KR101948432B1 - 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 제작이 가능하고, 이중 블레이드 구조 및 부유체의 회전 저항 구조의 구현으로 발전효율을 극대화하고, 용이한 복원 구조를 가지며, 구동부와 동력부를 분리하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있으며, 미려한 외관도 고려한 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 부유체; 상기 부유체의 상부에 제1 회전축에 연결되어 바람에 의해 회전하는 제1 윈드로터; 상기 부유체의 상부에서 상기 제1 회전축의 내측을 관통하면서 회전가능하게 지지되는 제2 회전축에 연결되어 바람에 의해 회전하는 제2 윈드로터; 상기 제1 윈드로터와 제2 윈드로터의 회전력에 의해 전기를 발전시키는 전력발전 모듈; 상기 전력발전 모듈에서 발생되는 전력을 충방전하는 충방전기 모듈; 상기 윈드로터 중 적어도 하나의 회전력에 의하여 상기 부유체가 회전되는 것을 방지하기 위한 부유체 회전방지부재; 및 상기 부유체를 설치 위치에 고정시키기 위한 앵커수단;을 포함하며, 상기 제1 윈드로터와 제2 윈드로터는 서로 반대방향으로 회전하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 부유식 소형 풍력발전장치가 제공된다.

Description

발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치{MARINE FLOATING TYPE SMALL WIND POWER GENERATOR IMPROVING POWER GENERATION EFFICIENCY}

본 발명은 해상 부유식 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 제작이 가능하고, 이중 블레이드 구조 및 부유체의 회전 저항 구조의 구현으로 발전효율을 극대화하고, 용이한 복원 구조를 가지며, 구동부와 동력부를 분리하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있으며, 미려한 외관도 고려한 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치에 관한 것이다.

지구온난화에 따른 환경규제와 화석연료의 수급불안 등의 문제점이 대두됨으로서 신재생에너지 생산시스템으로 풍력발전이 각광을 받고 있다.

풍력발전 설비는 주로 육상에 설치되었으나 평야지대가 많은 우리나라의 현실에서 부지 확보가 힘들며, 산간 오지에 설치할 경우에는 도로와 송전선을 건설하는 비용이 많이 들기 때문에 최근에는 해상 풍력발전에 대한 관심이 증가하는 추세이다.

해상풍력발전의 장점은 풍부한 풍력자원이며 내륙에 비하여 풍속은 해상의 경우 20% 정도 높아 70% 정도 더 많은 전기를 생산하게 된다. 해상에는 장애물이 없고 바다 표면의 거칠기가 낮아 좋은 품질의 풍력자원을 기대할 수 있다. 또 다른 장점으로 인구밀도가 높은 육지의 경우에 비하여, 풍력단지를 조성하기 위한 부지 선정에 문제가 비교적 적다는 것이다.

해상 풍력발전은 고정식과 부유식으로 나눌 수 있는데, 고정식은 수심이 깊지 않은 바다의 해저면에 기초공사를 하고, 그 기초공사 위에 구조물을 설치한 후 날개를 비롯한 발전설비를 설치하는 방식이고, 부유식은 해수면위에 부유물을 띄우고 그 부유물 위에 발전설비를 설치하는 방식이다.

그러나 고정식 구조는 구조물이 해저면에 고정되어 있어 유리한 조업조건을 제공하지만 수심이 깊어지면 구조물의 규모가 너무 커지고 피로파괴의 위험성을 피하기 어려워진다. 또한, 설비의 대형화 추세에 따라 구조물의 제작, 설치에 드는 비용이 천문학적으로 증가하게 된다.

또한, 근래 부유식 구조를 이용한 해상 풍력발전설비에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 부유식 구조는 부력체의 자세 복원성의 메커니즘에 따라 폰툰형, 인장계류형, 주상형으로 분류할 수 있다. 이중 인장계류형은 부력체를 해저와 인장 계류라인으로 결합하여 계류라인의 강성으로 복원력을 발생시키는 구조이다. 이러한 구조의 대표적인 형식으로는 인장 다리 플랫폼(Tension Leg Platform: TLP)이 있다. TLP 형식은 부력체인 플랫폼에 복수개의 계류라인을 설치하여 해저면에 연결하고, 플랫폼이 정적 평형위치보다 조금 아래로 내려가도록 계류라인을 당겨 장력이 걸리도록 한 구조이다.

우리나라의 경우, 해상의 바람이 약하면서(3~4 m/s), 풍향이 일정하지 않은 지역에서 효율적으로 전력을 생산, 충전, 활용할 수 있는 발전장비가 요구되는데, 특히 등부표, 무인 감시장비, 각종 항구 및 요트계류장, 해상양식장 등 연안에서는 상대적으로 소형의 발전장비가 제작, 설치 및 운전비용 면에서 경제적이고 효과적이나, 발전 효율 및 내구성 면에서 떨어지는 문제가 있으며, 이에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.

(문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1179682호(2012.09.04. 공고) (문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1287519호(2013.07.19. 공고) (문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-1571550호(2015.11.24. 공고) (문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제10-1620900호(2016.05.13. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 소형으로 제작할 수 있고, 이중 블레이드 구조 및 부유체의 회전 저항 구조의 구현으로 발전효율을 극대화할 수 있는 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수상에 부유되는 부유체의 특정 구성을 통해 용이한 복원 구조를 구비하여 안정성을 확보하고, 구동부와 동력부를 분리하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있으며, 미려한 외관을 제공할 수 있는 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 부유체; 상기 부유체의 상부에 제1 회전축에 연결되어 바람에 의해 회전하는 제1 윈드로터; 상기 부유체의 상부에서 상기 제1 회전축의 내측을 관통하면서 회전가능하게 지지되는 제2 회전축에 연결되어 바람에 의해 회전하는 제2 윈드로터; 상기 제1 윈드로터와 제2 윈드로터의 회전력에 의해 전기를 발전시키는 전력발전 모듈; 상기 전력발전 모듈에서 발생되는 전력을 충방전하는 충방전기 모듈; 상기 윈드로터 중 적어도 하나의 회전력에 의하여 상기 부유체가 회전되는 것을 방지하기 위한 부유체 회전방지부재; 및 상기 부유체를 설치 위치에 고정시키기 위한 앵커수단;을 포함하며, 상기 제1 윈드로터와 제2 윈드로터는 서로 반대방향으로 회전하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 부유식 소형 풍력발전장치가 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 부유체의 상면에 구성되는 환형의 제1 코일; 상기 부유체의 상면에서 상기 제1 코일의 내측에 구성되는 제2 코일; 상기 부유체의 상면을 기밀하게 커버하여 고정되는 기밀부재; 상기 기밀부재를 개재한 상태로 상기 부유체의 상면에 결합되고, 상기 제1 코일과 제2 코일의 구비 위치와 상응하는 위치에 형성되는 한 쌍의 레일부를 구비하여 구성되는 레일형성 구조체; 상기 한 쌍의 레일부 중 외측의 레일부로 삽입되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석이 구비되며 바람으로 회전하는 제1 윈드로터; 상기 한 쌍의 레일부 중 내측의 레일부로 삽입되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석이 구비되며 바람으로 회전하는 제2 윈드로터; 및 상기 제1 및 제2 윈드로터가 중심을 축으로 회전가능하도록 지지하고, 일단부는 상기 레일형성 구조체에 결합되는 회전축;를 포함하며, 상기 제1 윈드로터와 제2 윈드로터는 서로 반대방향으로 회전하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 부유식 소형 풍력발전장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 해상 부유식 소형 풍력발전장치는 공기유통 가능한 프레임 구조로 이루어지고, 상기 제1 윈드로터를 감싸면서 상기 부유체에 고정되는 보호커버를 더 포함하고, 상기 부유체는 표면에 FRP(fiber reinforced plastics)를 적층하여 형성되는 반구형 구조체로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 윈드로터는 다리우스형(darrieus type), 시보니우형(savonius type), 자이로밀형(giromil type), 헬리컬형(helical type), 프로펠러형(propeller type), 콘형(cone type) 중에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합으로 이루어지며, 상기 제1 윈드로터 및 제2 윈드로터의 블레이드는 바람에 대하여 서로 반대방향으로 회전하도록 하는 풍향각을 갖고 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 윈드로터 및 제2 윈드로터를 구성하는 각각의 블레이드에는 형광물질 및 야광물질 중 적어도 하나가 코팅되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 전력발전 모듈은 상기 부유체의 내부로 연장되는 제1 회전축의 연장 단부에 구비되는 제1 영구자석과, 상기 부유체 내에서 상기 제1 영구자석과 대향하게 구비되는 제1 코일과, 상기 제1 회전축을 관통하여 상기 부유체의 내부로 연장되는 제2 회전축의 연장 단부에 구비되는 제2 영구자석과, 상기 부유체 내에서 상기 제2 영구자석과 대향하게 구비되는 제2 코일, 및 상기 제1 코일과 제2 코일에 각각 접속되어 전력을 상기 충방전기 모듈로 공급하기 위한 접속 케이블을 포함하고, 상기 부유체 회전방지부재는 상기 부유체의 하부에 돌출 형성되는 둘 이상의 회전방지 플레이트로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 기밀 부재는 절연성 멤브레인으로 형성되고, 상기 부유체 회전방지부재는 상기 부유체의 하부에 돌출 형성되는 둘 이상의 회전방지 플레이트로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 윈드로터는 전체적으로 반구형으로 형성되되, 상단 중앙부에서 하방향으로 블레이드편이 연장되어 형성되며, 공기유통 가능한 반구형의 프레임 구조로 이루어지고, 상기 제1 윈드로터를 감싸면서 상기 레일형성 구조체 또는 부유체에 고정되는 보호커버를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 소형으로 제작할 수 있어 제작성과 경제성을 확보하고, 다양한 적용처에 적용할 수 있어 범용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 바람에 대하여 서로 반대방향으로 회전하는 회전구조를 갖는 이중 블레이드 및 부유체의 회전 저항 구조의 구현으로 발전효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 수상에 부유되는 부유체의 특정 구조를 통해 바람에 대응하여 경사지고 또한 용이하게 복원될 수 있도록 하여 안정성을 확보하고, 구동부와 동력부를 분리하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 블레이드에 형광, 야광 도색을 하여 높은 미관효과를 제공하고, 멀리서도 인식할 수 있도록 하여 기능성을 부가하여 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 배치구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치의 구성을 분해하여 나타내는 도면이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 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 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 배치구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 부유성 재질로 이루어지는 부유체(100); 상기 부유체(100)의 상부에 제1 회전축(210)에 연결되어 회전하는 제1 윈드로터(200); 상기 부유체(100)의 상부에서 상기 제1 회전축(210)의 내측을 관통하면서 회전가능하게 지지되는 제2 회전축(310)에 연결되어 회전하는 제2 윈드로터(300); 상기 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)의 회전력에 의해 전기를 발전시키는 전력발전 모듈; 상기 전력발전 모듈에서 발생되는 전력을 충방전하여 전력이 요구되는 구성부로 전력을 출력하기 위한 충방전기 모듈(400); 상기 제1 윈드로터(300)의 회전력을 상쇄시키도록 상기 부유체(100)에 구비되는 부유체 회전방지부재(500); 및 상기 부유체(100)를 설치 위치에 고정시키기 위한 앵커수단(600)을 포함하며, 상기 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)는 서로 반대방향으로 회전하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 부유체(100)는 외부로부터의 손상을 최소화하기 위하여 함체형 철재 구조물로 이루어지고, 표면에는 FRP(fiber reinforced plastics)를 적층하여 형성되는 반구형 구조체로 이루어진다.

이러한 반구형 구조체로 이루어지는 부유체(100)는 견고한 구조를 가지면서 내식성을 확보하고 미려한 외관을 가질 수 있게 된다.

또한, 상기 부유체(100)는 부유성을 보다 증대시키기 위하여 내부에 스티로폼 폼과 같은 부유성 재질을 포함할 수 있으며, 상기 전력발전 모듈과 충방전기 모듈(400) 및/또는 별도의 무게추를 내부 하측에 위치되도록 함으로써 파도에 안정적이고 복원력을 유지할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 제1 윈드로터(200) 및 제2 윈드로터(300)의 구성에 있어서 제1 및 제2 윈드로터(200, 300)는 다양한 블레이드, 예를 들면 다리우스형(darrieus type), 시보니우형(savonius type), 자이로밀형(giromil type), 헬리컬형(helical type), 프로펠러형(propeller type), 콘형(cone type) 등에서 하나 또는 둘의 조합으로 이루어지며, 바람직하게는 외측에 구성되는 윈드로터의 사이즈가 상대적으로 크게 구성된다.

이때, 상기 제1 윈드로터(200) 및 제2 윈드로터(300)의 블레이드를 구성함에 있어 풍향에 대하여 서로 반대방향으로 회전하도록 하는 풍향각을 갖고 이루어진다.

상기 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)의 배치 구조에 있어서, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 제1 윈드로터(200)는 외측에 제2 윈드로터(300)는 내측에 구성되는 형태로 구성할 수 있다.

또한, 상기 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)의 배치 구조는 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 상하 배치 구조로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 도 3은 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 일 예를 나타내는 도면으로, 시보니우형과 자이로밀형 조합의 윈드로터가 상하 배치된 구성으로 이루어질 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 다른 예를 나타내는 도면으로, 프로펠러형과 변형 자이로밀형 조합의 윈드로터가 상하 배치된 구성으로 이루어질 수 있다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 발전효율를 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치를 구성하는 제1 및 제2 윈드로터의 상하 배치구조의 또 다른 예를 나타내는 도면으로, 다리우스형과 콘형 조합의 윈드로터가 상하 배치된 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성되는 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)의 배치 구조에서 제1 윈드로터(200)의 제1 회전축(200)에는 제2 윈드로터(300)가 관통하면서 베어링 부재 등에 의해 회전가능하게 지지된다. 여기에서, 외측으로 노출되어 상기 부유체(100)에 관통 결합하는 제1 회전축(200)은 그 부유체(100)를 관통하는 부위에 실란트 등으로 기밀 밀봉하여 물이 회전축과 부유체 간의 틈새로 침투되지 않도록 하는 밀봉 부재(101)를 더 포함한다.

또한, 상기 제1 윈드로터(200) 및 제2 윈드로터(300) 각각의 블레이드에는 형광물질 및/또는 야광물질이 도색되어 코팅되어 이루어질 수 있다. 이에 따라, 형광물질 및/또는 야광물질이 도색된 윈드로터(200, 300)는 야간에 회전하면서 미관 효과를 제공함과 동시에 뛰어난 시인성을 제공할 수 있게 된다.

이러한 제1 및 제2 윈드로터(300)은 부유체(100)의 상부에 공기유통 가능한 프레임 구조를 갖고 형성되는 보호 커버(150)에 의해 보호되도록 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 제1 윈드로터(200)와 제2 윈드로터(300)의 회전력에 의해 전기를 발전시키는 전력발전 모듈은, 상기 부유체(100)의 내부로 연장되는 제1 회전축(210)의 연장 단부에 구비되는 제1 영구자석(220)과, 상기 부유체(100) 내에서 상기 제1 영구자석(220)과 대향하게 구비되는 제1 코일(230)과, 상기 제1 회전축(210)을 관통하여 상기 부유체(100)의 내부로 연장되는 제2 회전축(310)의 연장 단부에 구비되는 제2 영구자석(320)과, 상기 부유체(100) 내에서 상기 제2 영구자석(320)과 대향하게 구비되는 제2 코일(330), 및 상기 제1 코일(230)과 제2 코일(330)에 각각 접속되어 전력을 상기 충방전기 모듈(400)로 공급하기 위한 접속 케이블(240, 340)을 포함한다.

계속해서, 상기 전력발전 모듈에서 발생되는 전력을 충방전하여 전력이 요구되는 구성부로 전력을 출력하기 위한 충방전기 모듈(400)은 내부에 충방전 회로를 포함하고 전력 입출력 포트와 제어부를 포함하는 공지의 충방전기를 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 상기 제1 윈드로터(300)의 회전력을 상쇄시키도록 상기 부유체(100)에 구비되는 부유체 회전방지부재(500)는, 외측에 구비되거나 상대적으로 사이즈가커 회전력이 큰 회전로터에 의해서 부유체가 회전하는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 부유체(100)의 하부에 돌출 형성되는 둘 이상의 회전방지 플레이트로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 회전방지 플레이트는 서로 일정 간격을 갖고 다수 개 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 복수의 회전방지 플레이트는 수중에 잠겨있어 물의 저항으로 인하여 회전로터에 의한 회전력에 의해 부유체가 회전되는 것을 방지하게 된다.

여기에서, 상기 부유체 회전방지부재(500)는 안전표시구역의 등부표에 대한 규정을 만족하도록 부유체(100)의 전체 높이의 반이하의 위치에 구비되도록 구성된다.

계속해서, 상기 부유체(100)를 설치 위치에 고정시키기 위한 앵커수단(600)은, 부유체(100)의 하부에 체인(610)이나 와이어 등으로 연결되어 해저 바닥에 위치하는 앵커(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 앵커(미도시)는 콘크리트 구조물로 대체될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 닻의 기능을 하는 구성이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치에 대하여 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치의 구성을 분해하여 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 일 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 설명의 명확화 및 간략화를 위하여 그에 대한 상세한 설명은 생략하거나 간략히 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 부유성 재질로 이루어지는 부유체(100); 상기 부유체(100)의 상면에 구성되는 환형의 제1 코일(230); 상기 부유체(100)의 상면에서 상기 제1 코일(230)의 내측에 구성되는 환형의 제2 코일(330); 상기 부유체(100)의 상면을 기밀하게 커버하여 고정되는 기밀부재(700); 상기 기밀부재(700)를 개재한 상태로 상기 부유체(100)의 상면에 결합되고, 동심원을 이루며 상기 제1 코일(230)과 제2 코일(330)의 구비 위치와 상응하는 위치에 형성되는 한 쌍의 레일부(810, 820)를 구비하여 구성되는 레일형성 구조체(800); 상기 한 쌍의 레일부(810, 820)) 중 내측의 레일부(820)에 회전가능하게 삽입되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석(911)이 구비되며 풍력으로 회전하는 내측 윈드로터(제2 윈드로터)(910); 상기 한 쌍의 레일부(810, 820) 중 외측의 레일부(810)에 회전가능하게 삽입되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석(921)이 구비되며 풍력으로 회전하는 외측 윈드로터(제1 윈드로터)(920); 상기 내측 윈드로터(910)와 외측 윈드로터(920)가 중심을 축으로 회전가능하도록 지지하며 상기 레일형성 구조체에 일단부가 회전가능하게 결합되는 회전샤프트(930); 및 공기유통 가능한 프레임 구조로 이루어지고, 상기 외측 윈드로터(920)를 감싸면서 상기 레일형성 구조체(800) 또는 부유체(100)에 고정되는 보호커버(150)를 포함한다.

상기 기밀 부재(700)는 부유체(100)의 상면을 기밀하게 커버하여 고정될 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 내측 및 외측 윈드로터(910, 920)에 구성되는 영구자석과 제1 및 제2 코일(230, 330) 간의 자기장 형성을 극대화하기 위하여 절연성 멤브레인(membrane) 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 레일형성 구조체(800)에서 상기 윈드로터(910, 920)의 영구자석(911, 921)이 위치하는 각 레일부(810, 820)는 바람에 의하여 윈드로터(910, 920)의 회전할 때 영구자석(911, 912)이 구비된 삽입부의 회전을 가이드하는 역할을 하는 것으로, 바람직하게는 앞서 설명한 바와 같이 영구자석과 제1 및 제2 코일 간의 자기장 형성을 극대화하기 위하여 전체적으로 얇거나 관통되게 형성되고, 일부 하면에서만 내외측을 연결로드로 연결하여 일체형으로 구성할 수 있다.

다음으로, 상기 내측 윈드로터(910)와 외측 윈드로터(920)는 전체적으로 반구형으로 형성되되, 상단 중앙부에서 하방향으로 블레이드편(901)이 연장되어 형성되는 구조이다. 여기에서, 상기 내측 윈드로터(910)와 외측 윈드로터(920)는 서로 회전방향이 반대 방향이 되도록 내측 윈드로터(910)의 블레이드편(901)과 외측 윈드로터(920)의 (901)의 바람 받음각이 반대 방향으로 형성되도록 이루어진다.

상기 보호 커버(150)는 전체적으로 반구형으로 형성되고, 다량의 공기가 유통될 수 있는 프레임 구조로 이루어진다.

이외 구성요소들은 상기한 일 실시 예의 구성요소들과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치는, 소형으로 제작할 수 있어 제작성과 경제성을 확보하고, 다양한 적용처에 적용할 수 있어 범용성을 향상시킬 수 있으며, 바람에 대하여 서로 반대방향으로 회전하는 회전구조를 갖는 이중 블레이드 및 부유체의 회전 저항 구조의 구현으로 발전효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 수상에 부유되는 부유체의 특정 구조를 통해 바람에 대응하여 경사지고 또한 용이하게 복원될 수 있도록 하여 안정성을 확보하고, 구동부와 동력부를 분리하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있으며, 블레이드에 형광, 야광 도색을 하여 높은 미관효과를 제공하고, 멀리서도 시인석을 확보할 수 있도록 하여 기능성을 부가하여 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 부유체
101: 밀봉 부재
150: 보호 커버
200, 920: 제1 윈드로터
210, 310: 회전축
220, 320: 영구자석
230, 330: 코일
240, 340: 접속 케이블
300, 910: 제2 윈드로터
400: 충방전기 모듈
500: 부유체 회전방지부재
600: 앵커수단
610: 체인
700: 기밀 부재
800: 레일형성 구조체
810, 820: 레일부
930: 회전축

Claims (6)

1. 삭제
2. 반구형 구조체로 이루어지는 부유체;
   상기 부유체의 상측 내면에 구성되는 환형의 제1 코일;
   상기 부유체의 상측에서 상기 제1 코일과 간격을 갖고 그 제1 코일의 내측에 구성되는 환형의 제2 코일;
   상기 부유체의 상면을 기밀하게 커버하여 고정되는 기밀부재;
   상기 기밀부재를 개재한 상태로 상기 부유체의 상면에 결합되고, 동심원을 이루며 상기 제1 코일과 제2 코일의 구비 위치와 상응하는 위치에 형성되는 한 쌍의 레일부를 구비하여 구성되는 레일형성 구조체;
   상기 한 쌍의 레일부 중 내측의 레일부에 위치되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석이 구비되며 풍력으로 회전하는 내측 윈드로터;
   상기 한 쌍의 레일부 중 외측의 레일부에 위치되는 삽입부에 일정 간격으로 영구자석이 구비되며 풍력으로 회전하는 외측 윈드로터;
   상기 내측 윈드로터와 외측 윈드로터의 회전력에 의하여 상기 부유체가 회전되는 것을 방지하기 위한 부유체 회전방지부재;
   공기유통 가능한 프레임 구조로 이루어지고, 상기 외측 윈드로터를 감싸면서 상기 레일형성 구조체 또는 부유체에 고정되는 보호커버; 및
   상기 내측 윈드로터와 외측 윈드로터가 중심을 축으로 회전가능하도록 지지하며 일단부와 타단부가 각각 상기 레일형성 구조체와 보호커버에 결합되는 회전샤프트;를 포함하고,
   상기 기밀 부재는 절연성 멤브레인으로 형성되고,
   상기 부유체 회전방지부재는 상기 부유체의 하부에 돌출 형성되는 둘 이상의 회전방지 플레이트로 이루어지고,
   상기 제1 및 제2 윈드로터는 전체적으로 반구형으로 형성되되, 상단 중앙부에서 하방향으로 블레이드편이 연장되어 형성되되, 상기 내측 윈드로터와 외측 윈드로터는 서로 회전방향이 반대 방향이 되도록 내측 윈드로터의 블레이드편과 외측 윈드로터의 블레이드편의 바람 받음각이 반대 방향으로 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
   해상 부유식 소형 풍력발전장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 부유체는 표면에 FRP(fiber reinforced plastics)를 적층하여 형성되는 반구형 구조체로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   해상 부유식 소형 풍력발전장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 내측 윈드로터 및 외측 윈드로터를 구성하는 각각의 블레이드편에는 형광물질 및 야광물질 중 적어도 하나가 코팅되어 이루어지는
   해상 부유식 소형 풍력발전장치.
5. 삭제
6. 삭제

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