KR20150002184A - 모듈러 풍력발전기의 타워 - Google Patents

모듈러 풍력발전기의 타워 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모듈러 풍력발전기의 타워를 제공한다.
상기 모듈러 풍력발전기의 타워는, 상하로 적층되며, 내부에 중공부가 형성되는 복수의 단위모듈과, 상기 단위모듈의 상단 또는 하단에 접합되어 상기 단위모듈을 상하로 결합시키는 상하결합부로 이루어지되, 상기 단위모듈은, 상기 단위모듈의 높이에 대응되는 높이를 가지며 상기 중공부를 형성하도록 수평방향으로 연결되고, 편평한 판 형상으로 형성된 복수의 단위체와, 상기 단위체의 좌우측 양단에 결합되어 상기 복수의 단위체를 연결하는 연결부재로 구성될 수 있다.

Description

모듈러 풍력발전기의 타워{TOWER FOR MODULAR ROBOT WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 모듈러 풍력발전기의 타워에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 단위모듈의 운반과 적층시공이 용이한 모듈러 풍력발전기의 타워에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전기는 바람을 이용하여 전기에너지를 발생시키는 발전기이다. 이러한 풍력발전기는, 바람에 의해 회전하는 로터가 지표에서 멀어질수록 증가하는 풍속에 의해 회전 효율이 높아지므로 타워에 의해 지표로부터 이격되도록 설치되며, 최근에는 상기 타워의 높이가 증가되는 추세이다.
도 1에는 종래 풍력발전기를 도시한 측면도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 풍력발전기(10)는, 지면(1)에 수직되게 설치되는 타워(11)와, 타워(11)의 상단에 설치되는 나셀(nacelle; 12)과, 상기 나셀(12)의 선단에 직접적으로 바람의 영향을 받는 다수의 블레이드(14)가 설치된 로터(rotor; 13)를 포함한다.
이와 같은 종래의 풍력발전기(10)는 바람을 이용하여 로터(13)를 회전시켜서 발생한 기계적 에너지를 나셀(12) 내에 설치된 발전기를 통해 전기 에너지로 변환시키게 된다.
이러한 풍력발전기(10)의 타워(11)는, 복수의 타워모듈을 수직으로 다단으로 접합하여 도 1에 도시된 형태로 적층함으로써 완성될 수 있다. 이때, 각층의 타워모듈은 단면이 원통형으로 제작되거나 절곡된 형태의 단면으로 모듈화하여 제작될 수 있다. 그리고, 각 타워모듈은 공장에서 현장으로 운반되어 현장에서 적층될 수 있다.
그런데, 종래 모듈러 풍력발전기의 타워를 이용하면, 타워모듈의 단면이 원형 또는 절곡된 폐단면 또는 개방단면으로 구성됨으로써, 운송수단으로 현장으로 운반시에 적재된 타워모듈이 차지하는 부피가 증대되어 운송효율이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 풍력발전기 타워의 작업성이 떨어지며, 제작된 타워모듈을 해외로 운송하는데 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 단위체를 현장으로 운반하기 위해 운송수단에 적재하는 경우에 적재부피가 최소화되어 단위모듈을 현장으로 운반하는 운반 작업성이 향상된 모듈러 풍력발전기의 타워를 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명은 일 측면으로써, 단위모듈의 상하 적층 시공이 용이해지며, 적층 시공시의 단위모듈의 외부에서의 작업이 생략되므로 작업자의 안정성을 도모할 수 있는 모듈러 풍력발전기의 타워를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 상하로 적층되며, 내부에 중공부가 형성되는 복수의 단위모듈; 및, 상기 단위모듈의 상단 또는 하단에 접합되어 상기 단위모듈을 상하로 결합시키는 상하결합부;로 이루어지되, 상기 단위모듈은, 상기 단위모듈의 높이에 대응되는 높이를 가지며 상기 중공부를 형성하도록 수평방향으로 연결되고, 편평한 판 형상으로 형성된 복수의 단위체;와, 상기 단위체의 좌우측 양단에 결합되어 상기 복수의 단위체를 연결하는 연결부재;를 포함하는 모듈러 풍력발전기의 타워를 제공한다.
바람직하게, 상기 단위체는, 하부로 갈수록 상기 단위체의 폭이 넓어질 수 있다.
바람직하게, 상기 연결부재는, 절곡 형성된 절곡부를 포함하여, 상기 단위모듈이 다각형 단면을 갖도록 상기 단위체를 연결할 수 있다.
바람직하게, 상기 단위모듈은, 상기 단위체에 구비된 제1체결공과 상기 연결부재에 구비된 제2체결공에 관통되어 상기 단위체와 상기 연결부재를 체결하는 체결수단;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 상하결합부는, 상기 단위모듈의 단부 둘레의 적어도 일부에 접합되며, 상기 단위모듈의 단부의 외측면과 끝단면에 접합되고, 상기 단위모듈의 내측으로 절곡된 내향절곡부를 구비한 제1접합부재; 및, 상기 단위모듈의 단부의 내측면에 접합되며 상기 제1접합부재와 대응되는 위치에 접합되는 제2접합부재;를 포함하며, 상기 복수의 단위모듈은 이웃하는 상기 제1접합부재를 연결함으로써 상하로 결합될 수 있다.
바람직하게, 상기 상하결합부는, 상기 단위모듈의 단부와 상기 제1접합부재 및 상기 제2접합부재에 관통체결되어, 상기 제1접합부재 및 상기 제2접합부재를 상기 단위모듈에 고정하는 제1체결부재;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1접합부재는 상기 단위체의 단부에 결합되며, L 형 단면으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 상하결합부는, 상기 복수의 단위모듈에 구비된 상기 제1접합부재를 연결하는 제2체결부재;를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 모듈러 풍력발전기의 타워에 의하면, 단위모듈의 단면을 결정하는 단위체가 편평한 판 형상으로 형성됨으로써, 단위체를 현장으로 운반하기 위해 운송수단에 적재하는 경우에 적재부피가 최소화될 수 있다. 따라서, 단위체를 다량으로 한번에 운반하기 용이하므로, 단위체를 타워가 설치되는 현장으로 운반하는 운반작업성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 단위모듈을 상하로 적층시공할 때, 제1접합부재만 볼트체결하면 됨으로써 상기 단위모듈의 시공작업이 용이해지는 효과를 얻을 수 있으며, 제1접합부재에 형성된 내향절곡부를 통해 단위모듈의 내부에서 결합작업이 진행되므로, 적층 시공시의 단위모듈의 외부에서의 작업이 생략되므로 작업자의 안정성을 도모할 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 모듈러 풍력발전기의 타워를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모듈러 풍력발전기의 타워를 나타내는 측면도.
도 3은 본 발명에 적용되는 단위모듈의 부분 분해사시도.
도 4는 도 2의 A-A' 단면을 나타내는 단면도.
도 5(a)는 본 발명에 적용되는 단위체가 적재된 상태를 나타내는 측면도이고, 도 5(b)는 본 발명에 적용되는 연결부재가 적재된 상태를 나타내는 측면도.
도 6(a)는 본 발명에 적용되는 상하결합부의 부분 분해단면도이고, 도 6(b)는 본 발명에 적용되는 상하결합부가 결합된 상태를 나타내는 단면도.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 모듈러 풍력발전기의 타워의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일실시예에 의한 모듈러 풍력발전기의 타워(100)는, 도 2에 도시된 실시예와 같이, 상하로 적층되며, 내부에 중공부가 형성되는 복수의 단위모듈(200)과, 상기 단위모듈(200)의 상단 또는 하단에 접합되어 상기 단위모듈(200)을 상하로 결합시키는 상하결합부(300)로 이루어질 수 있다.
즉 본 발명의 일실시예에 의한 타워는 공장에서 제작된 상기 단위모듈(200)이 현장에서 조립되어 상하로 복수가 적층됨으로써 타워를 완성하는 것을 기초로 한다. 그리고, 상기 복수의 단위모듈(200)의 상하 접합은 상기 상하결합부(300)를 통해 이루어질 수 있다.
이때, 상기 상하결합부(300)는 현장 또는 공장에서 미리 상기 단위모듈(200)의 상단 또는 하단에 접합됨으로써, 상기 단위모듈(200)을 상하로 적층시에 상기 복수의 단위모듈(200)의 접합을 용이하고 안전하게 할 수 있다.
한편, 상기 단위모듈(200)은, 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예와 같이, 복수의 단위체(210)와 상기 복수의 단위체(210)를 연결하는 연결부재(230)로 이루어질 수 있다.
상기 단위체(210)는, 상기 타워의 각층을 구성하는 상기 단위모듈(200)의 전체 높이에 대응되는 높이로 제작될 수 있으며, 수평방향으로 연결되어 상기 단위모듈(200)을 폐단면으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 단위체(210)는 편평한 판 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 단위체(210)는, 종래 폐단면을 형성하기 위해 호형이나 절곡된 형태로 형성된 단위체(210)와는 달리, 각형 또는 호형으로 절곡된 부분 없이 편평하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 단위체(210)는 편평한 단면을 갖도록 형성됨으로써, 상기 단위체(210)를 현장으로 운반하기 위해 운송수단에 적재하는 경우에, 도 5(a)에 도시된 실시예와 같이 적재부피가 최소화될 수 있다. 따라서, 상기 단위체(210)를 다량으로 한번에 운반하기 용이하므로, 상기 단위체(210)를 타워가 설치되는 현장으로 운반하는 운반작업성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 단위체(210)는, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 같이, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 단위체(210)는 하부가 넓은 사다리꼴 형태로 형성됨으로써, 상기 복수의 단위모듈(200)을 상하로 적층한 경우에, 상기 타워의 하단부로 갈수록 단면적이 넓어지게 되어 상기 타워에 작용하는 풍하중으로 잘 견디면서 상기 타워의 상부에 설치되는 구조물을 견고하게 지지할 수 있다.
한편, 상기 연결부재(230)는, 상기 단위체(210)의 좌우측의 양단에 결합되어 상기 복수의 단위체(210)를 연결할 수 있다.
이때, 상기 연결부재(230)는, 절곡형성된 절곡부(231)를 포함하여, 상기 단위모듈(200)이 다각형의 폐합단면을 갖도록 상기 단위체(210)를 연결할 수 있다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 같이, 상기 단위체(210)는 편평한 판 형상으로 제작되되, 상기 연결부재(230)가 절곡부(231)를 포함하며 소형의 폭으로 제작됨으로써, 상기 단위체(210)의 절곡 없이도 상기 연결부재(230)에 의해 상기 단위모듈(200)이 폐단면을 형성하도록 상기 단위체(210)를 연결할 수 있다.
상기 연결부재(230)는 절곡부(231)를 포함하나, 소형의 폭을 형성되므로, 도 5(b)에 도시된 실시예와 같이, 운반을 위해 적재된 경우에도 적재부피가 작으므로, 상기 단위모듈(200)을 구성하는 다량의 제품을 운반하기 용이할 수 있다.
한편, 상기 단위체(210)와 상기 연결부재(230)의 연결은, 상기 단위모듈(200)이 폐단면을 이루면서 각층에 적층되도록 견고하게 연결될 수 있다면, 다양한 결합방법이 적용될 수 있다.
이때 더욱 바람직하게는 상기 단위모듈(200)은, 상기 단위체(210)에 구비된 제1체결공(211)과 상기 연결부재(230)에 구비된 제2체결공(233)에 관통되어 상기 단위체(210)와 상기 연결부재(230)를 체결하는 체결수단(250)을 더 포함할 수 있다.
상기 체결수단(250)은, 상기 제1체결공(211)과 상기 제2체결공(233)을 관통하여 체결되는 볼트로 제공될 수 있다. 다만, 상기 체결수단(250)은 상기 볼트에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형실시가 가능하다.
한편, 도 6에는 상기 상하결합부(300)가 도시되어 있다. 도 6(a)는 상하결합부(300)가 설치된 단위모듈(200)의 상단부와 하단부를 도시한 도면이며, 도 6(b)는 상부 단위모듈(200)의 하단부와 하부 단위모듈(200)의 상단부가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6(a)와 도 6(b)에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 상하결합부(300)는 상기 단위모듈(200)의 상단 또는 하단에 접합되어 상기 단위모듈(200)을 상하로 결합시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 상하결합부(300)는, 상기 단위모듈(200)의 단부 둘레의 적어도 일부에 접합되며, 상기 단위모듈(200)의 단부의 외측면(200a)과 끝단면(200b)에 접합되고, 상기 단위모듈(200)의 내측으로 절곡된 내향절곡부(311)를 구비한 제1접합부재(310)와, 상기 단위모듈(200)의 단부의 내측면(200c)에 접합되며 상기 제1접합부재(310)와 대응되는 위치에 접합되는 제2접합부재(330)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 단위모듈(200)은 이웃하는 상기 제1접합부재(310)를 연결함으로써 상하로 결합될 수 있다.
즉, 상기 제1접합부재(310)는, 상기 단위모듈(200)의 내측으로 절곡된 내향절곡부(311)를 포함하며, 상기 단위모듈(200)의 단부 외측을 감싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2접합부재(330)는, 상기 단위모듈(200)을 사이에 두고 상기 제1접합부재(310)와 대향되는 위치에 설치됨으로써 상기 상하결합부(300)와 상기 단위모듈(200)의 결합부분을 보강할 수 있다.
한편, 상기 상하결합부(300)는, 상기 단위모듈(200)의 단부와 상기 제1접합부재(310) 및 상기 제2접합부재(330)에 관통체결되어, 상기 제1접합부재(310) 및 상기 제2접합부재(330)를 상기 단위모듈(200)에 고정하는 제1체결부재(350)를 포함할 수 있다.
상기 제1체결부재(350)는 상기 단위모듈(200)의 단부와 상기 제1접합부재(310) 및 상기 제2접합부재(330)에 형성된 볼트공에 체결되는 볼트와 너트로 제공될 수 있다. 다만, 상기 제1체결부재(350)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수단이 적용될 수 있다.
또한, 상기 제1접합부재(310) 및 제2접합부재(330)와 상기 단위모듈(200)을 결합은 상기 제1체결부재(350)를 이용하여 결합되는 것에 한정되는 것은 아니며, 용접 등으로 결합될 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 제1접합부재(310)는 상기 단위체(210)의 단부에 결합될 수 있고, L형 단면으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 단위체(210)의 단부에 결합한 후, 상기 연결부재(230)로 상기 단위체(210)를 연결함으로써 상기 단위모듈(200)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 단위모듈(200)의 현장 제작 및 상기 단위모듈(200)의 상하 접합이 용이해 질 수 있다.
한편, 상부에 설치되는 상기 단위모듈(200)의 하단부와 하부에 설치되는 단위모듈(200)의 상단부는, 각각에 설치된 상하결합부(300)의 제1접합부재(310)가 접합됨으로써 결합될 수 있다.
그리고, 도 6(b)에 도시된 실시예와 같이, 상부에 설치되는 상기 단위모듈(200)의 하단부와 하부에 설치되는 단위모듈(200)의 상단부에 각각 결합된 상기 상하결합부(300)는, 각각의 내향절곡부(311)를 접합함으로써 결합이 완성될 수 있다.
이때, 상기 상하결합부(300)는, 상기 복수의 단위모듈(200)에 구비된 상기 제1접합부재(310)를 연결하는 제2체결부재(360)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2체결부재(360)는 상기 제1접합부재(310)와 상기 제2접합부재(330)에 관통형성된 볼트공에 체결되는 볼트와 너트로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제2체결부재(360)는 볼트와 너트에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 체결방식이 적용될 수 있다.
상기와 같이, 상기 상하결합부(300)는, 상기 단위모듈(200)을 적층 시공하기 전에, 상기 단위모듈(200)의 단부에 결합되어 상기 단위모듈(200)을 적층하고 결합할때 상기 제1접합부재(310)만 볼트체결하면 됨으로써 상기 단위모듈(200)의 시공작업이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1접합부재(310)에 형성된 내향절곡부(311)를 통해 상기 단위모듈(200)의 내부에서 결합작업이 진행되므로, 적층시공시의 단위모듈(200)의 외부에서의 작업이 생략되므로 작업자의 안정성을 도모할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 모듈러 풍력발전기의 타워에 의하면, 단위모듈의 단면을 결정하는 단위체가 편평한 판 형상으로 형성됨으로써, 단위체를 현장으로 운반하기 위해 운송수단에 적재하는 경우에 적재부피가 최소화될 수 있다. 따라서, 단위체를 다량으로 한번에 운반하기 용이하므로, 단위체를 타워가 설치되는 현장으로 운반하는 운반작업성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 단위모듈을 상하로 적층시공할 때, 제1접합부재만 볼트체결하면 됨으로써 상기 단위모듈의 시공작업이 용이해지는 효과를 얻을 수 있으며, 제1접합부재에 형성된 내향절곡부를 통해 단위모듈의 내부에서 결합작업이 진행되므로, 적층 시공시의 단위모듈의 외부에서의 작업이 생략되므로 작업자의 안정성을 도모할 수 있다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 모듈러 풍력발전기의 타워 200 : 단위모듈
210 : 단위체 211 : 제1체결공
230 : 연결부재 231 : 절곡부
250 : 체결수단 300 : 상하결합부
310 : 제1접합부재 311 : 내향절곡부
330 : 제2접합부재 350 : 제1체결부재
360 : 제2체결부재

Claims (8)

  1. 상하로 적층되며, 내부에 중공부가 형성되는 복수의 단위모듈; 및,
    상기 단위모듈의 상단 또는 하단에 접합되어 상기 단위모듈을 상하로 결합시키는 상하결합부;로 이루어지되,
    상기 단위모듈은, 상기 단위모듈의 높이에 대응되는 높이를 가지며 상기 중공부를 형성하도록 수평방향으로 연결되고, 편평한 판 형상으로 형성된 복수의 단위체;와, 상기 단위체의 좌우측 양단에 결합되어 상기 복수의 단위체를 연결하는 연결부재;를 포함하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위체는, 하부로 갈수록 상기 단위체의 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는, 절곡 형성된 절곡부를 포함하여, 상기 단위모듈이 다각형 단면을 갖도록 상기 단위체를 연결하는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위모듈은, 상기 단위체에 구비된 제1체결공과 상기 연결부재에 구비된 제2체결공에 관통되어 상기 단위체와 상기 연결부재를 체결하는 체결수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상하결합부는
    상기 단위모듈의 단부 둘레의 적어도 일부에 접합되며, 상기 단위모듈의 단부의 외측면과 끝단면에 접합되고, 상기 단위모듈의 내측으로 절곡된 내향절곡부를 구비한 제1접합부재; 및,
    상기 단위모듈의 단부의 내측면에 접합되며 상기 제1접합부재와 대응되는 위치에 접합되는 제2접합부재;
    를 포함하며, 상기 복수의 단위모듈은 이웃하는 상기 제1접합부재를 연결함으로써 상하로 결합되는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상하결합부는
    상기 단위모듈의 단부와 상기 제1접합부재 및 상기 제2접합부재에 관통체결되어, 상기 제1접합부재 및 상기 제2접합부재를 상기 단위모듈에 고정하는 제1체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1접합부재는 상기 단위체의 단부에 결합되며, L 형 단면으로 형성된 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 상하결합부는, 상기 복수의 단위모듈에 구비된 상기 제1접합부재를 연결하는 제2체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 풍력발전기의 타워.
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