KR100564330B1 - 조력수조 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고조 또는 저조시 펌프를 이용하여 수조 내외의 수위차를 극대화하고 소규모로 해양 가두리 양식장 등의 현장에서 발전가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상부 표면에 공기가 유출입되는 공기 유출입구를 가지며, 해저지반에 고정 지지되는 수조; 상기 수조의 측벽 하단부에 부착되고 해수를 수조내외로 급배수하는 펌프; 상기 수조의 측벽 하단부에 부착되고 해수의 유출입을 제어하는 제 1 밸브; 상기 수조의 바닥면 중심부에 부착되는 수차발전기; 및 상기 수차발전기 하단에 설치되고 해수의 유출입을 제어하는 제 2 밸브를 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 적은 예산으로 용이하게 설치가능하고, 펌프를 가동하여 수위차를 극대화하기 때문에 보다 효율적으로 발전할 수 있을 뿐만 아니라 조수간만의 차가 심하지 않은 지역이라도 용이하게 적용하여 발전가능하다는 효과를 가진다.

Description

조력수조 발전장치{TIDAL TANK POWER SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 조력수조 발전장치의 대략적 단면도이다.

도 2 내지 7은 본 발명에 따른 조력수조 발전장치가 발전하는 각 단계를 도시한 도면이다.

** 주요한 도면 부호의 설명 **

1 조력수조 발전장치

10 수조

11 공기출입구

12 수조 지지부재

20 펌프

30 제 1밸브

40 수차발전기

50 제 2밸브

본 발명은 조력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고조 또 는 저조시 펌프를 이용하여 수조 내외의 수위차를 극대화하고 소규모로 해양 가두리 양식장 등의 현장에서 발전가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 조력발전 시스템은 조수간만의 차가 큰 하구에 댐을 건설하고 그 내부에 발전장치를 배치하여 발전하는 시스템을 사용한다.

하지만, 이러한 조력발전 시스템은 대규모로 운용됨으로써 그 건설비용이 막대하게 소요된다는 문제점이 있으며, 조수간만의 차가 매우 커야하므로 지역적으로 한정된 장소에서만 운용이 가능하다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안한 것으로, 조수간만의 차가 상대적으로 적더라도 펌프를 이용하여 수위차를 극대화하여 발전가능한 에너지를 확대할 수 있으며, 해수를 수조내에 저장함으로써 지역적 제한이 없고 소규모로 현장에 설치가능한 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 상부 표면에 공기가 유출입되는 공기 유출입구를 가지며, 해저지반에 고정 지지되는 수조; 상기 수조의 측벽 하단부에 부착되고 해수를 수조내외로 급배수하는 펌프; 상기 수조의 측벽 하단부에 부착되고 해수의 유출입을 제어하는 제 1 밸브; 상기 수조의 바닥면 중심부에 부착되는 수차발전기; 및 상기 수차발전기 하단에 설치되고 해수의 유출입을 제어하는 제 2 밸브를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 일실시예의 구성과 동작을 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조력수조 발전장치의 단면도이다. 수조(10)는 내부 수용공간에 해수를 저장할 수 있으며, 수조(10)의 상단 표면에는 공기가 자유롭게 유출입할 수 있도록 내부 수용공간과 연통되는 공기출입구(11)가 설치되어 있다. 이 공기출입구(11)를 통해 대기압이 작용하게 된다. 상기 수조의 양 측면 하단부에는 하방으로 연장되어 있는 다수개의 지지부재(12)가 설치되어 있어 수조가 넘어지지 않도록 해저지반에 고정 지지되어진다. 또한, 수조(10)의 측벽 하단부에는 해수를 수조(10) 내외로 급배수하며, 수조(10) 내 외 해수의 수위차를 증가시키는 펌프(20)가 부착되어 있으며, 펌프(20)의 반대측 측벽 하단부에는 해수의 유출입을 제어할 수 있는 제 1밸브(30)가 부착된다. 그리고, 수조(10)의 바닥면 중심부에는 수차발전기(40)가 설치되어 있어 해수의 유출입에 따라 수차가 회전하여 발전한다. 이 수차발전기(40) 하단에는 해수의 유출입을 제어할 수 있는 제 2밸브(50)가 설치되어 있다.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조력수조 발전장치가 발전하는 각 단계를 도시하고 있다.

우선 도 2에서 해수는 고조시이다. 이 때, 제 1밸브(30)와 제 2밸브(50)를 모두 닫고 수조(10)의 측벽 하단부에 설치된 펌프(20)를 가동하여 수조(10)외 해수를 수조(10)내로 퍼 넣는다. 펌프(20)는 수조내 수위가 일정 높이가 될 때까지 가동된다. 이로써 수조(10) 내의 수위는 고조시의 수조외 수위보다 일정 높이만큼 상승하게 된다. 이렇게 펌프(20)를 가동하여 수조(10)내 수위를 상승시키는 것은 저조시 수조(10)내외간의 해수 수위차이를 더욱 크게 하여 발전량을 높이고자 하는 것이다.

시간이 경과하여 도 3 도시된 바와 같이 해수가 저조에 도달하게 된다. 이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 조력발전 수조장치는 닫혔던 제 2밸브(50)를 열게되고, 수조(10)내 저장되어 있던 해수가 수조(10)내외의 수위차에 의해 제 2밸브(50)를 통해 유출되게 되고 수차발전기(40)는 발전을 하게된다.

시간이 경과하여 도 4에 도시된 바와 같이 수조(10)내외의 수위차가 미미하여 더 이상 발전이 되지 않으면 제 1밸브(30)을 열어 수조(10)외로 해수가 유출시켜 수조(10)내외의 수위차를 일치되도록 조절한다. 수조(10)내외의 수위차가 일치되면 모든 밸브를 닫고 펌프(20)를 가동하여 수조(10)내의 해수를 수조(10)외로 배수시킨다. 이러한 단계가 도 5에 도시되어 있다. 펌프(20)는 수조(10)내의 수위를 수조(10)외 해수 수위보다 낮은 일정 높이까지 하강시키게 된다. 이렇게 펌프(20)를 가동하여 수조(10)내 수위를 하강시키는 것은 고조시 수조(10)내외간의 해수 수위차이를 더욱 크게 하여 발전량을 높이고자 하는 것이다. 시간이 경과하면 다시 해수는 고조에 도달하게 된다. 이 단계가 도 6에 도시되어 있다. 해수가 고조에 이르면 제 2밸브(50)를 열어 수조(10)외의 해수가 수조(10)내로 유입되도록 한다. 이 때, 수차발전기(40)는 또 발전을 하게된다. 도 7에는 시간이 경과하여 더 이상 수위차가 존재하지 않아 발전이 이루어지지 않을 경우가 도시되어 있다. 이 때 제 1밸브(30)를 열어 수조(10)내외의 수위차를 일치시키게 된다. 이러한 단계가 종료되면 본 발명의 일실시예에 따른 조력수조 발전장치는 도 2에 도시된 단계로 넘어감으로써 상술한 각 단계를 동일하게 반복하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 조력수조 발전장치는 해수의 고조 및 저조의 사이클링에 따라 지속적으로 발전이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 조력수조 발전장치는 적은 예산으로 용이하게 설치가능하고, 펌프를 가동하여 수위차를 극대화하기 때문에 보다 효율적으로 발전할 수 있을 뿐만 아니라 조수간만의 차가 심하지 않은 지역이라도 용이하게 적용하여 발전가능하다는 효과를 가진다.
또한 수조 내부로 해수가 유입되는 경우와 외부로 유출되는 경우에 수차발전기를 가동하여 발전을 하게 됨으로써, 발전능력이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 상부 표면에 공기가 유출입되는 공기 유출입구(11)를 가지며, 상기 공기 유출입구(11)와 연통되는 내부 수용공간이 형성되고, 해저지반에 고정 지지되는 수조(10);

   외부 해수의 수위와 상기 수조(10) 내부에 채워지는 해수와의 수위차를 증가 시킬 수 있도록 상기 수조(10)의 측벽 하단부에 부착되고 해수를 수조 내외로 급배수하는 펌프(20);

   수위 차에 따른 수압에 의해 외부 해수가 상기 수조(10) 내부로 유출입 될 수 있도록 상기 수조(10)의 측벽 하단부에 부착되고 상기 수조(10) 내부로의 해수 유출입을 제어하는 제 1 밸브(30);

   수위 차에 따른 수압에 의해 유입 및 배출되는 해수를 이용하여 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 상기 수조(10)의 바닥면 중심부에 형성되는 수차발전기(40); 및

   상기 수차발전기(40) 하단에 설치되고 해수의 유출입을 제어하는 제 2 제어밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 조력수조 발전장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 조력수조 발전장치는

   해수 고저 시, 상기 제 1 밸브(30)와 제 2 밸브(50)를 닫고 상기 수조(10) 내 해수 수위가 수조(10) 외 해수 수위보다 높아지도록 상기 펌프(20)를 가동하여 상기 수조(10) 외 해수를 상기 수조(10) 내로 급수하는 단계;

   해수 저조 시, 상기 제 2 밸브(50)를 열고 상기 수조(10) 내 해수를 수조(10) 외로 유출시키면서 상기 수차발전기(40)를 가동시켜 수차발전하는 단계;

   상기 수차발전이 완료된 후, 상기 제 1 밸브(30)를 열어 상기 수조(10) 내 해수 수위를 저조 상태인 수조(10) 외의 해수 수위와 일치시키는 단계;

   상기 제 1 밸브(30)와 상기 제 2 밸브(50)를 닫고 상기 수조(10) 내 해수 수위가 저조인 상기 수조(10) 외 해수 수위보다 낮아지도록 상기 펌프(20)를 가동하여 상기 수조(10) 내 해수를 상기 수조(10) 외로 배수하는 단계;

   상기 배수가 완료되고 다음의 해수 고조 시, 상기 제 1 밸브(50)를 열어 상기 수조(10) 외 해수를 상기 수조(10) 내로 유입시키면서 상기 수차발전기(40)를 가동시켜 수차발전하는 단계;

   상기 수차발전이 완료된 후, 상기 제 1 밸브(30)를 열어 상기 수조(10) 내 해수 수위를 고조 상태인 상기 수조(10) 외 해수 수위와 일치시키는 단계;

   를 순차적으로 실행하면서 상기 수조(10) 내 외의 수위차를 증가시키고, 상기 수조(10) 내 외로 유입 및 배출되는 해수를 이용하여 상기 수차발전기(40)를 가동시켜 전기에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 조력수조 발전장치의 발전방법.

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