KR20220060503A

KR20220060503A - 수직축 풍력발전기를 구비한 발전용 선박

Info

Publication number: KR20220060503A
Application number: KR1020220024097A
Authority: KR
Inventors: 김수환
Original assignee: 김수환
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2022-05-11

Abstract

본 발명은 돛이 가능한 회전날개조립체로 발전을 하는 풍력발전기를 구비한 발전용 선박에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박에 장착되어 필요시 돛의 역할을 할 수 있는 회전날개조립체로 발전을 할 수 있는 발전용 선박에 대한 것이다.
본 발명에 따른 발전용 선박은 수직축 풍력발전기를 포함한다. 상기 수직축 풍력발전기는 톳이 가능한 풍력발전용 회전날개조립체를 구비한다. 상기 풍력발전용 회전날개조립체는 회전축과, 복수의 날개와, 스토퍼를 포함한다. 상기 복수의 날개는 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 제1곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제1프레임과, 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 상기 제1곡률과 반대의 제2곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제2프레임과, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 따라 슬라이딩하여 상기 제1프레임 또는 상기 제2프레임의 내부로 바람이 통과하거나 막을 수 있게 개폐하는 바람막이부와, 상기 바람막이부를 슬라이딩시키는 슬라이딩부재를 구비하여 상기 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격 이격되어 장착된다. 상기 스토퍼는 상기 회전축의 회전을 고정시킨다. 이때 상기 바람막이부가 상기 제2프레임은 개방시키고 상기 제1프레임을 통과하는 바람을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정되지 않고, 상기 바람막이부가 어느 한 제1프레임과 이와 인접한 제2프레임을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정된다.
본 발명에 의하면 회전날개조립체는 돛으로도 사용이 가능할 뿐만 아니라 발전기로도 사용이 가능하다. 그래서 선박의 이동이 필요할 경우에는 돛으로 사용하여 바람의 힘으로 선박이 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 공해에 이동된 경우 발전기로 사용하여 공해상에서 발전이 가능하다.

Description

수직축 풍력발전기를 구비한 발전용 선박{The ship for power generation having wertical wind generator}

본 발명은 돛이 가능한 회전날개조립체로 발전을 하는 풍력발전기를 구비한 발전용 선박에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박에 장착되어 필요시 돛의 역할을 할 수 있는 회전날개조립체로 발전을 할 수 있는 발전용 선박에 대한 것이다.

풍력발전기는 풍속의 세기에 따라 발전의 효율이 달라진다. 그래서 지상보다 바람의 세기가 큰 해상에서 풍력발전기의 발전 효율이 높다. 이로인하여 해상풍력발전기에 대한 관심이 높아지고 있다.

해상풍력발전기는 해상에 설치되므로 풍력발전기가 해상에 고정되어야 한다. 이때 해상풍력발전기는 부피가 크기 때문에 운송이 용이하지 않고, 해상에 설치시 수심이 깊을 경우 해상풍력발전기의 고정이 용이하지 않다. 그래서 종래에는 해상풍력발전기는 주로 영해(Territorial water)나 배타적 경제수역(Exlusive economic zones)에 설치된다.

공개특허 제10-2020-0044568호(공개일자 2020년 04월 29일) 공개특허 제10-2020-0062842호(공개일자 2020년 06월 04일) 공개특허 제10-2013-0033769호(공개일자 2013년 04월 04일) 등록특허 제10-2275278호(등록일자 2021년 07월 05일) 공개특허 제10-2016-0063643호(공개일자 2016년 06월 07일)

종래와 같이 영해나 배타적 경제수역에는 조업권을 가진 어민들의 반대 등으로 풍력발전기를 설치하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 영해나 배타적 경제수역의 경우 공해 상에 비하여 바람의 세기가 높지 아니하여 공해 상에 풍력발전기를 설치하는 것보다 발전효율이 높지 않다는 문제점이 있었다.

그리고 풍력발전기를 공해 상에 설치하기 위하여 운송할 경우 풍력발전기의 높이가 높아서 공해 상으로 운송하여 설치하기가 힘들다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 풍력발전기를 영해나 배타적 경제수역이 아니라 바람의 세기가 높은 공해 상으로 용이하게 이동시켜 발전을 할 수 있는 풍력발전기가 장착된 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 선박이 발전을 하지 않고 이동할 때에는 바람의 힘으로 이동할 수 있도록 돛의 기능을 하는 풍력발전기를 구비한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 발전용 선박은 수직축 풍력발전기를 포함한다. 상기 수직축 풍력발전기는 돛이 가능한 풍력발전용 회전날개조립체를 구비한다. 상기 풍력발전용 회전날개조립체는 회전축과, 복수의 날개와, 스토퍼를 포함한다. 상기 복수의 날개는 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 제1곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제1프레임과, 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 상기 제1곡률과 반대의 제2곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제2프레임과, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 따라 슬라이딩하여 상기 제1프레임 또는 상기 제2프레임의 내부로 바람이 통과하거나 막을 수 있게 개폐하는 바람막이부와, 상기 바람막이부를 슬라이딩시키는 슬라이딩부재를 구비하여 상기 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격 이격되어 장착된다. 상기 스토퍼는 상기 회전축의 회전을 고정시킨다. 이때 상기 바람막이부가 상기 제2프레임은 개방시키고 상기 제1프레임을 통과하는 바람을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정되지 않고, 상기 바람막이부가 어느 한 제1프레임과 이와 인접한 제2프레임을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정된다.

또한, 상기의 발전용 선박에 있어서, 상기 날개는 상기 제1프레임과 상기 제2프레임의 오목부가 서로 마주보도록 배치된 것이 바람직하다.

또한, 상기의 발전용 선박에 있어서, 상기 날개는 상기 회전축과 나란하게 세워진 것이 바람직하다.

또한, 상기의 발전용 선박은 상기 회전날개조립체가 상기 돛으로 사용되어 운행시 발전기로 사용이 가능한 추진체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 회전날개조립체는 돛으로도 사용이 가능할 뿐만 아니라 발전기로도 사용이 가능하다. 그래서 선박의 이동이 필요할 경우에는 돛으로 사용하여 바람의 힘으로 선박이 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 공해에 이동된 경우 발전기로 사용하여 공해상에서 발전이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 회전날개조립체가 돛으로 사용되어 이동시 추진체가 발전을 할 수 있으므로 이동과 동시에 전기를 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발전용 선박의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1의 실시예에 적용이 되는 풍력발전기의 개념도,
도 3은 도 1의 실시예에 적용되는 추진체의 개념도,
도 4는 도 1의 실시예에 적용되는 추진체의 동작의 개념도,
도5는 도 1의 실시예에서 회전날개조립체가 돛으로 동작하는 개념도,
도 6은 도 1의 실시예에서 회전날개조립체가 풍력발전용으로 동작하는 개념도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 발전용 선박의 일 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 발전용 선박(1)은 풍력발전기(2) 및 추진체(30)를 포함한다.

풍력발전기(2)는 돛이 가능한 풍력발전용 회전날개조립체(6)를 구비한다.

회전날개조립체(6)는 회전축(10)과, 복수의 날개(20) 및 스토퍼를 구비한다.

복수의 날개(20)는 회전축(10)의 외주면에 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 장착된다. 이때 날개(20)는 제1프레임(21)과, 제2프레임(23)과, 바람막이부(25) 및 슬라이딩부재(27)를 구비한다.

제1프레임(21)은 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 제1곡률을 가지며 회전축(10)과 나란하게 세워져서 회전축(10)의 외주면에 결합된다.

제2프레임(23)은 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 제1곡률과 반대의 제2곡률을 가지며 회전축(10)과 나란하게 세워져서 회전축(10)의 외주면에 결합된다.

본 실시예의 경우 제1프레임(21)과 제2프레임(23)은 오목부가 서로 마주보도록 배치되어 반경방향으로 바깥쪽 단부가 서로 결합된다. 그래서 제1프레임(21)과 제2프레임(23)이 결합된 날개(20)는 볼록하게 형성된다.

바람막이부(25)는 제1프레임(21)과 제2프레임(23)을 따라 슬라이딩을 하여 제1프레임(21)과 제2프레임(23)의 내부로 부는 바람의 통과를 막을 수 있다. 그래서 바람막이부(25)가 제1프레임(21)을 막으면 제1프레임(21)의 내부로 바람이 통과할 수 없으며, 제2프레임(23)을 막으면 제2프레임(23)의 내부로 바람이 통과할 수 없다. 본 실시예의 경우 바람막이부(25)는 각각의 제1프레임(21)과 제2프레임(23)에 장착되어 제1프레임(21)과 제2프레임(23)을 각각 개폐할 수 있다. 한편, 본 실시예의 제1프레임(21)과 제2프레임(23)에는 바람막이부(25)가 제1프레임(21)과 제2프레임(23)을 막을 때 바람막이부(25)를 지지하기 위한 지지대(24)가 형성되어 있다.

슬라이딩부재(27)는 바람막이부(25)를 제1프레임(21)과 제2프레임(23)을 따라 슬라이딩시킨다. 슬라이딩부재(27)로 모터 등이 사용될 수 있으며, 슬라이딩부재(27)의 작동에 의하여 바람막이부(25)는 제1프레임(21) 또는 제2프레임(23)을 따라 슬라이딩하여 제1프레임(21) 또는 제2프레임(23)을 개방시키거나 폐쇄시킨다.

스토퍼(미도시)는 회전축(10)의 회전을 고정시킨다. 이때 스토퍼는 바람막이부(25)가 제2프레임(23)은 개방시키고 제1프레임(21)을 통과하는 바람을 막을 수 있게 제1프레임(21)을 폐쇄시킬 때에는 회전축(10)이 회전할 수 있도록 회전축(10)을 고정시키지 않는다. 이 경우에는 본 실시예의 회전날개조립체(6)가 풍력발전기나 터빈을 구동시키는 데 사용된다. 그리고 바람막이부(25)가 어느 한 제1프레임(21)과 이와 인접한 제2프레임(23)을 막을 때에는 스토퍼는 회전축(10)이 회전하지 않도록 고정시킨다. 이때에는 본 실시예의 회전날개조립체(6)가 돛으로 작용한다.

추진체(30)는 선박(1)이 운행하도록 추진력을 발생시킨다. 이때 추진체(30)는 선박(1)이 바람의 힘으로 운행할 경우에는 발전기로도 사용이 가능하다. 즉 추진체(30)는 필요에 따라 선박(1)이 운행하는 추진력을 발생시키거나 발전기로 사용되어 전기를 생산할 수 있다. 추진체(30)가 추진력을 발생시킬 때에는 연료전지 또는 내연기관 등과 같은 동력원(35)으로부터 회전되고, 전기를 발생시키기 위하여 발전기(33)를 구동시킬 때에는 회전력을 발전기(33)에 전달시킨다.

본 실시예의 경우 추진체(30)는 추진력을 발생시키기 위해서는 클러치(31)로 동력원(35)에 연결되고, 전기를 생산시키기 위해서는 발전기(33)에 연결된다.

본 실시예의 경우 선박(1)이 운행을 할 때에는 회전날개조립체(6)가 돛으로 사용될 수 있다. 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이 슬라이딩부재(27)가 바람막이부(25)를 이웃한 제1프레임(21)과 제2프레임(23)을 막고, 스토퍼로 회전축(10)을 고정시킨다. 그러면 회전날개조립체(6)는 돛의 역할을 한다. 그래서 바람이 불면 바람이 회전날개조립체(6)에 힘을 전달하고 이에 따라 선박(1)이 운행될 수 있다. 이때에는 클러치(31)를 발전기(33)에 연결시키면 선박(1)의 운행에 따라 추진체(30)가 회전하게 되고 발전기(33)가 구동될 수 있다. 그래서 전기가 생산될 수 있다.

한편, 선박(1)이 운행을 하지 아니할 경우에는 스토퍼를 해제한다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 슬라이딩부재(27)가 바람막이부(25)를 슬라이딩시켜 제1프레임(21) 또는 제2프레임(23)을 폐쇄시킨다. 이 경우에는 바람이 불면 회전날개조립체(6)가 회전을 하여 발전을 시킬 수 있다.

따라서 본 실시예에 의하면, 회전날개조립체(6)는 풍력발전용으로 사용되거나 돛으로 사용될 수 있다. 그리고 필요에 따라 추진체(30)는 선박(1)이 운행하는 추진력을 발생시키거나 전기를 생산할 수 있다.

1 : 선박 2 : 풍력발전기
6 : 회전날개조립체 10 : 회전축
20 : 복수의 날개 21 : 제1프레임
23 : 제2프레임 24 : 지지대
25 : 바람막이부 27 : 슬라이딩부재
30 : 추진체 31 : 클러치
33 : 발전기 35 : 동력원

Claims

회전축과, 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 제1곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제1프레임과 내부에 바람이 통과할 수 있는 빈 공간이 형성되어 상기 제1곡률과 반대의 제2곡률을 가지며 상기 회전축의 외주면에 결합된 제2프레임과 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 따라 슬라이딩하여 상기 제1프레임 또는 상기 제2프레임의 내부로 바람이 통과하거나 막을 수 있게 개폐하는 바람막이부와 상기 바람막이부를 슬라이딩시키는 슬라이딩부재를 구비하여 상기 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격 이격되어 장착된 복수의 날개와, 상기 회전축의 회전을 고정시키기 위한 스토퍼를 구비하여 상기 바람막이부가 상기 제2프레임은 개방시키고 상기 제1프레임을 통과하는 바람을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정되지 않고, 상기 바람막이부가 어느 한 제1프레임과 이와 인접한 제2프레임을 막을 때에는 상기 회전축은 상기 스토퍼에 의해 고정되어는 돛이 가능한 회전날개조립체를 구비한 수직축 풍력발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 선박.
제1항에 있어서, 상기 날개는
상기 제1프레임과 상기 제2프레임의 오목부가 서로 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 발전용 선박.
제2항에 있어서,
상기 날개는 상기 회전축과 나란하게 세워진 것을 특징으로 하는 발전용 선박.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전날개조립체가 상기 돛으로 사용되어 운행시 발전기로 사용이 가능한 추진체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 선박.