KR20180129338A - 풍력 및 파력 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 및 파력 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스파(spar bouy)타입의 풍력 발전기의 효율을 극대화 한 발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 스파형 부체로 구성되어, 해상에 부유식으로 마련되는 풍력발전기에 있어서, 상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 해수에 의해 작동되는 터빈이 마련되는 파력발전부 및 상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 공기를 선택적으로 압축 및 배출하는 공압생성부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 스파(spar bouy)형 부유식 풍력발전기의 회전운동 및 병진운동을 최소화 하여 풍력효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 풍력 및 파력을 동시에 이용하여 에너지 생성 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 공기압축저장장치를 이용하여 꾸준한 에너지 생산효율을 나타낼 수 있는 효과가 있다.

Description

풍력 및 파력 발전 시스템{Wind and wave power generation system}
본 발명은 풍력 및 파력 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스파(spar bouy)타입의 풍력 발전기의 효율을 극대화 한 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전기는, 지상에 위치하였으나 바람이 일정치 않고 넓은 부지가 필요하여 최근에는 해상에 위치시켜 이를 해결하고 있다.
해상에 위치시킬 수 있는 풍력발전 구조물 중 원주부표(spar buoy)를 이용하여 해상에 계류된 상태로 부유하는 형태의 풍력발전이 이용되고 있으나 이는 풍력발전기가 파도에 의해 회전운동 및 병진운동에 의한 움직임이 많아져 일정한 풍력을 유지하기 어려울 수 있는 문제점이 있었고, 풍력발전기 자체가 일정치 않은 바람에 의해 꾸준한 에너지의 생산이 어려운 문제점이 있었다.
이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, ‘풍력 터빈 설비의 파도 에너지 추출’이 대한민국 공개특허 제10-2016-0133578호에 개시되고 있으나, 이는 풍력 발전 효율만을 높이기 위한 구조로 상기한 문제점을 해결하기에 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2016-0133578호 (2016.11.23)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스파(spar bouy)형 부유식 풍력발전기의 회전운동 및 병진운동을 최소화 하여 풍력발전 효율을 높일 수 있는 풍력발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 파력발전을 이용할 수 있는 스파(spar bouy)형 부유식 풍력발전기 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 공기압축저장장치를 이용하여 꾸준한 에너지 생산효율을 나타낼 수 있는 파력 및 풍력 발전 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 스파형 부체로 구성되어, 해상에 부유식으로 마련되는 풍력발전기에 있어서, 상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 해수에 의해 작동되는 터빈이 마련되는 파력발전부 및 상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 공기를 선택적으로 압축 및 배출하는 공압생성부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 스파(spar bouy)형 부유식 풍력발전기의 회전운동 및 병진운동을 최소화 하여 풍력효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 풍력 및 파력을 동시에 이용하여 에너지 생성 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 공기압축저장장치를 이용하여 꾸준한 에너지 생산효율을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템 구조를 간략히 나타낸 것이다.
도 2의 (a)는 해수면 높이가 최대일 때, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템의 부유상태를 나타낸 것이다.
도 2의 (b)는 해수면 높이가 최저일 때, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템의 부유상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템의 파력발전부 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템의 파력발전부를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템의 공압생성부를 개략적으로 나타낸 것이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스파형 부체(spar buoy)로 구성되어, 해상에 부유식으로 마련되는 풍력발전기(wind turbine)에 있어서, 상기 부체(B) 내부에 형성되고, 상기 부체(B)의 히브(heave)운동을 통해 유입 및 배출되는 해수에 의해 작동되는 터빈이 마련되는 파력발전부(2) 및 상기 부체(B) 내부에 형성되고, 상기 부체(B)의 히브(heave)운동을 통해 유입 및 배출되는 공기를 선택적으로 압축 및 배출하는 공압생성부(1)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 파력발전부(2)는, 상기 부체(B) 내부에 형성되고, 상기 부체(B)의 히브(heave)운동을 통해 유입 및 배출되는 해수에 의해 작동되는 터빈이 마련된다.
상기 파력발전부(2)는, 상기 풍력발전기(A)의 발전설비와 별도로 추가 발전을 실시할 수 있는 구성된다.
상기 파력발전부(2)는, 해수면의 파도에 의해 상기 부체(B)가 히브(heave)운동을 하여 상방 및 하방으로 움직이며, 상기 부체(B) 내부로 공기 및 해수가 유입 및 배출되므로, 유입 및 배출되는 상기 공기 및 해수를 동시에 이용하여 발전을 일으킨다.
구체적으로, 상기 파력발전부(2)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바디부(21), 공기유출입부(22), 해수유출입부(23), 에어터빈부(24), 수력터빈부(25)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 바디부(21)는, 원통형으로 마련되어, 상기 부체(B)의 내부에 형성된다.
상기 바디부(21)는, 해수의 유출입에 의한 피로(fatigue)를 견딜 수 있고, 방식(anti-corrosion) 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 바디부(21)는, 상기 부체(B) 내부에 형성되되, 평균적으로 해수가 상기 바디부(21)의 수직방향을 기준으로 중간부에 위치할 수 있도록 마련된다.
이때, 상기 바디부(21)의 상단부는 해수에 잠기지 않을 정도의 위치 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 상기 바디부(21)의 상단부에 공기유출입부(22)가 마련되기 때문으로, 상기 공기유출입부(22)를 통해 지속적으로 공기가 유입 및 배출되어, 하기의 에어터빈부(24)를 가동시키기 위함이다.
구체적으로, 상기 공기유출입부(22)는, 상기 바디부(21)의 상단에 형성되어 외부 공기가 상기 바디부(21)로 유입 및 배출 될 수 있도록 상기 부체(B) 외부로 단부가 형성된다.
해수면의 파도에 의해, 상기 부체(B)가 히브(heave)운동을 하여 상방 및 하방으로 움직일 때, 상기 부체(B) 내부의 공기는 상기 공기유출입부(22)를 통해 유입 및 배출 된다.
보다 구체적으로, 상기 부체(B)가 파도에 의해, 상방으로 움직일 때, 상기 공기유출입부(22)를 통해 상기 부체(B) 내부로 공기가 유입되고, 상기 부체(B)가 파도에 의해, 하방으로 움직일 때, 상기 공기유출입부(22)를 통해 상기 부체(B) 내부의 공기가 배출된다.
이때, 상기 공기유출입부(22)는 관 형상으로 상기 바디부(21)의 직경보다 월등히 작은 직경의 입구 형태로 마련된다.
상기 공기유출입부(22)의 직경이 상기 바디부(21)의 직경보다 작으므로, 상기 부체(B)의 상방 및 하방으로의 움직임에 의해, 상기 공기가 유입 및 배출될 때, 상기 공기의 유동이 원활하지 못하게 된다.
이를 통해, 상기 부체(B) 내부에 압력이 급격히 변화되는 것을 방지하여 상기 풍력발전기(A) 전체가 급격하게 회동되는 것을 방지할 수 있는 감쇠(damping)효과가 나타난다.
또한, 상기 공기유출입부(22)를 통해 유입 및 배출되는 공기의 속도가 높아지므로, 상기 공기유출입부(22)에 위치하여 가동되는 하기의 에어터빈부(24)의 가동효율을 극대화 할 수 있다.
다음으로, 상기 해수유출입부(23)는, 상기 바디부(21)의 하단에 형성되고, 해수의 유입 및 배출이 용이하게 마련되는 관통구가 마련된다.
상기 해수유출입부(23)는, 상기 바디부(21)의 하단에 형성되어, 해수의 유입 및 배출 속도를 높일 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 바디부(21)의 하단의 양측면으로 관통구가 형성된다.
상기 바디부(21) 하단의 양측면으로 관통구가 형성됨으로 인해, 상기 해수의 유동을 용이하게 할 수 있다. 즉, 마주보는 2개의 홀이 형성되어 상기 해수의 유동을 용이하게 한다.
이때, 상기 관통구가 2개를 초과하여 형성되면, 구조적으로 강도가 크게 저하되어 내구성이 약해질 수 있다.
또한, 상기 관통구가 2개를 초과하여 형성되면, 유입되는 상기 해수의 흐름에 와류가 형성되어, 상기 해수의 흐름을 오히려 방해할 수 있어, 높은 유속에 의해 가동효율이 상승하는 하기의 수력터빈부(25)의 효율을 오히려 낮출 수 있으므로, 상기한 바와 같이 구성되는 것이 바람직하다.
상기 관통구의 수평방향을 기준으로 중심부에는, 상방으로 개방된 형태의 유출입홀(231)이 마련된다.
상기 유출입홀(231)을 통해 상기 해수가 상기 바디부(21)의 내부로 유입 및 배출된다.
이때, 상기 유출입홀(231)은 상기 관통구의 직경에 비해 작은 직경으로 형성되어, 상기 해수가 상기 유출입홀(231)을 통해 상기 바디부 내부로 유입 및 배출 될 때, 상기 해수의 유속을 극대화 할 수 있다.
물론, 상기 해수유출입부(23) 및 상기 유출입홀(231)은 상기 바디부의 하단부에 형성되며, 상시 해수에 잠긴 상태로 유지될 수 있게 위치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 에어터빈부(24)는, 상기 공기유출입부(22)에 형성되어 상기 부체(B)의 히브(heave)운동에 의해 유입 및 배출되는 상기 공기에 의해 가동되어 동력을 발생시킬 수 있게 마련된다.
이때, 상기 에어터빈부(24)는, 상기 공기유출입부(22)를 통해 꾸준히 반복되어 유입 및 배출되는 공기에 의해 일방향으로 회전될 수 있는 블레이드가 형성되어 가동 효율을 극대화 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 수력터빈부(25)는, 상기 해수유출입부(23)에 형성되어 상기 해수의 유입 및 배출에 의해 가동되어 에너지를 생성시킬 수 있게 마련된다.
구체적으로, 상기 수력터빈부(25)는, 상기 유출입홀(231)에 형성되어, 높은 유속으로 유입 및 배출되는 상기 해수에 의해 가동된다.
이때, 상기 수력터빈부(25)는, 상기 에어터빈부(24)의 블레이드와 마찬가지로 유입 및 배출되는 상기 해수에 의해 일방향으로만 회전되는 블레이드가 마련되어 가동효율을 높이는 것이 바람직하다.
상기 부체(B) 내부로 지속적으로 반복되어 유입 및 배출되는 상기 공기 및 해수를 이용하여 상기 에어터빈부(24) 및 수력터빈부(25)가 지속적으로 가동될 수 있으므로, 상기 풍력발전기(A)에 의한 에너지 생성 외에 지속적인 추가 에너지의 생성이 가능하다.
이때, 상기 해수의 파도의 세기에 의해 상기 부체(B)의 상방 및 하방으로의 움직임 정도가 결정되고, 이에 따라 상기 공기 및 해수의 유입 및 배출 시의 유속 및 유량이 결정되므로, 밤낮, 계절 등의 자연 조건에 의해 상기 에너지의 생성 효율이 달라질 수 있다.
이를 해결하기 위해, 공압생성부(1)가 더 마련되어, 상기 에어터빈부(24)를 통해 발생되는 에너지량을 제어할 수 있다.
먼저, 상기 공압생성부(1)는, 상기 부체(B) 내부에 형성되고, 상기 부체(B)의 히브(heave)운동을 통해 유입 및 배출되는 공기를 선택적으로 압축하여 저장하고, 압축 된 상기 공기를 기설정된 조건에 맞춰 배출하여 상기 에어터빈부(24)를 가동시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 공압생성부(1)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 공기압축부(11), 저장탱크부(12), 공압배출부(13), 열공급부(14)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 공기압축부(11)는, 상기 부체(B) 내부에 마련되어, 상기 부체(B) 내부로 유입되는 공기를 선택적으로 압축한다.
이때, 상기 공기압축부(11)는, 상기 부체(B) 내부에 형성되되, 상기 공기유출입부(22)와 마찬가지로 해수면이 닿지 않는 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 공기압축부(11)를 통해 공기를 압축하는 조건은, 에너지의 수요가 적은 시간대를 이용하여 압축을 실시할 수 있다.
또한, 많은 바람이 불어 상기 풍력발전기(A)의 에너지 생성량이 높아지거나 높은 파도로 인해 상기 파력발전부(2)의 에너지 생성량이 높아졌을 때, 압축을 실시할 수 있다.
이를 위해, 상기 공기압축부(11)는, 하기의 제어부(미도시)에 의해 제어되는 밸브(미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 선택적으로 상기 공기를 압축하는 이유는, 바람이 작거나 파도가 낮을 때, 상기 바디부(21) 내부의 공기를 압축하게 되면, 상기 공기유출입부(22)를 통해 배출되는 공기의 유속이 저하되어, 상기 에어터빈부(24)의 에너지 생성효율이 크게 떨어질 수 있기 때문이다.
따라서 상기 에어터빈부(24)의 에너지 생성량이 기설정된 기준 이상일 때에만 상기 공기압축부(11)를 통해 압축을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 공기압축부(11)를 통해 압축되는 공기의 압축효율을 높이기 위해서는, 상기 부체(B)가 파도에 의해 하방으로 움직일 때, 유입되는 해수에 의해, 상기 부체(B) 내부에 압력이 높아지므로, 높아지는 상기 압력에 의해 급격히 배출되는 상기 공기를 포집하여 압축공기를 형성할 수 있다.
또한, 상기 공기압축부(11)에 팬(fan)이 형성되어 상기 공기의 압축 효율을 높이거나 실린더(cylinder)가 형성되어 상기 공기의 압축 효율을 높일 수 있다.
상기 공기압축부(11)는, 상기 공기의 압축을 효과적으로 할 수 있는 시스템이라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 공기압축부(11)를 통해 압축된 상기 공기는 연결된 관을 통해 하기의 저장탱크부(12)로 저장된다.
상기 저장탱크부(12)는, 높은 압력의 가스를 저장할 수 있는 탱크로서, 상기 공기압축부(11)를 통해 압축된 공기를 저장한다.
이때, 상기 관 및 상기 저장탱크부(12)는, 해수에 노출될 수 있도록 보다 낮은 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 부체(B)의 하단에 위치하여 해수에 노출되도록 위치하는 것이 바람직하다.
이는, 해수의 낮은 온도를 이용하여 상기 공기의 압축 효율을 높이기 위함이다.
또한, 상기 저장탱크부(12)는, 상기 관을 통해 외부로 연결되어, 상기 풍력발전기(A)의 외부에 별도로 더 마련될 수 있다.
이는, 보다 높은 용량의 상기 저장탱크부(12)를 구성하기 위함으로, 상기 공기의 압축효율을 높일 수 있고, 상기 공기의 압축 저장용량을 높이기 위한 구성이라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 공압배출부(13)는, 단부가 상기 바디부(21) 내부로 연결되어, 상기 저장탱크부(12)에 저장된 공기가 상기 바디부(21) 내부로 선택적으로 배출되어 상기 에어터빈부(24)의 가동효율을 높일 수 있게 마련된다.
이때, 상기 공압배출부(13)를 통해 배출되는 상기 공기는 제어부(미도시)에 의해 제어되어 선택적으로 배출된다.
구체적으로, 상기 제어부(미도시)에서는, 에너지수요가 높은 시간대에 상기 공기의 배출량을 높여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 높이고, 에너지수요가 낮은 시간대에는 상기 공기의 배출량을 제한하여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 낮출 수 있다.
또한, 파도가 높아 상기 수력터빈부(25)를 통해 생성되는 에너지량이 많을 시에는, 상기 공기의 배출량을 제한하여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 낮추고, 파도가 낮아 상기 수력터빈부(25)를 통해 생성되는 에너지량이 적을 시에는, 압축된 상기 공기를 배출하여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 높이는 형태로 제어할 수 있다.
이를 통해, 에너지의 생산효율을 높이며 생산량을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는, 기설정된 조건에 따라 상기 공기압축부(11) 및 상기 공압배출부(13)를 제어할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.
일예로, 외부에서 콘솔, 스마트단말기 등의 외부단말기를 이용하여 상기 공기의 압축 및 배출 조건을 기설정하여 상기 공기압축부(11) 및 공압배출부(13)를 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 열공급부(14)는, 상기 공압배출부(13)와 인접하게 마련되어, 열을 발생시킨다.
이를 통해, 상기 공기 배출 시, 주변 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 공기가 상기 공압배출부(13)를 통해 배출될 때에는, 압축되어 있던 상기 공기의 압력이 팽창됨과 동시에, 상기 공기의 흡열반응에 의해, 주변온도가 크게 낮아지므로, 상기 열공급부(14)를 통해 열을 발생시켜 주변시설의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 열공급부(14)를 통해 열이 발생되어, 상기 바디부(21) 내부로 배출되는 상기 공기의 팽창속도를 높이고, 상기 공기의 유속을 높일 수 있어, 상기 에어터빈부(24)의 가동효율을 극대화 할 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 발명의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 풍력 및 파력 발전 시스템은, 스파형 부체(spar buoy)가 하부에 형성되어, 해수면에 부유식으로 형성된다.
이에 따라, 상기 부체(B)가 일체로 형성된 상기 풍력발전기(A)는 해수면에 형성되는 파도에 의해, 상방 및 하방(heave)으로 움직인다.
상기 부체(B)가 상방 및 하방으로 움직일 때, 상기 부체(B) 내부에는 공기 및 해수가 유입 및 배출된다.
구체적으로, 상기 부체(B)가 상방으로 움직일 때, 상기 해수가 배출되며, 상기 공기가 유입되고, 상기 부체(B)가 하방으로 움직일 때, 상기 해수가 유입되며, 상기 공기가 배출된다.
상기 부체(B)가 하방으로 움직일 때, 상기 해수는 상기 부체(B)의 하부로 유입되어, 상기 해수유출입부(23)를 통해 상기 바디부(21) 내부로 유입되거나 배출된다.
구체적으로, 상기 부체(B)가 하방으로 움직일 때, 상기 해수는 상기 해수유출입부(23)를 통해 유입되어 상기 유출입홀(231)을 통해 상기 바디부(21) 내부로 유입되고, 상기 바디부(21) 내부의 공기는 상기 공기유출입부(22)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 상기 해수가 상기 바디부(21) 내부로 유입되되, 상기 바디부(21)의 상단부에 형성되는 상기 공기유출입부(22) 및 상기 에어터빈부(24)에 닿지 않도록 상기 바디부(21)의 위치 및 형태(높이 등)가 구성되어야 한다.
상기 부체(B)가 상방으로 움직일 때, 상기 해수는 상기 유출입홀(231) 및 해수유출입부(23)를 통해 배출되고, 상기 공기는 상기 공기유출입부(22)를 통해 상기 바디부(21) 내부로 유입된다.
이때, 상기 유출입홀(231)에는 상기 수력터빈부(25)가 마련되어, 상기 해수의 유입 및 배출에 의해 가동되고, 상기 공기유출입부(22)에는 상기 에어터빈부(24)가 마련되어, 상기 공기의 유입 및 배출에 의해 가동된다.
이때, 상기 수력터빈부(25) 및 상기 에어터빈부(24)는 유체의 흐름에 상관없이 일방향으로 회전될 수 있는 블레이드가 형성되어 가동 효율을 높인다.
에너지의 수요가 적은 시간대이거나 많은 바람이 불고 파도가 높아져 풍력발전기(A) 및 파력발전부(2)의 에너지 생산량이 높을 때에는 상기 바디부(21) 내부의 공기를 압축하여 저장한다.
상기 공기를 압축하여 저장하기 위해, 먼저, 상기 공기압축부(11)가 상기 바디부(21) 내부의 공기를 압축한다.
상기 공기압축부(11)에서는, 팬 또는 실린더가 형성되어, 상기 공기를 압축할 수 있고, 상기 부체(B)가 하방으로 움직일 때, 상기 공기가 강한 압력에 의해 배출되는 것을 포집하여 상기 공기의 압축 효율을 높일 수 있다.
압축 된 상기 공기는, 상기 저장탱크부(12)로 저장되어, 선택적으로 상기 공압배출부(13)를 통해 상기 바디부(21) 내부로 공급된다.
파도가 낮아 상기 부체(B)가 상방 및 하방으로 움직이는 정도가 크지 않아, 상기 수력터빈부(25)에 의한 에너지 발생이 미미할 경우에는, 상기 제어부(미도시)에 의해 제어되어, 상기 저장탱크부(12)에 저장되어 있는 공기를 상기 공압배출부(13)를 통해 배출하여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 높일 수 있다.
또한, 상기 제어부(미도시)에서는 상기 에너지의 수요에 맞춰 상기 공압배출부(13)를 제어하여 상기 에어터빈부(24)의 가동률을 높일 수 있다.
또한, 상기 공기유출입부(22) 및 유출입홀(231)이 상기 바디부(21)의 직경에 비해 협소하게 형성되므로 상기 공기 및 해수의 유출입이 원활하지 못하므로, 상기 부체(B) 내부의 압력변화 정도가 낮아져 파도에 의한 급격한 흔들림을 감쇠(damping)할 수 있다. 특히, 상부 및 하부로 움직이는 히브(heave)운동을 감쇠할 수 있다.
또한 상기 저장탱크부 등의 구성에 의해, 높은 하중이 상기 풍력발전기의 하단에 형성되어 안정적인 무게중심을 형성하므로 상기 히브(heave)운동 외의 병진운동 및 회전운동을 감쇠할 수 있어, 안정적인 풍력발전 시스템을 유지할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 풍력발전기
B : 부체(spar buoy)
1 : 공압생성부
11 : 공기압축부
12 : 저장탱크부
13 : 공압배출부
14 : 열공급부
2 : 파력발전부
21 : 바디부
22 : 공기유출입부
23 : 해수유출입부
231 : 유출입홀
24 : 에어터빈부
25 : 수력터빈부

Claims (4)

  1. 스파형 부체로 구성되어, 해상에 부유식으로 마련되는 풍력발전기에 있어서,
    상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 해수에 의해 작동되는 터빈이 마련되는 파력발전부; 및
    상기 부체 내부에 형성되고, 상기 부체의 상방 및 하방으로의 움직임을 통해 유입 및 배출되는 공기를 선택적으로 압축 및 배출하는 공압생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 및 파력 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파력발전부는,
    원통형의 바디부;
    상기 바디부의 상단에 형성되어 외부 공기가 상기 바디부로 유입 및 배출 될 수 있도록 상기 부체 외부로 단부가 형성되는 공기유출입부;
    상기 바디부의 하단에 형성되고, 해수의 유입 및 배출이 용이하게 관통홀이 마련되는 해수유출입부;
    상기 공기유출입부에 형성되어 상기 공기의 유입 및 배출에 의해 가동되어 동력을 발생시키는 에어터빈부;
    상기 해수유출입부에 형성되어 상기 해수의 유입 및 배출에 의해 가동되어 동력을 발생시키는 수력터빈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 및 파력 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공압생성부는,
    상기 부체 내부에 마련되어, 상기 부체 내부로 유입되는 공기를 압축하는 공기압축부;
    상기 공기압축부를 통해 압축된 공기를 저장하는 저장탱크부;
    단부가 상기 파력발전부 내부로 연결되어, 선택적으로 상기 저장탱크부에 저장된 공기가 배출되는 공압배출부;
    상기 공압배출부와 인접하게 마련되고, 열이 발생되어, 상기 공기 배출 시, 주변 온도가 낮아지는 것을 방지하고, 배출되는 공기의 유속을 높일 수 있게 마련되는 열공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 및 파력 발전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압축된 공기는 관을 통해 상기 저장탱크부로 이동하되, 상기 관은 해수에 위치시켜 낮은 온도를 유지하여 압축효율을 높이는 것을 특징으로 하는 풍력 및 파력 발전 시스템.
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