KR102345871B1

KR102345871B1 - 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템

Info

Publication number: KR102345871B1
Application number: KR1020200127265A
Authority: KR
Inventors: 전호건
Original assignee: 전호건
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-12-30

Abstract

본 발명은 산림잔여물(1)을 이용한 하이브리드 발전시스템을 구성함에 있어서: 상기 산림잔여물(1)을 수용하면서 가열이 가능하도록 이중 구조로 형성되게 산림잔여물(1)을 수용한 뒤 이동스크류(11)에 의해 앞으로 전진되도록 하는 내통체(12) 및 이러한 내통체(12)를 수용한 상태에서 산림잔여물(1)에 열을 가할 수 있도록 발화부(13)를 갖는 외통체(14)의 이중 구조로 형성되고, 단열성을 지닌 1개 이상의 격벽판(15)을 사용함으로써 2개 이상의 가열공간이 형성되는 탄화부(10); 상기 탄화부(10)의 가열을 통해 적절하게 탄화(炭火)된 탄화물(21)을 설정된 펠렛 형태로 생성(生成)되도록 배출부(22)를 구비하고, 가열된 산림잔여물(1)을 수용한 상태에서 이동될 수 있게끔 하는 회전스크류(23)와, 유로(流路)를 지니며 등 간격으로 장착되는 냉각링(24)과, 냉각링(24)에 배치되는 노즐(25) 및 노즐(25)을 통해 냉각매체의 분무상태를 조절하는 분무제어기(26)를 구비하는 냉각부(20); 상기 탄화부(10)와 연통되면서 가열된 산림잔여물(1)로부터 발생되는 폐가스(2)를 배출하게끔 배기관(31)을 구비하는 배기부(30); 상기 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 유기적으로 연통되면서 폐가스(2) 또는 펠렛 형태의 탄화물(21)에 의해 가열이 가능하도록 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 연통되면서 펠렛 형태의 탄화물(21)을 이용한 초기 예열과 함께 폐가스(2)를 이용하여 연속적인 가열이 가능하도록 한 하이브리드 스팀보일러(41)를 구비하되, 펠렛 형태의 탄화물(21)을 이용하여 500∼550℃ 내외의 온도로 초기 예열을 가한 뒤, 다시 폐가스(2)를 이용하여 650℃ 내외 이상의 온도로 가열시키면서 자동으로 연속 가열되도록 하여 700∼800℃ 내외의 온도를 유지하도록 하면서 해당 온도를 감지할 수 있도록 별도의 온도센서(42)를 구비하는 열원부(40); 및 상기 열원부(40)와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러(41)를 통해 스마트팜(51) 또는 비닐하우스로 온열·온수·전기를 공급하는 공급부(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하면, 밀림지역에서 나오는 산림잔여물(bio-mass)의 탄화과정을 통해 원하는 형태의 소정 연료를 연속적으로 생성시키는 한편, 산림잔여물의 탄화(炭火)를 위해 가열할 때에 발생되는 여러 종류의 폐가스들을 한데 모아 압축 및 연소시킴으로써 대기 등의 환경오염을 크게 줄임과 동시에 스팀보일러를 가동시키고, 이러한 스팀보일러를 통해 가열된 온열 · 온수 · 전기를 비닐하우스 및 스마트팜 등의 농장에 제공될 수 있도록 함으로써 바이오매스(bio-mass)의 다각적인 재활용을 통하여 발전효율을 크게 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템{Hybrid power generation system using forest residues}

본 발명은 산림잔여물의 탄화과정에서 필연적으로 발생되는 가스 등의 열원을 이용한 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 밀림지역 등지에서 나오는 산림잔여물(bio-mass)의 탄화과정을 통해 원하는 형태의 소정 연료를 연속적으로 생성(生成)시키는 한편, 산림잔여물의 탄화(炭火)를 위해 가열할 때에 발생되는 여러 종류의 폐가스들을 한데 모아 압축 및 연소시킴으로써 대기 등의 환경오염을 크게 줄임과 동시에 스팀보일러를 가동시키고, 이러한 스팀보일러를 통해 가열된 온열 · 온수 · 전기를 비닐하우스 및 스마트팜 등의 농장에 제공될 수 있도록 함으로써 바이오매스(bio-mass)의 다각적인 재활용을 통하여 발전효율을 크게 높일 수 있도록 한 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 온실 또는 하우스 등지에서 이루어지는 농산물 재배는 작업자가 직접 재배시설에 접근하여 농산물의 생육 상태를 관찰하고 시설물을 조작하여 농산물에 대한 생육조건을 맞춰주곤 하는 것이 보통이다. 또한 농작물 작업자는 전체적인 재배방식을 잘 알아야 하며, 중노동에 가까운 업무활동과 함께 시간도 많이 필요로 하는 등의 여러 노력이 필요하다. 그리고 요즘의 비닐하우스는 기능도 점점 더 개선되고 있는 추세지만 이와 함께 시설의 부주의 작동 내지 제어장치의 결함 등에 의해 농작물이 고온장애 및 저온장애 피해를 입는 일이 종종 있어 보다 많은 경험들이 요구되고 있는 추세이기도 하다. 사정이 이렇다보니 최근 들어서는 센서와 네트워크 기반의 스마트 농업생산 시스템으로 농산물 생장 및 생육 단계에서부터 온도, 습도 및 이산화탄소(CO2) 등의 여러 정보관리에 기초해 최적의 환경을 조성하고, 병충해 등의 피해를 방지할 수 있도록 하며, 초보자도 쉽게 농산물을 재배할 수 있는 스마트팜(smart farm)을 설치해서 좀 더 꼼꼼하게 관리하고 있지만 이와 더불어 많은 연료비가 들어가는 애로가 종종 있어 이를 개선하기 위한 움직임이 있긴 하나 아직은 미흡한 실정이다.

일예로 한국 공개특허 제2020-0094302호에 따르면, '팜재환경의 조성이 용이하게 외기와 차단된 공간을 형성하는 팜룸(100)과 농작물을 재배할 수 있도록 흙이 담아지는 재배공간을 형성하는 팜화분(110), 상기 팜화분(110)의 일측 상단에서 재배가 이루어지는 토양에 가장근접하게 설치되는 팜노출센서(111), 상기 팜화분(110)의 측면에서 끼움 결합되어 재배토양의 습도를 감지하는 팜습도센서(112), 상기 팜화분(110)의 주변 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소센서(111b), 상기 팜노출센서(111)와 팜습도센서(112)를 통하여 입력된 신호에 따라 농작물의 재배를 제어하는 팜제어부(120), 상기 팜제어부(120)의 제어에 따라 점등동작되는 팜조명부(121), 상기 팜제어부(120)의 제어에 따란 팜화분(110)의 토양에 수분을 공급하는 팜펌프(122), 상기 팜펌프(122)의 펌핑을 위한 물이 저장되는 팜저수부(122a), 상기 팜펌프(122)에 의하여 펌핑된 물을 팜화분(110)으로 공급하는 팜급수배관(122b), 상기 팜급수배관(122b)에서 급수된물을 팜급수분배관(122c) 및 팜급수노즐(122d)로 구성하고, 상기 팜룸(100)은 다수의 팜화분(110)이 배열되게 하여 셀단위로 구성하고, 상기 팜룸(100)에는 센서의 감지값에 따라 실내 공기를 환기할 수 있도록 환기팬(101)을 구성하고, 상기 환기팬(101)은 팜룸(100)의 마주보는 양 벽면에 형성하여 외기의 공급과 내기의 배출이 이루어지도록 구성하며, 상기 팜화분(110)의 주변에 구성되는 팜노출센서(111), 팜습도센서(112), 이산화탄소센서(111b)는 모듈화하여 팜화분(110)에 장착이 용이도록 구성하고, 상기 팜제어부(120)는 입력부(120a)와 출력부(120b)로 구성되어 입력부(120a)로 입력되는 센서값에 따라 팜조명부(121) 및 팜펌프(122)를 구동 제어하게 구성함을 특징으로 하는 스마트팜.'을 제시한다.

그러나 상기한 스마트팜은 온수 등을 배수하기 위해서는 별도의 연료를 통해 가열을 시행하여야 하기 때문에 많은 비용 소모가 발생할 수 있는 문제가 있다.

또 다른 예로 한국 등록특허 제1802376호에 따르면, '축사, 버티컬팜, 주택을 포함하는 에너지수요부; 축사, 버티컬팜, 주택에서 이송된 폐기물과 유기물을 발효하여 메탄과 이산화탄소를 생성하는 혐기부와, 상기 혐기부에서 이송된 메탄과 이산화탄소를 각각 분리하는 분리부와, 상기 분리부에서 분리된 메탄과 이산화탄소가 각각 저장되는 메탄저장부 및 이산화탄소 저장부를 포함하는 부생가스 생성부; 상기 에너지수요부로 태양열과 풍력을 이용하여 발전한 전력을 공급하는 태양열/풍력 하이브리드 발전 장치; 상기 에너지수요부로 태양광을 이용하여 발전한 전력을 공급하는 태양광 발전 장치; 상기 태양열/풍력 하이브리드 발전 장치와 태양광 발전 장치에서 발생한 폐열을 상기 혐기부로 전달하는 폐열공급부; 상면이 개구되며, 내부에 물이 저장되는 수조; 상기 수조의 상면을 밀봉하며, 태양열을 흡수하여 상기 수조의 내부에 채워진 물에 전달하여 물의 증기화를 촉진시키는 태양열흡수막; 상기 태양열흡수막에 힌지 결합되는 고정축과, 상기 고정축의 중앙에 결합되며 풍력에 의해 회전되는 블레이드와, 상기 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력발전박스를 포함하는 풍력발전기; 상기 풍력발전기 하부에 결합되며 상기 수조의 내부에서 상승하는 증기가 유입되는 유입구와, 상기 유입구에 저장된 증기가 상기 블레이드의 회전 반대방향으로 배출되는 배출노즐을 포함하는 분사기; 태양광을 집광하는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈가 결합되며 상기 집광렌즈에서 집광된 태양광에 의해 증기를 생산하는 구동축과, 상기 집광렌즈가 태양에 대향하도록 상기 구동축을 태양의 궤적에 따라 회전시키는 태양추적센서를 포함하는 태양광추적기; 상기 구동축과 결합되어 상기 수조의 내부와 고정축의 내부를 관통하는 구조로 설치되며, 상기 구동축서 생성된 증기를 수조의 내부에 저장된 물과 상기 고정축의 내부에서 상승하는 증기로 전달하는 열선; 상기 고정축의 상부에 연통되며 상기 고정축의 내부에서 상승하는 증기에 의해 발전되는 증기발전기; 상기 고정축의 상단과 수조의 내부를 서로 연통하며 상기 고정축의 상부에서 상승하는 증기가 상기 수조의 내부로 귀환되게 하는 귀환배관; 상기 귀환배관에 연통되어 상기 귀환배관에서 유통되는 증기에 의해 발전되는 스털링기관; 및 상기 귀환배관에 연통되어 상기 귀환배관에서 유통되는 증기에 의해 발전되는 외연기관;를 포함하며, 각층에 농장이 설치된, 트러스 구조물로 지지하고 외벽을 이산화탄소나 아르곤가스가 충진된 투명한 사각풍선 같은 구조의 단열제로 단열하는 비닐하우스 또는 온실을 갖춘 스마트 팜 시스템.'을 제시한다.

그런데 이러한 태양열/풍력 하이브리드 발전 장치 및 이를 포함하는 스마트팜 시스템 역시 태양열과 풍력을 이용한 열원을 통해 사용하는 것을 목적으로 하지만 열원을 얻기 위해 보다 많은 시설과 비용이 추가되는 폐단이 있다.

한국 공개 특허 제2020-0094302호 "스마트팜" 한국 등록 특허 제1802376호 "태양열/풍력 하이브리드 발전 장치 및 이를 포함하는 스마트팜 시스템"

상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 밀림지역 등지에서 나오는 산림잔여물(bio-mass)의 탄화과정을 통해 원하는 형태의 소정 연료를 연속적으로 생성(生成)시키는 한편, 산림잔여물의 탄화(炭火)를 위해 가열할 때에 발생되는 여러 종류의 폐가스들을 한데 모아 압축 및 연소시킴으로써 대기 등의 환경오염을 크게 줄임과 동시에 스팀보일러를 가동시키고, 이러한 스팀보일러를 통해 가열된 온열 · 온수 · 전기를 비닐하우스 및 스마트팜 등의 농장에 제공될 수 있도록 함으로써 바이오매스(bio-mass)의 다각적인 재활용을 통하여 발전효율을 크게 높일 수 있도록 한 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템을 제공하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템을 구성함에 있어서: 상기 산림잔여물을 수용하면서 가열이 가능하도록 이중 구조로 형성되게 산림잔여물을 수용한 뒤 이동스크류에 의해 앞으로 전진되도록 하는 내통체 및 이러한 내통체를 수용한 상태에서 산림잔여물에 열을 가할 수 있도록 발화부를 갖는 외통체의 이중 구조로 형성되고, 단열성을 지닌 1개 이상의 격벽판을 사용함으로써 2개 이상의 가열공간이 형성되는 탄화부; 상기 탄화부의 가열을 통해 적절하게 탄화된 탄화물을 설정된 펠렛 형태로 생성되도록 배출부를 구비하고, 가열된 산림잔여물을 수용한 상태에서 이동될 수 있게끔 하는 회전스크류와, 유로를 지니며 등 간격으로 장착되는 냉각링과, 냉각링에 배치되는 노즐 및 노즐을 통해 냉각매체의 분무상태를 조절하는 분무제어기를 구비하는 냉각부; 상기 탄화부와 연통되면서 가열된 산림잔여물로부터 발생되는 폐가스를 배출하게끔 배기관을 구비하는 배기부; 상기 냉각부와 배기부가 서로 유기적으로 연통되면서 폐가스 또는 펠렛 형태의 탄화물에 의해 가열이 가능하도록 냉각부와 배기부가 서로 연통되면서 펠렛 형태의 탄화물을 이용한 초기 예열과 함께 폐가스를 이용하여 연속적인 가열이 가능하도록 한 하이브리드 스팀보일러를 구비하되, 펠렛 형태의 탄화물을 이용하여 500∼550℃의 온도로 초기 예열을 가한 뒤, 다시 폐가스를 이용하여 650℃ 이상의 온도로 가열시키면서 자동으로 연속 가열되도록 하여 700∼800℃의 온도를 유지하도록 하면서 해당 온도를 감지할 수 있도록 별도의 온도센서를 구비하는 열원부; 및 상기 열원부와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러를 통해 스마트팜 또는 비닐하우스로 온열·온수·전기를 공급하는 공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명의 상기 공급부는 열원부와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러로부터 발생된 고열에너지를 기계에너지로 변환하여 작동되도록 하는 한편, 스마트팜으로 온열 및 온수를 공급하는 터빈과 터빈에 의해 전기 생산 축적이 가능하게끔 제너레이터를 더 구비하도록 함을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 밀림지역 등지에서 나오는 산림잔여물(bio-mass)의 탄화과정을 통해 원하는 형태의 소정 연료를 연속적으로 생성(生成)시키는 한편, 산림잔여물의 탄화(炭火)를 위해 가열할 때에 발생되는 여러 종류의 폐가스들을 한데 모아 압축 및 연소시킴으로써 대기 등의 환경오염을 크게 줄임과 동시에 스팀보일러를 가동시키고, 이러한 스팀보일러를 통해 가열된 온열 · 온수 · 전기를 비닐하우스 및 스마트팜 등의 농장에 제공될 수 있도록 함으로써 바이오매스(bio-mass)의 다각적인 재활용을 통하여 발전효율을 크게 높일 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템의 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템의 탄화부를 나타내는 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템의 냉각부를 나타내는 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템의 열원부와 발전부를 나타내는 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 산림잔여물(1)로부터 얻어진 열원을 이용한 하이브리드 발전시스템에 관련되며 탄화부(10) · 냉각부(20) · 배기부(30) · 열원부(40) · 공급부(50) 등을 주요 구성으로 한다.

본 발명에 따른 탄화부(10)는 상기 산림잔여물(1)을 수용하면서 가열이 가능하도록 이중 구조로 형성된다. 탄화부(10)에는 나무 및 관목 등을 잘게 절단한 산림잔여물(1)을 유입시킨 뒤 가급적 짧은 시간 내에 가열하여 순차적으로 열분해를 통한 탄화 작업이 이루어진다. 이러한 탄화부(10)에는 나무를 통째로 투입하지 않고 별도의 파쇄부(미 도시)를 통해 일정 크기 이하로 절단된 것을 투입하게 된다.

이때, 상기 탄화부(10)에는 산림잔여물(1)을 수용한 뒤 이동스크류(11)에 의해 이동되도록 하는 내통체(12)와, 이러한 내통체(12)를 수용한 상태로 산림잔여물(1)에게 열을 가하게끔 발화부(13)를 갖는 외통체(14)의 이중 구조로 형성되고, 단열성을 지닌 1개 이상의 격벽판(15)을 사용하여 2개 이상의 가열공간을 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 탄화부(10)는 내통체(12)와 외통체(14)의 이중 구조로 형성되어 내통체(12)로 투입된 산림잔여물(1)을 이동스크류(11)를 통해 후술하는 냉각부(20)로 이송시키는 한편, 내통체(12)의 외부에 외통체(14)가 감싸지면서 외통체(14)의 내부로 내통체(12)가 수용된다. 그리고 이러한 내통체(12)와 외통체(14) 사이에는 별도의 발화부(13)를 통해 내통체(12)의 외면부 전체를 골고루 가열하기 때문에 내통체(12)에 수용되어 이동되는 산림잔여물(1)은 순차적으로 탄화되면서 서서히 열분해가 이루어지게 된다. 그리고 외통체(14)는 별도의 격벽판(15)으로 분할된 형태를 유지함으로써 서로 다른 온도의 발화부(13)를 통해 개별적으로 순차적인 열분해가 이루어지게 된다.

또, 본 발명에 따른 냉각부(20)는 상기 탄화부(10)의 가열을 통해 적절하게 탄화(炭火)된 탄화물(21)을 설정된 펠렛 형태로 생성(生成)되도록 배출부(22)를 구비한다. 냉각부(20)는 탄화부(10)와 연통되면서 탄화부(10)에 열분해가 실시된 산림잔여물(1)을 탄화물(21)로 형성하게 된다. 이러한 냉각부(20)는 별도의 냉각매체를 분사하여 산림잔여물(1)의 온도를 낮추고, 배출부(22)를 통해 배출토록 함으로써 탄화물(21)이 형성되도록 한다.

이때, 상기한 냉각부(20)에는 가열된 산림잔여물(1)을 수용하여 이동되게끔 하는 회전스크류(23)와, 등 간격으로 장착되는 냉각링(24)과, 냉각링(24)에 배치되는 노즐(25)과, 노즐(25)을 통해 냉각매체의 분무상태를 조절하는 분무제어기(26)로 구성됨을 특징으로 한다. 냉각부(20)는 회전스크류(23)를 통해 열분해가 실시된 산림잔여물(1)을 이동시키고, 이동되는 산림잔여물(1)에 노즐(25)을 통하여 지속적으로 냉각매체를 분사시키는 냉각링(24)이 형성된다. 그리고 냉각링(24)은 분무제어기(26)와 연동되어 산림잔여물(1)의 온도를 적정 온도로 낮추어 주면서 하류단에 펠렛 형태의 탄화물(21)이 생성될 수 있도록 하며, 이러한 배출부(22)을 통해 다양한 형태의 탄화물(21)이 배출할 수 있도록 한다.

또, 본 발명에 따른 배기부(30)는 상기 탄화부(10)와 연통되면서 가열된 산림잔여물(1)로부터 발생되는 각종의 폐가스(2)들을 배출하게끔 배기관(31)을 구비한다. 배기부(30)는 상술한 탄화부(10)의 내통체(12)와 연통되면서 열분해를 통해 탄화된 산림잔여물(1)로부터 발생되는 각종의 폐가스(2)가 쉽게 배출할 수 있도록 배기관(31)을 구비한다. 이러한 배기관(31)은 상술한 격벽판(15)을 사용하여 2개 이상의 가열공간이 형성되도록 함으로써 개별적인 가열공간에 각각 연통될 수 있도록 형성되는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 열원부(40)는 상기 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 연통되면서 폐가스(2) 또는 탄화물(21)을 통해 가열이 가능하게끔 하이브리드 스팀보일러(41)를 구비한다. 이러한 열원부(40)에는 가열이 가능하게 되는 하이브리드 스팀보일러(41)가 형성되는데, 하이브리드 스팀보일러(41)는 배기부(30)와 냉각부(20)와 서로 연통되면서 배기부(30)의 폐가스(2) 또는 냉각부(20)의 탄화물(21) 공급으로 가열하게 되는 구성을 갖게 된다.

이때, 상기 열원부(40)의 하이브리드 스팀보일러(41)는 냉각부(2)와 배기부(30)가 서로 연통되어 탄화물(21)을 통한 초기 예열과 함께 폐가스(2)를 통한 연속 가열이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다. 즉, 열원부(40)의 하이브리드 스팀보일러(41)는 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 연통된 형태로 형성되는데, 하이브리드 스팀보일러(41)를 가동하기 위하여 폐가스(2)와 탄화물(21)을 이용하게 된다. 이 부분을 좀 더 상술하면, 먼저 하이브리드 스팀보일러(41)의 초기 예열을 통해 작동이 가능할 수 있도록 냉각부(20)로부터 유입되는 탄화물(21)을 통해 1차 가열하게 되고, 그 후에 탄화부(10)의 탄화과정에서 발생되는 산림잔여물(1)의 폐가스(2)가 배기부(30)로부터 유입되면서 연속적인 가열이 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 열원부(40)의 하이브리드 스팀보일러(41)에는 탄화물(21)을 통해 500∼550℃의 온도로 초기 예열을 가하고, 폐가스(2)를 통해 650℃ 이상의 온도로 가열하게 되며, 그 이후부터는 자동으로 연속 가열하면서 700∼800℃의 온도를 유지하게끔 되는데, 이때 이러한 온도를 감지하기 위해 온도센서(42)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이처럼 열원부(40)의 하이브리드 스팀보일러(41)는 폐가스(2)와 탄화물(21)을 이용해 가열이 가능하도록 한 것으로, 1차의 초기 예열과 2차의 연속 가열이 가능하도록 구성된다. 그리고 초기 예열은 하이브리드 스팀보일러(41)의 최초 작동 시에 발생되는 것을 말하고, 연속 가열은 최초 작동 이후에 일정한 온도가 되었을 때 높아진 온도를 유지할 수 있게끔 작동하는 것을 말한다. 즉, 하이브리드 스팀보일러(41)는 폐가스(2)와 탄화물(21) 중 어느 하나로 가열을 행하지만, 열효율을 더욱 증가시키기 위해 일반적으로 고열량을 지니고 있는 탄화물(21)을 이용하여 빠른 시간 내에 500∼550℃의 온도가 될 수 있도록 초기 예열을 가동하고, 그 이후에는 탄화물(21)보단 열량이 낮지만 산림잔여물(1)을 장시간 가열하면서 얻어진 탄화과정의 폐가스(2)를 모아서 가열시킴으로써 700∼800℃ 내외의 온도를 꾸준히 유지할 수 있도록 한다. 그리고 별도의 온도센서(42)를 통해 높낮이 온도를 감지함에 따라 하이브리드 스팀보일러(41)에 폐가스(2)와 탄화물(21) 중 어느 하나를 잘 활용할 수 있도록 구성할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 공급부(50)는 상기 열원부(40)와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러(41)를 통해 스마트팜(51)으로 온열 · 온수 · 전기를 공급한다. 공급부(50)는 열원부(40)의 하이브리드 스팀보일러(41)로부터 발생되는 고열을 통해 그 온열 그대로를 사용하거나 고열을 통해 온수를 가열하게 되며, 이를 통해 스마트팜(51)으로 온수를 공급함에 따라 스마트팜(51)의 적정 온도를 높이거나 유지할 수 있도록 한다. 이로써 농작물의 고온장애나 저온장애 피해를 상당부분 줄일 수 있게 되며, 상기한 공급부(50)를 통해 최적의 온도를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기한 공급부(50)는 열원부(40)와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러(41)로부터 발생된 고열에너지를 기계에너지로 변환하여 작동시키는 한편, 스마트팜(51)으로 온열 및 온수를 공급하는 터빈(52)과 터빈(52)에 의해 전기 생산 및 전기축적이 가능하도록 제너레이터(53)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 공급부(50)는 열원부(40)와 연통하여 하이브리드 스팀보일러(41)로부터 발생된 고열에너지를 기계에너지로 변환시키면서 스마트팜(51)으로 온열 및 온수를 공급하는 터빈(52)을 구비하고, 터빈(52)을 통해 작동되는 제너레이터(53)가 전기를 발생시킴과 동시에 전기축적을 함으로써 스마트팜(51) 내 또는 비닐하우스 내에 밝은 빛을 제공할 수 있다. 즉, 터빈(52)은 하이브리드 스팀보일러(41)로부터 가열되는 온열 및 온수를 스마트팜(51)으로 제공하면서 제너레이터(53)도 함께 작동시키며, 제너레이터(53)에 축적된 전기는 스마트팜(51)으로 제공하거나 또 다른 별도 공급원으로 사용할 수 있다. 또한, 탄화부(10)의 작동이 어려울 시에는 제너레이터(53)에 축적된 전기를 통해 터빈(52)을 작동시킴으로써 스마트팜(51)으로 온열 · 온수 · 전기 공급을 할 수도 있다. 덧붙여 하이브리드 스팀보일러(41)에는 통상 터빈(52)과 제너레이터(53)가 내설되어 있지만, 간혹 없는 경우에는 하이브리드 스팀보일러(41)의 외측 일면부에 터빈(52)과 제너레이터(53)를 추가 설치할 수 있음을 부연한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1: 산림잔여물 2: 폐가스
10: 탄화부 11: 이동스크류
12: 내통체 13: 발화부
14: 외통체 15: 격벽판
20: 냉각부 21: 탄화물
22: 배출부 23: 회전스크류
24: 냉각링 25: 노즐
26: 분무제어기 30: 배기부
31: 배기관 40: 열원부
41: 하이브리드 스팀보일러 42: 센서
50: 공급부 51: 스마트팜
52: 터빈 53: 제너레이터

Claims

산림잔여물(1)을 이용한 하이브리드 발전시스템을 구성함에 있어서:
상기 산림잔여물(1)을 수용하면서 가열이 가능하도록 이중 구조로 형성되게 산림잔여물(1)을 수용한 뒤 이동스크류(11)에 의해 앞으로 전진되도록 하는 내통체(12) 및 이러한 내통체(12)를 수용한 상태에서 산림잔여물(1)에 열을 가할 수 있도록 발화부(13)를 갖는 외통체(14)의 이중 구조로 형성되고, 단열성을 지닌 1개 이상의 격벽판(15)을 사용함으로써 2개 이상의 가열공간이 형성되는 탄화부(10);
상기 탄화부(10)의 가열을 통해 적절하게 탄화된 탄화물(21)을 설정된 펠렛 형태로 생성되도록 배출부(22)를 구비하고, 가열된 산림잔여물(1)을 수용한 상태에서 이동될 수 있게끔 하는 회전스크류(23)와, 유로를 지니며 등 간격으로 장착되는 냉각링(24)과, 냉각링(24)에 배치되는 노즐(25) 및 노즐(25)을 통해 냉각매체의 분무상태를 조절하는 분무제어기(26)를 구비하는 냉각부(20);
상기 탄화부(10)와 연통되면서 가열된 산림잔여물(1)로부터 발생되는 폐가스(2)를 배출하게끔 배기관(31)을 구비하는 배기부(30);
상기 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 유기적으로 연통되면서 폐가스(2) 또는 펠렛 형태의 탄화물(21)에 의해 가열이 가능하도록 냉각부(20)와 배기부(30)가 서로 연통되면서 펠렛 형태의 탄화물(21)을 이용한 초기 예열과 함께 폐가스(2)를 이용하여 연속적인 가열이 가능하도록 한 하이브리드 스팀보일러(41)를 구비하되, 펠렛 형태의 탄화물(21)을 이용하여 500∼550℃의 온도로 초기 예열을 가한 뒤, 다시 폐가스(2)를 이용하여 650℃ 이상의 온도로 가열시키면서 자동으로 연속 가열되도록 하여 700∼800℃의 온도를 유지하도록 하면서 해당 온도를 감지할 수 있도록 별도의 온도센서(42)를 구비하는 열원부(40); 및
상기 열원부(40)와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러(41)를 통해 스마트팜(51) 또는 비닐하우스로 온열·온수·전기를 공급하는 공급부(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템.
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제1항에 있어서,
상기 공급부(50)는 열원부(40)와 연통되면서 하이브리드 스팀보일러(41)로부터 발생된 고열에너지를 기계에너지로 변환하여 작동되도록 하는 한편, 스마트팜(51)으로 온열 및 온수를 공급하는 터빈(52)과 터빈(52)에 의해 전기 생산 축적이 가능하게끔 제너레이터(53)를 더 구비하도록 함을 특징으로 하는 산림잔여물을 이용한 하이브리드 발전시스템.