KR20200077283A - Floating wind power generator - Google Patents

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KR20200077283A
KR20200077283A KR1020180166647A KR20180166647A KR20200077283A KR 20200077283 A KR20200077283 A KR 20200077283A KR 1020180166647 A KR1020180166647 A KR 1020180166647A KR 20180166647 A KR20180166647 A KR 20180166647A KR 20200077283 A KR20200077283 A KR 20200077283A
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floating
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KR1020180166647A
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김우열
박창언
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김우열
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Abstract

The present invention provides a floating wind power generator which may increase stability and robustness, and maximize the effect of wind power generation by using strong wind blowing at high altitude by floating power generation units in the air regardless of the difficult location conditions according to wind direction, wind speed, and installation environment. To this end, the present invention provides a floating wind power generator comprising: a flotation body including at least one chamber in which the flotation gas is accommodated, and provided with an air tunnel through which air can pass; a wind power generation unit which is at least partially installed on the air tunnel to generate electric energy from the pressure of air passing through the air tunnel; a connection cable connecting the floatation body and the ground to each other; and an elevation adjustment unit installed on the ground to adjust the length of the connection cable connected to the floatation body.

Description

부양식 풍력발전장치{FLOATING WIND POWER GENERATOR}Flotation Wind Power Generator {FLOATING WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것으로, 상세하게는 공중에 부양된 상태에서 풍력을 받아 이로부터 전기를 생산할 수 있는 부양식 풍력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generation device, and more particularly, to a floating wind power generation device capable of receiving wind power in the air and producing electricity therefrom.

최근 기후 변화 및 환경오염에 대비하기 위한 풍력발전, 태양광발전, 등의 신재생에너지를 이용한 발전에 높은 관심과 투자가 증가되고 있다.Recently, high interest and investment in power generation using new and renewable energy such as wind power generation, solar power generation, and the like to prepare for climate change and environmental pollution have increased.

그 중 풍력발전은 태양광과 달리 항시 공기의 흐름이 생기므로 다른 연료의 소비 없이 지속적인 발전이 가능하고, 부가 쓰레기나 폐기물 발생이 없으며, 온실가스를 배출하지 않는 등의 많은 장점으로 여러 대체에너지 중에서도 경쟁력이 큰 발전 방식이다.Among them, unlike wind power, wind power generation always generates air without any fuel consumption, so there is no additional waste or waste, and it does not emit greenhouse gases. It is a highly competitive development method.

상기한 장점에도 불구하고, 최근 풍력발전기는 풍향, 풍속, 설치환경을 고려한 까다로운 입지조건과 발전용량의 극대화를 위해 대형화되고 있는 실정이다.In spite of the above-mentioned advantages, recently, wind power generators are currently being enlarged in order to maximize demanding location conditions and installation capacity considering wind direction, wind speed, and installation environment.

이와 같이 대형화되고 있는 풍력발전기는 거대한 설비규모로 인하여 오히려 설치비용이 증가되는 문제가 있고, 지상에서 비교적 풍속이 강한 산악과 바다 주변에는 설치하기 어려워 설치비용이 더욱 증가되는 문제가 있다.In this way, the wind power generator which is being enlarged has a problem that the installation cost is increased due to the large size of the facility, and it is difficult to install it in the mountains and the sea where the wind speed is relatively high on the ground, which increases the installation cost.

또한 산악이나 바다 주변에 설치되었다 하더라도 거대화로 인하여 사용 중 유지 보수에 상당한 어려움이 발생되며, 수십 미터나 되는 날개 회전에 의한 소음 발생 문제와 시각적 위화감 등 환경적으로도 부정적인 지적을 받고 있다.In addition, even if it is installed around the mountain or the sea, there is considerable difficulty in maintenance during use due to enormous size, and it is also negatively pointed out in the environment, such as noise caused by the rotation of wings of several tens of meters and visual discomfort.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0060905호(2014.05.21.공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0060905 (2014.05.21. public)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 풍향, 풍속, 설치환경에 따른 까다로운 입지조건과 무관하게 발전유닛들을 공중에 부양하여 고고도에서 부는 강한 바람을 이용하여 풍력발전의 효과를 극대화시킬 수 있고, 안정성과 견고성을 증대시킬 수 있는 부양식 풍력발전장치를 제공함에 있다.The object of the present invention is to solve the conventional problems, the present invention is to wind power generation by using strong winds blowing at high altitude by floating power units in the air regardless of the demanding location conditions according to the wind direction, wind speed, installation environment It is to provide a floating wind power generator that can maximize the effect and increase stability and robustness.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 부양식 풍력발전장치는, 부양기체가 수용되는 적어도 하나의 챔버를 구비하고, 공기가 지날 수 있도록 관통하여 형성되는 공기터널이 마련되는 부양체; 상기 공기터널 상에 적어도 일부분이 설치되어 상기 공기터널을 통과하는 공기의 압력으로부터 전기에너지를 생산하는 풍력발전유닛; 상기 부양체와 지상을 연결하여 상기 부양체의 고도를 제한하는 연결케이블; 및 지상에 설치되어 상기 연결케이블의 길이를 조정하는 고도조정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention described above, the floating wind power generator according to the present invention is provided with at least one chamber in which the floating gas is accommodated, and an air tunnel formed through the air to pass through is provided. sieve; A wind power generation unit installed at least partially on the air tunnel to produce electric energy from the pressure of air passing through the air tunnel; A connection cable connecting the support body and the ground to limit the height of the support body; And an altitude adjustment unit installed on the ground to adjust the length of the connection cable.

이때 상기 공기터널은, 상기 부양체의 전단부에 형성되어 공기의 흐름방향을 따라 점차적으로 작아지는 공기통로를 가지는 유입부; 및 상기 유입부와 연결되어 일정한 크기의 공기통로를 가지며, 상기 풍력발전유닛이 설치되는 풍속상승부;를 포함할 수 있다.At this time, the air tunnel, an inlet having an air passage formed in the front end portion of the support body and gradually reduced along the flow direction of the air; And it is connected to the inlet has a predetermined size of the air passage, the wind speed rising unit is installed the wind power unit; may include.

또한 상기 풍력발전유닛으로부터 생산된 발전량을 수신하고, 수신된 발전량을 기반으로 상기 고도조정유닛을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a control unit for receiving the amount of power generated from the wind power generation unit, and controlling the advanced adjustment unit based on the received amount of power generation.

이때 상기 제어부는, 제1 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제1 발전량을 수신하고, 상기 제1 고도와 고도차를 갖는 제2 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제2 발전량을 수신하며, 상기 제1 고도와 상기 제2 고도 중 상대적으로 많은 발전량이 생산되는 고도에 상기 부양체가 위치하도록 상기 고도조정유닛을 제어할 수 있다.At this time, the control unit receives the first generation amount generated during a certain generation operation time at a first altitude, and receives the second generation amount produced during a certain generation operation time at a second elevation having a difference between the first altitude and the The altitude adjustment unit may be controlled such that the support body is positioned at an altitude in which a relatively large amount of power generation is produced between the first altitude and the second altitude.

또한 상기 공기터널을 교차하는 수직선상에서 상기 부양체의 상단 또는 하단에 결합되어, 풍압에 의해 상기 부양체를 좌우방향으로 회전시키며 상기 공기터널이 공기의 흐름방향과 나란하게 일치되도록 하는 수직날개부를 더 포함할 수도 있다.In addition, it is coupled to the top or bottom of the float on the vertical line crossing the air tunnel, and rotates the float in the left and right directions by wind pressure to further vertical wing to make the air tunnel coincide with the flow direction of the air. It may include.

또한 상기 부양체의 좌측단 및 우측단에 결합되어, 상기 부양체의 상승양력을 발생시키는 수평날개부를 더 포함할 수도 있다.In addition, it may be further coupled to the left end and the right end of the flotation body, it may further include a horizontal wing portion for generating a lifting force of the flotation body.

또한 상기 고도조정유닛은, 상기 연결케이블의 일단과 연결되는 권취드럼; 및 상기 권취드럼을 회전시킴에 따라 상기 권취드럼에 상기 연결케이블을 감거나 풀면서 상기 연결케이블의 길이를 조정하는 구동부를 포함하는 것일 수 있다.In addition, the advanced adjustment unit, a winding drum connected to one end of the connecting cable; And a driving unit that adjusts the length of the connection cable while winding or uncoupling the connection cable to the winding drum as the winding drum rotates.

또한 상기 연결케이블은, 상기 부양체와 상기 고도조정유닛을 연결하며 상기 부양체의 고도를 제한하는 제1 연결케이블; 및 상기 풍력발전유닛과 지상의 발전소를 연결하며 상기 풍력발전유닛에서 생산된 전기에너지를 지상의 발전소로 송전하는 제2 연결케이블을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the connecting cable, the first connecting cable for connecting the support and the altitude adjustment unit to limit the altitude of the support; And a second connection cable that connects the wind power generation unit to a power plant on the ground and transmits the electric energy produced by the wind power generation unit to a power plant on the ground.

본 발명에 따른 부양식 풍력발전장치는 풍향, 풍속, 설치환경 등의 입지조건과 무관하게 공중에 부양하여 풍향에 따라 대처가 가능하고, 지상과 비교하여 상대적으로 강한 풍속을 이용할 수 있으며, 설치 및 사용 편의를 향상시킬 수 있다.The floating wind power generation apparatus according to the present invention can be floated in the air regardless of the location conditions such as wind direction, wind speed, and installation environment, so that it can respond according to the wind direction, and can use a relatively strong wind speed compared to the ground. It can improve the ease of use.

또한 본 발명은 공기터널로 유입되는 풍속을 증대시킬 수 있기 때문에, 풍력발전량을 더욱 높일 수 있다.In addition, since the present invention can increase the wind speed flowing into the air tunnel, it is possible to further increase the amount of wind power generation.

또한 본 발명은 시시각각 변화되는 풍속에 따라 최고 풍속이 유지되는 고도에 부양체의 위치를 제어할 수 있기 때문에, 발전효율을 더욱 높일 수 있다.In addition, since the present invention can control the position of the floater at an altitude at which the maximum wind speed is maintained according to the wind speed that changes from time to time, power generation efficiency can be further increased.

또한 본 발명에 따른 부양체는 공기터널을 통과하는 공기의 흐름방향을 항상 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 터빈날개를 향해 수직의 풍압을 균일하게 제공하여 발전효율을 높일 수 있고, 부양체의 평형 안정성도 높일 수 있다.In addition, the floating body according to the present invention can always maintain a constant flow direction of air passing through the air tunnel, thereby uniformly providing vertical wind pressure toward the turbine blades, thereby improving power generation efficiency, and equilibrium stability of the floating body. Can also be increased.

또한 본 발명에 따른 부양체는 강한 풍압에 비례하여 풍압에 수직한 상 방향으로 상승양력을 발생시킬 수 있기 때문에, 부양체가 후방으로 밀려나는 것을 예방하여 초기 설정된 고도에서 크게 벗어나지 않도록 할 수 있다.In addition, the float according to the present invention can generate an upward lift in the upward direction perpendicular to the wind pressure in proportion to the strong wind pressure, thereby preventing the float from being pushed backwards so as not to deviate significantly from the initially set altitude.

또한 본 발명에 따른 부양체는 특정 부분의 손상으로 부양기체의 일부가 소실되더라도 부양체의 추락을 예방하는 등 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, the support body according to the present invention can improve safety such as preventing the fall of the support body even if a part of the support body is lost due to damage to a specific portion.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 측면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 정면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기터널을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
1 is an exemplary side view for explaining a floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view for explaining a floating wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary cross-sectional view for explaining a floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram for explaining an air tunnel according to an embodiment of the present invention.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same name and the same code are used for the same configuration, and additional description is omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 측면 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 정면 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치를 설명하기 위한 단면 예시도이다.1 is a side view for explaining a floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view for explaining a floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 Is an exemplary cross-sectional view for explaining a floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부양식 풍력발전장치는, 부양체(100), 풍력발전유닛(200), 연결케이블(300), 고도조정유닛 및 제어부를 포함한다.1 to 3, the floating wind power generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a floating body 100, a wind power generation unit 200, a connection cable 300, an advanced adjustment unit and a control unit .

상기 부양체(100)는, 부양기체가 수용되어 공중에 부양되는 구조물로써, 강한 풍압에 대해 평형 안정성을 유지하는 한편 풍압에 수직한 양력이 증대될 수 있도록 익형의 단면 구조를 가지도록 함이 바람직하다.The floating body 100 is a structure in which the floating gas is accommodated and floated in the air, and it is preferable to have a cross-sectional structure of the airfoil so that the lift perpendicular to the wind pressure can be increased while maintaining equilibrium stability against strong wind pressure. Do.

상기 챔버(110) 내부에 채워지는 부양기체는 공기보다 가벼운 기체로써, 헬륨, 수소 등이 채워질 수 있다.The floating gas filled in the chamber 110 is lighter than air, and may be filled with helium or hydrogen.

상기 부양체(100)는 적어도 하나의 챔버(110)를 포함할 수 있다. 일예로, 복수의 챔버(110)를 포함할 수 있다.The flotation body 100 may include at least one chamber 110. As an example, a plurality of chambers 110 may be included.

상기 복수의 챔버(110)는 부양체(100)의 전체 내부공간을 격자 구조로 구획하기 위한 것으로, 도시된 바와 같이, 복수의 챔버(110)가 구비되는 경우에는, 특정 챔버(110)의 손상으로 인하여 해당 챔버(110)에 채워진 부양기체가 소실되더라도, 다른 나머지 챔버(110)에 채워진 부양기체로부터 부양체(100)는 급작스런 추락이 차단되고, 이로써 부양체(100) 구조물의 안전성을 증대시킬 수 있다.The plurality of chambers 110 are for dividing the entire inner space of the support body 100 into a lattice structure, and as shown, when a plurality of chambers 110 are provided, damage to the specific chamber 110 Due to this, even if the floating gas filled in the corresponding chamber 110 is lost, the sudden fall of the floating body 100 from the floating gas filled in the other remaining chamber 110 is blocked, thereby increasing the safety of the floating body 100 structure. Can.

또한 챔버(110)는 부양체(100)의 하중을 고려하여 경량의 재질로 이루어짐이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄 등의 경량 금속이나 FRP 등의 연식 재질의 합성수지로 이루어질 수 있다. 상기 경량 금속으로 이루어진 경우 외부 충격으로부터 부양체(100)의 견고성을 높일 수 있고, 연식의 합성수지 재질로 이루어진 경우 부양체(100)의 하중을 줄일 수 있어 부양력을 높일 수 있다. 이렇게 연식의 합성수지 재질로 이루어진 챔버(110)는 내부에 채워지는 부양기체의 압력으로부터 그 형상을 형성할 수 있다.In addition, the chamber 110 is preferably made of a lightweight material in consideration of the load of the support body 100. For example, it may be made of a lightweight metal such as aluminum or a synthetic resin made of a soft material such as FRP. In the case of the lightweight metal, it is possible to increase the rigidity of the support body 100 from external impact, and when it is made of a soft synthetic resin material, it is possible to reduce the load of the support body 100, thereby increasing the lifting force. In this way, the chamber 110 made of soft synthetic resin material can form its shape from the pressure of the floating gas filled therein.

또한 챔버(110) 내부에는 부양기체가 채워지는 공기주머니인 기낭(111)이 수용될 수 있다. 이 경우 마치 타이어 내부에 수용되는 튜브와 같이, 챔버(110)는 외부 충격으로부터 내부의 기낭(111)을 보호할 수 있다.Also, inside the chamber 110, an air bag 111, which is an air bag filled with a floating gas, may be accommodated. In this case, like the tube accommodated inside the tire, the chamber 110 may protect the inner air bag 111 from external impact.

한편 상기 부양체(100)에는 공기가 지날 수 있도록 관통 형성되는 공기터널(130)을 포함한다.On the other hand, the floating body 100 includes an air tunnel 130 that is formed to pass through the air.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기터널을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.4 is a schematic diagram for explaining an air tunnel according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 공기터널(130)은 실질적으로 풍력발전을 위한 공기의 흐름을 도입하는 곳으로, 부양체(100)의 전방 끝단과 후방 끝단을 관통하여 개방시키며 수평 중심선 상을 따라 길게 배치될 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, the air tunnel 130 is a place that substantially introduces the flow of air for wind power generation, through the front end and the rear end of the support body 100 to open and on the horizontal center line It can be placed long along.

실시예에 따른 공기터널(130)은 유입부(131), 풍속상승부(133) 및 배출부(135)를 포함할 수 있다.The air tunnel 130 according to the embodiment may include an inlet part 131, a wind speed rising part 133, and an outlet part 135.

상기 유입부(131)는 전방의 공기 흐름을 대향하도록 부양체(100)의 전단부에 형성되어 공기의 흐름방향을 따라 점차적으로 작아지는 공기통로를 가지도록 형성된다.The inlet 131 is formed to have an air passage that is formed on the front end of the flotation body 100 to face the air flow in the front and gradually decreases along the air flow direction.

즉, 부양체(100)의 전방 끝단의 유입구(131a)로 유입되는 공기는 공기통로의 단면적이 점차적으로 작아지는 유입부(131)를 통과하는 과정에서 벤츄리 작용에 따라 이동속도(V1)가 점차적으로 상승된다.That is, the air flowing into the inlet 131a at the front end of the flotation body 100 gradually moves according to the venturi action in the process of passing through the inlet 131 where the cross-sectional area of the air passage gradually decreases. As it rises.

상기 풍속상승부(133)는 상기 풍력발전유닛(200)의 적어도 일부분이 설치되는 곳으로, 상기 유입부(131)의 후단부와 연결되어 일정한 크기의 공기통로를 가질 수 있다.The wind speed riser 133 is a place where at least a portion of the wind power generation unit 200 is installed, and may be connected to a rear end of the inlet 131 to have an air passage of a predetermined size.

즉, 상기 유입부(131)를 통과하면서 이동속도가 점차적으로 상승된 공기는 최고 속도(V2)를 유지하면서 풍속상승부(133)를 통과하게 된다.That is, air passing through the inlet portion 131 and gradually moving in speed passes the wind velocity rising portion 133 while maintaining the maximum velocity V2.

결국 외부 공기의 이동속도(V0)가 상대적으로 작은 경우라도, 상기 유입부(131)를 통과하면서 이동속도(V1)가 점차적으로 상승되고, 최종적으로 풍속상승부(133)를 통과하는 공기의 이동속도(V2)는 상대적으로 빠른 이동속도를 구현되기 때문에, 풍력발전량을 높일 수 있다.As a result, even when the moving speed V0 of the external air is relatively small, the moving speed V1 gradually increases while passing through the inlet part 131, and finally the air moving through the wind speed rising part 133 Since the speed V2 realizes a relatively fast moving speed, it is possible to increase the amount of wind power generation.

상기 배출부(135)는 부양체(100)의 후단부에 형성되어 공기의 흐름방향을 따라 점차적으로 커지는 공기통로를 가지도록 형성될 수 있다.The discharge part 135 may be formed to have an air passage formed on the rear end of the support body 100 and gradually increasing along the flow direction of air.

즉, 풍속상승부(133)를 통과한 다음 부양체(100)의 후방 끝단의 배출구(135a)를 향해 배출되는 공기는 공기통로의 단면적이 다시 점차적으로 커지는 배출부(135)를 통과하는 과정에서 벤츄리 작용에 따라 압력이 점차적으로 상승된다. 결국 배출부(135)측의 압력이 상승됨에 따라 풍압에 의해 후방으로 밀려나는 부양체(100)에 대해 전방으로 향하는 항력을 높일 수 있고, 이로써 부양체(100)의 위치 안정성을 향상시킬 수 있다.That is, after passing through the wind speed riser 133, the air discharged toward the outlet 135a of the rear end of the floater 100 passes through the discharger 135 where the cross-sectional area of the air passage gradually increases again. The pressure gradually increases with the action of Venturi. As a result, as the pressure of the discharge part 135 increases, the drag force directed toward the support body 100 pushed backward by the wind pressure can be increased, whereby the positional stability of the support body 100 can be improved. .

한편 부양체(100)는 외측면에 수직날개(150)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the floating body 100 may include a vertical wing 150 on the outer surface.

상기 수직날개(150)는 상기 공기터널(130)을 교차하는 수직선상에서 부양체(100)의 상단 또는 하단에 결합될 수 있다. 이러한 수직날개(150)는 풍압에 의해 부양체(100)를 좌우방향으로 회전시키며 상기 공기터널(130)의 유입구(131a)가 공기의 흐름방향(유입방향)과 나란하게 일치되도록 한다.The vertical wing 150 may be coupled to the top or bottom of the floating body 100 on a vertical line intersecting the air tunnel 130. The vertical wing 150 rotates the floating body 100 in the left and right directions by the wind pressure, so that the inlet 131a of the air tunnel 130 is aligned with the flow direction of the air (inflow direction).

이처럼 수직날개(150)는 공기터널(130)을 통과하는 공기의 흐름을 공기터널(130)과 나란하게 유지함으로써, 터빈날개(210)를 향해 수직의 풍압을 균일하게 제공할 수 있고, 이로써 풍력발전유닛(200)을 통한 발전효율을 높일 수 있으며, 부양체(100)가 항상 공기의 흐름방향과 나란하게 위치할 수 있게 함으로써, 부양체(100)의 평형 안정성을 높일 수도 있다.As such, the vertical wing 150 maintains the flow of air passing through the air tunnel 130 in parallel with the air tunnel 130, thereby uniformly providing vertical wind pressure toward the turbine wing 210, and thereby wind power. The power generation efficiency can be increased through the power generation unit 200, and the equilibrium stability of the support body 100 can be increased by allowing the support body 100 to always be positioned parallel to the air flow direction.

상기 수직날개(150)는 전술한 부양체(100) 구조와 동일하게 적어도 하나의 챔버(110)를 포함할 수 있다. 즉, 날개 형상으로 형성된 챔버(110)를 통해 구성될 수 있다.The vertical wing 150 may include at least one chamber 110 in the same manner as the above-described floating body 100 structure. That is, it may be configured through the chamber 110 formed in a wing shape.

또한 챔버 구조로 이루어진 수직날개(150)는 상기한 부양체(100)와 마찬가지로 하중을 고려하여 경량의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 등의 경량 금속이나 FRP 등의 연식 재질의 합성수지로 이루어질 수 있다. 상기 경량 금속으로 이루어진 경우 외부 충격으로부터 수직날개(150)의 견고성을 높일 수 있고, 연식의 합성수지 재질로 이루어진 경우 수직날개(150)의 하중을 줄일 수 있다. 이렇게 연식의 합성수지 재질로 이루어진 수직날개(150)는 내부에 채워지는 부양기체의 압력으로부터 날개 형상이 유지될 수 있다. 또한 수직날개(150)의 내부에는 부양기체가 채워지는 공기주머니인 기낭이 수용될 수도 있다.In addition, the vertical wing 150 made of a chamber structure may be made of a lightweight material in consideration of the load, like the above-described floating body 100. For example, it may be made of a lightweight metal such as aluminum or a synthetic resin made of a soft material such as FRP. When made of the lightweight metal, it is possible to increase the rigidity of the vertical wing 150 from external impact, and when it is made of a soft synthetic resin material, the load of the vertical wing 150 can be reduced. In this way, the vertical wing 150 made of soft synthetic resin material can maintain the wing shape from the pressure of the floating gas filled therein. In addition, the inside of the vertical wing 150 may be accommodated in the air sac, an air bag filled with a floating gas.

이러한 수직날개(150)는 풍압에 의해 부양체(100)의 좌우방향을 신속히 전환할 수 있도록 도시된 바와 같이 부양체(100)의 중심에서 후단부 쪽으로 치우진 위치에 배치됨이 바람직하다.The vertical wing 150 is preferably disposed at a position biased toward the rear end from the center of the flotation body 100 as shown so that the left and right directions of the flotation body 100 can be quickly switched by wind pressure.

한편 부양체(100)는 외측면에 수평날개(160)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the floating body 100 may include a horizontal wing 160 on an outer surface.

상기 수평날개(160)는 부양체(100)의 좌측단 및 우측단에 결합될 수 있다. 이러한 수평날개(160)는 부양체(100)의 상승양력을 발생시킨다.The horizontal wing 160 may be coupled to the left end and the right end of the support body 100. The horizontal wing 160 generates an upward lift of the floater 100.

즉, 일정한 고도를 유지하도록 지상과 연결케이블(300)로 연결되는 부양체(100)는 강한 풍압으로부터 후방으로 밀려나게 되고, 결국 제한된 연결케이블(300)의 길이로 인하여 실제 고도는 하강되는 문제가 발생될 수 있다.That is, the support 100 connected to the ground and the connection cable 300 to maintain a constant altitude is pushed backward from the strong wind pressure, and eventually the actual altitude is lowered due to the limited length of the connection cable 300. Can occur.

결국 수평날개(160)는 강한 풍압에 비례하여 풍압에 수직한 상 방향으로 상승양력을 발생시키고, 이로써 강한 풍압에 부양체(100)가 후방으로 밀려나는 것을 예방할 수 있고 초기에 설정된 고도를 크게 벗어나지 않도록 할 수 있다.Eventually, the horizontal wing 160 generates an upward lift in the upward direction perpendicular to the wind pressure in proportion to the strong wind pressure, thereby preventing the floater 100 from being pushed backward due to the strong wind pressure and not significantly deviating from the initially set altitude. Can be avoided.

상기 수평날개(160) 역시 전술한 부양체(100) 및 수직날개(150)와 동일하게 적어도 하나의 챔버(110)를 포함할 수 있고, 하중을 고려하여 경량의 재질로 이루어질 수 있다. 이에 대한 중복 설명은 생략한다.The horizontal wing 160 may also include at least one chamber 110 in the same manner as the above-described floating body 100 and vertical wing 150, and may be made of a lightweight material in consideration of a load. Redundant description thereof will be omitted.

상기 풍력발전유닛(200)은 공기터널(130) 상에 적어도 일부분이 설치되어 상기 공기터널(130)을 통과하는 공기의 압력으로부터 전기에너지를 생산한다.The wind power generation unit 200 is at least partially installed on the air tunnel 130 to produce electrical energy from the pressure of the air passing through the air tunnel 130.

상기 풍력발전유닛(200)은 공기터널(130)을 통과하는 풍압에 의해 회전하는 터빈날개(210)와, 상기 터빈날개(210)의 회전력으로부터 전기가 발전되게 하는 발전기(220)를 포함할 수 있다. 상기 풍력발전유닛(200)은 일실시예로 나타낸 것에 국한되는 것은 아니고, 바람에 의해 회전되어 전기에너지를 발생시키는 것이면 모두 채용 가능한 것이다. 또한 터빈날개(210) 및 이를 지지하는 터빈샤프트, 터빈샤프트와 연결되는 감속기, 증속기 및 각종 기어박스 등에 대한 상세한 설명은 공지의 것을 선택적으로 채택하여 사용할 수 있다.The wind power generation unit 200 may include a turbine blade 210 rotating by the wind pressure passing through the air tunnel 130, and a generator 220 for generating electricity from the rotational force of the turbine blade 210. have. The wind power generation unit 200 is not limited to that shown in one embodiment, and any one that can be rotated by wind to generate electrical energy can be employed. In addition, the detailed description of the turbine blade 210 and a turbine shaft supporting the turbine blade, a reduction gear connected to the turbine shaft, a speed reducer, and various gear boxes may be selectively adopted and used.

상기 공기터널(130)내 풍속상승부(133)에 배치되는 터빈날개(210)는, 풍속상승부(133)에 확보되는 공기통로의 길이에 따라, 하나 혹은 그 이상의 개수로 배치될 수 있다.The turbine blade 210 disposed in the wind speed riser 133 in the air tunnel 130 may be arranged in one or more numbers depending on the length of the air passage secured in the wind speed riser 133.

이상과 같이 풍력발전유닛(200)으로부터 생산된 전기에너지는 지상 발전소 혹은 변전소로 송전되어 충전 보관된다.As described above, the electric energy produced from the wind power generation unit 200 is transmitted to a ground power plant or a substation and stored in charge.

도시되진 않았지만, 상기 연결케이블(300)은 제1 연결케이블 및 제2 연결케이블을 포함할 수 있다.Although not shown, the connection cable 300 may include a first connection cable and a second connection cable.

상기 제1 연결케이블은 부양체(100)를 지상과 연결하여 부양체(100)의 고도를 제한하는 것으로, 일단은 부양체(100)와 연결되고 타단은 지상의 고도조정유닛(400)과 연결된다.The first connection cable is to limit the altitude of the support body 100 by connecting the support body 100 to the ground, one end connected to the support body 100 and the other end connected to the ground height adjustment unit 400 do.

부양체(100)와 연결되는 연결케이블(300)의 일단은 적어도 세 가닥으로 분기되어 부양체(100)와 결합될 수 있도록 한다. 예를 들어 부양체(100)의 좌측, 우측 및 후단부를 연결하여 삼각 구조를 이루고, 분기된 각 가닥마다 균일한 장력이 전달될 수 있게 한다. 이로써 풍압에 부양체(100)가 심하게 흔들리지 않고 평형 안정성을 도모할 수 있다.One end of the connection cable 300 connected to the support body 100 is branched into at least three strands so that it can be combined with the support body 100. For example, the left, right, and rear ends of the flotation body 100 are connected to form a triangular structure, and uniform tension can be transmitted to each branched strand. As a result, it is possible to promote the equilibrium stability without causing the buoyant body 100 to be severely shaken by the wind pressure.

상기 제2 연결케이블은 상기 풍력발전유닛(200)과 지상의 발전소(혹은 변전소)를 연결하여 상기 풍력발전유닛(200)에서 생산된 전기에너지를 상기 지상의 발전소로 송전한다. 이러한 제2 연결케이블은 제1 연결케이블을 따라 배선될 수 있고, 상기 제1,2 연결케이블은 별도의 보호케이블 내부에 배선될 수도 있다.The second connecting cable connects the wind power generation unit 200 and a ground power plant (or substation) to transmit electric energy produced by the wind power generation unit 200 to the ground power plant. The second connection cable may be wired along the first connection cable, and the first and second connection cables may be wired inside a separate protection cable.

상기 고도조정유닛(400)은 지상에 설치되어 상기 부양체(100)와 연결된 연결케이블(300)의 길이를 조정할 수 있다.The altitude adjustment unit 400 may be installed on the ground to adjust the length of the connection cable 300 connected to the support body 100.

실시예에 의한 고도조정유닛(400)은 상기 연결케이블(300)의 일단과 연결되는 권취드럼(410)과, 상기 권취드럼(410)을 회전시켜 권취드럼(410)에 연결케이블(300)을 감거나 풀면서 길이를 조정하는 구동부(420)를 포함할 수 있다.The advanced adjustment unit 400 according to the embodiment rotates the winding drum 410 connected to one end of the connecting cable 300 and the winding drum 410 to connect the winding cable 410 to the winding drum 410. It may include a driving unit 420 to adjust the length while winding or unwinding.

예를 들어, 상기 권취드럼(410)의 회전축과 구동부(420)의 구동축이 축 결합되고, 상기 구동부(420)의 정, 역방향 회전구동에 따라 권취드럼(410)은 정, 역방향 회전되며, 이에 따라 연결케이블(300)은 풀리면서 길어지거나 감기면서 짧아진다. 이로써 연결케이블(300)의 길이에 따라 부양체(100)의 고도를 조정할 수 있다.For example, the rotating shaft of the winding drum 410 and the driving shaft of the driving unit 420 are axially coupled, and the winding drum 410 is rotated forward and backward according to the forward and reverse rotation driving of the driving unit 420, thereby Accordingly, the connection cable 300 is lengthened while being loosened or shortened while being wound. Thus, the height of the floater 100 can be adjusted according to the length of the connecting cable 300.

한편 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치는 상기 풍력발전유닛(200)으로부터 생산된 발전량을 수신하고, 수신된 발전량을 기반으로 상기 고도조정유닛(400)을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the wind power generation device according to an embodiment of the present invention may include a control unit that receives the amount of power generated from the wind power generation unit 200 and controls the altitude adjustment unit 400 based on the received amount of power generation.

다시 말해, 제어부는 풍력발전유닛(200)으로부터 지상의 발전소(변전소)로 송전되는 발전량을 실시간으로 측정하여 수신할 수 있고, 이를 기반으로 상기 고도조정유닛(400)의 구동부(420)의 작동신호를 송신할 수 있다.In other words, the control unit can measure and receive in real time the amount of power transmitted from the wind power generation unit 200 to a power plant (substation) on the ground, based on which the operation signal of the driving unit 420 of the altitude adjustment unit 400 Can be sent.

공중이라 하더라도 고도에 따라 시시각각으로 풍속은 변화된다. 즉, 시시각각 변화되는 풍속에 따라 최고 풍속이 유지되는 고도에 부양체(100)를 배치시킴으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.Even in the air, wind speed changes from moment to moment depending on the altitude. That is, it is possible to improve the power generation efficiency by arranging the floater 100 at an altitude at which the highest wind speed is maintained according to the wind speed that changes from time to time.

즉, 상기 제어부는 제1 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제1 발전량을 수신하고, 상기 제1 고도와 고도차를 갖는 제2 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제2 발전량을 수신하며, 상기 제1 고도와 상기 제2 고도 중 상대적으로 많은 발전량이 생산되는 고도에 상기 부양체(100)가 위치할 수 있도록 상기 고도조정유닛(400)을 제어할 수 있다.That is, the control unit receives the first generation amount produced during a certain generation operation time at a first altitude, and receives the second generation amount produced during a certain generation operation time at a second elevation having a difference between the first altitude and the The altitude adjustment unit 400 may be controlled so that the float 100 is positioned at an altitude in which a relatively large amount of power generation is produced between the first altitude and the second altitude.

예를 들어, 최초 제어부는 구동부(420)에 작동신호를 송신하여 연결케이블(300)을 풀어서 부양체(100)가 제1 고도를 유지하도록 하고, 상기 제1 고도에서 1시간 동안 생산되는 제1 발전량을 수신한다.For example, the first control unit transmits an operation signal to the driving unit 420 to release the connection cable 300 so that the floater 100 maintains the first altitude, and the first produced at the first altitude for 1 hour. The amount of power generation is received.

다음으로 제어부는 구동부(420)에 작동신호를 재송신하여 연결케이블(300)을 더 풀거나 감으면서 부양체(100)가 제1 고도와 고도차를 갖는 제2 고도에 유지시키고, 상기 제2 고도에서 다시 1시간 동안 생산되는 제2 발전량을 수신한다.Next, the control unit re-transmits the operation signal to the driving unit 420 to further loosen or wind the connection cable 300 and maintain the float 100 at a second altitude having a first altitude and altitude difference, and at the second altitude. The second generation amount produced for another hour is received.

다음으로 제어부는 수신된 상기 제1 발전량과 상기 제2 발전량을 비교하여, 만약 제2 발전량이 많은 경우에는 현재 유지되고 있는 제2 고도에 부양체(100)를 그대로 유지시킨 상태에서 계속해서 전기를 생산하고, 만약 앞서 수신된 제1 발전량이 많은 경우에는 구동부(420)에 작동신호를 송신하여 부양체(100)를 제1 고도로 복귀시킨 다음 계속해서 전기를 생산하도록 한다.Next, the control unit compares the received first power generation amount and the second power generation amount, and if the second power generation amount is large, continuously maintains electricity while maintaining the floating body 100 at the second altitude currently maintained. Produce, if the first received amount of power generation is large, the operation signal is transmitted to the driving unit 420 to return the support body 100 to the first altitude, and then continue to produce electricity.

더불어 제어부는 미리 설정된 시간마다 상기와 같이 부양체(100)의 고도를 새롭게 조정할 수도 있다. 예를 들어, 1시간 마다 최고 풍속이 유지되는 고도를 추적하여, 매 시간마다 새로운 고도에 부양체(100)를 재 위치시킬 수 있다.In addition, the controller may newly adjust the altitude of the support body 100 as described above at a predetermined time. For example, by tracking the altitude at which the maximum wind speed is maintained every hour, the support body 100 can be repositioned at a new altitude every hour.

또한 전술한 바와 달리, 제어부는 2회 보다 많은 여러 차례에 걸쳐 부양체(100)의 고도를 변경하여 가며, 고도조정유닛(400)이 허용되는 고도범위에서 최고 풍속이 유지되는 고도에 부양체(100)를 위치시킬 수도 있다. 예를 들어 50m의 고도를 유지하고 있는 부양체(100)에 대하여, 10m 간격으로 부양체(100)를 계속해서 상승시키면서 최고 풍속이 유지되는 고도에 부양체(100)를 위치시킬 수도 있다.In addition, unlike the above, the control unit changes the altitude of the support body 100 over a number of times more than two times, and the altitude control unit 400 maintains the maximum wind speed in an altitude range in which the maximum wind speed is maintained. 100). For example, with respect to the support body 100 maintaining an altitude of 50 m, the support body 100 may be positioned at an altitude at which the maximum wind speed is maintained while continuously raising the support body 100 at 10 m intervals.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Can be modified or changed.

100: 부양체
110: 챔버
130: 공기터널
150: 수직날개
160: 수평날개
200: 풍력발전유닛
300: 연결케이블
400: 고도조정유닛
100: float
110: chamber
130: air tunnel
150: vertical wing
160: horizontal wings
200: wind power generation unit
300: connecting cable
400: altitude adjustment unit

Claims (7)

부양기체가 수용되는 적어도 하나의 챔버를 구비하고, 공기가 지날 수 있도록 관통하여 형성되는 공기터널이 마련되는 부양체;
상기 공기터널 상에 적어도 일부분이 설치되어 상기 공기터널을 통과하는 공기의 압력으로부터 전기에너지를 생산하는 풍력발전유닛;
상기 부양체와 지상을 연결하여 상기 부양체의 고도를 제한하는 연결케이블; 및
지상에 설치되어 상기 연결케이블의 길이를 조정하는 고도조정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
A floating body having at least one chamber in which the floating gas is accommodated, and an air tunnel formed through the air so as to pass therethrough;
A wind power generation unit installed at least partially on the air tunnel to produce electric energy from the pressure of air passing through the air tunnel;
A connection cable connecting the support body and the ground to limit the height of the support body; And
It is installed on the ground, the height adjustment unit for adjusting the length of the connection cable; floating wind power generation apparatus comprising a.
제1항에 있어서,
상기 공기터널은,
상기 부양체의 전단부에 형성되어 공기의 흐름방향을 따라 점차적으로 작아지는 공기통로를 가지는 유입부; 및
상기 유입부와 연결되어 일정한 크기의 공기통로를 가지며, 상기 풍력발전유닛이 설치되는 풍속상승부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
The air tunnel,
An inlet having an air passage formed on the front end of the float and gradually decreasing along the air flow direction; And
It is connected to the inlet has a predetermined size of the air passage, the wind power rising unit is installed, the wind power unit; floating wind power generation apparatus comprising a.
제1항에 있어서,
상기 풍력발전유닛으로부터 생산된 발전량을 수신하고, 수신된 발전량을 기반으로 상기 고도조정유닛을 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
제1 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제1 발전량을 수신하고,
상기 제1 고도와 고도차를 갖는 제2 고도에서 일정한 발전가동시간 동안 생산된 제2 발전량을 수신하며,
상기 제1 고도와 상기 제2 고도 중 상대적으로 많은 발전량이 생산된 고도에 상기 부양체가 위치하도록 상기 고도조정유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
Further comprising a control unit for receiving the amount of power generated from the wind power generation unit, and controlling the advanced adjustment unit based on the received amount of power generation,
The control unit,
Receiving a first generation amount produced during a certain generation uptime at a first altitude,
Receiving a second amount of power produced during a certain power uptime at a second altitude having a difference between the first altitude and
Flotation type wind power generation device, characterized in that for controlling the altitude adjustment unit so that the support body is positioned at an altitude where a relatively large amount of power generation is produced between the first altitude and the second altitude.
제1항에 있어서,
상기 공기터널을 교차하는 수직선상에서 상기 부양체의 상단 또는 하단에 결합되어, 풍압에 의해 상기 부양체를 좌우방향으로 회전시키며 상기 공기터널이 공기의 흐름방향과 나란하게 일치되도록 하는 수직날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
On the vertical line intersecting the air tunnel is coupled to the top or bottom of the float, rotates the float by the wind pressure in the left and right directions and vertical wings to make the air tunnel coincide with the flow direction of the air; more Flotation type wind power generation device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 부양체의 좌측단 및 우측단에 결합되어, 상기 부양체의 상승양력을 발생시키는 수평날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
Floating coupled to the left end and the right end of the flotation body, the horizontal wing for generating a lifting lift of the flotation body; further comprising a floating wind power generation apparatus.
제1항에 있어서,
상기 고도조정유닛은,
상기 연결케이블의 일단과 연결되는 권취드럼; 및
상기 권취드럼을 회전시킴에 따라 상기 권취드럼에 상기 연결케이블을 감거나 풀면서 상기 연결케이블의 길이를 조정하는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
The altitude adjustment unit,
A winding drum connected to one end of the connection cable; And
And a driving unit that adjusts the length of the connection cable while winding or uncoupling the connection cable to the winding drum as the winding drum rotates.
제1항에 있어서,
상기 연결케이블은,
상기 부양체와 상기 고도조정유닛을 연결하며 상기 부양체의 고도를 제한하는 제1 연결케이블; 및
상기 풍력발전유닛과 지상의 발전소를 연결하며 상기 풍력발전유닛에서 생산된 전기에너지를 지상의 발전소로 송전하는 제2 연결케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 부양식 풍력발전장치.
According to claim 1,
The connection cable,
A first connection cable connecting the support body and the height adjustment unit and limiting the height of the support body; And
And a second connection cable connecting the wind power generation unit to a power plant on the ground and transmitting the electric energy produced by the wind power generation unit to the power plant on the ground.
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