KR100727852B1

KR100727852B1 - 조력발전소용 수차구조물

Info

Publication number: KR100727852B1
Application number: KR1020060015470A
Authority: KR
Inventors: 장경수
Original assignee: 주식회사 삼안; 장경수
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-06-14

Abstract

본 발명은 조수간만의 차이가 심한 해역에서 해안매립지의 개발에 의해 형성되는 인공적인 호수의 존재가 가능한 경우, 조력발전시스템과 함께 접근도로 및 관광시설들을 함께 설치함으로써, 청정 전력에너지의 개발과 더불어 홍수조절능력을 유지하고 해수 순환을 통해 호수의 수질악화를 방지하고 또한 해양관광자원의 확보라는 다목적을 함께 이룰 수 있으며, 해안매립지의 개발에 의해 형성된 인공호수의 특정 관리수위, 즉 평균해수면(보통 EL. 0m ～ EL. (-1)m) 이하로 유지되어야 하는 경우에서도 적용 가능하고, 또한 해저 암반 위에 기층부를 설치하고 그 상부에 수차발전기와 수로를 형성하며, 이 수차발전기의 상측으로는 수차발전기실 및 기계실을 그리고 수로의 상부에는 접근도로를 형성하는 수차구조물을 개발하였으며, 특히 수차구조물에는 이동형 천정크레인과 개폐형 투명지붕을 설치함으로써 유지보수 및 관리를 용이하게 하고, 실내기 배출 및 환기를 양호하게 할 뿐만 아니라 조력발전소의 외관도 좋게 하여 해양관광구조물로서도 손색이 없도록 하였다.

Description

조력발전소용 수차구조물 {Turbine Structure for Tidal Power Plant}

도 1은 본 발명의 조력발전소용 수차구조물을 일부 절단하여 나타낸 부분단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물 설치상태를 나타낸 부분단면 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물이 연속적으로 설치된 상태의 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물이 연속적으로 설치된 상태의 평면구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 기층부 10 : 수차발전기

12 : 해수측 스톱로그 지지채널 15 : 벌브고정부

16 : 흡출관 17 : 호수측 스톱로그 지지채널

18 : 런너 20 : 천정크레인

21 : 수차발전기실 22 : 기계실

24 : 지붕 25 : 이동대차

27, 35 : 갠트리 크레인 31 : 조망용 개방부

32 : 토사층 33 : 1차 접근도로

34 : 2차 접근도로 40 : 수차발전기 접근통로

51 : 외기 유입구 60 : 배출구

61 : 배수관 65 : 하부 작업공간

100: 해수측 스톱로그 지하저장소 101: 날개벽 구조물

102: 연결벽 구조물 200: 호수측 스톱로그 지하저장소

W : 해수측 L : 호수측

본 발명은 조력발전소용 수차구조물에 관한 것으로, 특히 수차구조물의 제공뿐만 아니라 관리시설 및 주변 관광지와 연계 가능한 접근도로 등을 설치함으로써 해양관광단지를 위한 시설로도 역할 가능한 조력발전소용 수차구조물에 관한 것이다.

최근 환경문제가 전 세계적인 문제로 떠오르면서 석탄, 석유, 원자력 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바이오에너지, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄의 액화 및 가스화, 해양에너지, 폐기물에너지 및 그 외에도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료 등이 대체에너지원으로 거론되고 있다. 특히 태양력이나 조력, 풍력 등의 자연에너지 개발을 통한 대체에너지원의 발굴에 관심이 집중된다.

조력(潮力)발전은 조수간만의 차이에 의한 외해와 호수의 수위 차를 이용하는 원리로, 본 발명은 우리나라 서해안의 시화호, 새만금, 가로림만, 천수만 등에서 연안의 매립이나 간척지 개발에 의해 형성되는 호수의 경우에서와 같이, 방조제를 중심으로 외해 수위는 시간에 따라 상하로 수 m씩 변화하고, 반면에 호수 내의 수위는 인근으로의 홍수나 범람을 피하기 위해 특정 관리수위 이하로 유지되어야 하는 경우에 적용될 수 있다.

삭제

본 발명은 조력발전소에 있어서, 조력발전소의 통합된 관리시설과 접근도로 등이 통합된 수차구조물을 제공하여 유지보수가 용이하며, 동시에 방조제를 매개로 연결된 조력발전소의 양단이 친수 해양관광단지로 이용될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 연안간척지나 매립지의 개발로 야기되는 호수의 부영양화 및 기타 오염의 문제를 해소하는 수로를 개설하는 동시에 조수간만의 차이로 인해 이 수로를 통하여 출입하는 해수를 이용하여 호수 내의 물을 순환시키고 동시에 발전을 할 수 있는 조력발전소용 수차구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 조력발전소용 수차구조물의 제공뿐만이 아니라 관리시설 및 주변 해양관광단지와도 연계 가능한 접근도로 등을 함께 병설하여 접근성이 우수한 해양관광자원으로서도 이용할 수 있는 조력발전소용 수차구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 해안매립지의 개발에 의해 형성된 인공호수의 특정 관리수위, 즉 평균해수면(보통 EL. 0m ～ EL. (-1)m) 이하로 유지되어야 하는 경우(우리나라의 경우는 시화호, 새만금, 가로림만, 천수만 등)에서도 적용할 수 있는 조력발전소용 수차구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 개폐식 지붕구조의 채택으로 유지관리가 편리하고 미관이 양호한 조력발전소용 수차구조물을 제공하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

삭제

도 1은 본 발명의 조력발전소용 수차구조물을 일부 절단하여 나타낸 부분단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물 설치상태를 나타낸 부분단면 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물이 연속적으로 설치된 상태의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 조력발전소용 수차구조물이 연속적으로 설치된 상태의 평면구성도이다.

본 발명에 따른 수차구조물은 해저암반부(1)를 지면부로 하여 구축되어 기초를 형성하는 기층부(2)와, 이 기층부(2)의 상측에 수차발전기(10)와, 이 수차발전기(10)로부터 유입된 해수(W)를 호수(L) 측으로 배출하는 흡출관(16)이 형성되며, 상기 기층부(2)에 형성되는 하부공간(65)에는 응결수 트랜치를 갖는 통로(62)와 유지관리용 통로(63)가 형성되며, 상기 통로(62)와 유지관리용 통로(63)에서 발생한 응결수와 누설수를 배수관(61)을 통하여 유지관리용 통로(63)에서 접근이 용이한 곳에 설치된 배출구(60)에서 모아 배출되게 구성된다.

상기 수차발전기(10)는, 해수(W) 측으로는 전면 헤드부를 그리고 런너(18)는 호수(L) 측을 향하게 배치되어 해수(W) 측에서 호수(L) 측으로 해수가 유입될 때 발전하도록 구성되며, 상기 수차발전기(10)로 유입되는 해수의 와류발생과 공기 혼입을 방지하기 위해 입구부는 만곡구조(R)를 갖도록 하고 수차발전기(10)의 런너(18)까지는 좁아지며 이후 호수(L) 측의 배출부까지 점차 확장되어가는 벤튜리 형태의 구조를 갖는다.

상기한 수차발전기(10)의 상측으로는 수차발전기 관리용 접근통로(40)로 연결되는 수차발전기실(21)이 설치되며, 이 수차발전기실(21)과 인접하여 기계실(22)이 설치되며, 흡출관(16)의 후부 상측으로는 1,2차 접근도로(33)(34)가 다층구조로 설치되어 조력발전소용 수차구조물을 구성한다.

본 발명에서 해저암반부(1)에 설치되는 수차구조물의 기층부(2)는 수차발전기(10)의 런너(18)가 회전할 때 발생하는 진동과 수차구조물에 전달되는 여러 가지 충격들을 흡수하면서 내구성을 확보하도록 고중량인 수차발전기(10)의 아랫부분이 볼록하게 두터운 구조로 구성되며, 흡출관(16)의 배출부쪽 기층부(2)는 아랫부분을 평탄구조로 구성하여 수차구조물의 하중을 해저암반부에 균등하게 분산되도록 하였다.

상기 수차발전기(10)의 아래쪽 기층부(2)에 형성되는 하부 작업공간(65)은 수차구조물 하부에 대한 유지관리용 통로(63)와 응결수 트랜치를 갖는 통로(62)로 구성된다. 이러한 하부 작업공간(65)은 도 2에 화살표(A)로 도시하듯이 기계실(22)에 설치되는 공조시스템(52)에 의하여 외기유입구(51)를 통해 강제 공급되는 외기에 의해 쾌적한 환경을 유지하도록 하였다.

본 발명에서 수차구조물의 양 끝부분에는 스톱로그가 설치될 수 있도록 스톱로그 지지채널(12)(17)이 구성되며, 상기 수차발전기(10)는 상부의 수차발전기 접근통로(40)와 하부의 수차발전기 고정부(15)에 의하여 고정된다. 그리고 수로의 흡출관(16)은 런너(18)의 바로 앞쪽부터 시작하며, 갠트리 크레인(35)에 의하여 필요시 스톱로그가 설치되는 스톱로그 지지채널(17)까지 벤튜리 형태로 구성하여 해수의 배출이 원활하도록 하였다. 본 발명에서 수로, 수차발전기(10) 및 런너(18) 등의 유지보수시 수로 내로 작업자의 접근이 가능하도록 해수를 차단하기 위해 해수(W) 측 스톱로그 지지채널(12)과 호수(L) 측 스톱로그 지지채널(17)을 수차구조물의 양단에 설치하여 스톱로그를 설치할 수 있도록 하였다.

본 발명에서 수로의 상측에 설치되는 수차발전기실(21)은 수차발전기(10)로 접근할 수 있는 수차발전기 접근통로(40)가 이어져 있으며, 수차발전기(10)에 대한 직접적인 통제를 위한 제어시스템과 각종 윤활제의 공급 등을 위한 시설들이 내장된다. 이 수차발전기(10)의 유지보수를 위하여 수차발전기실(21)의 천정에는 천정크레인(20)이 설치되며, 이 수차발전기실(21) 상측 지붕(24)은 실내공기의 원활한 환기 및 채광 등 수차발전기실(21) 내부의 쾌적한 환경과 수차구조물의 외관을 고려하여 개폐식 투명창으로 구성된다. 상기한 수차발전기실(21)과 인접하면서 흡출관(16)의 상측에 설치되는 1,2차 접근도로(33)(34)는 다층구조로써 본 발명에서는 외력에 대한 수차구조물의 안전성을 높이기 위하여 1차 접근도로(33)의 하부에 토사층(32)을 설치하여 수차구조물의 자중을 높이고 그 상부로는 1차 접근도로(33) 그리고 그 상부로 다시 2차 접근도로(34)가 설치된다. 그리고 호수(L) 측의 단부에는 해수 차단용 스톱로그 설치를 위한 갠트리 크레인(35)을 설치하여 필요시 해수를 차단하여 수차발전기(10), 런너(18) 및 수로의 유지보수가 가능하도록 하였다.

본 발명에서 특히 수차발전기실(21)의 상측에 설치되는 대형 갠트리 크레인(27)은 이동대차(25)에 의하여 이동되는 것으로, 이는 수차구조물의 시공성을 높이는 동시에 수차발전기(10) 설치시 갠트리 크레인(27)의 운용효율성을 극대화하도록 하여 최대의 경제성을 얻을 수 있도록 하였다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기한 수차발전기실(21)과 2차 도로(34)의 사이에 외기도입구(51)를 설치하고 공조시스템(52)에 의하여 기계실(22) 그리고 기층부(2)의 하부공간(65)까지 외기를 강제 공급하고 수차발전기실(21)을 지나 지붕(24)을 통해 순환된 공기를 외부로 배출할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 공기순환 메커니즘은 발전소 근무자에게 신선한 공기를 공급할 뿐만 아니라 전기 관계시설로부터의 발열을 흡수제거하고, 기층부(2) 하부 작업공간(65)에서의 결로현상을 방지하며, 발전소 내부 장비의 예기 하지 못한 화재발생 시에도 적절한 소화장비의 투입 등이 가능하도록 한다.

본 발명에서 1차 접근도로(33)의 측단부는 조망용 개방부(31)를 형성하여 차량운행시 발생하는 매연의 제거와 주행 중 운전자의 쾌적한 시야 확보가 가능하도록 한다.

본 발명의 도 3에 도시한 것은 조력발전소용 수차구조물이 가상으로 설치된 상태의 사시도로, 수차구조물들이 중간벽체(J)를 매개로 연속적으로 설치된다. 수차구조물은 조력발전소 설계용량 및 시설물이 설치될 현장의 규모에 따라 1개 이상 수십 개를 병설할 수 있으며, 수차구조물의 최적설치 수는 요구 발전용량에 따라 여러 가지 요인들을 고려하여 산정된다.

도 4는 수차구조물들이 중간벽체(J)를 매개로 연이어져 연결된 상태를 도시하며, 설치 완료된 상태에서 일 측의 날개벽 구조물(101)과 타 측의 연결구조물(102)에는 해수(W) 측 스톱로그 지하저장소(100)와 호수(L) 측 스톱로그 지하저장소(200)를 설치하여 필요시 상기한 스톱로그 이동용 크레인(27,35)에 의하여 필요한 수차구조물에 설치 가능하도록 저장한다.

이상 본 발명은 우리나라 서해안 연안에 간척지나 매립지 등의 개발에 의해 형성되는 인공호수의 경우, 즉 시화호, 새만금, 가로림만, 천수만 등에서 적용할 수 있는 조력발전소의 수차구조물을 제공하는 것이다.

본 발명은 조력발전소용 수차구조물을 구성함에 있어서, 접근이 용이하도록 관리도로와 제반 관리시설들을 일체로 구성하여 주었다. 수차발전기실과 기계실 및 공조시스템 등이 일체로 구성되고 동시에 접근도로와 일체화하여 주변 해양관광자원의 이용도 가능하면서 조력발전소 수차구조물의 관리를 용이하도록 한 것이다.

본 발명은 수차구조물을 단위 형태로 유니트화 하여 조력발전소의 현장 규모 및 발전용량에 따라 발전소 구조물의 증감이 가능하여 설치현장의 상황에 따라 능동적인 대처가 가능하다. 또한, 접근도로가 일체로 구성되어져 조력발전소의 양단에는 해양관광자원의 개발을 가능하게 하였다.

Claims

호수와 해수와의 사이에서 연결구조물을 매개로 연결되어 조력발전을 하는 수차구조물로서,

상기 수차구조물은 해저암반부(1)를 지면부로 하여 구축되어 기초를 형성하는 기층부(2)와, 이 기층부(2)의 상측 수로에 수차발전기 접근통로(40)와 수차발전기 고정부(15)에 의해 설치되는 수차발전기(10)와, 이 수차발전기(10)로부터 유입된 해수(W)를 호수(L) 측으로 배출하는 흡출관(16)이 형성되며, 상기 기층부(2)에 형성되는 하부 작업공간(65)에는 응결수 트랜치를 갖는 통로(62)와 유지관리용 통로(63)가 형성되며, 상기 통로(62)와 유지관리용 통로(63)에서 발생한 응결수와 누설수를 배수관(61)을 통하여 유지관리용 통로(63)에서 접근이 용이한 곳에 설치된 배출구(60)에서 모아 배출되게 형성되며, 상기 수차발전기(10)는, 해수(W) 측으로는 전면 헤드부를 그리고 런너(18)는 호수(L) 측을 향하게 배치되어 해수(W) 측에서 호수(L) 측으로 해수가 유입될 때 발전하도록 구성되며, 상기 수차발전기(10)로 유입되는 해수의 와류발생과 공기 혼입을 방지하기 위해 입구부는 만곡구조(R)를 갖도록 하고 수차발전기(10)의 런너(18)까지는 좁아지며 이후 호수(L) 측의 배출부까지 점차 확장되어가는 벤튜리 형태의 구조를 갖고, 상기 수차발전기(10)의 상측으로는 수차발전기 접근통로(40)로 연결되는 수차발전기실(21)이 설치되며, 이 수차발전기실(21)과 인접하여 기계실(22)이 설치되며, 흡출관(16)의 후부 상측으로는 1,2차 접근도로(33)(34)가 다층구조로 설치되고, 상기 수차구조물의 상측 해수(W) 측과 호수(L) 측 양 끝단에 스톱로그가 설치될 수 있도록 하는 스톱로그 지지채널(12)(17)이 설치되어 필요시 해수(W) 측과 호수(L) 측 상부 양 끝단에 설치된 캔트리 크레인(27)(35)을 통해 상기 스톱로그 지지채널(12)(17)을 통해 스톱로그를 설치할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 조력발전소용 수차구조물.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 수차발전기실(21)과 2차 접근도로(34) 사이에 외기도입구(51)를 설치하고 공조시스템(52)에 의하여 수차발전기실(21), 기계실(22), 기층부(2)의 하부공간(65)까지 필요한 환기가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 조력발전소용 수차구조물.
제 1항에 있어서,

상기 수차발전기실(21)의 상측에 설치되는 갠트리 크레인(27)은 이동대차(25)에 의해 수평이동을 자유롭게 구성한 것을 특징으로 하는 조력발전소용 수차구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 1차 접근도로(33)의 하부에는 수차구조물의 자중을 높여 안정성을 확보하기 위해 토사층(32)을 설치한 것을 특징으로 하는 조력발전소용 수차구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 수차구조물은 중간벽체(J)를 매개로 연속 설치되며, 일 측의 날개벽 구조물(101)과 타 측의 연결구조물(102)에는 해수 측 스톱로그 지하저장소(100)와 수차구조물 호수 측 스톱로그 지하저장소(200)를 설치한 것을 특징으로 하는 조력발전소용 수차구조물.