KR20180133070A - 복합 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지축에 의하여 회전 지지되는 양단 관통의 풍동을 관통하여 회전하는 발전축의 단부에 장착되어 회전하는 발전용 블레이드를 포함하는 풍력 발전부의 상측에 경사도 조절이 가능한 집광 패널을 포함하는 태양광 발전부를 배치하고, 풍력 발전부의 하부에는 다양한 목적으로 활용이 가능한 일정 크기의 공간을 지닌 수용 시설부를 포함하는 구성으로부터, 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있도록 한 복합 발전 장치에 관한 것이다.

Description

복합 발전 장치{MULTI POWER GENERATING APPARATUS}

본 발명은 복합 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있도록 한 복합 발전 장치에 관한 것이다.

최근 전세계는 환경 문제와 화석연료 고갈이라는 문제로 고심하고 있으며, 이러한 관점에서 태양광과 풍력 등과 같은 신재생 에너지가 주목받는 시대가 도래하고 있다.

상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 등록특허 제10-1700740호의 "태양광 겸용 풍력발전기"(이하 선행기술1)와, 공개특허 제10-2012-0080844호의 "풍력발전기에 연설되는 태양광발전장치"(이하 선행기술2) 등과 같은 것을 들 수 있다.

선행기술1은 수직축의 원통형 프레임에 방사상으로 블레이드가 달려있는 풍력발전기에 태양광 발전판이 장착된 구조이며, 선행기술2는 일반적인 지주형 블레이드 타입의 풍력 발전 터빈의 상측에 태양광발전판을 장착시킨 구조이다.

그러나, 선행기술1의 경우 풍력발전기에 장착된 태양광 발전판의 면적이 매우 협소하여 현재까지 에너지 효율이 떨어지는 태양광 발전의 특성상 전기 에너지 수득율이 미미한 한계가 있었다.

특히, 선행기술1의 경우 고속으로 회전하는 방사상의 블레이드와 수직축 간의 마찰 저감 대책 마련이 절실하며, 마찰면의 과열 및 파손과 오작동의 우려가 다분한 문제점이 있었다.

아울러, 선행기술2의 경우 평야나 낮은 구릉 지대가 적고 험준한 산악 지형이 많은 우리나라와 같은 지역에서는 지주형 블레이드 타입의 풍력 발전 터빈을 대규모로 건설하기 힘들 뿐만 아니라, 해당 풍력 발전 터빈의 상측에 태양광 발전판을 설치한 경우, 고소 작업에 따른 위험성이 상존하는 문제점도 있었던 것이다.

따라서, 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있음은 물론, 설치 시공 및 유지 관리에 편의를 제공할 수 있는 장치의 개발이 절실한 것이다.

등록특허 제10-1700740호 공개특허 제10-2012-0080844호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있도록 하는 복합 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바람의 흐름을 허용하는 양단 관통의 풍동과, 상기 풍동을 회전 지지하는 지지축과, 상기 풍동을 관통하여 배치되는 발전축의 단부에 상기 바람을 맞아 회전하는 발전용 블레이드가 장착되는 풍력 발전부; 상기 풍력 발전부의 상부에 배치되고, 경사 각도 조절이 가능하게 장착되는 집광 패널을 포함하는 태양광 발전부; 및 상기 풍력 발전부의 하부에 배치되고, 일정 크기의 공간을 가지는 수용 시설부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 풍력 발전부는, 상기 풍동에 장착되어 수용 시설부의 상면과 구름 접촉하며, 상기 지지축을 기준으로 회전하는 상기 풍동의 하중을 분산 지지하는 복수의 방향성 캐스터와, 상기 발전축에 연결되어 상기 풍동에 내장되고, 상기 발전축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하며 상기 전기 에너지를 저장하는 발전저장 모듈과, 상기 발전축에 장착되어 상기 풍동의 일단부로부터 불어들어오는 바람에 따라 펼쳐지고 좁혀지며, 상기 풍동의 타단부를 통하여 상기 발전용 블레이드를 회전시키도록 배출되는 상기 바람의 양을 조절하는 풍량조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 발전저장 모듈은, 상기 풍동에 내장되는 발전 모터와, 상기 발전 모터의 구동축 단부에 장착되는 발전 풀리와, 상기 발전축에 장착되는 피동 풀리와, 상기 발전 풀리와 상기 피동 풀리를 상호 연결하는 발전 벨트와, 상기 발전 모터와 전기적으로 연결되며, 상기 발전 모터에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지와, 상기 축전지와 전기적으로 연결되며, 상기 지지축을 통해 외부의 전력 사용처에 상기 축전지의 전기 에너지를 공급하는 전원공급 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 풍량조절 모듈은, 상기 발전축의 일정 지점에 고정되는 제1 고정편과, 상기 제1 고정편으로부터 상기 발전용 블레이드측을 향하여 일정 거리 이격되어 상기 발전축에 고정되는 제2 고정편과, 상기 제1 고정편 및 상기 제2 고정편 사이에서 왕복 가능하게 상기 발전축상에 장착되는 이동편과, 상기 제1 고정편의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되는 일정 길이를 가진 복수의 주 버팀대와, 일단부는 상기 복수의 주 버팀대에 각각 회동 가능하게 결합되고, 타단부는 상기 이동편의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되며, 상기 주 버팀대보다 짧은 길이를 가진 복수의 부 버팀대와, 상기 이동편과 상기 제2 고정편에 각각 양단부가 접촉되게 상기 발전축에 장착되고, 상기 이동편이 상기 제1 고정편측과 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 이동편용 스프링과, 상기 복수의 주 버팀대 전부를 덮도록 상기 복수의 주 버팀대가 각각 고정되며, 상기 제1 고정편의 가장자리로부터 상기 발전용 블레이드측으로 연장되는 절첩막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 발전축의 단부에 구비되며, 복수의 상기 발전용 블레이드를 회동 가능하게 장착시키는 회전속도 조절부를 더 포함하며, 상기 절첩막에 닿는 풍량이 많아지고 풍속이 증대되어 상기 이동편이 상기 제2 고정편측으로 이동함에 따라 상기 절첩막이 좁혀지면, 상기 회전속도 조절부에 의하여 복수의 상기 발전용 블레이드들 각각의 말단은 상기 발전축의 단부로부터 멀어지는 방향으로 회동을 허용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양광 발전부는, 상기 수용 시설부 상측에 설치되어 상기 풍력 발전부가 그 내부에 배치되는 수용 프레임의 상면에 고정된 주 지지대와, 상기 수용 프레임의 상면에 대하여 경사지게 배치되는 상기 집광 패널의 상단부 가장자리와 연결되며, 상기 주 지지대의 상하 길이 방향을 따라 높낮이 조절 가능하게 장착되는 제1 밴드를 포함하는 제1 연결 모듈과, 상기 제1 밴드의 하부에 배치되어 상기 주 지지대의 하부측 외주면에 장착되는 제2 밴드를 포함하며, 상기 집광 패널의 배면과 상기 제2 밴드를 상호 회동 가능하게 연결하는 제2 연결 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 지지축에 의하여 회전 지지되는 양단 관통의 풍동을 관통하여 회전하는 발전축의 단부에 장착되어 회전하는 발전용 블레이드를 포함하는 풍력 발전부의 상측에 경사도 조절이 가능한 집광 패널을 포함하는 태양광 발전부를 배치하고, 풍력 발전부의 하부에는 다양한 목적으로 활용이 가능한 일정 크기의 공간을 지닌 수용 시설부를 포함하는 구성으로부터, 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있으므로, 최소한의 공간과 면적에서 최대한의 발전 효율을 획득할 수 있게 될 것이다.

그리고, 본 발명은 전술한 수용 시설부를 고령자들의 쉼터로 활용하거나, 시골 농가의 창고나 냉장고 또는 소형 전기 기기의 충전소 등과 같은 시설로 활용하거나, 등산객들의 비상 대피소로 활용하거나, 관광명소의 매표소나 매점 또는 기념품 가게 등의 용도로 활용하거나, 낙도나 오지의 낚시꾼이나 방문객들의 쉼터로 활용하거나, 비교적 넓은 농장이라면 휴식 시간의 쉼터로 활용하는 등 폭넓은 용도로 활용 가치가 무궁무진할 것이다.

특히, 본 발명은 선행기술들에 비하여 넓은 면적과 공간을 필요로 하지 않으며, 기존 건축 구조물의 옥상과 같은 공간을 활용할 수도 있으므로, 폭넓은 분야에서 널리 보급이 가능하게 될 것이다.

아울러, 본 발명은 선행기술들에 비하여 고속 회전에 대한 마찰 저감 대책을 강구하지 않더라도 전술한 발전축의 단부에 구비된 회전속도 조절부와 함께, 풍력 발전부의 풍량조절 모듈의 협력에 의하여 발전용 블레이드가 풍동을 통하여 유입되는 풍량에 맞게 적절한 범위내에서 회전 속도를 조절하면서 지속적으로 발전을 수행하게 되므로, 장치 전체의 내구성을 높이고 수명 연한도 늘릴 수 있게 될 것이다.

또한, 본 발명의 풍력 발전부와 태양광 발전부에 의하여 생산된 전기 에너지 중 잉여 에너지는 전력 회사에 판매하여 새로운 수익원의 창출 또한 가능하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부의 전체적인 구조를 나타낸 사시 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부 중 발전저장 모듈 주변부의 부분 확대 사시 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부 중 풍량조절 모듈 주변부의 부분 확대 사시 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부 중 풍량조절 모듈과 회전속도 조절부의 작동 상태를 도시한 부분 단면 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 태양광 발전부의 전체적인 구조를 도시한 사시 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 발전 장치가 시공된 상태를 도시한 사시 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부(100)의 전체적인 구조를 나타낸 사시 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부(100) 중 발전저장 모듈(120) 주변부의 부분 확대 사시 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부(100) 중 풍량조절 모듈(130) 주변부의 부분 확대 사시 개념도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 풍력 발전부(100) 중 풍량조절 모듈(130)과 회전속도 조절부(150)의 작동 상태를 도시한 부분 단면 개념도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 발전 장치의 주요부인 태양광 발전부(200)의 전체적인 구조를 도시한 사시 개념도이다.

아울러, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 발전 장치가 시공된 상태를 도시한 사시 개념도이다.

참고로, 도 2에서 일점 쇄선으로 표시된 화살표는 풍동(101)을 관통하여 지나는 바람의 방향을 가리키며, 도면에서 미설명 부호로 107은 보조 지지축을 나타낸다.

본 발명은 도시된 바와 같이, 수용 시설부(300) 상부에 풍력 발전부(100)가 설치되고, 풍력 발전부(100)의 상부에 태양광 발전부(200)가 배치된 구조임을 파악할 수 있다.

우선, 풍력 발전부(100)는 바람의 흐름을 허용하는 양단 관통의 풍동(101)과, 풍동(101)을 회전 지지하는 지지축(102)과, 풍동(101)을 관통하여 배치되는 발전축(103)의 단부에 바람을 맞아 회전하는 발전용 블레이드(104)가 장착되는 것이다.

그리고, 태양광 발전부(200)는 풍력 발전부(100)의 상부에 배치되고, 경사 각도 조절이 가능하게 장착되는 집광 패널(201)을 포함하는 것이다.

또한, 수용 시설부(300)는 풍력 발전부(100)의 하부에 배치되고, 일정 크기의 공간을 가지는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용이 가능함은 물론이다.

우선, 수용 시설부(300)는, 풍력 발전부(100)가 상면에 배치되는 천장 패널(310)과, 천장 패널(310)의 가장자리를 따라 복수로 배치되는 복수의 지지 기둥(320)을 포함할 수 있다.

여기서, 수용 시설부(300)는, 전술한 구조 외에도 일반적인 건축 구조물, 이를테면 단독주택이나 공장 또는 아파트, 빌라 등과 같은 집합건물이 될 수도 있으며, 전술한 건축 구조물의 옥상에 풍력 발전부(100)를 배치하고, 그 위에 태양광 발전부(200)를 배치하는 등의 응용 및 변형 설계가 가능함은 물론이다.

이때, 수용 시설부(300)는 고령자들의 쉼터로 활용하거나, 시골 농가의 창고나 냉장고 또는 소형 전기 기기의 충전소 등과 같은 시설로 활용하거나, 등산객들의 비상 대피소로 활용하거나, 관광명소의 매표소나 매점 또는 기념품 가게 등의 용도로 활용하거나, 낙도나 오지의 낚시꾼이나 방문객들의 쉼터로 활용하거나, 비교적 넓은 농장이라면 휴식 시간의 쉼터로 활용하는 등 폭넓은 용도로 활용할 수 있을 것이다.

한편, 풍력 발전부(100)는, 풍동(101)에 장착되어 수용 시설부(300)의 상면과 구름 접촉하며, 지지축(102)을 기준으로 회전하는 풍동(101)의 하중을 분산 지지하는 복수의 방향성 캐스터(110)와, 발전저장 모듈(120) 및 풍량조절 모듈(130)을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

여기서, 발전저장 모듈(120)은 발전축(103)에 연결되어 풍동(101)에 내장되고, 발전축(103)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하며 전기 에너지를 저장하기 위하여 마련된 것이다.

이때, 풍량조절 모듈(130)은 발전축(103)에 장착되어 풍동(101)의 일단부로부터 불어들어오는 바람에 따라 펼쳐지고 좁혀지며, 풍동(101)의 타단부를 통하여 발전용 블레이드(104)를 회전시키도록 배출되는 바람의 양을 조절하기 위하여 마련된 것이다.

방향성 캐스터(110)는, 도 2를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 풍동(101)의 외주면에 고정되는 지지 브라켓(111)과, 지지 브라켓(111)의 단부에 회전 가능하게 결합되는 회전 브라켓(112)과, 회전 브라켓(112)에 회전 가능하게 장착되는 휠(113)을 포함할 수 있다.

방향성 캐스터(110)는, 풍동(101)이 바람이 부는 방향을 따라 지지축(102)을 중심으로 회전할 때 풍동(101)의 하중을 효과적으로 분산 지지하면서 원활한 풍동(101) 자체의 회전 또한 지지하기 위하여 마련된 것이다.

아울러, 풍력 발전부(100)는, 풍동(101)의 타단부 외주면 상측에 장착되는 풍향타(105)를 더 구비하여 풍향에 따른 풍동(101)의 회전을 더욱 원활히 보조할 수 있을 것이다.

또한, 풍력 발전부(100)는, 풍동(101)의 외주면 상측에 왕복 가능하게 배치되는 무게추(141)를 포함하는 중량조절 모듈(140)을 더 구비할 수도 있다.

중량조절 모듈(140)은 풍동(101)이 지지축(102)을 기준으로 회전할 때, 풍동(101)에 내장된 후술할 발전저장 모듈(120) 및 풍량조절 모듈(130)을 구성하는 각 부품들의 서로 다른 무게 및 부피로 인하여 어느 일측으로 하중과 원심력이 쏠리는 것을 일정 정도 완화하기 위하여 마련된 것이다.

즉, 중량조절 모듈(140)은, 중앙에 관통공(141h)이 뚫려있는 원형 블록 형상의 무게추(141)와, 무게추(141)가 왕복 가능하도록, 관통공(141h)보다 작은 직경을 가진 일정 길이의 이동허용 봉(142)과, 풍동(101)의 외주면 상측에 하단부가 각각 고정되고, 이동허용 봉(142)의 양단부를 상단부가 각각 받침 지지하는 돌출봉(143)을 포함할 수 있다.

다시말해, 무게추(141)가 이동허용 봉(142)을 따라 무작위로 이동 가능하도록 하여 지지축(102)을 기준으로 회전하는 풍동(101) 내부의 각 구성부(120, 130)들에 의한 하중과 원심력의 쏠림 현상을 일정 정도 완화시키게 되는 것이다.

한편, 발전저장 모듈(120)은, 도 2와 함께 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 풍동(101)에 내장되는 발전 모터(121)와, 발전 모터(121)의 구동축 단부에 장착되는 발전 풀리(122)와, 발전축(103)에 장착되는 피동 풀리(123)와, 발전 풀리(122)와 피동 풀리(123)를 상호 연결하는 발전 벨트(124)를 포함할 수 있다.

그리고, 발전저장 모듈(120)은, 발전 모터(121)와 전기적으로 연결되며, 발전 모터(121)에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지(125)와, 축전지(125)와 전기적으로 연결되며, 지지축(102)을 통해 외부의 전력 사용처(이하 미도시)에 축전지(125)의 전기 에너지를 공급하는 전원공급 케이블(126)을 포함할 수도 있다.

여기서, 전술한 전력 사용처는 바로 아래의 수용 시설부(300)의 조명이나 냉난방용 전력일 수도 있고, 주변 건축 구조물의 기타 전력 수급처가 될 수도 있을 것이다.

이때, 발전저장 모듈(120)은, 수용 시설부(300)의 상면에 고정되고 지지축(102)이 안착되는 고정봉(106)에 장착되며, 발전 모터(121)의 양극과 연결되는 양극 동판(127a)과, 고정봉(106)에 장착되며, 발전 모터(121)의 음극과 연결되는 음극 동판(127b)을 더 포함할 수 있다.

그리고, 발전저장 모듈(120)은, 양극 동판(127a)과 접촉하며, 발전 모터(121)의 양극과 연결되는 도전성의 양극 카본 플레이트(128a)와, 음극 동판(127b)과 접촉하며, 발전 모터(121)의 음극과 연결되는 도전성의 음극 카본 플레이트(128b)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 발전저장 모듈(120)은, 양극 카본 플레이트(128a)를 고정시키도록 지지축(102)에 장착되며, 양극 카본 플레이트(128a)를 양극 동판(127a)측으로 밀어붙이는 탄성력을 발생시키는 양극고정용 스프링(128sa)을 더 포함할 수 있다.

그리고, 발전저장 모듈(120)은, 음극 카본 플레이트(128b)를 고정시키도록 지지축(102)에 장착되며, 음극 카본 플레이트(128b)를 음극 동판(127b)측으로 밀어붙이는 탄성력을 발생시키는 음극고정용 스프링(128sb)을 더 포함할 수 있다.

그리고, 발전저장 모듈(120)은, 양극고정용 스프링(128sa)을 내장하며, 발전 모터(121)의 양극과 양극 카본 플레이트(128a)를, 제1 양극 단자 케이블(129ca)을 통하여 상호 전기적으로 연결하는 제1 양극 단자 케이블 박스(129a)를 더 포함할 수 있다.

또한, 발전저장 모듈(120)은, 음극고정용 스프링(128sb)을 내장하며, 발전 모터(121)의 음극과 음극 카본 플레이트(128b)를, 제1 음극 단자 케이블(129cb)을 통하여 상호 전기적으로 연결하는 제1 음극 단자 케이블 박스(129b)를 더 포함할 수도 있다.

아울러, 발전저장 모듈(120)은, 발전 모터(121)의 양극을 축전지(125)의 양극 단자와 전기적으로 연결시키는 제2 양극 단자 케이블(125a)과, 발전 모터(121)의 음극을 축전지(125)의 음극 단자와 전기적으로 연결시키는 제2 음극 단자 케이블(125b)을 더 구비할 수 있다.

또한, 발전저장 모듈(120)은, 양극 동판(127a)과 양극 카본 플레이트(128a)의 접촉부로부터 전력 사용처의 양극 단자와 연결되도록 연장되는 제1 외부 케이블(126a)과, 음극 동판(127b)과 음극 카본 플레이트(128b)의 접촉부로부터 전력 사용처의 음극 단자와 연결되도록 연장되는 제2 외부 케이블(126b)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

즉, 전술한 전원공급 케이블(126)은 제1 외부 케이블(126a) 및 제2 외부 케이블(126b)인 것이다.

한편, 풍량조절 모듈(130)은, 도 2와 함께 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 발전축(103)의 일정 지점에 고정되는 제1 고정편(131)과, 제1 고정편(131)으로부터 발전용 블레이드(104)측을 향하여 일정 거리 이격되어 발전축(103)에 고정되는 제2 고정편(132)과, 제1 고정편(131) 및 제2 고정편(132) 사이에서 왕복 가능하게 발전축(103)상에 장착되는 이동편(133)을 포함할 수 있다.

그리고, 풍량조절 모듈(130)은, 제1 고정편(131)의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되는 일정 길이를 가진 복수의 주 버팀대(134)와, 일단부는 복수의 주 버팀대(134)에 각각 회동 가능하게 결합되고, 타단부는 이동편(133)의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되며, 주 버팀대(134)보다 짧은 길이를 가진 복수의 부 버팀대(135)를 포함할 수 있다.

그리고, 풍량조절 모듈(130)은, 이동편(133)과 제2 고정편(132)에 각각 양단부가 접촉되게 발전축(103)에 장착되고, 이동편(133)이 제1 고정편(131)측과 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 이동편용 스프링(136)을 포함할 수도 있다.

또한, 풍량조절 모듈(130)은, 복수의 주 버팀대(134) 전부를 덮도록 복수의 주 버팀대(134)가 각각 고정되며, 제1 고정편(131)의 가장자리로부터 발전용 블레이드(104)측으로 연장되는 절첩막(137)을 포함할 수도 있을 것이다.

여기서, 주 버팀대(134)는 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 제1 고정편(131)의 가장자리를 따라 방사상으로 배치되는 제1 힌지편(134g)에 회동 가능하게 결합된다.

이때, 부 버팀대(135)는, 이동편(133)의 가장자리를 따라 방사상으로 배치되는 제2 힌지편(135ga)과, 주 버팀대(134) 각각에 형성된 제3 힌지편(135gb)에 각각 양단부가 회동 가능하게 결합된다.

한편, 본 발명은 발전축(103)의 단부에 구비되며, 복수의 발전용 블레이드(104)를 회동 가능하게 장착시키는 회전속도 조절부(150)를 더 구비할 수 있다.

절첩막(137)에 닿는 풍량이 많아지고 풍속이 증대되어 이동편(133)이 도 5(b)와 같이 제2 고정편(132)측으로 이동함에 따라 절첩막(137)이 좁혀지면, 회전속도 조절부(150)에 의하여 복수의 발전용 블레이드(104)들 각각의 말단은 발전축(103)의 단부로부터 멀어지는 방향으로 회동을 허용하게 되는 것이다.

이러한 회전속도 조절부(150)는, 발전축(103)의 단부에 구비되는 블레이드 박스(151)와, 블레이드 박스(151)의 외측면으로부터 함몰되어 발전용 블레이드(104)의 익근부(104r)(翼根部)가 수용되는 공간을 형성하는 복수의 수용홈(152)과, 수용홈(152)에 배치되어 익근부(104r)를 회동 가능하게 장착시키는 회동핀(153)을 포함한다.

그리고, 회전속도 조절부(150)는, 익근부(104r)로부터 수용홈(152)의 측벽측으로 돌출되는 지지 설편(154)과, 지지 설편(154)과 수용홈(152)의 측벽에 각각 양단부가 접촉되어 신축 가능하게 배치되는 블레이드 스프링(155)을 포함한다.

즉, 바람이 약할 때는 도 4의 실선 부분과 함께 도 5(a)와 같이 이동편용 스프링(136)이 신장되어 주 버팀대(134)들과 절첩막(137)이 펼쳐져 전체적으로 밑면이 넓은 원뿔대 형상을 이루게 되어 풍동(101)의 타단부를 통해 배출되는 풍량도 적을 뿐만 아니라, 풍속도 느리게 된다.

따라서, 이러한 상태에서는 복수의 발전용 블레이드(104)들 또한 블레이드 박스(151)에 대하여 거의 회동하지 않고 회전하는 상태를 유지하게 될 것이다.

이에 비하여 바람이 강할 때는 도 4의 점선 부분과 함께 도 5(b)와 같이 이동편용 스프링(136)이 수축되어 주 버팀대(134)들과 절첩막(137)이 좁혀져 전체적으로 밑면이 좁은 원뿔대 형상(도 4의 점선 부분 참조)을 이루게 되어 풍동(101)의 타단부를 통해 배출되는 풍량도 많을 뿐만 아니라, 풍속도 빠르게 된다.

따라서, 이러한 상태에서는 복수의 발전용 블레이드(104)들 또한 블레이드 박스(151)에 대하여 회동하여 발전축(103)과 함께 회전함으로써, 지나치게 빠르게 회전하지 않는 범위 내에서 적정 속도로 회전하는 상태를 유지하게 될 것이다.

한편, 태양광 발전부(200)는, 도 6과 같은 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

즉, 태양광 발전부(200)는, 수용 시설부(300) 상측에 설치되어 풍력 발전부(100)가 그 내부에 배치되는 수용 프레임(500)의 상면(510)에 고정된 주 지지대(230)와, 제1, 2 연결 모듈(210, 220)을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

제1 연결 모듈(210)은 수용 프레임(500)의 상면(510)에 대하여 경사지게 배치되는 집광 패널(201)의 상단부 가장자리와 연결되며, 주 지지대(230)의 상하 길이 방향을 따라 높낮이 조절 가능하게 장착되는 제1 밴드(211)를 포함하는 것이다.

제2 연결 모듈(220)은 제1 밴드(211)의 하부에 배치되어 주 지지대(230)의 하부측 외주면에 장착되는 제2 밴드(221)를 포함하며, 집광 패널(201)의 배면과 제2 밴드(221)를 상호 회동 가능하게 연결하는 것이다.

여기서, 주 지지대(230)는, 수용 시설부(300)의 상측에 별도로 마련된 것이며, 경우에 따라서 지주형 풍력 발전기의 지지대(이하 미도시)가 될 수도 있을 것이다.

이때, 태양광 발전부(200)는, 집광 패널(201)이 강풍에 이탈되는 것을 방지하도록, 집광 패널(201)의 하단부 가장자리와 수용 프레임(500)의 상면(510)을 상호 연결하는 계류 모듈(240)을 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

계류 모듈(240)은, 집광 패널(201)의 하단부 가장자리 양측에 각각 형성된 제1 하부 연결 고리(241)와, 수용 프레임(500)의 상면(510)에 고정되어 하부 연결 고리의 직하부에 배치되는 고정 블록(242)과, 고정 블록(242) 각각의 상면에 형성되는 제2 하부 연결 고리(243)와, 제1 하부 연결 고리(241) 및 제2 하부 연결 고리(243)를 서로 연결하는 고정 와이어(244)를 포함할 수도 있다.

한편, 제1 연결 모듈(210)은, 제1 밴드(211)의 외주면에 이격 형성된 복수의 제1 상부 연결 고리(212)와, 집광 패널(201)의 상단부 가장자리에 이격 형성된 복수의 제2 상부 연결 고리(213)와, 복수의 제1 상부 연결 고리(212)와 복수의 제2 상부 연결 고리(213)를 상호 연결하는 연결 와이어(214)를 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

여기서, 제1 연결 모듈(210)은, 특별히 도시하지 않았으나, 제1 상부 연결 고리(212) 각각과 연결 와이어(214)의 상단부 사이에 감거나 풀 수 있는 스풀(spool)과 같은 것을 구비하거나, 구동력을 전달받아 가동되는 윈치를 각각 장착하여 연결 와이어(214) 각각의 전체 길이를 조정함으로써, 장력을 조정하거나 집광 패널(201)의 경사각을 조정할 수 있을 것이다.

이때, 집광 패널(201)의 경사각 조절은 전술한 제1 연결 모듈(210) 외에도 제1 밴드(211)의 장착 위치를 주 지지대(230)의 상하 방향을 따라 조정함으로써 연동하여 조정할 수 있을 것이다.

한편, 제2 연결 모듈(220)은, 집광 패널(201)의 배면에 형성되어 집광 패널(201)의 상단부 가장자리 및 하단부 가장자리와 팽행하게 배치되는 설치 바(222)와, 상, 하부 연결 조인트(223, 224)에 양단부가 연결되는 받침 바(225)를 포함하는 구조임을 알 수 있다.

상부 연결 조인트(223)는 설치 바(222)의 길이 방향을 따라 이격하여 배치되는 복수의 부재이며, 하부 연결 조인트(224)는 제2 밴드(221)의 외주면을 따라 이격하여 배치되는 복수의 부재이다.

받침 바(225)는 복수의 상부 연결 조인트(223) 및 복수의 하부 연결 조인트(224)에 양단부가 각각 전방향으로 회동 가능하게 장착되는 것이다.

따라서, 위와 같은 제1, 2 연결 모듈(210, 220) 및 계류 모듈(240)을 포함하는 태양광 발전부(200)에 의하면, 강풍이 불어오더라도 집광 패널(201)이 주 지지대(230)로부터 분리되어 이탈되는 일이 없이 태양의 고도 및 이동경로에 따라 최대한의 집광 면적을 확보하는 경사도 조절도 가능하게 될 것이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 복합 발전 장치는 도 1과 같이 소규모의 발전 설비로 활용함과 동시에, 전술한 바와 같이 수용 시설부(300)를 다양한 용도로 활용하여 사용할 수 있음은 물론, 도 7과 같이 비교적 큰 규모의 발전 단지에도 적용할 수 있을 것이다.

예를 들어 산비탈이나 구릉 같은 설치 지역에 큰 면적의 집광 패널(201)을 포함하는 태양광 발전부(200)를 설치하고, 그 주변에 작업자가 접근 가능한 사다리 등이 구비되어 골조에 의하여 받침 지지되는 장소에 복수의 풍력 발전부(100)를 설치하여 오지나 낙도 지역의 전력 공급에 활용할 수도 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 설치 공간과 장소의 제약을 받지 않고 저렴하고 간단하게 태양광 및 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있도록 하는 복합 발전 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...풍력 발전부
101...풍동
102...지지축
103...발전축
104...발전용 블레이드
104r...익근부
105...풍향타
106...고정봉
110...방향성 캐스터
111...지지 브라켓
112...회전 브라켓
113...휠
120...발전저장 모듈
121...발전 모터
122...발전 풀리
123...피동 풀리
124...발전 벨트
125...축전지
125a...제2 양극 단자 케이블
125b...제2 음극 단자 케이블
126...전원공급 케이블
126a...제1 외부 케이블
126b...제2 외부 케이블
127a...양극 동판
127b...음극 동판
128a...양극 카본 플레이트
128b...음극 카본 플레이트
128sa...양극고정용 스프링
128sb...음극고정용 스프링
129a...제1 양극 단자 케이블 박스
129b...제1 음극 단자 케이블 박스
129ca...제1 양극 단자 케이블
129cb...제1 음극 단자 케이블
130...풍량조절 모듈
131...제1 고정편
132...제2 고정편
133...이동편
134...주 버팀대
134g...제1 힌지편
135...부 버팀대
135ga...제2 힌지편
135gb...제3 힌지편
136...이동편용 스프링
137...절첩막
140...중량조절 모듈
141...무게추
141h...관통공
142...이동허용 봉
143...돌출봉
150...회전속도 조절부
151...블레이드 박스
152...수용홈
153...회동핀
154...지지 설편
155...블레이드 스프링
200...태양광 발전부
201...집광 패널
210...제1 연결 모듈
211...제1 밴드
212...제1 상부 연결 고리
213...제2 상부 연결 고리
214...연결 와이어
220...제2 연결 모듈
221...제2 밴드
222...설치 바
223...상부 연결 조인트
224...하부 연결 조인트
225...받침 바
230...주 지지대
240...계류 모듈
241...제1 하부 연결 고리
242...고정 블록
243...제2 하부 연결 고리
244...고정 와이어
300...수용 시설부
310...천장 패널
320...지지 기둥
500...수용 프레임
510...수용 프레임(500)의 상면

Claims (6)

1. 바람의 흐름을 허용하는 양단 관통의 풍동과, 상기 풍동을 회전 지지하는 지지축과, 상기 풍동을 관통하여 배치되는 발전축의 단부에 상기 바람을 맞아 회전하는 발전용 블레이드가 장착되는 풍력 발전부;
   상기 풍력 발전부의 상부에 배치되고, 경사 각도 조절이 가능하게 장착되는 집광 패널을 포함하는 태양광 발전부; 및
   상기 풍력 발전부의 하부에 배치되고, 일정 크기의 공간을 가지는 수용 시설부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 풍력 발전부는,
   상기 풍동에 장착되어 수용 시설부의 상면과 구름 접촉하며, 상기 지지축을 기준으로 회전하는 상기 풍동의 하중을 분산 지지하는 복수의 방향성 캐스터와,
   상기 발전축에 연결되어 상기 풍동에 내장되고, 상기 발전축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하며 상기 전기 에너지를 저장하는 발전저장 모듈과,
   상기 발전축에 장착되어 상기 풍동의 일단부로부터 불어들어오는 바람에 따라 펼쳐지고 좁혀지며, 상기 풍동의 타단부를 통하여 상기 발전용 블레이드를 회전시키도록 배출되는 상기 바람의 양을 조절하는 풍량조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 발전저장 모듈은,
   상기 풍동에 내장되는 발전 모터와,
   상기 발전 모터의 구동축 단부에 장착되는 발전 풀리와,
   상기 발전축에 장착되는 피동 풀리와,
   상기 발전 풀리와 상기 피동 풀리를 상호 연결하는 발전 벨트와,
   상기 발전 모터와 전기적으로 연결되며, 상기 발전 모터에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지와,
   상기 축전지와 전기적으로 연결되며, 상기 지지축을 통해 외부의 전력 사용처에 상기 축전지의 전기 에너지를 공급하는 전원공급 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 풍량조절 모듈은,
   상기 발전축의 일정 지점에 고정되는 제1 고정편과,
   상기 제1 고정편으로부터 상기 발전용 블레이드측을 향하여 일정 거리 이격되어 상기 발전축에 고정되는 제2 고정편과,
   상기 제1 고정편 및 상기 제2 고정편 사이에서 왕복 가능하게 상기 발전축상에 장착되는 이동편과,
   상기 제1 고정편의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되는 일정 길이를 가진 복수의 주 버팀대와,
   일단부는 상기 복수의 주 버팀대에 각각 회동 가능하게 결합되고, 타단부는 상기 이동편의 가장자리를 따라 방사상으로 회동 가능하게 배치되며, 상기 주 버팀대보다 짧은 길이를 가진 복수의 부 버팀대와,
   상기 이동편과 상기 제2 고정편에 각각 양단부가 접촉되게 상기 발전축에 장착되고, 상기 이동편이 상기 제1 고정편측과 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 이동편용 스프링과,
   상기 복수의 주 버팀대 전부를 덮도록 상기 복수의 주 버팀대가 각각 고정되며, 상기 제1 고정편의 가장자리로부터 상기 발전용 블레이드측으로 연장되는 절첩막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 발전축의 단부에 구비되며, 복수의 상기 발전용 블레이드를 회동 가능하게 장착시키는 회전속도 조절부를 더 포함하며,
   상기 절첩막에 닿는 풍량이 많아지고 풍속이 증대되어 상기 이동편이 상기 제2 고정편측으로 이동함에 따라 상기 절첩막이 좁혀지면, 상기 회전속도 조절부에 의하여 복수의 상기 발전용 블레이드들 각각의 말단은 상기 발전축의 단부로부터 멀어지는 방향으로 회동을 허용하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 태양광 발전부는,
   상기 수용 시설부 상측에 설치되어 상기 풍력 발전부가 그 내부에 배치되는 수용 프레임의 상면에 고정된 주 지지대와,
   상기 수용 프레임의 상면에 대하여 경사지게 배치되는 상기 집광 패널의 상단부 가장자리와 연결되며, 상기 주 지지대의 상하 길이 방향을 따라 높낮이 조절 가능하게 장착되는 제1 밴드를 포함하는 제1 연결 모듈과,
   상기 제1 밴드의 하부에 배치되어 상기 주 지지대의 하부측 외주면에 장착되는 제2 밴드를 포함하며, 상기 집광 패널의 배면과 상기 제2 밴드를 상호 회동 가능하게 연결하는 제2 연결 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 장치.

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