일반기술

고온초전도 베어링을 이용한 수평축 플라이휠 에너지 저장장치

본 발명은, 전기적 에너지를 회전체의 운동에너지로 변환하여 저장하고 필요할 때 다시 전기에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 하는 고온초전도체를 이용한 플라이휠 에너지 저장장치에 관한 것이다. 종래 기술에 의한 고온초전도 플라이휠 에너지 저장장치는 수직 회전축과 고온초전도 쓰러스트베어링을 사용함으로 인해 회전축 직각 방향으로의 안정성이 비교적 약하게 되어 안정성 확보를 위한 추가 비용이 많이 들고, 또한 회전축에 다수의 플라이휠을 직렬 연결하여 에너지 저장장치를 대용량화할 경우, 설비의 구조물 상·하단간의 길이가 길어짐으로써 설비의 안전성 확보가 어렵고 설치 공정이 어려워 건설비용이 많이 들게 된다. 본 발명에서는 고온초전도 플라이휠 에너지 저장장치에서 회전축을 중력 방향에 수직인 수평축으로 하여 고온초전도 저어널베어링과 플라이휠, 전동/발전기를 설치하는 구조를 채택함으로써, 상기 에너지 저장장치의 안정성을 향상시킴과 동시에, 다수의 플라이휠과 베어링들의 직렬 연결에 의한 대용량화를 용이하며, 플라이휠 회전축 반경 방향으로의 안정성이 뛰어나 회전축 이탈사고로부터 안전하고, 별도의 무접촉 베어링이나 능동제어장치, 격납 시설의 필요성이 적어 제작비용이 적게 든다. 또한 본 발명에서 제시된 수평축 플라이휠 에너지 저장장치를 대용량화할 경우, 중력 방향과 직각인 회전축을 길게 만들어 설치하게 되므로 대용량 플라이휠 에너지 저장설비의 구조물 상·하단간의 길이가 짧아짐으로써, 설비의 안전성 확보가 용이하고 조립 설치 공정이 쉬워 건설비가 상대적으로 저렴하게 들며, 또한 기존 설비에 적절한 수의 플라이휠과 베어링, 전동/발전기를 수평 방향으로 연결하는 방법으로 쉽게 용량 확장을 할 수 있어 안전성 및 경제성을 갖는 것이다.전기적 에너지를 하나 또는 다수 플라이휠의 회전 운동에너지의 형태로 저장하는 플라이휠 에너지 저장장치에 있어서, 상기 에너지 저장장치는 플라이휠을 설치 지지하는 회전축이 중력방향에 수직방향인 수평축으로 이루어지며, 상기 수평 회전축은 회전자에 일정한 하중이 작용할 경우에 강한 부상력을 발휘하도록 고온초전도 선재로 형성된 고온초전도자석을 회전축의 저어널로 하여 이루어진 고온초전도 자석저어널과; 상기한 고온초전도 자석저어널에 대향하여 자속고정에 의해 회전체에 작용하는 중력 등의 힘을 자기압력(magnetic pressure)으로 상쇄시켜 부상력을 제공하도록 하는 반원통형으로서 다수의 고온초전도체로 이루어진 고정자를 구비한 고온초전도 저어널 베어링에 의하여 회전체의 하중을 지탱하도록 구성됨을 특징으로 하는 고온초전도 베어링을 이용한 수평축 플라이휠 에너지 저장장치.