KR20160003468U - 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치 - Google Patents

에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 등부표에 설치되어 지속적이고 안정적으로 등부표에 전원을 공급하기 위한 것으로, 상세하게는 등부표의 외부에 설치된 바람이 불어 발생한 에너지를 흡수하는 날개와 날개의 회전축과 연결되어 있는 유압펌프의 축이 회전하여 등부표 내부에 설치된 유체저장탱크로부터 유체가 흡입되어 유압펌프의 출구를 통해 등부표에 설치된 일정한 압력으로 미리 세팅되어진 어큐믈레이터로 들어가 충전되어 많은 에너지를 축적하고, 일정한 세팅압력에 도달하면 출구에 설치된 전자변이 열리게 되고 유체는 출구와 연결된 파이프라인을 따라 유체펌프를 구동시키고 다시 유체저장장치로 되돌아 가게 된다. 이때 유체펌프의 회전축은 발전장치의 회전축과 연결되어 전기를 발생시키게 되고, 이 전기는 등부표 내부에 설치된 축전지에 저장되게 된다. 본 고안은 전자변에 의하여 어큐믈레이터의 압력에 따라서 여닫히면서 작동되므로 제어상 어려움이 없고, 전기장치가 등부표 외부로 노출되지 않으므로 전기적으로 안전하며, AIS, CDMA 또는 다른 여러가지의 통신장치와 연동하여 원격제어가 가능하므로 장치의 안전을 담보할 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치{Energy transfer system fitted with windturbine equipment for a light buoy}
본 고안은 등부표의 자가전력생산에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 등부표의 외부에는 날개와 날개의 회전에너지를 전달하는 에너지 전달장치만 설치되고, 발전장치는 바닷물의 침습에 의한 고장의 위험이 있으므로 등부표의 내부에 설치하여 장치의 안전과 안정적이고 지속적인 풍력발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박이 안전한 항해를 하기 위하여 주기적으로 위치를 확인해야 할 필요가 있는데, 이를 위하여 인공적으로 바다 위에 인공물을 설치하게 되는데 이것을 항로표지라고 부른다. 특히 해상을 통행하는 선박에게 암초나 수심이 얕은 곳 등의 장애물의 존재나 항로를 표시하기 위하여 해저에 침추를 설치하여 해면상에 뜨게 한 구조물로서 야간에는 등화를 발하는 것을 등부표라 한다. 등부표는 여러가지 용도로 사용되는데, 야간에 등화를 밝히는 일과, AIS(Auto Identification System, 자동 원격 인식 신호 송수신 시스템)가 탑재되어 근처를 지나는 선박과 자동으로 정보를 교환하는 일 등을 하게 된다. 등부표에 탑재된 등명기와 AIS는 전원을 이용하여 작동하게 되는데 등부표 내부에 설치된 배터리의 전원을 이용하여 구동하게 된다. 이 배터리는 사용량이 많거나 일정시간이 지나면 방전하게 되어 다른 충전의 방안이 요구되는데, 육지에서 멀리 떨어져 있으므로 관리에 어려움이 있다. 따라서 이를 해결하기 위하여 태양광발전장치를 이용한 충전, 풍력발전기를 이용한 충전 등의 방안이 이용되고 있다.
하지만, 태양광발전장치는 발전량이 빛을 받는 면적에 비례하고, 태양의 위치에 따라 발전장치에 비치는 광의 입사각이 변화하기때문에 등부표에 충분한 량의 충전을 하기 위해서는 발전장치의 면적을 키워야 하므로 비용이 증가하게 되고, 장치의 표면에 끼는 소금에 의하여 발전을 방해받게 되므로 수시로 표면을 청소해야 되는 등의 문제점이 있다.
또한, 등부표에 설치되는 풍력발전장치는 바다와 인접하여 설치되기때문에 발전기가 바닷물에 노출되어 있어 발전기가 손상될 위험에 노출되어 있으므로 이를보완하기 위해서 발전장치에 투입되는 기술력이 높아야 하며, 이는 곧 비용의 상승으로 이어지는 등의 문제점이 있다.
따라서 본 고안은 상시한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기존의 태양광발전시스템과, 풍력발전시스템에서 발생되는 문제점을 해결하여 등부표에 안정적이고 지속적으로 전력을 공급하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 에너지 전달장치를 활용한 등부표용 풍력발전장치는 등부표의 외부에는, 바람에 의하여 회전하는 날개와; 상기 날개의 축에 동축으로 연결되어 회전하는 유압펌프가 설치되고, 등부표의 내부에는 유압펌프로부터 보내진 유체가 일정한 압력(예를 들어 10kg/㎠)을 가진 어큐믈레이터로 보내져 충전이 되고 세팅되어진 압력(예를 들어 30kg/㎠)에 도달할때까지 출구가 닫혀 유체의 압력을 보존하여 포텐셜에너지를 높여 준다. 세팅되어진 압력에 도달하면 출구를 열어 유체가 어큐믈레이터와 연결된 유압모터로 보내 회전을 시켜 유압모터와 함께 체결된 발전기를 구동하여 전기에너지를 발생시킨다. 이때 유압모터로부터 배출된 유체는 유체저장탱크로 보내지고 이는 다시 유압펌프로 보내지는 폐사이클구조를 가지고 있다. 상기 어큐믈레이터의 입구는 충전된 유체가 되돌아 나가지 못하도록 역지변이 설치되고, 출구는 세팅된 압력하에 여닫을 수 있도록 조종이 가능한 전자변이 설치된다.
이용하여 바닷물에 안전하고, 안정적으로 등부표에 전력을 공급하는 것을 목적으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 기존의 풍력발전시스템에서 겪게 되는 발전장치의 위험성을 없애고, 저렴하고 안정적이며 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치의 구성도
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유체 및 에너지의 흐름을 나타낸 사시도
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 통신을 이용한 원격제어 흐름을 나타내는 계통도
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유체저장탱크의 내부를 나타내는 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는, 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치의 구성도이고, 도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유체 및 에너지의 흐름을 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안은 바다위에 부유하며 수상의 선박에게 항로를 안내하는 등명기(400)와 통신안테나가 구비된 부상부와, 수면하부로 해저면의 고정부에 연결되어 장치의 이탈방지를 위해 설치되는 침추부(300)를 갖는 등부표의 안정적이고 지속적인 전기공급을 위한 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치에 있어서, 상기 부상부는 바람이 불면서 발생되는 에너지 흡수부(200)가 되며, 등부표의 외부에 설치된 풍력에너지 흡수용 날개장치(210)와, 날개장치의 회전축과 연결되어 회전되는 축을 가지며 바람에 의해서 생성되는 회전에너지를 받아 유체를 통해 에너지를 전달하는 유압펌프(220)와, 유압펌프(220)의 출구에 연결되는 파이프라인(160)을 통해 등부표 부상부의 내부에 설치되는 어큐믈레이터(110)의 입구에 연결되고, 이 입구측에는 유체가 역류하지 않도록 하는 역지변(161)이 설치되고, 어큐믈레이터의 출구를 통해 파이프라인(160)이 연결되어 에너지를 가지고 있는 유체가 흘러 들어가 회전에너지로 바꿔 주는 유압모터(130)로 연결되는데, 어큐믈레이터(110)를 통해 흐르는 유체를 단속하기 위하여 출구측에는 전자변(162)을 설치하여 일정하게 세팅되어진 유체의 압력에 따라서 전자변(162)이 유체를 단속하는 일을 하게 되고, 유체는 전자변(162)의 출구를 따라서 연결된 파이프라인(160)을 따라 유압모터(130)로 들어가 유압모터 (130)의 축을 회전시키는데 이 축과 전기에너지를 만들어 내는 발전장치(140)가 연결되고, 유압모터(130)를 회전시키고 난 유체는 등부표 내부에 설치되어 있는 유체저장탱크(120)에 저장되고, 이 유체는 바람의 힘에 의해서 회전되는 날개(210)와 연결된 유압펌프(220)로 연결되는 파이프라인(160)을 따라 들어가 에너지를 흡수하는 역할을 하도록 폐회로싸이클로 구동된다. 등부표는 바닷물의 움직임과 바람의 세기에 따라서 계속 움직이게 되는데 이는 등부표의 내부에 설치된 유체저장탱크(120)의 내부에 있는 유체를 유동하게 만든다. 이때 유체가 심하게 유동하여 유압펌프(220)로 연결되는 파이프라인(160)의 탱크내부의 끝부분이 공기에 노출되면 유압펌프(220)가 회전을 하더라도 유체를 흡입할 수가 없게 되는데 이를 해결하기 위하여 유체저장탱크(120)의 내부를 도 4와 같이 탱크의 하부에는 갑작스럽게 탱크가 심하게 기울어진다 하더라도 유체가 쉽게 빠져나가지 못하도록 탱크바닥보다 깊숙하게 홈을 만들어 주고, 탱크의 내부에는 격벽을 만들어 주어 외부의 흔들림에 영향을 받지 않도록 한다. 날개의 회전에 의하여 형성된 에너지는 유압펌프(220)를 통해서 어큐믈레이터(110)로 들어가게 되는데, 어큐믈레이터(110)는 0~100kg/㎠ 사이의 압력으로 세팅되어져 있어 유체에 에너지를 더해주고, 제어기(163)에 세팅되어진 일정압력에 도달하면 전자변(162)에 전기신호를 보내 어큐믈레이터(110)에 충전되어 있는 유체를 내보낸다. 이때 유체는 파이프라인(160)을 따라 연결된 유압모터(130)로 들어가 유압모터(130)의 축을 회전시키는 일을 한 후 파이프라인(160)을 따라 유체저장탱크(120)로 들어간다. 유압모터(130)의 회전축은 발전장치(140)와 연결되어 전기를 발생시키고 이 전기는 등부표의 내부에 설치되어 있는 축전지(150)에 저장된다. 이 발전장치는 바람의 힘을 이용하는 풍력발전 장치라고 할 수도 있지만 기존의 풍력발전기가 바다위에서 취약한 발전장치의 고장위험에서 완전히 벗어나게 할 수 있는 구조적인 강점을 가지고 있다. 기존의 풍력발전기는 바람에 의해 회전하는 날개와 발전장치가 동축상으로 연결되어 바닷물에 노출이 되어 있어 해상풍력발전기의 요구사항인 방폭성능인 IP67 방수등급조건을 만족시키기가 어렵다. 여기에서 IP67 방수등급조건이란 먼지로부터 완벽하게 보호되고, 15cm~1m까지 침수되어도 발전장치가 보호되어야 되는 것을 말한다. 따라서 기존의 풍력발전기는 이 등급을 만족시키기 위해서는 발전장치의 방폭성능을 최고의 기술로 구현해야 되므로 막대한 비용이 들어가게 된다. 이에 반해 본 고안에 의한 장치는 발전장치가 바닷물로부터 완벽하게 보호되어지는 등부표의 내부에 설치되므로 일반적인 발전장치를 써도 무방하므로 기존의 방식에 비하여 현저한 비용절감을 이룰 수 있다. 또한 기존의 풍력발전기는 태풍등에 의하여 바람의 세기가 커지면 날개를 고정시키는 장치를 설치하여야 한다. 하지만 본 고안에 의한 장치는 어큐믈레이터(110)에 충전되는 유체가 세팅치의 한계에 도달하면 전자변(162)에 닫힘신호를 주어 더이상 유압펌프(220)로부터 유체를 받아 들이지 않게 되므로 날개장치(210)는 회전을 멈추게 된다. 따라서 본 고안에 의한 장치는 별도로 날개보호용 장치가 필요하지 않으므로 또 한번 비용이 절감된다. 또한, 본 고안은 도 4에서와 같이 AIS, CDMA 또는 다른 통신수단과 연결하여 원격제어가 가능해 진다. 전자변은 제어기와 연결되어 있는데 통신장치와도 전기적인 신호로 연결된다. 도 4에서 AIS를 통한 원격제어를 예를 들면, 육상의 상황실에서 바다의 기상상태가 악화되어 발전장치의 안전을 고려하여 정지하고자 한다면, 상황실제어판(503)을 이용하여 등부표에 설치되어 있는 제어기(163)에 신호를 보내게 되는데, 이 신호는 상황실제어판 측 자국 AIS(502-1)을 통해 AIS기지국(502)를 거쳐 등부표의 자국AIS(502)에 신호가 도달하면 제어기(163)가 반응하여 전자변(162)에 정지신호를 내린다. 이 때 전자변(162)은 정지한다. CDMA를 이용한 원격제어도 AIS를 이용한 원격제어방식과 대동소이하다.
이상 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 비슷한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범의는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
10. 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치의 구성도
20. 유체의 흐름을 나타내는 사시도
100. 에너지 재생부 110. 어큐믈레이터
120. 유체저장탱크 121. 유체저장 홈
122. 내부격벽 130. 유압모터
140. 발전장치 150. 축전기
160. 파이프라인 161. 역지변
162. 전자변 163. 제어기
200. 에너지 흡수부 210. 에너지 흡수용 날개
220. 유압펌프 300. 침추부
400. 등명기 500. 통신을 통한 원격제어
501. AIS 기지국 502. 등부표 측 자국 AIS
502-1. 상황실제어판 측 자국 AIS 503. 상황실 제어판
504. 등부표측 중계기 504-1. 상황실제어판 측 중계기
505. 통신회사 506. 등부표 측 자국 CDMA
506-1. 상황실제어판 측 자국 CDMA

Claims (6)

  1. 바다위에 부유하며 수상의 선박에게 항로를 안내하는 등명기와 통신안테나가 구비된 부상부와, 수면하부로 해저면의 고정부에 연결되어 장치의 이탈방지를 위해 설치되는 침추부를 갖는 등부표의 안정적이고 지속적인 전기공급을 위한 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치에 있어서,
    상기 부상부의 외부에 설치된 풍력에너지 흡수용 날개장치(210)와, 날개장치의 회전축과 연결되어 회전되는 축을 가지며 바람에 의해서 생성되는 회전에너지를 받아 유체를 통해 에너지를 전달하는 유압펌프(220)와, 유압펌프(220)의 출구에 연결되는 파이프라인(160)과 이 라인을 통해 등부표 부상부의 내부에 설치되는 어큐믈레이터(110)의 입구에 연결되고, 이 입구측에는 유체가 역류하지 않도록 하는 역지변(161)이 설치되고, 어큐믈레이터(110)의 출구를 통해 파이프라인(160)이 연결되어 에너지를 가지고 있는 유체가 흘러 들어가 회전에너지로 바꿔 주는 유압모터(130)로 연결되는데, 어큐믈레이터를 통해 흐르는 유체를 단속하기 위하여 출구측에는 전자변(162)을 설치하여 일정하게 세팅되어진 유체의 압력에 따라서 전자변(162)이 유체의 흐름을 단속하는 일을 하게 되고, 유체는 전자변(162)의 출구를 따라서 연결된 파이프라인(162)을 따라서 유압모터(130)로 들어가 유압모터(130)의 축을 회전시키는데 이 축과 전기에너지를 만들어 내는 발전장치(140)가 연결되고, 유압모터(130)를 회전시키고 난 유체는 등부표 내부에 설치되어 있는 유체저장탱크(120)에 저장되고, 이 유체는 바람의 힘에 의해서 회전되는 날개(210)와 연결된 유압펌프(220)로 연결되는 파이프라인(160)을 따라 들어가 에너지를 흡수하는 역할을 하도록 폐회로싸이클로 구동되는 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
  2. 제 1항에 있어서, 상기 어큐믈레이터(110)는 내부에 0~100kg/㎠의 압력으로 공기 또는 질소로 충전되어 탱크 내부로 들어온 유체가 바람의 힘 보다 큰 에너지값을 가지도록 고안되는 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폐회로싸이클로 구성되어 흐르는 유체의 제어는 상기 어큐믈레이터(110)의 출구에 설치된 전자변(162)에 전기적인 신호로 열림과 닫힘을 제어하는 제어기(163)에 미리 세팅되어진 압력에 따라 구동하는 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
  4. 제 3항에 있어서, 제어기(163)는 등부표 내부에서 독립적으로 구동이 되지만 때에 따라서 육상제어가 가능하도록 하기 위하여 AIS, CDMA 또는 무선통신이 가능한 장치와 연동하여 제어되도록 통신신호를 전기적인 신호로 바꾸어 전자변을 제어 하는 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
  5. 제 1항에 있어서, 유압펌프(220)의 용량은 유압모터(130)의 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
  6. 제 1항에 있어서, 유체저장장치(120)의 내부는 등부표의 흔들림에 의하여 유체가 유동하여 내부의 공기가 유압펌프(220)로 따라 들어가는 것을 방지하기 위하여 탱크의 하부에 별도의 저장 홈(121)이 설치되고, 내부에는 1개 이상의 격자모양으로 설치되는 격벽(122)을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지전달장치를 구비한 등부표용 풍력발전장치
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102627954B1 (ko) 2023-05-18 2024-01-23 주식회사 제네랑 풍력에너지를 이용한 친환경 등부표

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