WO2021066258A1 - 부유식 해상 풍력발전장치 - Google Patents

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WO2021066258A1
WO2021066258A1 PCT/KR2020/000372 KR2020000372W WO2021066258A1 WO 2021066258 A1 WO2021066258 A1 WO 2021066258A1 KR 2020000372 W KR2020000372 W KR 2020000372W WO 2021066258 A1 WO2021066258 A1 WO 2021066258A1
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seawater
floating
main body
wind turbine
guide body
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PCT/KR2020/000372
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Inventor
신현경
김동주
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울산대학교 산학협력단
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a floating offshore wind turbine generating electricity using wind generated at sea while floating on the sea.
  • offshore wind power generation can be divided into a fixed type and a floating type
  • the fixed type is a method in which a foundation work is performed on the bottom of the sea where the water depth is not deep, and a power generation facility is installed after installing a structure on the foundation work.
  • the type is a method of floating a floating structure on the sea level and installing power generation facilities on the floating structure.
  • Floating offshore structures can be moored while floating on the sea level, and are classified into various types according to functions, structures, and mooring methods. For example, many types of offshore floatation called SEMI (Semi-submersible), TLP (Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loding), FSRU or drilling rigs, etc. There is a structure.
  • Such floating structures use one type of mooring system depending on their type.
  • the SPAR-type offshore floating structure adopts a taut mooring or semi-taut mooring method
  • the TLP-type offshore floating structure uses a TLP mooring method using tensioned legs. Take it.
  • the SPAR-type floating structure is difficult to maintain in a stable floating state under harsh marine conditions, and as a result, power generation efficiency is lowered and a separate floating body or structure must be additionally installed to maintain a stable floating state. There is a problem that a lot of cost and maintenance cost are required.
  • An object of the present invention is to provide a floating offshore wind turbine generator capable of increasing power generation efficiency by wind generated at sea while maintaining a stable floating state on the sea.
  • the present invention is a wind turbine generating power using wind power, a vertical column installed at the lower end of the wind turbine and supporting the wind turbine to be disposed above the sea level, the wind turbine and the vertical column designated on the sea It has a support floating fluid installed so as to extend downward from the bottom of the vertical column so as to support it in a floating state at a position, and the support floating fluid is installed by coupling the top to the bottom of the vertical column, and has a tube shape with an open top and a bottom.
  • the main body a seawater guide body in the form of a pipe inserted and installed inside the main body and having a seawater inlet path formed so that seawater is introduced and discharged through the lower end disposed in the water according to the floating position in the vertical direction from the sea level, the main body It provides a floating offshore wind power generator including a weight that is coupled to the lower end of the body and increases the weight of the lower end of the main body.
  • the length of the main body may be formed to be longer than the length of the sea water guide body, and the upper end of the main body may be formed to extend upward than the upper end of the sea water guide body.
  • the main body has a double-walled structure in which a space part is formed between the inner wall and the outer wall, and the weight is inserted into the space so as to be located at the lower end of the main body, and the weight has a plurality of A fluid moving hole may be formed.
  • a plurality of contact increasing grooves may be formed on the inner circumferential surface of the seawater guide body to be spaced apart from each other.
  • a plurality of contact increasing protrusions may protrude from the inner circumferential surface of the seawater guide body to be spaced apart from each other.
  • the inner circumferential surface of the sea water guide body may be coupled and installed to be spaced apart from each other in a direction perpendicular to the sea surface, and a plurality of contact increasing members having a ring shape may be provided.
  • the seawater inlet passage of the seawater guide body is formed so that the diameter decreases from the bottom to the top in a direction perpendicular to the sea level, and the seawater inlet passage of the seawater guide body contains the seawater flowing in through the seawater inlet passage.
  • a plurality of turbines may be coupled to be spaced apart from each other in a direction perpendicular to the sea level so as to operate.
  • the floating offshore wind turbine generator according to the present invention has a supporting floating fluid that is supported in a floating state at sea at the bottom of a vertical column connected to the wind turbine, and the supporting floating fluid is main according to the floating position in the vertical direction from the sea level.
  • a seawater inlet path is formed to allow the inflow and discharge of seawater inside the body, which increases the friction between the seawater and the supporting floating fluid, while increasing the stability of the posture when moving up and down in a floating state on the sea. To keep it stable.
  • FIG. 1 is a front view of a floating offshore wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cut-away perspective view of the support fluid shown in FIG. 1.
  • 3 to 6 are cross-sectional views according to another embodiment of a support subfluid.
  • FIG. 7 is a front view of a floating offshore wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view of a floating offshore wind turbine generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cut-away perspective view of the supporting fluid shown in FIG. 1.
  • a floating offshore wind turbine generator according to an embodiment includes a wind turbine 200, a vertical column 200, and a support floating body 300.
  • the wind turbine 100 is a power generation facility that is installed to be disposed above the sea level through a vertical column 200 and a support floating fluid 300 to be described later, and generates electric power using wind generated at sea. Such, the wind turbine 100 is installed in a connected state to the upper end of the vertical column 200 so that it can be disposed at a position extending upward from the sea level.
  • the wind power generator 100 is connected and installed on the upper end of the vertical pillar 200, and is installed rotatably connected to one side of the nacelle and a nacelle (not shown) in which a generator for generating electricity is provided inside, It is illustrated that it is composed of a blade 110 that generates power from the generator of the nacelle while rotating by the wind, but is not limited thereto.
  • the nacelle may be rotatably connected and installed on the upper end of the vertical column 200.
  • the vertical column 200 is a column member that supports the wind turbine 100 while being disposed in a position extending upward from the sea level.
  • the upper end of the vertical pillar 200 is installed to be connected to the lower end of the wind turbine 100, more specifically to one side of the nacelle of the wind turbine 100.
  • the upper end of the vertical column 200 may be rotatably connected to one side of the nacelle, but is not limited thereto and may be fixedly connected to one side of the nacelle.
  • the lower end of the vertical pillar 200 may be rotatably connected to the upper end of the support subfluid 300 to be described later.
  • the lower end of the vertical column 200 when it is rotatably connected to the upper end of the support floating body 300, it prevents all force from being transmitted to the support floating body 300 when wind of more than a certain intensity occurs, thereby causing vibration by the wind.
  • the stress at the connection portion between the vertical column 200 and the support floating body 300 It makes it possible to increase the stability of the connection while allowing it to be distributed.
  • the support floating fluid 300 is a structure that supports the wind turbine 100 to be disposed in a position extending upward from the sea level together with the vertical pillar 200 described above, and in more detail, the wind turbine 100 and the vertical pillar ( It is a structure that supports 200) in a floating state at a designated location on the sea.
  • the upper end of the support floating fluid 300 is disposed to extend above sea level, and the lower end of the support floating fluid 300 is disposed in a submerged state while being positioned below sea level.
  • the support floating body 300 supports the wind turbine 100 and the vertical column 200 in a floating state at sea in a state of having a cylindrical shape having buoyancy.
  • the support floating fluid 300 increases a friction surface with seawater with respect to a lower portion submerged in the water under the sea level while increasing postural stability during vertical motion while maintaining a stable floating state.
  • the support floating body 300 includes a main body 310, a sea water guide body 320, a weight (330).
  • the main body 310 is coupled and installed at the lower end of the vertical pillar 200 and is a portion having a tube shape with open upper and lower ends.
  • the main body 310 is a double wall structure in which a space part 313 is formed between the inner wall 311 and the outer wall 312 so that the weight 330 can be inserted and installed while providing stable buoyancy that can float at sea.
  • an outer diameter increase portion 314 capable of increasing a contact area with seawater may be formed at a lower end of the main body 310 with an outer diameter larger than that of an upper end.
  • the space portion 313 between the inner wall 311 and the outer wall 312 may be provided with a synthetic resin, and such a synthetic resin may cause damage to the inner wall 311 when the outer wall 312 is damaged by an external impact. To be able to prevent it.
  • the seawater guide body 320 is inserted and installed inside the main body 310, and has a tube shape with open top and bottom. That is, the seawater guide body 320 has a seawater inlet passage 321 that is open up and down so that the seawater inflow and contact with the seawater inlet passage 321 through the lower end disposed in the water according to the position floating on the sea level , It increases the friction with seawater to increase the stability when moving up and down in a floating state on the sea.
  • the length of the main body 310 is formed to be longer than the length of the seawater guide body 320, and the upper end of the main body 310 is formed to extend upward than the upper end of the seawater guide body 320, and the main body ( When 310) moves from the sea level to the submerged water, the seawater flowing from the bottom of the seawater guide body 320 through the seawater inlet 321 allows a stable movement toward the top of the seawater guide body 320.
  • the air in the seawater inlet passage 321 is provided with a space in which stable discharge can be made to the inner upper end of the main body 310.
  • seawater is introduced or discharged through the seawater inlet 321 at the upper end of the main body 310, air is discharged from the upper space of the main body 310 to the outside or the upper side of the main body 310 from the outside.
  • an air circulation hole (not shown) can be formed so that air can be stably introduced into the space.
  • the weight 330 is a part that increases the self-weight of the support fluid 300. That is, the weight 330 increases the weight of the lower end of the main body 310 while the weight 330 is coupled and installed at the lower end of the main body 310, and more specifically, the main body in a state having a ring shape. It is installed coupled to the main body 310 in an inserted state under the space part 313 of (310).
  • the weight 330 is formed of a concrete structure or a metal structure to increase the self-weight of the support floating body 300, while lowering the center of gravity of the support floating body 300, even if an additional mooring device is not installed.
  • the support floating body 300 enables the wind turbine 100 to be maintained in a stable floating state within a certain location area on the sea.
  • the support floating body 300 may be provided with a mooring wire (not shown) connected to allow it to float in a certain location area on the sea. That is, one end in the longitudinal direction of the mooring wire is connected to one side of the support floating body 300, more specifically, to one side of the main body 310, and the other end in the longitudinal direction of the mooring wire is attached to the seabed through an anchor or a separate weight member. Can be arranged to be connected.
  • FIG. 3 to 6 are enlarged cross-sectional views of the support subfluid 300a, 300b, 300c, and 300d according to another embodiment.
  • the support subfluid 300a has a plurality of fluid moving holes 331 in the weight 330a. ) Can be formed through.
  • the fluid movement hole 331 is formed to penetrate in a direction perpendicular to the sea level and connects the space part 313a to the outside.
  • the main body By increasing the frictional force with seawater while allowing seawater to flow into the space 313a between the inner wall 312a and the outer wall 312b of 310a, the vertical posture stability in the floating state of the support floating body 300a To increase.
  • a plurality of contact increasing grooves 340 are formed on the inner circumferential surface of the seawater guide body 320b in the support fluid 300b according to another embodiment to be spaced apart from each other.
  • the main body 310b and the weight 330b are the same as those of the embodiment described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. Referring to FIG.
  • a plurality of contact enhancing protrusions 350 are formed to protrude from the inner circumferential surface of the seawater guide body 320c of the support subfluid 300c to be spaced apart from each other.
  • the main body 310c and the weight 330c are the same as those of the embodiment described above, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the inner circumferential surface of the seawater guide body 320d of the support subfluid 300d may be provided with a contact increasing member 360 having a plurality of ring shapes to be spaced apart from each other in a direction perpendicular to the sea level.
  • the main body 310d and the weight 330d are the same as those of the embodiment described above, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the contact increasing protrusion 350 or the contact increasing member 360 is the seawater inflow path 321a of the seawater guide bodies 320a and 320d, 321d) slows the discharge rate of seawater and maintains the frictional surface with seawater for as long as possible, thereby maintaining a stable posture when floating at sea.
  • Such a floating offshore wind turbine generator may have a turbine 400 coupled to the inside of the seawater guide body 320 of the support floating fluid 300 as shown in FIG. 7. That is, the turbine 400 is disposed in the seawater inlet passage 321 of the seawater guide body 320 and is operated by the seawater that moves after flowing in through the seawater inlet passage 321, and through the wind turbine 100 described above. It makes it possible to generate additional electricity in addition to electricity generation.
  • the turbine 400 is separated from each other in a direction perpendicular to the sea level so as to increase the electricity production efficiency by the seawater that moves after flowing in through the seawater inlet passage 321, the seawater inflow of the seawater guide body 320 It can be installed coupled to the seawater guide body 320 to be disposed in the furnace 421. In this way, when the turbine 400 is installed inside the seawater guide body 320, the seawater inflow path 321 has a diameter from the bottom to the top of the seawater guide body 320 based on a direction perpendicular to the sea level.
  • the floating offshore wind turbine generator has a support floating body 300 coupled to the lower end of the vertical pillar 200 connected to the wind turbine 100 to be supported in a floating state at sea,
  • the support floating fluid 300 is formed with a seawater inflow path 321 that allows the inflow and discharge of seawater into and out of the main body 310 according to the floating position in the vertical direction from the sea level, and the seawater and the support floating fluid 300 While increasing the friction between the bar to increase the stability of the posture when moving up and down in a floating state on the sea, the power generation efficiency through the wind turbine 100 is stably maintained.

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Abstract

본 발명은, 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기, 풍력발전기의 하단에 설치하며, 풍력발전기를 해수면을 기준으로 상방에 배치되도록 지지하는 수직기둥, 풍력발전기 및 수직기둥을 해상의 지정된 위치에서 부유상태로 지지하도록 수직기둥의 하단으로부터 하방으로 연장되게 설치하는 지지부유체를 구비하며, 지지부유체는, 상단을 수직기둥의 하단에 결합 설치하며, 상단 및 하단이 개방된 관 형태를 가지는 메인바디, 메인바디의 내측에 삽입 설치하며, 해수면에서 상하방향으로의 부유 위치에 따라 수중에 배치되는 하단을 통해 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입로가 형성된 관 형태의 해수가이드바디, 메인바디의 하단에 결합 설치하며, 메인바디 하단의 중량을 증대시키는 무게추를 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치를 제공한다.

Description

부유식 해상 풍력발전장치
본 발명은, 해상에 부유하는 상태로 해상에서 발생하는 바람을 이용하여 전기를 생산하는 부유식 해상 풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 풍력발전은 고정식과 부유식으로 나눌 수 있으며, 고정식은 수심이 깊지 않은 바다의 해저면에 기초공사를 하고, 그 기초공사 위에 구조물을 설치한 후 발전설비를 설치하는 방식이고, 부유식은 해수면 위에 부유 구조물을 띄우고 그 부유 구조물 위에 발전설비를 설치하는 방식이다.
해양 부유 구조물은 해수면 위에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 것으로, 기능, 구조, 계류 방식 등에 따라 다양한 종류로 분류된다. 예를 들면, SEMI(Semi-submersible), TLP(Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loding), FSRU 또는 시추용 리그(Rig) 등으로 칭해지는 많은 종류의 해양 부유 구조물이 있다.
이와 같은, 해양 부유 구조물은 그 종류에 따라 한 방식의 계류 시스템을 이용한다. 예컨대, SPAR 타입의 해양 부유 구조물은 터트 계류(Taut mooring) 또는 세미-터트 계류(Semi-taut mooring)방식을 취하며, TLP 타입의 해양 부유 구조물은 인장각(Tensioned leg)들을 이용하는 TLP 계류 방식을 취한다.
그러나, SPAR 타입의 해양 부유 구조물은 거친 해양 조건에서는 안정적인 부유상태를 유지하기 어렵게 되고, 이로 인해 발전효율이 떨어짐과 더불어 안정적인 부유상태를 유지하기 위한 별도의 부유체나 구조체를 추가적으로 설치해야 함으로써, 설치 비용 및 유지관리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
이러한, 종래의 부유식 해상 풍력발전장치는, 대한민국공개특허공보 제10-2014-0054942호(2014.05.09)에 제시된다.
본 발명은, 해상에 안정적인 부유상태를 유지하면서 해상에서 발생하는 바람에 의한 발전효율을 증대시킬 수 있게 하는 부유식 해상 풍력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기, 상기 풍력발전기의 하단에 설치하며, 풍력발전기를 해수면을 기준으로 상방에 배치되도록 지지하는 수직기둥, 상기 풍력발전기 및 수직기둥을 해상의 지정된 위치에서 부유상태로 지지하도록 수직기둥의 하단으로부터 하방으로 연장되게 설치하는 지지부유체를 구비하며, 상기 지지부유체는, 상단을 수직기둥의 하단에 결합 설치하며, 상단 및 하단이 개방된 관 형태를 가지는 메인바디, 상기 메인바디의 내측에 삽입 설치하며, 해수면에서 상하방향으로의 부유 위치에 따라 수중에 배치되는 하단을 통해 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입로가 형성된 관 형태의 해수가이드바디, 상기 메인바디의 하단에 결합 설치하며, 메인바디 하단의 중량을 증대시키는 무게추를 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치를 제공한다.
또한, 상기 메인바디의 길이는 해수가이드바디의 길이보다 길게 형성되고, 상기 메인바디의 상단은 해수가이드바디의 상단보다 상방으로 연장되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인바디에는 내벽과 외벽 사이에 공간부가 형성된 이중벽 구조를 가지며, 상기 무게추는 메인바디의 하단에 위치하도록 공간부에 삽입 설치하며, 상기 무게추에는 해수면에 수직한 방향으로 관통되는 복수의 유체이동공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수가이드바디의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 접촉증대홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수가이드바디의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 접촉증대돌기가 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수가이드바디의 내주면에는 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 결합 설치하며, 링 형상을 가지는 복수의 접촉증대부재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 해수가이드바디의 해수유입로는 해수면에 수직한 방향을 기준으로 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되며, 상기 해수가이드바디의 해수유입로에는 해수유입로를 통해 유입 이동하는 해수에 의해 작동하도록 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 복수의 터빈을 결합 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 해상 풍력발전장치는, 풍력발전기에 연결된 수직기둥의 하단에는 해상에서 부유상태로 지지되게 하는 지지부유체를 결합 구비하고, 지지부유체는 해수면에서 상하방향으로의 부유 위치에 따라 메인바디의 내측으로 해수의 유입 및 배출이 이루어지게 하는 해수유입로가 형성되어, 해수와 지지부유체 사이의 마찰을 증대시키면서 해상에 부유상태로 상하 운동시 자세 안정성을 높이는 바, 풍력발전기를 통한 발전 효율이 안정적으로 유지되게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 지지부유체의 절개 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 지지부유체의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치의 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치의 정면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 지지부유체의 절개 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 부유식 해상 풍력발전장치는, 풍력발전기(200), 수직기둥(200), 지지부유체(300)를 구비하고 있다.
상기 풍력발전기(100)는 이후 설명될 수직기둥(200)과 지지부유체(300)를 통해 해수면으로부터 상부에 배치되도록 설치되어, 해상에서 발생하는 바람을 이용하여 전력을 생산하는 발전설비이다. 이러한, 풍력발전기(100)는 해수면보다 상방으로 연장된 위치에 배치될 수 있도록 수직기둥(200)의 상단에 연결상태로 결합 설치한다.
여기서, 상기 풍력발전기(100)는 수직기둥(200)의 상단에 연결 설치되어, 내측에 전기를 생산하기 위한 발전기가 마련된 낫셀(도면미도시)과, 낫셀의 일측에 회전 가능하게 연결 설치하며, 바람에 의해 회전하면서 낫셀의 발전기에서 전력이 생산되게 하는 블레이드(110)로 구성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다. 이때, 낫셀은 수직기둥(200)의 상단에 회전 가능하게 연결 설치할 수도 있다.
상기 수직기둥(200)은 풍력발전기(100)를 해수면에서 상방으로 연장된 위치에 배치된 상태로 지지하는 기둥부재이다. 이러한, 수직기둥(200)의 상단은 풍력발전기(100)의 하단, 보다 상세하게는 풍력발전기(100)의 낫셀 일측에 연결되게 설치한다. 여기서, 수직기둥(200)의 상단은 낫셀의 일측에 회전 가능하게 연결 설치할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 낫셀의 일측에 고정되게 연결 설치할 수도 있음은 물론이다.
그리고, 상기 수직기둥(200)의 하단은 이후 설명될 지지부유체(300)의 상단에 회전 가능하게 연결 설치할 수도 있다. 이같이, 수직기둥(200)의 하단을 지지부유체(300)의 상단에 회전 가능하게 연결 설치할 경우, 일정 세기 이상의 바람이 발생시 지지부유체(300)로 힘이 모두 전달되는 것을 방지하여 바람에 의한 흔들림 발생을 최소화시킴으로써, 지지부유체(300)가 풍력발전기(100)와 수직기둥(200)을 해상에서 안정적으로 지지할 수 있게 함과 더불어 수직기둥(200)과 지지부유체(300)의 연결 부분에서 응력이 분산되게 하면서 연결 안정성을 증대시킬 수 있게 한다.
상기 지지부유체(300)는 앞서 설명한 수직기둥(200)과 함께 풍력발전기(100)를 해수면으로부터 상방으로 연장된 위치에 배치되게 지지하는 구조물로써, 보다 상세하게는 풍력발전기(100)와 수직기둥(200)을 해상의 지정된 위치에서 부유상태로 지지하는 구조물이다. 이러한, 지지부유체(300)의 상단은 해수면보다 상방으로 연장되도록 배치하며, 지지부유체(300)의 하단은 해수면보다 하방에 위치하면서 수중에 잠김상태로 배치한다.
그리고, 상기 지지부유체(300)는 부력을 가지는 원기둥 형태를 가지는 상태로 풍력발전기(100) 및 수직기둥(200)을 해상에서 부유상태로 지지한다. 이때, 지지부유체(300)는 해상의 해수면 아래 수중에 잠김되는 하단 부분에 대해 해수와의 마찰면을 증대시키면서 상하운동시 자세 안정성을 증대시키면서 안정적인 부유상태를 유지되게 한다. 이러한, 지지부유체(300)는 메인바디(310), 해수가이드바디(320), 무게추(330)를 포함한다.
상기 메인바디(310)는 수직기둥(200)의 하단에 결합 설치하며, 상단 및 하단이 개방된 관 형태를 가지는 부분이다. 이러한, 메인바디(310)는 해상에서 부유할 수 있는 안정적인 부력을 제공함과 더불어 무게추(330)를 삽입 설치할 수 있도록 내벽(311)과 외벽(312) 사이에 공간부(313)가 형성된 이중벽 구조로 이루어진다. 여기서, 메인바디(310)의 하단에는 상단보다 외경 크기가 크게 형성되면서 해수와의 접촉면적을 증대시킬 수 있는 외경증대부(314)가 형성될 수 있다. 이때, 내벽(311)과 외벽(312) 사이의 공간부(313)에는 합성수지제를 구비할 수도 있는데, 이러한 합성수지제는 외부 충격에 의한 외벽(312) 손상시 내벽(311)까지 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.
상기 해수가이드바디(320)는 메인바디(310)의 내측에 삽입 설치하며, 상단 및 하단이 개방된 관 형태를 가지는 부분이다. 즉, 해수가이드바디(320)는 상하로 개방된 해수유입로(321)가 형성되어 해수면에서 부유하는 위치에 따라 수중에 배치되는 하단을 통해 해수유입로(321)로 해수가 유입 접촉되게 하는 바, 해수와의 마찰을 증대시켜 해상에 부유상태로 상하운동시 안정성을 증대되게 한다.
여기서, 상기 메인바디(310)의 길이는 해수가이드바디(320)의 길이보다 길게 형성되고, 메인바디(310)의 상단은 해수가이드바디(320)의 상단보다 상방으로 연장되게 형성되면서 메인바디(310)가 해수면에서 하방의 수중으로 잠김 이동시, 해수가이드바디(320)의 하단에서 해수유입로(321)를 통해 유입되는 해수가 해수가이드바디(320) 상단 방향으로 안정적인 이동이 이루어질 수 있게 한다. 즉, 메인바디(310)의 길이는 해수가이드바디(320)의 길이보다 길게 형성되고, 메인바디(310)의 상단은 해수가이드바디(320)의 상단보다 상방으로 연장되게 형성될 경우, 해수유입로(321)를 통해 해수가이드바디(320) 내측으로 해수가 유입시 해수유입로(321)에 들어차 있던 공기가 메인바디(310)의 내측 상단으로 안정적인 배출이 이루어질 수 있는 공간을 제공하게 된다. 또한, 메인바디(310)의 상단부에는 해수유입로(321)를 통해 해수가 유입 또는 배출될 때, 메인바디(310)의 상측 공간에서 외부로의 공기 배출 또는 외부에서 메인바디(310)의 상측 공간으로 공기 유입이 안정적으로 이루어질 수 있도록 공기순환공(도면미도시)이 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 무게추(330)는 지지부유체(300)의 자중을 증대시키는 부분이다. 즉, 무게추(330)는 무게추(330)는 메인바디(310)의 하단에 결합 설치되면서 메인바디(310) 하단의 중량을 증대되게 하는데, 보다 상세하게는 링 형태를 가지는 상태로 메인바디(310)의 공간부(313) 하측에 삽입상태로 메인바디(310)에 결합 설치한다. 이러한, 무게추(330)는 지지부유체(300)의 자중을 증대시킬 수 있게 콘크리트구조물이나 금속구조물로 형성된 상태로 지지부유체(300)의 무게 중심을 낮아지게 하면서, 추가적인 계류장치의 설치가 되지 않더라도 지지부유체(300)가 풍력발전기(100)를 해상의 일정한 위치 구역 내에서 안정적인 부유상태로 유지할 수 있게 한다.
또한, 상기 지지부유체(300)는 해상의 일정한 위치 구역 내에서 부유할 수 있도록 하는 계류와이어(도면미도시)를 연결 구비할 수 있다. 즉, 계류와이어의 길이방향 일단은 지지부유체(300)의 일측, 보다 상세하게는 메인바디(310)의 일측에 연결되고, 계류와이어의 길이방향 타단은 해저면에 앵커나 별도의 중량부재를 통해 연결되게 배치할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 다른 실시예에 따른 지지부유체(300a,300b,300c,300d)의 확대단면도로써, 도 3과 같이 지지부유체(300a)는 무게추(330a)에 복수의 유체이동공(331)을 관통 형성되게 할 수 있다. 이러한, 유체이동공(331)은 해수면에 수직한 방향으로 관통되게 형성되면서 공간부(313a)를 외부와 연결되게 하는 바, 앞서 설명한 해수가이드바디(320a)의 해수유입로(321a) 외에 메인바디(310a)의 내벽(312a)과 외벽(312b) 사이의 공간부(313a)로 해수의 유입이 이루어지게 하면서 해수와의 마찰력을 증대되게 하여, 지지부유체(300a)의 부유상태에서 상하방향 자세 안정성을 높이게 한다. 도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 지지부유체(300b)에는 해수가이드바디(320b) 내주면에 상호 이격되게 복수의 접촉증대홈(340)을 형성되게 한다. 여기서, 메인바디(310b)와 무게추(330b)는 앞서 설명한 일실시예의 구성과 동일한 바 상세한 설명은 생략한다. 도 5를 참조하면, 또 다른 실시예로 지지부유체(300c)의 해수가이드바디(320c) 내주면에 상호 이격되게 복수의 접촉증대돌기(350)를 돌출되도록 형성되게 한다. 여기서, 메인바디(310c)와 무게추(330c)는 앞서 설명한 일실시예의 구성과 동일한 바 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도 6과 같이, 지지부유체(300d)의 해수가이드바디(320d) 내주면에는 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 복수의 링 형상을 가지는 접촉증대부재(360)를 결합 구비할 수 있다. 이때, 메인바디(310d)와 무게추(330d)는 앞서 설명한 일실시예의 구성과 동일한 바 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 상기 접촉증대돌기(350)나 접촉증대부재(360)는 바람이나 조류에 의해서 지지부유체(300a)와의 자유수면 높이가 낮아질 경우, 해수가이드바디(320a,320d)의 해수유입로(321a,321d)에 유입된 해수의 배출 속도를 느리게 하면서 해수와의 마찰면을 최대한 오랜시간 유지되게 하여, 해상에서 부유시 안정적인 자세를 유지할 수 있게 한다.
이러한, 일 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치는, 도 7과 같이 지지부유체(300)의 해수가이드바디(320)의 내측에 터빈(400)를 결합 구비할 수도 있다. 즉, 터빈(400)은 해수가이드바디(320)의 해수유입로(321)에 배치되면서 해수유입로(321)를 통해 유입된 후 이동하는 해수에 의해 작동하면서 앞서 설명한 풍력발전기(100)를 통한 전기 생산 외에 추가적으로 전기를 생산할 수 있게 한다. 이러한, 터빈(400)은 해수유입로(321)를 통해 유입된 후 이동하는 해수에 의한 전기 생산효율을 높일 수 있도록 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 복수를 해수가이드바디(320)의 해수유입로(421)에 배치되게 해수가이드바디(320)에 결합 설치할 수 있다. 이같이, 터빈(400)이 해수가이드바디(320)의 내측에 설치되게 할 경우, 해수유입로(321)는 해수면에 수직한 방향을 기준으로 해수가이드바디(320)의 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되어, 해수유입로(321)를 통해 하단에서 상단으로 이동하는 해수의 유속이 빨라지게 하면서 해수가이드바디(320)의 상부에 배치된 터빈(400)의 발전효율도 안정적으로 유지되게 할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치는, 상기 풍력발전기(100)에 연결된 수직기둥(200)의 하단에는 해상에서 부유상태로 지지되게 하는 지지부유체(300)를 결합 구비하고, 지지부유체(300)는 해수면에서 상하방향으로의 부유 위치에 따라 메인바디(310)의 내측으로 해수의 유입 및 배출이 이루어지게 하는 해수유입로(321)가 형성되어, 해수와 지지부유체(300) 사이의 마찰을 증대시키면서 해상에 부유상태로 상하 운동시 자세 안정성을 높이는 바, 풍력발전기(100)를 통한 발전효율이 안정적으로 유지되게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기와;
    상기 풍력발전기의 하단에 설치하며, 풍력발전기를 해수면을 기준으로 상방에 배치되도록 지지하는 수직기둥과;
    상기 풍력발전기 및 수직기둥을 해상의 지정된 위치에서 부유상태로 지지하도록 수직기둥의 하단으로부터 하방으로 연장되게 설치하는 지지부유체;를 구비하며,
    상기 지지부유체는,
    상단을 수직기둥의 하단에 결합 설치하며, 상단 및 하단이 개방된 관 형태를 가지는 메인바디와,
    상기 메인바디의 내측에 삽입 설치하며, 해수면에서 상하방향으로의 부유 위치에 따라 수중에 배치되는 하단을 통해 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입로가 형성된 관 형태의 해수가이드바디와,
    상기 메인바디의 하단에 결합 설치하며, 메인바디 하단의 중량을 증대시키는 무게추를 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인바디의 길이는 해수가이드바디의 길이보다 길게 형성되고,
    상기 메인바디의 상단은 해수가이드바디의 상단보다 상방으로 연장되게 형성된 부유식 해상 풍력발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인바디에는 내벽과 외벽 사이에 공간부가 형성된 이중벽 구조를 가지며,
    상기 무게추는 메인바디의 하단에 위치하도록 공간부에 삽입 설치하며,
    상기 무게추에는 해수면에 수직한 방향으로 관통되는 복수의 유체이동공이 형성된 부유식 해상 풍력발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수가이드바디의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 접촉증대홈이 형성된 부유식 해상 풍력발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수가이드바디의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 접촉증대돌기가 돌출 형성된 부유식 해상 풍력발전장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수가이드바디의 내주면에는 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 결합 설치하며, 링 형상을 가지는 복수의 접촉증대부재를 구비하는 부유식 해상 풍력발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수가이드바디의 해수유입로는 해수면에 수직한 방향을 기준으로 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되며,
    상기 해수가이드바디의 해수유입로에는 해수유입로를 통해 유입 이동하는 해수에 의해 작동하도록 해수면에 수직한 방향으로 상호 이격되게 복수의 터빈을 결합 구비하는 부유식 해상 풍력발전장치.
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