KR100564333B1 - 해수를 이용한 에너지 저장시스템 및 그 설비방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 이용하는 에너지 저장시스템 및 그 설비방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내륙에 위치한 인공호수의 수심과 해수층과의 수심차를 이용하여 해수를 인공호수측으로 유입시킴으로써 인공호수에 에너지를 저장하는 시스템에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 해수층과 면한 내륙으로부터 소정의 간격을 띄운 지점에서 소정의 넓이와 소정의 깊이로 굴착하여 형성되는 인공호수와 내륙 댐; 상기 해수층으로부터 상기 인공호수 측으로 해수가 유입되도록 상기 내륙 댐의 하단부를 관통하는 송수관; 상기 송수관 내에 설치되는 수차 발전기를 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 내륙상의 양수발전 방식과 달리 고낙차를 이용하지 않고 인공호수의 수위와 해수층의 수위차만으로 발전을 할 수 있으며, 해수를 이용하기 때문에 가뭄 등에 따른 용수상의 한계를 극복할 수 있으며, 특히 심층수를 사용할 경우 수산물 양식, 생수 개발 등의 식품개발, 적조 방지 등의 연안환경 개선 등의 효과를 가진다.

Description

해수를 이용한 에너지 저장시스템 및 그 설비방법{ENERGY STORAGE SYSTEM USING SEAWATER AND EQUIPMENT METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요 부호 설명 *

1 해수를 이용한 에너지 저장시스템

10 해수층

11 심층수

20 인공호수

30 내륙 댐

40 송수관

50 수차발전기

60 제 1펌프

70 제 2펌프

80 내륙

본 발명은 해수를 이용한 에너지 저장시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내륙에 위치한 인공호수의 수심과 해수층과의 수심차를 이용하여 해수를 인공호수측으로 유입시킴으로써 인공호수에 에너지를 저장하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 내륙에서 사용되는 수력발전소는 발전에 사용한 물을 흘려보내지만, 이 물을 버리지 않고 아래쪽에 저수지를 만들어 저장해 두었다가 다시 퍼 올려서 이용하는 양수발전도 내륙에서는 사용되고 있다. 이 양수발전은 하부 저수지와 상부 저수지를 만들어 주간에 전력의 수요가 많을 때는 상부 저수지의 물로 보통의 수력발전처럼 발전을 한다. 그리고 사용한 물은 하부 저수지에 저장해 두었다가 야간이나 휴일과 같이 전력이 남아 돌 때 화력발전소나 원자력발전소의 전력을 이용해서 하부 저수지의 물을 상부 저수지로 퍼올린다.

하지만, 상기 내륙에 사용되는 양수발전은 가뭄시 이용가능한 용수의 제한이 따르게 되고, 전력생산지와 소비 지역에서 떨어져 있음으로 인해 송전의 어려움이 있다. 또한 발전의 규모가 사용가능한 용수에 제한된다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안한 것으로, 무한정의 해수를 이용하여 가뭄이라도 용수의 제한이 전혀 없으며, 고낙차를 생성하기 위한 지리적 제한에도 구애됨이 없으며, 인공호수의 크기를 확장하면 할수록 발전의 규모를 확장할 수 있는 에너지 저장시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 그 크기의 확장이 가능하도록 해수층과 접하는 내륙 측에 소정의 넓이와 깊이를 조절하여 굴착하고, 해수층과 접하는 경계부에 내륙 댐이 형성되어 구획되는 인공호수; 상기 해수층과 상기 인공호수를 연통시켜 해수가 이동될 수 있도록 상기 내륙 댐 하단부를 관통하는 송수관; 및 상기 송수관을 통해 유입되는 해수를 이용하여 발전하거나, 해수를 토출할 수 있도록 상기 송수관 내에 설치되는 가역식 펌프수차를 포함한다.

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장시스템(1)의 개략적 단면도이다. 해수층(10)과 내륙이 면하는 지점으로부터 소정의 간격을 띄우고 인공호수(20)를 만들기 위해 소정의 넓이와 소정의 깊이로 굴착한다. 인공호수의 넓이와 깊이는 해수층의 수심과 설계자의 발전규모에 따라 달라질 수 있는 것으로 수치에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 바와 같이 해수층(10)과 인공호수(20) 사이에 형성된 내륙은 자연스럽게 해수층(10)을 가로막는 일종의 댐과 같은 역할을 하게된다. 이하 이를 내륙 댐(30)이라 한다. 인공호수(20)를 형성한 후, 인공호수(20)와 해수층(10) 사이를 연결하기 위해 내륙 댐(30)을 관통하는 송수관(40)이 설치된다. 또한 이 송수관(40) 내에는 수차발전기(50)가 설치된다. 해수층(10)과 인공호수(20)간에는 서로 다른 수위차가 존재하기 때문에 해수층(10)의 해수가 송수관(40)을 통해 인공호수(20)로 유입되어 진다. 이 때, 송수관(30) 내에 설치되어 있는 수차발전기(50)에 의해 발전이 이루어진다. 해수의 유입은 인공호수(20)측 수위와 해수층(10)의 수위가 거의 비슷해질 때까지 이루어진다. 내륙 댐(30)의 상단부에는 제 1펌프(60)가 설치되어 있다. 더이상의 수위차가 존재하지 않아 해수 유입이 없을 경우, 송수관(40)을 잠그고, 야간이나 휴일시 발생되는 저렴한 전력을 화력발전소나 원자력발전소로부터 공급받아 제 1펌프(60)를 가동해 인공호수(20)에 채워진 해수를 해수층(10)으로 배수시킨다. 배수가 모두 종료되면, 송수관(40)을 다시 열고 해수를 유입시켜 다시 수차발전기(50)를 가동시킨다. 이와 같이 상술한 동작 패턴이 계속 반복됨으로써 지속적으로 발전을 하게된다. 수차발전기(50)가 발전기의 역할뿐만 아니라 펌프로서의 역할도 수행할 수 있는 가역식 펌프수차일 경우, 상기 제 1펌프(60)를 설치하지 않아도 무방하다.

송수관(40)의 길이는 내륙 댐(30)을 관통할 수 있는 길이이면 족하는 것이지만, 도 1에 도시된 바와 같이 송수관(40)이 심해저로 계속 연장되어 심층수(11)가 존재하는 깊이까지 도달할 수 있다. 이 경우 인공호수(20)로 유입되는 해수는 심층수(11)가 되고, 이 심층수(11)에 의해 수차발전이 이루어진다.

심층수(11)에는 표층수보다 온도가 낮고 많은 양의 미네랄과 영양물질이 함유되어 있으므로, 심층수(11)를 인공호수(20)로 유입시킬 경우 다양한 활용이 가능하다. 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2펌프(70)를 내륙(80)측에 설치하여, 심층수(11)를 뽑아올려 연안 수산물의 증식, 식품 가공, 생수 개발 등 다양하게 활용할 수 있다. 또한, 제 1펌프(60)를 사용하여 심층수(11)를 해수층(10)의 표층으로 배수시킬 경우 연안해역의 수온을 저감시키고 연안수의 순환을 활성화시킴으로써 적조방지, 지구온난화 현상 저감 등 연안 환경을 개선시킬 수 있다. 나아가, 인공호수(20)의 규모를 대형화할 경우, 홍수 조절 및 해일피해 방지용으로도 활용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 해수를 저장할 수 있는 호수를 인공적으로 형성하는 것으로 하였으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 기존 내륙에 존재하는 해수호를 개선하여 인공호수 형태로 사용하여도 무방하다.

본 발명에 따른 해수를 이용한 에너지 저장시스템은 내륙상의 양수발전 방식과 달리 고낙차를 이용하지 않고 육지를 굴착하여 형성하는 인공호수의 수위와 해수층의 수위차만으로 발전을 할 수 있으며, 인공호수의 크기확장이 용이하여 발전의 규모 확장이 가능하며, 해수를 이용하기 때문에 가뭄 등에 따른 용수상의 한계를 극복할 수 있으며, 특히 심층수를 사용할 경우 수산물 양식, 생수 개발 등의 식품개발, 적조 방지 등의 연안환경 개선 등의 효과를 가지고 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 그 크기의 확장이 가능하도록 해수층(10)과 접하는 내륙(80) 측에 소정의 넓이와 깊이를 조절하여 굴착하고, 해수층(10)과 접하는 경계부에 내륙 댐(30)이 형성되어 구획되는 인공호수(20);

   상기 해수층(10)과 상기 인공호수(20)를 연통시켜 해수가 이동될 수 있도록 상기 내륙 댐(30) 하단부를 관통하는 송수관(40); 및

   상기 송수관(40)을 통해 유입되는 해수를 이용하여 발전하거나, 해수를 토출할 수 있도록 상기 송수관(40) 내에 설치되는 가역식 펌프수차; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 에너지 저장 시스템.
3. 삭제
4. 그 크기의 확장이 가능하도록 해수층(10)과 접하는 내륙(80) 측에 소정의 넓이와 깊이를 조절하여 굴착하고 해수층(10)과 접하는 경계에 내륙 댐(30)이 형성되어 구획되는 인공호수(20);

   심층수(11)와 상기 인공호수(20)를 연통시켜 심층수가 이동될 수 있도록 상기 내륙 댐(30) 하단부를 관통하며 그 일측 끝단부가 상기 심층수(11) 까지 연장된 송수관(40);

   상기 송수관(40) 내에 설치되어 발전시키는 수차 발전기(50); 및

   상기 인공호수(20) 내에 저장된 심층수(11)를 배수할 수 있도록 상기 내륙(80) 측에 설치하는 제 2펌프(70); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 에너지 저장시스템.
5. 해수층(10)과 면한 내륙으로부터 소정의 간격을 띄운 지점에서 소정의 넓이와 소정의 깊이로 굴착하여 인공호수(20)와 내륙 댐(30)을 형성하는 단계;

   상기 해수층(10)과 상기 인공호수(20)를 연통시켜 해수가 이동될 수 있도록 상기 내륙 댐(30)의 하단부를 관통하는 송수관(40)을 설치하는 단계; 및

   상기 송수관(40) 내에 수차 발전기(50)를 설치하는 단계를 포함하는 해수를 이용한 에너지 저장시스템 설비방법.

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