KR20210119765A - 해상 부유식 풍력발전기 - Google Patents

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KR20210119765A
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turbine unit
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이대희
박성종
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 해상 부유식 풍력발전기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기는, 허브, 및 상기 허브에 결합되어 회전되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 로터부; 관통홀이 형성되며, 상기 로터부와 결합되며, 복수 개의 상기 블레이드의 회전이 전달되어 전력을 생산하는 하나 이상의 발전기를 포함하는 터빈부; 상기 관통홀을 관통하도록 배치되고, 상기 터빈부를 지지하는 타워부; 및 부력을 형성하여 상기 타워부를 지지하는 부유체부를 포함하고, 상기 터빈부는 상기 관통홀에 관통하도록 배치된 상기 타워부의 길이 방향을 따라 이동할 수 있게 구성될 수 있다. 본 발명에 의하면, 터빈부가 타워부에서 하강하도록 결합됨에 따라 태풍이나 빙하가 인접하는 등과 같이, 위험이 발생할 때, 해상 부유식 풍력발전기의 무게중심을 낮출 수 있어 빠르게 회피할 수 있다.

Description

해상 부유식 풍력발전기{SEA FLOATING OFFSHORE WIND GENERATOR}
본 발명은 해상 부유식 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위험이 있을 때, 회피할 수 있는 구조를 가지는 해상 부유식 풍력발전기에 관한 것이다.
풍력 발전은 자연에너지인 바람을 이용하므로 무공해 대체에너지로 각광받고 있다. 이러한 풍력발전은 바람의 빈도, 균일성, 난류, 발전설비 간의 이격된 거리 유지 등과 같은 조건이 필요하다.
해상풍력의 크기는 육상풍력에 비해 크고, 육지와 멀리 떨어질수록 풍속의 강도가 크고 변화가 적으며, 발전설비에 필요한 입지 문제를 해결할 수 있는 장점이 있지만, 안전성과 경제성 문제로 개발 속도가 높지 않다.
해저지반에 풍력발전기를 설치하는 고정식 해상 풍력발전기는 육상에 설치하는 풍력발전기에 비해 효율적이지만, 경제성의 문제와 해상 토목기술에 대한 한계로 설치에 한계가 있다. 그에 따라 해상 부유식 풍력발전기에 대한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 해상 부유식 풍력발전기는, 해상에 부유된 상태에서 풍력발전을 할 수 있어 발전설비에 필요한 입지 문제를 해결할 수 있으며, 안정적인 풍량을 확보할 수 있다.
그런데 종래의 해상 부유식 풍력발전기는, 해상 부유된 상태이므로, 태풍이나 빙하가 인접하는 경우, 해당 해역을 벗어나는 등 회피할 필요가 있다. 하지만, 종래의 해상 부유식 풍력발전기는 높은 무게중심과 풍하중 등으로 인해 빠른 회피가 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1240722호 (2013.02.28.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 해상 부유식 풍력발전기가 설치된 해상에 태풍이나 빙하가 인접할 때, 빠르게 회피할 수 있는 해상 부유식 풍력발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기는, 허브, 및 상기 허브에 결합되어 회전되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 로터부; 관통홀이 형성되며, 상기 로터부와 결합되며, 복수 개의 상기 블레이드의 회전이 전달되어 전력을 생산하는 하나 이상의 발전기를 포함하는 터빈부; 상기 관통홀을 관통하도록 배치되고, 상기 터빈부를 지지하는 타워부; 및 부력을 형성하여 상기 타워부를 지지하는 부유체부를 포함하고, 상기 터빈부는 상기 관통홀에 관통하도록 배치된 상기 타워부의 길이 방향을 따라 이동할 수 있게 구성될 수 있다.
하나 이상의 상기 발전기는 한 쌍이며, 한 쌍의 상기 발전기는 상기 터빈부의 내부에 상기 관통홀을 기준으로 대칭적으로 설치될 수 있다.
상기 타워부는 상기 타워부의 외주면에 길이 방향을 따라 연장되는 랙 기어부를 포함하고, 상기 터빈부는, 상기 랙 기어에 맞물리도록 상기 터빈부의 내부에 설치된 피니언 기어부; 및 상기 피니언 기어부를 회전시키기 위해 상기 피니언 기어부에 연결된 유압모터를 포함하는 유압회로부를 더 포함할 수 있다.
상기 유압회로부는, 상기 유압모터에 유압을 제공하기 위해 구동되는 유압펌프; 상기 유압펌프의 유압을 공급 여부를 조절하는 유압밸브; 및 상기 유압모터에 제공되는 유동 저항을 조절하는 오리피스를 더 포함할 수 있다.
상기 터빈부의 내부에 배치되고, 상기 유압밸브를 개방시키도록 동작하는 스톱모터를 더 포함하고, 상기 타워부에는 하나 이상의 스토퍼가 형성되며, 상기 유압밸브는 상기 터빈부가 상기 타워부에서 이동할 때 하나 이상의 상기 스토퍼와 접촉되어 상기 유압펌프에 유압이 공급되지 않도록 상기 유압밸브를 폐쇄될 수 있다.
본 발명에 의하면, 터빈부가 타워부에서 하강하도록 결합됨에 따라 태풍이나 빙하가 인접하는 등과 같이, 위험이 발생할 때, 해상 부유식 풍력발전기의 무게중심을 낮출 수 있어 빠르게 회피할 수 있다.
더욱이, 터빈부가 타워부에서 하강될 때, 터빈부의 자중에 의해 하강되도록 구성되며, 이때, 터빈부에서 전력을 생산하는 발전기를 한 쌍을 구비하고, 유압회로의 오리피스를 이용하여 하강 속도를 조절할 수 있어, 안정적으로 터빈부를 타워부에서 하강시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기의 터빈부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기의 유압 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기의 터빈부의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기를 간략하게 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기의 터빈부를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 다음의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명이 명료해지도록 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기(100)는, 해상에 부유된 상태로 동작하도록 설치된다. 강한 바람이나 파도가 발생하는 환경 속에서 일정한 자세를 유지하며 안정적으로 전력을 생산할 수 있다. 이를 위해 해상 부유식 풍력발전기(100)는 터빈부(110), 로터부(120), 타워부(130) 및 부유체부(140)를 포함한다.
터빈부(110)는 로터부(120)가 회전함에 따라 회전력을 이용하여 전기를 생산하기 위해 구비된다. 이러한 터빈부(110)는 내부에 발전기(111), 피니언 기어부(113), 연결기어부(115) 및 유압회로부(117)를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 터빈부(110)에는 타워부(130)가 관통할 수 있는 관통홀(PH)이 형성된다.
관통홀(PH)은 터빈부(110)의 중앙에 형성될 수 있으며, 관통홀(PH)에 타워부(130)가 관통할 수 있다. 따라서 관통홀(PH)은 타워부(130)의 횡단면 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 타워부(130)의 단면 형상이 원형인 경우, 관통홀(PH)의 형상도 그에 대응되도록 원형 형상일 수 있다.
그리고 관통홀(PH)은 타워부(130)가 삽입된 상태에서, 관통홀(PH)을 통해 터빈부(110)의 내부로 해수 등이 유입되지 못하도록 기밀이 유지될 수 있다.
발전기(111)는 터빈부(110)의 내부에 배치되고, 로터부(120)가 회전함에 따라 발생된 기계적인 회전 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산한다. 발전기(111)는 복수 개가 설치될 수 있으며, 본 실시예에서, 한 쌍의 발전기(111)가 설치된 것에 대해 설명한다. 즉, 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)가 터빈부(110)의 내부에 설치된다. 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)는 관통홀(PH)에 대해 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)는 관통홀(PH)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 이렇게 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)가 관통홀(PH)을 기준으로 양측에 배치됨에 따라 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향으로 이동될 때, 터빈부(110)가 한 쪽으로 기울어지지 않고 균형이 유지될 수 있다.
피니언 기어부(113)는 타워부(130)에 설치된 랙 기어부(132)와 맞물리도록 터빈부(110)의 내부에 설치된다. 피니언 기어부(113)는 원판 형상의 테두리에 톱니바퀴가 형성된 형상으로 형성되고, 유압모터(OM)와 연결될 수 있다. 이러한 피니언 기어부(113)는 유압모터(OM)의 구동에 의해 회전될 수 있다.
연결기어부(115)는 로터부(120)와 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)를 연결하며, 로터부(120)가 회전되어 발생된 회전력을 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)로 전달한다. 따라서 연결기어부(115)는 도 2에 도시된 바와 같이, 로터부(120)의 회전력을 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)로 전달하기 위해 복수 개의 회전 기어를 포함할 수 있다.
유압회로부(117)는 피니언 기어부(113)가 회전되도록 구동력을 발생시키고, 또한, 필요에 따라 피니언 기어부(113)의 회전속도를 제어할 수 있다. 즉, 유압회로부(117)는 터빈부(110)를 타워부(130)에서 상승시킬 때 피니언 기어부(113)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시킨다. 그리고 터빈부(110)가 타워부(130)에서 자중에 의해 하강할 때, 터빈부(110)의 하강속도를 제어할 수 있다. 이를 위해 유압회로부(117)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유압모터(OM), 유압펌프(OP), 오리피스(OR) 및 밸브를 포함한다.
유압모터(OM)는 피니언 기어부(113)와 연결되며, 유압펌프(OP)의 작동으로 동작한다. 이러한 유압모터(OM)는 유압펌프(OP)에 의해 유동되는 오일(oil)의 유압에 의해 구동 속도가 결정될 수 있다.
유압펌프(OP)는 모터나 엔진의 출력 등의 기계적인 에너지를 유압 에너지로 출력한다.
오리피스(OR)는, 유압밸브(OV)와 유압모터(OM) 사이에 배치되고, 유압회로부(117)에서 유동 저항을 상승시키는 역할을 한다. 즉, 오리피스(OR)는, 유동되는 오일의 유동 저항을 상승시키고 이에 따라 유속이 일정 이상 상승하는 것을 방지한다. 따라서 오리피스(OR)는 유압모터(OM)에 제공되는 유압을 조절하여 유압모터(OM)가 소정의 속도 이상으로 구동하는 것을 방지할 수 있다.
필요에 따라, 오리피스(OR)는 유압회로부(117)에서 유압을 조절할 수 있는 가변 오리피스(OR)가 이용될 수 있다.
유압밸브(OV)는, 오리피스(OR)와 유압펌프(OP) 사이에 배치되며, 유압펌프(OP)로 공급되는 유압을 제어한다. 즉, 유압밸브(OV)는 유압모터(OM)나 유압펌프(OP)가 동작하지 않은 상태에서, 유압회로부(117)에서 오일에 유동되지 않도록 차단할 수 있다. 이렇게 유압밸브(OV)가 폐쇄되는 경우, 유압회로부(117)에 오일이 유동되지 않으므로 유압모터(OM)의 동작이 정지될 수 있다. 유압모터(OM)의 동작되지 않아 유압모터(OM)와 연결된 피니언 기어부(113)의 동작도 정지될 수 있으며, 그에 따라 터빈부(110)가 타워부(130)에서 이동되지 않고 정지된 상태가 유지될 수 있다.
그리고 유압밸브(OV)는 터빈부(110)가 타워부(130)에서 상승하거나 하강하도록 이동되는 경우 개방될 수 있다.
로터부(120)는, 불어오는 바람에 의해 회전되며, 터빈부(110)의 일 측에 설치된다. 이러한 로터부(120)는 허브(124) 및 복수 개의 블레이드(122)를 포함한다.
허브(124)는, 복수 개의 블레이드(122)가 회전됨에 따라 회전되며, 회전되는 회전력이 제1 발전기(111a) 및 제2 발전기(111b)로 전달되도록 연결기어부(115)와 연결된다.
복수 개의 블레이드(122)는 불어오는 바람에 의해 회전되며, 일단이 각각 허브(124)에 결합된다. 이때, 복수 개의 블레이드(122)는 소정의 피치각을 가지도록 허브(124)에 설치될 수 있다.
타워부(130)는 해상 부유식 풍력발전기(100)의 기둥을 이루며, 바람 및 바람으로부터 최소의 변위를 가지도록 내부에 중공이 형성될 수 있다. 이러한 터빈부(110)는 하부에 배치된 부유체부(140)에 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 타워부(130)는 소정의 길이를 가지며, 길이 방향으로 동일한 단면이 형성될 수 있다. 예컨대, 타워부(130)의 단면 형상은 원형 형상을 가질 수 있다. 타워부(130)는 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향을 따라 이동될 수 있도록 터빈부(110)의 관통홀(PH)을 관통하도록 배치된다.
타워부(130)는 길이 방향의 외주면에 랙 기어부(132)가 제공될 수 있다. 타워부(130)가 터빈부(110)의 관통홀(PH)을 관통하도록 배치됨에 따라 랙 기어부(132)는 터빈부(110)에 배치된 피니언 기어부(113)와 맞물리도록 배치될 수 있다. 즉, 타워부(130)에 형성된 랙 기어부(132)는 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향으로 이동할 때 터빈부(110)가 이동되는 것을 가이드할 수 있다.
본 실시예에서, 랙 기어부(132)는 타워부(130)의 외주면에 형성될 수 있다. 랙 기어부(132)가 타워부(130)의 외주면에 길이 방향을 따라 돌출되어 형성됨에 따라 터빈부(110)에 형성된 관통홀(PH)의 형상도 돌출된 랙 기어부(132)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이러한, 랙 기어부(132)는 타워부(130)의 외주면에서 타워부(130)의 중심 방향으로 함몰되거나 돌출되어 형성될 수 있다. 이 경우, 터빈부(110)에 형성된 관통홀(PH)의 형상은 타워부(130)의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
부유체부(140)는, 해상에 부유된 상태를 유지하고, 타워부(130)를 지지한다. 부유체부(140)는 해상 부유식 풍력발전기(100)의 설치 위치에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 스파형 풍력발전기의 경우, 부유체부(140)는 길이가 길고 수선면적이 작은 형상을 가질 수 있고, 반잠수식 풍력발전기의 경우, 부유체부(140)는 원기둥형을 가질 수 있으며, 수선면적이 클 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 해상 부유식 풍력발전기(100)의 작동에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기(100)는, 이동이 필요하거나 터빈부(110)를 수리하고자 할 때, 타워부(130)의 상부에 배치된 터빈부(110)를 하부로 이동시킬 수 있다. 이때, 사용자가 유압회로부(117)의 유압밸브(OV)를 개방하면, 유압회로부(117)의 오일이 유동되면서 타워부(130)의 상부에 배치된 터빈부(110)는 자중에 의해 타워부(130)의 하부로 하강된다. 이때, 오리피스(OR)에 의해 유압회로부(117)에서 유동하는 유압 값이 조절됨에 따라 터빈부(110)는 타워부(130)에서 자유낙하하지 않고 소정의 속도로 낙하될 수 있다. 다시 말해, 터빈부(110)의 낙하 속도는 오리피스(OR)에 의해 소정의 속도를 초과하지 않을 수 있다. 또한, 오리피스(OR)에 의해 터빈부(110)가 과도한 낙하 충격을 받는 것을 방지할 수 있다.
그리고 터빈부(110)의 수리가 완료되거나 해상 부유식 풍력발전기(100)의 이동이 완료된 경우, 터빈부(110)를 다시 타워부(130)의 상부로 이동시킬 필요가 있다. 따라서 유압펌프(OP)를 가동시켜 유압모터(OM)에 유압이 가해져 동작되고, 유압모터(OM)의 동작으로 피니언 기어부(113)가 회전하여 랙 기어부(132)를 따라 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부로 이동될 수 있다.
터빈부(110)가 타워부(130)의 상부로 이동이 완료되면, 사용자가 유압펌프(OP)의 가동을 중단시키고, 그에 따라 유압모터(OM)의 동작이 중지될 수 있다. 그리고 유압밸브(OV)를 폐쇄하여 유압모터(OM)가 동작하지 않도록 하여 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 고정된 상태가 유지되도록 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 대한 변형 예로, 도 4를 참조하면, 타워부(130)의 외주면에 스토퍼(119)가 형성될 수 있다. 스토퍼(119)는 타워부(130)의 외주면에서 외부 방향으로 돌출된 돌기 형상을 가질 수 있다. 이러한 스토퍼(119)는 타워부(130)의 상부에 배치될 수 있으며, 또한, 필요에 따라 타워부(130)의 하부에도 배치될 수 있다. 이러한 스토퍼(119)는 터빈부(110)의 내부에 배치된 유압밸브(OV)를 폐쇄시킬 수 있다.
즉, 타워부(130)가 터빈부(110)에 형성된 관통홀(PH)에 삽입된 상태에서, 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향을 따라 이동될 때, 스토퍼(119)가 배치된 위치를 지나면서 스토퍼(119)는 터빈부(110) 내부에 배치된 유압밸브(OV)의 스위치를 조작하여 유압밸브(OV)가 유압회로부(117)에서 오일이 유동되지 않도록 차단시킬 수 있다.
본 실시예에서, 스토퍼(119)는 유압밸브(OV)를 폐쇄하여 오일의 유동이 차단되도록 유압밸브(OV)의 스위치를 조작하며, 유압밸브(OV)가 개방되도록 스위치를 조작하지 못한다. 즉, 유압밸브(OV)의 스위치는 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향을 따라 이동하면서 스토퍼(119)의 위치를 지나는 과정에서 스토퍼(119)에 의해 눌릴 수 있고, 스위치가 눌림에 따라 유압밸브(OV)는 폐쇄될 수 있다.
따라서 터빈부(110)가 타워부(130)의 길이 방향을 따라 상승 또는 하강하는 동안 타워부(130)에 배치된 스토퍼(119)의 위치를 통과하면, 터빈부(110)의 유압회로부(117)의 동작이 중지되고, 그에 따라 터빈부(110)의 이동이 정지될 수 있다. 이렇게 터빈부(110)가 타워부(130)에서 상승 또는 하강하더라도 스토퍼(119)로 인해 타워부(130)의 설정된 위치에 터빈부(110)가 정지하여 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 해상 부유식 풍력발전기(100)는, 유압밸브(OV)가 개방되도록 유압밸브(OV)의 스위치를 조작할 수 있는 스톱모터(M)를 더 포함할 수 있다. 스톱모터(M)는 터빈부(110)의 내부에 배치되며, 외부에서의 신호에 따라 동작하여 동작될 수 있다.
따라서 스톱모터(M)는 동작하여 유압밸브(OV)를 개방하여, 터빈부(110)가 이동되도록 할 수 있다.
예컨대, 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 배치된 경우, 스톱모터(M)의 동작으로 유압밸브(OV)가 개방되는 것으로 터빈부(110)는 타워부(130)의 하부로 자중에 의해 이동될 수 있다. 그리고 터빈부(110)가 타워부(130)의 하부에 배치된 스토퍼(119)를 지나면, 스토퍼(119)가 유압밸브(OV)를 폐쇄하여 터빈부(110)의 이동이 정지될 수 있다.
또한, 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 배치된 경우, 스톱모터(M)의 동작으로 유압밸브(OV)가 개방되고, 유압펌프(OP)가 동작하면 유압모터(OM)가 구동되어 터빈부(110)는 타워부(130)의 상부로 이동될 수 있다. 그리고 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부로 이동되다가 타워부(130)의 상부에 배치된 스토퍼(119)를 지나면, 스토퍼(119)가 유압밸브(OV)를 폐쇄하여 터빈부(110)의 이동이 정지될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기(200)에 대해 설명한다. 본 실시예에 대해 설명하면서, 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략할 수 있다.
본 실시예에 따른 해상 부유식 풍력발전기(200)는, 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부 또는 하부에 배치될 때, 터빈부(110)가 이동되지 않도록 보조할 수 있는 구성이 추가된다.
터빈부(110)는 로터부(120)가 회전함에 따라 회전력을 이용하여 전기를 생산하며, 이러한 터빈부(110)는 발전기(111), 피니언 기어부(113), 연결기어부(115), 유압회로부(117), 스토퍼(119) 및 스톱모터(M)를 포함한다. 발전기(111), 피니언 기어부(113), 연결기어부(115) 및 유압회로부(117)의 구성은 제1 실시예에서와 동일하여 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
스토퍼(119)는 터빈부(110)의 내부에 터빈부(110)와 결합된 상태로 배치되고, 스톱모터(M)에 의해 소정의 방향을 따라 양방향으로 이동할 수 있다.
스톱모터(M)는 스토퍼(119)와 연결되며, 스토퍼(119)가 이동되도록 구동될 수 있다. 예컨대, 스토퍼(119)에는 랙 기어가 형성되고, 스톱모터(M)에는 피니언 기어가 설치되어 스토퍼(119)에 형성된 랙 기어와 스톱모터(M)에 설치된 피니언 기어가 서로 맞물려 스톱모터(M)의 구동에 의해 스토퍼(119)가 이동될 수 있다. 따라서 스토퍼(119)의 양 방향 이동을 위해 스톱모터(M)는 정방향 또는 역방향으로 구동될 수 있다.
타워부(130)는 해상 부유식 풍력발전기(200)의 기둥을 이루며, 제1 실시예에서와 같이, 부유체부(140)에 의해 지지될 수 있다. 그리고 타워부(130)는 터빈부(110)에 형성된 관통홀(PH)을 관통하여 배치될 수 있다. 이때, 타워부(130)에는 외주면에 하나 이상의 삽입홈(134)이 형성될 수 있다. 삽입홈(134)에는 터빈부(110)의 내부에 배치된 스토퍼(119)가 이동되어 삽입될 수 있다.
터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 배치된 상태에서 고정될 때, 스토퍼(119)가 타워부(130)의 삽입홈(134)에 삽입될 수 있다. 따라서 스토퍼(119)가 삽입홈(134)에 삽입됨에 따라 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 고정된 상태가 될 수 있다.
상기와 같이, 스토퍼(119)는 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에서 이동되지 않도록 고정시키는 역할을 하며, 또한, 유압회로부(117)의 유압밸브(OV)가 폐쇄되어 터빈부(110)가 이동되지 않도록 터빈부(110)의 위치를 고정하는 역할을 보조할 수 있다. 즉, 경우에 따라 유압밸브(OV)가 고장이나 실수 등에 의해 개방되는 경우에도 스토퍼(119)가 타워부(130)의 삽입홈(134)에 삽입된 상태가 유지됨에 따라 터빈부(110)가 타워부(130)에서 하강되는 등의 문제가 발생하지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 터빈부(110)가 타워부(130)의 상부에 고정된 상태에서, 사용자는 하부로 이동시키고자 하는 경우, 스톱모터(M)를 구동시켜 스토퍼(119)를 이동시켜 삽입홈(134)에서 이탈시킨 다음, 유압밸브(OV)를 개방하여 터빈부(110)가 하부로 이동되도록 할 수 있다. 이때, 터빈부(110)가 하부 방향으로의 이동은 제1 실시예에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
또한, 필요에 따라 타워부(130)의 하부에도 별도의 삽입홈(134)이 형성될 수 있다. 따라서 터빈부(110)가 하부로 이동된 상태에서, 터빈부(110)에 설치된 스토퍼(119)가 이동하여 타워부(130) 하부에 형성된 삽입홈(134)에 삽입되어 터빈부(110)가 타워부(130)에서 이동되지 않을 수 있다.
그리고 터빈부(110)를 타워부(130)의 상부 방향으로 이동시킨 다음, 유압밸브(OV)를 폐쇄한 상태에서, 스토퍼(119)가 삽입홈(134)에 삽입되도록 스톱모터(M)를 구동시켜 터빈부(110)의 위치를 고정할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 풍력발전기 110: 터빈부
111: 발전기 111a: 제1 발전기
111b: 제2 발전기 113: 피니언 기어부
115: 연결기어부 117: 유압회로부
119: 스토퍼 120: 로터부
122: 블레이드 124: 허브
130: 타워부 132: 랙 기어부
134: 삽입홈 140: 부유체부
M: 스톱모터 OM: 유압모터
OP: 유압펌프 OR: 오리피스
OV: 유압밸브 PH: 관통홀

Claims (5)

  1. 허브, 및 상기 허브에 결합되어 회전되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 로터부;
    관통홀이 형성되며, 상기 로터부와 결합되며, 복수 개의 상기 블레이드의 회전이 전달되어 전력을 생산하는 하나 이상의 발전기를 포함하는 터빈부;
    상기 관통홀을 관통하도록 배치되고, 상기 터빈부를 지지하는 타워부; 및
    부력을 형성하여 상기 타워부를 지지하는 부유체부를 포함하고,
    상기 터빈부는 상기 관통홀에 관통하도록 배치된 상기 타워부의 길이 방향을 따라 이동할 수 있게 구성된,
    해상 부유식 풍력발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 발전기는 한 쌍이며,
    한 쌍의 상기 발전기는 상기 터빈부의 내부에 상기 관통홀을 기준으로 대칭적으로 설치된,
    해상 부유식 풍력발전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타워부는 상기 타워부의 외주면에 길이 방향을 따라 연장되는 랙 기어부를 포함하고,
    상기 터빈부는,
    상기 랙 기어에 맞물리도록 상기 터빈부의 내부에 설치된 피니언 기어부; 및
    상기 피니언 기어부를 회전시키기 위해 상기 피니언 기어부에 연결된 유압모터를 포함하는 유압회로부를 더 포함하는,
    해상 부유식 풍력발전기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유압회로부는,
    상기 유압모터에 유압을 제공하기 위해 구동되는 유압펌프;
    상기 유압펌프의 유압을 공급 여부를 조절하는 유압밸브; 및
    상기 유압모터에 제공되는 유동 저항을 조절하는 오리피스를 더 포함하는,
    해상 부유식 풍력발전기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터빈부의 내부에 배치되고, 상기 유압밸브를 개방시키도록 동작하는 스톱모터를 더 포함하고,
    상기 타워부에는 하나 이상의 스토퍼가 형성되며,
    상기 유압밸브는 상기 터빈부가 상기 타워부에서 이동할 때 하나 이상의 상기 스토퍼와 접촉되어 상기 유압펌프에 유압이 공급되지 않도록 상기 유압밸브를 폐쇄되는,
    해상 부유식 풍력발전기.
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