KR101043931B1 - 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치 - Google Patents

상공 부상형 신재생에너지 발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 상공에 떠 있도록 형성되는 복수의 연, 상기 복수의 연에서 가장자리에 배치되는 연들 중 적어도 하나의 연에는 상기 복수의 연의 중심에서 상기 가장자리를 향한 방향으로 힘을 발생시키는 캠버를 가지는 날개부가 형성되고,; 상기 복수의 연이 지상에 연결되도록 연장하는 복수의 연장 라인; 상기 연과 상기 연장 라인 중 적어도 하나에 설치되어, 태양광과 풍력 중 적어도 하나에 의해 전기 에너지를 생산하는, 발전 유닛; 및 상기 복수의 연장 라인의 연장 방향과 교차하는 평면을 이루며 상기 복수의 연장 라인을 서로 연결하도록 형성되어, 상기 복수의 연이 서로에 대한 간격을 유지하도록 하는, 간격유지 유닛을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치를 제공한다.

Description

상공 부상형 신재생에너지 발전 장치{FLOATING TYPE APPARATUS FOR GENERATING NEW AND RENEWABLE ENERGY}
본 발명은 공기 중에 떠 있는 상태에서 신재생에너지를 생산하도록 형성되는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 신재생에너지(New and Renewable Energy)는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 바람, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지이다. 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원을 그 특성으로 한다. 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다.
한국에서는 8개 분야의 재생에너지(태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지)와 3개 분야의 신에너지(연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지), 총 11개 분야를 신재생에너지로 지정하고 있다.
이들 중 태양광 발전이란, 태양빛을 태양광 전지(Solar Cell) 또는 태양광 모듈에 집광시켜 전기를 발생시키는 것을 말한다. 태양광 모듈은 태양광 전지의 집합체로 태양광 발전의 실질적인 기본 단위가 된다.
태양광 발전의 특성상, 태양광 발전량은 계절별 집광량과 평균온도에 따라 변동성을 갖는다. 태양광 집광량이 최대인 하절기에 과다 일사량에 의한 태양광 모듈 과열로 인해 최대치 대비 5~15%의 발전효율 저하가 발생한다. 오히려 태양광 발전량은 광량이 최대인 하절기 보다는 봄, 가을에 최고치를 갖는 현상이 관찰된다.
동절기에는 태양의 일중 고도가 낮아 일반적으로 태양광발전 출력이 저하된다. 동절기 강설로 인한 적설과 그로 인한 적설 상태의 방치는 동절기 태양광발전 출력을 떨어뜨리는 요인이 된다.
또한, 태양광발전을 위해서는 평평하고 넓은 땅이 소요되므로, 대지확보를 위한 초기투자비가 많이 필요하다. 나아가, 발전 설비에서의 태양광 반사에 의한 발열로 인하여 주변 농작물에 피해를 입히는 문제가 발생하여 적지를 찾기가 어렵다.
풍력발전은 자연 상태의 무공해 에너지원으로 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에 직접 공급하는 기술이다. 풍력발전 시스템은 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 시스템이다.
풍력발전을 위해서는 바람이 비교적 강한 높은 산이나 바닷가 또는 먼 바다가 적합하나 이러한 장소에 풍력발전 설비를 설치하고 유지 관리하는데 어려움이 있다. 또한, 풍력발전 설비 중 일부인 풍차 회전에 의한 소음이 환경피해를 유발하고 있어서, 발전 설비의 설치를 위한 적합한 장소를 찾기가 어렵다.
본 발명의 목적은, 지형적인 조건에 제약을 받지 않고 설치비용과 환경피해를 최소화하고 상공에서 빛의 일부를 차단시켜 지구온난화 방지에 기여하도록 넓은 상공을 활용할 수 있는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 발전 장치의 대형화를 위한 복수의 연을 하나의 집합체로 구성하여 상공에 띄울 수 있도록 하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 상공에 떠 있도록 형성되는 복수의 연, 상기 복수의 연에서 가장자리에 배치되는 연들 중 적어도 하나의 연에는 상기 복수의 연의 중심에서 상기 가장자리를 향한 방향으로 힘을 발생시키는 캠버를 가지는 날개부가 형성되고,; 상기 복수의 연이 지상에 연결되도록 연장하는 복수의 연장 라인; 상기 연과 상기 연장 라인 중 적어도 하나에 설치되어, 태양광과 풍력 중 적어도 하나에 의해 전기 에너지를 생산하는, 발전 유닛; 및 상기 복수의 연장 라인의 연장 방향과 교차하는 평면을 이루며 상기 복수의 연장 라인을 서로 연결하도록 형성되어, 상기 복수의 연이 서로에 대한 간격을 유지하도록 하는, 간격유지 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 간격유지 유닛은 격자 형태로 배열되는 복수의 연결라인을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 간격유지 유닛은, 상기 복수의 연장 라인 각각이 관통하도록 배치되는, 복수의 관통 고리; 및 상기 복수의 관통 고리들 중 인접한 고리들을 서로 연결하는, 복수의 연결 라인을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 관통 고리가 다각형의 꼭지점을 형성할 때, 상기 복수의 연결라인은 상기 다각형의 각 변을 이루도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 관통 고리 하측에 위치하며 상기 연장 라인에 결합되어, 상기 간격 유지 유닛이 하측으로 내려오는 것을 제한하는, 제한 유닛이 더 구비될 수 있다.
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여기서, 상기 복수의 연 중 적어도 3개의 연 각각에 대한 연장 라인은, 상기 적어도 3개의 연이 서로 다른 높이에 위치하도록 서로 다른 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 연 중 어느 하나의 연에서 지상으로 연장하는 연장 라인이 관통되며, 상기 어느 하나의 연의 하측에 이격되게 배치되고, 상기 발전 유닛이 설치되는 보조 연이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 발전 유닛은, 상기 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 태양 전지; 및 상기 풍력에 의해 회전되는 회전바퀴와, 상기 회전바퀴의 회전에 연동되어 전기를 생산하는 발전기를 구비하는, 풍력 어셈블리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연장 라인은, 상기 연에 대한 장력을 유지하기 위한 장력 로프; 및 상기 발전 유닛에서 생산된 전기를 지상으로 전송하기 위한 전선을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연장 라인은 상기 연의 몸체에 충전되는 가스를 공급하기 위해 일 단이 상기 연의 몸체에 연결되는 가스관을 더 포함하고, 상기 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 상기 가스관의 타단에 연결되는 가스공급기를 더 포함할 수 있다.
여기서, 설정된 압력으로 상기 연의 몸체에 가스를 충전하기 위하여 상기 가스 공급기를 제어하는 제어 유닛; 및 상기 제어 유닛에 연결되며, 상기 압력의 설정을 위한 신호를 입력받는, 사용자 입력부가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 연의 고도를 감지하도록 상기 연에 설치되는 고도 센서를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 고도 센서로부터 입력되는 상기 연의 고도를 근거로 상기 가스 공급기를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 태양 전지; 상기 태양 전지 상에 설치되어, 전원 공급시 열을 발생시키는 열선; 및 상기 연에 설치되는 습도 센서가 더 구비될 수 있다. 이때, 상기 제어 유닛은 상기 습도 센서로부터 입력되는 상기 연의 습도를 근거로 상기 열선을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 연은 가스가 충전되는 밀폐 공간이 형성되는 몸체를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연은 에어 포일 형태의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 연장 라인은 상기 복수의 연에서 연장되어 상공 중의 일 지점에서 서로 연결되어 메인 라인을 형성하고, 상기 메인 라인이 지상으로 연장되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 간격유지 유닛은 상공에서 수평 방향으로 일렬을 이루도록 배열되는 복수의 연결라인을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 발전 장치의 설치를 위한 장소에 대한 지형적인 조건에 제약을 받지 않고 설치비용과 환경피해를 최소화하며, 나아가 상공에서 빛의 일부를 차단시켜 지구온난화 방지에 기여하도록 넓은 상공을 활용할 수 있게 한다.
또한, 상공에서의 발전을 위해 필요한 연을 복수로 구비할 수 있고, 복수의 연을 하나의 집합체로 구성하여 관리할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치에 대한 개념적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 연(100)의 단면의 일 형태를 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 가장자리에 배치된 연(100,100')이 날개부(120,120')를 가지는 구성을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 4는 도 1의 연들(100,100")이 서로 다른 높이를 가지는 것을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 5는 도 1의 연(100)이 보조 연(150)을 가지는 것을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 6은 도 1의 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 작동 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 개념적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 개념적인 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치에 대한 개념적인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 상기 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 복수의 연(100)과, 복수의 연장 라인(200)과, 발전 유닛(300)과, 간격유지 유닛(400)을 포함할 수 있다.
연(100)은 상공에 떠 있도록 형성되는 부양 기구이다. 연(100)의 몸체(110)는 수소나 헬륨 같은 가벼운 가스가 충전될 수 있는 밀폐 공간을 가질 수 있다. 연(100)의 전체적인 형태는 대략 직사각형의 형태를 가질 수 있으며, 그 모양은 동양의 연 또는 서양의 스포츠연 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 복수 개의 연(100)이 수평적으로 배열된 형태로 형성될 수 있다. 본 도면에서는 복수 개의 연(100)이 격자 형태로 배열된 예를 도시하고 있다.
각 연(100)의 몸체(110)에는 연(100)의 자세 제어를 위한 플랩(111,112)이 구비될 수 있다. 플랩(111,112)은 수평 방향 축을 중심으로 회전되는 수평 플랩(111)과, 수직 방향 축을 중심으로 회전되는 수직 플랩(112)을 포함할 수 있다. 플랩(111,112)의 정방향 또는 역방향 회전 정도에 의해, 몸체(110)의 자세가 조절될 수 있다. 플랩(111,112)의 회전은 몸체(110)에 장착된 플랩 구동부(450, 도 6)의 구동에 의해 이루어질 수 있다.
연장 라인(200)은 각 연(100)의 몸체(110)에 연결되어 지상으로 연장하도록 형성된다. 연장 라인(200)은 연(100)이 지상에 연결된 채로 일정 고도를 유지하게 하는 장력 로프(210)와, 연(100)과 관련하여 설치된 발전 유닛(300)에서 생산된 전기를 지상으로 송전하기 위한 전선(220)을 포함할 수 있다. 이때, 장력 로프(210)는 권선기(215)에 권취되거나 그로부터 풀려지도록 권선기(215)에 연결된다. 전선(220)은 축전지(330)에 연결될 수 있다.
연장 라인(200)은 또한, 연(100)의 몸체(110)에 가스를 충전하기 위해 가스 공급기(170)와 몸체(110)를 연결하는 가스관(230)을 포함할 수 있다. 가스 공급기(170)에 의해 공급되는 가스로는 수소나 헬륨 등과 같이 가벼워서 연(100)을 띄우기에 적합한 것들이 사용될 수 있다.
발전 유닛(300)은 연(100)에 설치되거나, 연장 라인(200)에 설치되어 전기를 생산하는 것이다. 발전 유닛(300)은 태양광을 이용하거나 풍력을 이용하여 발전할 수 있다. 이를 위하여, 발전 유닛(300)은 태양 전지(310)와, 풍력 어셈블리(320) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위해서, 연(100)의 몸체(110)의 상면에는 태양 전지(310)가 부착될 수 있다. 그리하여, 태양 전지(310)의 빛을 받아들이는 수광면은 태양광에 노출되게 된다.
태양전지는 지금까지의 화학전지와는 다른 구조를 가진 것으로 ‘물리 전지’라 할 수 있다. 태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 전하들은 P, N극으로 이동하며 이 현상에 의해 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생한다. 이때, 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
풍력을 이용하여 전기를 생산하기 위해서는, 연장 라인(200)에 풍력 어셈블리(320)가 설치될 수 있다. 풍력 어셈블리(320)는, 풍력에 의해 회전하는 회전 바퀴(321)와, 회전 바퀴(321)의 회전에 연동되어 회전함에 의해 전기를 생산하는 발전기(322)를 포함할 수 있다. 회전 바퀴(321)는 외륜 내에 하나 이상의 블레이드가 배치된 형태를 가질 수 있다. 이러한 블레이드가 풍력에 의해 힘을 받게 되어, 회전 바퀴(321)가 회전하게 될 수 있다. 회전 바퀴(321)와 발전기(322)는 고리 형태의 구동 벨트(322)에 의해 연결되어, 서로 연동하여 회전하게 된다.
발전기(322)에서 생산된 전기 에너지는, 태양 전지(310)에서 생산된 전기 에너지와 함께, 전선(220)을 통해 축전지(330)로 전송될 수 있다. 축전지(330)에 저장된 전기 에너지는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 자체 수요를 위해 일부 사용될 수 있다. 예를 들어, 연(100)의 몸체(110)나 연장 라인(200)에 배치되어 점멸되는 위치 표시용 등(Light)에 위 전기 에너지가 공급될 수 있다. 축전지(330)에 저장된 전기 에너지의 대부분은 송전로를 통해 가정이나 사무실 등으로 공급될 수 있다.
간격유지 유닛(400)은 전체적으로 평면 형태를 이루도록 배치되며 복수의 연장 라인(200)들을 서로 연결하도록 형성된다. 간격유지 유닛(400)이 이루는 평면은 대체로 지면에 대해 평행한 것으로서, 연장 라인(200)이 연장하는 방향과는 교차하도록 배열될 수 있다. 간격유지 유닛(400)에 의해 서로 연결되므로, 연장 라인(200)들은 대체로 서로에 대해 일정한 간격을 유지하게 된다.
간격유지 유닛(400)은 서로 엮여지는 복수의 연결라인(410)을 포함할 수 있다. 서로 엮여진 연결라인(410)은, 본 도면에 예시된 바와 같이, 전체적으로 격자 무늬 형태로 배열될 수 있다. 이와 달리, 연결라인(410)은 삼각형 무늬, 육각형 무니[벌집 구조] 등을 형성하도록 서로 엮여질 수도 있을 것이다.
연결라인(410)들은 연장 라인(200)에 직접 묶여 지도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 연결라인(410)은 관통 고리(420)에 묶여 지고, 관통 고리(420)의 중공부로는 연장 라인(200)들이 연장하게 형성될 수도 있다. 관통 고리(420)를 채용함에 의해, 연장 라인(200)에 연결된 연(100)은 연장 라인(200)을 축으로 회전되며 자세를 유지할 수 있게 된다.
간격유지 유닛(400)이 관통 고리(420)를 포함하는 경우, 관통 고리(420)는 다각형의 꼭지점을 형성하도록 배열될 수 있다. 이때, 다각형의 각 변은 연결라인(410)이 형성하게 될 것이다. 본 도면에서는, 사각형의 네 꼭지점에 관통 고리(420)들이 배치되고, 네 개의 변은 연결라인(410)들에 의해 형성되는 경우를 예시하고 있다.
관통 고리(420)의 하측에 위치하도록, 연장 라인(200)에는 제한 유닛(430)이 설치될 수 있다. 제한 유닛(430)은 관통 고리(420)나 연결라인(410)이 제한 유닛(430) 아래로 내려오는 것을 제한한다.
연(100)의 단면 형태에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 연(100)의 단면의 일 형태를 보인 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 연(100)의 몸체(110)는 전체적으로 에어 포일(Air foil) 형태의 단면을 가질 수 있다. 몸체(110)에 의해 한정되는 내부의 밀폐 공간(I)은 가스(G)를 수용하기 위한 공간으로 사용될 수 있다.
연(100)의 몸체(110)가 에어 포일 형태로 형성됨에 의해, 연(100)이 상공으로 부상할 때 양력이 최대화될 수 있게 된다.
연(100)의 집합체가 최대한 넓은 영역에 전개되도록 하기 위한 구성에 대해 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1의 가장자리에 배치된 연(100,100')이 날개부(120,120')를 가지는 구성을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 복수의 연중에서 가장자리에 위치한 연(100, 100')에는 캠버(Camber)를 가지는 날개부(120,120')가 각각 형성될 수 있다.
날개부(120)를 기준으로 설명하면, 날개부(120)는 바람 방향(W)에 대하여 앞전(Leading Edge, 121)과 뒷전(Trailing Edge, 122)을 가지는 에어 포일(Airfoil)을 가지게 된다. 이 에어포일에 의해, 내면(123)에서 외면(124)을 향하는 방향으로 힘(FL)이 작용하게 된다. 다른 날개부(120')에서도 이와 유사한 원리로 인하여, 외측 방향으로 힘(FR)이 작용하게 된다.
이렇게 외곽을 향해 작용하는 힘들(FL 및 FR)에 의해, 연(100, 100')은 서로에게서 가능한 멀어지는 위치에서 서로에 대해 일정한 간격을 갖도록 유지될 수 있다. 이는 연(100, 100')이 서로 간섭하지 않도록 하는 이점을 제공한다.
다음으로, 도 1의 연(100)의 동일 고도에 위치하는 형태와 다른 형태에 대해 설명한다. 도 4는 도 1의 연들(100,100")이 서로 다른 높이를 가지는 것을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 연들(100, 100")은 서로 다른 고도에 위치하도록 배열될 수 있다. 그에 의해, 하나의 연(100)은 인접한 다른 연(100") 보다 낮은 고도에 위치에 할 수 있다. 그에 의해, 인접한 연(100")이 다소 흔들려도, 연(100)이 인접한 연(100")과 간섭될 가능성이 낮아질 수 있다.
이러한 구조를 위하여, 연(100)의 연장 라인(200)에 비하여, 인접한 연(100")의 연장 라인(200")과 다른 길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 연장 라인(200")은 연장 라인(200) 보다 긴 길이를 가질 수 있다.
다음으로, 도 1의 연(100)의 다른 형태에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 1의 연(100)이 보조 연(150)을 가지는 것을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 하나의 연(100)의 하측에는 보조 연(150)이 추가로 설치될 수 있다. 보조 연(150)은 간격유지 유닛(400)의 하측에 설치될 수 있다.
연(100)에서 연장하는 연장 라인(200)은 보조 연(150)의 관통구(155)를 통해 지상으로 연장할 수 있다. 보조 연(150)의 상면에도, 연(100)과 유사하게 태양 전지(315)가 설치될 수 있을 것이다.
이와 같이, 보조 연(150)을 채용함에 의해, 연(100)이 상공으로 보다 쉽게 떠오를 수 있게 된다. 또한, 태양 전지(310,315)를 이중으로 설치할 수 있어서, 발전 용량을 높일 수 있게 된다.
다음으로, 이상의 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 작동 방식을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 도 1의 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 작동 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 태양 전지(310)와 풍력 어셈블리(320)에 의해 발생되는 전기 에너지에 대한 관리, 가스 공급기(170)의 작동에 대한 관리 등은 제어 유닛(500)에 의해 이루어질 수 있다.
제어 유닛(500)은 태양 전지(310)와 풍력 어셈블리(320)에 의해 발전된 전기 에너지를 전력조절장치(Power Control System, 340)로 보내게 된다. 전력조절장치(340)는 위 태양 전지(310)에 의해 생산된 전기 에너지의 직류 성분을 교류로 전환하게 된다. 교류로 전환된 전류는 축전지(330)에 저장되거나, 수요처로 전송되게 한다.
연(100)을 상공으로 띄우는 과정에서, 제어 유닛(500)은 가스 공급기(170)를 작동시킨다. 가스 공급기(170)에서 토출되는 가스는 가스관(230, 도1)을 통해 연(100)의 몸체(110)로 주입된다. 그에 의해, 연(100)은 바람뿐만 아니라 가스의 도움을 받아 보다 쉽게 상승하게 된다.
제어 유닛(500)의 가스 공급기(170)를 작동시키는 것은, 사용자 입력부(540)를 통한 사용자의 조작에 의해 이루어질 수 있다. 사용자 입력부(540)는 키패드나 버튼과 같은 신호를 입력할 수 있는 수단을 가질 것이다.
이와 달리, 제어 유닛(500)은 고도 센서(530)에서 측정된 연(100)의 고도 정보에 근거하여 가스 공급기(170)를 제어할 수도 있다. 이를 위하여, 고도 센서(530)는 연(100)의 몸체(110)나 연장 라인(200)에 설치될 수 있다. 고도 센서(530)에 근거한 제어 형태로서, 예를 들어, 연(100)의 고도가 최종적으로 연(100)이 위치할 고도에 비해 많이 낮은 경우에, 제어 유닛(500)은 가스 공급량을 급격히 증가시킬 수 있다. 이 경우에도, 연(100)의 고도가 상승되는 속도가 빠르다면, 가스 공급량은 일정 수준으로 제한할 수도 있을 것이다. 나아가, 제어 유닛(500)은 연(100)이 위치한 상공의 풍속을 감지하는 풍속 센서의 도움을 받아, 풍속이 센 경우에는 가스 공급기(170)의 작동을 줄이거나 정지시킬 수 있을 것이다.
연(100)에 설치된 자세제어 센서(560)의 감지 결과에 근거하여, 제어 유닛(500)은 플랩 구동부(550)를 구동할 수 있다. 플랩 구동부(550)는 수평 플랩(111)과 수직 플랩(112, 이상 도 1 참조)을 구동하여, 연(100)의 자세를 유지한다. 이때, 연(100)의 자세는 태양 전지(310)의 수광면이 태양을 향하도록 하는 것일 수 있다. 물론, 제어 유닛(500)은 사용자 입력부(540)를 통해 사용자가 입력하는 신호에 의해 플랩 구동부(550)를 제어할 수도 있다.
제어 유닛(500)은 태양 전지(310)를 덮도록 배치되는 열선(350)에 전원을 공급할 수도 있다. 열선(350)은 전원 공급 시 발열하여, 태양 전지(310)에 대해 내리는 눈 또는 태양 전지(310)에 쌓인 눈이 녹아서 제거되도록 한다. 이를 위해, 사용자는 사용자 입력부(540)를 통해 열선(350)에 대한 전원 공급이 이루어져야 한다는 신호를 제어 유닛(500)에 입력할 수 있다.
이와 달리, 습도 센서(510)에서 감지되는 습도에 근거하여, 제어 유닛(500)이 열선(350)에 대한 전원 공급이 이루어지도록 할 수도 있다. 구체적으로, 습도 센서(510)를 통해 태양 전지(310)에 습기가 설정 값 이상인 상태, 다시 말해서 비나 눈이 오거나 이슬이 내린 상태인 것으로 파악되면, 제어 유닛(500)은 열선(350)에 전원이 공급되게 할 수 있다.
눈이 온 뒤라면, 열선(350)의 발열에 의해 태양 전지(310)에 쌓인 눈이 녹게 된다. 그에 의해, 태양 전지(310)가 다시 빛을 수광하여 전기를 생산하는 시점이 자연적으로 눈이 녹는 경우에 비해 빨라질 수 있다.
제어 유닛(500)은 기상 서버(W)와 통신부(520)를 통해 통신하여, 기상 서버(W)의 날씨 정보에 근거하여 위의 전원 공급을 조절할 수 있다. 예를 들어, 비가 계속 오고 있거나 눈이 많이 와서 당장 태양 전지(310)가 정상 작동할 수 없는 상황이라면, 제어 유닛(500)은 열선(350)에 대해 굳이 전원 공급을 하지 않도록 구성될 것이다.
여기서, 통신부(520)로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수도 있고, 근거리 통신 기술인, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. 또는 유선 데이터 망을 통해 데이터를 송수신하는 모듈이 이용될 수도 있다.
다음으로, 이상과 다른 형태의 발전 장치에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 개념적인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는 앞선 실시예의 그것과 대체로 유사하나, 각 연(100)에 연결되는 연장 라인(200)이 간격유지 유닛(400) 부근에서 하나로 모여져서, 하나의 메인 라인(240)을 형성하며 지상으로 연장됨에 차이가 있다.
이를 위하여, 각 연(100)에서 연장되는 연장 라인(200)은 제한 유닛(430)을 거친 후에 메인 라인(240)으로 모이도록 연장하는 서브 연장라인(250)을 포함할 수 있다. 서브 연장라인(250)은 본 도면에 예시된 바와 같이, 연결 라인(420)을 따라 연장하거나 연결 라인(420)들이 형성하는 셀의 내부를 가로지르며 연장하도록 배열될 수 있다.
풍력 어셈블리(320)는 메인 라인(240)에 설치될 수 있다. 이와 달리, 풍력 어셈블리(320)를 서브 연장라인(250)에 추가로 설치할 수도 있을 것이다.
이러한 구성에 의하면, 지상에 위치하게 되는 전선(220) 및 가스 공급기(170) 등의 시설물의 수가 앞선 실시예보다 감소될 것이다. 또한, 복수의 연(100)에 대하여 각각 하나의 가스 공급기(170)와 축전지(330)를 사용하게 되므로, 이들에 대한 관리나 정비 또한 수월해질 수 있다.
마지막으로, 앞서와 다른 형태의 발전 장치를 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치의 개념적인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는 앞선 실시예들의 발전 장치와 대체로 유사하나, 복수의 연(100)들이 상공에서 일 열을 이루도록 배열되는 점이 상이하다.
복수의 연(100) 각각에는 발전 유닛(300)이 설치되고, 복수의 연(100) 사이의 간격은 간격유지 유닛(400)에 의해 유지될 수 있다. 나아가, 일렬로 연장하는 간격유지 유닛(400)의 연결 라인(410)의 양단부에는 지지 라인(250)이 연결될 수 있다. 지지 라인(250)의 일 단부는 연결 라인(410)에 연결되고 타 단부는 지상에 연결되어, 연(100)들이 일렬로 배열된 상태를 유지하도록 돕는다.
상기와 같은 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100, 100', 100": 연 110: 몸체
111: 수평 플랩 112: 수직 플랩
200: 연장 라인 210: 장력 로프
220: 전선 230: 가스관
300: 발전 유닛 310: 태양 전지
320: 풍력 어셈블리 330: 축전지
400: 간격유지 유닛 410: 연결 라인
420: 관통 고리 430: 제한 유닛
500: 제어 유닛 510: 습도 센서
520: 통신부 530: 고도 센서
540: 사용자 입력부 550: 플랩 구동부
560: 자세제어 센서

Claims (19)

  1. 상공에 떠 있도록 형성되는 복수의 연, 상기 복수의 연에서 가장자리에 배치되는 연들 중 적어도 하나의 연에는 상기 복수의 연의 중심에서 상기 가장자리를 향한 방향으로 힘을 발생시키는 캠버를 가지는 날개부가 형성되고,;
    상기 복수의 연이 지상에 연결되도록 연장하는 복수의 연장 라인;
    상기 연과 상기 연장 라인 중 적어도 하나에 설치되어, 태양광과 풍력 중 적어도 하나에 의해 전기 에너지를 생산하는, 발전 유닛; 및
    상기 복수의 연장 라인의 연장 방향과 교차하는 평면을 이루며 상기 복수의 연장 라인을 서로 연결하도록 형성되어, 상기 복수의 연이 서로에 대한 간격을 유지하도록 하는, 간격유지 유닛을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간격유지 유닛은 격자 형태로 배열되는 복수의 연결라인을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간격유지 유닛은,
    상기 복수의 연장 라인 각각이 관통하도록 배치되는, 복수의 관통 고리; 및
    상기 복수의 관통 고리들 중 인접한 고리들을 서로 연결하는, 복수의 연결 라인을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 관통 고리가 다각형의 꼭지점을 형성할 때, 상기 복수의 연결라인은 상기 다각형의 각 변을 이루도록 형성되는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 관통 고리 하측에 위치하며 상기 연장 라인에 결합되어, 상기 간격 유지 유닛이 하측으로 내려오는 것을 제한하는, 제한 유닛을 더 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연 중 적어도 3개의 연 각각에 대한 연장 라인은, 상기 적어도 3개의 연이 서로 다른 높이에 위치하도록 서로 다른 길이를 가지도록 형성되는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연 중 어느 하나의 연에서 지상으로 연장하는 연장 라인이 관통되며, 상기 어느 하나의 연의 하측에 이격되게 배치되고, 상기 발전 유닛이 설치되는 보조 연을 더 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발전 유닛은,
    상기 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 태양 전지; 및
    상기 풍력에 의해 회전되는 회전바퀴와, 상기 회전바퀴의 회전에 연동되어 전기를 생산하는 발전기를 구비하는, 풍력 어셈블리를 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연장 라인은,
    상기 연에 대한 장력을 유지하기 위한 장력 로프; 및
    상기 발전 유닛에서 생산된 전기를 지상으로 전송하기 위한 전선을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연장 라인은 상기 연의 몸체에 충전되는 가스를 공급하기 위해 일 단이 상기 연의 몸체에 연결되는 가스관을 더 포함하고,
    상기 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치는, 상기 가스관의 타단에 연결되는 가스공급기를 더 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    설정된 압력으로 상기 연의 몸체에 가스를 충전하기 위하여 상기 가스 공급기를 제어하는 제어 유닛; 및
    상기 제어 유닛에 연결되며, 상기 압력의 설정을 위한 신호를 입력받는, 사용자 입력부를 더 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연의 고도를 감지하도록 상기 연에 설치되는 고도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 고도 센서로부터 입력되는 상기 연의 고도를 근거로 상기 가스 공급기를 제어하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 태양 전지;
    상기 태양 전지 상에 설치되어, 전원 공급시 열을 발생시키는 열선; 및
    상기 연에 설치되는 습도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 습도 센서로부터 입력되는 상기 연의 습도를 근거로 상기 열선을 제어하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 연은 가스가 충전되는 밀폐 공간이 형성되는 몸체를 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연은 에어 포일 형태의 단면을 가지도록 형성되는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연장 라인은 상기 복수의 연에서 연장되어 상공 중의 일 지점에서 서로 연결되어 메인 라인을 형성하고, 상기 메인 라인이 지상으로 연장되도록 형성되는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 간격유지 유닛은 상공에서 수평 방향으로 일렬을 이루도록 배열되는 복수의 연결라인을 포함하는, 상공 부상형 신재생에너지 발전 장치.
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