KR101863958B1

KR101863958B1 - 부유식 발전 시스템

Info

Publication number: KR101863958B1
Application number: KR1020170113964A
Authority: KR
Inventors: 이영근
Original assignee: 이영근
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2018-06-01
Also published as: WO2019050289A1

Abstract

본 발명은 부유식 발전 시스템에 관한 것으로서, 수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서, 상기 수면으로부터 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 상기 수면의 상방에 배치되어 있는 본체; 부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 상기 본체의 하방으로 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 부력 탱크; 길이 방향을 따라 연장된 부재로서, 상단부는 상기 본체에 결합되어 있고 하단부는 상기 부력 탱크 각각에 결합되어 있는 복수 개의 지지 기둥; 상기 본체에 결합되어 있으며, 풍력 또는 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 부유선 방식과 달리 간단한 구조의 부력 탱크를 이용하여 필요한 부력을 발생시킬 수 있어, 전체적인 제조 비용이 감소하고 제품 수명이 증가하며 유지 관리가 편리하다는 효과가 있다.

Description

부유식 발전 시스템 {Power Generation System of Floating-Type}

본 발명은 부유식 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 전체적인 제조 비용이 감소하고 제품 수명이 증가하며 유지 관리가 편리한 부유식 발전 시스템에 관한 것이다.

근래에 화석 연료 고갈 문제가 심화함에 따라, 신재생 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 신재생 에너지로는 태양력, 풍력, 조력, 파력 등이 있으며, 이들을 이용하는 다양한 발전 설비에 대한 적극적인 개발이 이루어지고 있다.

이 중에서 풍력을 이용하는 발전 장치로는, 대한민국 등록특허 제10-1315180호에 공개된 "떠 있는 연속풍력발전장치"가 있으며, 이 연속풍력발전장치는 수면에 떠 있는 부력선과, 그 부력선 위에 장착된 풍력발전기를 구비하고 있다.

이러한 종래의 풍력발전장치는, 커다란 부유선의 하단부가 해수에 잠긴 상태로 떠 있으므로, 부유선과 해수가 접촉하는 면적이 매우 넓기에, 태풍 등이 발생할 경우 강력한 바람과 파도에 의하여 부유선이 매우 심하게 요동하여 전복되거나, 각종 구조물에 피로 파괴가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

그리고 상기 종래의 풍력발전장치는, 부유선 상에 풍력발전기를 설치하기 위한 별도의 구조물을 추가적으로 설치하여야 하므로 전체적인 제작비용이 증가하며, 부유선의 구조적 제약으로 인하여 부유선에 파력발전기를 설치하기가 매우 어려워지는 문제점도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1315180호

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 격심한 바람과 파도가 있더라도 응력을 적게 받으면서 안정된 자세를 취할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 제조 비용이 감소하고 제품 수명이 증가하며 유지 관리가 편리하도록 구조가 개선된 부유식 발전 시스템을 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 부유식 발전 시스템은, 수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서, 상기 수면으로부터 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 상기 수면의 상방에 배치되어 있는 본체; 부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 상기 본체의 하방으로 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 부력 탱크; 길이 방향을 따라 연장된 부재로서, 상단부는 상기 본체에 결합되어 있고 하단부는 상기 부력 탱크 각각에 결합되어 있는 복수 개의 지지 기둥; 상기 본체에 결합되어 있으며, 풍력 또는 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 부력 탱크와 상기 지지 기둥은 각각 3개 이상이 마련되며, 최고 수면이 상기 지지 기둥의 최저점과 최고점 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 지지 기둥은 부력을 발생시킬 수 있는 부력 기둥을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 부력 탱크는, 부력의 크기를 조절할 수 있도록 평형수를 내부에 수용할 수 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 부력 탱크는 미리 정한 제1 지름을 가진 원기둥 형상을 가지며, 상기 지지 기둥은 상기 제1 지름보다 작은 값의 제2 지름을 가진 원기둥 형상을 가지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 본체는, 제1 방향을 따라 연장된 가로부; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연장된 세로부;를 포함하는 "T"자형 구조물을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 수중 바닥면에 안착 가능한 앵커 본체부; 상기 수중 바닥면에 파고들 수 있도록, 상기 앵커 본체부의 테두리로부터 하방으로 돌출되도록 형성되어 있으며, 상기 앵커 본체부의 테두리를 따라 서로 이격된 상태로 배치되어 있는 복수 개의 돌출부; 서로 인접한 한 쌍의 상기 돌출부의 사이에 마련되어 있는 복수 개의 홈부를 구비하는 앵커를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 앵커 본체부는 원판 형상으로 형성되고 상기 돌출부는 3개 이상 마련됨으로써, 상기 앵커가 별모양으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 일단부는 상기 본체에 결합되어 있으며, 타단부는 수중 바닥면에 결합되어 있는 연결줄; 상기 연결줄의 일단부를 미리 정한 경로를 따라 상하 방향으로 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 위치 이동 장치;를 구비하는 수평 조절 장치를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서, 상기 수면으로부터 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 상기 수면의 상방에 배치되어 있는 본체; 부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 상기 본체의 하방으로 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 부력 탱크; 길이 방향을 따라 연장된 부재로서, 상단부는 상기 본체에 결합되어 있고 하단부는 상기 부력 탱크 각각에 결합되어 있는 복수 개의 지지 기둥; 상기 본체에 결합되어 있으며, 풍력 또는 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치;를 포함하므로, 종래의 부유선 방식과 달리 간단한 구조의 부력 탱크를 이용하여 필요한 부력을 발생시킬 수 있어, 격심한 바람과 파도가 있더라도 응력을 적게 받으면서 안정된 자세를 취할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 제조 비용이 감소하고 제품 수명이 증가하며 유지 관리가 편리하다는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예인 부유식 발전 시스템의 측면도.
도 1b는 도 1a에 도시된 부유식 발전 시스템의 정면도.
도 2는 도 1a에 도시된 부유식 발전 시스템의 평면도.
도 3은 도 1a에 도시된 부력 탱크와 지지 기둥을 나타내는 도면.
도 4는 도 1a에 도시된 앵커의 평면도.
도 5는 도 1a에 도시된 앵커의 한쪽이 들려진 상태를 나타내는 도면.
도 6은 도 1a에 도시된 수평 조절 장치를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛에서 하나의 날개부만을 도시하여 개략적인 구성을 보여주는 도면.
도 8는 측방향 프레임에 교차하는 방향으로 움직이는 스토퍼의 실시예를 보여주는 평면도.
도 9은 측방향 프레임에 교차하는 방향으로 움직이는 스토퍼의 실시예를 보여주는 측면도.
도 10는 측방향 프레임에 힌지 고정되어 회전하는 스토퍼의 실시예를 보여주는 평면도.
도 11는 측방향 프레임에 힌지 고정되어 회전하는 스토퍼의 실시예를 보여주는 측면도.
도 12은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛에 6개의 날개부가 배치된 경우의 작동 상태를 보여주는 도면.
도 13은 도 12에 도시된 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛의 스토퍼를 개방하여 모든 베인의 가동 중단 상태를 보여주는 도면.
도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전용 회전 유닛으로서, 하나의 날개부에 복수 개의 베인을 설치된 실시예를 보여주는 도면.
도 15는 풍향 가이드를 사용하여 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛의 효율성을 향상시킨 풍력 발전 장치의 실시예를 보여주는 도면.
도 16은 풍향 가이드 후방에 복수 쌍의 풍력 발전용 회전 유닛이 기러기들의 "V"자 비행 대형과 유사하게 배치된 풍력 발전 장치의 실시예를 보여주는 도면.
도 17은 본 발명에 따른 파력 발전 장치를 보여주는 도면.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예인 부유식 발전 시스템의 측면도이며, 도 1b는 도 1a에 도시된 부유식 발전 시스템의 정면도이다. 도 2는 도 1a에 도시된 부유식 발전 시스템의 평면도이다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유식 발전 시스템(1000)은, 해수면 또는 담수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서, 본체(10)와, 부력 탱크(20)와, 지지 기둥(30)과, 앵커(40)와, 수평 조절 장치(50)와, 풍력 발전 장치(60)와, 파력 발전 장치(70)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 상기 부유식 발전 시스템(1000)이 해수면에서 사용되는 것을 전제하여 설명하기로 한다.

상기 본체(10)는, 철판 또는 철골을 사용하여 제조되는 트러스 구조물로서, 가로부(11)와 세로부(12)를 구비한다.

상기 가로부(11)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 방향(C1)을 따라 직선적으로 연장된 부분이다.

상기 세로부(12)는, 상기 제1 방향(C1)과 수직하게 교차하는 제2 방향(C2)을 따라 직선적으로 연장된 부분이다.

본 실시예에서 상기 본체(10)는, 상기 가로부(11)과 세로부(12)에 의하여 형성되는 "T"자형 구조물을 포함하고 있다.

상기 본체(10)는, 상기 제1 방향(C1)을 따라 300 내지 400m의 길이를 가지며, 상기 제2 방향(C2)을 따라 300 내지 500m의 길이를 가진다. 여기서 상기 본체(10)는 상기 제1 방향(C1)을 따라 그 길이를 확장함으로써, 상기 발전 장치(60, 70)의 장착 대수를 증가시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 본체(10)는, 해수면(SL)의 상방에 해수면(SL)과 나란하게 수평 상태로 배치되어 있으며, 상기 본체(10)의 하면은 해수면(SL)과 접촉하지 않도록 5 내지 15m만큼 이격되어 있다.

상기 본체(10)는, 상기 앵커(40)를 중심으로 회전 이동 가능한 상태로 마련되며, 상기 본체(10)가 바람을 맞으면서 발생되는 공기저항력에 의하여 바람이 불어오는 방향(W)과 나란하게 정렬된다.

상기 부력 탱크(20)는, 부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 철판 등을 사용하여 제작된 수밀 가능한 원기둥 형상의 용기이다.

상기 부력 탱크(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 미리 정한 제1 지름(D1) 및 제1 높이(H1)를 가진 원기둥 형상을 가지고 있다.

상기 부력 탱크(20)는, 3개 이상이 마련되며, 상기 본체(10)의 하방으로 미리 정한 간격만큼 이격되어 있다.

상기 부력 탱크(20)는, 부력의 크기를 조절할 수 있도록 평형수를 내부에 수용할 수 있도록 형성된다.

본 실시예에서 상기 부력 탱크(20)는, 상기 평형수의 양을 조절하여 도 1a에 도시된 바와 같이 완전히 수중에 잠겨져 있다. 이렇게 상기 부력 탱크(20)가 수중에 완전히 잠기면, 상기 부력 탱크(20)에 의하여 발생되는 부력의 크기가 해수의 수위 변화에 상관없이 거의 일정한 값을 유지하게 된다.

상기 지지 기둥(30)은, 제3 방향(C3)을 따라 연장된 원기둥 형상의 부재로서 3개 이상이 마련되며, 상단부는 상기 본체(10)의 하면에 결합되어 있고, 하단부는 상기 부력 탱크(20) 각각의 상면에 결합되어 있다.

본 실시예에서 상기 지지 기둥(30)은, 부력을 발생시킬 수 있는 부력 기둥으로 마련되는데, 철판 또는 파이프 등을 사용하여 수밀 가능하게 제작된다.

상기 지지 기둥(30)은 상기 부력 탱크(20)의 제1 지름(D1)보다 작은 값의 제2 지름(D2)을 가진 원기둥 형상을 가진다. 여기서 상기 제2 지름(D2)은 구조 역학적으로 허용되는 범위에서 가능한 작은 값을 가지는 것이 바람직하다.

상기 지지 기둥(30)은, 최고 해수면(SL) 및 최저 해수면(SL)이 상기 지지 기둥(30)의 최저점과 최고점 사이에 위치하도록 마련되므로, 상기 부력 탱크(20)가 수중에 완전히 잠기게 되며, 미리 정한 높이의 파도와 미리 정한 세기의 바람이 있는 상태에서 상기 본체(10)가 해수와 접촉하지 않는다.

상기 앵커(40)는, 상기 본체(10)가 미리 정한 위치를 이탈하여 떠내려가지 않도록 고정하기 위한 중량물로서, 바람과 파도에 의해 상기 본체(10)가 이동할 때 발생되는 힘을 견딜 수 있도록 마련된다.

상기 앵커(40)는, 철근, 콘크리트 등을 사용하여 제조되며, 앵커 본체부(41)와 돌출부(42)와 홈부(43)를 구비한다.

상기 앵커 본체부(41)는, 도 4에 도시된 바와 같이 원판 형상으로 형성되는 부분으로서 수중 바닥면(G)에 안착 가능한 형상을 가진다.

상기 돌출부(42)는, 상기 수중 바닥면(G)에 파고들 수 있도록, 상기 앵커 본체부(41)의 테두리로부터 하방으로 돌출되도록 형성되어 있는 부분이다.

상기 돌출부(42)는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 앵커 본체부(41)로부터 경사진 각도(α1)로 돌출되어 있다. 여기서 상기 각도(α1)는 30도 내지 60도가 바람직하다.

상기 돌출부(42)는 복수 개 마련되며, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 앵커 본체부(41)의 테두리를 따라 서로 이격된 상태로 배치되어 있다.

상기 홈부(43)는, 서로 인접한 한 쌍의 상기 돌출부(42)의 사이에 마련되어 있는 V자형 홈으로서, 복수 개 마련되어 있다.

상기 돌출부(42) 및 홈부(43)는, 3개 이상 마련되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 각각 8개가 마련되어 있다.

본 실시예에서 상기 앵커(40)는, 상기 돌출부(42) 및 홈부(43)에 의하여 별모양 내지 불가사리 모양으로 형성되어 있다.

상기 수평 조절 장치(50)는, 상기 본체(10)의 수평 상태를 유지하기 위한 조절 장치로서, 연결줄(51)과 위치 이동 장치(52)를 포함한다.

상기 연결줄(51)은, 일단부는 상기 본체(10)의 전단부에 결합되어 있으며, 타단부는 수중 바닥면(G)의 앵커(40)에 결합되어 있는 줄이다.

상기 연결줄(51)은, 체인, 쇠사슬, 로프 등 다양한 재질의 줄을 사용하여 제조될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 위치 이동 장치(52)의 개수를 고려하여 "Y"자 형태로 마련된다.

상기 위치 이동 장치(52)는, 상기 연결줄(51)의 일단부를 미리 정한 경로를 따라 상하 방향으로 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 위치 이동 장치이다.

상기 위치 이동 장치(52)는, 한 쌍이 마련되어 서로 이격된 상태로 상기 본체(10)의 전단부에 결합되어 있으며, 유압 장치 등의 작동기를 포함하고 있다.

본 실시예에서 상기 위치 이동 장치(52)는, 도 6에 도시된 바와 같이 전방으로 굽어진 원호 상의 경로를 따라 상기 연결줄(51)의 일단부를 왕복 이동시킬 수 있다.

상기 풍력 발전 장치(60)는, 풍력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치로서, 복수 개 마련되어 상기 가로부(11)의 상면에 서로 이격된 상태로 배치되어 있다.

상기 풍력 발전 장치(60)는, 도 16에 도시된 것과 같이, 베이스, 풍향 가이드(320) 및 풍력 발전용 회전 유닛(100)을 포함한다.

상기 풍력 발전 장치(60)의 특징을 먼저 간략히 살펴보면 다음과 같다. 지지대상(지면 등)에 회전동력을 얻기 위한 회전축(구동축)을 설치하고 그 회전축에 실질적으로 수직인 수평 방향으로 측방향 프레임을 설치하며, 측방향 프레임에 회동축에 의해 연결된 바람받이(베인)를 설치한다. 이 바람받이는 회동축을 기준으로 내측이 외측보다 길게 형성되고, 측방향 프레임을 기준으로 회전하여 측방향 프레임에 설치한 스토퍼를 넘어 회전할 수 없도록 한다. 여기서 바람받이가 밖으로 일정각도 이상 회전하는 것을 제한하기 위한 장치를 측방향 프레임의 끝단에 설치할 수 있다. 바람받이는 바람이 불어오는 방향의 반대편에 스토퍼가 있게 되는 바람받이의 위치에서는 바람받이가 측방향 프레임과 밀착하여 회전축을 회전시킨다. 바람이 불어오는 방향에 대해 스토퍼가 더 앞에 놓이게 되는 바람받이의 위치에서는, 바람받이는 측방향 프레임의 회동축을 중심으로 측방향 프레임에 대해 회전하여 바람이 부는 방향과 나란한 자세가 된다. 이와 같이 간결한 장치로서 바람받이는 역방향의 풍력에 최소한의 저항을 받으면서 회전하고 순방향의 풍력을 최대한 회전 동력화 할 수 있게 된다. 한 개의 측방향 프레임 상에 바람받이를 2개 이상으로 개별적으로 작동하도록 또는 함께 작동하도록 분리하여 설치할 수도 있다.

도 7에는 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)의 개략적인 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

본 발명의 회전 유닛(100)에서는 날개부가 복수 개 설치되는 것이 바람직하지만, 도 7에서는 날개부의 구성을 상세히 보여주기 위해 하나의 날개부가 설치된 것을 도시하였다.

도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)은, 수직 방향으로 연장된 구동축(110)과, 상기 구동축(110)에 대해 측방향으로 연장된 것으로 상기 구동축(110)에 대해 서로 동일한 각도를 이루면서 배치된 복수의 회전 날개부를 포함한다.

상기 구동축(110)은 외력에 의해 회전하면서 이에 연결된 도시되지 않은 발전기의 회전축에 연결된다.

상기 회전 날개부는, 상기 구동축(110)에 대해 교차하는 방향으로 연장된 한 쌍의 측방향 프레임(120); 상기 한 쌍의 측방향 프레임(120) 사이에 상기 구동축(110)과 평행하게 연장된 회동축(130)에 의해 회동 가능하게 지지된 베인(140)(vane); 및 상기 측방향 프레임(120)에 대한 상기 베인(140)의 자유로운 회전을 제한하는 스토퍼(150)를 구비한다.

상기 베인(140)은 바람을 받는 면적이 확보되는 평판 형상일 수 있지만, 도 7에 도시된 것과 같이 그 수평 방향으로 자른 단면이 유선형인 것이 더욱 바람직하다. 이는 이후에 도 13을 참조하여 설명하는 풍력 발전용 회전 유닛이 회전하지 않는 상태에서 바람의 저항을 줄여서 태풍과 같은 강풍이 불 때에 풍력 발전용 회전 유닛을 보호할 수 있다는 점에서 더욱 바람직하다. 또한, 상기 베인(140)의 수평 방향 단면에서 길이 방향의 폭이 넓은 부위에 회동축(130)과 연결되어서 구조적인 안정성을 더할 수 있다.

한편, 상기 베인(140)에서 상기 회동축(130)이 연결되는 부분은 상기 베인(140)의 수평 방향 단면을 기분으로 그 길이를 1.5대 1 내지 2.5대 1로 나누는 지점인 것이 바람직하다. 이 비율은 회동축(130)이 연결된 지점을 기준으로 긴 부분과 짧은 부분의 길이 비율로서 가장 작은 비율은 1대 1이 된다. 1.5대 1보다 더 비율이 작은 경우, 예컨대 1대 1에 가까운 경우에는 도 13에 도시된 상태에서 베인(140)이 바람 방향과 나란한 상태를 유지하지 못하고 회전하게 될 수도 있어서 바람직하지 않다. 2.5대 1보다 더 비율이 큰 경우에는 회동축(130)으로부터 스토퍼(150)까지의 거리가 길어지면서 정상 작동 중의 스토퍼(150)와 베인(140)이 맞닿게 될 때의 충격이 커지는 단점이 있을 수 있다. 반대로 2.5대 1이하의 비율인 경우에는 충격을 완화할 수 있는 장점이 있다. 도 7에 도시된 것과 같이, 회동축(130)이 연결된 지점을 중심으로 베인(140)의 수평 단면 길이를 2대 1로 나누는 것이 가장 바람직하다.

상기 스토퍼(150)는 상기 베인(140)의 회전을 제한하는 것이 반드시 필요하지만, 도 13에 도시된 상태가 가능하도록 하기 위해서는 베인(140)의 회전을 자유롭게 허용하기 위해 개폐 가능한 것이 바람직하다. 상기 스토퍼(150)의 표면에는 상기 스토퍼(150)에 베인(140)이 부딪힐 때의 충격을 완충하기 위해 스폰지나 고무 등의 완충부재를 부착할 수 있다. 이하에서는 도 8 내지 도 11를 참조하여 스토퍼(150)가 개폐 가능하게 되는 구성의 실시예를 설명한다.

도 8 및 도 9에는 측방향 프레임에 교차하는 방향으로 움직이는 스토퍼의 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 10 및 도 11에는 측방향 프레임에 힌지로 고정된 형태의 스토퍼의 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 8의 평면도와 도 9의 측면도에 도시된 것과 같이, 상기 스토퍼(150)는 상기 측방향 프레임(120)에 대해 교차하는 방향(도 8 및 9에서는 직교하는 방향)으로 이동이 가능하게 배치된다. 상기 스토퍼(150)는 통해 상기 베인(140)의 상기 측방향 프레임(120)에 대한 상대적인 회전을 제한하는 위치와 회전을 허용하는 위치의 두 위치 사이에서 이동 가능하다. 상기 스토퍼(150)는 상기 측방향 프레임(120)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 연장된 스토퍼 본체와, 상기 스토퍼 본체가 상기 측방향 프레임(120)에 대해 상기 스토퍼(150) 본체의 길이 방향으로 이동 가능하게 구동하는 구동부를 구비할 수 있다. 상기 측방향 프레임(120)에는 스토퍼 가이드(155)가 상기 측방향 프레임(120)과 교차하는 방향으로 연장되어 고정될 수 있다. 상기 스토퍼 가이드(155)는 상기 스토퍼 본체를 이동 가능하게 수용한다. 이에 따라, 상기 스토퍼 본체는 상기 스토퍼 가이드(155)를 따라 도 9의 상하 방향으로 상기 측방향 프레임(120) 및 상기 스토퍼 가이드(155)에 대해 상대 이동이 가능하도록 배치하는 것이다.

상기 구동부는 모터(156)와 상기 모터(156)의 축에 연결된 구동 기어(157), 상기 구동 기어(157)에 치합되고 상기 스토퍼 본체에 고정된 기어 랙(rack)(151)을 구비한다. 이때 상기 모터(156)의 회전을 조절하면 상기 스토퍼 본체가 그 길이 방향으로 상기 스토퍼 가이드를 따라 이동 가능하고 그 위치를 조절할 수 있다.

다른 실시예로 도 10의 평면도와 도 11의 측면도에 도시된 것과 같이, 스토퍼 본체(250)는 상기 측방향 프레임(120)에 대해 힌지에 의해 회동 가능하게 고정되고, 상기 스토퍼 본체(250)를 스토퍼 본체에 형성된 종동 기어(251)를 거쳐 모터(256) 및 구동 기어(257)에 의해 회동하도록 함으로써, 상기 스토퍼 본체(250)가 상기 베인(140)의 회전을 제한하는 기능을 하는 자세와 상기 베인(140)이 자유롭게 회전 가능하게 하는 자세 사이에서 자세를 변화로 하도록 할 수 있다. 여기서 상기 스토퍼 본체(250)에 형성된 기어(251)는 그 회전 중심이 상기 스토퍼 본체(250)의 회동 중심과 일치한다.

도 12에는 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)의 작동 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 13에는 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)의 가동 중단 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 12 및 도 13에서 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)은 총 6개의 날개부를 구비한다. 날개부의 개수는 이에 한정되는 것은 아니지만 6개가 설치되는 경우가 균형 있는 회전을 위해 바람직하며 각 위치에서의 각 베인의 작동상태를 보여주기 위하여 6개의 날개부를 표시하였다. 도 12에 도시된 것과 같이, 바람이 불어올 때 바람이 불어오는 방향을 바라보고 오른 쪽에 위치하는 1번, 2번 및 3번 날개부의 베인(140)들은 스토퍼(150)에 의해 측방향 프레임(120)의 길이 방향에 나란한 상태로 유지되어서 바람에 의해 시계방향으로 회전하게 된다. 바람이 불어올 때 바람이 불어오는 방향을 바라보고 왼쪽에 위치하는 나머지 4번 5번 및 6번 날개부의 베인(140)들은 바람을 맞으면 스토퍼(150)에 의해 움직임이 제한되지 않아서 바람 방향에 나란하게 회전된다. 4번 날개부의 경우 스토퍼(150)에 밀착된 베인(140)이 순간적으로 바람 방향에 나란한 자세로 회전하는 것이 아니라 어느 정도 시간차를 두고 회전하게 된다는 것을 보여주는 도면이다. 4번, 5번 및 6번 날개부의 베인(140)이 바람 방향에 나란한 자세를 유지하면서 측방향 프레임(120)이 회전하게 되면 수직축 둘레로의 시계방향 회전을 막는 힘이 작용하는 것을 크게 감소 시켜서 풍력에 의한 회전 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 풍력 발전의 경우 향상 바람이 강하게 부는 경우에 발전에 유리한 것은 아니고 설계 풍속 이상의 풍속에서는 구동축(110)에 무리가 갈 수 있기 때문에 풍력 발전기를 보호하기 위해 발전기의 작동을 조절할 필요가 있다. 이를 위해 도 13에 도시된 경우와 같이 날개부의 스토퍼(150)들을 개방하여 베인(140)들이 모두 바람 방향에 나란한 자세로 유지되어서 구동축(110)에 회전력이 발생되는 것이 차단되도록 할 수 있다.

도 14에는 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)의 다른 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 14은 본 발명에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)에 있어서 날개부가 대형인 경우 발생할 수 있는 구조적 취약성을 보완하고, 풍력에 따라 가동 베인 수를 조절할 수 있게 하는 실시예이다.

도 14에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전용 회전 유닛(100)은 구동축(110)과 상기 구동축(110) 둘레에 배치된 복수의 날개부를 구비한다. 도 14에서는 두 개의 날개부만을 도시하였으나, 구성을 알아보기 쉽게 하기 위한 것으로 날개부의 개수는 두 개에 한정되지 않고, 각각의 날개부들은 상기 구동축(110)을 기준으로 대칭적으로 배치된다. 즉, 인접한 날개부의 측방향 프레임들이 구동축의 회전 중심점에 대해 이루는 각은 서로 동일하고, 도면과 같이 6개의 날개부가 도시된 경우에는 60도를 이루게 된다. 각각의 날개부들은 세 개 이상의 서로 평행한 측방향 프레임(120)을 구비하고, 각각의 측방향 프레임(120) 사이에는 하나 이상의 베인(140)이 설치된다. 상기 베인(140)들은 상기 측방향 프레임(120)들에 각각 회동축(130)에 의해 회동 가능하게 배치된다. 도면에 도시된 것과 같이 측방향 프레임(120)의 길이 방향으로도 복수 개의 베인(140)들이 배치될 수 있다. 측방향 프레임(120)의 길이 방향으로 배치된 베인(140)들 사이에는 상하의 측방향 프레임(120)을 연결하는 보조 프레임이 설치될 수 있다. 보조 프레임은 모든 베인(140)들 사이에 배치될 수도 있고, 필요에 따라 각각의 베인들 사이에 선택적으로 배치될 수 있다. 각각의 베인(140)들은 측방향 프레임(120)에 배치된 스토퍼(150)에 의해 그 회전이 제한되거나 자유롭게 허용될 수 있다. 스토퍼(150)들 중 일부는 개방하고 일부는 베인(140)이 측방향 프레임(120)에 나란한 자세로 유지하도록 선택적으로 제어하여 구동축(110)에 가해지는 회전력을 제어하는 것도 가능하다.

도 15에는 본 발명에 따른 풍력 발전 장치(60)의 외부 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 15에 도시된 실시예는 풍력발전용 회전 유닛의 효율성을 향상시킨 풍력 발전 장치의 실시예이다.

도 15에 도시된 것과 같이, 상기 풍력 발전 장치(60)는 베이스, 풍향 가이드(320) 및 풍력 발전용 회전 유닛을 포함한다.

상기 베이스는 바람의 방향이 변하는 경우에도 바람을 맞는 방향이 일정하게 유지되는 것으로, 육상에 설치되는 경우와 해상에 설치되는 경우가 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 육상에 설치되는 경우에는 하부의 고정부가 있고, 상기 가동 베이스(330)는 그 위에서 상기 고정부에 대해 회전 가능하게 배치되는 것일 수 있다.

본 실시예에서는 상기 풍력 발전 장치(60)가 해상에 설치되는 경우이며, 상기 가동 베이스(330)가 수면 상에 부유하는 상기 본체(10)의 상면에 장착되거나, 상기 본체(10)의 상면을 상기 가동 베이스(330)로 해석할 수도 있다. 이 경우 상기 본체(10)는 수면 아래로 늘어뜨려진 상기 연결줄(51)에 의해 바람이 불어도 떠내려가지 않도록 고정되어 있고, 바람의 방향이 바뀌면 상기 연결줄(51)이 연결된 해저의 앵커(40)를 기준으로 상기 본체(10)는 항상 바람이 불어오는 방향(W)에 나란하게 되는 위치로 회전 이동하게 된다. 즉, 부유 구조체인 상기 본체(10)는 바람이 부는 방향이 바뀌면 상기 본체(10) 위에 장착된 풍향 가이드(320)의 뾰족한 단부가 먼저 바람을 맞도록 상기 앵커(40)가 고정된 지점과 상기 연결줄(51)의 상단부를 잇는 가상의 선이 바람이 부는 방향(W)에 나란하게 되도록 이동된다.

상기 풍향 가이드(320)는, 상기 가동 베이스(330) 상에 배치되고, 위에서 본 평면 형상이 V자형을 이루는 부분을 구비하며, V자형의 하단의 뾰족한 부분이 바람이 불어오는 방향을 가리키도록 위치하여서 뾰족한 단부를 기준으로 불어오는 바람을 양측으로 안내하고, 중앙부분의 후방으로는 직접 바람이 불지 않도록 바람을 막는다.

여기서, V자형을 구비한다는 의미는 예를 들어 삼각형과 같이 두 개의 변만을 취하면 V자형이 있다고 볼 수 있는 경우도 포함하는 의미로 사용된다. 또한, "직접"이라고 표현하는 것은 와류가 형성되는 등으로 내측에 위치하는 날개부에 바람이 부는 경우와 같이 내측으로 바람이 간접적으로 유입되는 것을 제외한다는 의미이다.

상기 풍향 가이드(320)는 강체 등으로 만들어질 수도 있으나, 돛과 같은 형태로 만들어지는 것도 가능하다. 예를 들어, V자형의 프레임에 범포를 부착하였다가 태풍 등 강풍 시 범포를 접어 들여 전체 시스템의 손상을 방지하는 것도 가능하다.

상기 풍력 발전용 회전 유닛(100)은 수직 방향으로 연장된 구동축(110)과 상기 구동축(110)에 대해 측방향으로 연장된 복수의 날개부를 구비하는 것으로, 앞서 설명한 것과 동일한 구성을 가지는 것일 수 있다.

특히, 상기 풍력 발전용 회전 유닛(100)은 세 쌍이 상기 풍향 가이드(320)의 후방에 기러기들의 "V"자 비행 대형과 유사하게 배치되어 있으며, 풍향 가이드(320)가 양측방향으로 안내한 바람은 상기 세 쌍의 풍력 발전용 회전 유닛(100) 중 좌우 3개씩을 각각 구동하도록 할 수 있다. 이 경우, 각각의 풍력 발전용 회전 유닛(100)에서 각각의 구동축(110)들의 일측에 위치하는 베인으로만 직접 바람이 불어서 상기 구동축(110)의 타측에 위치하는 날개부가 직접 바람을 맞는 것이 차단되어 풍력 발전을 위한 바람의 활용 효율이 극대화된다.

상기 풍력 발전 장치(60)를 설명함에 있어서, 풍력 발전에 널리 사용되는 회전축을 회전시켜 전력을 생산하는 발전기 등과 상기 발전기의 회전축에 본 발명의 풍력 발전용 회전 유닛의 구동축(110)의 회전력이 전달되는 구성에 관하여는 자세한 설명을 생략하였는데, 이는 풍력 발전 분야에 있어서 알려진 기술을 적용하면 되는 문제이고 당업자에게 자명한 기술이기 때문에 설명을 생략한 것이다.

상기 파력 발전 장치(70)는, 해수의 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치로서, 도 17에 도시된 바와 같이 부유체(71)와, 구동 아암(72, 73)과, 서포팅 플레이트(75, 76)와, 본체(74)와, 파력 발전 유닛(미도시)을 포함하고 있다.

상기 부유체(71)는, 상기 본체(74)에 고정되는 것으로, 상기 본체(74)를 포함한 전체 장치가 해수면 밑으로 완전히 가라앉지 않도록 부력을 제공한다. 예를 들어, 상기 본체(74)의 상부에 고정되거나, 상기 본체(74)를 관통하여 고정되거나, 상기 본체(74)의 하부에 고정될 수 있다.

상기 구동 아암(72, 73)은, 상기 파력 발전 유닛(미도시)으로부터 측방향으로 연장되고 단부가 수면에 잠기도록 설치되고 상기 본체(74)에 대해 복수로 마련되어 등간격으로 배치된다.

상기 구동 아암(72, 73)은, 각각의 단부가 상하로 운동함으로써, 상기 파력 발전 유닛(미도시)을 회전 중심으로 하여 왕복 회전 운동 가능하게 마련된다.

상기 서포팅 플레이트(75, 76)는, 상기 구동 아암(261, 281)의 수면에 잠기는 단부에 설치되는 것으로 구동 아암(72, 73)에 비해 측방향 면적이 넓게 형성되고 판상의 부재로 만들어진다. 상기 서포팅 플레이트(75, 76)가 판상의 부재로 만들어지면 수면에 대해 상하 방향으로의 움직임이 발생할 때 저항력이 크게 발생하는 특성을 가지게 된다. 상기 구동 아암(72, 73)의 단부에 면적이 넓게 형성된 서포팅 플레이트(75, 76)가 위치하는 경우 파도에 의해 구동 아암(72, 73)의 본체(74)에 대한 각도가 변화하면서 구동 아암(72, 73)이 내부의 구동 기어(미도시)를 큰 힘으로 회전시키도록 하는 힘을 제공한다. 즉, 파도가 치면 본체(74)는 파도의 물결에 따라 자세가 변화할 수밖에 없고, 본체(74)의 자세 변화에 따라 구동 아암 및 서포팅 플레이트(75, 76)의 본체(74)를 기준으로 한 자세가 변화할 수밖에 없다. 파도의 큰 에너지에 의해 본체(74)의 자세와 본체(74)에 연결된 구동 아암(72, 73)의 본체(74)에 대한 상대적인 자세가 강제로 변화하면서 본체(74)의 넓은 면적에 작용하는 파도의 힘과, 큰 저항력에 의해 큰 힘으로 강하게 구동 아암(72, 73)을 구동하게 된다. 이러한 저항력의 활용이 가능하게 하는 것이 서포팅 플레이트(75, 76)가 된다.

상기 본체(74)는, 평면 형상이 원형인 판상의 부재로 만들어진다. 원형의 판상 부재로 본체를 제작하는 것은 다음의 원리에 기반하여 물결이 본체를 최대한 요동하게 하여 그 요동을 최대한 동력으로 사용하는 파력 발전 장치를 제공하고자 한 것이다. 첫째, 수면 또는 수면에 인접하여 부유하는 물체는 무게가 작을수록 파도(wave 또는 swell)의 움직임을 거의 그대로 따라 움직이게 된다. 둘째, 수면에 인접하여 부유하는 물체는 평면이고 표면적이 클수록, 그리고 부체의 중심에서의 거리(원판의 경우 원판의 반지름)가 클수록 부체의 움직임을 제어하려는 힘에 대한 저항이 크다. 이러한 두 가지 원리에 기반하여 상기 본체의 형상을 정하였다. 상기 본체(74)의 원판 형태는 해수면 부근에 잠겨 있을 때 파도가 밀려와서 수면의 굴곡 자체가 변화할 때 이에 따라 자세가 쉽게 변화된다. 더불어 수면에 잠긴 상태에서 상하 방향으로 움직이기 위해서는 큰 저항력이 작용하는 구조이기도 하다. 상기 본체는 중량이 가벼운 것이 바람직하고, 동시에 파도의 큰 힘이 작용할 때에 쉽게 부서지지 않는 강도를 지닐 필요가 있다. 이에 탄소섬유 소재와 같은 가볍고 튼튼한 소재로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 본체는 반드시 원형일 필요는 없고, 원형 외에도 다양한 정다각형이 적용 가능하고, 꼭지점 부분은 라운딩 처리된 정다각형 형태도 적용이 가능하다. 그러나 원형인 것이 전체적인 장치의 균형을 맞추는데 용이하고, 파도의 방향이 항상 변화하는 것이므로 어느 방향에서 파도가 치는 경우에도 대응할 수 있다는 점에서 원형의 평면 형상을 가지는 것이 더 바람직하다.

상기 파력 발전 유닛(미도시)은, 상기 구동 아암(72, 73)의 상하 운동에 의하여 회전하는 회전축(미도시)의 회전에 의하여 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 것으로, 상기 본체(74) 또는 부유체(71)에 설치된다. 상기 파력 발전 유닛(미도시)은 상기 본체(74) 및 부유체(71)와 일체로 결합되어 움직일 수 있으면 어떤 방식으로 설치되는 것도 가능하다. 다만, 상기 파력 발전 유닛(미도시)이 상기 부유체(71) 내에 배치되는 것이 방수 구조 설계를 위해서나 장치의 해수면 부근에서의 안정적인 부유를 위해 가장 바람직하다. 즉, 중량물인 파력 발전 유닛(미도시)을 부유체(71)가 감싸는 구조인 것이 장치 전체에 부력을 제공하고 장치 전체의 중량이 한쪽으로 치우치지 않게 하므로 가장 바람직하다.

상기 파력 발전 장치(70)는, 복수 개 마련되며 유실을 방지하기 위하여 연결줄(R)에 의하여 상기 가로부(11)의 하면에 결합되어 있다.

이하에서는 상술한 구성의 부유식 발전 시스템(1000)을 사용하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 앵커(40)를 수중 바닥면(G)에 안착시키면 상기 앵커(40)의 무게 및 상기 돌출부(42)와 수중 바닥면(G)의 걸림에 의하여 상기 본체(10)가 떠내려가지 않고 위치 고정된다. 이러한 상태에서 바람이 불어 오면 상기 본체(10)는 상기 앵커(40)를 기준으로 회전하여 바람이 불어오는 방향(W)과 나란하게 정렬된다. 여기서 상기 수평 조절 장치(50)가 장착된 상기 본체(10)의 전단부가 상기 바람이 불어오는 방향(W)을 마주하게 된다.

이때, 풍속의 크기에 따라 바람에 의하여 상기 본체(10)가 상기 제1 방향(C1)을 회전 중심으로 하여 전단부가 들리는 피칭(pitching)운동을 함으로써, 상기 본체(10)의 수평 상태가 유지되지 못하는 일이 발생할 수 있다. 즉 풍속이 10m/s인 경우보다 풍속이 40m/s인 경우에는 상기 본체(10)의 전단부가 더 많이 들려지는 상태가 된다.

이러한 경우에는, 상기 부력 탱크(20)의 평형수를 조절하여 상기 본체(10)의 수평을 유지할 수도 있으며, 상기 수평 조절 장치(50)를 작동시켜 상기 연결줄(51)의 상단부를 상기 위치 이동 장치(52)의 상단부로 이동시킴으로써, 상기 본체(10)에 대한 상기 연결줄(51)의 힘 작용점의 위치를 변화시켜 상기 본체(10)의 수평을 유지할 수도 있다. 이렇게 상기 연결줄(51)의 힘 작용점을 상측으로 이동시키면, 상기 연결줄(51)이 팽팽하다는 전제하에서 상기 본체(10)의 전단부를 아래로 당겨주는 효과가 발생한다. 보통 해상에서는 평균 풍속이 수시간에 걸쳐서 일정한 경우가 대부분이므로 상기 수평 조절 장치(50)는 수시간에 한번 정도 작동하거나 하루에 한번 정도 작동하는 것으로 충분하다.

이렇게 상기 본체(10)의 수평 상태가 유지된 상태에서 바람이 불어오면, 그 바람에 의하여 상기 풍력 발전 장치(60)가 작동하고, 바람에 의하여 발생한 파도에 의하여 상기 파력 발전 장치(70)가 작동함으로써, 대량의 발전이 이루어질 수 있다.

상술한 구성의 부유식 발전 시스템(1000)은, 수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서, 상기 수면으로부터 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 상기 수면의 상방에 배치되어 있는 본체(10); 부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 상기 본체(10)의 하방으로 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 부력 탱크(20); 길이 방향을 따라 연장된 부재로서, 상단부는 상기 본체(10)에 결합되어 있고 하단부는 상기 부력 탱크(20) 각각에 결합되어 있는 복수 개의 지지 기둥(30); 상기 본체(10)에 결합되어 있으며, 풍력 또는 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치(60, 70);를 포함하므로, 종래의 부유선 방식과 달리 간단한 구조의 부력 탱크(20)를 이용하여 필요한 부력을 발생시킬 수 있어, 전체적인 제조 비용이 감소하고 제품 수명이 증가하며 유지 관리가 편리하다는 장점이 있다.

또한, 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 해수와 상기 본체(10)의 접촉을 최소화시킬 수 있어, 태풍 등이 발생할 경우에도 상기 본체(10)의 상면에 배치된 발전 장치(60, 70) 등 각종 장비의 침수 및 부식의 위험을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 부력 탱크(20)와 상기 지지 기둥(30)은 각각 3개 이상이 마련되며, 최고 수면 및 최저 수면이 상기 지지 기둥(30)의 최저점과 최고점 사이에 위치하므로, 상기 부력 탱크(20)가 수중에 완전히 잠기게 되고 파도가 상기 본체(10)에 접촉하지 않고 상기 지지 기둥(30)에만 접촉하므로, 상기 부력 탱크(20)가 발생시키는 부력의 크기가 일정해지고, 바람이나 파도에 의해 상기 본체(10)에 가해지는 외부 하중을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 상기 본체(10)의 피칭이나 롤링 등의 요동을 최소화시킬 수 있으므로, 상기 본체(10)의 수평 유지가 용이하며 태풍 등에 의하여 전복될 위험이 없고, 전체 구조물에 가해지는 내부 응력이 감소되어 피로 파괴의 위험이 거의 없다는 장점이 있다.

또한 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 지지 기둥(30)이 부력을 발생시킬 수 있는 부력 기둥을 포함하므로, 해수면(SL)이 상기 지지 기둥(30)의 최저점과 최고점 사이에 위치하도록 조절하기가 용이해지며, 상기 본체(10)에 추가적인 부력을 제공할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 부력 탱크(20)가, 부력의 크기를 조절할 수 있도록 평형수를 내부에 수용할 수 있으므로, 상기 본체(10) 및 상기 본체(10)의 상면에 배치된 발전 장치(60, 70) 등 각종 장비의 하중 분포를 고려하여 각각의 부력 탱크(20)의 부력을 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 부력 탱크(20)가 미리 정한 제1 지름(D1)을 가진 원기둥 형상을 가지며, 상기 지지 기둥(30)은 상기 제1 지름(D1)보다 작은 값의 제2 지름(D2)을 가진 원기둥 형상을 가지므로, 상기 부력 탱크(20)에 의하여 충분한 부력을 확보하면서 동시에 바람이나 파도에 의해 상기 지지 기둥(30)에 가해지는 외부 하중을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 상기 부력 탱크(20) 및 지지 기둥(30)이 모두 원기둥 형상이므로 바람이나 해류가 전후좌우 어떠한 방향에서 오더라도 그 저항력을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 본체(10)가, 제1 방향(C1)을 따라 연장된 가로부(11); 상기 제1 방향(C1)과 교차하는 제2 방향(C2)을 따라 연장된 세로부(12);를 포함하는 "T"자형 구조물을 포함하므로, 최소한의 간단한 구조물로 수평 자세의 유지가 용이한 상기 본체(10)를 구성할 수 있으며, 바람과 먼저 접촉하는 상기 가로부(11)의 상면에 다수의 풍력 발전 장치(60)를 배치하고, 상기 가로부(11)의 하면에 다수의 파력 발전 장치(70)를 배치할 수 있어 전체적인 발전 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 아울러, 상기 본체(10)를 전후좌우 방향으로 연결하여 확장함으로써, 더 많은 개수의 발전 장치(60, 70)를 장착하기가 쉽다는 장점이 있다.

또한 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 수중 바닥면(G)에 안착 가능한 앵커 본체부(41); 상기 수중 바닥면(G)에 파고들 수 있도록, 상기 앵커 본체부(41)의 테두리로부터 하방으로 돌출되도록 형성되어 있으며, 상기 앵커 본체부(41)의 테두리를 따라 서로 이격된 상태로 배치되어 있는 복수 개의 돌출부(42); 서로 인접한 한 쌍의 상기 돌출부(42)의 사이에 마련되어 있는 복수 개의 홈부(43)를 구비하는 앵커(40)를 포함하므로, 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(42)가 수중 바닥면(G)에 파고든 상태로 단단히 결속되므로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 앵커(40)의 일단부가 들리는 상황에서도 상기 앵커(40)의 위치가 변하지 않고 고정될 수 있는 장점이 있다. 여기서, 상기 홈부(43)를 통하여 수중 바닥면(G)에 있는 흙이나 모래가 상측으로 빠져나갈 수 있어, 상기 돌출부(42)가 수중 바닥면(G)에 깊숙하게 파고들 수 있는 장점도 있다.

그리고 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 상기 앵커 본체부(41)가 원판 형상으로 형성되고 상기 돌출부(42)는 3개 이상 마련됨으로써, 상기 앵커(40)가 별모양으로 형성되어 있으므로, 상기 연결줄(51)에 의하여 전후좌우 임의의 방향으로 당겨지더라도 상기 앵커(40)의 위치가 변하지 않고 고정될 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 부유식 발전 시스템(1000)은, 일단부는 상기 본체(10)에 결합되어 있으며, 타단부는 수중 바닥면(G)의 앵커(40)에 결합되어 있는 연결줄(51); 상기 연결줄(51)의 일단부를 미리 정한 경로를 따라 상하 방향으로 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 위치 이동 장치(52);를 구비하는 수평 조절 장치(50)를 포함하므로, 상기 본체(10)에 대한 상기 연결줄(51)의 힘 작용점의 위치를 변화시킴으로써, 바람에 의하여 상기 본체(10)의 전단부가 들리는 현상을 방지하여 상기 본체(10)의 수평 상태를 간편하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에서 상기 본체(10)는, 상기 가로부(11)과 세로부(12)에 의하여 형성되는 "T"자형 구조물을 포함하는 형태이나, "ㄷ"자형, "ㅁ"자형, "+"자형 등 다양한 형상의 구조물을 포함할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는, 도 16에 도시된 바와 같이 1개의 상기 풍향 가이드(320) 후방에 복수 쌍의 풍력 발전용 회전 유닛(100)이 기러기들의 "V"자 비행 대형과 유사하게 배치되어 있으나, 도 15에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상기 풍력 발전용 회전 유닛(100)이 상기 풍향 가이드(320)의 후방에 배치될 수도 있음은 물론이다.

본 실시예에서는, 상기 풍력 발전 장치(60)가 수직 방향으로 연장된 구동축(110)을 포함하는 "수직형" 회전 유닛(100)을 포함하고 있으나, 수평 방향으로 연장된 구동축과 프로펠러형 블레이드를 포함하는 "수평형" 회전 유닛을 포함할 수도 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
1000: 부유식 발전 시스템 10: 본체
11: 가로부 12: 세로부
20: 부력 탱크 30: 지지 기둥
40: 앵커 41: 앵커 본체부
42: 돌출부 43: 홈부
50: 수평 조절 장치 51: 연결줄
52: 위치 이동 장치 60: 풍력 발전 장치
70: 파력 발전 장치 71 : 부유체
72, 73: 구동 아암 74: 본체
75, 76; 서포팅 플레이트 R: 연결줄
100: 풍력 발전용 회전 유닛 110: 구동축
120: 측방향 프레임 130: 회동축
140: 베인 150: 스토퍼
151: 기어 랙 155: 스토퍼 가이드
156: 모터 157: 구동 기어
250: 스토퍼 251: 종동 기어
256: 모터 257: 구동 기어
310: 가동 베이스의 회전축 320: 풍향 가이드
330: 가동 베이스 G: 수중 바닥면
SL : 해수면 W: 바람이 불어오는 방향

Claims

수면에 떠 있는 상태로 전기를 생산할 수 있는 발전 시스템으로서,
상기 수면으로부터 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 상기 수면의 상방에 배치되어 있는 본체;
부력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 상기 본체의 하방으로 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 부력 탱크;
길이 방향을 따라 연장된 부재로서, 상단부는 상기 본체에 결합되어 있고 하단부는 상기 부력 탱크 각각에 결합되어 있는 복수 개의 지지 기둥;
상기 본체에 결합되어 있으며, 풍력 또는 파력을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전 장치; 및
상기 본체의 수평 상태를 유지하기 위한 조절 장치로서, 연결줄과 위치 이동 장치를 포함하는 수평 조절 장치를 포함하고,
상기 연결줄은 그 일단부가 상기 본체에 결합되어 있으며, 타단부는 수중 바닥면에 연결되고,
상기 위치 이동 장치는 상기 연결줄의 일단부를 미리 정한 경로를 따라 상하 방향으로 위치 이동시키는 것으로, 상기 본체의 전단부에 배치된 것임을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 부력 탱크와 상기 지지 기둥은 각각 3개 이상이 마련되며, 최고 수면 및 최저 수면이 상기 지지 기둥의 최저점과 최고점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
상기 지지 기둥은 부력을 발생시킬 수 있는 부력 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
상기 부력 탱크는, 부력의 크기를 조절할 수 있도록 평형수를 내부에 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
상기 부력 탱크는 미리 정한 제1 지름을 가진 원기둥 형상을 가지며,
상기 지지 기둥은 상기 제1 지름보다 작은 값의 제2 지름을 가진 원기둥 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
상기 본체는,
제1 방향을 따라 연장된 가로부; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연장된 세로부;를 포함하는 "T"자형 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
수중 바닥면에 안착 가능한 앵커 본체부; 상기 수중 바닥면에 파고들 수 있도록, 상기 앵커 본체부의 테두리로부터 하방으로 돌출되도록 형성되어 있으며, 상기 앵커 본체부의 테두리를 따라 서로 이격된 상태로 배치되어 있는 복수 개의 돌출부; 서로 인접한 한 쌍의 상기 돌출부의 사이에 마련되어 있는 복수 개의 홈부를 구비하는 앵커를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 7항에 있어서,
상기 앵커 본체부는 원판 형상으로 형성되고 상기 돌출부는 3개 이상 마련됨으로써, 상기 앵커가 별모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템
제 1항에 있어서,
상기 위치 이동 장치는, 한 쌍이 마련되어 서로 이격된 상태로 상기 본체의 전단부에 결합되어 있고, 유압 장치에 의해 상기 위치 이동 장치의 원호 상의 경로를 따라 상기 연결줄의 일단부의 위치를 이동시키는 것임을 특징으로 하는 부유식 발전 시스템