KR20130015568A - 풍력발전이 가능한 방음벽 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도로변 상에 설치되는 방음벽에 풍력 발전기를 장착하여 풍력에 따라 자동으로 풍압 면적 변화를 유도하도록 하여 풍력 발전기를 보호하고 발전되는 전기를 안정적으로 공급할 수 있다. 그리고, 방음벽과 이격될 수 있도록 설치된 이격부는 풍력발전기와 방음벽의 간섭을 방지할 수 있고 방음판 및 풍력 발전기의 설치가 용이한 효과가 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는 소음 발생 지역에 설치되는 복수의 지주들 및 복수의 지주들 사이에 결합되는 방음판을 포함하는 방음벽에 있어서, 각 지주에 대응하여 장착되고, 풍력에 기반하여 전기를 발생시키는 풍력 발전기; 일단이 각 지주의 길이방향 일면과 체결되고 타단으로 풍력 발전기가 연결되어 풍력 발전기를 일면으로부터 이격시키는 이격부; 및 이격부의 타단과 풍력 발전기를 상호 체결하고 풍력과 탄성력에 따른 풍압 면적의 변화에 기반하여 풍력의 풍향 선상 회동이 가능한 풍력 완충부;를 포함한다.

Description

풍력발전이 가능한 방음벽{SOUND PROOF WALL HAVING WIND POWER GENERATING FUNCTION}
본 발명은 방음벽에 관한 것이다. 보다 상세하게는 풍력에 따라 자동으로 풍압 면적 변화를 유도하도록 하여 풍력 발전기를 보호하고 발전되는 전기를 안정적으로 공급할 수 있는 풍력발전이 가능한 방음벽에 관한 것이다.
차량이 달리는 도로변에는 차량으로부터 발생되는 소음이 외부로 전달되는 것을 막기 위해 방음벽이 설치되어 있다. 이러한 방음벽은 일반적으로 복수의 지주들과 그들 사이에 삽입되는 방음판로 구성된다. 따라서, 상기 방음판은 소음을 효과적으로 차단할 수 있도록 소정 두께를 가져야 하며 또한 풍속에 따른 안전도를 고려하여 견고하게 결합된다.
한편, 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양열, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다. 이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 방사능으로 인한 환경 오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있고, 화력발전의 경우 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 따라서, 최근에는 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 활발해지고 있다.
특히, 풍력발전장치는 바람이 많고, 일정 속도 이상의 풍력이 지속적으로 발생하는 지점에 주로 설치되는데, 주로 대형 프로펠러를 갖추고 안정적인 발전을 위해 높은 곳에 설치된다. 그러나, 최근에는 이러한 대형 풍력 발전장치 이외에도 소규모 공간에서 풍력을 이용하여 발전할 수 있는 소규모 풍력 발전장치 들도 등장하고 있는 추세이다.
이러한 소규모 풍력 발전장치를 활용하기 위해 별도의 공간을 할애하거나 저용량의 전기 에너지를 원거리의 수요처에 전달하는 것은 소규모 풍력 발전장치의 활용을 저해하는 문제점이 있다.
본 발명은 도로변 상에 설치되는 방음벽에 풍력 발전기를 장착하되 풍력에 따라 자동으로 풍압 면적 변화를 유도하도록 하여 풍력 발전기를 보호하고 발전되는 전기를 안정적으로 공급할 수 있는 풍력발전이 가능한 방음벽을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 방음벽과 이격될 수 있도록 이격부를 설치하여 풍력발전기와 방음벽의 간섭을 방지하고, 방음판 및 풍력 발전기의 설치가 용이한 풍력발전이 가능한 방음벽을 제공하고자 한다.
아울러, 도로변에서 방음벽이 차지하는 공간을 풍력을 이용한 전기 에너지 발생 공간으로 재창출할 수 있는 풍력발전이 가능한 방음벽을 제공하고자 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 소음 발생 지역에 설치되는 복수의 지주들 및 복수의 지주들 사이에 결합되는 방음판을 포함하는 방음벽에 있어서, 각 지주에 대응하여 장착되고, 풍력에 기반하여 전기를 발생시키는 풍력 발전기; 일단이 각 지주의 길이방향 일면과 체결되고 타단으로 풍력 발전기가 연결되어 풍력 발전기를 일면으로부터 이격시키는 이격부; 및 이격부의 타단과 풍력 발전기를 상호 체결하고 풍력과 탄성력에 따른 풍압 면적의 변화에 기반하여 풍력의 풍향 선상 회동이 가능한 풍력 완충부;를 포함하는 풍력발전이 가능한 방음벽을 제공함으로써 달성될 수 있다.
풍향 선상 회동이 가능한 풍력 완충부는 코일 스프링일 수 있다.
그리고, 풍력 발전기는 프로펠러와 프로펠러와 연결되어 발전하는 발전부와 발전부 하부에 연결되는 체결목을 포함할 수 있다.
또한, 발전부와 체결목 사이에는 발전부가 횡방향으로 회전 가능하도록 회전축을 더 포함할 수 있다.
아울러, 풍력 발전기는 풍향을 따라 회전할 수 있도록 발전부 후단에 위치하는 꼬리 날개를 더 포함할 수 있다.
한편, 풍력 발전기와 전기적으로 연결되어 발생된 전기를 집진하는 집진부;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도로변 상에 설치되는 방음벽에 풍력 발전기를 장착하여 풍력에 따라 자동으로 풍압 면적 변화를 유도하도록 하여 풍력 발전기를 보호하고 발전되는 전기를 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 방음벽과 이격될 수 있도록 이격부를 설치하여 풍력발전기와 방음벽의 간섭을 방지할 수 있고, 방음판 및 풍력 발전기의 설치가 용이한 효과가 있다.
아울러, 도로변에서 방음벽이 차지하는 공간을 풍력을 이용한 전기 에너지 발생 공간으로 재창출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 정면을 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 후면을 나타낸 후면 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 구성 중 완충부 양단이 이격부 및 풍력 발전기에 각각 결합된 부위(A)의 단면을 나타낸 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 A의 변형예 단면을 나타낸 단면도이다.
<풍력발전이 가능한 방음벽>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 정면을 나타낸 정면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 풍력발전이 가능한 방음벽의 일 실시예는 소음 발생 지역에 설치되는 복수의 지주(40)들 및 복수의 지주(40)들 사이에 결합되는 방음판(50)을 포함하는 방음벽의 구성에 풍력 발전기(10), 이격부(30) 및 풍력 완충부(20)를 포함하여 구성된다.
방음벽은 일반적으로 소음 발생이 잦고 큰 도로변에 설치되어 인근 주택가 등에 소음이 전달되는 것을 막기 위해 복수의 지주들(40)과 그 사이에 삽입 결합되는 방음판(50)으로 구성된다. 따라서, 이러한 기존 방음벽 구조를 활용하면 무한한 자연의 에너지를 끊임없이 획득할 수 있게 된다.
본 실시예는 풍력의 경우 지면으로부터 떨어질수록 그 세기가 커지므로 복수의 지주들(40)이 방음을 위해 높게 형성된 것을 이용할 수 있으며, 풍력을 이용하여 발생되는 전기는 인근 주택가 등에 공급될 수 있고, 특히 방음벽의 경우 해안도로 등의 바람이 많은 곳에 빈번하게 설치되므로 발전 효율 또한 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 후면을 나타낸 후면 사시도이다. 이하, 도 1 및 도 2에 도시된 바를 참조하여 본 발명인 풍력발전이 가능한 방음벽의 일 실시예 구성들을 설명한다.
방음벽을 구성하는 복수의 지주들(40)은 방음벽이 설치되는 지면에 그 하단이 매립되거나 볼트 등을 이용하여 상기 지면에 고정될 수 있도록 구성한다. 특히, 복수의 지주들(40) 사이에 방음판(50)이 상부로 삽입될 수 있도록 H 빔과 같은 형태가 바람직하다. 개별 방음판(50)의 교체가 필요한 경우에도 이러한 H 빔 형태는 그 교체의 용이성을 제공한다.
또한, 방음판(50)의 경우 일반적으로 방음벽 전체가 불투명하게 형성된 구조일 수도 있으나 시야를 확보하여 도로 차량 운전자 등에게 편의성을 제공할 수 있도록 상부면이 투명한 투명 패널(510)과 하부면이 불투명한 불투명 패널(520)을 함께 사용하여 방음판(50)을 형성한다.
풍력 발전기(10)는 각 지주(40)에 대응하여 장착되고, 풍력에 기반하여 전기를 발생시키는 역할을 한다. 풍력 발전기(10)는 기본적으로 풍력에 의해 회전하는 프로펠러(110)가 전면에 위치하고 그 뒤로 프로펠러(110)의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부(120)가 위치하며, 풍향에 따라 프로펠러(110) 방향이 맞춰질 수 있도록 꼬리 날개(130)가 발전부(120) 뒤에 위치하도록 구성된다. 그리고, 발전부(120) 하부로 체결목(140)이 형성되도록 구성하여 각 지주(40)와 간접적으로 연결되도록 구성한다. 이러한 간접적 연결에 대해서는 후술한다.
프로펠러(110)는 3 개의 블레이드로 구성되어 있으나 이보다 개수가 적거나 많아도 무방하며, 블레이드는 본 실시예의 방음벽이 설치되는 지역 및 하기에서 설명할 이격부(30)의 길이에 따라 다양한 길이와 형태를 갖도록 구성할 수 있다.
풍력 발전부(120)는 프로펠러(110)의 회전운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는데, 이러한 전기 에너지는 개별 풍력 발전부(120)에서 100W 내지 3KW 내외로 발전되지만, 복수의 풍력 발전부(120)를 통해 더 큰 발전용량을 갖도록 할 수 있다. 풍력 또는 풍속 변화에 따른 불규칙적 발전은 레귤레이터(도시되지 않음)를 통해 정류되어 수요 가능한 전기로 변환될 수 있다.
체결목(140)은 하기의 풍력 완충부(20)와 체결되도록 하기 위한 구성이지만 풍력 발전부(120)에서 발생된 전기가 전달되는 전선(도시되지 않음)의 통로 역할을 하기도 한다. 특히, 풍력 발전부(120)를 외부로부터 격리시키기 위해 체결목(140) 상단에 전선 단자(도시되지 않음)만이 풍력 발전부(120) 외부로 노출되도록 구성될 수 있으며 전선이 전선 단자에 연결되어 체결목(140) 하부로 인출될 수 있다. 이러한 체결목(140)은 풍력 완충부(20)와의 결합을 위해 하부 내측 또는 외측으로 제1 나선홈(150)이 형성될 수 있다.
꼬리 날개(130)는 프로펠러(110)가 풍향을 따라 전면을 향할 수 있도록 풍력 발전기(10)의 방향을 변화시키는 역할을 한다. 이를 위해서 전술한 체결목(140)과 풍력 발전부(120)는 상호 회전축 결합으로 연결되어 횡으로 회전이 가능하도록 구성된다. 이러한 꼬리 날개(130)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
이격부(30)는 일단이 각 지주(40)의 길이방향 일면과 체결되고 타단으로 풍력 발전기(10)가 연결되어 풍력 발전기(10)를 일면으로부터 이격시키는 역할을 한다. 이격부(30)는 풍력 발전기(10)가 각 지주(40)와 근접하여 위치하는 경우 풍력 발전기(10) 또는 방음판(50)의 설치 작업이나 교체의 불편함을 해소하고, 풍력 발전기(10)의 작동에 있어서도 지주(40) 및 방음판(50)과의 간섭 가능성을 배제하기 위한 구성이다. 아울러 각 지주(40)의 길이방향 일면과 체결되는 지주 체결부(320)는 볼트 또는 용접 체결이 가능하다.
이러한 이격부(30)는 스틸 파이프(steel pipe)로 형성하되, 지주(40)와 체결되는 일면에서는 지주 체결부(320)의 지름을 크게 형성하고 풍력 발전기(10) 측으로 갈수록 작게 형성함으로써 이격부(30) 자체의 무게를 줄이도록 구성한다. 또한, 이격부(30)는 외면의 적어도 일 지점이 굴곡지도록 주물 형성된 것일 수 있으며, 적어도 하나 이상의 중공형 원통을 직렬로 연결하여 완성된 구조일 수 있다. 그리고, 전술한 전선은 상부에서 체결목(140)을 통해 인출되어 이격부(30) 내부를 따라 지주(40)를 관통하여 지면쪽으로 인출되도록 구성할 수 있다.
풍력 완충부(20)는 이격부(30)의 타단과 풍력 발전기(10)를 상호 체결하고 풍력과 탄성력에 따른 풍압 면적의 변화에 기반하여 풍력의 풍향 선상 회동이 가능하도록 하기 위한 구성이다. 이러한 풍력 완충부(20)는 풍향의 다양한 변화를 고려하여 코일 스프링인 것이 바람직하다.
풍력발전기(10)는 프로펠러(110)에 가해지는 풍압 면적에 따라 발전량이 결정된다. 따라서, 풍력이 강한 경우(예: 강한 해풍, 태풍 등)에는 풍력 완충부(20)가 휘어질 수 있도록 하여 풍압 면적을 감소시키고 약한 경우에는 자동적으로 풍향 전면을 향할 수 있도록 위치시킴으로써 풍압 면적을 증가시킬 수 있도록 구성된다. 풍력 또는 풍속이 과도한 경우 풍력 발전부(120)의 화재, 고장 등이 수반될 수 있는데, 이러한 풍력의 풍향 선상 회동을 통해 풍력 발전부(120)의 과부하를 줄일 수 있다.
그리고, 코일 스프링과 같은 풍력 완충부(20)는 풍력발전기(10)가 풍력에 의해 전후 방향으로 회동시에 탄성 한계를 넘지 않는 인장 강도를 갖도록 구성하며, 이때 풍력발전기(10)의 무게를 고려하여 설계될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전이 가능한 방음벽의 구성 중 완충부 양단이 이격부 및 풍력 발전기에 각각 결합된 부위(A)의 단면을 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 A의 변형예 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 풍력 완충부(20)와 체결되는 체결목(140)과 이격부(30) 상단은 내측으로 각각 제1 나선홈(150)과 제2 나선홈(310)이 형성되어 이들 나선홈을 따라 체결되도록 구성함으로써 풍력 발전기(10)를 안정적으로 장착할 수 있다. 아울러, 이들 나선홈은 소정 길이만큼만 형성하여 풍력 완충부(20)인 코일 스프링의 나선 길이에 변화가 없도록 구성할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 풍력 완충부(20)는 체결목(140)과 이격부(30)의 상단을 둘러싸는 탄성 커버(210)를 더 형성함으로써 이격부(30) 및 체결목(140) 내부로 외부 이물질(예: 물, 먼지 등)이 침투하는 것을 차단할 수도 있으며, 이러한 탄성 커버(210)로는 고무 재질을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명인 풍력발전이 가능한 방음벽은 풍력 발전기(10)와 전기적으로 연결되어 발생된 전기를 집진하는 집진부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있는데 인근 전기 수요처인 가정, 가로등 등에 공급하고 남는 전기 에너지는 집진부에 저장하여 활용할 수도 있다. 또한, 방음판(50) 표면 또는 상부에 풍력 발전부(120)와 전기적으로 연결되어 발전 용량을 표시할 수 있는 디스플레이부(도시되지 않음)를 형성할 수도 있는데 이 경우 발전 용량 정보를 실시간으로 획득 가능하여 발전된 전기 에너지의 효율적인 관리에 도움이 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 풍력 발전기
20: 풍력 완충부
30: 이격부
40: 지주
50: 방음판
110: 프로펠러
120: 발전부
130; 꼬리 날개
140: 체결목
150: 제1 나선홈
210: 탄성 커버
310: 제2 나선홈
320: 지주 체결부
510: 투명 패널
520: 불투명 패널

Claims (6)

  1. 소음 발생 지역에 설치되는 복수의 지주들 및 상기 복수의 지주들 사이에 결합되는 방음판을 포함하는 방음벽에 있어서,
    상기 각 지주에 대응하여 장착되고, 풍력에 기반하여 전기를 발생시키는 풍력 발전기;
    일단이 상기 각 지주의 길이방향 일면과 체결되고 타단으로 상기 풍력 발전기가 연결되어 상기 풍력 발전기를 상기 일면으로부터 이격시키는 이격부; 및
    상기 이격부의 타단과 상기 풍력 발전기를 상호 체결하고 상기 풍력과 탄성력에 따른 풍압 면적의 변화에 기반하여 상기 풍력의 풍향 선상 회동이 가능한 풍력 완충부;를 포함하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 풍력 완충부는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 풍력 발전기는 프로펠러와 상기 프로펠러와 연결되어 발전하는 발전부와 상기 발전부 하부에 연결되는 체결목을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발전부와 상기 체결목 사이에는 상기 발전부가 횡방향으로 회전 가능하도록 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 풍력 발전기는 풍향을 따라 회전할 수 있도록 상기 발전부 후단에 위치하는 꼬리 날개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 풍력 발전기와 전기적으로 연결되어 상기 발생된 전기를 집진하는 집진부;를 더 포함하는 풍력발전이 가능한 방음벽.
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