KR100679450B1 - 자성체를 이용한 파력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자성체를 이용한 파력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성체의 자장변화에 의한 전자유도를 이용하여 발전시킴으로써 발전에너지 효율을 증대시키고, 발전효율이 우수함에 따라 높은 파고에 설치해야 되는 제약조건을 제거하고 해수의 직접적인 접촉이 없어 부식의 문제를 방지하며 적층구조 또는 다수개의 힌지결합구조를 채택함에 따라 발전량의 증대를 꾀할 수 있는 자성체를 이용한 파력발전장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 일정 수용공간을 가지는 부유체와; 상기 부유체의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체의 운동에 따라 수용공간 내에 회전하며 이동하는 원통형 자성체를 포함하여 구성되되, 상기 부유체의 상부벽체 내와 하부벽체 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일이 권취되어 형성된다.
아울러 본 발명은 일정 수용공간을 가지며 상부벽체 내와 하부벽체 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일이 권취되어 있는 부유체와; 상기 부유체의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체의 운동에 따라 수용공간 내에 회전하며 이동하는 원통형 자성체;를 포함하여 구성되되, 상기 부유체는 다수개가 힌지결합되어 연결된다.
전자유도, 파력발전, 부유체, 코일, 자성체

Description

자성체를 이용한 파력발전장치{Wave-Force Generation Apparatus Using Magnetic Substance}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파력발전장치의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 부유체 11 : 상부벽체
12 : 하부벽체 20 : 자성체
21 : N극영역 22 : S극영역
30 : 코일 40 : 힌지결합부
본 발명은 자성체를 이용한 파력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성체의 자장변화에 의한 전자유도를 이용하여 발전시킴으로써 발전에너지 효율을 증대시키고, 발전효율이 우수함에 따라 높은 파고에 설치해야 되는 제약조건을 제 거하고 해수의 직접적인 접촉이 없어 부식의 문제를 방지하며 적층구조 또는 다수개의 힌지결합구조를 채택함에 따라 발전량의 증대를 꾀할 수 있는 자성체를 이용한 파력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 물의 에너지를 이용한 발전장치에는 대표적으로 수력 발전 장치를 들 수 있으며, 조수 간만의 차를 이용한 조력 발전 장치 및 파랑 에너지를 이용한 파력 발전 장치 또한 넓게는 수력 발전의 한 형태라 할 수 있다.
수력 발전이란 하천 또는 호소(湖沼) 등에서 물이 갖는 위치에너지를 수차를 이용하여 기계 에너지로 변환하고 이것을 다시 전기 에너지로 변환하는 발전 방식이다. 즉, 물이 떨어지는 힘으로 수차를 돌리면 수차의 축에 붙어있는 발전기가 돌아가게 되어 전기가 발생하는 것이다.
조력 발전이란 조석이 발생하는 하구나 만을 방조제로 막아 외해와 조지내의 해수를 가두고 수차 발전기를 설치하여 외해와 조지 내의 수위차를 이용하여 발전하는 방식으로서 해양 에너지의 수위차를 이용하여 발전하는 방식으로서 해양 에너지에 의한 발전 방식 중에서 가장 먼저 개발되었다.
파력 발전이란 파도에 의한 수면의 주기적 상하 운동과 물입자의 전후 운동을 에너지 변환장치를 통하여 기계적인 회전 운동 또는 축방향 운동으로 변환시킨 후, 전기 에너지로 변화시키는 것을 말한다.
이러한 파랑에너지를 이용한 파력발전기구들의 특징은 파랑의 위치에너지를 이용하는 방법이 대부분이다. 즉 파랑의 파정, 파저의 상대 위치변위로부터 상하 진동 운동을 회전운동으로 변환하여 전기에너지를 얻는 방법이다.
하지만 상기 상하 진동운동을 회전운동으로 변환하여 전기에너지를 얻는 경우 동력손실이 많이 발생하여 발전효율을 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한 적절한 상하운동에 필요한 위치에너지가 필요함에 따라 파고가 높은 지역에 설치해야 하는 설치지역의 제약조건을 가지며 발전장치가 해수가 접촉할 수 밖에 없음으로 부식등의 문제를 안게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자성체의 자장변화에 의한 전자유도를 이용하여 발전시킴으로써 발전에너지 효율을 증대시키고, 발전효율이 우수함에 따라 높은 파고에 설치해야 되는 제약조건을 제거하고 해수의 직접적인 접촉이 없어 부식의 문제를 방지하며 적층구조 또는 다수개의 힌지결합구조를 채택함에 따라 발전량의 증대를 꾀할 수 있는 자성체를 이용한 파력발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 일정 수용공간을 가지는 부유체와; 상기 부유체의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체의 운동에 따라 수용공간 내에 회전하며 이동하는 원통형 자성체를 포함하여 구성되되,
상기 부유체의 상부벽체 내와 하부벽체 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일이 권취되어 형성된다.
아울러 본 발명은 일정 수용공간을 가지며 상부벽체 내와 하부벽체 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일이 권취되어 있는 부유체와; 상기 부유체의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체의 운동에 따라 수용공간 내에 회전하며 이동하는 원통형 자성체;를 포함하여 구성되되, 상기 부유체는 다수개가 힌지결합되어 연결된다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파력발전장치의 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 크게 일정 수용공간을 가지며 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에 전자유도에 의해 발전되도록 코일(30)이 권취된 부유체(10)와, 상기 부유체(10)의 수용공간 내에서 회전하며 이동하는 원통형 자성체(20)로 이루어진다.
상기 부유체(10)는 자성체를 수용하도록 일정 수용공간을 가지며, 상기 자성체를 통한 발전을 유도하도록 해수 표면에 부유하여 파랑에 의해 상·하 왕복운동을 한다.
따라서 상기 부유체(10)는 물보다 비중이 낮은 재질로 구성됨은 물론이며, 보다 잘 부유하도록 상기 부유체(10)의 벽체 내에 공기층을 형성할 수 있다.
또한 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에는 전자유도에 의한 발전을 위해 코일(30)이 권취된다.
한편 상기 자성체(20)는 부유체(10)의 수용공간 내에 안치되어 부유체(10)와 접촉하며 회전 이동하는데, 상기 회전 이동은 파랑으로 인한 부유체의 상·하 왕복운동에 의함은 물론이며, 회전 이동 또한 불규칙함은 물론이다.
또한 상기 자성체(20)는 자장의 변화를 주도록 원주방향으로 N극영역(21)과 S극영역(22)이 교번되게 형성되는데, 이에 따라 회전 이동하는 자성체에 의해 자속의 변화가 발생되며 이러한 자속변화로 인해 상기 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에 권취 형성된 코일(30)에는 전자유도에 의해 기전력이 발생한다.
상기 전자유도 또는 기전력 발생은 발전기의 통상적인 원리이며 공지된 기술이므로 부가적인 설명은 생략한다.
여기서 상기 원통형 자성체(20)의 N극영역(21)과 S극영역(22)의 교번횟수는 클수록 자속의 변화가 증대됨에 따라 유도되는 기전력이 증대되고 작을수록 제작이 용이하며, 제작비용 또한 줄게된다.
따라서 바람직한 교번횟수(도면에서는 2회)는 2회 내지 8회이며 더욱 바람직하게는 4회 내지 6회이다.
한편 상기 코일(30)은 부유체(10)의 상·하부벽체(11, 12) 내에 권취되어 자성체의 회전 이동에 따른 자속 변화에 의해 기전력이 발생되도록 구비된다.
또한 코일(30) 양단은 발생된 기전력을 축전하기 위해 외부와 연결되며, 상기 유도되는 기전력은 권취되는 코일(30)의 권선수와 비례하므로 코일(30)의 권선수를 크게 하는 것이 바람직함은 물론이다.
(실시예 2)
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 크게 일정 수용공간을 가지며 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에 전자유도에 의해 발전되도록 코일(30)이 권취되며, 다수개가 힌지결합되어 연결되는 부유체(10)와, 상기 부유체(10)의 수용공간 내에서 회전하며 이동하여 전자유도에 의해 기전력을 발생시키는 원통형 자성체(20)로 이루어진다.
위에서 설명한 본 발명의 일실시예와는 달리 보다 발전량을 증대하기 위해 본 실시예에서는 상기 부유체(10)가 힌지결합부(40)에 의해 각각 연결되어 발전하도록 구성하는데, 이에 따라 상기 부유체(10)는 각기 독립적으로 파랑에 의해 운동할 수 있어 하나의 대면적(大面積) 부유체(10)에 비해 다수 개의 부유체(10)에 따른 운동량 감소를 줄일 수 있다.
이에 따라 넓은 면적의 해수 표면에 본 파력발전장치를 실시할 수 있어 발전효율을 상당히 증대시킬 수 있다.
상기의 힌지결합부(40)의 구성은 통상적으로 공지된 기술이므로 설명을 생략함은 물론이다.
(실시예 3)
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파력발전장치의 사시개략도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 크게 일정 수용공간을 가지며 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에 전자유도에 의해 발전되도록 코일(30)이 권취되며 다수개가 적층 형성되는 부유체(10)와, 상기 부유체(10)의 수용공간 내에서 회전하며 이동하여 전자유도에 의해 기전력을 발생시키는 원통형 자성체(20)로 이루어진다.
본 실시예는 발전효율을 증대시키기 위해 제시되는 실시예로서 부유체(10) 각각을 적층 결합시켜 구성한다.
상기 적층결합된 다수개의 부유체(10)의 코일(30)은 유도되는 기전력을 저장할 수 있도록 서로 연결되며, 적층 개수로는 클수록 발전량이 증가할 수 있으나 너무 크게 되면 다수개의 부유체(10)의 중량으로 인해 파랑의 운동에 따라 충분히 부유체(10)가 상·하 운동할 수 없게된다.
따라서 가벼운 재질로 부유체(10)를 제작하거나 공기층을 함유하도록 제작하여 부유체(10)의 중량을 가볍게 하면서 많은 개수로 적층하는 것이 바람직하다.
또한 적층된 각 부유체(10) 내의 자성체(20) 들이 서로 간섭되어 원활한 운동이 이루어지 않게 되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께를 가지도록 상·하 부유체(10)를 적층함은 물론이다.
상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 자성체의 자장변화에 의한 전자유도를 이용하여 발전시킴으로써 발전에너지 효율을 증대시키고, 발전효율이 우수함에 따라 높은 파고에 설치해야 되는 제약조건을 제거할 수 있다.
또한 해수의 직접적인 접촉이 없어 부식의 문제를 방지하며 적층구조 또는 다수개의 힌지결합구조를 채택함에 따라 발전량의 증대를 꾀할 수 있게 된다.
또한 부유체를 해안 지역에 설치하게 되면 발전장치로서의 기능 뿐만아니라 방파제로서의 기능을 하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 발전량이 증대되도록 다수개 적층되되, 내부에 일정 수용공간을 가지는 부유체(10)와;
    상기 부유체(10)의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체(10)의 운동에 따라 수용공간 내에서 회전이동하되, 자장의 변화를 주도록 원주방향으로 N극영역(21)과 S극영역(22)이 교번되게 형성된 원통형 자성체(20)를 포함하여 구성되고,
    상기 부유체(10)의 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일(30)이 권취되어 형성된 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 파력발전장치.
  2. 일정 수용공간을 가지며 상부벽체(11) 내와 하부벽체(12) 내에는 전자유도에 의해 발전되도록 코일(30)이 권취되어 있는 부유체(10)와;
    상기 부유체(10)의 수용공간에 안치되어 파랑에 의한 부유체(10)의 운동에 따라 수용공간 내에 회전하며 이동하는 원통형 자성체(20);를 포함하여 구성되되,
    상기 부유체(10)는 다수개가 힌지결합되어 연결되는 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 파력발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 코일(30)에 유기되는 발전량을 증대하도록 상기 부유체(10)가 다수개 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 파력발전장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 원통형 자성체(20)는 자장의 변화를 주도록 원주방향으로 N극영역(21)과 S극영역(22)이 교번되게 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 파력발전장치.
  5. 제1항 또는 4항에 있어서,
    상기 자성체(20)의 교번되는 N극영역(21)과 S극영역(22)의 횟수는 2회 내지 8회인 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 파력발전장치.
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