레임(110)에 의해서 태양광 발전부(130)와 풍력 발전부(150)가 하나의 유닛으로 제작된다.
본 발명에 따른 복합형 발전장치(100)에 구비된 프레임(110)은 바람직하게는 알루미늄 또는 철제와 같은 금속재료로 이루어지는데, 상기 프레임(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상부측에 원형 링(112)을 형성하고, 상기 원형 링(112)의 하부측으로는 다수의 수직대(114)가 하향 연장되며, 상기 수직대(114)의 하단은 중공형의 방수 케이싱(120)이 형성되며, 기둥(122)에 의해서 일정 높이로 지지되는 구조이다.
이와 같은 프레임(110)은 상기 원형 링(112)의 내측에 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)이 배치되고, 상기 태양광 발전부(130)의 하부측과 케이싱(120)의 상부측에 통풍공간(140)을 형성하고 있는데, 이와 같은 통풍공간(140)은 다수의 수직대(114) 내에서 형성됨으로써 사방이 개방된 구조로 형성되고, 통풍공간(140)의 내부에 각각 풍력 발전부(150)의 날개(160)가 회전가능하도록 내장되며, 상기 수직대(114)의 통풍공간(140) 하부에 방수 케이싱(120)이 배치된다.
이와 같이 본 발명의 복합형 발전장치(100)는 도 4에서 단면으로 도시된 바와 같이, 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)이 최상 측에 배치되고, 그 하부에서 풍력 발전부(150)의 날개(160)가 바람에 의해서 회전하며, 그 하부측에서 방수 케이싱(120)의 내측에 발전모듈(170), 제어부(180) 및 축전부(190) 등의 전기설비 등이 배치되는 구조이다.
이와 같은 구조를 통하여 본 발명은 프레임(110) 내의 공간을 무용하게 낭비하지 않으면서 모두 활용할 수 있게 되어, 보다 효율적으로 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150)를 배치할 수 있으며, 작은 크기의 프레임(110)으로서 높은 발전효율을 얻을 수 있다.
그리고 상기 프레임(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원형 링(112)의 상부측에 원주방향 일정 간격으로 다수의 뾰쪽한 침(needle)(124)들을 수직으로 장착하고 있으며, 이와 같은 침(124)으로 인하여 조류(鳥類)가 상기 프레임(110)에 앉는 것을 방지하고, 조류 분비물에 의한 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)의 표면 오염을 방지할 수 있으며, 그에 따라서 태양전지모듈(132)의 표면은 항상 오염되지 않은 청결한 상태를 유지할 수 있어서 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 상기 프레임(110)은 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이, 원형 링(112)이 일정각도(θ)로 경사져서 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)을 경사진 상태로 장착할 수 있는데, 이와 같은 태양전지모듈(132)의 경사장착구도로 인하여 그 위에 퇴적된 이물질은 빗물 등에 의해서 자연적으로 씻겨서 하부로 배출됨으로써 자연스런 경사 배출구조를 형성하게 된다.
그리고 상기 다수의 뾰쪽한 침(needle)(124)들은 상기 원형 링(112)의 테두리 뿐만 아니라, 태양전지모듈(132)의 사이사이에 일정간격으로 다수 배치되어 고정된 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조는 상기 태양전지모듈(132)을 관통하여 상부측으로 경량의 알루미늄 침(124)들을 돌출시키거나, 태양전지모듈(132)의 표면에 경량의 알루미늄 침(124)들을 접착제(미 도시)로 부착시켜서 형성할 수 있다. 이와 같은 침(124) 구조는 조류의 근접을 더욱 효과적으로 방지할 수 있어서 바람직하다.
한편, 이러한 프레임(110)의 상부 원형 링(112) 상에 판넬형으로 장착되는 태양광 발전부(130)는 그 태양전지모듈(132) 각각이 저절분강화유리(132a)로 그 상부 표면을 형성하고, 그 배면에는 다수의 태양전지 셀(132b)들과 백시트(Back Sheet)(132c)가 접착층(EVA)을 통해 고정되어 있다.
또한 상기 프레임(110)의 통풍공간(140)에 장착된 풍력 발전부(150)는 각각 상기 통풍공간(140)을 통과하는 바람의 풍력을 이용하여 회전하는 날개(160)를 가진다.
즉 상기 풍력 발전부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 날개(160)의 회전축(162) 상단이 상기 프레임(110)의 수직대(114) 상부에 제1 베어링(164a)을 통하여 회전가능하게 장착되고, 상기 회전축(162) 하부는 프레임(110)의 케이싱(120) 중앙에 제2 베어링(164b)을 통하여 회전가능하도록 장착되며, 그 하단은 발전모듈(170)의 내부 로터(rotor)(미 도시)에 연결되는 구조이다.
이와 같은 구조에서 상기 회전축(162)과 날개(160)는 그 결합부에 키(166)를 통하여 일체로 고정될 수 있다.
한편, 상기 날개(160)는 회전축(162)을 중심으로 방사방향으로 연장하고, 유리섬유(FRP)로 이루어진 경량의 다수의 굴곡진 회전판(168)들이 원주방향 등간격으로 구비한다.
이와 같은 회전판(168)들은 바람직하게는 상기 회전축(162) 상에 4개가 90도의 간격으로 형성된 것으로서, 회전판(168) 각각은 회전축(162)에 인접하여 한쪽 방향으로 동일하게 반원형상으로 휘어진 제1 만곡부(172a)와, 상기 제1 만곡부(172a)의 끝단에서 반대방향으로 휘어진 제2 만곡부(172b)를 형성하여 전체적으로는 각각 "Ｓ"형 단면 구조로 이루어진다.
이와 같은 "Ｓ"형의 단면 구조로 인하여 상기 제1 만곡부(172a)에 부딪친 바람은 각각의 회전판(168)을 한쪽 방향으로 밀어서 회전축(162)과 함께 제1 및 제2 베어링(164a,164b) 사이에서 회전되도록 하고, 그 하단에 연결된 발전모듈(170)의 내부 로터(rotor)를 연속 회전시킨다.
이와 같은 회전판(168)들은 바람의 세기가 작은 경우에도, 경량의 굴곡진 구조를 통하여 쉽게 회전할 수 있음으로써 발전모듈(170)을 통해서 전력을 생산할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 복합형 발전장치(100)는 상기 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150)에 각각 연결되어 전기를 받고, 축전부(190)에 전기적으로 연결되어 발전 전력을 공급하는 제어부(180)를 구비한다.
이와 같은 제어부(180)는 각각의 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150)를 축전부(190)에 연결하는 것으로서, 내장된 양극단자(미 도시)에는 전원의 역류를 막는 블록킹 다이오드(blocking diode)가 내장되어 전력이 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150) 측으로 역류하는 것을 차단한다.
그리고 이와 같은 제어부(180)는 각각의 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150)에서 나오는 음극단자(미 도시)들이 하나의 공통단자에 연결된 것이다.
따라서 본 발명은 이와 같은 하나의 제어부(180)를 이용하여 태양광 발전부(130)과 풍력 발전부(150)로부터 모두 전원을 공급받을 수 있고, 이를 축전부(190)에 저장할 수 있게 된다. 이와 같은 축전부(190)에 저장된 전력은 추후에 사용자가 원하는 소비처로 공급되어 소비된다.
미 설명 부호(C)는 전원 케이블이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합형 발전장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 주,야간 및 날씨에 관계없이 전력을 일정하게 생산할 수 있다.
즉 태양광 발전부(130)는 태양광이 풍부한 주간에 주로 발전을 하여 제어부(180)를 통해 축전부(190)에 전력을 저장하고, 또한 풍력 발전부(150)는 바람이 있는 경우, 태양광 발전부(130) 와는 별개로 발전한다.
이는 풍력 발전부(150)의 경우, 바람이 없이는 발전을 할 수가 없는데 평균 날씨가 좋은 맑은 날에는 태양광 발전부(130)가 발전을 하고, 흐린 날 및 비가 오는 날에는 보통 바람이 불기 때문에, 이때 풍력 발전부(150)가 전력을 주로 생산한다. 특히 풍력 발전부(150)는 주,야간에 관계없이 바람이 있을 때는 언제나 발전이 가능하다.
이때, 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)은 내장된 다수의 태양전지 셀(112b)들이 태양광에 의해서 발전하고, 제어부(180)를 통해 축전부(190)에 전력을 저장한다.
또한 풍력 발전부(150)는 날개(160)가 회전축(162)과 함께 바람에 의해서 회전을 하고, 상기 회전축(162) 하단에 연결된 발전모듈(170)의 내부 로터(rotor)를 회전시킨다.
이와 같은 경우, 상기 발전모듈(170)은 내부에 스테이터(stator)(미 도시)를 구비하고, 그 내부에서 로터(rotor)가 회전되는 통상적인 것으로서, 이와 같은 로터의 회전에 의해서 발전모듈(170)을 전력을 발생시키고, 제어부(180)를 통해 축전부(190)에 전력을 저장한다.
한편, 이와 같이 태양광 발전부(130)와 풍력 발전부(150)를 이용하여 전력을 생산하는 과정에서, 상기 프레임(110) 상에 또한 태양전지모듈(132) 상에 형성된 다수의 뾰쪽한 침(needle)(124)들은 조류(鳥類)가 상기 프레임(110)에 앉는 것을 효과적으로 방지함으로써 조류 분비물에 의한 태양광 발전부(130)의 태양전지모듈(132)의 표면 오염을 방지할 수 있으며, 그에 따라서 태양전지모듈(132)의 표면은 항상 오염되지 않은 청결한 상태를 유지할 수 있어서 더욱더 태양광에 의한 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명은 날씨가 맑은 주간에는 태양광을 이용하여 태양광 발전부(130)에서 주로 전력을 생산하고, 또한 바람이 부는 경우에는 풍력 발전부(150)를 이용하여 주로 전력을 생산할 수 있으며, 태양광을 이용하지 못하는 우천시 또는 날씨가 흐린 주간이나, 야간의 경우에도 바람을 이용한 풍력 발전부(150)를 이용하여 주로 발전할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 주,야간 또는 맑고 흐린 날씨에 상관없이 항상 자연 청정 에너지인 태양광과 풍력을 이용하여 전력을 생산할 수 있어서 우수한 대체 에너지 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면 상기 프레임(110)은 원형 링(112)을 구비하여 태양전지모듈(132)을 장착한 것으로 도시되고 설명되었지만, 다른 형태의 다각 구조, 예를 들면 사각, 육각 또는 팔각 링의 구조로 변형가능한 것임은 물론이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
1...... 태양전지모듈 10,132a..... 저철분강화유리
20,132b..... 태양전지 셀 30,132c..... 백시트(Back Sheet)
50...... 풍력 발전기 100...... 복합형 발전장치
110..... 프레임 112...... 원형 링
114..... 수직대 120...... 방수 케이싱
122..... 기둥 124..... 침(needle)
130...... 태양광 발전부 132..... 태양전지모듈
140...... 통풍공간 150..... 풍력 발전부
160..... 방수 케이싱 162..... 회전축
164a..... 제1 베어링 164b..... 제2 베어링
166...... 키 168..... 회전판
170..... 발전모듈 172a.... 제1 만곡부
172b..... 제2 만곡부 180..... 제어부
190..... 축전부 C....... 전원 케이블
θ...... 일정각도

Claims (6)

  1. 청정에너지인 태양광 또는 풍력을 이용하여 발전하는 장치에 있어서,
    일정 높이로 배치된 금속제 구조물로 이루어진 프레임;
    상기 프레임의 상부측에 고정되고, 태양전지 셀을 내장한 태양전지모듈을 다수 구비하여 태양광에 의해서 발전하는 태양광 발전부;
    상기 태양광 발전부의 하부측에서 프레임에 고정되고, 상기 태양광 발전부의 하부측 통풍공간을 통과하는 바람의 풍력을 이용하여 회전하는 날개를 구비하며, 상기 날개의 하단은 발전모듈에 연결되어 상기 날개 회전에 의해서 발전하는 풍력 발전부; 및
    상기 태양광 발전부와 풍력 발전부에 각각 연결되어 전기를 받고, 축전부에 전기적으로 연결되어 발전 전력을 공급하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임은 상부측에 원형 링을 형성하고, 상기 원형 링의 하부측으로는 다수의 수직대가 하향 연장되며, 상기 수직대의 하단은 중공형의 방수 케이싱이 형성되어 상기 원형 링의 내측에 태양광 발전부의 태양전지모듈이 배치되고, 상기 수직대 내측에 풍력 발전부의 날개가 회전가능하게 배치되며, 상기 방수 케이싱의 내측에는 발전모듈, 제어부 및 축전부가 내장된 것임을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프레임은 원형 링의 상부측에 원주방향 일정 간격으로 다수의 뾰쪽한 침(needle)들이 수직으로 고정되어 조류(鳥類)가 상기 프레임에 앉는 것을 방지하고, 조류 분비물에 의한 태양광 발전부의 태양전지모듈의 표면 오염을 방지하는 것임을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 프레임은 원형 링이 일정각도로 경사져서 태양광 발전부의 태양전지모듈을 경사진 상태로 장착하고, 상기 다수의 뾰쪽한 침(needle)들은 상기 태양전기모듈의 사이사이에 일정간격으로 다수 배치되어 고정된 것임을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 풍력 발전부는 그 날개의 회전축 상단이 상기 프레임의 수직대 상부에 제1 베어링을 통하여 회전가능하게 장착되고, 상기 회전축 하부는 프레임의 케이싱 중앙에 제2 베어링을 통하여 회전가능하도록 장착되며, 그 하단은 발전모듈의 내부 로터(rotor)에 연결되는 한편, 상기 날개는 회전축을 중심으로 방사방향으로 연장하고, 유리섬유(FRP)로 이루어진 경량의 다수의 굴곡진 회전판들이 원주방향 등간격으로 장착되어 상기 태양광 발전부의 태양전지모듈의 하부측을 통과하는 바람에 의해서 회전하는 것임을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 날개는 회전판들이 회전축 상에 4개가 90도의 간격으로 형성된 것으로서, 상기 회전판 각각은 회전축에 인접하여 한쪽 방향으로 동일하게 반원형상으로 휘어진 제1 만곡부와, 상기 제1 만곡부의 끝단에서 반대방향으로 휘어진 제2 만곡부를 형성하여 각각 "Ｓ"형 단면으로 형성된 것임을 특징으로 하는 복합형 발전장치.
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