발명의명칭:풍력복합수상지주교량형식 태양광발전시스템 기술분야

[1] 본발명은풍력복합수상지주교량형식태양광발 전시스템에관한것으로서 , 보다상세하게는태양광발전모듈의태양전지판 상에풍력발전모듈을 구비하여태양광발전과풍력발전을이룰수있도 록한풍력복합수상지주 교량형식태양광발전시스템에관한것이다.

배경기술

[2] 일반적으로,현재인류는화석에너지의고갈및� �구의기후변화등으로인해 화석에너지를대체할새로운에너지원을개발하 고있으며，이러한대체에너지 중에서도무공해이면서무한하게이용할수있는 태양에너지,풍력,수력,조력 등의재생에너지분야에대한활발한연구가이루 어지고있다.

[3] 이중풍력을이용하는풍력발전장치（또는시스 템）는국내등록특허

제 10-1610047호에개시된바와같이,지상에고정설치� ��는지주의단부상측에 지주와직교되게설치되는블레이드가풍력을받 아회전되면서얻게되는 회전력에의해발전기를작동시켜전기를발생시 키도록한것으로,주로바람이 많이부는내륙또는해안가에설치하여사용되고 있으나,이와같이풍력 발전장치를내륙이나해안가또는해상에설치하 게되면,발전된전기를 도시지역으로송전시켜야하므로그에따른송전 설비를설치하여야하고, 송전시에는송전선로의내부저항등에의해송전 전압이떨어지므로이를 방지하기위해승압설비도설치하여야하는문제 가있으며 ,단순히풍력에 의해서만전기를얻도록하고있으므로바람이불 지않는경우에는발전할수 없게되는단점이 있다.

[4] 그리고,태양에너지를이용한태양발전은국내� �록특허제 -1603782호에 개시된바와같이,화력이나원자력같은기존발� �설비와달리연료비가 소요되지않으며,소음과공해가발생하지않는� �점이있고,태양발전은대규모 발전설비를필요로하지않으며,소규모발전이� �능하기때문에,가정용으로도 설치하여사용할수있는장점이 있다.

[5] 이러한태양에너지를이용하는발전에는태양광 을전기에너지로변환하는 태양광발전시스템은반도체로된태양전지판（ 솔라셀）에태양광이조사되면, 광（光）기전력현상에의해전기가발생하게되 고,이와같이

태양전지판（솔라셀）에서발생하는전기를배 터리에충전시키며,충전된전기는 소정의개소에공급하여사용한다.

[6] 그러나,이와같은태양광발전은태양광의위치� �따라전력발생량이

좌우되며,태양광이없는날씨에는발전이불가� �하여상시부하에대한 안정적인전력공급원으로써전력공급이불가능 한단점이있다. 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179

[7] [선행기술문헌]

[8] [특허문헌]

[9] （특허문헌 1）국내등록특허제 10- 1610047호

[1이 （특허문헌 2）국내등록특허제 10- 1603782호

발명의상세한설명

기술적과제

[11] 따라서,본발명은전술한바와같은종래기술의� �제점을해결하기 위해

안출된것으로,태양광발전모듈의 태양전지판상에풍력발전모듈을구비하여 태양광발전은물론태양전지판을타고올라오는 바람에 의해풍력 발전이 이루어짐으로써 태양광과풍력을이용한상호발전에의해 전기에너지를 지속적으로생성할수있도록한풍력복합수상지 주교량형식 태양광 발전시스템을제공하는데그목적이 있다.

[12] 또,본발명의다른목적으로는,태양광발전모듈� �� 태양전지판상,하부에 각각 풍력 발전모듈을구비하여 태양전지판을타고부는바람을이용하여풍력 발전을이룰수있도록한풍력복합수상지주교량 형식 태양광발전시스템을 제공하는데 있다.

과제해결수단

[13] 상술한목적을달성하기위한본발명에 따른풍력복합수상지주교량형식 태양광발전시스템은,지주상에구비되어 태양광을전기에너지로변환시키는 태양전지판을갖는태양광발전모듈에구비되어 풍력을전기에너지로 변환시키는풍력발전모듈을포함하는풍력복합 수상지주교량형식 태양광 발전시스템으로서,풍력 발전모듈은,태양전지판에구비되어 바람이유입되는 풍입구를갖는드럼;드럼내에구비되어드럼 내부로유입되는바람에의해 회전되는블레이드;블레이드와연결되게구비� �어블레이드의회전력을 전달받아전기에너지를발생시키는발전기 ;를포함할수있다.

[14] 그리고,태양전지판의상단부와하단부에는드� �이 각각구비되고,상부의 드럼에는태양전지판을타고상방으로부는바람 이유입되는풍입구가 구비되며,하부의드럼에는태양전지판을타고� �방으로부는바람이유입되는 풍입구가구비될수있다.

[15] 게다가,풍력발전모듈에는바람을드럼의풍입� �로가이드하는투명한

풍향유도판이구비될수도있다.

발명의효과

[16] 본발명의풍력복합수상지주교량형식 태양광발전시스템에따르면,태양광 발전모듈의 태양전지판상에풍력발전모듈을구비하여 태양광발전은물론 태양전지판의 평면을타고아래서위로불어오는바람에 의해풍력 발전이 이루어짐으로써 태양광과풍력을이용한상호발전에의해 전기에너지를 지속적으로생성할수있는효과가있다. 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179

[17] 그리고,본발명에 따르면,태양광발전모듈의 태양전지판상,하부에각각풍력 발전모듈을구비하여 태양전지판의 평면을타고아래서위로부는바람에 의해 상부풍력발전모듈에서풍력발전이 이루어지고,태양전지판의 저면을타고 위에서 아래로부는바람에의해하부풍력 발전모듈에서풍력 발전이 이루어지는효과가있다.

도면의간단한설명

[18] 도 1은본발명에 따른풍력복합수상지주교량형식 태양광발전시스템의 구성도이다.

[19] 도 2는본발명에 따른풍력 발전모듈의구성도이다.

[2이 도 3은본발명의다른실시예에 따른풍력복합수상지주교량형식 태양광 발전시스템의구성도이다.

발명의실시를위한최선의형태

[21] 이하,본발명의 바람직한실시예를첨부된도면을참조하여상세 히

설명하기로한다.

[22] 본발명에서사용되는용어들은본발명에서의 기능을고려하여 정의된

용어들로서,이는사용자,운용자의의도또는관� ��에 따라달라질수있으므로, 이러한용어들에 대한정의는본발명의기술적사항에부합되는의 미와 개념으로해석되어야할것이다.

[23] 아울러,본발명의실시예는본발명의권리범위� �한정하는것이 아니라본 발명의 청구범위에제시된구성요소의 예시적인사항에불과하며，본발명의 명세서 전반에걸친기술사상에포함되고청구범위의구 성요소에서균등물로서 치환가능한구성요소를포함하는실시예이다.

[24] 그리고,아래실시예에서의선택적인용어는하� �의구성요소를다른

구성요소로부터구별하기위해사용되는것으로 서,구성요소가상기용어들에 의해제한되는것은아니다.

[25] 이에,본발명을설명함에 있어서,본발명의요지를불필요하게흐릴수있� � 관련된공지기술에 대한상세한설명은생략한다.

[26] 첨부도면도 1내지도 3은본발명에 따른풍력복합수상지주교량형식

태양광발전시스템을도시한도면들이다.

[27] 본발명에 따른태양광발전시스템은도 1에도시된바와같이 ,태양광 (태양의 빛에너지 )을전기에너지로변환시키는태양광발전모듈 (100)과,풍력을 전기에너지로변환시키는풍력 발전모듈 (200)(200幻을포함한다.

[28] 이러한태양광발전시스템은햇빛이 잘들고바람이 잘통하는곳에설치됨이 바람직하고,일례로물이 있는저수지나수로등에설치될수있다.

[29] 태양광발전모듈 (100)은도 1및도 2에도시된바와같이，지면에수직하게 세워져 설치되는다수의지주 ( 0)와,다수의지주 ( 0)위에 태양을향해 경사지게구비되어 태양의 빛에너지를전기에너지로변환시키는 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179 태양전지판 (120)을포함한다.

[3이 다수의지주 ( 0)는태양전지판 (120)하면의전,후부에각각구비되되,전방의 지주또는후방의지주중어느한쪽의지주가다른 쪽의지주보다낮은높이로 구비되어,태양전지판 (120)의경사도를확보할수있게된다.

[31] 이러한지주 ( 0)는도면으로도시되지는않았지만,태양의위치 에따라

지주 ( 0)의높이를달리조절할수있도록구성할수도있� ��,이를위해태양의 위치에따라전방및후방의지주 (110)높이를가변시킬수있는구동수단과, 태양의위치를감지하여구동수단을구동시키는 조도센서등이더구비될수 있다.

[32] 특히,구동수단은전방의양지주 ( 0)와후방의양지주 ( 0)를각각높이

조절하되,이러한구동수단은각지주 (110)마다독립되게구비될수있고,또는 전방의지주 ( 0)와후방의지주 ( 0)를각각작동시킬수있도록복수개로 구비될수있되,이경우는전,후부의양구동수단� ��컨트롤러에의해서동시에 작동되도록제어됨이바람직하다.

[33] 따라서,태양의위치에따라전방및후방의지주 ( 0)높이를조절함으로써 지주 ( 0)상의태양전지판 (120)이항상태양과대향되게구비되어 ,태양 에너지를최대한받아발전할수있게된다.

[34] 도면에서는도시되지않지만지주들사이에수평 가교가더욱구비될수있고, 상기수평가교에는태양광및풍력발전시설에요 구되는다양한설비,예컨대 배전반,배터리,변압기등의장치가장착될수있� ��.

[35] 또한,상기와같은지주 ( 0)는하천주변이나해변주변또는호수주변에

설치되는것으로,하천,해변,호수등지에서교량 지주를설치하고,교량지주 위에후술될태양광발전모듈 (100)및풍력발전모듈 (200)(200幻을구성한다.

[36] 그리고,상기와같은태양전지판 (120)은태양의빛에너지를집광하여

전기에너지로변환시키는솔라셀로구비될수있 다.

[37] 여기서,미설명부호” 121”은프레임으로서,후술될풍력발전모듈 (200)(200^이 탈,부착가능하게결합고정되는부분이다.

[38] 풍력발전모듈 (200)(200幻은풍력을전기에너지로변환시키는모 듈로서도 1 및도 2에도시된바와같이,태양전지판 (120)의프레임 (121)에탈,부착가능하게 구비되어바람이유입되는풍입구 _{(21 1)(21 1} 幻를갖는드럼 _(210)(210 幻과, 드럼 (210)(210幻내에회전가능하게구비되는블레이드 (220)와,

드럼 (210)(210幻에구비되어바람에의한블레이드 (220)의회전력을전달받아 전기에너지를발생시키는발전기 (250)를포함한다.

[39] 특히 ,상기와같은풍력발전모듈 (200)(200幻은도 3에서와같이 ,

태양전지판 (120)의상단부와하단부에각각구비될수있고,태 양전지판 (120)의 상단부에구비된상부풍력발전모듈 (200)과태양전지판 (120)의하단부에 구비된하부풍력발전모듈 (200幻은드럼 (210)(210幻의위치만다를뿐,나머지 구성은양자모두동일하게구성된다. 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179

[4이 이에,먼저상부풍력발전모듈 (200)에 대해설명하면,드럼 (210)이

태양전지판 (120)의상단부에고정되게구비되고,드럼 (210)의풍입구 (211)는 태양전지판 (120)의상면을타고올라오는바람이유입될수있� ��록

태양전지판 (120)의상단부상면에서 태양전지판 (120)의하단부를향해 개구되게 구비된다.

[41] 이때,드럼 (210)은태양전지판 (120)의상면과후술될풍향유도판 (230)의하면 사이에구비됨이바람직하고,이와같이구비된� �럼 ( 0)은이의풍입구 (211)를 통해풍력효율을극대화할수있게된다.

[42] 그리고,이와같은풍입구 (211)는드럼 (210)의길이 방향으로구비되되,이런 풍입구 (211)의길이는태양전지판 (120)의좌우폭에 대응한길이로구비됨이 바람직하다.

[43] 이로써,태양전지판 (120)의상면을타고상단부로불어오는바람은

드럼 (210)의풍입구 (211)를통해모두유입되어드럼 (210)내의블레이드 (220)를 회전시키게된다.

[44] 또한,드럼 (210)에는드럼 (210)내로유입되어블레이드 (220)를회전시킨

바람이 배출되는통기구 (212)가형성될수있으나,이러한통기구 (212)는 블레이드 (220)의회전 (즉,회전수또는회전력)을저하시키지 않는영역내에서 구비되는것이바람직하다.

[45] 즉,통기구 (212)를드럼 (210)의하측에구비하여드럼 (210)의풍입구 (211)로 유입된바람이드럼 ( 0)의내주면을따라유동되면서블레이드 (220)를 회전시킨후통기구 (212)로배출되도록구성할수도있으나,본실시예 에서는 통기구 (212)를드럼 (210)의후면에구비하여드럼 (210)의풍입구 (211)로유입된 바람이블레이드 (220)를회전시키면서통기구 (212)를통해그대로드럼 (210)을 통과하여 배출되도록구성하였다.이와같이드럼 (210)의후면에통기구 (212)가 구비됨에 따라바람은풍향방향그대로드럼 ( ₀ )을통과하여 배출됨으로써 바람에 의한드럼 ( 0)에서의소음을저감시킬수있는장점이 있다.

[46] 게다가,상기와같이 바람에의한소음을최대한방지하기위한목적으 로, 후술될풍향유도판 (230)의 내측면에는소음방지수단이 더구비될수있고,이에 대해서는하기의풍향유도판 (230)에서자세히 설명하기로한다.

[47] 그리고,블레이드 (220)는드럼 (210)내부의중심을길이 방향으로관통하여 축설된회전축 (221)상에다수개로구비되고,회전축 (221)은그양측단부가 드럼 ( 0)의 양측면에 베어링을매개로회전자재하게구비됨이 바람직하다.

[48] 이와같은블레이드 (220)는풍입구 (211)로유입되는바람의풍력이

블레이드 (220)의 전면에 최대로집중되어 작용할수있도록원호형상으로 형성되되,이러한블레이드 (220)의 원호는풍입구 (211)와대향되는전면은 후방으로함몰되고반대편의후면은볼록하게돌 출되는형상으로구비됨이 바람직하다.

[49] 또한,풍입구 (211)상부의드럼 (210)에는태양전지판 (120)을타고불어오는 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179 바람을드럼 (210)의풍입구 (211)로가이드하는풍향유도판 (230)이구비된다.

[5이 이러한풍향유도판 (230)은드럼 (210)의상부에서태양전지판 (120)측으로

돌출되게구비되되,풍향유도판 (230)은태양전지판 (120)의경사각도와같거나 이보다큰각도 (태양전지판 (120)의상방향으로더벌어진각도로서,이하본 실시예에서는이경우를예시하여설명한다)로� �사지게구비되어 ,

태양전지판 (120)위에작용하는바람을최대한드럼 (210)의풍입구 (211)로 유입되도록한다.

[51] 이때,풍향유도판 (230)의내측면에는바람에의한소음의발생을방� ��하기 위한소음방지수단이구비되고,이소음방지수� �은풍향유도판 (230)의내측면에 복수의인조잔디밴드 (231)가풍향과동일방향으로설치되어구비된다.

[52] 이러한복수의인조잔디밴드 (231)는밴드형태로이루어진다수개로서, 풍향유도판 (230)의내측면즉태양전지판 (120)과마주하는풍향유도판 (230)의 하면에일정간격마다이격되게구비되어,태양� �지판 (120)과풍향유도판 (230) 사이로유입되는바람이인조잔디밴드 (231)의잔디와접하게됨으로써바람과 풍향유도판 (230)의직접적인충돌및그에따른풍향유도판 (230)의진동이 방지되어소음발생이방지된다.

[53] 한편,상기와같은풍향유도판 (230)은태양전지판 (120)측으로돌출되게

구비됨에따라풍향유도판 (230)의일부가태양전지판 (120)의집광효율을 저하시킬수도있으나,풍향유도판 (230)은태양광이투과할수있는투명한 재질로형성됨으로써태양전지판 (120)의집광효율을최대한저해하지않도록 구비된다.

[54] 이와같은태양전지판 (120)은풍향유도판 (230)에의해그전면이덮혀가려질 수있거나또는일부분만덮혀가려질수도있다.

[55] 게다가,상기와같이투명한풍향유도판 (230)에의해가려지는

태양전지판 (120)은과도한직사광선에의한태양열로부터태� ��전지판 (120)에 구비되는태양전지모듈즉솔라셀이보호되어태 양전지판 (120)의기능저하를 사전에방지할수있게된다.

[56] 그리고,드럼 (210)또는태양전지판 (120)에는발전기 (250)가구비되고,

발전기 (250)는블레이드 (220)의회전축 (221)과연결되어풍력에의해회전되는 블레이드 (220)와회전축 (221)으로부터회전력을얻게되어전기에너지를 발생시키게된다.

[57] 이때,발전기 (250)와회전축 (221)사이에는발전기 (250)의발전효율을높이기 위한증속비를갖는기어박스 (240)가구비될수있고,이기어박스 (240)는풍향이 좋은곳에서는감속비를갖도록구비되어발전기 (250)의과부하를방지할수도 있다.

[58] 또한,하부풍력발전모듈 (200幻은전술한바와같이,상부풍력

발전모듈 (200)과동일한구성및구조로이루어져있으므로� ��에대한반복 설명은생략하되,상부풍력발전모듈 (200)과차이가있는드럼 ( 0幻에 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179 대해서만자세히설명하기로한다.

[59] 하부풍력 발전모듈 (200a)은도 3에도시된바와같이 ,태양전지판 (120)의

하단부에드럼 (210a)이구비되고,드럼 (210a)에는태양전지판 (120)의하면을 타고내려오는바람이유입될수있도록태양전지 판 (120)의하단부하면에서 태양전지판 (120)의상단부를향해개구된풍입구 (21 la)가구비되고,

풍입구 (211a)반대편의드럼 (210a)에는개구된통기구 (212a)가구비된다.

[6이 이와같은풍입구 (21 la)는상부풍력 발전모듈 (200)과마찬가지로,

드럼 (2Wa)에서 태양전지판 (120)의좌우폭에 대응한길이로형성됨으로써, 태양전지판 (120)의하면을타고하단부로불어오는바람은드� �� (210a)의 풍입구 (211a)로모두유입되어드럼 (2Wa)내부의블레이드 (220)를회전시키면서 통기구 (212a)를통해그대로드럼 (210a)을통과하여 배출되므로바람에 의한 드럼 (2Wa)에서의소음을저감시킬수있게된다.

[61] 그리고,상기와같은풍입구 (21 la)하부의드럼 (210a)에는태양전지판 (120)을 타고아래로불어오는바람을드럼 (2Wa)의풍입구 (21 la)로가이드하는 풍향유도판 (230a)이구비되되,이풍향유도판 (230a)은상부풍력

발전모듈 (200)의풍향유도판 (230)과방향만반대일뿐인조잔디 밴드 (231a)가 구비되는등의나머지구성은동일하므로이에 대한자세한설명은상부풍력 발전모듈 (200)의풍향유도판 (230)에 대한설명으로갈음하기로한다.

[62] 한편,상기와같은하부풍력 발전모듈 (200a)에는별도의발전기 (250)가

구비되고,이 발전기 (250)는전술한상부풍력발전모듈 (200)과마찬가지로 블레이드 (220)의회전축 (221)과연결되어블레이드 (220)에의한회전력을받아 발전되어 전기에너지를발생시키게된다.

[63] 물론,발전기 (250)와회전축 (221)사이에는증속비또는감속비를갖는

기어박스 (240)가더구비될수있다.

[64] 따라서 ,이상과같은본발명의풍력복합수상지주교량� �식 태양광

발전시스템은태양광발전모듈 (100)에구성된태양전지판 (120)이 태양의 빛 에너지를받아전기에너지를발생시키고,발생� �전기에너지는에너지 저장 장치 (ESS : Energy Storage System) (미도시)에 저장되었다가필요시용도에맞게 사용할수있게된다.

[65] 그리고,상기와같은태양광의발전시 태양전지판 (120)을타고부는바람은 태양전지판 (120)의상단부와하단부에각각구비된풍력 발전모듈 (200)(200a)의 드럼 (2W)(210a)내로유입되어블레이드 (220)를회전시키게되고,이의회전력은 발전기 (250)로전달되어 발전기 (250)에서 전기를발생시키게되며 ,이에 생성된 전기에너지는에너지 저장장치에 저장된다.

[66] 이로써，본발명은태양광과풍력을이용한상호 발전에의해 전기에너지를 지속적으로생성하여 저장할수있다.

[67] 이상본발명을구체적인실시예를통하여상세히 설명하였으나,이는본

발명을구체적으로설명하기 위한것으로,본발명은이에 한정되지 않으며,본 2020/175840 1»（：1^1{2020/002179 발명의기술적사상내에서당분야의통상의지식 을가진자에의해그 변형이나개량이가능함이명백하다.

[68] 본발명의단순한변형내지변경은모두본발명의 범주에속하는것으로본 발명의구체적인보호범위는첨부된특허청구범 위에의해명확해질것이다.

[69] [부호의설명]

이 100 :태양광발전모듈 110 :지주

1] 120 :태양전지판 121 :프레임

[72] 200,20（切 :풍력발전모듈 210,21（切 :드럼

3] 211,21 :풍입구 212, 212 통기구

4] 220 :블레이드 221 :회전축

5] 230,23（ :풍향유도판 231,23^ :인조잔디밴드

6] 240 :기어박스 250 :발전기