KR102255984B1

KR102255984B1 - 풍력발전기 및 그 설치방법

Info

Publication number: KR102255984B1
Application number: KR1020200004278A
Authority: KR
Inventors: 강동우; 김동훈; 황동현
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2021-05-25

Abstract

본 발명은, 타워; 상기 타워에 설치되는 베이스; 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 제1아암; 및 상기 제1아암에 설치되는 제1터빈을 포함하는 풍력발전기 및 그 설계방법을 제공한다.
본 발명에 따른 풍력발전기 및 그 설치방법에 의하면, 제1터빈을 장착 또는 교체하고자 하는 경우, 제1아암의 타단을 하측으로 회전시킨 상태에서 제1터빈을 제1아암의 타단에 결합시킨 후 제1아암의 타단을 상측으로 회전시키면 되므로, 제1터빈을 보다 신속하게 장착 또는 교체할 수 있으며, 풍력발전기를 보다 단순한 과정으로 보다 용이하고 신속하게 설치할 수 있다.

Description

풍력발전기 및 그 설치방법{Wind power generator and Method for installing the same}

본 발명은 풍력발전기 및 그 설치방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바람을 이용하여 전기를 생성하는 풍력발전기 및 그 설치방법에 관한 것이다.

풍력발전이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 주축을 통한 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다. 풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.

상기와 같은 풍력발전을 위한 풍력 발전 장치는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력 발전 장치와 수평축 풍력 발전 장치로 구분될 수 있다. 현재까지는 수직축에 비해 수평축 풍력 발전 장치의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력 발전 장치가 적용되고 있다.

풍력발전기는, 지면 혹은 해상에 설치되는 타워와, 타워에 설치되는 베이스와, 베이스에 설치되는 터빈을 포함한다. 터빈에는 블레이드가 결합되어 있는데, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라, 전기를 생성하기 위한 동력이 발생된다. 이러한 풍력발전기는, 단일로터 타입 및 멀티로터 타입이 존재한다. 단일로터 타입은, 베이스에 1개의 터빈이 결합된 구조이다. 멀티로터 타입은, 베이스에 복수개의 아암이 결합되며, 각각의 아암에 터빈이 결합된 구조이다.

이 중, 멀티로터 타입의 풍력발전기는, 터빈을 아암의 단부 높이까지 들어올린 후, 터빈을 아암의 단부에 결합시키는 방식으로 설치된다. 따라서 종래의 멀티로터 타입의 풍력발전기에 의하면, 풍력발전기를 설치하거나 터빈을 교체하고자 하는 경우에 있어서, 그 과정이 복잡할 뿐만 아니라, 설치 또는 교체에 과다한 시간이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 보다 단순한 과정으로 신속하게 장치 및 부품의 설치 및 교체가 가능한 구조를 지닌 풍력발전기 및 이의 설치방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 타워; 상기 타워에 설치되는 베이스; 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 제1아암; 및 상기 제1아암에 설치되는 제1터빈을 포함하는 풍력발전기를 제공한다.

상기 타워는, 바닥면 상에 수직으로 배치되며, 상기 베이스는, 상기 타워에 수평으로 결합되고, 상기 제1아암은, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되며, 타단에 상기 제1터빈이 결합되고, 타단이 일단을 기준으로 상하로 회전 가능하게 배치된다.

상기 베이스는, 상기 타워의 상단에 결합되며, 상기 제1아암은, 상기 베이스의 후방 단부에 회전 가능하게 결합된다.

상기 제1아암은, 상기 베이스를 기준으로 하여 좌우로 한 쌍으로 구비되며, 상기 제1터빈은, 상기 한 쌍의 제1아암에 각각 결합되는 한 쌍으로 구비된다.

상기 한 쌍의 제1아암은, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되며, 타단에 상기 한 쌍의 제1터빈이 결합되고, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에 회전 가능하게 배치되고, 상기 한 쌍의 제1아암을 상기 베이스에 회전 가능하게 결합시키는 회전수단을 더 포함한다.

상기 회전수단은, 상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에서 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 회전부재와, 상기 한 쌍의 회전부재가 상측으로 회전한 상태에서, 상기 한 쌍의 회전부재에 삽입되어 상기 한 쌍의 회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 체결부재를 포함한다.

상기 한 쌍의 회전부재는, 일단에 제1돌기가 돌출 형성된 제1회전부재와, 일단에 제2돌기가 돌출 형성된 제2회전부재를 포함하며, 상기 제1돌기 및 제2돌기는, 상기 제1회전부재와 제2회전부재가 상측으로 회전할 시에 서로 접하도록 배치된다.

상기 제1돌기는, 상기 베이스의 내벽에 접하도록 배치되며, 상기 제2돌기는, 상기 베이스의 내벽으로부터 상기 제1돌기의 두께만큼 이격되도록 배치된다.

상기 체결부재는, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재가 상측으로 회전된 상태에서, 상기 제1돌기 및 제2돌기를 관통하여 상기 제1회전부재 및 제2회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 제1체결부재를 포함한다.

상기 제1회전부재 및 제2회전부재가 상측으로 회전된 상태에서, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재의 타단을 각각 관통하여 상기 제1회전부재 및 제2회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 제2체결부재를 포함한다.

본 발명에 따른 풍력발전기는, 상기 베이스에 결합되며, 상기 제1아암보다 전방으로 이격되도록 배치되는 제2아암과, 상기 제2아암에 설치되는 제2터빈을 더 포함한다.

상기 타워는, 바닥면과 수직을 이루는 가상의 제1수직면이 중심으로 관통되며, 상기 제1아암은, 상기 제1수직면으로부터 후방으로 평행하게 이격되는 가상의 제2수직면 상에서 회전 가능하도록 배치된다.

상기 제1아암은, 상기 베이스에 결합되는 일단과 상기 제1터빈이 결합되는 타단이 각각 상기 제2수직면 상에 배치된다.

상기 제2아암은, 상기 베이스에 결합되는 일단이 상기 제1수직면 상에 배치되며, 상기 제2터빈이 결합되는 타단이 상기 제1수직면으로부터 전방으로 이격되도록 배치된다.

상기 제2아암은, 일단으로부터 타단으로 갈수록 상기 제1수직면을 기준으로 전방으로 경사지게 배치된다.

상기 제1터빈은, 상기 제1아암의 타단에 결합된 상태를 기준으로 하였을 때, 상기 제1수직면보다 후방에 배치된다.

본 발명은, (A) 타워와, 상기 타워에 결합되는 베이스와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 제1아암과, 제1터빈을 준비하는 단계; (B) 상기 제1아암의 타단이 하측으로 회전된 상태에서, 상기 제1아암의 타단에 상기 제1터빈을 결합시키는 단계; (C) 상기 제1아암의 타단을 상측으로 회전시키는 단계; 및 (D) 상기 제1아암을 상기 베이스에 고정시키는 단계를 포함하는 풍력발전기의 설치방법을 제공한다.

상기 A 단계는, 상기 제1아암의 일단을 상기 베이스에 회전 가능하게 결합시키는 회전수단을 더 구비하며, 상기 D 단계는, 상기 회전수단을 이용하여 상기 제1아암의 일단을 상기 베이스에 고정시킨다.

상기 A 단계는, 상기 제1아암을 한 쌍으로 구비하여 상기 베이스의 좌우로 결합시키며, 상기 제1터빈을 한 쌍으로 구비하고, 상기 회전수단은, 상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에서 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 회전부재와, 상기 한 쌍의 회전부재에 삽입되는 체결부재를 더 포함하고, 상기 D 단계는, 상기 한 쌍의 회전부재를 상측으로 회전시키며, 상기 체결부재를 상기 한 쌍의 회전부재에 삽입시켜, 상기 한 쌍의 회전부재를 상기 베이스에 고정시킨다.

상기 D 단계 이후, 제2아암의 일단을 상기 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 결합시키며, 제2아암의 타단을 하측으로 향하도록 배치시키는 단계와, 상기 제2아암의 타단에 제2터빈을 설치시키는 단계를 더 포함한다.

상기 A 단계는, 상기 타워의 길이방향을 중심축으로 하여 회전 가능하도록, 상기 베이스를 상기 타워의 상단에 결합시키며, 상기 제1아암을 한 쌍으로 구비하여, 각각 상기 베이스의 좌우로 결합시키고, 상기 제1터빈을 한 쌍으로 구비하여, 각각 상기 타워의 일 측에 배치시키며, 상기 B 단계는, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며, 상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시킨다.

상기 A 단계는, 상기 한 쌍의 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 한 쌍의 제2아암의 각 일단을 결합시키며, 상기 타워의 일 측에 한 쌍의 제2터빈을 배치시키고, 상기 B 단계는, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며, 상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키고, 상기 베이스를 원위치로 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 다른 하나의 타단에 결합시킨다.

상기 A 단계는, 상기 한 쌍의 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 한 쌍의 제2아암의 각 일단을 결합시키며, 상기 타워의 일 측에 한 쌍의 제2터빈을 배치시키고, 상기 B 단계는, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며, 상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 다른 하나의 타단에 결합시킨다.

본 발명에 따른 풍력발전기 및 그 설치방법에 의하면, 제1아암의 일단이 베이스에 회전 가능하게 결합됨으로써, 제1터빈을 제1아암에 설치하고자 하는 경우에 있어서, 상기 제1아암이 상측으로 회전된 상태의 타단의 높이까지 상기 제1터빈을 상승시킬 필요가 없으며, 제1아암을 하측으로 회전시킨 후 제1터빈을 제1아암에 장착하면 되므로, 제1터빈의 장착에 있어서 대형크레인이 불필요하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기 및 그 설치방법에 의하면, 제1터빈을 장착 또는 교체하고자 하는 경우, 제1아암의 타단을 하측으로 회전시킨 상태에서 제1터빈을 제1아암의 타단에 결합시킨 후 제1아암의 타단을 상측으로 회전시키면 되므로, 제1터빈을 보다 신속하게 장착 또는 교체할 수 있으며, 풍력발전기를 보다 단순한 과정으로 보다 용이하고 신속하게 설치할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 풍력발전기 및 그 설치방법에 의하면, 베이스가 타워에 회전 가능하게 결합되므로, 제1터빈 및 제2터빈의 장착에 있어서 크레인을 타워의 일 측과 타 측으로 번갈아 이동시킬 필요 없이, 타워의 일 측에서 베이스를 회전시킴으로써 제1터빈과 제2터빈을 각각 제1아암과 제2아암에 설치할 수 있으며, 따라서 크레인의 이동을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 사시도이다.
도 2는 도 1에의 우측면도이다.
도 3은 도 1의 A-A 선을 따라 절단된 모습을 도시한 베이스의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 한 쌍의 제1아암 및 한 쌍의 회전부재가 각각 상측으로 회전된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 설치방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 풍력발전기의 설치방법의 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 풍력발전기의 설치방법의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 풍력발전기의 설치방법의 제3실시예를 나타낸 도면이다.

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.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)는, 타워(110), 베이스(120), 한 쌍의 제1아암(130), 한 쌍의 제1터빈(140), 회전수단(150), 한 쌍의 제2아암(160), 한 쌍의 제2터빈(170)을 포함한다.

상기 타워(110)는, 바닥면(10) 상에 수직으로 배치된다. 이때, 바닥면은 지면일 수도 있고, 해저면일 수도 있다. 상기 베이스(120)는, 상기 타워(110)의 상부에 수평으로(즉, 바닥면(10)과 평행하게) 결합된다. 그리고 상기 베이스(120)는, 전후로 정렬 배치된다. 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 상기 베이스(120)를 중심에 두고 좌우로 서로 이격되도록 배치되며, 상기 베이스(120)의 후방 측 단부에 회전 가능하게 결합된다. 더욱 상세하게는, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 각각 일단이 상기 베이스(120)에 회전 가능하게 결합되고, 타단에 상기 한 쌍의 제1터빈(140)이 각각 설치된다. 그리고 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 타단이 일단을 기준으로 상하로 회전 가능하게 배치된다. 상기 한 쌍의 제1터빈(140)은, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 타단에 설치되며, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라 전력 생성을 위한 동력을 발생시킨다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 회전수단(150)은, 상기 한 쌍의 제1아암(130)을 상기 베이스(130)에 대하여 회전 가능하게 결합시키기 위한 것으로서, 회전부재(151,152) 및 체결부재(155,156)를 포함한다.

상기 회전부재(151,152)는, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스(120)의 내부에서 회전 가능하게 배치된다. 상기 회전부재(151,152)는, 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)를 포함한다. 상기 제1회전부재(151)는, 일단에 제1돌기(153)가 돌출 형성된다. 상기 제2회전부재(152)는, 일단에 제2돌기(154)가 돌출 형성된다. 그리고 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)는, 하측으로 회전된 상태(즉, 도 3에 도시된 상태)에서, 각각의 타단이 서로 접하도록 배치된다.

상기 제1돌기(153)는, 상기 베이스(120)의 내벽에 접하도록 배치된다. 상기 제2돌기(154)는, 상기 베이스(120)의 내벽으로부터 상기 제1돌기(153)의 두께만큼 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 제1돌기(153) 및 제2돌기(154)는, 도 4와 같이 상기 제1회전부재(151)와 제2회전부재(152)가 상측으로 회전할 시에, 서로 맞물려서 접하게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 체결부재(155,156)는, 상기 제1회전부재(151)와 제2회전부재(152)가 상측으로 회전한 상태에서, 상기 제1회전부재(151)와 제2회전부재(152)에 삽입되어 상기 제1회전부재(151)와 제2회전부재(152)를 상기 베이스(120)에 고정시킨다. 이를 위하여, 상기 체결부재(155,156)는, 제1체결부재(155) 및 한 쌍의 제2체결부재(156)를 포함한다.

상기 제1체결부재(155)는, 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)가 상측으로 회전한 상태에서, 상기 제1돌기(153) 및 제2돌기(154)를 관통하여 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)를 상기 베이스(120)에 고정시킨다. 상기 한 쌍의 제2체결부재(156)는, 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)가 상측으로 회전된 상태에서, 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)의 타단을 각각 관통하여 상기 제1회전부재(151) 및 제2회전부재(152)를 상기 베이스(120)에 고정시킨다.

상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 상기 베이스(120)에 고정 결합되며, 상기 한 쌍의 제1아암(130)보다 전방으로 이격되도록 배치된다. 상기 한 쌍의 제2터빈(170)은, 각각 상기 한 쌍의 제2아암(160)에 결합된다.

도 2를 참조하면, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 상기 타워(110)와 평행을 이루는 가상의 평면(미도시) 상에서 회전 가능하도록 배치된다. 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 일단이 상기 베이스(120)에 고정 결합되며, 타단에 상기 제2터빈(170)이 설치된다. 이때, 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 일단이 상기 한 쌍의 제1터빈(130)의 일단으로부터 전방으로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 타단이 일단으로부터 전방으로 기울어지도록 배치된다. 즉, 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 각각 일단으로부터 타단으로 갈수록 전방으로 경사진 상태로 배치된다.

이 경우, 상기 제1터빈(140)과 제2터빈(170)은, 서로 소정의 간격(

)으로 이격되도록 배치된다. 따라서 상기 제1아암(130)이 상하로 회전할 시에, 상기 제1아암(130)과 제2아암(160), 또는 상기 제1터빈(140)과 제2터빈(170) 사이에는 간섭이 일어나지 않게 된다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 구성요소들의 배치관계에 대해 더욱 상세히 설명하면, 상기 타워(110)는, 바닥면(10) 상에 수직으로 배치되는 것으로서, 하단(112)이 바닥면(10) 상에 안착되고, 상단(111)에 상기 베이스(120)가 수평으로(즉, 바닥면(10)과 평행하게) 결합된다. 상술한 바와 같이, 바닥면(10)은 지면일 수도 있고, 해저면일 수도 있다. 상기 타워(110)의 중심으로는 바닥면(10)과 수직을 이루는 가상의 제1수직면(11)이 관통된다.

상기 제1아암(130)은, 일단(131)이 상기 타워(110)의 상단(111)보다 후방에서 상기 베이스(120)에 결합되며, 타단(132)에 상기 제1터빈(140)이 결합된다. 이때, 상기 제1아암(130)은, 상기 베이스(120)에 직교를 이루도록 결합된다. 즉, 상기 제1아암(130)은, 측면에서 보았을 때(즉, 도 2를 기준으로 하였을 때), 일단(131)과 타단(132)이 상기 제1수직면(11)과 평행을 이루면서 상기 제1수직면(11)으로부터 후방으로 이격되는 가상의 제2수직면(12) 상에 놓이게 된다. 따라서 상기 제1아암(130)은, 상기 제2수직면(12) 상에서 회전 가능하도록 배치된다.

상기 제2아암(160)은, 일단(161)이 상기 제1아암(130)의 일단(131)보다 전방에서 상기 베이스(120)에 결합되며, 타단(162)에는 상기 제2터빈(170)이 결합된다. 여기서, 상기 제2아암(160)은, 일단(161)이 상기 타워(110)의 상측에 배치된다. 즉, 상기 제2아암(160)은, 측면에서 보았을 때, 일단(161)이 상기 제1수직면(11) 상에 배치된다. 그리고 상기 제2아암(160)은, 타단(162)이 상기 제1수직면(11)으로부터 전방으로 이격되도록 배치된다. 더욱 상세하게는, 상기 제2아암(160)은, 일단(161)으로부터 타단(162)으로 갈수록, 상기 제1수직면(11)을 기준으로 전방으로 경사지게 배치된다.

한편, 상기 제1터빈(140)은, 상기 제1아암(130)의 타단(132)에 결합된 상태를 기준으로 하였을 때, 상기 제1수직면(11)보다 후방에 배치된다. 이 경우, 상기 제1아암(130)이 상기 제2수직면(12) 상에서 회전할 때, 상기 제1터빈(140)이 상기 제2아암(160)과 부딪히는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하부터는, 도 5 내지 도 14를 참조하여, 위에서 설명된 설명된 풍력발전기(100)의 설치방법에 관해 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법은, A 단계, B 단계, C 단계 및 D 단계를 포함한다.

상기 A 단계는, 상기 타워(110), 베이스(120), 한 쌍의 제1아암(130) 및 한 쌍의 제1터빈(140)을 준비하는 단계이다. 상기 A 단계에서는, 상기 베이스(120)는 상기 타워(110)의 상단에 결합된다. 그리고 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 상기 타워(110)의 후방에서 상기 회전수단(150)을 통해 각각 상기 베이스(120)에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 타단(132)이 하측으로 회전된 상태를 유지한다.

상기 B 단계는, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 각 타단(132)에 상기 한 쌍의 제1터빈(170)을 각각 결합시키는 단계이다.

상기 C 단계는, 상기 B 단계 이후, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 타단(132)을 상측으로 회전시키는 단계이다.

상기 D 단계는, 도 3 및 도 4에 도시된 과정을 수행하는 단계로서, 상기 제1 회전부재(151) 및 제2회전부재(152)를 상측으로 회전시켜 상기 제1돌기(153)와 제2돌기(154)를 서로 결합시킨 다음, 상기 제1체결부재(155)를 상기 제1돌기(153)와 제2돌기(154)에 관통하고, 상기 한 쌍의 제2체결부재(156)를 상기 제1회전부재(151)의 타단과 제2회전부재(152)의 타단에 관통시켜, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 일단(131)을 상기 베이스(120)에 고정시키는 단계이다.

이하부터는, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법의 제1실시예에 관해 설명하도록 한다.

도 6을 참조하면, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 상기 회전수단(150)을 통해 각각 상기 베이스(120)에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 상기 회전수단(150)은, 상기 제1회전부재(151)와 제2회전부재(152)가 각각 하측으로 회전된 상태이며, 따라서 상기 한 쌍의 제1아암(130) 역시 하측으로 회전된 상태이다.

도 7을 참조하면, 상기 한 쌍의 제1터빈(140)은, 각각 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 타단(132)에 결합된다. 이때, 상기 한 쌍의 제1터빈(140)은, 크레인(미도시)과 같은 별도의 장비를 통해서 상기 제1아암(130)의 타단(132)으로 운반되어 장착될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 한 쌍의 제1터빈(140)이 상기 한 쌍의 제1아암(130)에 각각 장착된 이후, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 타단(132)이 일단(131)을 기준으로 상측으로 회전한다. 즉, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 타단(132)이 상기 제2수직면(12) 상에서 상측으로 회전한다. 이때, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은, 외부의 장비(미도시)에 의해 상측으로 회전할 수도 있고, 상기 베이스(120)의 내부에 설치되는 별도의 구동수단(미도시)에 의해 상측으로 회전할 수도 있다. 상기 한 쌍의 제1아암(130)이 상측으로 회전한 이후, 상기 제1돌기(153)와 제2돌기(154)에 상기 제1체결부재(155)가 관통되고, 상기 제1회전부재(151)의 타단과 제2회전부재(152)의 타단에 상기 제2체결부재(156)가 관통됨으로써, 상기 한 쌍의 제1아암(130)은 상기 베이스(120)에 고정된다.

마지막으로, 도 9를 참조하면, 상기 한 쌍의 제1아암(130) 및 한 쌍의 제1터빈(140)의 장착이 완료된 이후, 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 상기 한 쌍의 제1아암(130)의 전방에서 일단이 상기 베이스(120)에 결합된다. 그리고 상기 한 쌍의 제2터빈(170)은, 상기 한 쌍의 제2아암(160)의 타단에 장착된다. 이때, 상기 한 쌍의 제2아암(160)은, 일단이 상기 베이스에 고정 결합된다. 이와 같은 과정을 통하여, 풍력발전기(100)의 설치가 완료된다.

이와 같은 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1터빈(140)을 제1아암(130)에 설치하고자 하는 경우에 있어서, 상기 제1아암(130)이 상측으로 회전된 상태의 타단(132)의 높이까지 상기 제1터빈(140)을 상승시킬 필요가 없으며, 제1아암(130)을 하측으로 회전시킨 후 제1터빈(140)을 제1아암(130)에 장착하면 되므로, 제1터빈(140)의 장착에 있어서 대형크레인이 불필요하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1아암(130)의 타단을 하측으로 회전시킨 상태에서 제1터빈(140)을 제1아암(130)의 타단에 결합시킨 후 제1아암(130)의 타단을 상측으로 회전시키는 방식으로 제1터빈(140)을 제1아암(130)에 장착시킬 수 있는 바, 풍력발전기(100)를 보다 단순한 과정으로 보다 용이하고 신속하게 설치할 수 있다.

한편, 제1터빈(140)을 교체하고자 하는 경우에는, 상기 제1아암(130)을 하측으로 회전시킨 상태에서, 상기 제1아암(130)으로부터 상기 제1터빈(140)을 분리한 다음, 새로운 제1터빈(140)을 상기 제1아암(130)의 타단에 결합시킨 후, 다시 상기 제1아암(130)을 상측으로 회전시키면 된다. 이때, 상기 제1터빈(140)의 교체는, 상기 제2아암(160)이 상기 베이스(120)로부터 분리된 상태에서 이루어질 수도 있고, 상기 제2아암(160)이 상기 베이스(120)에 그대로 결합된 상태에서 이루어질 수도 있다.

이하부터는, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법의 제2실시예에 관해 설명하도록 한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제1실시예와는 다르게, 본 발명의 제2실시예에서는, 상기 한 쌍의 제1아암(130)과 한 쌍의 제2아암(160)이 상기 베이스(120)에 함께 설치된다. 그리고 상기 한 쌍의 제1터빈(140)과 한 쌍의 제2터빈(170)은, 상기 타워(110)의 일 측에 함께 마련된다. 도 10에서는 상기 제1터빈(140)과 제2터빈(170)이 하나씩만 배치된 것으로 도시되어 있으나, 상기 타워(110)의 일 측에 각각 한 쌍으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 타워(110)의 일 측에는, 상기 한 쌍의 제1터빈(140)과 한 쌍의 제2터빈(170)을 각각 상기 한 쌍의 제1아암(140)과 한 쌍의 제2아암(160)에 장착시키기 위한 크레인(미도시)이 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 제2실시예에서, 상기 베이스(120)는, 상기 타워(120)의 상단(111)이 놓이는 수평면(미도시) 상에서 회전 가능하게 배치된다. 즉, 상기 베이스(120)는, 상기 타워(110)의 길이방향(즉, 수직방향)을 중심축으로 하여 회전 가능하도록, 상기 타워(110)의 상단(111)에 결합된다.

도 11을 참조하면, 상기 한 쌍의 제1터빈(140) 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 제1아암(130) 중 어느 하나의 타단(132)에 결합된다.

그 후, 도 12를 참조하면, 상기 베이스(120)는, 상측에서 보았을 때 시계방향으로 180도 회전한다. 이에 따라 상기 한 쌍의 제1아암(130)은 상기 타워(110)의 전방에 배치되며, 상기 한 쌍의 제2아암(140)은 상기 타워(110)의 후방에 배치된다. 상기 베이스(120)가 회전된 이후, 상기 타워(110)의 일 측에 배치된 상기 한 쌍의 제1터빈(140) 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 제1아암(140) 중 다른 하나의 타단(132)에 결합된다. 그리고 상기 타워(110)의 일 측에 배치된 상기 한 쌍의 제2터빈(170) 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 제2아암(160) 중 어느 하나의 타단(162)에 결합된다. 이때, 상기 제1터빈(140)과 제2터빈(170) 역시, 상측에서 보았을 때 시계방향으로 180도 회전된 상태에서 상기 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착된다.

다음으로, 도 13을 참조하면, 상기 베이스(120)는, 다시 시계방향으로 180도 회전하여, 원위치로 되돌아온다. 따라서 상기 한 쌍의 제1아암(130)은 다시 상기 타워(110)의 후방에 배치되며, 상기 한 쌍의 제2아암(160)은 상기 타워(110)의 전방에 배치된다. 이후, 상기 한 쌍의 제2터빈(170) 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 제2아암(160) 중 다른 하나의 타단(162)에 장착된다.

마지막으로, 도 14를 참조하면, 상기 한 쌍의 제1아암(130)이 상측으로 회전한 후, 상기 제1체결부재(155) 및 제2체결부재(156)에 의해 상기 한 쌍의 제1아암(130)이 상기 베이스(120)에 고정됨에 따라, 풍력발전기(100)의 설치가 완료된다.

이와 같은 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1아암(130)이 베이스(120)에 대하여 상하로 회전 가능하도록 설치됨으로써, 제1터빈(140)을 제1아암(130)에 장착하고자 하는 경우에 제1아암(130)을 하측으로 회전시켜 제1터빈(140)을 제1아암(130)에 장착시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1터빈(140)을 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착하는 경우에 있어서 대형크레인이 불필요하며, 풍력발전기(100)를 보다 단순한 과정으로 보다 용이하고 신속하게 설치할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 베이스(120)가 타워(110)에 대하여 회전 가능한 구조로 결합됨으로써, 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착하고자 하는 경우에 있어서, 크레인을 타워(110)의 일 측 및 타 측으로 이동시킬 필요 없이, 베이스(120)를 순차적으로 회전시키면서 타워(110)의 일 측에서 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(140)에 장착하고자 하는 경우에 있어서, 크레인의 이동을 최소화할 수 있다.

이하부터는, 도 15 및 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 풍력발전기의 설치방법의 제3실시예에 관해 설명하도록 한다.

도 15를 참조하면, 상기 한 쌍의 제1아암(130)과 한 쌍의 제2아암(160)이 각각 상기 베이스(120)에 결합된 상태에서, 상기 베이스(120)는 상측에서 보았을 때 원위치에서 시계방향으로 180도 회전된 상태를 유지한다. 여기서 원위치란, 상기 한 쌍의 제1아암(130)이 상기 타워(110)의 후방에 배치된 상태이며, 상기 한 쌍의 제2아암(160)이 상기 타워(110)의 전방에 배치된 상태로서, 도 15는 상기 한 쌍의 제1아암(130)이 상기 타워(110)의 전방에 배치되고, 상기 한 쌍의 제2아암(160)이 상기 타워(110)의 후방에 배치된 상태이다. 상기 한 쌍의 제1터빈(140) 중 어느 하나는, 상기 타워(110)의 일 측에서 상기 한 쌍의 제1아암(130) 중 어느 하나에 장착되며, 상기 한 쌍의 제2터빈(170) 중 어느 하나는, 상기 타워(110)의 일 측에서 상기 한 쌍의 제2아암(160) 중 어느 하나에 장착된다. 이때, 장착되는 제1터빈(140)과 제2터빈(170) 역시, 원위치에서 180도 회전된 상태로 상기 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착된다.

그 후, 도 16을 참조하면, 상기 베이스(120)는, 상측에서 보았을 때 다시 시계방향으로 180도 회전하여, 원위치로 되돌아온다. 그리고 상기 한 쌍의 제1터빈(140) 중 다른 하나는, 상기 타워(110)의 일 측에서 상기 한 쌍의 제1아암(130) 중 다른 하나에 장착되며, 상기 한 쌍의 제2터빈(170) 중 다른 하나는, 상기 타워(110)의 일 측에서 상기 한 쌍의 제2아암(160) 중 다른 하나에 장착된다. 마지막 과정은 도 14에 도시된 것과 동일하다.

이와 같은 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 베이스(120)가 타워(110)에 대하여 회전 가능한 구조로 결합됨으로써, 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착하고자 하는 경우에 있어서, 크레인을 타워(110)의 일 측 및 타 측으로 이동시킬 필요 없이, 베이스(120)를 순차적으로 회전시키면서 타워(110)의 일 측에서 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(160)에 장착시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1터빈(140)과 제2터빈(170)을 각각 제1아암(130)과 제2아암(140)에 장착하고자 하는 경우에 있어서, 크레인의 이동을 최소화할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)의 설치방법에 의하면, 제1 내지 제3실시예와 같은 다양한 방법을 통하여, 풍력발전기(100)를 보다 단순한 과정으로 신속하게 설치할 수 있게 된다.

100 : 풍력발전기 110 : 타워
120 : 베이스 130 : 제1아암
140 : 제1터빈 150 : 회전수단
160 : 제2아암 170 : 제2터빈

Claims

타워;
상기 타워에 설치되는 베이스;
상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 제1아암; 및
상기 제1아암에 설치되는 제1터빈을 포함하되,
상기 제1아암은, 상기 베이스를 기준으로 하여 좌우로 한 쌍으로 구비되며,
상기 제1터빈은, 상기 한 쌍의 제1아암에 각각 결합되는 한 쌍으로 구비되고,
상기 한 쌍의 제1아암은, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되며, 타단에 상기 한 쌍의 제1터빈이 결합되고,
상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에 회전 가능하게 배치되고, 상기 한 쌍의 제1아암을 상기 베이스에 회전 가능하게 결합시키는 회전수단을 더 포함하는 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 타워는, 바닥면 상에 수직으로 배치되며,
상기 베이스는, 상기 타워에 수평으로 결합되고,
상기 제1아암은, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되며, 타단에 상기 제1터빈이 결합되고, 타단이 일단을 기준으로 상하로 회전 가능하게 배치되는 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스는, 상기 타워의 상단에 결합되며,
상기 제1아암은, 상기 베이스의 후방 단부에 회전 가능하게 결합되는 풍력발전기.
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청구항 1에 있어서,
상기 회전수단은,
상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에서 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 회전부재와,
상기 한 쌍의 회전부재가 상측으로 회전한 상태에서, 상기 한 쌍의 회전부재에 삽입되어 상기 한 쌍의 회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 체결부재를 포함하는 풍력발전기.
청구항 6에 있어서,
상기 한 쌍의 회전부재는,
일단에 제1돌기가 돌출 형성된 제1회전부재와,
일단에 제2돌기가 돌출 형성된 제2회전부재를 포함하며,
상기 제1돌기 및 제2돌기는, 상기 제1회전부재와 제2회전부재가 상측으로 회전할 시에 서로 접하도록 배치되는 풍력발전기.
청구항 7에 있어서,
상기 제1돌기는, 상기 베이스의 내벽에 접하도록 배치되며,
상기 제2돌기는, 상기 베이스의 내벽으로부터 상기 제1돌기의 두께만큼 이격되도록 배치되는 풍력발전기.
청구항 7에 있어서,
상기 체결부재는,
상기 제1회전부재 및 제2회전부재가 상측으로 회전된 상태에서, 상기 제1돌기 및 제2돌기를 관통하여 상기 제1회전부재 및 제2회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 제1체결부재를 포함하는 풍력발전기.
청구항 7에 있어서,
상기 제1회전부재 및 제2회전부재가 상측으로 회전된 상태에서, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재의 타단을 각각 관통하여 상기 제1회전부재 및 제2회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 제2체결부재를 포함하는 풍력발전기.
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(A) 타워와, 상기 타워에 결합되는 베이스와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 제1아암과, 제1터빈을 준비하는 단계;
(B) 상기 제1아암의 타단이 하측으로 회전된 상태에서, 상기 제1아암의 타단에 상기 제1터빈을 결합시키는 단계;
(C) 상기 제1아암의 타단을 상측으로 회전시키는 단계; 및
(D) 상기 제1아암을 상기 베이스에 고정시키는 단계를 포함하는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 17에 있어서,
상기 A 단계는,
상기 제1아암의 일단을 상기 베이스에 회전 가능하게 결합시키는 회전수단을 더 구비하며,
상기 D 단계는,
상기 회전수단을 이용하여 상기 제1아암의 일단을 상기 베이스에 고정시키는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 18에 있어서,
상기 A 단계는,
상기 제1아암을 한 쌍으로 구비하여 상기 베이스의 좌우로 결합시키며,
상기 제1터빈을 한 쌍으로 구비하고,
상기 회전수단은,
상기 한 쌍의 제1아암의 일단이 각각 결합되며, 상기 베이스의 내부에서 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 회전부재와,
상기 한 쌍의 회전부재에 삽입되는 체결부재를 더 포함하고,
상기 D 단계는,
상기 한 쌍의 회전부재를 상측으로 회전시키며,
상기 체결부재를 상기 한 쌍의 회전부재에 삽입시켜, 상기 한 쌍의 회전부재를 상기 베이스에 고정시키는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 17에 있어서,
상기 D 단계 이후,
제2아암의 일단을 상기 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 결합시키며, 제2아암의 타단을 하측으로 향하도록 배치시키는 단계와,
상기 제2아암의 타단에 제2터빈을 설치시키는 단계를 더 포함하는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 17에 있어서,
상기 A 단계는,
상기 타워의 길이방향을 중심축으로 하여 회전 가능하도록, 상기 베이스를 상기 타워의 상단에 결합시키며,
상기 제1아암을 한 쌍으로 구비하여, 각각 상기 베이스의 좌우로 결합시키고,
상기 제1터빈을 한 쌍으로 구비하여, 각각 상기 타워의 일 측에 배치시키며,
상기 B 단계는,
상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며,
상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 21에 있어서,
상기 A 단계는,
상기 한 쌍의 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 한 쌍의 제2아암의 각 일단을 결합시키며,
상기 타워의 일 측에 한 쌍의 제2터빈을 배치시키고,
상기 B 단계는,
상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며,
상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키고,
상기 베이스를 원위치로 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키는 풍력발전기의 설치방법.
청구항 21에 있어서,
상기 A 단계는,
상기 한 쌍의 제1아암의 전방에서 상기 베이스에 한 쌍의 제2아암의 각 일단을 결합시키며,
상기 타워의 일 측에 한 쌍의 제2터빈을 배치시키고,
상기 B 단계는,
상기 한 쌍의 제1터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 어느 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 어느 하나의 타단에 결합시키며,
상기 베이스를 회전시킨 후, 상기 한 쌍의 제1터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제1아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키고, 상기 한 쌍의 제2터빈 중 다른 하나를 상기 한 쌍의 제2아암 중 다른 하나의 타단에 결합시키는 풍력발전기의 설치방법.