KR20230085458A - 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치는, 건축물의 일부에 설치되며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 유입되는 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 상기 하우징의 내부로 유입된 바람을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전부와, 상기 풍력발전부와 연계 가능하며, 상기 풍력발전부로 유입된 바람이 상기 풍력발전부를 통과하여 배출되도록 하는 배출부 및 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 풍력발전부의 구동을 제어하는 제어관리부를 포함하며, 상기 하우징은 건축물을 기준으로 사방에서 불어오는 바람 중 가장 강한 바람이 불어오는 방향에 대응하여 집풍이 이루어지도록 함으로써, 상기 풍력발전부의 전력 생산 효율을 극대화 시킨다.

Description

건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치{Large scale wind-energy generating equipment installable on any sections of the building}

본 발명은 건축물 사이로 불어오는 바람을 활용하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에 관한 것이다.

풍력발전 기술은 바람을 이용하여 기계에너지를 전기에너지로 변환하는 기술을 말하며, 일반적으로 전기를 많이 생산하기 위해서는 풍속이 빠른 지역에 풍력발전기를 설치하고 있다.

일반적으로 바람은 지상에서는 지상 장애물(건물, 수목, 언덕 등)에 의해 풍속이 느리고 지상에서 높은 곳으로 올라갈수록 풍속이 빠르게 나타나고 있으며, 발전용량을 크게 하기 위해서 지상보다 바람이 빠른 높은 위치에 풍력발전기를 설치하고 있고, 풍력발전기가 바람을 받기 위한 수풍면적이 커지도록 날개(블레이드) 길이가 긴 대용량 풍력발전기를 설치하는 추세이다.

그러나 풍력발전기에서 발생하는 날개 회전 소음, 날개 그림자 발생, 빛 반사 등으로 민가 및 가축이 많은 지역에서는 민원으로 인하여 풍력발전이 곤란하여 도심지를 벗어나 환경피해가 적은 산지 위주로 풍력발전단지를 조성하다 보니 풍력발전 가능지역 확보, 설치공사비 증가, 계통연계 비용 증가 등으로 인하여 경제성이 높은 부지 확보에 어려움이 있다.

한편, 도심지에서 풍력발전기를 설치할 경우, 일반적인 형태인 수평축형 풍력발전기는 소음발생, 설치공간 확보 제한 등으로 인하여 제약이 있으므로 도심지에서는 주로 소형 풍력발전기가 사용되고 있으나, 이 경우 발전량이 적어져 풍력발전의 확대 보급에 어려움이 있다.

또한, 풍력발전기 설치 공간에 제한이 적고 수평축형 풍력발전기에 비해 소음이 적다고 알려진 수직축형 발전기를 도심지에 설치할 경우에는 수평축형 풍력발전기에 비하여 풍력발전기 자체의 효율 저하로 인하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 도심지역의 발달로 인하여 건물의 높이는 계속 높아지고 있으며, 이로 인하여 도심 건물 주변에 빌딩에 의해 형성되는 국지풍인 빌딩바람(빌딩풍)이 발생하고 있다.

이러한 빌딩바람을 이용하기 위하여 건물에 풍력발전기를 설치하여 이용하는 방식이 제안된 바 있으나, 이는 풍력발전기 위치를 도심 건물에 그대로 옮겨 놓은 것에 불과하다.

즉, 빌딩바람을 이용한 풍력발전은 도심 상공에 흐르는 빠른 바람을 효과적으로 모으고 이를 풍력발전에 적절히 이용하여야 하지만, 종래의 기술 수준으로는 도심에서 발생하는 빌딩바람을 효과적으로 이용하지 못하고 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1071240호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 건축물의 일부에 설치하여 도심지에서 발생되는 빌딩풍을 효과적으로 활용할 수 있는 구조로 이루어지도록 하여 빌딩풍의 집풍 및 이를 이용한 풍력발전에 대한 효율을 극대화 시킬 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

또한, 바람이 주로 불어오는 방향을 선정하여 건축물 주변의 바람 방향이 다소 바뀌더라도 지속적인 집풍이 이루어질 수 있도록 하며, 변화하는 바람의 변화에 실시간으로 대응하여 가장 강한 바람이 불어오는 방향에 대한 집풍이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치는, 건축물의 일부에 설치되며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 유입되는 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 상기 하우징의 내부로 유입된 바람을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전부와, 상기 풍력발전부와 연계 가능하며, 상기 풍력발전부로 유입된 바람이 상기 풍력발전부를 통과하여 배출되도록 하는 배출부 및 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 풍력발전부의 구동을 제어하는 제어관리부를 포함하며, 상기 하우징은 건축물을 기준으로 사방에서 불어오는 바람 중 가장 강한 바람이 불어오는 방향에 대응하여 집풍이 이루어지도록 함으로써, 상기 풍력발전부의 전력 생산 효율을 극대화 시킨다.

이때, 상기 하우징은 적어도 두 방향 이상의 측면에 형성 가능하며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 상기 하우징의 내부로 유입되도록 하는 유입홀 및 상기 유입홀에 구비되되, 상기 제어관리부의 제어에 의해 바람이 불어오는 방향에 대응하여 선택적인 개폐가 가능한 개폐모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징은 상기 유입홀이 형성되는 각각의 측면에 구비되어 해당 측면으로 불어오는 바람의 속도 및/또는 세기를 측정하는 측정모듈을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 측정모듈은 상기 제어관리부와 연계 가능하며, 상기 제어관리부는 상기 측정모듈에서 측정된 정보를 토대로 강한 바람이 불어오는 측면에 구비된 상기 개폐모듈이 개방되도록 하여 상기 하우징의 내부로 바람의 집중적인 유입이 이루어지도록 할 수 있다.

그리고 상기 풍력발전부는 상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 하우징의 내부로 유입된 바람에 의해 구동되는 터빈모듈과, 상기 터빈모듈에 구비되어 상기 하우징의 내부로 유입된 바람을 상기 터빈모듈의 내부로 유도하는 유로모듈 및 상기 터빈모듈과 연계 가능하여 상기 터빈모듈의 구동력에 의해 전기를 발생시키는 발전모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 풍력발전부는 일측이 상기 유입홀과 연통되고, 타측이 상기 유로모듈과 연통되어 상기 유입홀이 형성된 측면으로 불어오는 바람이 상기 터빈모듈로 원활하게 유입되도록 하는 호퍼모듈을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 호퍼모듈은 상기 유입홀에서 유로모듈 측으로 갈수록 폭이 감소되는 형상으로 이루어져 상기 하우징의 내부로 유입된 바람이 집풍되도록 함은 물론, 바람의 속도를 증가시켜 상기 풍력발전부의 효율을 극대화 시킬 수 있다.

또한, 상기 유로모듈은 상기 호퍼모듈과의 연결부에 구비되며, 상호 대향되는 상기 개폐모듈과 연계 구동이 가능하여 상기 터빈모듈로 유입되는 바람이 하나의 방향성을 갖도록 하는 체크벨브유닛을 포함하고, 상기 배출부는 상기 하우징의 내부에 구비되며, 일측이 상기 터빈모듈과 연통되고, 타측이 상기 호퍼모듈과 연통되는 배관유닛 및 상기 호퍼모듈과의 연결부에 구비되며, 상기 제어관리부의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛을 포함할 수 있다.

이때, 상기 배출부는 상기 터빈모듈과 연통되는 상기 배관유닛이 복수의 상기 호퍼모듈에 각각 연통되도록 분기시키는 분기유닛을 더 포함하고, 상기 배출부는 상기 하우징의 내부에 구비되며, 일측이 상기 터빈모듈과 연통되고, 타측이 상기 하우징의 일측면과 연결되는 배관유닛 및 상기 하우징과의 연결부에 구비되며, 상기 제어관리부의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛을 포함하고, 상기 하우징은 상기 배관유닛이 상기 하우징의 외부와 연통되도록 하는 배출공을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 배출부는 상기 터빈모듈과 연통되는 상기 배관유닛이 상기 하우징의 적어도 두 방향 이상의 측면에 각각 연통되도록 분기시키는 분기유닛을 더 포함하고, 상기 제어관리부는 상기 하우징을 기준으로 바람이 불어오는 측면의 상기 개폐모듈을 개방하되, 바람이 유입되는 측면에 구비되는 상기 벨브유닛을 폐쇄하고, 다른 측면에 구비되는 벨브유닛 중 어느 하나를 개방하여, 상기 터빈모듈을 통과한 바람이 상기 배관유닛을 따라 개방된 상기 벨브유닛을 통해 상기 하우징의 외부로 배출되도록 할 수 있다.

이때, 상기 제어관리부는 중앙관리센터와 상호 통신 가능하며, 상기 중앙관리센터에서 파악된 바람의 방향에 따라 제어 신호를 전달 받아 상기 개폐모듈의 선택적 개폐가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 풍력발전장치는 일측이 상기 풍력발전부와 연결되며, 타측이 건축물에 구비되는 집전부와 연결되어 상기 풍력발전부에서 생산된 전력을 상기 집전부로 이송시키는 전력이송부를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 도심 속의 건축물의 일부에 설치되어 빌딩풍의 이용에 적합한 구조로 이루어짐으로써, 주변의 민원을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 건축물의 주변에서 불어오는 바람의 세기나 압력을 실시간으로 측정함으로써, 가장 효과적인 집풍이 이루어질 수 있는 방향에 대해 실시간으로 대응할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 이를 통해 실시간으로 방향이나 속도가 변화하는 건축물 주변의 바람에 대응하여 효율적인 집풍이 이루어지도록 함으로써, 안정적인 전력의 생산이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 바람의 이동 방향에 따라 그 폭이 점차 감소되는 형상으로 이루어지는 호퍼모듈이 구비됨으로써, 하우징의 내부로 유입되는 바람의 유입량을 극대화 함은 물론, 터빈모듈로 유입되는 바람의 속도를 증가시켜 풍력발전부의 효율을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치의 전체 구조를 나타내는 예시도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에 있어서, 측정모듈 및 개폐모듈의 구동을 나타내는 예시도;
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에 있어서, 배출부를 포함하는 세부 구성을 나타내는 예시도;
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에서 바람의 이동 경로를 나타내는 예시도;
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에 있어서, 배출부를 포함하는 세부 구성을 나타내는 예시도; 및
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에서 바람의 이동 경로를 나타내는 예시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 표시되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

본 발명은 도심지에서 쉽게 발생되는 빌딩풍을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치는 건축물의 일부에 설치되거나, 건축물과 일체로 이루어질 수 있으며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 유입될 수 있도록 하는 내부공간을 갖는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부에 구비되어 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람을 이용한 전력 생산이 가능한 풍력발전부(200)와, 상기 풍력발전부(200)와 연계 가능하며, 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람이 상기 풍력발전부(200)를 통과하여 전력의 생산이 이루어지도록 한 뒤, 상기 풍력발전부(200)에서 배출되도록 하는 배출부(300, 300') 및 상기 하우징(100)의 일측에 구비될 수 있으며, 상기 풍력발전부(200)의 전체적인 구동을 제어하는 제어관리부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제어관리부(400)는 비나 눈, 또는 먼지와 같은 이물질 등으로부터 보호될 수 있도록 상기 하우징(100)의 내부에 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징(100)은 건축물의 사방에서 불어오며, 수시로 방향이나 속도, 세기가 변화하는 바람 중 가장 강한 바람이 불어오는 방향에 실시간으로 대응하여 바람의 집풍이 이루어질 수 있도록 함으로써, 상기 풍력발전부(200)의 전력 생산 효율이 극대화 될 수 있도록 할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술 하도록 한다.

이때, 상기 풍력발전장치는 상술한 바와 같이 건축물의 일부에 설치되는 것으로, 건축물과 일체로 이루어질 경우, 고층 건물일수록 더욱 민감하게 고려해야 하는 건물 구조의 안전 및 빌딩풍의 발생 위치를 고려하여 건축물의 상부층, 중간층 및 여러층에 걸쳐 복합 형태로 설치될 수도 있다.

이와 같이, 건축물의 중간층에 설치되는 상기 풍력발전장치는 내부 공간 또는 해당 층에서 상기 풍력발전장치가 차지하는 공간을 제외한 나머지 공간을 다른 용도로 활용되도록 할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 하우징(100)에는 건축물의 외부에서 불어오는 바람이 상기 하우징(100)의 내부로 유입될 수 있도록 하는 유입홀(110)이 형성될 수 있다.

이러한 상기 유입홀(110)은 상기 풍력발전장치를 설치하고자 하는 건축물의 주변에 불어오는 바람의 방향 등을 분석하여 선정한 연중 바람이 많이 불어오는 방향에 형성될 수 있도록 할 수 있으며, 수시로 불어오는 방향이 바뀌는 바람의 특성 상 적어도 두 방향 이상의 측면에 형성되도록 함으로써, 상기 풍력발전부(200)로 지속적인 바람의 유입이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 유입홀(110)은 건축물에 설치되는 상기 하우징(100)의 적어도 두 방향 이상의 측면, 예를 들어 동측면과 서측면, 남측면과 북측면, 또는 동측면과 남측면, 동측면과 북측면, 서측면과 남측면, 서측면과 북측면에 각각 형성될 수 있으며, 그 이상으로 세 측면, 많게는 모든 측면에 형성될 수 있도록 함으로써, 건축물에 불어오는 바람의 방향이 바뀌더라도 상기 풍력발전부(200)로의 바람의 유입이 끊기지 않고 지속적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 하우징(100)은 건축물의 사방에서 불어오는 바람에 의해 상기 유입홀(110)을 통해 상기 하우징(100)의 내부로 유입되는 바람이 난류가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 바람이 불어오는 방향에 따라 상기 유입홀(110)이 선택적으로 개폐될 수 있도록 하는 개폐모듈(120)이 구비될 수 있다.

이러한 상기 개폐모듈(120)은 상기 하우징(100)에 형성되는 상기 유입홀(110) 각각에 구비될 수 있으며, 상기 제어관리부(400)의 제어 신호에 의해 개폐 구동이 제어될 수 있다.

예컨대, 상기 하우징(100)은 상기 유입홀(110)에 각각 상기 개폐모듈(120)이 구비될 수 있으며, 이러한 상기 개폐모듈(120)은 상기 제어관리부(400)의 제어에 의해 사방에서 불어오는 바람 중 가장 많은 바람(바람의 세기가 가장 강한 바람으로 해석될 수 있다.)이 불어오는 측면에 형성되는 상기 유입홀(110)에 구비된 상기 개폐모듈(120) 만이 개방되고 나머지 개폐모듈(120)은 폐쇄되도록 함으로써, 상기 하우징(100)으로 유입되는 바람이 난류가 발생되지 않고 일 방향으로 상기 풍력발전부(200)로 원활하게 공급될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

이때, 상기 하우징(100)에는 빌딩풍의 특성 상 사방에서 불어오며, 수시로 방향 및 세기가 바뀌는 바람에 대해 즉각적인 대응이 가능하도록 바람의 속도 및/또는 세기를 측정하는 측정모듈(130)이 상기 유입홀(110)이 형성되는 각각의 측면에 구비될 수 있도록 할 수 있다.

이러한 상기 측정모듈(130)은 풍속계나 풍압계가 적용되어 사용될 수 있으며, 그 외에도 불어오는 바람으로부터 다양한 제어 정보를 얻을 수 있는 센서 등이 적용 가능하다.

또한, 상기 측정모듈(130)은 상기 제어관리부(400)와 연계가 가능함으로써, 상기 측정모듈(130)에서 실시간으로 측정되는 바람의 속도 및/또는 세기의 정보가 상기 제어관리부(400)로 전달될 수 있으며, 그에 맞춰 상기 제어관리부(400)에서는 바람이 가장 강하게 불어오는 방향에 구비되는 상기 개폐모듈(120)이 개방되도록 하여 상기 하우징(100) 내부로의 바람의 유입이 원활하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)에서 상기 유입홀(110)이 형성되는 각각의 측면에 구비될 수 있는 상기 측정모듈(130)은 사방에서 불어오는 바람의 속도 및/또는 세기를 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정된 정보는 상기 제어관리부(400)로 전달되어 가장 강한 바람이 불어오는 방향이 실시간으로 판단되어 해당 방향에 위치하는 상기 개폐모듈(120)만이 개방되도록 함으로써, 상기 하우징(100)의 내부로 유입되는 바람이 난류가 발생되지 않고 집중적인 유입이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람을 이용하여 전력을 생산하는 상기 풍력발전부(200)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람에 의해 구동되는 터빈모듈(210)과, 상기 터빈모듈(210)에 구비되어 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람을 상기 터빈모듈(210)의 내부로 유도하는 유로모듈(220) 및 상기 터빈모듈(210)과 연계 가능하여 상기 터빈모듈(210)의 구동력에 의해 전기를 발생시키는 발전모듈(230)을 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 상기 터빈모듈(210)은 상기 하우징(100)의 내부공간에서 중앙부분에 위치되어 상기 하우징(100)의 사방에서 불어오는 바람 각각에 대해 균등한 대응이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 하우징(100)의 내부공간에서 중앙부에 상기 터빈모듈(210)이 위치되도록 하는 상기 풍력발전부(200)는 일측이 상기 하우징(100)에 형성된 상기 유입홀(110)과 연통될 수 있으며, 타측이 상기 유로모듈(220)과 연통되도록 하여 상기 유입홀(110)이 형성된 측면으로부터 불어오는 바람이 상기 하우징(100)의 내부로 유입되어 상기 터빈모듈(210)로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 호퍼모듈(240)이 더 구비될 수 있다.

이러한 상기 호퍼모듈(240)은 바람의 흐름 방향, 보다 상세하게는 상기 유입홀(110)에서 상기 유로모듈(220) 측으로 갈수록 폭이 감소되는 깔때기 형상으로 이루어져 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람이 집풍될 수 있도록 함은 물론, 바람의 흐름 속도를 증가시켜 상기 풍력발전부(200)의 효율이 극대화 될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 상기 호퍼모듈(240)은 상기 유입홀(110)이 형성된 측면의 수와 대응되도록 동일한 수로 구비될 수 있으며, 이와 같이 복수의 상기 호퍼모듈(240)이 연통되어 상기 하우징(100)의 내부로 유입된 바람을 상기 터빈모듈(210)의 내부로 유도하는 상기 유로모듈(220)에는 상기 호퍼모듈(240)과의 연결부에 구비되어, 각각의 연결부에 대해 상호 대향되는 상기 개폐모듈(120)과 연계 구동이 가능하도록 하여 상기 터빈모듈(210)로 유입되는 바람이 하나의 방향성을 갖도록 하는 체크벨브유닛(221)이 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 체크벨브유닛(221)은 상기 유로모듈(220)에 연통되는 상기 호퍼모듈(240)을 통해 집풍된 바람이 상기 터빈모듈(210)의 내부로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것이며, 이때, 상기 제어관리부(400)의 제어에 의해 개방되어 상기 하우징(100)의 내부로 바람이 유입될 수 있도록 하는 상기 개폐모듈(120)과 연동되어 개방되는 상기 개폐모듈(120)과 대향하는 체크벨브유닛(221) 만이 개방되도록 함으로써, 상기 터빈모듈(210)로 유입되는 바람이 난류의 발생 없이 하나의 방향으로 원활하게 유입될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

만약 상기 하우징(100)을 기준으로 상기 하우징(100)의 동쪽 측면에서 불어오는 바람이 상기 측정모듈(130)의 측정에 의해 가장 강한 바람으로 판단된 경우, 상기 제어관리부(400)에 의해 동쪽 측면에 구비된 상기 개폐모듈(120)이 개방되고 나머지 측면(서쪽, 남쪽, 북쪽)에 구비되는 개폐모듈(120)은 폐쇄되도록 하여 가장 강한 바람이 상기 하우징(100)의 내부로 유입될 수 있도록 할 수 있으며, 이때, 개방된 상기 개폐모듈(120)과 대향하는, 즉, 동일한 방향에 위치하는 상기 체크벨브유닛(221)이 개방되어 상기 하우징(100)의 동쪽 측면에서 유입된 바람이 상기 호퍼모듈(240)을 통해 집풍되어 상기 유로모듈(220)을 따라 상기 터빈모듈(210)로 집중적으로 유입될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 유입홀(110)을 통해 상기 하우징(100)의 내부로 유입되어 상기 풍력발전부(200)를 구동시키는 바람은 딜레이 없이 상기 터빈모듈(210)을 통과하여 배출부(300, 300')를 통해 상기 하우징(100)의 외부로 배출되도록 할 수 있다.

즉, 상기 유입홀(110)을 통한 상기 하우징(100)의 내부로 바람이 유입되는 것과, 상기 배출부(300, 300')를 통해 상기 하우징(100)의 외부로 바람이 배출되는 것이 동시에 수행되도록 함으로써, 상기 하우징(100)의 내부공간에서 바람의 난류가 발생되지 않도록 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 상기 풍력발전부(200)의 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 상기 배출부(300, 300')는 두가지 실시 예를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 상기 배출부(300)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 일측이 상기 터빈모듈(210)과 연통되고, 타측이 상기 호퍼모듈(240)과 연통되는 배관유닛(310) 및 상기 호퍼모듈(240)과의 연결부에 구비될 수 있으며, 상기 제어관리부(400)의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛(320)을 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 배관유닛(310)은 상기 하우징(100)의 내부에서 복수의 방향에 각각 구비될 수 있는 상기 호퍼모듈(240)과 각각 연결되어 바람이 흐르는 통로가 형성될 수 있도록 할 수 있으며, 이를 위해 상기 배출부(300)는 상기 터빈모듈(210)과 연통되는 상기 배관유닛(310)이 복수의 상기 호퍼모듈(240)에 각각 연통될 수 있도록 분기시키는 분기유닛(330)을 더 포함할 수 있다.

이러한 상기 분기유닛(330)은 상기 터빈모듈(210)과 상기 배관유닛(310)의 연결부에 구비되어 상기 터빈모듈(210)로부터 각기 다른 복수의 상기 호퍼모듈(240)로 상기 배관유닛(310)이 연결될 수 있도록 할 수 있으며, 이러한 상기 배관유닛(310)의 일측, 보다 상세하게는 상기 호퍼모듈(240)과 연결되는 각각의 상기 배관유닛(310)의 연결부에는 상기 벨브유닛(320)이 각기 구비될 수 있으며, 이러한 상기 벨브유닛(320)은 상기 제어관리부(400)의 제어 신호에 의해 개별 제어가 가능하도록 할 수 있다.

예컨대, 상기 제어관리부(400)는 상기 하우징(100)을 기준으로 바람이 불어오는 측면의 상기 개폐모듈(120)을 개방하되, 바람이 유입되는 측면에 구비되는 상기 호퍼모듈(240)에 연결되는 상기 벨브유닛(320)을 폐쇄하고, 다른 측면에 구비되는 벨브유닛(320) 중 어느 하나를 개방하도록 하여, 상기 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 배관유닛(310)을 따라 개방된 상기 벨브유닛(320)을 통해 다른 측면의 호퍼모듈(240)로 배출되도록 할 수 있으며, 상기 배관유닛(310)을 통해 바람이 배출되는 호퍼모듈(240) 측에 구비되는 개폐모듈(120) 역시 상기 제어관리부(400)의 제어에 의해 개방되도록 함으로써, 상기 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

이는, 상기 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 하우징(100)의 외부로 배출됨에 따라, 상기 하우징(100)의 내부로 유입되는 바람과의 충돌로 인해 난류가 발생되는 것을 방지하기 위함으로, 만약 상기 하우징(100)의 동쪽 측면을 통해 바람이 유입되는 경우라면, 상기 하우징(100)의 동쪽 측면을 제외한, 서쪽, 남쪽, 북쪽 중 어느 한 방향의 측면, 가장 바람직하게는 서쪽 측면의 상기 개폐모듈(120)이 개방되도록 함으로써, 상기 배출부(300)를 통한 바람의 배출과 상기 유입홀(110)을 통한 바람의 유입이 겹치지 않고 동시에 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상기 배출부(300)의 구동 및 바람의 이동 경로는 도 4를 참조하여 보다 쉽게 이해할 수 있도록 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 상기 배출부(300')는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 일측이 상기 터빈모듈(210)과 연통되고, 타측이 상기 하우징(100)의 일측면과 연결 가능한 배관유닛(310') 및 상기 하우징(100)과의 연결부에 구비될 수 있으며, 상기 제어관리부(400)의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛(320')을 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 하우징(100)에는 상기 배관유닛(310')이 상기 하우징(100)의 외부와 연통될 수 있도록 하는 배출공(140)이 더 형성될 수 있으며, 이러한 상기 배출공(140)은 상기 배관유닛(310')의 수와 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 배관유닛(310')은 상기 하우징(100)이 갖는 다 방면의 측면에 각각 연결되어 바람이 흐르는 통로가 형성될 수 있도록 할 수 있으며, 이를 위해 상기 배출부는 상기 터빈모듈(210)과 연통되는 상기 배관유닛(310')이 상기 하우징(100)의 복수의 측면에 각각 연통될 수 있도록 분기시키는 분기유닛(330')을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 배관유닛(310')은 상술한 바와 같이 건축물의 사방에서 불어오는 바람에 원활하게 대응하기 위하여 상기 하우징(100)에서 적어도 두 방향 이상의 측면에 각각 연통될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 상술한 이유와 연계하여 상기 하우징(100)의 모든 측면에 연결될 수도 있음을 인지하여야 한다.

이러한 상기 분기유닛(330')은 상기 터빈모듈(210)과 상기 배관유닛(310')의 연결부에 구비되어 상기 터빈모듈(210)로부터 상기 하우징(100)의 각기 다른 측면으로 상기 배관유닛(310')이 연결될 수 있도록 할 수 있으며, 이러한 상기 배관유닛(310')의 일측, 보다 상세하게는 상기 하우징(100)의 측면에 연결되는 각각의 상기 배관유닛(310')의 연결부에는 상기 벨브유닛(320')이 각기 구비될 수 있으며, 이러한 상기 벨브유닛(320')은 상기 제어관리부(400)의 제어 신호에 의해 개별 제어가 가능하도록 할 수 있다.

예컨대, 상기 제어관리부(400)는 상기 하우징(100)을 기준으로 바람이 불어오는 측면의 상기 개폐모듈(120)을 개방하되, 바람이 유입되는 측면에 연결되는 상기 배관유닛(310')에 구비되는 상기 벨브유닛(320')은 폐쇄하고, 다른 측면으로 연결되는 상기 배관유닛(310')에 구비되는 벨브유닛(320') 중 어느 하나를 개방하도록 하여, 상기 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 배관유닛(310')을 따라 개방된 상기 벨브유닛(320')을 통해 상기 하우징(100)에 형성된 상기 배출공(140)을 따라 상기 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

이는, 상기 터빈모듈(210)을 통과한 바람이 상기 하우징(100)의 외부로 배출됨에 따라, 상기 하우징(100)의 내부로 유입되는 바람과의 충돌로 인해 난류가 발생되는 것을 방지하기 위함으로, 만약 상기 하우징(100)의 동쪽 측면을 통해 바람이 유입되는 경우라면, 상기 하우징(100)의 동쪽 측면을 제외한, 서쪽, 남쪽, 북쪽 중 어느 한 방향의 측면, 가장 바람직하게는 서쪽 측면에 연통되는 상기 배관유닛(310')에 구비된 벨브유닛(320')이 개방되도록 함으로써, 상기 배출부(300')를 통한 바람의 배출과 상기 유입홀(110)을 통한 바람의 유입이 겹치지 않고 동시에 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 상기 배출부(300')의 구동 및 바람의 이동 경로는 도 6를 참조하여 보다 쉽게 이해할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어져 건축물로 불어오는 바람을 이용하여 효과적이고, 효율적인 전력의 생산이 이루어지도록 하는 상기 풍력발전장치는 일측이 상기 풍력발전부(200)와 연결되며, 타측이 건축물에 구비되는 집전부와 연결되어 상기 풍력발전부(200)에서 생산되는 전력을 상기 집전부(700)로 이송시켜 저장하거나 활용할 수 있도록 하는 전력이송부(500)가 더 구비될 수 있다.

이러한 상기 전력이송부(500)는 케이블로 이루어져 상기 풍력발전부(200)와 상기 집전부(700)가 연결될 수 있도록 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 케이블로 이루어진 상기 전력이송부(500)의 보호 및 건축물 외관의 디자인을 고려하여 건축물의 외벽을 따라 형성되거나, 건축물의 내부를 관통하는 덕트를 통해 구비될 수 있도록 할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 풍력발전장치의 전체적인 구동을 제어할 수 있는 상기 제어관리부(400)는 자체적으로 수집되는 정보의 분석을 통해 건축물로 불어오는 바람에 대응하여 자동으로 상기 풍력발전장치의 구동이 이루어질 수 있도록 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 관리자가 위치되는 중앙관리센터(600)와 상호 통신이 가능하도록 하여, 상기 중앙관리센터(600)에서 파악된 바람의 방향에 따라 전달 받은 제어 신호를 통해 상기 풍력발전장치의 구동이 이루어질 수 있도록 할 수 있음을 인지하여야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술 된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100 : 하우징 110 : 유입홀
120 : 개폐모듈 130 : 측정모듈
140 : 배출공 200 : 풍력발전부
210 : 터빈모듈 220 : 유로모듈
221 : 체크벨브유닛 230 : 발전모듈
240 : 호퍼모듈 300, 300' : 배출부
310, 310' : 배관유닛 320, 320' : 벨브유닛
330, 330' : 분기유닛 400 : 제어관리부
500 : 전력이송부 600 : 중앙관리센터
700 : 집전부

Claims (12)

1. 건축물의 일부에 설치되며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 유입되는 내부공간을 갖는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 구비되고, 상기 하우징의 내부로 유입된 바람을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전부;
   상기 풍력발전부와 연계 가능하며, 상기 풍력발전부로 유입된 바람이 상기 풍력발전부를 통과하여 배출되도록 하는 배출부; 및
   상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 풍력발전부의 구동을 제어하는 제어관리부; 를 포함하며,
   상기 하우징은 건축물을 기준으로 사방에서 불어오는 바람 중 가장 강한 바람이 불어오는 방향에 대응하여 집풍이 이루어지도록 함으로써, 상기 풍력발전부의 전력 생산 효율을 극대화 시키는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   적어도 두 방향 이상의 측면에 형성 가능하며, 건축물의 주변에서 불어오는 바람이 상기 하우징의 내부로 유입되도록 하는 유입홀; 및
   상기 유입홀에 구비되되, 상기 제어관리부의 제어에 의해 바람이 불어오는 방향에 대응하여 선택적인 개폐가 가능한 개폐모듈; 을 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 유입홀이 형성되는 각각의 측면에 구비되어 해당 측면으로 불어오는 바람의 속도 및/또는 세기를 측정하는 측정모듈; 을 더 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 측정모듈은,
   상기 제어관리부와 연계 가능하며,
   상기 제어관리부는,
   상기 측정모듈에서 측정된 정보를 토대로 강한 바람이 불어오는 측면에 구비된 상기 개폐모듈이 개방되도록 하여 상기 하우징의 내부로 바람의 집중적인 유입이 이루어지도록 하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 풍력발전부는,
   상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 하우징의 내부로 유입된 바람에 의해 구동되는 터빈모듈;
   상기 터빈모듈에 구비되어 상기 하우징의 내부로 유입된 바람을 상기 터빈모듈의 내부로 유도하는 유로모듈; 및
   상기 터빈모듈과 연계 가능하여 상기 터빈모듈의 구동력에 의해 전기를 발생시키는 발전모듈; 을 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 풍력발전부는,
   일측이 상기 유입홀과 연통되고, 타측이 상기 유로모듈과 연통되어 상기 유입홀이 형성된 측면으로 불어오는 바람이 상기 터빈모듈로 원활하게 유입되도록 하는 호퍼모듈; 을 더 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 호퍼모듈은,
   상기 유입홀에서 유로모듈 측으로 갈수록 폭이 감소되는 형상으로 이루어져 상기 하우징의 내부로 유입된 바람이 집풍되도록 함은 물론, 바람의 속도를 증가시켜 상기 풍력발전부의 효율을 극대화 시키는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 유로모듈은,
   상기 호퍼모듈과의 연결부에 구비되며, 상호 대향되는 상기 개폐모듈과 연계 구동이 가능하여 상기 터빈모듈로 유입되는 바람이 하나의 방향성을 갖도록 하는 체크벨브유닛; 을 포함하고,
   상기 배출부는,
   상기 하우징의 내부에 구비되며, 일측이 상기 터빈모듈과 연통되고, 타측이 상기 호퍼모듈과 연통되는 배관유닛; 및
   상기 호퍼모듈과의 연결부에 구비되며, 상기 제어관리부의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛; 을 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 배출부는,
   상기 터빈모듈과 연통되는 상기 배관유닛이 복수의 상기 호퍼모듈에 각각 연통되도록 분기시키는 분기유닛; 을 더 포함하고,
   상기 배출부는,
   상기 하우징의 내부에 구비되며, 일측이 상기 터빈모듈과 연통되고, 타측이 상기 하우징의 일측면과 연결되는 배관유닛; 및
   상기 하우징과의 연결부에 구비되며, 상기 제어관리부의 제어에 의해 선택적인 개폐가 가능한 벨브유닛; 을 포함하고,
   상기 하우징은,
   상기 배관유닛이 상기 하우징의 외부와 연통되도록 하는 배출공; 을 더 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 터빈모듈과 연통되는 상기 배관유닛이 상기 하우징의 적어도 두 방향 이상의 측면에 각각 연통되도록 분기시키는 분기유닛; 을 더 포함하고,
    상기 제어관리부는,
    상기 하우징을 기준으로 바람이 불어오는 측면의 상기 개폐모듈을 개방하되, 바람이 유입되는 측면에 구비되는 상기 벨브유닛을 폐쇄하고, 다른 측면에 구비되는 벨브유닛 중 어느 하나를 개방하여, 상기 터빈모듈을 통과한 바람이 상기 배관유닛을 따라 개방된 상기 벨브유닛을 통해 상기 하우징의 외부로 배출되도록 하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
    
11. 제2항에 있어서,
    상기 제어관리부는,
    중앙관리센터와 상호 통신 가능하며, 상기 중앙관리센터에서 파악된 바람의 방향에 따라 제어 신호를 전달 받아 상기 개폐모듈의 선택적 개폐가 이루어지도록 하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 풍력발전장치는,
    일측이 상기 풍력발전부와 연결되며, 타측이 건축물에 구비되는 집전부와 연결되어 상기 풍력발전부에서 생산된 전력을 상기 집전부로 이송시키는 전력이송부; 를 더 포함하는 건축물의 일부에 설치할 수 있는 풍력발전장치.
    

Images