KR100662055B1 - 파에너지를 이용한 흐름발전장치 - Google Patents

파에너지를 이용한 흐름발전장치 Download PDF

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Abstract

파에너지를 이용한 흐름발전장치가 개시된다. 본 파에너지를 이용한 흐름발전장치는 파랑에 의해 유입된 해수가 일시 저장되도록 방파제의 외해 측에 설치되는 격벽에 의해 형성되는 저수조; 파력이 상기 저수조 내부의 수압보다 클 경우에만 상기 격벽에 형성된 유입공을 개방하여 해수가 외해 측에서 상기 저수조로 유입되도록 상기 유입공의 저수조 측 상부에 상단이 축설되는 개폐도어; 상기 저수조 내의 해수가 항내로 흐르도록 상기 방파제에 구비되는 해수흐름 유도수단; 및 흐르는 해수에 의해 구동되어 운동에너지를 전기에너지로 변환하도록 상기 해수흐름 유도수단에 구비되는 발전기를 포함한다. 이러한 파에너지를 이용한 흐름발전장치에 의하면, 반복적으로 발생되는 파력을 저수조에 저장한 후 연속적으로 항내로 흐르도록 할 수 있음으로써, 발전이 연속적으로 이루어질 수 있는 효과가 제공된다. 그리고 해수가 연속적으로 항내로 유입되므로 항내의 수질향상에 도움을 줄 수 있게 된다.
파력, 방파제, 발전장치

Description

파에너지를 이용한 흐름발전장치{FLOW POWER GENERATING SYSTEM USING WAVE POWER}
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 파에너지를 이용한 흐름발전장치를 설명하기 위한 개략도.
도 2a,2b,2c,2d는 도 1에 도시된 파에너지를 이용한 흐름발전장치가 작동상태를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2실시 예에 다른 파에너지를 이용한 흐름발전장치를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 3실시 예에 다른 파에너지를 이용한 흐름발전장치를 설명하기 위한 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 방파제 20 : 격벽
22 : 유입공 30 : 저수조
40 : 개폐도어 50 : 해수흐름 유도수단
52 : 사이펀 52A,52B : 관
54 : 도수로 60 : 발전기
본 발명은 파에너지를 이용한 흐름발전장치에 관한 것으로, 특히 방파제를 이용하되, 방파제의 외해 측에 격벽을 설치하여 격벽과 방파제 사이에 저수조가 형성되도록 하고 격벽에는 파력이 저수조 내부의 수압보다 클 경우에만 해수의 유입을 허용하는 도어를 설치하여 저수조로 유입된 해수가 방파제에 설치된 해수흐름 유도수단에 의해 항내로 이동하면서 발전기를 구동시켜 전기에너지가 발생되도록 한 파에너지를 이용한 흐름발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전으로는 화력발전, 수력발전, 풍력발전, 태양열발전, 원자력발전, 파력발전, 해양온도차발전, 조력발전, 해류발전 등이 있다.
이러한 발전 중에서 화력발전이나 수력발전, 원자력발전 등은 건설에 막대한 비용이 소요될 뿐만 아니라 환경적으로도 이롭지 않은 문제점이 있다.
그리고, 파력발전 및 해양온도차발전은 입지조건에 적당한 지역이 상당히 제한적임에 따라 보편적으로 적용되기가 어려운 문제가 있는 실정이다.
즉, 파력발전의 경우 항상 일정한 세기의 파도가 발생되는 지역에 설치되어야 했으나, 이러한 지역이 상당히 제한적이었던 것이다. 뿐만 아니라 종래기술에 의한 파력발전은 파도를 이용하기 위해서는 별도의 구조물이 필요하게 되고, 에너지가 불규칙적인 특성을 보이는 문제점이 있었으며, 파도가 잔잔할 경우에는 파력이 발생하지 않아 전기에너지를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 방파제를 이용하여 파력에너지를 저장한 후 저장된 파력에너지를 항내 측으로 이동시켜 발전기를 구동시키도록 함으로써 발전이 연속적으로 가능할 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위해, 본 발명은,
파랑에 의해 유입된 해수가 일시 저장되도록 방파제의 외해 측에 설치되는 격벽에 의해 형성되는 저수조;
파력이 상기 저수조 내부의 수압보다 클 경우에만 상기 격벽에 형성된 유입공을 개방하여 해수가 외해 측에서 상기 저수조로 유입되도록 상기 유입공의 저수조 측 상부에 상단이 축설되는 개폐도어;
상기 저수조 내의 해수가 항내로 흐르도록 상기 방파제에 구비되는 해수흐름 유도수단; 및
흐르는 해수에 의해 구동되어 운동에너지를 전기에너지로 변환하도록 상기 해수흐름 유도수단에 구비되는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파에너지를 이용한 흐름발전장치를 제공한다.
그리고, 상기 격벽은 상기 개폐도어의 일면이 상기 저수조 내측의 상기 유입공 주변에 밀착되도록 상기 저수조 측으로 경사진 밀착면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 해수흐름 유도수단은 양측 관의 길이가 서로 상이한 사이펀으로 이루어지고, 상기 사이펀의 내부에 상기 발전기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해수흐름 유도수단은 상기 방파제의 내부에 형성되는 도수로로 이루어지고, 상기 도수로 내부에 발전기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 각각의 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 바람직한 제 1실시 예를 첨부된 도면 중에서 도 1을 토대로 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제 1실시 예에 의한 파에너지를 이용한 흐름발전장치는 방파제(10)의 외해 측에 설치되는 격벽(20)에 의해 형성되는 일정 규모의 저수조(30)와, 격벽(20)에 형성된 유입공(22)을 파력이 저수조(30) 내부의 수압보다 클 경우에만 개방하여 해수가 저수조(30) 내부로 유입되도록 하기 위한 개폐도어(40)와, 방파제(10)에 설치되어 저수조(30) 내부의 해수가 항상 항내(70)로 흐르도록 하기 위한 해수흐름 유도수단(50)과, 해수흐름 유도수단(50)에 구비되어 흐르는 해수에 의해 구동되어 전기에너지를 발생시키기 위한 발전기(60)로 이루어진다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
방파제(10)는 이미 설치된 것을 사용하여도 무방하다.
저수조(30)는 방파제(10)와 격벽(20)에 의해 형성되는 것으로, 그 규모는 일정하지 않다. 이러한 저수조(30)는 파력에 의해 유입된 해수(파력에너지)를 임시로 저장하기 위한 것이다.
격벽(20)에는 파력이 발생될 때 해수가 저수조(30) 내부로 유입되도록 하기 위한 유입공(22)이 형성되는데, 이 유입공(22)의 내측, 즉 저수조(30) 측 유입공(22)의 상부 측에 개폐도어(40)의 상단이 경첩과 같은 회동지지수단에 의해 축설된다. 따라서, 개폐도어(40)는 외해 측에서 파력이 발생하게 되면 도 2b에 도시된 원호형 화살표 방향으로 회동하면서 유입공(22)을 개방하게 된다. 즉, 개폐도어(40)는 파력과 저수조(30) 내부의 수압 차이에 의해 스스로 유입공(22)을 여닫게 되는 것이다.
해수흐름 유도수단(50)은 저수조(30)에 저장된 해수(파력에너지)를 항내(70)로 항상 흐르도록 하기 위한 것이다. 본 실시 예에서는 사이펀(52)이 적용된다. 사이펀(52)은 공지된 바와 같이 높은 곳에 있는 액체를 용기를 기울이지 않고 낮은 곳으로 옮기기 위한 것으로, 저수조(30) 측의 관(52A)이 항내(70) 측의 관(52B)에 비하여 짧게 형성된다. 따라서, 양측의 관(52A,52B)의 길이는 서로 다르다. 각각의 관(52A,52B)은 서로 플랜지에 의해 연결되도록 하여 내부 정비가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 사이펀(52)에 의해 저수조(30) 내에 저장된 해수는 항내(70)로 흐르게 된다.
발전기(60)는 해수의 이동에 따른 위치에너지를 운동에너지로 바꾸고 이를 다시 전기에너지로 바꾸기 위한 것으로, 사이펀(52)의 내부에 설치된다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 중에서 도 2a에 도시된 바와 같이 파력(파도)가 발생되지 않을 경우에는 저수조(30) 내부의 수압이 파력에 보다 크기 때문에 개폐도어(40)는 저주소(30) 측 유입공(22) 가장자리에 밀착되어 유입공(22)을 폐쇄한 상태가 된다.
이러한 상태에서 도 2b에 도시된 바와 같이 파력이 발생되어 파력이 저수조(30) 내부의 수압보다 크게 되면 유입공(22)을 폐쇄하고 있던 개폐도어(40)는 외해 측에서 저수조(30) 측으로 가해지는 파력에 의해 축을 중심으로 도 2b에 도시된 화살표 방향으로 회동하면서 유입공(22)을 개방하게 된다. 이러한 작동으로 해수(파력)는 저수조(30) 내부로 유입되는 것이다. 그리고, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이 저수조(30) 내부의 수압보다 파력이 작게 되면 개폐도어(40)는 다시 유입공(22)을 폐쇄하게 된다.
이어서, 저수조(30) 내부로 유입된 해수의 높이는 항내(70)보다 높기 때문에 저수조(30)에 저장된 해수는 사이펀(52)의 저수조(30) 측 관(52A)과 항내(70) 측 관(52B)을 통하여 항내(70)로 흐르게 된다.
이때, 사이펀(52)을 흐르는 해수는 발전기(60)의 임펠러를 구동시키기 때문에 해수의 이동에 의해 위치에너지는 발전기(60)에 의해 전기에너지로 변환될 수 있는 것이다. 이와 같이 발전기(60)에 의해 발전된 전기에너지는 도시되지 않은 저장수단에 저장된다.
한편, 파력(해수)은 반복적으로 발생되면서 저수조(30)에 저장되고, 저수조(30)에 저장된 해수는 사이펀(52)에 의해 연속적으로 항내(70)로 흐르기 때문에 전기에너지는 연속적으로 발생될 수 있게 된다. 즉, 하나의 파도가 격벽(40)에 부딪히고 차기 파도가 격벽(40)에 부딪힐 때까지의 시간 동안 저수조(30)에 저장된 해 수는 사이펀(52)을 통하여 항내(70)로 흐르기 때문에 발전기(60)는 연속하여 구동되어 전기에너지의 발생이 연속적으로 이루어질 수 있는 것이다.
다시 설명하면, 한번 발생된 파력이 발전기(60)를 곧바로 구동시키는 것이 아니라, 한번 발생된 파력이 저장된 상태에서 다음 파력이 발생될 때까지 위치를 이동하면서 발전기(60)를 구동시키기 때문에 발전기(60)는 항상 연속하여 발전할 수 있는 것이다. 이는 파력을 임시로 저장할 수 있는 저수조(30)에 의해 가능하게 된다. 그리고, 이러한 구조의 흐름발전장치는 기존의 방파제(10)에 적용할 수 있는 유용함을 갖는다.
첨부된 도면 중에서 도 3은 본 발명에 따른 바람직한 제 2실시 예를 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제 2실시 예는 해수흐름 유도수단(50)이 방파제(10)에 형성되는 도수로(54)로 이루어지고, 도수로(54) 내부에 발전기(60)가 설치된 것을 제외하고는 제 1실시 예와 동일한 구성 및 작용을 갖는다. 이러한 도수로(54)는 발전기(60)를 중심으로 저수조(30) 측과 항내(70)의 길이가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 도수로(54)의 양측 입/출구에 도어를 설치하여 도수로(54)의 정비 및 발전기(60)의 정비가 가능하도록 할 수 있다.
이와 같은 제 2실시 예에 따른 파에너지를 이용한 흐름발전장치는 방파제(10)를 새로이 축조할 경우에 적용하는 것이 바람직하다.
첨부된 도면 중에서 도 4는 본 발명에 따른 제 3실시 예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 제 3실시 예에 따른 파에너지를 이용한 흐름발전장치는 격벽(20)에 설치된 개폐도어(40)가 개폐도어(40)가 자중에 의해 유입공(22) 주면에 밀착되도록 격벽(20)의 일면이 저수조(30) 측으로 경사진 밀착면(24)이 형성된 것을 제외하고는 제 1실시 예와 동일한 구성을 갖는다.
도 4에서와 같이 저수조(30) 측 격벽(20)의 일면에 경사진 밀착면(24)이 형성되므로 개폐도어(40)는 자중에 의해 항상 유입공(22)을 폐쇄하게 된다. 그러나, 밀착면(24)의 경사도가 5°를 초과할 경우 파력에 의해 개폐도어(40)가 유입공(22)을 개방하는 작동이 곤란하게 될 수 있으므로, 격벽(20)의 밀착면(24) 경사를 1-5°사이에서 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파에너지를 이용한 흐름발전장치는 반복적으로 발생되는 파력을 저수조에 저장한 후 연속적으로 항내로 흐르도록 한 것으로, 본 발명에 따르면, 파력에 의해 저수조로 유입된 해수가 연속적으로 항내로 흐르므로 발전이 연속적으로 이루어질 수 있는 효과가 제공된다. 그리고, 해수가 연속적으로 항내로 유입되므로 항내의 수질향상에 도움을 줄 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 파랑에 의해 유입된 해수가 일시 저장되도록 방파제의 외해 측에 설치되는 격벽에 의해 형성되는 저수조;
    파력이 상기 저수조 내부의 수압보다 클 경우에만 상기 격벽에 형성된 유입공을 개방하여 해수가 외해 측에서 상기 저수조로 유입되도록 상기 유입공의 저수조 측 상부에 상단이 축설되는 개폐도어;
    상기 저수조 내의 해수가 항내로 흐르도록 상기 방파제에 구비되는 해수흐름 유도수단; 및
    흐르는 해수에 의해 구동되어 운동에너지를 전기에너지로 변환하도록 상기 해수흐름 유도수단에 구비되는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파에너지를 이용한 흐름발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 격벽은 상기 개폐도어의 일면이 상기 저수조 내측의 상기 유입공 주변에 밀착되도록 상기 저수조 측으로 경사진 밀착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 파에너지를 이용한 흐름발전장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 해수흐름 유도수단은 양측 관의 길이가 서로 상이한 사이펀으로 이루어지고, 상기 사이펀의 내부에 상기 발전기가 설치되는 것을 특징으로 하는 파에너지를 이용한 흐름발전장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 해수흐름 유도수단은 상기 방파제의 내부에 형성되는 도수로로 이루어지고, 상기 도수로 내부에 발전기가 설치되는 것을 특징으로 하는 파에너지를 이용한 흐름발전장치.
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