KR20150101122A - 고공에 부유하는 발전설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고공에 부유하는 발전설비에 관한 것으로, 적어도 하나의 부유장치(1), 하나의 연접장치(2) 및 하나의 지면장치(3)를 갖는다. 부유장치(1)는, 공기보다 가벼운 부력 유닛(10)을 갖는다. 복수의 태양광 발전 유닛(11)이 부력 유닛(10)의 상층에 설치되어 있는 한편, 복수의 풍력 발전유닛(12)이 부력 유닛(10)의 하층에 설치되어 있다. 연접장치(2)는, 부유장치(1)와 지면장치(3)와의 사이에 연접되어 있다. 지면장치(3)는, 변전, 분전 및 축전의 기능을 갖고, 병렬로 전력공급망(30)에 접속되어 있다. 지면장치(3)는, 전력공급망(30)을 이용하여, 전력을 전기사용자(31)에게 전송한다.

Description

고공에 부유하는 발전설비{POWER GENERATION DEVICE FLOATING IN THE AIR}
본 발명은, 대면적의 태양광 발전 유닛 및 풍력 발전유닛을 고공에 부유시키는 발전설비에 관한 것이다.
현재의 발전소는, 거의 원자력, 화력 및 수력으로 발전하고 있다. 그러나, 원자력 발전은, 비용이 낮고, 효율이 높은 이점을 갖는 한편, 방사능 누설, 핵폐기물의 발생 및 극히 곤란한 핵폐기물의 처리라는 결점이 존재하고 있다. 또한, 원자력 발전은, 환경에 영구한 오염을 초래하기 때문에, 환경 및 생태에 있어서, 극히 큰 재해가 있다. 화력 발전이 거대한 연료 자원을 소비하기 때문에, 온실효과, 공기오염 및 생태 환경을 파괴하는 것이 증명되었다. 수력 발전은, 생태환경 에 파괴를 초래한다. 다른 방법, 예컨대 지열 등은, 취득성이 제한되고, 대규모로 간단히 보급될 수 없다. 문명의 발전을 지속하기 위하여, 인류는 클린하고 또 충분한 에너지원을 얻을 필요가 있다. 태양광 및 풍력은, 클린한 에너지원으로서, 취하거나 사용하여도 탕진되는 일이 없다. 그러나, 현재의 사용방식에 극복 불가능한 문제가 있다. 태양광 발전의 주된 결점은, 큰 지면 공간이 필요하고, 지형, 위도, 계절 및 기후의 영향을 받는다. 태양광 발전은, 일사량에 제한되기 때문에, 비가 오는 날씨 및 밤의 경우, 전력의 출력이 불가능하게 되고, 또 계절의 변화로 전력의 출력이 안정하지 않다. 반사경으로 태양의 열을 모아서, 터빈을 가열하는 방법은, 동일 결점이 있고, 또 광해(빛으로 인한 피해)의 문제를 유발한다. 풍력 시설은, 지형 및 기후의 영향을 받아서, 생태를 방해하고, 소음을 유발한다.
특허문헌 1: 특개 2003-183004호 공보
공중의 구름은, 위치 고도에 따라서, 저층운, 중층운 및 고층운으로 분류되고 있다. 저층운의 고도는, 어떤 위도에서도, 약 2000m 이하이다. 이 고도 이상의 경우, 기후 상황은, 더욱 온화하다. 중층운 및 고층운은, 더욱 희박하고, 투명도가 좋다. 약 2000m 이상의 고공은, 비구름 및 지형의 영향을 받지 않기 때문에, 지면으로부터, 긴 일조시간 및 강하고, 온화한 일사량을 갖는다. 또 대기 온도는, 고도 증가에 따라서, 지면보다 낮다. 보다 낮은 온도는, 태양전지의 효율을 향상시킨다. 또 고공의 먼지가 지표 보다 적기 때문에, 실드 효과가 작다. 태양광 발전 장치가 2000m 이상의 고공에 설치되어 있는 경우, 직접적으로 지표에 설치되어 있는 것보다, 효과 및 이익이 높아지고, 최대의 장점은 완전하게 지표의 공간을 점용하지 않는 것이다.
태양광 발전의 주된 결점은, 일사량에 제한되기 때문에, 비가 오는 날씨 및 밤의 경우, 전력의 출력이 없고, 또 계절의 변화로 전력의 출력이 안정하지 않은 점이다. 풍력 발전 장치가 고공에 설치되어 있을 때, 고공 풍속이 고도의 증가에 따라서 빨라지게 되기 때문에, 지면에 설치되어 있는 것보다, 보다 강하고 또 안정한 풍력을 얻을 수 있다. 2000m 이상의 고공 풍력은, 밤 및 비가 오는 날씨이어도, 지형의 영향을 받지 않기 때문에, 지표 보다 안정하다. 풍력 발전 장치 및 태양광 발전 장치가 2000m 이상의 고공에 설치되면, 낮, 밤, 청명한 날씨 및 우천에도 안정하고 또 충분한 전력을 얻을 수 있는 것으로 예상되고 있다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 된 것이고, 그 목적은 개량 및 설계를 행하는 것에 의해, 고공에 부유하는 발전설비를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비는, 적어도 하나의 부유장치, 하나의 연접장치 및 하나의 지면장치를 갖는다. 부유장치는, 공기보다 가벼운 부력 유닛을 갖는다. 복수의 태양광 발전 유닛이 부력 유닛의 상층에 설치되어 있는 한편, 복수의 풍력 발전유닛이 부력 유닛의 하층에 설치되어 있다. 연접장치는, 부유장치와 지면장치의 사이에 연접되어 있다. 지면장치는, 변전, 분전 및 축전의 기능을 갖고, 병렬로 전력공급망에 접속되어 있다. 지면장치는, 전력공급망을 이용하여, 전력을 전기사용자에게 전송한다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 부유장치의 부력 유닛은, 비행선이다. 부력 유닛은, 선창과 같은 컴파트먼트를 갖고, 복수의 기낭으로부터 구성되어 있다. 각 기낭은, 가스가 충전된 후, 조합되어 있다. 부유장치는, 동력을 갖고, 운전실, 또는 제어실을 포함한다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 연접장치는, 케이블이다. 케이블은, 강인하고 또 가벼운 재료로 구성되며, 복수의 연사 구조이고 강도가 높아진다. 케이블은, 태양광 발전 유닛 및 풍력 발전유닛이 얻은 전력을 지면장치로 전송할 수 있다. 도전의 전람(電纜)은, 복수의 연사의 중심위치에 꼬여져 있기 때문에, 보호되어 있다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 충분한 표면적 및 부력을 얻기 위하여, 부유장치의 복수의 부력 유닛은, 병렬로 설치되어 있다. 복수의 태양광 발전 유닛이 부유장치의 상층에 설치되어 있는 한편, 복수의 풍력 발전유닛이 부유장치의 하층에 설치되어 있다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 소형 부력 장치는, 설치되어 있다. 소형 부력 장치는, 다른 연접장치에 의해, 지면에 연접되어 있다. 소형 부력 장치는, 하나의 클립 부재에 의해, 부유장치와 지면장치의 사이의 연접장치에 고정되어 있다. 소형 부력 장치는, 운전실, 또는 제어실을 갖는다. 인원은, 소형 부력 장치에 의해, 지면과 부유장치의 사이에, 왕복할 수 있다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 하나의 전접장치는, 지면장치와 연접장치의 사이에 설치되어 있다. 하나의 케이블은, 지면장치와 전접장치의 사이에 연접되어 있다. 지면장치는, 육지에 설치되어 있다. 전접장치는, 육지, 또는 바다에 설치되어 있다. 육지의 상공의 혼잡을 피하기 위하여, 부유장치는, 해상의 고공에 설치되어, 부유한다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비에 있어서, 부유장치는, 레이더 반사장치 및 야간 경계 라이터를 갖는다. 부유장치는, 항공기와의 충돌을 방지하기 위하여, 빠르게 항로를 벗어난다. 부유장치는, 뇌격(천둥충격)을 방지하기 위한 피뢰 장치를 갖는다.
본 발명의 고공에 부유하는 발전설비의 이점은, 이하와 같다. 고공에 부유하는 발전설비는, 부력을 이용하여, 극히 큰 중량을 부담할 수 있어, 대면적의 태양광 발전 유닛 및 풍력 발전유닛이 고공에 설치되는 것에 의해, 지표의 공간을 점용하지 않을 뿐만 아니라 청명한 하늘, 또는 우천에 관계없이, 안정하고 또 충분한 전력을 얻을 수 있고, 또 공기, 또는 환경에 오염을 부여하지 않기 때문에, 환경 보호에 있어서 효과 및 이익을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 고공에 부유하는 발전설비를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 고공에 부유하는 발전설비 부력 유닛을 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 고공에 부유하는 발전설비 연접장치 를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시양태에 의한 고공에 부유하는 발전설비를 나타내는 사시도이다. 　
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 의한 고공에 부유하는 발전설비 소형 부력 장치를 도시하는 사시도이다. 　
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 의한 해상의 고공에 설치된 부유하는 발전설비를 도시하는 사시도이다. 　
발명을 실시하기 위한 형태
본 발명의 실시형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 고공에 부유하는 발전설비는, 적어도 하나의 부유장치(1), 적어도 하나의 연접장치(2) 및 적어도 하나의 지면장치(3)를 갖는다. 부유장치(1)는, 공기보다 가벼운 부력 유닛(10)을 갖는다. 복수의 태양광 발전 유닛(11)이, 부력 유닛(10)의 상층에 설치되어 있는 한편, 복수의 풍력 발전유닛(12)이 부력 유닛의 하층에 설치되어 있다. 부력 유닛(10)은, 비행선이다. 안전을 위하여, 부유장치의 부력 유닛(10)은, 선창과 같은 컴파트먼트의 구성을 갖고, 복수의 기낭(100)으로 구성된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 각 기낭(100)은, 가스를 충전한 후, 조합되어 있다. 연접장치(2)는, 부유장치(1)와 지면장치(3)와의 사이에 연접되어 있다. 연접장치(2)는, 케이블이다. 지면장치(3)는, 변전, 분전 및 축전의 효능을 갖고, 전력공급망에 병렬 접속되어 있다. 지면장치(3)는, 부유 장치가 얻은 전력을 전력공급망(30)에 제공하고, 또 전력공급망(30)에 의해, 전력을 전기사용자에게 전송한다.
본 발명에 복수 설치가능한 부유장치(1)는, 복수의 연접장치(2)에 의해, 지면장치(3)에 연접되어 있다(도 3에 도시). 부유장치(1)에 설치된 복수의 태양광 발전 유닛(11) 및 풍력 발전유닛(12)이 얻은 전력은, 연접장치(2)를 경유하여, 지면장치(3)에 전송되어, 변전, 분전 및 축전 등이 행해지고, 또한 전력공급망(30)에 의해, 전기사용자(31)에 공급된다. 여분의 전력은, 지면장치(3)에 축적되어 있다.
본 발명의 대면적의 태양광 발전 유닛(11) 및 풍력 발전유닛(12)은, 고공에 설치되어 있다. 부유장치는, 공기동력학을 기본하여 충분한 상하 면적을 갖는 다른 구조이어도 좋다. 본 발명의 다른 실시형태를 도 4에 도시한다. 부유장치(1')는, 병렬로 설치된 복수의 부력 유닛(10')으로 이루어지고, 충분한 표면적 및 부력을 제공할 수 있다. 복수의 태양광 발전 유닛(11) 및 풍력 발전유닛(12)은, 각각 부유장치(1')의 상층표면(상각 101')및 하층 표면(하각 102')에 설치되어 있다. 상각(101') 및 하각(102')의 형상은, 다른 유리한 구성이어도 좋다.
본 발명의 부유장치(1)는, 형상이 적어도 일조, 또는 복수조의 장타원형(동일 목적을 갖는 유사한 설계이어도 좋다)이기 때문에, 단일의 연접장치(2)(케이블)에 의해, 공중에서의 안정성을 유지할 수 있다. 또 부유장치(1)는, 바람의 방향에 의해, 자동적으로 방향을 바꾸어서, 바람을 맞이하는 방향을 유지할 수 있다.
본 발명의 부유장치(1)는, 동력을 갖고, 프로펠라 시스템, 또는 터빈 시스템에 의해, 전력 또는 다른 연료로 추진되고 있다. 또 부유장치(1)는, 평형(예컨대 측면 날개 및 꼬리 날개) 및 조타장치 (예컨대 키)를 갖고, 운전실, 또는 제어실 (13)을 포함하고 있다. 부유장치(1)는, 인공운전, 또는 무선조작에 의해, 목적지까지 이동할 수 있다. 평일에, 부유장치(1)는, 인원파견에 의해, 지켜지고, 수리되고, 또는 자동으로 메인터넌스를 행한다. 인원은, 소형 부력 장치(4)를 사용하여, 지면과 부유장치와의 사이를 왕래할 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 소형 부력 장치(4)는, 다른 연접장치(40)(예컨대 케이블)에 의해, 지면에 연접되며, 또 하나의 클립 부재(41)(예컨대 칼러(collar), 또는 다른 장치)에 의해, 부유장치(1)와 지면장치(3)와의 사이의 연접장치(2)에 고정되어 있다. 소형 부력 장치(4)는, 운전실, 또는 제어실(42)을 갖고, 부유장치(1)와 지면장치(3)의 사이에 연접되어 있는 연접장치(2) 및 소형 부력 장치(4)에 연접되어 있는 다른 연접장치(40)의 조작에 의해, 상방 또는 하방으로 이동할 수 있다.
본 발명의 부유장치(1)는, 레이더 반사장치 및 야간 경계 라이터를 갖는다. 부유장치는, 항공기와의 충돌을 방지하기 위하여, 항로를 빠르게 벗어날 필요가 있다. 부유장치는, 뇌격을 방지하기 위하여, 피뢰 장치를 포함할 필요가 있다.
태양광 발전 유닛(11)(태양전지 패널)은, 본 발명의 부유장치(1)의 상층에 일면에 배치되고, 적절한 직렬 연결 및 병렬 연결 방식에 의해, 필요한 전압 및 전류를 생기게 한다. 모든 태양광 발전 유닛의 경사각도는, 위도, 고도 및 연중의 평균 태양조사 각도에 따라서, 미리 설정되어 있다. 또는 태양광 발전 유닛(11)은, 감측 장치 및 자동제어 기능에 의해, 자동적으로 태양을 추적하여, 태양을 향하는 것으로, 최대의 발전 효율을 달성한다. 복수의 풍력 발전유닛(12)(풍력 터빈 발전기)은, 부유장치의 하층의 최적 거리 및 위치에 설치되어 있다. 따라서, 풍력을 인도하여, 모든 풍력 발전유닛(12)에 풍력을 분배할 수 있어, 최대의 효율을 달성하고, 또 부유장치(1)의 안정성을 유지할 수 있기 때문에, 하층의 외관은, 풍력 발전유닛(12)의 배치의 차이에 따라서, 상이한 표면기하 형상을 갖는다. 부유장치(1)가 비행선인 경우, 선체가 장타원상을 나타내기 때문에, 풍력 발전유닛(12)은, 부유장치(1)가 자동적으로 바람을 향하는 것에 의해, 자연히 바람을 향한다.
본 발명의 연접장치(2)는, 케이블이다. 케이블은, 강인하고 또 가벼운 재료(예컨대 탄소섬유)로 구성되고, 복수의 연사 구조를 가져, 강도가 높아진다. 케이블은, 태양광 발전 유닛 및 풍력 발전유닛이 얻은 전력을 지면장치(3)로 전송할 수 있다. 도전의 전선은, 복수의 연사의 중심위치로 꼬여져 있기 때문에, 보호되어 있다.
본 발명의 연접장치(2)는, 부유장치(1)에 제어되어 있다. 부유장치(1)는, 지면장치(3)의 상공의 적절한 고도로 이동한 후, 지면에 연접장치(2)를 방출한다. 연접장치(2)는, 지면장치(3)에 연접되고, 부유장치(1) 및 지면장치(3)에 연접되는 것에 의해 위치를 결정할 수 있다. 연접장치(2)는 다음의 처리를 행하기 위하여, 전선을 경유하여 부유장치(1)가 얻은 전력을 지면장치(3)로 전송한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 연접장치(2)는, 수리 및 보급 경로로서 사용되고 있다.
부유장치(1)를 처리하는, 또는 태풍, 악천후를 회피하기 위하여, 이동할 필요가 있을 때, 연접장치(2)는, 부유장치에 수납된다. 상황이 해제된 후, 부유장치(1)는, 이전의 위치로 되돌아가서, 다시 지면장치(3)와 연접한다. 이 상황은, 오래된 부유장치(1)를 새롭고 또 고효율의 부유장치로 교체할 때에 적용한다.
본 발명의 지면장치는, 적절한 장소에 건조되며, 전력공급망(30)에 병렬로 접속되어 있다. 부유장치(1)(연접장치(2)를 포함)는, 공장의 선거(dock)에서 건조된다. 이상의 장치가 건조되고, 시험된 후, 부유장치(1)는, 공중에 올라서, 지면장치(3)의 상공으로 이동한다. 부유장치(1)는, 공중에 연접장치(2)를 방출한다. 연접장치(2)는, 수직하강하여 지면장치(3)에 연접되어 있다. 연접장치(2)는, 지면장치(3)의 상공의 적절한 고도에 부유장치의 위치를 결정한다(부유장치(1)는, 고도 및 위치를 조정할 수 있다). 부유장치(1)에 의해 발전된 전력은, 연접장치(2)에 의해, 지면장치(3)로 전송된다. 발전된 전력은, 전력공급망에 병렬로 연접되어 있는 지면장치(3)를 경유하여, 사용자(31)에게 전송된다. 여분의 전력은, 지면장치(3)에 축적된다.
태양광 발전 유닛(11)의 태양전지 패널로부터의 전력은, 직류이다. 그러나, 풍력 발전유닛의 풍력 터빈으로부터의 전력은, 교류이어도 좋고, 직류이어도 좋다. 직류전력이 직접적으로 축적되는 한편, 교류전력이 직접적으로 축적되지 않으므로, 풍력 터빈으로부터의 교류전력은, 직류로 변환할 필요가 있다. 직류전력은, 사용시, 지면장치(3)에 의해, 교류전력으로 변환되어, 전력공급망(30)에 공급된다.
풍력 발전유닛(12)의 풍력 터빈의 배치 방식에 있어서, 상이한 형식이 많이 존재하고 있다. 효율을 높이기 위하여, 부유장치(1)의 하층의 기하형상에 맞추어서, 풍력 터빈이 설치되어 있다.
하나의 전접장치(5)는, 지면장치(3)와 연접장치(2)와의 사이에 설치되어 있다. 하나의 케이블(50)은, 지면장치(3)와 전접장치(5)의 사이에 연접되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 지면장치(3)가 육지에 설치되고, 전접장치(5)가 해상에 설치되어 있다. 따라서, 부유장치(1)는, 해상의 고공에 설치되어, 육지 상공의 혼잡을 회피한다. 전접장치(5)는, 육지의 벽촌, 무인 장소(예컨대 산상, 또는 해안)에 설치되어도 좋다. 부유장치(1)는 벽촌, 무인의 장소의 상공을 부유한다.
본 발명은, 대면적의 태양광 발전 유닛(11) 및 풍력 발전유닛(12)이 고공에 설치되기 위하여, 충분한 부력을 제공하는 부유기구를 필요로 한다. 충분한 부력 을 제공하는 방법은, 많이 존재하고 있다. 비용, 제조기술, 장치 방법, 강풍의 회피 및 기동성을 고려할 때, 공기보다 가벼운(lighter than air) 부유기구가 가장 우수하다. 그의 장점은 이하와 같다.
(1) 부력에 의해, 극대의 중량을 부담한다. 이 기술은, 백년전에 숙고되어, 일정 기간을 거쳐 상업적으로 운용되었다. 예컨대, 제1차 세계대전 전후의 비행선(airship)은, 상업 세계일주 여행 및 전쟁에 사용되었다. 평균의 비행선의 길이는 약 220－250m이다. 비행선은, 15000 Kg 이상의 부하를 휴대할 수 있고, 비행고도가 20000m 까지 달할 수 있다. 비행선은, 대서양을 횡단할 수 있고, 선속이 100km/h에 달할 수 있다. 비행선은, 현재의 기술이고, 이 이상의 규모를 초과할 것이다. 300m의 길이, 200m의 폭으로 계산하면, 60000m2의 면적이 제공되고 있다. 실리콘 칩의 태양전지 패널이 10m2 씩 약 1kw/h의 발전량을 제공할 수 있기 때문에, 300m×200m의 실리콘 칩의 태양전지 패널은, 약 6000 Km/h의 발전량을 제공할 수 있다. 매일의 일조시간을 6시간으로 계산하면, 1년의 발전량은, 6×6000×365＝13140000 KWh이다. 그것은, 하야시구치 발전소의 연간 발전량(매년 33.82억 KWh)의 0.39%이다. 풍력 발전이 보조로 되는 경우, 연간의 발전량이 하야시구치 화력 발전소의 0.5%에 달하는 것으로 예상된다. 200개 본 발명의 부유 장치가 있으면, 발전량은, 하나의 중형 화력 발전소의 발전량에 상당한다. 대만 제4 원자력발전소의 발전량에 상당하는 태양광 발전소를 건조하는 경우, 약 6750 헥타르 면적의 태양전지 패널이 필요하다. 그 면적은, 현재의 대만 제4 원자력발전소의 면적의 십사배이다. 700ｋm×700ｋm의 면적의 태양전지 패널이 충분한 태양광을 쬘 수 있는 장소에 설치되면, 현재의 전 세계의 필요한 전력을 충분히 제공할 수 있다. 본 발명의 발전설비가 공중에 부유하기 때문에, 토지의 비용이 없다. 완성된 후, 공중에 부유하는 발전설비는, 약 삼십년의 수명을 갖는다. 또 본 발명의 발전설비는, 연료를 필요로 하지 않고, 이산화탄소가 배출되지 않으며, 분쟁이 없기 때문에, 완전히 환경에 우수하다.
(2) 출하, 또는 메인턴넌스 시에, 편리하게 예정 지점 및 적절한 고도까지 이동하기 위하여, 부유장치의 고도는, 잠수정이 수중에서 부유하거나 잠수하거나 하는 부력원리에 의해 제어된다. 부유장치는, 케이블로 지면에 고정된다. 메인턴넌스가 필요할 때, 케이블을 회수하여, 부유장치를 공장으로 보내어, 메인턴넌스를 실시한다.
(3) 악천후, 예컨대 태풍, 대뇌우를 회피하기 위하여, 부유장치는, 케이블로 회수되어, 장소를 벗어나서, 피난하고, 나중에 원래의 위치로 되돌아간다. 따라서, 효과, 이익 및 실행가능성에 의문의 여지가 없다.
(계산예)
발전량을 목표로 한다. 연간 13140000 KWh(초소형 화력 발전소의 규모)를 예로 하면, 60000m2의 면적의 태양전지 패널이 필요하다. 1m2의 태양전지 패널의 중량이 약 12.5 Kg이기 때문에, 부유장치는, 60000×12.5＝750ｔ의 태양전지 패널을 태울 필요가 있다. 헬륨 가스의 부력은, 1m3당 1.05 Kg이다. 전부의 설비의 중량이 10000ｔ(750ｔ의 태양전지 패널을 포함)인 것으로 가정하면, 10000000m3 이상의 헬륨 가스가 필요하다. 부유 장치가 ｎ개의 길이 350m, 반경 30m의 원통상의 부력 유닛이 병렬로 연접되고, 사용되는 것으로 하면, 하나의 부력 유닛의 체적은, 30×30×3.14×350＝989100m3이다. 따라서, 병렬로 연접되는 부력 유닛의 수가 ｎ＝10.11개를 필요로 한다. ｎ＝11일 때, 부력 장치는, 충분한 부력을 갖고, 면적이 약 350×660m2이다. 기술상으로 곤란이 있을 때, 부유장치는, 사등분되고, 4개의 60×(175×330)m2, 또는 60×(180×350)m2의 부유장치로 된다(하나의 부유장치는, 병렬로 연접된 3개의 직경 60m, 길이 350m의 원통상의 부력 유닛으로 이루어진다). 풍력 발전의 풍력 터빈을 넣어도, 부유장치의 부력은, 충분하다. (하나의 소형 풍력 터빈 의 중량은 약 10~20 Kg이다).
기술상에 있어서, 1910년에 상업에 운용된 체펠린형 비행선을 예로 한다. 당시의 기술에서는, 길이 236.5m, 직경 30.5m의 규모에 달하였다. 힌덴부르크형 비행선은, 더 거대하다. 길이가 245m이고, 직경이 41m이다. 따라서, 100년 후의 지금, 결코 기술의 문제는 없다. 현재의 기술의 개량은, 합금을 탄층섬유로 교체하여, 대폭적으로 기구의 중량을 경감하고 및 구조의 강도를 증가하는 재료의 진보와 항공동력학 및 유체역학의 진보와 자동제어의 진보를 포함한다. 규모가 클수록, 효과 및 이익이 높다.
3000m 이상의 고공은, 구름이 적고, 일사량 및 일조시간이 증가하며, 풍력 이 안정하며, 풍속이 빠르기 때문에, 태양광 발전 및 풍력 발전에 적합하다. 낮에 발전장치는, 태양광 및 풍력으로 발전할 수 있고(전기의 사용량이 증가), 야간에는 풍력으로 발전할 수 있고((전기의 사용량이 감소), 축전을 할 수 있으며, 편리하게 조절될 수 있다. 따라서, 이상적인 상업 규모가 달성된다.
태양광 발전은, 직접적으로 태양광의 에너지를 직류전력으로 변환하고, 축전할 수 있고, 설치한 후, 이산화탄소를 배출하지 않는다.
집중식의 대규모의 발전은, 전력 전송에 문제가 있기 때문에, 큰 부분의 전력이 손실되고 있는 한편, 분산식의 구역 발전은, 손모를 감소할 수 있다. 그러나, 전통적인 발전법이 분산식의 구역발전에 사용되면, 오염은 보다 엄중하게 된다. 본 발명의 발전설비를 사용하면, 분산식의 구역 발전이 될 수 있고, 오염의 문제가 없고, 또 전력 전송의 손모를 대폭적으로 감소할 수 있다.
이상에 서술한 바와 같이, 본 발명은, 확실히 예정의 사용 목적 및 효과를 달성하고, 종래의 발명보다, 이상적이고 실용적이다. 다만, 상술한 본 발명의 실시형태는 구체적으로 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명이 게시한 기술 수단으로부터 이탈하지 않는 다른 기술수단으로 완성한 변화 및 장식은, 본 발명의 특허청구 범위에 포함된다.
1 부유장치 　　　　　　　　　10　 부력 유닛
100　 기낭 11　 태양광 발전 유닛
12　 풍력 발전유닛 　　　　　 13　 운전실(또는 제어실)
1' 부유장치 　　　　　　　　　10'　 부력 유닛
101' 상각 102' 하각
2　 연접장치 3　 지면장치
30　 전력공급망 31　 전기사용자
4　 소형 부력 장치 40　 연접장치
41　 클립 부재 42　 운전실(또는 제어실)
5　 전접장치 50　 케이블

Claims (5)

  1. 적어도 하나의 부유장치;
    적어도 하나의 연접장치; 및
    적어도 하나의 지면장치를 포함하고,
    상기 부유장치는 공기보다 가벼운 부력 유닛을 갖고, 상기 부력 유닛은 상층에 복수의 태양광 발전 유닛이 설치되고, 하층에 복수의 풍력 발전유닛이 설치되며,
    상기 연접장치는 상기 부유장치와 지면장치와의 사이에 연접되어 있고,
    상기 지면장치는 변전, 분전 및 축전의 기능을 갖고, 전력공급망에 병렬로 접속되어 있으며, 상기 전력공급망을 이용하여 전력을 전기사용자에게 전송하는 것을 특징으로 하는 고공에 부유하는 발전설비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부유장치의 상기 부력 유닛은 비행선이고, 상기 부력 유닛은 선창과 같은 컴파트먼트를 갖고, 복수의 기낭으로 구성되며, 상기 복수의 기낭 각각은 가스가 충전된 후 조합되어 있고,
    상기 부유장치는 동력을 갖고, 운전실 또는 제어실을 가지며, 레이더 반사장치, 야간 경계 라이터, 및 피뢰장치를 가지며,
    상기 연접장치는 케이블이고, 상기 케이블의 중심부에 전선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고공에 부유하는 발전설비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부유장치의 복수의 상기 부력 유닛은 충분한 표면적 및 부력을 얻기 위하여 병렬로 설치되어 있고,
    복수의 상기 태양광 발전 유닛은 상기 부유장치의 상층에 설치되어 있으며, 복수의 상기 풍력 발전유닛은 상기 부유장치의 하층에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고공에 부유하는 발전설비.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연접장치는 하나의 클립 부재에 의해 소형 부력 장치가 연접되어 있고, 상기 소형 부력 장치는 다른 연접장치에 의해 지면에 연접되어 있으며, 운전실 또는 제어실을 갖는 것을 특징으로 하는 고공에 부유하는 발전설비.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지면장치와 연접장치와의 사이에 설치되어 있는 전접장치를 더 포함하고, 상기 지면장치와 상기 전접장치와의 사이에 케이블이 연접되어 있는 것을 특징으로 하는 고공에 부유하는 발전설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019194611A3 (ko) * 2018-04-05 2019-11-28 Kim Se Yeong 지구상공 발전시스템 구현방법 및 그 발전시스템
KR20200038358A (ko) * 2018-10-02 2020-04-13 최천기 태양광-풍력 하이브리드 발전형 비행선 기반 복합발전시스템

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