KR100691529B1 - 소수력을 이용한 발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낙차가 있는 특정 장소에 국한되지 않는 일반적인 하천수, 유수 등의 자연에너지를 전기에너지로 변환 및 저장하여 전력 필요 시설물의 동력원으로 사용하는 소수력을 이용한 발전시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 소수력을 이용한 발전시스템은 유수(10)를 하천 평지(3)의 지중으로 유도하는 유도 관로(100)가 덕트플랜지에 관통하게 결합되어 있으며 하천 평지(3)의 지중에 매설되어 있고, 격판(210)을 통해 분할된 내부공간을 갖는 보호하우징(200)과; 유수(10)를 유입 및 유출시킬 수 있게 상기 유도 관로(100)에 덕트플랜지를 결합시킨 덕트(330)의 내부에서 수차(310)를 회전시켜 발전량을 갖는 소수력 발전기(300)와; 상기 소수력 발전기(300)로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트(404)를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)로 공급하도록 전기회로적으로 구성된 전력제어회로(400)를 포함한다.

소수력, 발전, 전력축전지, 회로, 유도 관로, 시설물,

Description

소수력을 이용한 발전시스템{SYSTEM FOR GENERATION OF ELECTRICITY USING SMALL HYDRO POWER}

도 1은 일반적인 하천 주변을 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 소수력을 이용한 발전시스템의 배치구조를 설명하기 위한 개략도,

도 3은 도 2에 도시된 소수력을 이용한 발전시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도,

도 4는 도 3에 도시된 제1전력제어회로의 결합관계를 설명하기 위한 블록도,

도 5는 도 3에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 배치관계를 설명하기 위한 평면도,

도 6은 도 5에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 설치관계를 설명하기 위한 단면도,

도 7은 도 3에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 다른 배치관계를 설명하기 위한 평면도,

도 8은 도 7에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 설치관계를 설명하기 위한 단면도,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 소수력을 이용한 발전시스템의 배치구조를 설명하기 위한 개략도,

도 10은 도 9에 도시된 소수력을 이용한 발전시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도,

도 11은 도 10에 도시된 제2전력제어회로의 결합관계를 설명하기 위한 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하천 수로 3 : 하천 평지

10 : 유수 20 : 전력 요구 시설물

30 : 콘크리트 보 100 : 유도 관로

130 : 투입방지망 200, 200' : 보호하우징

210 : 격판 220, 220' : 상부 맨홀 커버

230 : 고정 지지판 300 : 소수력 발전기

310 : 수차 320 : 발전 모터

330 : 덕트 400, 400' : 전력제어회로

490 : 전력 스위칭 모듈 500, 500' : 축전지

본 발명은 소수력을 이용한 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소수력 발전을 하여 하천수 등을 주변 전력 필요 시설물의 동력원으로 사용케 하고 상용전력과 축전전력을 병행하여 사용케 하는 소수력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 대한민국은 매년 화력(무연탄), 수력, 조력, 원자력 등을 에너지원으로 사용하고 있으며, 대체 에너지 개발에도 불구하고 에너지 자원 부존 국가 중 하나에 해당한다.

예컨대, 약 15억톤(3천kcal 이상 열량 기준)의 무연탄이 매장되어 있다고 보고되고 있으며, 그러한 무연탄의 이용가능 매장량은 약 7억톤(강원도 영월, 정선 지역에 70% 매장)으로서, 1988년 생산량 2천 4백만톤 이후 가정용 연료/난방 방법의 변화에 따라 생산량 급감되고 있으며, 그러한 무연탄 자체도 비교적 열량이 낮아 산업용이나 발전용으로 적합지 않은 상태이다.

또한, 수력의 경우에는 양수발전 등을 포함하여 대략 600만kW가 활용 가능하나, 이미 309만 3천kW 이상이 개발되어 사용 중이므로, 앞으로 활용 가능량은 대략 289만kW(원자력발전소 3기 발전량에도 못 미침)로 추정하고 있다.

또한, 조력의 경우에는 서해안 일부 지역에서 170만kW가 사용 가능한 것으로 추정하고 있으나, 역시 용량이 너무 적고 경제성이 약한 단점이 있다.

또한, 원자력의 경우에는 연료를 수입에 의존하고 있고, 비록 옥천 지역 등지에서 약 5만톤 정도의 우라늄을 보유하고 있지만, 그 우라늄-235의 함량이 0.03%인 저품위 광이어서 아직은 경제성이 없는 상태이다.

마지막으로, 대한민국에는 석유, 유연탄 등이 전혀 매장 되어 있지 않거나 미확인 상태이며, 천연가스도 최근 근해 바다에 매장량과 규모 및 경제성도 불투명한 상태이다.

하편, 하천 주위에는 가로등 등과 같이 복수개의 전력 필요 시설물이 상용전력을 공급받도록 배선된 상태로 세워져서, 저녁시간 대에 조명장치로서 사용되고 있으며, 도시 미화 차원과 에너지 절약 차원에서 이해 상충된 상태로 에너지가 소비되고 있는 상태이다.

종래 기술에서는 가로등은 대체 에너지의 일환으로 태양에너지(태양광/태양열) 또는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하여 전력축전지 등에 저장한 축전전력을 사용하고 있으나, 비가 오거나 바람이 불지 않은 때에는 전력 발전이 이루어지지 않아서, 작동 불능 상태가 되는 단점이 있다. 풍력에너지의 경우에는 도심지의 경우 바람이 많이 불지 않으면 전력 발생이 매우 적으므로 조명등에서 필요로 하는 전력량을 감당하지 못하고 있으며, 바람의 방향과 풍량에 따라 매우 유동적인 전력 발전이 이루어지는 단점이 있다.

특히, 일반적인 하천 환경은 도 1에 도시된 바와 같이, 하천수와 같은 유수(10)가 흘러가는 하천 수로(1)와, 그러한 하천 수로(1)의 수로벽(2)에 인접한 고수부지 등과 같은 하천 평지(3)와, 이런 하천 평지(3)의 외측에 수직하게 세워져서 물의 범람을 방지하도록 세워진 옹벽(4)과, 이런 옹벽(4)의 상부와 일치하는 곳에 인도변 및 도로변 등을 형성하고, 하천 수로(1)를 기준으로 양측의 도로변을 연결하는 다리(5)를 갖는다.

다리(5) 또는 인도변 등에는 하천 미화와 야간 조명을 위해서 복수개의 조명등, 가로등과 같은 주변 전력 필요 시설물(20)들이 배치되어 있다.

전력 필요 시설물(20)들은 각각 일반 전선 배선(6)을 통해서 상용전력을 공급받고, 특히, 조명등, 가로등의 경우 자동점멸회로에 의해 야간에만 점등하면서 앞서 언급한 에너지 자원에 의해 발생한 전기에너지를 소비한다.

종래 기술에 따른 잠실수중보를 이용한 소수력 발전장치는 대한민국 공개특허공보 제1990-0001971호에 개시되어 있는 바와 같이, 수중보에 맞물려 돌아가는 물레방아형의 수차 발전기로서, 대략 2.5m의 낙차를 이용하여 발전기를 회전시키도록 되어 있다.

그러나, 상기 소수력 발전장치는 전력을 저장하고 배분하며, 상용전력과 선택적으로 사용케 하는 어떠한 구성도 구비하고 있지 못하고 있기 때문에, 주변 전력 필요 시설물에서 효율적으로 상기 소수력 발전장치에서 발전한 전기를 사용할 수 없는 단점을 갖고 있다.

또한, 종래의 다른 기술로서, 대한민국 공고실용신안공보 제1993-0008538호에 개시된 댐의 수문설비를 이용한 소수력 발전장치는 저수댐에 설치되어 있는 수문에 소수차 발전기를 설치하여 댐에서 방수되는 물을 이용하여 전력을 얻고자 하였다.

그러나, 상기 댐의 수문설비를 이용한 소수력 발전장치는 기존의 댐에서 수문을 열 때 발생하는 고속의 유량의 힘을 이용하는 방식으로서, 반드시 댐의 수문 또는 그와 유사한 고속 유동 환경에만 사용되어, 범용성이 매우 떨어지며, 댐이나 수문설비 등이 없는 도심 또는 농촌의 일반적인 하천, 강에 설치되어 사용하기 어려운 단점이 있다.

한편, 대한민국에서 가동되고 있는 소수력 발전소는 그의 평균 설비 용량이 약 2,000㎾ 정도이고 대부분이 낙차가 큰 곳에 위치해 있으며, 또한, 낙차가 큰 입지 자체가 토지 개발에 따라 줄어들고 있는 실정이다.

이처럼, 소수력의 이용이 소수력 발전소의 공간 영역으로 제한되고 있는 실정이며, 낙차가 높지 않거나 단순히 흐르는 물이 존재하는 곳 주변에 전력 필요 시설물이 있는 경우, 그러한 전력 필요 시설물의 에너지 사용 효율을 극대화시킬 수 있는 기술 개발 요구가 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낙차가 있는 특정 장소에 국한되지 않는 일반적인 하천수, 유수 등의 자연에너지를 전기에너지로 변환 및 저장하여 전력 필요 시설물의 동력원으로 사용케 구성되어 있음에 따라서 소수력 이용률을 극대화시켜 시키고, 국가적 전력 소비 위기를 극복할 수 있으며, 장기적으로 전력 필요 시설물의 운영비를 절감할 수 있는 소수력을 이용한 발전시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 축전전력과 상용전력 중 어느 하나인 선택전력을 전력 필요 시설물에 공급하도록 콘크리트 보(洑；물넘이), 유도 관로, 보호하우징, 소수력 발전기, 전력제어회로, 전력축전지, 전선 배선을 결합하고 있음에 따라 서, 자가 전력 확보를 실현할 수 있고 에너지 이용의 극대화를 도모할 수 있는 소수력을 이용한 발전시스템을 제공한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은 흐르는 유수를 억제하는 방향으로 하천 수로에 설치된 콘크리트 보를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서, 유수를 하천 평지의 지중으로 유도하도록 유입구를 상기 콘크리트 보측에 배치하고 유출구를 하천 수로측에 배치한 곡관 형상의 유도 관로와; 상기 유도 관로가 양측면에서 돌출된 덕트플랜지에 관통하게 결합되어 있으며 하천 평지의 지중에 매설되어 있고, 격판을 통해 분할된 내부공간을 갖는 보호하우징과; 상기 보호하우징의 격판 하부에 설치되어 있고 유수를 유입 및 유출시킬 수 있게 상기 유도 관로에 덕트플랜지를 결합시킨 덕트의 내부에서 수차를 회전시킴에 따라 상기 유도 관로로부터 유입되는 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖는 소수력 발전기와; 상기 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성된 전력제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 흐르는 유수를 억제하는 방향으로 하천 수로에 설치된 콘크리트 보를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서, 상기 콘크리 트 보의 적어도 하나의 상부 개방형 관통수로에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판의 상부에 전력제어회로와 전력축전지를 내장하고 있고, 상기 격판의 하부에 소수력 발전기를 내장하고 있고, 수밀링을 개재한 상태로 압착되게 복수개의 볼트 개폐 구조로 결합된 상부 맨홀 커버를 구비한 보호하우징을 포함하되, 상기 소수력 발전기는 덕트를 상기 상부 개방형 관통수로에 배치시키고 있음에 따라, 상기 덕트를 통과하는 유수로 수차를 회전시켜 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖고, 상기 전력제어회로는 전력축전지 및 보조축전지의 축전전력과, 외부전원의 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따르면, 흐르는 유수를 억제하는 방향으로 하천 수로에 설치된 콘크리트 보를 구비하고, 상기 콘크리트 보 또는 하천 평지 중 어느 하나에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판의 상부에 전력제어회로와 전력축전지를 내장하고 있고, 상기 격판의 하부에 소수력 발전기를 내장한 상부 맨홀 커버를 구비한 보호하우징을 포함하되, 상기 전력제어회로는 전력축전지 및 보조축전지의 축전전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물에 각각 구비된 전력 스위칭 모듈로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.

제1실시예

먼저 도면에서, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 소수력을 이용한 발전시스템의 배치구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 소수력을 이용한 발전시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도 4는 도 3에 도시된 제1전력제어회로의 결합관계를 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 5는 도 3에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 배치관계를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 설치관계를 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 도 7은 도 3에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 다른 배치관계를 설명하기 위한 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 소수력 발전기 및 보호하우징의 설치관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 대수력 발전에 비해 친환경적인 에너지변환 및 저장설비로서 낙차가 없는 하천 수로(1)의 일반적인 하천수, 유수(10)의 운동량을 이용한다.

이런 본 발명에서는 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치되어 있는 기존의 콘크리트 보 또는 새로이 설치한 콘크리트 보(30)가 요구된다.

콘크리트 보(30)는 유수(10)의 속도 유량을 조절하는데 사용하도록 하천 수 로(1)의 흐름방향에 수직한 방향으로 설치되는 것이다. 이런 콘크리트 보(30)의 상부에는 소정 유고 높이를 기준으로 유수(10)의 흐름을 통과 또는 제한하기 위한 적어도 하나의 상부 개방형 관통수로(31)가 형성되어 있다.

또한, 콘크리트 보(30)에서부터 하천 평지(3) 사이에는 유도 관로(100)가 설치된다. 유도 관로(100)의 유입구는 콘크리트 보(30)의 측면 중에서 유수(10)가 입수되는 측면에 배치된다.

유수 관로(100)의 유입구쪽 관부재는 유입구로부터 콘크리트 보(30)의 내부를 따라 하천 평지(3)의 소정 지중 위치까지 연장된다. 여기서, 소정 지중 위치는 보호하우징(200)이 매설될 수 있게 소정 깊이를 갖는 하우징 매설 구역의 위치를 의미한다.

하우징 매설 구역은 하천 평지(3)의 표면으로부터 지중으로 소정 깊이와 면적을 갖게 굴착된 영역이다. 여기서, 상기 유입구로부터 연장된 유수 관로(100)의 관부재의 일측단은 하우징 매설 구역에서 보호하우징(200)의 양측면 중 어느 하나의 측면에 돌출된 덕트플랜지에 배관된다.

또한, 보호하우징(200)의 양측면 중 다른 하나의 측면에 돌출된 다른 덕트플랜지는 소수력 발전에 이용된 유수(10)를 하천 수로(1)쪽으로 배출시키기 위한 유수 관로(100)의 유출구쪽 관부재의 일측단과 연결된다.

이렇게 연결된 유수 관로(100)의 유입구쪽과 유출구쪽 관부재는 전체적으로 곡관 형상으로 형성되어서, 콘크리트 보(3)의 유입구로부터 하천 수로(1)의 유출구까지 연장된다.

즉, 유수 관로(100)는 상기 콘크리트 보(30)에 배치된 유입구로부터 유수(10)를 하천 평지(3)의 지중으로 유도한 후, 하천 수로(1)에 배치된 유출구까지 배출시키기 위한 용도로 사용된다.

이런 보호하우징(200)은 상기 유도 관로가 양측면에서 돌출된 덕트플랜지에 각각 결합된 상태에서, 앵커 볼트 등에 의해 하우징 매설 구역의 지중 콘크리트 기저부에서 고정되는 방식으로 매설되어 있다. 보호하우징(200)은 내부공간에서 상하방향의 중간에 고정된 격판을 갖고 있다.

보호하우징(200)에서 격판 상부의 내부공간에는 하기에 설명할 전력축전지(500), 제1전력제어회로(400)를 보관하고, 격판 하부의 내부공간에는 소수력 발전기(300)를 보관한다.

소수력 발전기(300), 제1전력제어회로(400), 전력축전지(500) 등이 보호하우징(200)에 보관되어 있기 때문에, 본 발명에 사용될 전력 요구 시설물(20) 자체는 원래 형상과 기능을 유지하면서 범용성을 그대로 유지할 수 있고, 축전전력에 의해 작동되는 장점이 있다. 이와 반면, 태양에너지 또는 풍력에너지를 발생시키는 가로등의 경우, 특수한 외형이나 미관상 좋지 않은 형상을 갖고 있기 때문에, 환경 및 조경 미화에 어려움을 갖는다.

본 실시예에서 전력 요구 시설물(20)은 종래의 일반 전선 배선이 직접 연결되어 있지 않아도 되는 부가적인 장점도 갖는다.

즉, 상용전력 공급을 위한 일반 전선 배선은 보호하우징(200)의 제1전력제어회로(400)의 입력 인터페이스까지 연결된다. 이후 출력 인터페이스로부터 인출된 전용 전선 배선(60) 각각에 전력 요구 시설물(20)이 전기적으로 결합된다.

따라서, 이러한 결합관계에 따라서 제1전력제어회로(400)로부터 출력되는 상용전력 또는 축전전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 공급받게 된다.

본 발명에서 선택전력이란, 축전전력과 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 전력을 의미하는 것으로서 제1전력제어회로(400)에 의해서 선택 제어됨에 따라, 결국 전력 요구 시설물(20)에서 사용되는 전기에너지원으로 사용되는 전력이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1전력제어회로(400)는 전력의 입출을 위한 전선 접속용 소자로서 입력 인터페이스(401)와 축전지 연결포트(404)와 출력 인터페이스(411)를 포함한다.

또한, 제1전력제어회로(400)는 발전전력을 축전전력으로 변환 및 공급토록 결합된 충전회로 보호부(403)와 축전지 연결포트(404)와 정전압부(405)와 직류/교류(DC/AC) 변환부(406 ; 인버터)를 포함한다.

또한, 제1전력제어회로(400)는 문턱치 전원값에 해당하는 측정값을 측정/입력/표시토록 결합된 내부충전지(407), 워치독타이머(408), 전력측정부(409), 충전경고부(410)를 포함한다.

여기서, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력이 제1전력제어회로(400)에 입력되도록, 일반 전선 배선(6)은 제1전력제어회로(400)의 입력 인터페이스(401) 중 상용전력 라인입력소켓의 입력단에 접속되어 있다.

또한, 소수력 발전기(300)로부터 발전된 발전전력이 제1전력제어회로(400)에 입력되도록, 발전기 연결 전선(306)은 입력 인터페이스(401) 중 발전전력 라인입력 소켓의 입력단에 접속되어 있다.

입력 인터페이스(401)의 상용전력 라인입력소켓의 출력단은 기판(PCB)의 전력회선 중 어느 하나를 통해 입력 전원 선택공급부(402)의 제1입력단에 접속된다.

또한, 입력 인터페이스(401)의 발전전력 라인입력소켓의 출력단은 기판의 전력회선 중 어느 하나를 통해 과충전 방지를 위한 충전회로 보호부(403)의 입력단에 접속되고, 그러한 충전회로 보호부(403)의 출력단은 축전지 연결포트(404)에 접속된다.

충전회로 보호부(403)는 축전지 연결포트(404)를 통해서 전력축전지(500)에 발전전력을 입력 및 충전시키는 역할을 수행하도록 전기회로적으로 제1전력제어회로(400)의 기판에 결합되어 있다. 예컨대, 충전회로 보호부(403)는 다이오드의 역전류 차단기능을 이용한 것으로서, 발전전력량이 상대적으로 작을 경우 전력축전지(500)로부터 소수력 발전기(300)로의 역전류 현상을 방지하게 구성되어 있다.

축전지 연결포트(404)는 발전전력을 충전시킨 전력축전지(500)로부터 출력되는 축전전력을 정전압부(405)의 일측 입력단으로 공급하도록 기판에 결합되어 있다.

정전압부(405)는 방열판, 콘덴서 등의 회로 소자로 이루어진 통상의 전류 또는 전압 평활 회로 구성을 갖는 것으로서, 전기적 출력을 안정화시켜 정격전압을 출력시키는 역할을 담당하도록 구성되어 있다.

정전압부(405)의 일측 출력단은 축전전력을 통전시키도록 직류/교류 변환부(406)에 결합되어 있으며, 정전압부(405)의 타측 출력단은 축전전력 중 일부를 내 부충전지(407)의 전원으로 사용케 하도록, 내부충전지(407)의 충전단자에 전기적으로 결합되어 있다.

직류/교류 변환부(406)의 출력단은 정전압부(405)로부터 축전전력을 공급받아 그의 직류를 교류로 변환하고, 이렇게 변환된 교류 형식의 축전전력을 입력 전원 선택공급부(402)로 공급시키도록 기판의 전력회선 중 어느 하나를 통해 입력 전원 선택공급부(402)의 제2입력단에 접속된다.

입력 전원 선택공급부(402)는 전력측정부(409)로부터 측정값을 입력받는 신호입력용 제3입력단을 구비하며, 이런 제3입력단을 통해 입력받은 측정값을 입력 전원 선택공급부(402)의 메모리에 미리 기억시킨 문턱치 전원값과 비교하여, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 클 경우 축전전력을 선택전력으로 지정 및 출력하고, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 작은 경우 축전전력의 출력을 정지시킴과 동시에 상용전력을 선택전력으로 지정 및 출력하는 비교출력회로의 일종이다. 여기서, 입력 전원 선택공급부(402)는 축전전력의 출력을 정지를 위해서, 통상의 컷 오프(cut-off) 회로를 내장하고 있다.

입력 전원 선택공급부(402), 워치독타이머(408), 전력측정부(409), 충전경고부(410)의 작동 전원은 정전압부(405)로부터 공급되는 전원 또는 내부충전지(407)에 충전된 전원 중 어느 하나를 사용하게 된다.

내부충전지(407)는 극한의 경우 발전전력이 전혀 소수력 발전기(300)로부터 본 발명의 제1전력제어회로(400)에 공급되지 않더라도, 제1전력제어회로(400)의 회로작동을 위해 존재한다.

워치독타이머(408)는 정기적 또는 비정기적 중 어느 하나의 시간 간격으로 의 회로 작동을 활성화 또는 비 활성화시킴에 따라 전력측정부(409)의 회로 작동에 따른 전기에너지 소비효율을 극대화시키게 구성되어 있다.

워치독타이머(408)와 접속된 전력측정부(409)는 기판의 신호회선을 통해 입력 전원 선택공급부(402)의 신호입력용 제3입력단에 접속되어 있다. 이렇게 접속된 전력측정부(409)는 소정의 측정 지점, 예컨대 정전압부(405)와 직류/교류 변환부(406) 사이의 소정 회선 접점으로부터 축전전력의 크기를 측정한 후, 그 측정값을 입력 전원 선택공급부(402)의 신호입력용 제3입력단으로 전달하게 된다. 이후, 입력 전원 선택공급부(402)는 앞서 설명한 바와 같이, 입력받은 측정값을 입력 전원 선택공급부(402)의 메모리에 미리 기억시킨 문턱치 전원값과 비교하는 선택전력을 상용전력 또는 축전전력 중 어느 하나로 출력시킬지 판단하게 된다.

입력 전원 선택공급부(402)의 출력단은 기판의 전력회선 중 다른 하나를 통해서 출력 인터페이스(411)의 입력단에 접속된다.

출력 인터페이스(411)의 출력단은 직접적으로 전용 전선 배선(60)을 통해서 전력 요구 시설물(20)에 접속되거나, 또는 간접적으로 소정의 배전반(도시 안됨)에 연결된 후, 배전반에 접속된 전용 전선 배선(60)을 통해서 전력 요구 시설물(20)에 접속될 수 있다.

한편, 전력측정부(409)에 접속된 충전경고부(410)는 입력 전원 선택공급부(402)에 미리 기억된 문턱치 전원값을 전송 받도록 회로적으로 구성되어 있고, 앞서 설명한 전력측정부(409)의 측정값이 문턱치 전원값에 비해 작을 경우, 보호하우 징의 외측면에 부설되는 외부 표출용 수단(예 : LED소자)을 작동(발광)시키도록 회로적으로 구성되어 있다.

또한, 충전경고부(410)는 도 11에 도시되어 있는 해당 통신규격을 지원하는 네트워크 회로에 결합되어서, 상기 외부 표출용 LED의 작동에 상응한 충전 작동 상태 신호값(예 : 정상 신호, 오류 신호, 부작동 신호)을 소정의 네트워크(PLC, 직렬통신 등)망을 통해서 외부의 중앙제어센터로 통보하도록 구성 가능하다.

이하, 본 발명의 소수력을 이용한 발전시스템의 배치구조 및 설치구조에 대해서 설명하도록 하겠다.

예시적으로, 본 발명에서 보호하우징(200)은 지중 매설 타입과 제방 설치 타입이 존재한다.

즉, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같은 지중 매설 타입의 보호하우징(200)은 전력 요구 시설물(20)에 인접한 하천 평지(3)에 배치 및 설치되고, 도 7과 도 8에 도시한 바와 같은 제방 설치 타입의 보호하우징(200')은 하천 수로(1)의 콘크리트 보(30)에 배치 및 설치된다.

먼저, 도 5와 도 6을 참조하면, 지중 매설 타입의 보호하우징(200)은 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상으로서, 내부 중간 부위에 격판(210)을 형성되어 있다.

지중 매설 타입의 보호하우징(200)은 격판(210)을 기준으로 위쪽에 전력축전지(500), 제1전력제어회로(400), 배전반, 전선 배선 등을 내장하고 있다. 이런 보호하우징(200)은 용이한 설치, 유지, 보수를 위해서, 시건장치(221), 개폐용 힌 지(222) 등을 구비하고 상기 보호하우징(200)과 동일한 소재로 형성되어 있는 상부 맨홀 커버(220)를 결합하고 있다. 상부 맨홀 커버(220)는 우수, 눈, 이물질, 습기 침투를 방지하기 위해서 수밀링을 더 포함한다. 그리고, 각종 전기 배선의 하우징 관통 지점에도 수밀링이 우수, 눈, 이물질, 습기 침투를 방지하도록 결합되어 있는 것이 바람직하다.

이런 지중 매설 타입의 보호하우징(200)에는 유수 관로(100)의 유입구쪽 관부재(110)와 유출구쪽 관부재(120)가 소수력 발전기(300)의 덕트(330)의 입구 및 출구에 해당하는 각각의 덕트플랜지에 의해 관통하게 결합되어 있다.

지중 매설 타입의 보호하우징(200) 내에는 적어도 하나 또는 복수개의 형태로 소수력 발전기(300)가 구비될 수 있으며, 이에 따라서, 유수 관로(100)도 복수개의 유입구쪽 및 유출구쪽 관부재(110, 120)가 제공되며, 또한 보호하우징(200)의 양측면에도 각각 복수개의 덕트플랜지들을 돌출시키고 있다.

또한, 각각의 소수력 발전기(300)는 병렬 회로와 같은 방식으로 발전전력을 제1전력제어회로(400)에 입력시키게 된다.

또한, 유수 관로(100)의 각각의 유입구 또는 유출구 중 어느 하나에는 반구형의 망사와 같은 이물질 투입방지망(130)이 결합되어 있는 것이 바람직하다.

보호하우징(200)은 유수(10)를 하천 평지(3)의 지중으로 유입시켜 소수력 발전기(300)의 덕트(330) 내에서 회전 가능하게 결합된 수차(310)를 회전시킨 후 다시 하천 수로(1)로 방출시킬 때, 소정 크기의 전력을 생산하는 적어도 하나의 소수력 발전기(300)가 격판(210)의 아래쪽에 내장된다.

소수력 발전기(300)의 덕트(330)는 보호하우징(200)의 격판(210)을 기준으로 하부에 형성된 것으로서, 수차(310)가 기밀하게 회전할 수 있는 달팽이 공간 형상과 유수(10)가 흘러갈 수 있는 관통 형상을 갖는다.

달팽이 공간 형상에 배치된 수차(310)는 축심을 기준으로 아래쪽 부위의 날개만을 덕트(330) 내에서 유동하는 유수(10)에 잠기도록 배치하는 것이 매우 중요하다.

또한, 달팽이 공간 형상의 외측에는 수밀을 유지하면서 회전 가능한 상태로 수차(310)의 회전축이 돌출되어 있으며, 그러한 회전축에는 소수력 발전기(300)의 발전 모터(320)의 회전축이 축결합되어 있다. 결국, 발전 모터(320)는 수차(310)의 회전에 따라 소정 크기의 발전전력을 생산하게 된다.

예컨대, 본 발명에서 사용된 발전 모터(320)는 한 대당 그의 회전축이 600rpm ∼ 800rpm 정도로 회전할 때 150w의 전력을 생산할 수 있는 용량을 갖는 것이 바람직하다.

이런 경우, 유수(10)는 하천으로부터 유수 관로(100)에 유입된 후, 그러한 유수 관로(100)의 유입구쪽 관부재(110)와 덕트(330) 및 유출구쪽 관부재(120)를 통해 관중 유동 형식으로 다시 하천으로 빠져나간다.

이렇게 유수 관로(100)를 통과하는 유수(10)는 관류(管流) 형태의 유속 및 유량에 대응하는 운동량을 덕트(330)에 잠겨있던 수차(310)의 블레이드에게 전달한다. 이렇게 전달받은 운동량에 대응하게 수차(310)는 소정 속도 및 회전수로 회전한다. 수차(310)의 회전에 따라서 발전 모터(320)의 회전자와 고정자의 회로관 계에 따라 발전전력이 발생되고, 그러한 발전전력은 제1전력제어회로(400)에 의해서 전력축전지(500)에 충전 및 저장된다. 제1전력제어회로(400)의 입력 전원 선택공급부는 앞서 설명한 바와 같이, 전력측정부(409)의 측정값이 문턱치 전원값에 비해 클 경우 축전전력을 선택전력으로 지정 및 출력하고, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 작은 경우 축전전력의 출력을 정지시킴과 동시에 상용전력을 선택전력으로 지정 및 출력한다. 이렇게 출력된 선택전력은 전용 전선 배선(60)을 통해서 전력 필요 시설물(20)에게 공급된다.

앞서 언급한 바와 같이 제1전력제어회로(400)는 전력축전지(500)에 저장된 축전전력과 외부전원으로 입력된 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 주변 전력 요구 시설물(20)에게 공급하게 된다.

한편, 도 7과 도 8을 참조하면, 제방 설치 타입의 보호하우징(200')도 역시 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 등을 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상으로서, 내부 중간 부위에 격판(210)을 형성하고 있다.

이때, 외측면에 판상으로 돌출된 고정 지지판(230)을 제외한 보호하우징(200')의 평면적은 콘크리트 보(30)의 상부 개방형 관통수로(31)에 삽입될 수 있는 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 보호하우징(200')은 고정 지지판(230)과 스터드볼트(231) 등을 이용하여 보호하우징(200')의 하부만을 콘크리트 보(30)의 상부 개방형 관통수로(31)에 삽입시킨 상태에서 콘크리트 보(30)의 상부 표면에 고정될 수 있다.

제방 설치 타입의 보호하우징(200')은 하천 수로(1)의 안쪽에서 콘크리트 보 (30)의 상부 표면에 설치되기 때문에, 유수(10)의 범람에 대응한 강도와 기밀한 수밀성을 요구한다.

이를 위해, 본 발명에서는 고정 지지판(230)과 보호하우징(200')의 외표면에 복수개의 삼각 보강판(232)이 용접에 의해 부설됨에 따라서, 보호하우징(200') 자체의 강성 내지 고정 상태 유지에 도움을 준다. 또한, 보호하우징(200')의 상부 맨홀 커버(220')는 수밀링을 개재한 상태로 압착됨에 따라서 완전 수밀 상태를 유지할 수 있는 복수개의 볼트 개폐 구조로 형성되어 있고, 이에 따라, 보호하우징(200') 내부의 전력축전지(500), 제1전력제어회로(400) 또는 하기에 설명할 제2전력제어회로 중 어느 하나의 회로, 배전반, 전선 배선 등을 보호할 수 있다.

또한, 보호하우징(200')은 콘크리트 보(30)의 상부 개방형 관통수로(31)에 직접 설치되는 형식을 취함에 따라서, 소수력 발전기(300)의 덕트(330)에 앞서 설명한 바와 같은 유수 관로 자체가 필요 없게 되어 시공이 간편하고 시설 투자비를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

덕트(330)의 입구측에는 앞서 설명한 바와 같은 이물질 투입방지망(130)이 결합되어 있는 것이 바람직하고, 유수(10)의 유입을 돕는 축소 입구관(131)이 결합되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 보호하우징(200')의 내부에 내장된 전력축전지(500)는 별도의 보조 연장 연결케이블(510)을 통해서 하천 평지(3)에 별도로 구비된 보조축전지(500')과 병렬로 연결되어 있음에 따라서, 보조축전지(500')에도 발전전력이 축전된다.

이러한 보호하우징(200')의 배치적 특징에 따라서, 유수(10)가 덕트(330)를 통과하면서 유속 및 유량에 대응하는 운동량을 수차(310)의 블레이드에게 전달하는 것을 제외하고, 본 발명에서는 앞서 설명한 동일한 방식으로 발전전력을 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전 및 저장시켜서 전력 필요 시설물(20)에게 선택전력이 공급된다.

제2실시예

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 소수력을 이용한 발전시스템은, 상용전력을 공급하기 위한 일반 전선 배선이 보호하우징의 내부로 인입될 필요가 없는 제2전력제어회로와, 전력 필요 시설물에 직접 설치되는 전력 스위칭 모듈을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 11에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 소수력을 이용한 발전시스템의 배치구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 10은 도 9에 도시된 소수력을 이용한 발전시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도 11은 도 10에 도시된 제2전력제어회로의 결합관계를 설명하기 위한 블록도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 보호하우징(200)은 하천 평지(3) 또는 콘크리트 보(30)의 상부 개방형 관통수로(31) 중 어느 하나에 설치될 수 있다.

그런데 주목하여야 할 구성상의 특징은 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 이 보호하우징(200)의 제2전력제어회로로 입력되지 않고도 전력 요구 시설물에 설치된 전력 스위칭 모듈(490)에 의해서 축전전력과 상용전력을 병행하여 사용할 수 있다는 점이다. 이러한 점은 외부전원으로부터 일반 전선 배선(6)을 통해서 보호하우징(200)까지의 전기 연결 공사를 없앨 수 있고, 기존 전력 요구 시설물의 전기 배선을 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 지중 매설 타입의 보호하우징(200)인 경우, 유도 관로(100)를 통해 공급받는 유수(10)의 운동량을 이용하여 소수력 발전기(300)를 작동시키거나, 또는 제방 설치 타입의 보호하우징(200')인 경우 직접 콘크리트 보의 상부 개방형 관통수로의 유수(10)의 운동량을 이용하여 소수력 발전기(300)를 작동시키도록 되어 있다.

이때, 소수력 발전기(300)로부터 발생된 발전전력은 도 11에 도시된 바와 같은 제2전력제어회로(400')를 통해 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전 및 보관된다.

구성상의 특이한 점은 상기 축전지(500, 500')들로부터 출력되는 축전전력이 제2전력제어회로(400')와 전용 전선 배선(60)을 통해서 해당 전력 요구 시설물(20)의 전력 스위칭 모듈(490)로 각각 전달되도록 되어 있다.

각각의 전력 스위칭 모듈(490)은 복수개의 소켓으로 이루어진 입력부(491)와, 전력 요구 시설물(20)의 전기적 하중에 접속된 적어도 하나의 소켓을 갖는 출력부(492)를 갖되, 입력부(491)에는 축전전력 전달용 전용 전선 배선(60)의 끝단이 접속되기 위한 소켓과, 외부전원의 상용전력 전달용 일반 전선 배선(6)의 끝단이 접속되기 위한 소켓과, 별도의 에너지변환기(예 : 태양전지, 풍력발전기)의 출력단으로부터 연결된 보조전력 전달용 보조 전선 배선(9)의 끝단이 접속되기 위한 소켓을 구비한 것이 특징이다.

이때, 전력 스위칭 모듈(490)은 전력공급 순서를 우선적으로 충전전력, 보조전력, 상용전력 순으로 스위칭되도록 구성되어 있다.

즉, 전력 스위칭 모듈(490)의 전기/전자 회로적 구성은 교류전원을 무순단(끊어짐이 없는) 또는 2msec(0.004초) ∼ 4msec(0.004초) 중 어느 하나로 작동되는 것으로서, 충전전력의 사용에서 상용전력의 사용으로 변환하는 과정에서 출력의 끊어짐이 없도록 하기 위한 SCR 등과 같은 반도체인 절체스위치(STATIC SWITCH)와, 이런 절체스위치를 제어하도록 결합되어 있되 메모리에 저장된 기준치 전력값 이하로 충전전력의 크기가 떨어질 경우 보조전력으로 전환하거나 또는 상기 기준치 전력값 이하로 전환된 보조전력의 크기가 떨어질 경우 상용전력으로 전환하도록 전자회로적으로 구성된 전력비교 선택회로와, 제2전력제어회로의 고장 등에 의해 전원 절체가 발생하는 경우 서로의 동기(위상차)를 맞추어야만 절체스위치, 전력 비교 선택회로 및 전기적 부하에 무리가 가지 않게 통상의 UPS 등과 같이 전자회로적으로 구성된 동기 절체 전원공급부를 포함한다.

이렇게 전력 스위칭 모듈(490)은 상기 소켓을 통한 입력 전력량들 중 어느 하나를 기준치 전력량에 대비 및 선택하여 출력부(492)로 통전시킴에 따라, 전력 요구 시설물(20)의 상용전력 소비량을 최소화하게 된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제2전력제어회로(400')는 소수력 발전기(300)로 부터 발전전력을 공급받도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 입력 인터페이스(401)와, 이런 입력 인터페이스(401)를 통한 발전전력의 과충전/역전류 방지를 위해 전기회로적으로 구성된 충전회로 보호부(403)와, 이런 충전회로의 보호부(403)의 출력전류를 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전시키기 위한 축전지 연결포트(404)와, 상기 축전지(500, 500')의 축전전력을 공급받도록 상기 축전지 연결포트(404)에 접속된 정전압부(405)와, 이런 정전압부(405)로부터 출력되는 전력량과 자체 메모리에 저장된 문턱치 전원값을 비교하도록 되어 있고, 상기 전력량이 상기 문턱치 전원값에 비해 작을 경우, 외부 표출용 LED(도시 안됨)를 발광시킴과 동시에 출력 전원을 차단시키는 충전경고부(410)와, 상기 충전경고부(410)로부터 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 직류/교류 변환부(406)와, 이런 직류/교류 변환부(406)로부터 출력된 축전전력을 전용 전선 배선(60)을 통해서 전력 스위칭 모듈의 입력부(491)로 전송하도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 출력 인터페이스(411)를 포함한다.

또한, 제2전력제어회로(400')는 상기 충전회로 보호부(403)로부터 전원을 공급받게 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합되어 통신회로용 전력을 공급하는 네트워크 전원부(450)와, 이런 네트워크 전원부(450)로부터 전원을 공급받아서, 상기 충전경고부(410)의 출력량에 상응하는 통신 입력신호를 생성하는 아날로그/디지털 변환부(451)와, 이런 아날로그/디지털 변환부(451)로부터 생성 및 출력되는 통신 입력신호를 통신포트(453)를 통해 중앙제어센터로 전송하도록 해당 통신규격에 대응한 네트워크 칩셋을 갖는 네트워크 모듈(452)을 더 포함한다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 소수력을 이용한 발전시스템의 작동관계를 설명하고자 한다.

소수력 발전기(300)는 유수의 운동량으로 회전하는 수차와 발전 모터에 의해서 발전전력을 생산하고, 이렇게 생산된 발전전력을 입력받는 제2전력제어회로(400')가 발전전력을 축전전력 형태로 각종 축전지(500, 500')에 충전 및 저장한다.

이런 축전지(500, 500')의 축전전력은 정전압부(405)에 의해 정전압이 유지된 상태로 되고, 직류/교류 변환부(406)에 의해 교류로 변환된 다음, 출력 인터페이스(411)와 전용 전선 배선(60)을 통해서 전력 요구 시설물(20)에 구비된 전력 스위칭 모듈(490)로 입력된다.

이런 전력 스위칭 모듈(490)에서는, 입력부(491)를 통해 입력되는 복수개의 전원, 축전지(500, 500')에 의한 축전전력과, 외부전원에 의한 상용전력과, 별도로 전력 필요 시설물(20)에 부설된 에너지변환기(예 : 태양전지, 풍력발전기)에 의한 보조전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전력의 라인을 출력부(492)로 통전시킴에 따라서, 출력부(492)에 전기적으로 결합된 전력 필요 시설물(20)의 전기적 하중이 상기 통전된 선택전력을 사용하게 된다.

본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 저낙차 위치를 갖는 하천의 하천 평지 또는 콘크리트 보에 설치되어, 전력 필요 시설물에 필요한 전원을 공급 함에 따라서, 전력 필요 시설물의 전기적 하중의 상용전력 소비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 어둡고, 바람이 불지 않는 환경에서도 축전전력을 전력 필요 시설물에 공급할 수 있어서, 도심이나 농촌의 에너지 문제를 적극적으로 해소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 상용전력, 보조전력과 함께 병행하여 축전전력을 제공함에 따라서, 끊어짐 없지 전원을 전력 필요 시설물의 전기적 하중에 공급시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 충전경고부와 네트워크 설비를 구비하여, 충전 작동 상태 신호값을 통보 받는 중앙제어센터에서 해당 발전시스템의 작동 상태를 체크함에 따라 신속한 유지 관리가 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 소수력을 이용한 발전시스템은 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 사용하여 상부 맨홀 커버와 보호하우징을 제공함에 따라서, 하천 평지는 물론 콘크리트 보에 직접 설치가능하며, 유지 및 보수가 용이하며, 내구성이 뛰어난 장점이 있다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

   상기 콘크리트 보(30)의 적어도 하나의 상부 개방형 관통수로(31)에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400)와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장하고 있고, 수밀링을 개재한 상태로 압착되게 복수개의 볼트 개폐 구조로 결합된 상부 맨홀 커버(220')를 구비한 보호하우징(200')을 포함하되,

   상기 소수력 발전기(300)는 덕트(330)를 상기 상부 개방형 관통수로(31)에 배치시키고 있음에 따라, 상기 덕트(330)를 통과하는 유수(10)로 수차(310)를 회전시켜 유수(10)의 유속에 비례한 발전량을 갖고,

   상기 전력제어회로(400)는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력과, 외부전원의 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하되,

   상기 보호하우징(200')은 외표면에 돌출된 고정 지지판(230)과, 상기 보호하우징(200')의 외표면과 상기 고정 지지판(230) 사이에 부설된 복수개의 삼각 보강판(232)을 더 포함하여, 상기 보호하우징(200')의 하부만을 상기 콘크리트 보(30)의 상부 개방형 관통수로(31)에 삽입시킨 상태에서 스터드볼트(231)에 의해 상기 콘크리트 보(30)의 상부 표면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
6. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

   상기 콘크리트 보(30)의 적어도 하나의 상부 개방형 관통수로(31)에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400)와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장하고 있고, 수밀링을 개재한 상태로 압착되게 복수개의 볼트 개폐 구조로 결합된 상부 맨홀 커버(220')를 구비한 보호하우징(200')을 포함하되,

   상기 소수력 발전기(300)는 덕트(330)를 상기 상부 개방형 관통수로(31)에 배치시키고 있음에 따라, 상기 덕트(330)를 통과하는 유수(10)로 수차(310)를 회전시켜 유수(10)의 유속에 비례한 발전량을 갖고,

   상기 전력제어회로(400)는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력과, 외부전원의 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하되,

   상기 전력제어회로(400)는 발전전력과 상용전력을 구별되게 입력받도록 기판(PCB)에 전기회로적으로 결합된 입력 인터페이스(401)와;

   상기 입력 인터페이스(401)의 일측 출력단과 축전지 연결포트(404)의 일측 입력단 사이에 결합되어서 발전전력을 안정되게 상기 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전시키는 충전회로 보호부(403)와;

   상기 축전지 연결포트(404)의 출력단에 결합되어서 상기 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력을 정격전압으로 안정화시키는 정전압부(405)와;

   상기 정전압부(405)의 출력단에 결합되어서 축전전력을 교류로 변환시키는 직류/교류 변환부(406)와;

   상기 직류/교류 변환부(406)의 출력단에 결합되어서 축전전력을 입력받고, 상기 입력 인터페이스(401)의 타측 출력단에 결합되어서 상용전력을 입력받고, 전력측정부(409)에 결합되어서 축전전력에 대응한 측정값을 전력측정부(409)로부터 입력받는 입력 전원 선택공급부(402)를 포함하고,

   상기 입력 전원 선택공급부(402)가 메모리에 미리 기억시킨 문턱치 전원값과 측정값을 비교하여, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 클 경우 축전전력을 선택전력으로 지정하여 출력하고, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 작은 경우 축전전력의 출력을 정지시킴과 동시에 상용전력을 선택전력으로 지정하여 출력하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
7. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

   상기 콘크리트 보(30)의 적어도 하나의 상부 개방형 관통수로(31)에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400)와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장하고 있고, 수밀링을 개재한 상태로 압착되게 복수개의 볼트 개폐 구조로 결합된 상부 맨홀 커버(220')를 구비한 보호하우징(200')을 포함하되,

   상기 소수력 발전기(300)는 덕트(330)를 상기 상부 개방형 관통수로(31)에 배치시키고 있음에 따라, 상기 덕트(330)를 통과하는 유수(10)로 수차(310)를 회전시켜 유수(10)의 유속에 비례한 발전량을 갖고,

   상기 전력제어회로(400)는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력과, 외부전원의 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하되,

   상기 전력제어회로(400)는 전력측정부(409)의 측정값과 입력 전원 선택공급부(402)의 문턱치 전원값을 입력받도록 기판에 결합되어서, 측정값이 문턱치 전원값에 비해 작을 경우, 상기 보호하우징(200)의 외측면에 부설되는 외부 표출용 수단을 작동시키도록 회로적으로 구성되어 있고, 해당 통신규격을 지원하는 네트워크 회로와 결합되어서, 상기 외부 표출용 수단의 작동에 상응한 충전 작동 상태 신호값을 소정의 네트워크망을 통해서 외부의 중앙제어센터로 통보하도록 구성된 충전경고부(410)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
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9. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

   상기 콘크리트 보(30) 또는 하천 평지(3) 중 어느 하나에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400')와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장한 상부 맨홀 커버(220, 220')를 구비한 보호하우징(200, 200')을 포함하되,

   상기 전력제어회로(400')는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)에 각각 구비된 전력 스위칭 모듈(490)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며,

   상기 전력제어회로(400')는 상기 소수력 발전기(300)로부터 발전전력을 공급받도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 입력 인터페이스(401)와;

   상기 입력 인터페이스(401)를 통한 발전전력의 과충전/역전류 방지를 위해 전기회로적으로 구성된 충전회로 보호부(403)와;

   상기 충전회로의 보호부(403)의 출력전류를 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')에 충전시키기 위한 축전지 연결포트(404)와;

   상기 축전지(500, 500')의 축전전력을 공급받도록 상기 축전지 연결포트(404)에 접속된 정전압부(405)와;

   상기 정전압부(405)로부터 출력되는 전력량과 자체 메모리에 저장된 문턱치 전원값을 비교하도록 되어 있고, 상기 전력량이 상기 문턱치 전원값에 비해 작을 경우, 외부 표출용 LED를 발광시킴과 동시에 출력 전원을 차단시키는 충전경고부(410)와;

   상기 충전경고부(410)로부터 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 직류/교류 변환부(406)와;

   상기 직류/교류 변환부(406)로부터 출력된 축전전력을 전용 전선 배선(60)을 통해서 상기 전력 스위칭 모듈(490)로 전송하도록 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합된 출력 인터페이스(411)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
10. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

    상기 콘크리트 보(30) 또는 하천 평지(3) 중 어느 하나에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400')와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장한 상부 맨홀 커버(220, 220')를 구비한 보호하우징(200, 200')을 포함하되,

    상기 전력제어회로(400')는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)에 각각 구비된 전력 스위칭 모듈(490)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며,

    상기 전력제어회로(400')는 충전회로 보호부(403)로부터 전원을 공급받게 기판의 전력회선 중 어느 하나에 결합되어 통신회로용 전력을 공급하는 네트워크 전원부(450)와;

    상기 네트워크 전원부(450)로부터 전원을 공급받아서, 상기 충전경고부(410)의 출력량에 상응하는 통신 입력신호를 생성하는 아날로그/디지털 변환부(451)와;

    상기 아날로그/디지털 변환부(451)로부터 생성 및 출력되는 통신 입력신호를 통신포트(453)를 통해 중앙제어센터로 전송하도록 해당 통신규격에 대응한 네트워크 칩셋을 갖는 네트워크 모듈(452)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
11. 흐르는 유수(10)를 억제하는 방향으로 하천 수로(1)에 설치된 콘크리트 보(30)를 구비한 소수력을 이용한 발전시스템에 있어서,

    상기 콘크리트 보(30) 또는 하천 평지(3) 중 어느 하나에 설치되고, 스테인레스 철판, 도금 강판, 도색 철판 중 어느 하나의 소재를 용접하여 상면과 하면이 개구된 상자 형상을 갖고, 내부공간을 분할하는 격판(210)의 상부에 전력제어회로(400')와 전력축전지(500)를 내장하고 있고, 상기 격판(210)의 하부에 소수력 발전기(300)를 내장한 상부 맨홀 커버(220, 220')를 구비한 보호하우징(200, 200')을 포함하되,

    상기 전력제어회로(400')는 전력축전지(500) 및 보조축전지(500')의 축전전력을 전용 전선 배선(60)을 통해 전력 요구 시설물(20)에 각각 구비된 전력 스위칭 모듈(490)로 공급하도록 전기회로적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며,

    상기 전력 스위칭 모듈(490)은 복수개의 소켓으로 이루어진 입력부(491)와;

    상기 전력 요구 시설물(20)의 전기적 하중에 접속된 적어도 하나의 소켓을 갖는 출력부(492)를 갖되,

    상기 입력부(491)에는 축전전력 전달용 전용 전선 배선(60)의 끝단이 접속되기 위한 소켓과, 외부전원의 상용전력 전달용 일반 전선 배선(6)의 끝단이 접속되기 위한 소켓과, 별도의 에너지변환기(예 : 태양전지, 풍력발전기)의 출력단으로부터 연결된 보조전력 전달용 보조 전선 배선(9)의 끝단이 접속되기 위한 소켓을 구비한 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.
12. 제11항에 있어서,

    상기 전력 스위칭 모듈(490)은 충전전력의 사용에서 상용전력의 사용으로 변환하는 과정에서 출력의 끊어짐이 없도록 하기 위한 절체스위치와;

    상기 절체스위치를 제어하도록 결합되어 있되 메모리에 저장된 기준치 전력값 이하로 충전전력의 크기가 떨어질 경우 보조전력으로 전환하거나 또는 상기 기준치 전력값 이하로 전환된 보조전력의 크기가 떨어질 경우 상용전력으로 전환하도록 전자회로적으로 구성된 전력비교 선택회로와;

    전원 절체 발생시 서로의 동기를 맞추어 상기 절체스위치, 상기 전력 비교 선택회로의 작동상 무리가 가지 않도록 전자회로적으로 구성된 동기 절체 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력을 이용한 발전시스템.

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