KR20060114773A - 비행선형 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비행선형 발전 장치에 관한 것으로, 지상의 한정된 공간에서 탈피하여 높은 고도에서의 강한 바람을 통해 발전효율을 높이기 위하여, 바람을 이용하여 전기를 생산하는 발전 장치에 있어서, 내부에 공기보다 비중이 낮은 기체가 충진된 비행선형 본체; 상기 본체의 좌측과 우측에 결합된 좌익과 우익; 상기 본체의 하부에 결합되어 풍력에 따라 전력을 생산하는 하부 풍력 발전부; 상기 좌익과 우익의 전방에 각각 결합되어 풍력에 따라 전력을 생산하는 좌익 풍력 발전부와 우익 풍력 발전부; 상기 본체의 전방, 후방, 상기 좌익 및/또는 우익의 각각에 일측이 연결되고, 타측은 고정 고리를 통해 지상과 연결되는 고정 케이블 및 상기 하부 풍력 발전부, 좌익 풍력 발전부 및 우익 풍력 발전부에서 생산된 전력을 지상으로 전달하는 발전 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

발전, 풍력, 태양열, 기구, 비행선, 고도, 비중, 비행

Description

비행선형 발전 장치{An airship-type generator}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 측면도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 정면도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 평면도이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 블록도이다.

도5는 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 풍력 발전 장치 12: 블레이드

14: 발전부 16: 본체

18: 회전부 20: 지지부

100: 기구형 발전 장치 101: 전방 라이트

102: 상부 라이트 103: 좌익 라이트

104: 우익 라이트 110: 본체

112: 상부 태양열 발전부 114: 하부 풍력 발전부

116: 수평 날개 118: 수직 날개

120: 좌익 122: 좌익 태양열 발전부

124: 좌익 풍력 발전부 130: 우익

132: 우익 태양열 발전부 134: 우익 풍력 발전부

150: 고정 케이블 152: 고정 고리

160: 발전 케이블 170: 태양열 발전부

172: 풍력 발전부 174: 풍향계

176: 발전량계 178: 제어부

180: 수직 날개 조절 모터 182: 라이트부

본 발명은 비행선형 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지상의 한정된 공간에서 탈피하여 높은 고도에서의 강한 바람을 통해 발전효율을 높일 수 있는 발전 장치에 관한 것이다.

생활에 필요한 전기를 생산하기 위하여, 원자력 발전, 화력 발전 및 수력 발전이 널리 사용된다.

이 중, 원자력 발전 방법은 원자력 누출 위험성이 존재하고 발전 시설의 건립에 따른 지역 주민의 반감 및 핵폐기물 처리에 따른 문제로 인해 쉽게 사용될 수 없는 문제가 있다. 화력 발전 방법은 석유 등의 화석 연료를 연소시켜 발전하는 방법으로, 연소시에 발생하는 매연 등의 문제와 화석 연료 고갈의 문제가 있다. 수력 발전 방법은 물의 위치 에너지를 이용하여 발전하는 방법으로, 대규모 댐을 건설해야 하기 때문에 입지 조건이 까다롭고 댐의 건설에 따른 환경 문제로 인한 문제가 있다.

이와 같은 종래의 발전 방식들에 따른 문제를 해결하기 위하여, 태양열 또는 바람과 같은 천연 에너지를 이용한 발전 방법들이 제안되었다.

이 중, 태양열 발전 방법은 태양열을 받을 수 있는 곳이면 어디든지 설치가 가능하기 때문에 위치의 제약은 적은 편이나 발전 효율이 낮아서 넓은 공간에 설치해야 하기 때문에 공간상의 제약을 받는 편이다.

풍력 발전 방법은 풍량이 일정하고 풍속이 강한 곳에 설치되어, 블레이드의 회전으로 전력을 생산하는데, 풍력 발전 시설을 설치하기 위한 위치의 제약이 많다.

이하에서 첨부된 도면 도5를 참조로 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치를 설명한다.

도5는 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치의 측면도이다.

도5에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치(10)는 지면에 장치(10)를 고정하기 위한 지지부(20)를 설치하고, 지지부(20)의 상부에 본체(16)를, 본체(16)의 상부에 블레이드(12)의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부(14)가 결합된다.

또한, 바람 방향이 일정하지 않을 경우를 대비하여 본체(16)를 바람이 불어오는 방향으로 회전시키기 위한 회전부(18)가 설치된다. 경우에 따라, 회전부는 발전부(14)와 본체(16) 사이에 위치될 수도 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치(10)는 다음과 같은 문제 가 있다.

첫째, 고도가 높아질수록 풍력이 세지기 때문에 본체(16)를 높게 건축해야 하는데, 이에 의해 건축비가 많이 소요되고 일조권 등의 건축 규제의 영향을 받게 된다.

둘째, 풍력 발전 장치를 건축하기 위하여 건설 장비 및 건축재를 운반해야 하는데, 이에 의해 도로 시설 등이 구비되지 않은 곳에는 건설이 어렵다.

셋째, 전력 생산량을 높이기 위하여 블레이드를 크게 하는 것이 필요한데, 대형 블레이드의 결합 시에는 풍력 발전 장치 간의 거리를 크게 하여야 하기 때문에 넓은 설치 면적을 필요로 한다.

넷째, 풍력 발전 장치의 가동에 따른 소음으로 인하여, 주민의 민원이 발생하게 된다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 풍력 발전 장치의 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 장소의 제약을 극복할 수 있는 발전 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 도서 산간 지방에서도 설치 및 사용이 가능한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 대형 블레이드의 사용이 가능한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소음의 영향을 줄일 수 있는 발전 장치를 제공하 는 것이다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비행선형 발전 장치는, 바람을 이용하여 전기를 생산하는 발전 장치에 있어서, 본체 내부에는 공기보다 비중이 낮은 기체가 충진되고, 상기 발전장치 일측에는 풍력에 따라 전력을 생산하도록 풍력발전부가 설치되어 있으며, 상기 발전장치가 지상에 고정되도록 그 일단은 상기 발전장치 일측에 설치되며, 그 타단은 지상에 고정설치되는 고정케이블을 포함하고, 상기 풍력발전부로부터 생산된 전력을 지상으로 전달하는 발전케이블을 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 비행선형 발전기는, 상기 본체는 부력에 의해 공중에 용이하게 부양 지지되도록 유선형의 비행선형태로 형성되며, 상기 본체의 좌측과 우측에는 각각 좌익과 우익이 결합되어 있으며, 상기 본체의 하부와, 상기 좌익과 우익의 전방에 각각 결합되어 풍력에 따라 전력을 생산하는 하부 풍력 발전부, 좌익 풍력 발전부 및 우익 풍력 발전부를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 고정 케이블은 상기 본체의 전방, 후방, 상기 좌익 및/또는 우익의 각각에 그 일측이 연결되며, 상기 발전 케이블은 상기 하부 풍력 발전부, 좌익 풍력 발전부 및 우익 풍력 발전부에 연결될 수 있다.

본 발명의 상기 비행선형 발전 장치는, 상기 본체의 상부에 결합되어 태양열에 따라 전력을 생산하는 상부 태양열 발전부, 상기 좌익과 우익의 상부에 각각 결합되어 태양열에 따라 전력을 생산하는 좌익 태양열 발전부와 우익 태양열 발전부 중 어느 하나 이상을 추가로 포함하고, 상기 발전 케이블은 상기 상부 태양열 발전부, 좌익 태양열 발전부, 우익 태양열 발전부에서 생산된 전력을 지상으로 전달할 수 있다.

본 발명의 상기 비행선형 발전 장치는, 풍향을 측정하여 풍향 정보를 제어부로 전송하는 풍향계, 제어부의 제어 신호에 따라 수직 날개의 방향을 전환하는 수직 날개 조절 모터, 상기 수직날개 조절 모터의 동작에 따라 방향이 전환되어 상기 본체의 방향을 바람이 부는 방향으로 회전시키는 수직 날개 및, 상기 풍향계에서 전송된 풍향 정보를 기반으로 상기 본체가 바람이 부는 방향으로 회전될 수 있도록 상기 수직 날개 조절 모터를 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 비행선형 발전 장치는, 상기 본체의 전방, 후방, 상기 좌익과 우익의 종단 및 상기 수직 날개의 상단중 어느 하나 이상에 점등하는 라이트를 추가로 포함할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시형태가 기술된다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

(실시예)

먼저 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 구성 및 동작을 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 측면도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 정면도이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 평면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 비행선형 발전 장치의 블록도이다.

비행선형 본체(110)는 내부에 공기보다 비중이 낮은 기체(예를 들면, 헬륨 등)가 충진되어 있다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 비행선(airship)은 내부에 수소(현재에 수소는 위험성으로 인해 사용되지 않는다) 또는 헬륨이 충진되어 있는데, 외부 표면은 폴리에스테르 수지로 형성된다. 비행선 내부의 전방과 후방에는 '바로네트'라 불리는 공기 주머니가 따로 삽입되어 공기의 양을 조절하는 것에 의해 부력과 중심을 조정하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 본체(110)도 일반적인 비행선의 본체와 동일하게 형성되며, 본 발명은 이와 같은 구성에 특별히 한정되지는 않음에 유의해야 한다.

본체(110)의 좌측에는 좌익(120)이, 우측에는 우익(130)이 결합된다. 또한 후방에는 본체(110)의 자세를 조정하기 위하여 수직 날개(118)와 수평 날개(116)가 결합된다. 특히, 수직 날개(118)는 후술되는 제어부(178)에 의해 동작되는 수직 날개 조절 모터(180)에 의해 동작되어, 본체(110)의 방향이 바람 부는 방향으로 회전 될 수 있도록 돕는다.

또한, 본체(110)의 하부에는 하부 풍력 발전부(114)가, 좌익(120)에는 좌익 풍력 발전부(124)가, 그리고 우익(130)에는 우익 풍력 발전부(134)가 결합되어 있다. 풍력 발전부(114,124,134)는 도4에 도시된 풍력 발전부(172)를 구성하며, 전방에 설치된 블레이드의 회전에 따라 플레밍의 오른손 법칙에 의해 전력을 생산하게 된다.

또한, 본체(110)의 상부에는 상부 태양열 발전부(112)가, 좌익(120)에는 좌익 태양열 발전부(122)가, 그리고 우익(130)에는 우익 태양열 발전부(132)가 결합되어 있다. 태양열 발전부(112,122,132)는 도4에 도시된 태양열 발전부(170)를 구성하며, 하늘을 향하도록 결합되어 광기전력 효과에 의해 전력을 생산하게 된다.

풍력 발전부(172)와 태양열 발전부(170)에서 생산된 전력은 발전 케이블(160)을 통해 지상으로 전달된다. 여기서 발전 케이블(160)은 생산 전력의 운송뿐만 아니라, 발전 장치(100)의 상태 신호를 지상으로 전달하기도 하고 지상의 제어 신호를 발전 장치(100)로 전달하는 기능도 수행함에 유의해야 한다.

또한, 본체(110)의 전방에는 전방 라이트(101)가, 좌익(120)의 말단에는 좌익 라이트(103)가, 우익(130)의 말단에는 우익 라이트(104)가, 그리고 수직 날개(114)의 상부에는 상부 라이트(102)가 설치된다. 라이트(101,102,103,104)는 도4에 도시된 라이트부(182)를 구성하며, 야간에 소정의 시간 간격으로 점등하여, 비행기에서 기구형 발전 장치(100)를 식별하여 비행기와 발전 장치(100)의 충돌 사고를 방지함과 동시에, 지상에서 기구형 발전 장치(100)의 위치를 가늠할 수 있게 한다. 라이트들은 서로 다른 색상으로 발광하여 지상 관측자가 발전 장치(100)의 자세를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본체(110)의 전방과 후방, 좌익(120)과 우익(130)의 말단에는 고정 케이블(150)이 각각 결합되고, 각 고정 케이블(150)의 타단에는 고정 고리(152)와 같은 체결 수단을 사용하여 지상에 발전 장치(100)를 고정시키는 기능을 수행한다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만, 본체(110)의 소정 위치에 바람의 방향을 측정할 수 있는 풍향계(174)가 설치된다. 풍향계(174)가 측정한 풍향 정보는 제어부(178)로 전송된다.

미설명 부호 '176'은 '발전량계'를 나타내며, 태양열 발전부(170)와 풍력 발전부(172)에서 생산된 전력량을 측정한다.

(사용예)

먼저, 발전 장치(100)의 조립을 설명한다. 본체(110)는 폴리에스테르 수지로 형성되기 때문에, 접어진 상태로 이동이 가능하다. 풍력 발전부들은 블레이드와 발전기들로 분해하여 이동될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전 장치(100)는 대형 건축물 운송 수단 없이도 이동이 가능하기 때문에, 발전 장치(100)의 건설 또는 사후 관리 등을 위한 도로 시설을 완비하지 않고도 사용이 가능하다.

이후, 지상에 고정 고리(152)를 사용하여 발전 장치(100)를 지상에 고정한 후, 본체(110)에 헬륨 가스를 충진한다. 고정 고리(152)를 연결할 수만 있으면, 발전 장치(100)의 설치가 가능하기 때문에, 지상뿐만 아니라 섬에서도 사용이 가능하 다. 즉, 해안가의 암초에 고정 고리(152)를 연결하거나, 바지선(Barge-船)에 고정 고리(152)를 설치하는 것에 의해 발전 장치(100)의 사용이 가능해 진다. 이에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 발전 장치(100)는 설치 장소의 제약이 없어지게 된다.

헬륨 가스가 본체(110)에 충진됨에 따라 발전 장치(100)는 소정의 고도까지 상승하게 된다. 잘 알려진 바와 같이, 고도가 높아질수록 풍속이 빨라지기 때문에 발전 효율이 높아질 뿐만 아니라, 주변 시설물에 의한 태양빛의 가려짐이 없기 때문에 태양열 발전부(170)의 발전 효율도 높아지게 된다. 또한 발전 장치(100)가 높은 고도에 위치되기 때문에, 전화 통신 및/또는 방송 통신의 중계소 역할을 추가로 수행할 수도 있다.

이후 제어부(178)가 풍향계(174)로부터 풍향 정보를 수신하여, 풍향을 측정한 후 수직 날개 조절 모터(180)를 가동시켜 수직 날개(118)를 조절한다. 이에 의해, 본체(110)가 바람이 불어오는 방향을 향하게 되어 풍력 발전부(172)의 발전 효율이 높아지게 된다.

또한 풍력 발전부(172)와 태양열 발전부(170)에서 생산된 전력은 발전량계(176)에 전달되어, 발전 장치(100)의 발전량과 가동 효율을 측정할 수 있게 된다.

또한 제어부(178)는 태양열 발전부(170)에서 생산되는 전력량을 계산하여 생산 전력량이 낮을 경우, 주위가 어두운 것으로 판단하여 라이트부(182)를 가동시킨다. 이에 의해, 발전 장치(100) 관리자가 어두운 상태에서도 라이트부(182)를 확인하여 본체(110)의 방향 등을 확인할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 기술하였다. 그러나, 본 발명은 전술된 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 당업자에 의해, 첨부된 청구범위의 정신과 사상내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한다.

예를 들면, 본 실시예는 고정 케이블을 통해 발전 케이블이 연결되는 것으로 기술되었지만, 본 발명은 이에 특별히 한정되지 않으며 고정 케이블을 통해 헬륨 가스 전송관이 추가로 결합되어 사용될 수도 있다. 이와 같이 헬륨 가스 전송관을 추가로 결합하는 것에 의해, 본체(110) 내부에 충진된 헬륨 가스가 특정 원인에 의해 조금씩 새어나와 발전 장치(100)의 고도가 낮아지는 경우에 헬륨 가스 전송관을 통한 헬륨 가스의 추가 공급으로 발전 장치(100)의 고도를 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 고정 고리만을 고정하는 것에 의해 발전 장치의 설치가 가능하여 장소의 제약이 적은 발전 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 발전 장치 구성 요소의 이동 및 설치가 간편하여 교통 시설이 열악한 산악 지역이나 섬 지역에서도 설치가 가능한 발전 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 발전 장치를 공중에 설치하여 대형 블레이드의 사용이 가능한 발전 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 발전 장치가 공중에 설치되어 발전부에서 발생되는 소음의 영향을 줄일 수 있는 발전 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 본체 표면에 태양열 발전부를 결합하여 풍력 발전과 태양열 발전을 동시에 수행할 수 있는 발전 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 점등라이트를 소정의 시간 간격으로 점등하도록 구성됨으로써, 비행기에서 기구형 발전 장치를 식별하여 비행기와 발전 장치의 충돌 사고를 방지함과 동시에, 지상에서 기구형 발전 장치의 위치를 가늠할 수 있게 한다.

Claims (6)

1. 바람을 이용하여 전기를 생산하는 발전 장치에 있어서,

   본체 내부에는 공기보다 비중이 낮은 기체가 충진되고,

   상기 발전장치 일측에는 풍력에 따라 전력을 생산하도록 풍력발전부가 설치되어 있으며, 상기 발전장치가 지상에 고정되도록 그 일단은 상기 발전장치 일측에 설치되며, 그 타단은 지상에 고정설치되는 고정케이블을 포함하고, 상기 풍력발전부로부터 생산된 전력을 지상으로 전달하는 발전케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비행선형 발전 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체는 부력에 의해 공중에 용이하게 부양 지지되도록 유선형의 비행선형태로 형성되며,

   상기 본체의 좌측과 우측에는 각각 좌익과 우익이 결합되어 있으며,

   상기 본체의 하부와, 상기 좌익과 우익의 전방에 각각 결합되어 풍력에 따라 전력을 생산하는 하부 풍력 발전부, 좌익 풍력 발전부 및 우익 풍력 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비행선형 발전 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정 케이블은 상기 본체의 전방, 후방, 상기 좌익 및/또는 우익의 각각에 그 일측이 연결되며,

   상기 발전 케이블은 상기 하부 풍력 발전부, 좌익 풍력 발전부 및 우익 풍력 발전부에 연결된 것을 특징으로 하는, 비행선형 발전 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 비행선형 발전 장치는,

   상기 본체의 상부에 결합되어 태양열에 따라 전력을 생산하는 상부 태양열 발전부, 상기 좌익과 우익의 상부에 각각 결합되어 태양열에 따라 전력을 생산하는 좌익 태양열 발전부와 우익 태양열 발전부 중 어느 하나 이상을 추가로 포함하고,

   상기 발전 케이블은 상기 상부 태양열 발전부, 좌익 태양열 발전부, 우익 태양열 발전부에서 생산된 전력을 지상으로 전달하는 것을 특징으로 하는 비행선형 발전 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 비행선형 발전 장치는,

   풍향을 측정하여 풍향 정보를 제어부로 전송하는 풍향계;

   제어부의 제어 신호에 따라 수직 날개의 방향을 전환하는 수직 날개 조절 모터;

   상기 수직 날개 조절 모터의 동작에 따라 방향이 전환되어 상기 본체의 방향을 바람이 부는 방향으로 회전시키는 수직 날개; 및

   상기 풍향계에서 전송된 풍향 정보를 기반으로 상기 본체가 바람이 부는 방향으로 회전될 수 있도록 상기 수직 날개 조절 모터를 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선형 발전 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 비행선형 발전 장치는,

   상기 본체의 전방, 후방, 상기 좌익과 우익의 종단 및 상기 수직 날개의 상단중 어느 하나 이상에 점등하는 라이트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선형 발전 장치.

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