KR100221980B1 - 파력 발전 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파력발전방법 및 그 장치에 관한 것으로, 해수중 일정 깊이에 설치되는 프레임 상에 다수개의 부선을 승강 및 선회가능하게 설치하고 파도에 의한 부선의 승강운동을 회전운동으로 전환시키고 이 회전력에 의해 펌프 등의 압력유체 발생수단을 가동시키며, 압력유체 발생수단에서 발생된 압력유체를 취합하여 터빈을 가동시키며 터빈에 의하여 발전기를 가동시킴으로써 전기를 발생시키는 것으로, 해상에 설치하는 것이므로 설치장소에 제약을 받지 않으며 에너지의 고갈이나 환경오염의 염려가 없고 기후 조건의 변화에 관계없이 항상 전력을 얻을 수 있게 되는 것이다. 부선은 파도의 방향에 자동적으로 대응하여 파력을 동력으로 활용하는 데 최적한 상태를 유지하게 되며, 과도한 허용압력이상이 걸리는 경우에는 가버너 스필 밸브의 작동에 의하여 압력을 허용치로 유지시켜 안전이 유지된다.

Description

파력 발전 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 의한 파력 발전 장치의 전체를 보인 개략 측면도.

제2도는 본 발명의 프레임 구조를 보인 개략 평면도.

제3도는 본 발명의 선회지지수단의 지주부재의 배치상태를 보인 개략 평면도.

제4도는 본 발명의 선회지지수단의 선회중심을 보인 개략 평면도.

제5도는 본 발명의 부분 확대 평면도.

제6도는 제5도의 "A" 상세도로서,

제6a도는 부분 평면도.

제6b도는 부분 측면도.

제7도는 본 발명의 프레임 지지수단을 보인 개략도.

제8도는 앵커블럭과 앵커로프의 연결구조를 보인 것으로,

제8a도는 부분 측면도.

제8b도는 부분 저면도.

제9도는 프레임 지지수단의 에어포킷의 설치 구성을 보인 측면도.

제10도는 본 발명의 선회지지수단과 승강지지수단 및 부선의 조립상태를 보인 것으로,

제10a도는 사시도.

제10b도는 측면도.

제10c도는 평면도.

제11도는 부선의 작동상태를 설명하기 위한 것으로,

제11a도는 부선과 해수면과의 관계를 보인 측면도.

제11b도는 수평파력이 부선을 상승시키는 힘으로 작용하는 것을 보인 개략도.

제12도는 지주부재에 대한 선회지지수단의 상단측 연결구조를 보인 것으로,

제12a도는 평면도.

제12b도는 측면도.

제13도는 지주부재에 대한 선회지지수단의 하단측 연결구조를 보인 것으로,

제13a도는 평면도.

제13b도는 측면도.

제14도는 승강지지수단을 보인 것으로,

제14a도는 와이어 로프와 연결간 및 부선의 연결구조를 보인 개략 평면도.

제14b도는 제14a도의 "B"부 확대도.

제14c도는 제14b도의 측면도.

제14d도는 제14c도의 평면도.

제15도는 부선과 회전력 발생수단과 일방향 전동수단 및 압력유체발생수단을 보인 것으로.

제15a도는 부분 절개 종단정면도.

제15b도는 종단측면도.

제15c도는 회전력 발생수단과 일방향 전동수단을 보인 단면도.

제15d도는 회전드럼에 대한 구동용 와이어 로프의 권취시단부 안전고정구조를 보인 종단측면도.

제15e도는 제15d도의 C - C선 단면도

제16도는 압력유체 이송수단의 평면배치도.

제17도는 섹터별 압력유체 이송관의 설치상태를 보인 것으로,

제17a도는 측면도.

제17b도는 제17a도의 D - D선 단면도.

제18도는 섹터별 압력유체 이송관과 1차 취합이송관의 연결구조를 보인 것으로,

제18a도는 측면도.

제18b도는 제18a도의 E - E선 단면도.

제19도는 1차 취합이송관과 2차 취합이송관의 연결구조를 보인 것으로,

제19a도는 시단부의 측면도.

제19b도는 제19a도의 F - F선 단면도.

제19c도는 중간부의 측면도.

제19d도는 종단부의 측면도.

제20도는 압력유체 이송수단의 취합이송관과 주이송관 및 서지탱크를 보인 것으로,

제20a도는 평면도.

제20b도는 측면도.

제21도는 서지탱크의 구조를 보인 것으로,

제21a도는 횡단면도.

제21b도는 제21a도의 G - G선 단면도.

제22도는 본 발명의 가버너 스필 밸브의 구조를 보인 것으로,

제22a도는 종단측면도.

제22b도는 제22a도의 H - H선 단면도.

제22c도는 정면도.

제22d도는 밀착수단의 배열을 보인 사시도.

제23도는 발전섹터의 구조와 터빈 및 발전기의 배치구조를 보인 것으로,

제23a도는 평면도.

제23b도는 종단측면도.

제23c도는 종단정면도.

제24도는 본 발명의 다른 실시례를 보인 개략 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 프레임 101 : 프레임 주부재

102 : 보강부재 160 : 보조프레임

S1 : 발전섹터 S2 : 압력유체 발생섹터

200 : 프레임 지지수단 210 : 앵커블럭

220 : 앵커로프 230 : 에어포킷

250 : 장력조절수단 300 : 선회지지수단

310 : 지주부재 320 : 선회틀

321, 322 : 회전링부재 323 : 암부재

326 : 포스트부재 400 : 승강지지수단

410 : 와이어 로프 420 : 연결간

423 : 상하굴절부 500 : 부선

520 : 드럼캐이싱 600 : 회전력 발생수단

610 : 회전드럼 620 : 구동용 와이어 로프

630 : 회전탄성부재 640 : 안전연결수단

641 : 홈 642 : 안전핀

700 : 압력유체 발생수단 800 : 일방향 전동수단

810 : 전동축 820 : 일방향 클러치

830 : 구동스프로킷 840 : 종동스프로킷

850 : 체인 900 : 압력유체 이송수단

910 : 압력유체 이송호스 920 : 섹터별 이송관

930 : 제1취합이송관 940 : 제2취합이송관

942 : 절곡부 950 : 주이송관

960 : 서지탱크 970 : 가버너 스필 밸브

971 : 스필공 972 : 스필 웨이

973 : 개폐판 980 : 밀착수단

981 : 가동활차 982 : 고정활차

983 : 로프 984 : 중량추

985, 986 : 방향전환활차 T : 터빈

G : 발전기

본 발명은 파력 발전 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 파도의 진행 방향에 무관하게 양질의 유효한 전력을 얻을 수 있으며, 파력에 의하여 플로트가 파손되거나 유실되는 일이 없도록 한 파력 발전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

근래 에너지 문제는 여러 가지 면에서 국제적인 문제로 대두되고 있으며, 그 중의 하나는 화석에너지의 사용에 따른 대기오염을 들 수 있으며, 다른 하나는 화석에너지의 고갈을 들 수 있다.

따라서 어떠한 문제에 비추어 보더라도 대체 에너지의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 이러한 대체 에너지로서는 상기한 두가지 문제점을 배제할 수 있는 것이어야 함은 두말할 나위도 없는 것이다.

예로부터 전력을 얻는 방법으로서 수력 발전이 있으나 이는 넓은 지역을 수몰시켜야 하는 것으로서 국토의 감소를 초래하게 되는 문제점이 있는 것이었다.

또한 풍력을 이용한 발전설비도 사용되어 왔으나, 이는 충분한 전력을 얻기 위하여는 강한 바람을 요구하는 것으로 평상시 충분한 전력을 공급할 수 없는 것이었다.

현재 개발되고 있는 대체 에너지로서는 원자력 에너지가 그 주종을 이루고 있으나 이 또한 핵 폐기물의 처리와 방사능 유출로 인한 폐해가 국제 사회에서 커다란 문제점으로 논란의 대상이 되고 있으며, 국내에서도 집단이기주의 내지는 불신풍조로 원자력발전시설이나 핵폐기물 재처리시설을 마련하기 위한 장소를 선정하는 데 많은 어려움이 있는 실정이다.

또한 이러한 문제점을 배제한 소위 무공해 에너지로서 태양에너지를 이용하는 기술이 활발히 개발되고 있으나 대기권밖에서는 어는 정도 유효한 전력을 얻을 수 있어 우주정거장이나 인공위성등에서는 활용되고 있으나, 대기권내에서는 기후에 따라 일조량의 변동이 매우 심하고 대기오염으로 충분한 태양광선의 강도가 저하되는 등 효율성이 적어 채산성이 없어 가정용 난방시설 정도에 국한되고 있는 실정이다.

또한 조수간만의 차를 이용한 조력 발전방법이 개발되고 있으나 이 또한 조수간만의 차이가 큰 장소에만 국한되는 것일 뿐만 아니라 수요를 충족하는 데는 제약이 있다.

따라서 이러한 실정을 감안하여 파도의 힘을 이용하는 파력 발전 방법이 개발되고 있으며, 그 일례로서 본 발명자가 창안한 특허 제35,913호가 있다.

이 특허의 방법은 해상에 부상시킨 부선이 파도의 진행에 따라 반복적으로 승강되는 힘을 체인과 스프로킷에 의하여 회전력으로 변환시키고 이 회전력을 이용하여 발전기를 구동시키는 것이었다.

이러한 파력 발전방법은 파도는 잔잔하다고 간주하는 경우에도 1m이상의 파고를 가지는 것이므로 항시 전력을 얻어낼 수 있을 뿐만 아니라 해양에 설치되는 것으로서 설치장소를 선정하는 데 충돌이 배제되며, 지표면의 78%를 차지하는 해양에 설치되는 것이므로 지상에 설치됨에 따른 지표면의 감소를 초래하던 종래의 어떠한 발전설비와 비교하여 지표면의 확장효과를 가져오는 것이다.

그러나 이러한 방법에서는 부선을 해상에 설치된 프레임 상의 회전지주 상단에 고정된 고정 와이어 로프의 끝단에 그 저면 중심부분을 고정함과 아울러 그 저면 중심부분에 일단이 고정된 가동 와이어를 발전기를 회전구동하는 체인의 끝단에 연결하고 체인의 타단에는 중량추를 고정하여 부선을 파도에 의하여 부상할 때는 가동 와이어 로프에 연결된 체인이 상향 주행하고, 부선이 하강할 때는 중량주의 중량에 의하여 체인이 하향 주행하게 되며, 체인이 상향 주행할 때는 일방향 클러치에 의하여 발전기 축이 회전되고 체인이 하향 주행 때는 일방향 클러치에 의하여 발전기 축이 회전되지 않게 되는 작동에 의하여 발전기를 단속적으로 구동시키는 것이므로 실질적으로 사용할 수 있는 양질의 전력을 얻는 데는 제약이 뒤따랐다.

또한 이러한 장치에서 파도의 진행방향이 고정 와이어 로프쪽에서 부선쪽을 향하여 진행되면서 부선이 고정 와이어 로프쪽에서 들리도록 하는 것이 이상적이나 회전지주의 상단이 해수중에서 깊이 들어간 상태로 설치될 뿐만 아니라 회전지주의 상단에 고정된 고정 와이어 끝단에 부선의 저면 중심부를 고정하고 있기 때문에 파도가 강하게 진행될 경우에는 부선이 45°이상으로 세워지면서 파력이 부선의 저면에 전면적으로 작용하게되는 등 부선에 매우 강한 힘이 걸리게 되므로 부선이 고정 와이어 로프로부터 이탈되거나 고정 와이어 로프가 절단될 염려가 있으며, 또한 이 강한 힘이 회전지주와 이를 통하여 프레임에 전달되어 장치 전체를 파손시키게 되는 문제점이 있었다.

이는 고정 와이어 로프와 가동 와이어 로프의 끝단이 부선의 저면 중심부에 고정되어 있으며 회전지주의 상단이 해수면 하부에 위치하기 때문에 파도가 고정 와이어 로프쪽에서 부선쪽으로 진행되는 경우에도 부선의 파도에 대면하는 쪽이 크게 들리기 쉽고, 파도에 대면하는 쪽이 들리게 되면 파력은 부선을 상승시키려는 힘보다 수평방향의 힘이 더 강하게 나타나게 되므로 발전기 구동에 필요한 힘보다는 부선을 수평방향으로 밀쳐내려는 힘이 더욱 강하게 되기 때문이다.

또 파도의 진행 방향이 와이어 로프로부터 부선을 향하는 경우에는 상술한 발전작용이 발생되지만 파도의 진행 방향이 전환되어 부선의 측방이나 전방으로부터 와이어 로프를 향하는 경우에는 부선이 이에 자동적으로 대응하지 못하게 되어 와이어 로프가 휘어지면서 발전기를 회전시키지 못하게 되는 것이어서 발전효율이 더욱 저하되는 것이었다.

더욱이 부선을 지지하고 있는 고정 와이어 로프와 중량추가 고정된 가동 와이어 로프가 서로 엉키기 쉬워 발전이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

한편 위와 같은 발전수단은 프레임에 설치되며 이 프레임에는 발전된 전력을 변전 및 송전하는 시설과 발전시설의 관리 및 보수유지 등 각종 업무를 수행하는 상주원들의 사무실 및 숙소 등의 시설물이 설치되어야 하는 바, 프레임 전체가 해저면에 고정된 앵커블럭에 연결된 와이어에 연결되어 파도의 진행 방향에 따라 표류하면서 상술한 발전작용을 일으키도록 하는 것이므로 파도가 강할 경우에는 프레임 전체가 심하게 흔들리면서 그 전체가 유실되거나 프레임 상에 설치된 시설물이 파손되는 등의 사고가 발생되는 염려가 있다.

또한 발전기나 이에 회전력을 부여하는 장치등이 해저 10m이상에 설치되는 것이므로 이들을 보수, 유지하는 데 큰 어려움이 있는 것이었다.

본 발명의 목적은 파력에 의한 부선의 승강작동에 의하여 발생되는 동력으로 각 부선에 대응하여 설치되는 액체펌프나 공기펌프 등의 압력유체 발생수단을 구동시키고 각 압력유체 발생수단에서 얻어지는 압력유체를 취합하여 그 취합된 압력유체에 의하여 발전기의 터빈을 가동시켜 항상 일정한 전력을 얻을 수 있도록 함으로써 발전 효율을 극대화할 수 있도록 한 파력 발전 방법 및 그 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파도의 진행 방향이 전환되더라도 부선이 파도의 진행 방향에 따라 자동적으로 대응하여 파력을 부선의 승강작동으로 전환시키는 데 최적한 상태로 유지되도록 함으로써 파력을 발전에 필요한 동력으로 전환하는 데 효율적이며, 부선의 훼손이나 유실을 방지할 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부선을 지지하는 와이어 로프등이 서로 엉키는 일이 없어 항상 원활한 발전이 이루어지도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부선에 의하여 구동되는 압력유체 발생수단에 의해 발생되는 압력유체의 압력이 설정치 이상으로 상승된 경우 터빈과 관로 등의 파손을 방지할 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부선의 승강운동을 회전력으로 전환시키는 회전력 발생수단과 이 회전력 발생수단에 의하여 가동되어 압력유체를 발생시키는 압력유체 발생수단을 항상 해수면상에 부유하는 부선상에 설치함으로써 이들의 유지, 보수가 매우 간편하게 되도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 설치장소의 년중 기후조건을 감안하여 설정되는 최대 파고 이상의 파고를 가지는 파도가 치는 경우에 시설물들이 파손되는 일이 없도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적들은 후술하는 상세한 설명으로부터 드러나게 될 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 해수중에 설치된 프레임상에 설치된 지주부재에 연결되어 해수면상에 위치한 다수개의 부선이 파도에 의하여 승강작동하는 단계와; 각 부선의 승강운동을 회전운동으로 변환시키는 단계와; 이 회전운동에 의하여 각 부선에 설치된 압력유체 발생수단을 작동시키는 단계와; 이 압력유체 발생수단의 작동단계에서 발생되는 압력유체를 하나의 주이송관으로 이송하는 단계와; 주이송관으로 이송된 압력유체를 이용하여 터빈을 작동시키는 단계와; 터빈에 연동되는 발전기를 작동시켜 전력을 발생시키는 단계로 구성되는 파력 발전 방법이 제공된다.

상기 각 압력유체 발생수단에서 발생된 압력유체를 주이송관으로 이송하는 과정에서 각 압력유체 발생수단에서 토출된 가압수를 이송호스와 다개의 이송호스가 연결되는 1차 취합이송관, 다수개의 1차 취합이송관이 연결된 2차 취합이송관을 통하여 이송한다.

상기 이송단계에서 가압수의 압력이 설정치 이상으로 되었을 때 가버너 스필 밸브가 자동적으로 열려 압력을 강하시키고 다시 가압수의 압력이 설정치 이하로 되면 가버너 스필 밸브가 자동적으로 닫혀 정상적인 이송가 이루어지도록 한다.

상기 이송단계에서 가버너 스필 밸브가 응동하지 못한 급작스런 큰 압력이 가해질 때 미리 정해진 위치에 설치된 서지수단이 작동하여 터빈과 이송관 등의 파손을 방지한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 해상에 일정한 범위내에서 유동가능하게 설치되며 중앙의 발전섹터와 이 중앙 섹터를 중심으로 일정 간격으로 배열되는 다수개의 압력유체발생섹터를 가지는 프레임과; 이 프레임을 해상에 유동가능하게 지지하는 프레임 지지수단과; 상기 프레임의 압력유체발생섹터에 각각 설치되어 그 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 다수개의 선회지지수단과; 이 선회지지수단의 상단에 연결되는 승강 지지수단과; 각 승강지지수단의 선단에 연결되어 해수면상에서 파도에 의하여 승강운동하는 부선과; 이 부선에 설치되어 부선의 승강운동을 회전력으로 전환시키는 회전력 발생수단과; 각 부선의 상면에 설치되는 압력유체 발생수단과; 상기 회전력 발생수단의 일방향 회전력만을 압력유체 발생수단측으로 전달하는 일방향 전동수단과; 각 압력유체 발생수단에서 토출되는 압력유체를 발전섹터로 이송하는 압력유체 이송수단과; 상기 발전섹터에 설치되어 상기 압력유체 이송수단에서 이송되는 압력유체에 의하여 발전에 필요한 동력을 발생시키는 터빈 및; 이 터빈에 의하여 구동되는 발전기로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치가 제공된다.

상기 압력유체 발생수단으로서는 액체펌프와 공기펌프가 사용된다.

이하, 본 발명에 의한 파력 발전 방법 및 그 장치를 첨부도면에 도시된 실시례에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 파력 발전 방법을 구현하기 위한 장치의 전체적인 구성을 보인 것으로, 해상에 일정한 범위내에서 유동가능하게 설치되며 중앙의 발전섹터(S1)와 이 발전섹터(S1)를 중심으로 일정 간격으로 배열되는 다수개의 압력유체발생섹터(S2)를 가지는 프레임(100)과; 이 프레임(100)을 해저 일정 깊이에 지지하는 프레임 지지수단(200)과; 상기 프레임(100)의 압력유체발생섹터(S2)에 각각 설치되어 그 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 다수개의 선회지지수단(300)과; 이 선회지지수단(300)의 상단에 연결되는 승강지지수단(400)과; 각 승강지지수단(400)의 선단에 연결되어 해수면상에서 파도에 의하여 승강운동하는 부선(500)과; 이 부선(500)에 설치되어 부선의 승강운동을 회전력으로 전환시키는 회전력 발생수단(600)과; 각 부선(500)의 상면에 설치되는 압력유체 발생수단(700)과; 상기 회전력 발생수단(600)의 일방향 회전력만을 압력유체 발생수단(700)측으로 전달하는 일방향 전동수단(800)과; 각 압력유체 발생수단(700)에서 토출되는 압력유체를 발전섹터(S1)로 이송하는 압력유체 이송수단(900)과; 상기 발전섹터(S1)에 설치되어 상기 압력유체 이송수단(900)에서 이송되는 압력유체에 의하여 발전에 필요한 동력을 발생시키는 터빈(T) 및; 이 터빈(T)에 의하여 구동되는 발전기(G)로 구성된다.

상기 프레임(100)은 제1도 내지 제4도에 도시한 바와 같이 중앙 발전섹터(S1)에는 터빈(T)과 발전기(G)외에 각종 업무를 수행하는 상주원들의 사무실과 숙소 등의 시설이 설치되고, 압력유체발생섹터(S2)에는 선회지지수단(300)과 승강지지수단(400)과 부선(500)들이 설치되어 압력유체를 발생시키도록 되어 있는 것으로, 제2도 및 제5도에 도시한 바와 같이 H빔등으로 된 프레임 주부재(110)를 격자상으로 배열하고, 이들 프레임 주부재(110)를 보강부재(120)로 연결하여 보강한 구조를 가진다.

도시예에서는 상기 보강부재(120)로서 타이로드를 사용하고 있으나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니고, 형강부재를 용접 또는 나사체결이나 리벳으로 결합하는 구조를 채용할 수도 있다.

보강부재(120)로서 타이로드를 사용한 경우에는 제5도 및 제6도ab에 도시한 바와 같이 프레임 주부재(110)들의 교차점사이의 구간의 중간부에 브래키트(130)를 고정하고, 이 브래키트(130)의 네모서리에 각각 보강부재(120)의 끝단부에 형성된 연결부(121)를 고정부재(140)로 고정연결한다.

상기 브래키트(130)는 프레임 주부재(110)의 수직부(111)에 고정되는 수직부(131)와 이 수직부(131)에서 직각으로 절곡된 수평부(132)를 가지는 구조로 되어 있으며, 프레임 주부재(110)의 수직부(111) 양측에 각 상,하 한쌍의 브래키트(130)를 프레임 주부재(110)의 수평부(112)사이에 소정 간격을 가지도록 고정나사(150)로 고정하며, 보강부재(120)의 연결부(121)를 양측에서 각 브래키트(130)의 수평부(132)사이에 삽입하고 브래키트(130)의 수평부(132)와 보강부재(120)의 연결부(121)에 고정부재(140)를 끼워 고정결합한다.

여기서 고정부재(140)로서는 제6도b에 도시한 바와 같이 브래키트(130)의 수평부(132)와 보강부재(120)의 연결부(121)에 관통되는 볼트(141)와 이에 체결되는 너트(142)를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니고, 리벳 등을 이용할 수도 있는 것이다.

또한 상기 프레임(100)의 발전섹터(S1)에는 터빈(T)와 발전기(G)를 설치하기 위하여 제1도에 도시한 바와 같이 프레임(100)의 상면보다 높은 위치로 연장설치되는 보조 프레임(160)이 설치되어 있다.

보조프레임(160)은 제1도 및 제20도ab에 도시한 바와 같이 프레임(100)의 발전섹터(S1)상에 다수개의 지주(161)를 수직으로 설치하고 그 상단에 H빔으로 된 장방형 상틀체(162)를 설치함과 아울러 상기 지주(161)들을 보강부재(163)로 보강지지하고 상틀체(162)도 보강부재(164)로 보강한 구조로 되어 있다.

여기서 지주(161)들은 보강부재(163)는 형강을 사용하여 용접이나 나사체결 또는 리벳에 의하여 결합하는 것이 바람직하며, 상틀체(162)는 타이로드를 사용하여 상술한 프레임(100)의 보강부재(120)와 동일한 방법으로 결합하는 것이 바람직하나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니다.

상기 프레임 지지수단(200)은 해저면에 안착되는 다수개의 앵커블럭(210)과, 상기 프레임(100)과 각 앵커블럭(210)을 연결하는 앵커로프(220)와, 프레임(100)에 고정되어 프레임(100)을 부상시키는 다수개의 에어포킷(230)으로 구성된다.

상기 앵커블럭(210)은 콘크리트 블럭으로 구성되며, 상기 프레임(100)과 앵커블럭(210)을 연결함에 있어서는 제7도에 도시한 바와 같이 각 앵커블럭(210)의 상면에 앵커로프(220)의 하단을 고정하고 이 앵커로프(220)의 상단에 연결된 다수개(도면에서는 6개)의 분지로프(221)를 프레임(100)에 고정하는 것에 의하여 프레임(100)을 수평으로 유지할 수 있도록 한다.

제7도 및 제8a, 8b도에 도시한 바와 같이 각 앵커블럭(210)에는 앵커핀(211)이 배설되어 그 상면 중앙에 앵커로프(220)의 하단을 연결하기 위한 앵커링(212)이 돌줄되어 있으며, 프레임(100)의 저면에는 제8c, 8d도와 같이 분지로프(221)의 상단을 연결하기 위한 앵커연결편(240)이 고정부착되어 있으며 이 앵커연결편(240)에는 연결공(241)이 천공되어 있다.

도시예에서는 상기 분지로프(221)들은 제7도에 도시한 바와 같이 각 앵커로프(220)마다 6개씩 연결되고 있으나 반드시 이로서 국한되는 것은 아니며, 프레임(100)과 이 프레임(100)에 작용하는 전 하중을 고려하여 설계되는 것이다.

또한 제8c, 8d도에 도시한 바와 같이 프레임(100)의 저면에 부착된 앵커연결편(240)과 분지로프(221)의 상단은 장력조절수단(250)에 의하여 연결하여 각 앵커로프(220)의 장력을 조절할 수 있도록 함으로써 각 앵커로프(220)에 작용하는 장력이 균등하게 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 장력조절수단(250)은 제8c, 8d도에 도시한 바와 같이 서로 대향하는 끝단부에 롤러(253)(254)가 굴대설치된 연결고리(251)(252)를 연결하고 상기 롤러(253)(254)사이에 조임용 와이어 로프(255)를 권회하여 당기는 것에 의하여 앵커로프(220)에 걸리는 장력을 조절하고 조절이 완료된 후에는 조임용 와이어 로프(255)의 끝단을 연결고리(251)(252)중 어느 한쪽에 결속고정하는 것에 의하여 조절된 상태로 유지되도록 하는 구성으로 되어 있다.

장력조절수단(250)에 의하여 장력을 조절함에 있어서는 장력게이지(도시되지 않음)을 이용함으로써 각 앵커로프(220)와 분지로프(221)에 걸리는 장력을 균등하게 조절하게 되는 것이다.

또한 상기 조임용 와이어 로프(255)는 각 앵커로프(220)에 걸리는 인장하중을 감안하여 그 굵기와 권회수를 설정하는 것인 바, 예컨대 각 앵커로프(220)에 걸리는 하중이 6톤이고, 각 앵커로프(220)에 6개의 분지로프(221)가 연결된 경우 분지로프(221)에 걸리는 인장하중은 분지로프(211)의 각도에 따라 다르나 대략 1톤이라고 가정할 때 200Kg의 안전인장강도를 가진 조임용 와이어 로프(221)를 사용하여 3회 권회하면 조임용 와이어 로프(221)는 6가닥이 되므로 1통의 하중을 지탱할 수 있게 되는 것이다.

상기 에어포킷(230)은 제9도에 도시한 바와 같이 프레임(100) 상면에 고정된 연결편(234)에 와이어 로프(236)로 연결설치하는 것이며, 해수중에서 부력에 의하여 프레임(100)과 이 프레임(100)에 작용하는 모든 하중을 지탱하여 프레임(100)이 해수중의 일정 깊이에 위치함과 아울러 각 압력유체발생섹터(S2)에 설치된 각 선회지지수단(300)의 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 상태를 유지하도록 하는 것으로 프레임(100)과 이 프레임(100)에 작용하는 하중을 고려하여 그 부피와 갯수가 결정된다.

에어포킷(230)은 제9도에 도시한 바와 같이 상단에 에어코크(232)가 구비된 기구(氣球) 모양의 러버 터브(Rubber Tub)(231)의 외주면에 결합되는 보강리브(233)를 형성하고 이 보강리브(233)의 하단부에 로프(236)를 고정하여 이 로프(236)의 하단을 프레임(100)에 고정부착된 연결편(234)의 연결공(235)에 연결하는 것으로, 로프(236)는 나일론 로프를 사용하는 것이 좋으며, 로프(236)와 연결편(234)을 연결함에 있어서는 새클(Shackle)(237)을 사용하는 것이 좋다.

도시예에서는 상기 에어포킷(230)을 프레임(100)의 상면에 설치하였으나 해수중에서 부력을 발생시킬 수 있는 위치라면 프레임(100)의 어떠한 부위나 다른 부분에 설치하여도 무방하다.

또한 상기 압력유체 발생수단(700)으로서 액체 펌프를 사용하는 경우에는 에어포킷(230)의 설치가 필수적이나 공기펌프를 사용하는 경우에는 압축공기를 이송하는 이송수단(900)의 이송관들 자체가 에어포킷 역할을 수행하게 되므로 그 에어포킷의 설치를 생략하거나 설치 갯수를 줄일 수 있는 것이다.

도시예에서는 앵커블럭(210)을 해저면에 안착시키고 프레임(100)과의 사이에 앵커로프(220)를 연결한 구조를 예시하고 있으나, 해상이나 해저면의 조건에 따라서는 전체 또는 부분적으로 앵커봉을 해저면에 타입하고 이에 앵커로프(220)를 연결할 수도 있는 것이다.

상기 선회지지수단(300)은 제10도abc에 도시한 바와 같이 각 압력유체발생섹터(S2)에 수직으로 설치되는 지주부재(310)와, 각 지주부재(310)에 회전가능하게 지지되어 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 선회틀(320)로 구성된다.

상기 지주부재(310)는 상기 선회틀(320)을 회전가능하게 지지함과 아울러 후술하는 압력유체 이송수단(900)의 이송경로의 일부를 구성하기 위하여 중공축이 사용되며, 다수개의 보강지지부재(311)에 의하여 프레임(100)상에 보강 지지된다.

여기서 지주부재(310)는 프레임(100)을 구성하는 프레임 주부재(110)의 교차점에 설치되는 것으로, 이 부분에서 프레임(100)을 보강하기 위하여 각 교차점 부근에서 각 프레임 주부재(110)를 보강지지부재(312)에 의하여 연결함으로써 직접적으로 작용하는 파력 등의 외력이나 선회지지수단(300)을 통하여 전달되는 외력으로부터 프레임(100)을 보호하도록 되어 있다.

상기 선회틀(320)은 제10도 내지 제13도에 도시한 바와 같이 상기 지주부재(310)의 상단과 중단에 회전가능하게 지지되는 회전링부재(321)(322)와, 상부 회전링부재(321)의 일즉에 고정되어 연장되는 암(Arm)부재(323) 및, 상기 상부 회전링부재(321)의 타측에 고정되어 해수면상으로 돌출되는 포스트부재(326)로 구성되어 지주부재(310)를 중심으로 360°회전할 수 있도록 설치되어 있다.

상기 상,하부 회전링부재(321)(322)를 지주부재(310)에 회전가능하게 지지하기 위하여는 제12a, 12b도 및 제13a, 13b도에 도시한 바와 같이 지주부재(310)의 외주면과 상,하부 회전링부재(321)(322)의 내주면 사이에 약간의 유격을 형성하는 것만으로 충분하나, 선회틀(320)의 선회운동이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 부싱이나 베어링을 설치할 수도 있는 것이다.

상기 암부재(323)의 보강을 위하여 상기 하부 회전링부재(322)의 일측과 암부재(323)의 선단 사이에 타이로드(324)가 연결고정되고 암부재(323)와 타이로드(324)사이에 타이와이어(325)가 연결되어 있다.

상기 포스트부재(326)는 상기 상부 회전링부재(321)에 고정되어 암부재(323)와 반대방향에서 상향 경사지게 연장되는 경사부(327)와 이 경사부(327)의 상단에 일체로 고정되어 수직으로 상향 연장되어 해수면상으로 돌출되는 수직부(328)로 구성되며, 보강을 위하여 경사부(327)와 수직부(328)의 연결부위와 하부 회전링부재(322)의 사이에 보강부재(329)가 연결고정된다.

상기 포스트부재(324)의 수직부(328)는 평균 파고가 10m이고 프레임(100)이 해수면하 11m에 설치된 경우 해수면상에서 2m정도 돌출되도록 하는 것이 바람직하나, 이는 설치장소의 조건에 따라서 조정되는 것이다.

상기 승강지지수단(400)은 제10도 및 제14a, 14b, 14c, 14d도에 도시한 바와 같이, 상기 선회지지수단(300)의 선회틀(320) 상단, 즉 포스트부재(326)의 상단에 고정연결되는 와이어 로프(410)와, 이 와이어 로프(410)의 선단에 연결되는 연결간(420)으로 구성된다.

상기 연결간(420)은 와이어 로프(410)에 연결되는 후단부가 좁고 선단으로 갈수록 넓어지는 삼각형상의 철골구조로 이루어지며, 그 후단에는 제14b도에서 잘 나타난바와 같이 와이어 로프(410)를 연결하기 위한 연결고리(421)가 설치되고, 그 선단에는 제14c, 14d도에서 잘 나타난 바와 같이 상기 부선(500)이 상,하 회동가능하게 연결하기 위한 힌지편(422)이 고정설치된다.

또한 상기 연결간(420)은 파력에 의하여 상하유동되는 과정에서 연결간(420)에 작용하는 힘을 완화시키기 위하여 제10a도 및 제14a도에 도시한 바와 같이 중간에 상하굴절부(423)를 설치하여 연결간(420) 자체가 상하로 굴절가능하게 구성되어 있다.

상기 와이어 로프(410)를 포스트부재(326)와 연결간(420)의 연결고리(421)에 연결함에 있어서는 새클이나 와이어 클램프 등 통상적으로 널리 사용되고 있는 와이어 로프 연결구조를 채용하는 것으로 구체적인 설명 및 도시는 생략하였다.

상기 부선(500)은 제10a, 10b, 10c도 및 제15a, 15b도에 도시한 바와 같이 저면의 형상이 중앙부에서 가장자리로 갈수록 완만하게 경사 또는 만곡된 대략 장방형의 배모양으로 형성되며, 그 일측 장변의 중간부가 상기 연결간(420)의 선단에 상,하 회동가능하게 힌지연결된다.

여기서 부선(500)의 일측 장변을 연결간(420)에 연결한 것은 부선(500)의 장축이 항상 파도의 진행방향에 대하여 직각을 이루도록 함으로써 부선(500)의 바닥면과 해수면과의 접촉면적을 최대로 하기 위함이다.

부선(500)의 저면 가장자리는 해수 유동의 저항을 적게 하기 위하여 도시예와 같이 경사면으로 하거나 만곡형으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 부선(500)은 그 자체의 무게 중심을 중심부에서 선단측(파도의 진행방향에서 볼 때는 후방측)으로 편위된 위치에 있도록 형성하는 것이 바람직한 바, 예컨대 그 무게중심이 단축의 선단측 1/3위치에 위치하도록 하는 것이다.

부선(500)의 후단 연부 중앙부에는 제10도abc 및 제14도cd에 도시한 바와 같이 한쌍의 힌지편(510)이 고정설치되어 상기 연결간(420)의 선단에 고정설치된 힌지편(422)에 힌지핀(511)으로 연결된다.

부선(500)의 대략 중앙부에는 제15도ab에 도시한 바와 같이 상기 회전력 발생수단(600)을 구성하는 회전드럼(610)(후술함)이 설치되는 드럼케이싱부(520)가 형성된다.

이 드럼케이싱부(520)는 전후방향 중앙에서 선단측으로 편위된 위치에 설치하는 것이 바람직한 바, 이는 부선(500)의 무게중심을 중앙에서 선단부측으로 편위되도록 함으로써 부선(500)의 선단측은 들리지 않고 해수중에 잠김과 아울러 후단측은 대부분이 해수면상으로 노출되도록 함으로써 파력을 효율적으로 활용할 수 있도록 되어 있다.

특히, 부선(500)과 이에 설치되는 회전력 발생수단(600) 및 압력유체 발생수단(700)을 포함한 전체 무게중심을 단축의 선단측으로부터 1/3지점에 위치토록 함으로써 부선(500)의 후단측 장변(연결간(420)과 연결된 장변)은 해수면에 잠기지 않는 상태에서 선단측으로 갈수록 하향 경사지는 상태로 유지되도록 함으로써 부선(500)에 작용하는 수평방향 파압의 수직분력이 부선(500)을 상승시키는 힘으로서 작용하게 되어 부선(500)의 승강 작동이 더욱 활발하게 이루어지도록 한다.

부선(500)의 상면에는 보수, 유지를 위한 맨홀(530)이 설치되어 있다.

상기 회전력 발생수단(600)은 제10도a 및 제15도abc에 도시한 바와 같이 상기 부선(500)의 드럼케이싱부(520)내에 회전가능하게 설치되는 회전드럼(610)과, 이 회전드럼(510)에 권취시단부가 고정된 채 권취되어 그 끝단이 상기 선회틀(420)의 암부재(323)선단에 고정연결된 구동용 와이어 로프(620) 및, 상기 회전드럼(610)에 상시 구동용 와이어 로프(620)를 권취하는 방향으로 회전력을 부여하는 회전탄성부재(630)로 구성된다.

상기 회전드럼(610)은 제15도d에 도시한 바와 같이 드럼케이싱부(520)내에서 좌우방향 수평으로 고정된 고정축(614)에 회전가능하게 지지되는 것으로, 구동용 와이어 로프(620)가 권취되는 원통부(611)와, 이 원통부(611)의 양측에 고정되는 원판부(612)로 구성되며, 원판부(612)의 중심부에는 베어링 박스(613)가 형성되어 원판부(612)를 고정축(614)에 대하여 지지하기 위한 베어링(615)이 삽입설치된 구조로 되어 있다.

도시예에서는 상기 회전탄성부재(630)로서 회전드럼(610)의 내부에서 내측단은 고정축(614)에 고정되고 외측단은 권취드럼(610)의 원통부(611)에 고정되는 스파이럴 스프링이 사용되고 있으나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니고 회전드럼(610)을 상시 구동용 와이어 로프(620)가 권취되는 방향으로 탄성적으로 회전복원되도록 할 수 있는 구조라면 어떠한 구조를 채용할 수도 있는 것이다.

한편, 구동용 와이어 로프(620)의 권취길이는 설치장소의 예상되는 파고를 감안한 길이로 설정되는 것으로, 예상되는 파고보다 높은 파고의 파도 칠 경우에는 구동용 와이어 로프(620)가 회전드럼(610)으로부터 완전히 풀린 상태로 되고, 이 상태에서 계속되는 파도에 의하여 부선(500)이 상승압력을 받게 되면 구동용 와이어 로프(620)가 절단되거나 그 힘이 회전드럼(610), 부선(500), 승강지지수단(400), 선회지지수단(300) 등에 전달되어 이들을 파손시킬 염려가 있게 되는 바, 이를 방지하기 위하여 안전연결수단(640)이 구비된다.

상기 안전연결수단(640)은 제15d도에 도시한 바와 같이 상기 회전드럼(610)에는 구동용 와이어 로프(620)의 권취시 단부가 고정되는 부위에 법선방향으로 형성되는 홈(641)과, 이 홈(641)에 끼워져 외측단이 돌출되는 안전핀(642)으로 구성되며, 상기 안전핀(642)의 돌출단에 구동용 와이어 로프(620)의 권취시단부가 연결되어 상기 구동용 와이어 로프(620)가 회전드럼(610)으로부터 완전히 풀렸을 때 그 권취시단부가 회전드럼(610)으로부터 이탈되도록 되어 있다.

상기 안전핀(642)은 구동용 와이어 로프(620)의 견인력에 따른 모멘트에 의하여 내측단은 권취방향 반대측이 홈(641)내면에 밀착되고 외측단은 권취방향측이 홈(641)내면에 밀착되도록 함으로써 구동용 와이어 로프(620)가 완전히 풀려 구동용 와이어 로프(620)에 작용하는 견인력이 회전드럼(610)의 법선방향으로 작용할 경우 안전핀(642)이 쉽게 이탈되도록 하기 위하여 제15도d에 도시한 바와 같이 권취방향 측면에는 내측단에 만곡형 절취부(643)가 형성되고 권취반대방향 측면에는 내측단에 밀착부(644)를 제외하고 절취부(645)가 형성되어 있다.

또한 제15e도에 도시한 바와 같이 상기 홈(641)의 일측에는 브래키트(646)가 인접설치되고 이에 상기 홈(641)내의 안전핀(642)을 누르는 조임나사(647)가 체결되어 안전핀(642)이 불필요하게 이탈되는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 회전드럼(610)에 권취된 구동용 와이어 로프(620)는 회전드럼(610)으로부터 인출되는 위치가 그 중심부에서 선단측(파도의 진행방향에서 볼때는 후방측)으로 편위된 위치에 있도록 하는 것이 바람직하며, 선단측에서 단축의 1/3지점에 위치하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기 압력유체 발생수단(700)은 제10a, 10b도 및 제15a, 15b도에 도시한 바와 같이 드럼케이싱부(520)의 상부에 설치되며, 토출구(도시되지 않음)가 상기 압력유체 이송수단(900)을 구성하는 이송호스(910)(후술함)에 연결되는 것이다.

압력유체 발생수단(700)으로서는 액체펌프와 공기펌프를 사용할 수 있으며, 피스톤펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

여기서 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프를 사용한 경우에는 그 흡입구(도시되지 않음)을 부선(500)의 저면에 위치시켜 항상 해수면에 잠기도록 하며, 압력유체 발생수단(700)으로서 공기펌프를 사용한 경우에는 해수가 침입하지 않도록 상부측에 위치시킨다.

상기 일방향 전동수단(800)은 부선(500)이 파력에 의하여 상승하면서 회전드럼(610)에 권취된 구동용 와이어 로프(620)가 풀릴 때 발생되는 회전드럼(610)의 회전력만을 압력유체 발생수단(700)측으로 전달하기 위한 것으로, 제15a, 15b, 15c도에 도시한 바와 같이 상기 회전드럼(610)의 일측 원판부(612)에서 축방향으로 연장되는 전동축(810)과, 이 전동축(810)에 일방향 클러치(820)로 연결된 구동스프로킷(830)과, 상기 압력유체 발생수단(700)의 축에 고정되는 종동스프로킷(840) 및 양측 스프로킷(830)(840)사이에 걸쳐지는 체인(850)으로 구성된다.

일방향 클러치(820)는 회전드럼(610)이 구동용 와이어 로프(620)가 풀리는 방향으로 회전할 때만 그 회전력을 구동스프로킷(830)에 전달되도록 하고 그 반대, 즉 구동용 와이어 로프(620)가 감기는 방향으로 회전할 때는 그 회전력이 구동스프로킷(630)에 전달되지 않도록 하는 것으로 도시예에서는 일방향 클러치(620)로서 일방향 클러치 베어링을 사용하고 있으나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니고 회전드럼(610)의 일방향 회전력만을 압력유체 발생수단(700)측으로 전달할 수 있는 구조라면 어떠한 구조를 채용할 수도 있는 것이다.

상기 압력유체 이송수단(900)은 제10도ab, 제16도 내지 제22도d에 도시한 바와 같이, 상기 압력유체 발생수단(700)의 토출구에 연결되어 상기 지주부재(310)의 상단에 연결되는 이송호스(910)와, 상기 지주부재(310)의 하단에 연결되는 섹터별 이송관(920)과, 상기 발전섹터(S1)에 수직으로 설치되어 상기 섹터별 이송관(920)과 상기 터빈(T) 사이에 연결되는 주이송관(950)으로 구성된다.

상기 압력유체 이송호스(910)는 상기 선회지지수단(300)의 지주부재(310)의 상단에 삽입연결되는 것으로, 이때 지주부재(310)의 상단에 회전가능하면서도 기밀을 유지할 수 있는 캡부재(911)를 설치하고 이 캡부재(911)에 압력유체 이송호스(910)를 패킹(도시되지 않음)을 개재하여 연결하는 것에 의하여 선회지지수단(300)이 어느 방향으로 선회하더라도 압력유체 이송호스(910)가 비틀리거나 꼬이는 일이 없도록 되어 있다.

이를 위하여 지주부재(310)의 상단에 캡부재(911)의 사이에는 통상적인 회전부위의 누설방지를 위한 메카니칼 실(Mechanincal Seal)(도시되지 않음)이 설치된다.

상기 압력유체 이송호스(910)는 승강지지수단(400)의 연결간(420)과 와이어 로프(410), 선회지지수단(300)의 포스트부재(326) 등에 결속되어 유동되지 않도록 설치된다.

상기 섹터별 이송관(920)은 지주부재(310)의 하단에 연결되어 프레임(100)의 저면에 고정된다.

상기 각 섹터별 이송관(920)은 주이송관(940)에 개별적으로 연결할 수도 있으나, 배관라인을 감소시킴과 아울러 각 섹터별로 발생된 가압수를 효율적으로 취합하기 위하여 몇 개씩의 섹터별 이송관(920)을 1차 취합이송관(930)으로 연결하고, 이 1차 취합이송관(930)들을 다시 주이송관(950)에 연결되는 몇 개의 2차 취합이송관(940)에 연결하는 것이 바람직하다.

제16도에서 보인 도시예에서는 프레임(100)을 2등분하는 위치에 2차 취합이송관(940)을 설치하여 전후로 구분하고 각 부분에 2개로 구분한 각 영역에는 3개씩의 2차 취합이송관(940)에 연결되는 1차 취합이송관(930)을 설치하며, 각 1차 취합이송관(930)에는 양측에서 5개 섹터별 이송관(920)으로 된 섹터별 이송관군 10개군씩을 연결하고, 1차 취합이송관(930)은 좌우측 2차 취합이송관(940)에 각각 연결하고 있으나, 이는 발전규모에 따라 가압수발생섹터(S2)의 갯수가 정해지는 것이므로 도시예로서 국한되는 것은 아니다.

또한 상기 이송관들의 구경은 섹터별 이송관(920)에서 주이송관(950)으로 갈수록 유량이 증가되므로 이 유량의 증가를 고려하여 섹터별 이송관(920), 1차 취합이송관(930), 2차 취합이송관(940), 주이송관(950)의 순으로 점차 크게 설정되며, 섹터별 이송관(920), 1차 취합이송관(930) 및 2차 취합이송관(940)에는 가압수가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지밸브(CV1)(CV2)(CV3)들이 설치된다.

또한 상기 섹터별 이송관(920), 1차 취합이송관(930), 2차 취합이송관(940)은 제17a, 17b도 제19a, 19b도에 도시한 바와 같이 프레임(100)의 저면에 지지대(921)(931)(941)등으로 보강지지된다.

상기 주이송관(950)은 프레임(100)의 발전섹터(S1)에 상당하는 위치에 상향 설치된 보조프레임(160)의 상부로 연장설치된다.

상기 주이송관(950)과 2차 취합이송관(940)의 사이에는 압력유체의 이송과정에서 발생되는 맥동현상을 완화시킴과 아울러 발전섹터(S1)에 설치된 각종 시설들의 하중을 지지하기 위한 부력을 부여하기 위한 서지탱크(960)가 설치된다.

상기 서지탱크(960)는 제20a, 20b도 및 제21a, 21b도에 도시한 바와 같이 프레임(100)의 저면에 고정설치되며, 주이송관(950)의 하단부를 감싸는 원통부(961)와, 이 원통부(961)의 상,하단면을 구성하는 상,하부 구면판(962)(963)으로 구성되며, 하부 구면판(963)의 중앙에는 맨홀(964)이 설치된다.

상기 서지탱크(960)의 원통부(961)는 제21a, 21b도에 도시한 바와 같이 이중관으로 형성하여 그 내부에 압축공기가 충전되는 에어포킷(965)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프를 사용한 경우에는 2차 취합이송관(940)에서 이송된 압력유체, 즉 압력수가 일정수위를 유지하도록 설정되며, 그 내부 압력수(W)의 상부에는 일정 압력을 가지는 압축공기가 충전된 에어챔버(966)가 형성된다.

또한 서지탱크(960)내의 압력수(W)가 주이송관(950)의 하단을 통하여 빨려나갈 때 공기가 빨려들어가는 것을 방지하기 위하여 서지탱크(960)내부의 압력수(W) 수위가 일정 높이를 유지하도록 설정된다.

즉, 주이송관(950)의 하단에서 서지탱크(960) 내부의 압력수(W) 수면까지의 높이가 낮을 경우에는 주이송관(950)의 하단을 통하여 압력수(W)가 빨려나갈 때 그 공기가 빨려들어가게 되며, 이와 같이 압력수중에 에어챔버(966)의 공기가 빨려들어가게 되면 이송관내에 수격(Water Hammer)현상이 발생하게 되고 터빈(T)에 심각한 영향을 초래하는 바, 이를 감안하여 설계되어야 하는 것이다.

또 서지탱크(960)의 내부 압력수(W)는 지구의 자전과 관련한 전향력(轉向力)에 의하여 북반구(北半球)에서는 평면에서 보아 반시계방향으로 회전하려는 힘을 받게 되고 남반구(南半球)에서는 시계방향으로 회전하려는 힘을 받게 되는 바, 이와 같은 힘에 의하여 압력수(W)는 와류를 형성하게 되고 이와 같이 와류가 형성되는 경우 외곽부에서는 수위가 상승하는 반면 중심부에서는 수위가 강하하게 되므로 중심부의 수면에서 주이송관(950)의 하단에 이르는 높이가 낮아지게 되어 에어챔버(966)로부터 공기가 빨려 들어가게 된다.

따라서 제21a도에 도시한 바와 같이 서지탱크(960)의 내부에 위치하는 2차 취합이송관(940)의 끝단부에 절곡부(942)를 형성하여 그 절곡부(942)에서 서지탱크(960)로 유입되는 압력수가 서지탱크(960)의 중심부를 향하지 않고 상술한 전향력에 의한 와류현상을 상쇄하는 방향을 향하도록 설치하여 2차 취합이송관(940)에서 서지탱크(960)로 유입되는 압력수가 지구의 자전력에 의하여 발생되는 와류와 반대방향으로 유입되면서 이를 상쇄하도록 한다.

이를 감안하여 북반구에서는 와류의 방향이 반시계방향으로 형성되므로 2차 취합이송관(940)에서 유입되는 압력수가 시계방향으로 유입되도록 하며, 남반구에서는 와류의 방향이 시계방향으로 형성되므로 2차 취합이송관(940)에서 유입되는 압력수가 반시계방향으로 유입되도록 하는 것이다.

도시예에서는 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프를 사용한 경우를 기준으로 설계된 예를 보인 바, 공기펌프를 사용하는 경우에는 압력유체 이송수단(900)을 구성하는 각 이송관(920)(930)(940)들과 서지탱크(960)내에 공기가 채워져 자체로서 부력을 발생시키게 되는 것이므로 이들의 크기를 대폭 줄일 수 있다.

상기 주이송관(950)은 제20도b에 도시한 바와 같이 그 상단은 폐쇄되며, 그 직하부 양측에는 터빈(T)에 연결되는 분지관(952)이 연결되어 있으며, 그 분지점에는 제22도a 내지 d에 도시한 바와 같이 가버너 스필 밸브(970)가 설치되어 터빈(T)에 공급되는 압력유체의 압력이 항상 일정하게 유지되도록 구성되어 있다.

상기 가버너 스필 밸브(970)는 제22a도 내지 22d도에 도시한 바와 같이 상기 주이송관(950)의 분지점에 천공된 스필공(Spill Hole)(971)과, 이 스필공(970)의 외측에 부착된 스필 웨이(Spill Way)(972)와, 상기 주이송관(950)의 외벽에 회동가능하게 설치되어 스필 웨이(972)를 개폐하는 개폐판(973)과, 이 개폐판(973)을 스필 웨이(972)의 외측단에 밀착시키는 밀착수단(980)으로 구성된다.

상기 스필웨이(972)는 제22a도에 도시한 바와 같이 외측으로 갈수록 단면적이 좁아지는 리듀서(Reduser)형으로 형성되며 그 외측단에는 패킹(974)이 설치된다.

상기 개폐판(973)은 제22a도에 도시한 바와 같이 그 상단을 주이송관(950)의 주벽에 고정되는 브래키트(975)에 지지축(976)으로 지지하는 것에 의하여 회동개폐가능하게 설치된다.

상기 밀착수단(980)은 제22a도 내지 22c에 도시한 바와 같이 개폐판(973)을 스필웨이(972)의 외측단에 밀착시켜 기밀을 유지할 수 있는 것이라면 어떠한 구조라도 무방하나, 도시예에서와 같이 상기 개폐판(973)의 하단 양측에 굴대설치된 가동활차(981)와 이에 대응하여 주이송관(950)의 주벽 양측에 굴대설치된 고정활차(982)와, 가동활차(981)에 시단부가 고정되고 가동활차(981)와 고정활차(982)사이에 감기는 밀착용 와이어 로프(983)와, 이 로프(983)의 종단부에 고정되어 로프(983)를 당기는 하중을 부여하는 중량추(984)로 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 스필 웨이(972) 외단부에 대한 밀착력은 개폐판(973)의 자중과 그 외부에 작용하는 수압에 의하여 닫히는 방향으로 작용하는 힘과 중량추(984)의 중량에 의하여 와이어 로프(983)에 작용하여 가동활차(981)를 고정활차(982)측으로 당기는 힘의 합력으로 되며, 이 힘은 안전을 고려하여 설정하는 것으로, 상기 가동활차(981)와 고정활차(982)를 다중활차구조를 채용함으로써 경량의 중량추를 사용하면서도 원하는 밀착력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

다중활차구조를 설명하면, 제22도d에 도시한 바와 같이, 주이송관(950)의 주벽 일측에 설치된 제1고정활차(982a)에 와이어 로프(983)의 시단부를 고정하고 이를 개폐판(973)의 하단 일측에 설치된 제1가동활차(981a)→제1고정활차(982a)와 동축으로 설치된 제2고정활차(982b)→제1가동활차(981a)와 동축으로 설치된 제2가동활차(981b)→주이송관(950)의 주벽 타측에 설치된 제3고정활차(982c)→개폐판(973)의 타측에 설치된 제3가동활차(981c)→제3고정활차(982c)와 동축으로 설치된 제4고정활차(982d)→제3가동활차(981c)와 동축으로 설치된 제4가동활차(981d)→제4고정활차(982d)와 동축으로 설치된 제5고정활차(982e)의 순으로 수평방향으로 권회하고, 다시 방향전환활차(985)(986)을 통하여 수직방향으로 권회방향으로 전환하여 그 끝단에 중량추(984)를 고정설치하는 것이다.

상기 중량추(984)는 일정 중량을 가지는 추몸체(984a)와 이 추몸체(984a)의 상단에 착탈가능한 미세조절용 보조추(984b)로 구성되어 압력유체의 허용압력에 따라 중량추(984) 전체의 중량을 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 터빈(T)과 발전기(G)는 통상적으로 발전용에 사용되는 것이 사용된다.

제23도abc는 발전섹터(S1)에 설치되는 각종 시설물을 보인 것으로, 주이송관(950)의 분지관(952)에 각각 나선관(953)으로 연결되는 터빈(T)과, 이 터빈(T)에 의하여 구동되는 발전기(G)가 설치되며, 컨트롤러(991)들과 변전 및 송전시설(992) 및 사무실과 상주원들의 숙소(993)등이 배치된다.

상기 터빈(T)과 발전(G)은 프레임(100)의 발전섹터(S1)에는 일정 높이를 가지는 보조프레임(160)을 설치하고 이 보조프레임(160)에 터빈(T)과 발전기(G)를 장착하는 것이다.

여기서, 보조프레임(160)은 프레임(100)에서 상부로 돌출설치되어 해수면보다 높은 위치에 설치되어 있으므로 터빈(T)의 배출구(170)가 해수면보다 높은 위치에 놓이게 된다.

한편, 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프를 사용하는 경우에는 터빈(T)의 배출구(170)에서 배출되는 가압수를 해수면상으로 유출시키기 위한 배수로(D)를 설치하며, 공기펌프를 사용한 경우에는 터빈(T)을 가동시킨 압축공기를 대기중으로 배출시키면 되므로 배수로 등의 설치는 생략할 수 있는 것이다.

여기서 터빈(T)은 도시예에서와 같이 상기 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프가 사용된 경우에는 일반적으로 수력 발전에 사용되는 수력터빈이 사용되며, 공기펌프가 사용된 경우에는 압축공기에 의하여 구동되는 에어터빈이 사용된다.

여기서 상기 나선관(953)은 북반구에서는 전향력에 의하여 반시계방향으로 진행되려는 힘을 받게 되므로 그 나선방향을 반시계방향으로 형성하고, 남반국에서는 전향력에 의하여 시계방향으로 진행되려는 힘을 받게 되므로 그 나선방향을 시계방향으로 형성하는 것이 바람직하다.

도면에서는 압력유체 발생수단(700)으로서 액체펌프를 사용하고 터빈(T)으로서 수력터빈을 사용한 예이므로 압력수의 배출통로가 형성되어 있으나 공기펌프와 에어터빈을 사용하는 경우에는 에어터빈을 구동시킨 압축공기는 대기중으로 배출시키도록 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 파력 발전 장치의 작동을 설명한다.

먼저, 시공과정을 설명하면, 상기 프레임(100)과 이에 설치되는 각종 설비들은 면적과 중량이 매우 큰 것으로 해상에 설치함에 있어서 전체를 완전히 조립한 상태에서 설치장소로 이동시킬 경우에는 매우 큰 바지선등이 필요하고 이동시키는 데 많은 시간이 소요되며 또한 작업중 해상의 기후가 급변하여 해안으로 급히 대피하여야 할 경우도 종종 발생하게 되므로 제3도에 2점쇄선으로 구획 표시한 바와 같이 다수개의 부분으로 나누어 각 부분별로 모든 설비를 설치한 상태에서 설치장소로 이동시킨 다음 각 부분을 조립하는 것이 바람직하다.

설치장소로 이동된 다음에는 각 부분들을 서로 조립연결하고, 다수개의 앵커블럭(210)과 앵커로프(220)와 분지로프(221) 및 에어포킷(230)등으로 구성되는 프레임 지지수단(200)에 의하여 프레임(100)의 해수중의 소정 깊이에 떠있는 상태로 지지한다.

여기서 프레임(100)의 설치 위치는 에어포킷(230)에 의한 부상력과 앵커로프(220)과 분지로프(221)의 길이 및 장력에 의하여 결정되는 것으로, 파도가 강하게 치더라도 약간의 유동은 있으나 그 장소에서 크게 벗어나지 않는 상태로 설치되는 것이다.

이때, 앵커로프(220)와 분지로프(221)에 걸리는 장력에 차이가 있을 경우에는 외력은 가장 큰 장력을 가지는 로프(220)(221)에만 걸리는 상태로 되고 이 가장 큰 장력을 가지는 로프(220)(221)이 외력에 의하여 파단되면 그 다음번으로 큰 장력을 가지는 로프(220)(221)이 파단되는 식으로 순차적으로 모두 파단되므로 각 앵커로프(220)와 분지로프(221)에 걸리는 장력을 일정하게 조절한다.

앵커로프(220)과 분지로프(221)의 장력은 장력조절수단(250)에 의하여 조절하는 것으로, 제8도에 도시한 바와 같이 분지로프(221)의 상단과 프레임(100)의 저면에 각각 고정된 연결고리(251)(252)에 굴대설치된 롤러(363)(364)사이에 감기는 조임용 와이어 로프(255)를 조이는 것에 의하여 이루어지는 것으로 이때 조임용 와이어 로프(255)의 끝단부에 장력게이지(도시되지 않음)을 부착함으로써 앵커로프(220)과 분지로프(221)의 장력을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있는 것이다.

한편, 해상이나 해저조건 등에 따라서는 부분적으로 또는 전체적으로 해저면에 앵커봉을 타입하고 이에 앵커로프(220)를 연결할 수도 있다.

상기 서지탱크(960)는 조립완료된 상태에서는 에어포킷(965)과 에어챔버(966)로 인하여 매우 큰 부력을 가지게 되어 해수중에 가라앉히는 데 큰 어려움이 있으므로 여러부분(제20도b에서는 4부분)으로 분해하여 설치장소로 운반하여 해수중에서 조립한 다음 에어포킷(965)과 에어챔버(966)내에 압축공기를 주입하는 것이 바람직하다.

또한 서지탱크(960)는 주벽에 형성된 에어포킷(965)와 내부에 형성되는 에어챔버(966)에 의한 부력에 의하여 그 상부, 즉 발전섹터(S1)에서 집중적으로 가해지는 중량을 충분히 지탱하게 된다.

다음, 발전과정을 설명한다.

먼저, 부선(500)의 승강작동을 설명하면, 제10도b에 도시한 바와 같이 부선(500)은 항상 해수면상에 부상한 상태로 되는 것으로, 파도가 없을 때에는 평균해수면(M.S.L)상에 위치하고, 파도가 있을 때에는 파도의 산와 골사이에서 승강작동하게 된다.

이때, 선회지지수단(300)의 선회틀(320)을 구성하는 포스트부재(326)의 상단이 해수면위로 돌출되어 있고, 그 상단에 승강지지수단(400)을 구성하는 와이어 로프(410)와 연결간(420)이 해수면을 향해 하향 경사지게 연결된 상태에서 그 연결간(420)의 선단부에 부선(500)의 후단측 가장자리가 힌지편(422)(510)과 힌지핀(511)으로 상하 회동가능하게 설치되어 있으므로 강한 파도가 치더라도 부선(500)의 후단측에 들리지 않고 선단측이 해수중에 가라앉는 상태를 유지하면서 파도의 높이, 즉 파도의 산과 골간의 높이 차이만큼 승강작동하게 된다.

또한 부선(500)은 그 자체의 무게 중심이 중심부에서 선단측으로 편위된 상태로 형성되거나, 그 위에 설치되는 드럼케이싱부(520)와 회전드럼(610)과 일방향 전동수단(800) 및 압력유체 발생수단(700)의 배치에 의하여 그 전체 무게 중심이 중심부에서 선단측으로 편위된 상태로 설치되어 있으며, 구동용 와이어 로프(620)의 인출 위치가 중심부에서 선단측으로 편위되어 있으므로 승강지지수단(400)의 연결간(420)에 연결된 부선(500)의 후단측(파도의 진행방향에서 볼 때는 전방측)이 해수중에 가라앉지 않고 항상 들리게 되며 선단측(파도의 진행방향에서 볼 때는 전방측)은 항상 해수중에 가라앉는 식으로 되어 부선(500)의 선단측으로 하향 경사진 상태를 유지하게 되므로 부선(500)의 승강작동은 매우 원활하게 이루어지게 된다.

즉, 부선(500)의 무게 중심의 중심부에 있고 구동용 와이어 로프(620)의 인출위치가 중심부에 있을 경우에는 부선(500)에 대해 하방으로 작용하는 힘은 부선(500)의 단축방향 전체에 걸쳐서 균등하게 작용하게 되므로 선,후단부가 동일한 높이를 유지하게 되므로 부선(500)의 후단부(파도의 진행방향에서 볼 때는 후단측)에 부선(500)의 승강운동과는 무관하며 차라리 나쁜 영향을 주는 파도의 수평파압을 받게 되어 부선(500)이 승강운동이 원활하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 수평파압에 의하여 부선(500)과 이를 지지하고 있는 지지수단(300)(400)들에 강한 힘이 작용하게 되어 부선과 이들 지지수단의 파손을 초래하게 되는 문제점이 있게 되는 바, 본 고안에서는 제11도a와 같이 부선(500)의 무게중심과 구동용 와이어 로프(620)의 인출위치가 중심부로부터 선단측으로 편위되어 있고, 특히 선단에서 1/3지점에 있으므로 부선(500)에 대하여 하방으로 작용하는 힘은 선단측에서 강하고 후단측으로 갈수록 작아지게 되어 부선(500)은 그 선단측이 해수중에 잠기고 후단측은 항상 해수면 상에 노출되는 선단을 향하여 하향 경사진 상태로 유지되므로 파고에 의한 부선(500)의 승강운동이 원활하게 이루어지게 될뿐만 아니라 더욱이 제11b도에 도시한 바와 같이 부선(500)의 후단측에 작용하는 수평파압(P)이 선단으로 하향 경사진 부선(500)의 저면에 작용하면서 그 수직분력(Pv)이 부선(500)을 상승시키는 작용을 하게 되므로 부선(500)의 승강작동은 더욱 원활하게 강력하게 이루어지게 되며, 부선(500)이 상승할 때의 힘을 이용하여 회전력 발생수단(600)을 작동시키는 것이므로 더욱 큰 동력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

한편, 파도의 진행 방향이 승강지지수단(400)에서 부선(500)쪽을 향할 경우에는 부선(500)은 상술한 작용으로 제10도bc와 같이 파도에 따라 승강작동을 계속하게 되는 바, 파도의 진행 방향이 전환되면 부선(500)이 파도에 의하여 파도의 진행 방향으로 밀리게 되며, 부선(500)을 밀고 있는 파력은 부선(500)을 지지하고 있는 승강지지수단(400)과 선회지지수단(300)에 작용하게 되고, 이 힘은 승강지지수단(400)을 선회시켜 선회지지수단(300)의 선회중심과 부선(500)의 중심부를 잇는 수평연장선이 파도의 진행 방향이 일치되도록 하는 힘으로 작용하게 된다.

따라서 파도의 진행 방향이 전환되는 최기에는 승강지지수단(400)의 와이어 로프(410)가 약간 휘어지려고 하나 곧바로 와이어 로프(410)가 고정되어 있는 포스트부재(326)가 일체로 형성된 선회틀(320) 전체가 선회하면서 승강지지수단(400)의 연장선이 파도의 진행방향과 일치하게 되어 제10도bc에 도시한 상태로 원상복귀되어 부선(500)의 승강작동이 원활하게 이루어지게 된다.

결국, 부선(500)은 파도의 진행 방향에 자동적으로 대응하여 항상 후단부측으로부터 진행되어 오는 파도만을 받게 되므로 부선(500)이 선단측이나 측방으로부터 파도를 받아 부선(500)의 후단측이 들리거나 세워져 강한 파력 진행방향 힘이 부선(500)의 저면에 그대로 걸리면서 부선(500)이나 여타 승강지지수단(400) 및 선회지지수단(300)등 파손시키는 일이 없이 파력은 주로 부선(500)을 승강작동시키는 힘으로서 작용하게 되어 파력을 보다 효율적으로 이용할 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 부선(500)은 연결간(420)의 선단에 힌지편(422)(510)과 힌지(511)에 의하여 상하 회동가능하게 연결되어 있으므로 회전력 발생수단(600)이 설치된 위치, 중심에서 전방으로 편위된 위치에서의 승강폭이 크게 되어 후술하는 회전력 발생수단(600)의 작동이 더욱 원활하고 크게 이루어지게 되는 것이다.

상술한 부선(500)의 승강작동에 따른 회전력 발생과정을 설명하면, 부선(500)이 파도의 산위치로 상승하는 과정에서는 선회지지수단(300)을 구성하는 선회틀(320)의 암부재(323) 선단에 고정된 구동용 와이어 로프(620)가 당겨지게 되므로 회전드럼(610)에 권취된 구동용 와이어 로프(620)가 풀리게 되며 구동용 와이어 로프(620)의 풀려나오는 길이에 대응하여 회전드럼(610)이 회전탄성부재(630)에 대항하여 회전하게 된다.

회전드럼(610)이 회전하게 되면, 이 회전드럼(610)을 구성하고 있는 원판부(612)중 일측판에 연결된 일방향 전동수단(800)을 통하여 연결된 압력유체 발생수단(700)이 가동된다.

즉, 회전드럼(610)이 구동용 와이어 로프(620)가 풀리는 방향으로 회전하게 되면 그 원판부(612)중 일측에 고정된 전동축(810)과, 이 전동축(810)에 일방향 클러치(820)를 통하여 연결된 구동스프로킷(830)이 회전하게 되고, 이 회전력이 체인(850) 및 종동스프로킷(840)을 통하여 전달되어 압력유체 발생수단(700)이 가동되며, 이에 따라 압력유체를 발생시키게 된다.

여기서 압력유체 발생수단(700)이 액체펌프인 경우에는 그 흡입구(도시되지 않음)이 해수중에 잠겨 있으므로 해수를 흡입, 가압하여 토출구(도시되지 않음)을 통하여 압력유체 이송호스(910)로 토출하게 되며, 압력유체 발생수단(700)이 공기펌프인 경우에는 대기중에 노출된 흡입구를 통하여 외기를 흡입, 가압하여 토출구를 통하여 압력유체 이송호스(910)로 토출하게 되는 것이다.

또한 회전드럼(610)에 권취되는 구동용 와이어 로프(620)는 설치장소에 따라 예상되는 파고를 감안하여 그 권취길이가 설정되어 있으므로 그 예상되는 파고보다 높은 파도가 치게 되어 구동용 와이어 로프(620)는 회전드럼(610)으로부터 완전히 풀리게 되고 이에 따라 구동용 와이어 로프(620)는 회전드럼(610)에 대하여 법선(法線)방향으로 당겨지게 되면, 구동용 와이어 로프(620)는 안전연결수단(640)의 작용으로 회전드럼(610)으로부터 이탈되어 부선(500)을 상승시키는 파력은 구동용 와이어 로프(620)에는 전달되지 않게 되고 승강지지수단(400)에만 전달되어 부선(500)의 승강운동에 따라 승강지지수단(400)이 승강유동하면서 그 파압은 흡수하게 되므로 구동용 와이어 로프(620)나 부선(500) 및 각 지지수단 등을 파손시키는 일이 없게 된다.

즉, 구동용 와이어 로프(620)은 그 권취시단부가 회전드럼(610)에 법선방향으로 형성된 홈(641)에 끼워진 안전핀(642)의 돌출단에 연결되어 있으므로 구동용 와이어 로프(620)가 완전히 풀린 상태에서 계속하여 회전드럼(610)의 법선방향으로 구동용 와이어 로프(620)에 작용하는 힘에 의하여 안전핀(642)이 빠지면서 구동용 와이어 로프(620)가 회전드럼(610)으로부터 이탈되는 것이다.

상기 안전핀(642)은 홈(641)의 일측에 설치된 브래키트(646)에 체결된 조임나사(647)에 의하여 조여져 있어 평상시에는 안전핀(642)이 홈(641)으로부터 임의로 이탈되는 일이 없도록 되어 있으나, 상술한 바와 같은 구동용 와이어 로프(620)를 회전드럼(610)의 법선방향으로 당기는 힘이 작용할 때 안전핀(642)이 빠져나오는 데는 하등의 지장을 주지 않게 되어 상술한 안전작동이 원활하게 이루어지게 된다.

한편, 부선(500)이 제10도b의 점선으로 표시한 파도의 골에 위치하여 하강할 때는 구동용 와이어 로프(620)는 처지는 상태로 되고 회전드럼(610)은 회전탄성부재(630)에 의하여 반대방향으로 회전하면서 구동용 와이어 로프(620)를 감게 되는 바, 회전드럼(610)이 회전력을 압력유체 발생수단(700)에 전달하는 일방향 전동수단(800)의 일방향 클러치(820)는 회전드럼(610)이 구동용 와이어 로프(620)가 풀리는 방향으로 회전할 때만 그 회전력이 구동스프로킷(830)에 전달되고, 이와 반대로 구동용 와이어 로프(620)가 감기는 방향으로 회전할 때는 그 회전력이 구동스프로킷(830)에 전달되지 않도록 구성되어 있으므로 회전드럼(610)만 회전하게 되고, 구동스프로킷(830)은 회전하지 않게 되어 이 구동스프로킷(830)에 체인(850)과 종동스프로킷(840)으로 연결된 압력유체 발생수단(700)은 가동되지 않게 된다.

따라서 압력유체 발생수단(700)은 항상 펌핑작용이 일어나는 일방으로만 작동하면서 반복적인 작동을 하게 된다.

상술한 압력유체 발생수단(700)의 가동에 따른 압력유체의 이송과정을 설명하면, 각 압력유체 발생수단(700)에서 토출된 압력유체는 압력유체 이송수단(900)을 통해 터빈(T)에 공급되어 터빈(T)을 가동시키게 된다.

압력유체의 이송과정에서는 각 압력유체 발생수단(700)의 토출구에 연결된 압력유체 이송호스(910)와, 이 이송호스(910)의 하단에 연결된 섹터별 이송관(920)을 통해 다수개의 1차 취합이송관(930)에 취합되어 이송되며, 다시 2차 취합이송관(940)에서 취합된 후 주이송관(950)측으로 이송된다.

이때, 각 이송관(920,930,940)들에는 역류방지밸브(CV1,CV2,CV3)들이 설치되어 있으므로 각 단계별 이송과정에서 압력유체가 역류되는 일이 없이 항상 주이송관(950)을 향하여 이송되므로 압력유체의 손실을 배제할 수 있게 되는 것이다.

2차 취합이송관(940)을 통과한 압력유체는 그 끝단에서 서지탱크(960)를 통해 주이송관(950)으로 이송되고 주이송관(950)에서 터빈(T)으로 공급되어 터빈(T)을 가동시키게 되며 터빈(T)의 가동에 따라 발전기(G)가 가동되어 전기를 발생시키게 되는 것이다.

2차 취합이송관(940)의 끝단에 이른 압력유체는 서지탱크(960)내로 유입되고, 여기서 주이송관(950)으로 이송되는 것인 바, 서지탱크(960)에서는 2차 취합이송관(940)에서 이송되는 압력유체의 맥동현상을 완화시켜 터빈(T)에 공급되는 압력유체의 압력과 유량의 변동을 감소시키는 역할을 하게 된다.

이 과정에서 주이송관(950)을 통과하는 압력유체의 압력이 설정치 이상으로 상승되면 주이송관(950)의 상단에 설치된 가버너 스필 밸브(970)가 가동되어 압력을 강하시키게 되므로 터빈(T)측에는 항상 일정한 압력유체가 공급된다.

즉, 제20도b 및 제22도a 내지 d에 도시한 바와 같이 주이송관(950)의 분지점 주벽에는 스필공(971)이 천공되고 이 스필공(971)의 외측에 스필 웨이(972)가 설치되며 이 스필 웨이(972)의 개구단은 개폐판(973)에 의하여 폐쇄함과 아울러 이 개폐판(973)을 밀착수단(980)에 의하여 항상 스필 웨이(972)의 개구단을 밀착 폐쇄하도록 하고 있는바, 주이송관(950)내의 압력이 설정치 이상으로 되면, 내부의 압력이 밀착수단(980)에 의하여 개폐판(973)을 밀착시키고 있는 힘을 이기게 되어 개폐판(973)이 열리면서 압력유체를 해수중으로 배출시키고, 다시 주이송관(950)내의 압력이 설정치로 강하되면 밀착수단(980)의 밀착력에 의하여 개폐판(973)이 스필 웨이(972)를 폐쇄하게 되어 터빈(T)측에는 항상 일정한 압력의 압력유체가 공급되는 것이다.

밀착수단(980)을 작동을 보다 상세히 설명하면, 주이송관(950)의 주벽에 굴대설치된 고정활차(982)에 시단부가 고정된 와이어 로프(983)가 이 고정활차(982)와 개폐판(973)의 하단 양측에 굴대설치된 가동활차(981)사이에 감겨 그 끝단부에는 중량추(984)가 고정된 것으로 중량추(984)의 수직방향으로 작용하는 중량이 방향전환활차(985)(986)를 통해 수평방향으로 전환되어 가동활차(981)와 고정활차(982)사이에 감긴 와이어 로프(983)를 긴장시키는 방향으로 작용하게 되고 이에 따라 가동활차(981)가 고정활차(982)쪽으로 당겨지는 상태로 되므로 가동활차(981)가 굴대설치된 개폐판(973)의 하단부는 고정활차(982)측, 즉 스필 웨이(972)의 개구부측으로 밀착된다.

여기서 개폐판(973)이 닫히는 방향으로 작용하는 힘, 즉 개폐판 폐쇄력은 개폐판(973)의 자중에 의하여 닫히는 방향으로 작용하는 힘과 개폐판(973)의 전면에 작용하는 수압 및 상기 밀착수단(980)에 의한 밀착력으로 결정되는 것인 바, 주이송관(950) 내의 압력이 설정치 이하인 경우에는 주이송관(950)내의 압력과 폐쇄력이 상쇄되거나 폐쇄력이 크게 되어 개폐판(973)은 닫힌 상태로 유지되는 것이며, 주이송관(950)내의 압력이 설정치 이상으로 되며 그 압력이 상술한 폐쇄력을 이겨 개폐판(973)을 밀쳐내면서 주이송관(950)내의 압력유체가 해수중으로 배출되면서 내부압력이 강하되고, 이에 따라 주이송관(950)내의 압력이 다시 설정치 이하로 되면 폐쇄된 상태로 복귀되면서 주이송관(950)을 통하여 터빈(T)으로 공급되는 압력유체의 압력을 항상 일정하게 유지하는 것이다.

상기 밀착수단(980)은 가동활차(981)와 고정활차(982)를 각 1개씩 설치하여도 무방하나 이 경우 중량추(984)의 중량을 크게 하여야 하므로 도시예에서와 같이 제1 내지 제4동활차(981a..981d) 및 제1 내지 제5고정활차(982a..982e)로 이루어지는 다단활차구조를 채용함으로써 중량추(984)의 중량을 줄일 수 있는 잇점이 있다.

상술한 압력유체 이송과정을 거쳐서 주이송관(950)에서 공급되는 압력유체는 분지관(952)에 연결된 나선관(953)을 통하여 터빈(T)으로 유입되는 것으로, 여기서 나선관(953)은 북반구의 경우 그 나선방향을 반시계방향으로 형성하고, 남반구의 경우에는 그 나선방향을 시계방향으로 형성하는 것이므로 지구의 자전에 따른 전향력에 의하여 유동저항을 받게 되는 것을 배제하여 보다 압력유체를 효율적으로 활용할 수 있게 되는 것이다.

또한 압력유체 발생수단(700)이 액체펌프인 경우 터빈(T)을 가동시키고 배출되는 가압수는 터빈(T)의 배출구(170)를 통하여 해수면 상으로 배출되는 바, 터빈(T)은 프레임(100)의 상면보다 높은 보조프레임(160)상에 설치되어 있으므로 그 배출구(170)가 해수면보다 높은 위치에 있어 가압수는 배수로(D)를 통하여 원활하게 배수된다.

또 압력유체 발생수단(700)이 공기펌프인 경우에는 액체펌프의 경우와는 달리 공기터빈을 가동시킨 압축공기는 대기중으로 배기되는 것이다.

제23a, 23b, 23c도는 본 발명에 사용되는 터빈(T)과 발전기(G)의 일례를 보인 것인 바, 압력유체에 의하여 발전을 할 수 있는 구조의 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

발전기에 의하여 발전된 전기는 발전섹터(S1)에서 변전된 후 해저 케이블이나 해상 가공선을 통하여 육상으로 송전된다.

제24도는 본 발명의 파력 발전장치의 다른 설치예를 보인 것으로, 여기서는 중앙부에 변전 및 송전시설과 사무실 및 숙소 등을 가지는 중앙통제기지(HQ)와, 이 중앙통제기지(HQ)의 주위에 배열되어 각각 발전섹터(S1)와 압력유체 발생섹터(S2)를 가지는 발전기지(SQ)를 구비하여 각 발전기지(SQ)에서 발전된 전력을 중앙통제기지(GQ)에서 취합하여 변전하고 해저케이블이나 해상 가공선을 통하여 육상으로 송전하도록 한 것이다.

본 실시례에서 상기 발전기지(SQ)는 상주원들이 상주하는 것은 아니므로 상술한 발전섹터(S1)에 사무소나 숙소 등을 설치할 필요는 없으며, 단지 각 발전기지(SQ)의 점검과 보수시 급작스런 기상의 변화로 인한 만일의 사태가 발생하였을 때 임시로 대피할수 있는 시설을 구비하면 되고, 평상적인 관리와 제어등은 중앙통제기지(HQ)에서 수행하도록 하면 된다.

본 발명은 상술한 실시례로서만 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (13)

1. 해수중에 설치된 프레임상에 설치된 다수개의 지주부재에 연결되어 해수면상에 위치한 다수개의 부선이 파도에 의하여 승강작동하는 단계와; 각 부선의 승강운동을 회전운동으로 변환시키는 단계와; 이 회전운동에 의하여 각 부선에 설치된 압력유체 발생수단을 작동시키는 단계와; 이 압력유체 발생수단 작동단계에서 발생되는 압력유체를 하나의 주이송관으로 이송함과 아울러 이송되는 압력유체의 압력이 설정치 이상으로 되었을 때 가버너 스필 밸브가 자동적으로 열려 압력을 강하시키고 다시 압력유제의 압력이 설정치 이하로 되면 가버너 스필 밸브가 자동적으로 닫혀 정상적인 이송이 이루어지도록 하는 단계와; 주이송관으로 이송된 압력유체를 이용하여 터빈을 작동시키는 단계와; 터빈에 연동되는 발전기를 작동시켜 전력을 발생시키는 단계로 구성되는 파력 발전 방법.
2. 해상에 일정한 범위내에서 해저 일정 깊이에 설치되며 중앙의 발전섹터(S1)와 이 발전섹터(S1)를 중심으로 일정 간격으로 배열되는 다수개의 압력유체발생섹터(S2)를 가지는 프레임(100)과; 이 프레임(100)을 해상에 유동가능하게 지지하는 프레임 지지수단(200)과; 상기 프레임(100)의 압력유체발생섹터(S2)에 각각 설치되어 그 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 다수개의 선회지지수단(300)과; 이 선회지지수단(300)의 상단에 연결되는 승강지지수단(400)과; 각 승강지지수단(400)의 선단에 연결되어 해수면상에서 파도에 의하여 승강운동하는 부선(500)과; 이 부선(500)에 설치되어 부선의 승강운동을 회전력으로 전환시키는 회전력 발생수단(600)과; 각 부선(500)의 상면에 설치되는 압력유체 발생수단(700)과; 상기 회전력 발생수단(600)의 일방향 회전력만을 압력유체 발생수단(700)측으로 전달하는 일방향 전동수단(800)과; 각 압력유체 발생수단(700)에서 토출되는 압력유체를 발전섹터(S1)로 이송하는 압력유체 이송수단(900)과; 상기 발전섹터(S1)에 설치되어 상기 압력유체 이송수단(900)에서 이송되는 압력유체에 의하여 발전에 필요한 동력을 발생시키는 터빈(T) 및; 이 터빈(T)에 의하여 구동되는 발전기(G)로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
3. 제6항에 있어서, 상기 프레임 지지수단(200)에는 프레임(100)에 고정설치되어 해수중에 위치하는 다수개의 에어포킷(230)을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
4. 제6항에 있어서, 상기 선회지지수단(300)은 각 압력유체발생섹터(S2)에 수직으로 설치되는 중공축인 지주부재(310)와, 각 지주부재(310)에 회전가능하게 지지되어 상단 일부가 해수면상으로 돌출되는 선회틀(320)로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
5. 제6항에 있어서, 상기 승강지지수단(400)은 선회지지수단(300)의 해수면상으로 돌출된 상단부에 고정연결되는 와이어 로프(410)와, 이 와이어 로프(410)의 선단에 연결되어 그 선단에 상기 부선(500)이 연결되는 연결간(420)으로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
6. 제18항에 있어서, 상기 연결간(420)은 부선(500)이 연결되는 선단측으로 갈수록 점차 넓어지는 삼각형 구조로 이루어지며, 상기 연결간(420)과 부선(500)은 상하방향으로 회동가능하게 힌지연결하여서 됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 부선(500)은 대략 장방형으로 형성되며 그 무게 중심이 중앙부에서 선단측으로 편위된 위치에 있는 배모양으로 형성되며, 그 두 장변중 후방측 장변의 중간부분이 상기 승강지지수단(400)의 선단부에 상하 회동가능하게 힌지연결됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
8. 제22항에 있어서, 상기 부선(500)의 중간부에 상기 회전력 발생수단(600)과 압력유체 발생수단(700) 설치되는 케이싱부(520)가 설치됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 회전력 발생수단(600)은 상기 부선(500)의 케이싱부(520)내에 회전가능하게 설치된 회전드럼(610)과, 이 회전드럼(610)에 권취시단부가 고정된 채 권취되어 그 끝단이 선회지지수단(300)이 일부에 고정된 구동용 와이어 로프(620) 및, 상기 회전드럼(610)을 상시 와이어 로프(620)를 권취하는 방향으로 회전탄력지지하는 회전탄성부재(630)로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
10. 제6항에 있어서, 일방향 전동수단(800)은 상기 회전력 발생수단(600)의 일측에서 축방향으로 연장되는 전동축(810)과, 이 전동축(810)에 일방향 클러치(820)로 연결된 구동스프로킷(830)과, 상기 압력유체 발생수단(700)의 축에 고정된 종동스프로킷(840) 및 양측 스프로킷(830)(840)사이에 걸쳐지는 체인(850)으로 구성됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
11. 제6항에 있어서, 상기 압력유체 이송수단(900)을 구성하는 관로의 도중에는 압력유체의 맥동현상을 완화하기 위한 서지탱크(960)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
12. 제38항에 있어서, 상기 서지탱크(960)의 상단부에는 에어챔버(966)가 형성된 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
13. 제6항에 있어서, 상기 압력유체 이송수단(900)에는 가버너 역할을 하는 스필밸브(970)가 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.