KR100989594B1 - 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템에 관한 것으로, 부유식 구조물이 파도의 고저차에 의해 연직 방향으로 왕복 운동함에 따라 부유식 구조물에 연결된 연결장치에 작용하는 축력을 회전운동으로 변환하여 전력을 생산할 수 있는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 해수면에 설치되어 파도의 고저차에 의해 상하 왕복운동을 하는 부유식 구조물과; 그 일측이 상기 부유식 구조물의 하단부의 일측에 연결되고 그 타측이 나사산으로 이루어진 제 1 연결부와; 그 일측이 상기 제 1 연결부의 나사산 부분에 연결되고, 상기 제 1 연결부의 축방향 운동에 따라 회전하는 회전장치와; 상기 회전장치의 내부에 설치되어 상기 회전장치의 회전에 따라 전기에너지를 발생하는 발전장치와; 그 일측이 상기 회전장치의 타측에 연결되고, 그 타측이 고정부를 통하여 해저면에 고정되는 제 2 연결부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 자연에너지를 이용하여 환경오염이 없는 친환경적인 발전장치를 제공할 수 있고, 또한, 그 발전원리가 간편하여 설치하는데 비용이 많이 소요되지 않아 기존의 파력 발전시스템에 비해 훨씬 효율적이며 경제적인 효과가 있다.

파력발전, 부유식 구조물, 해수면, 파도

Description

부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템{Wave force generation system using floating structure}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 도 1의 동작원리를 설명하기 위한 주요 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 파력발전 시스템 110 : 나사선 연결부

120 : 볼베어링 130 : 회전장치

140 : 발전장치 150 : 연결부

155 : 힌지부 160 : 고정부

170 : 부유식 구조물 200 : 해저면

300 : 해수면

본 발명은 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템에 관한 것으로, 특히, 부유식 구조물을 연결장치를 통하여 해저면에 고정하고, 파도의 상하운동에 의한 해수면의 고저차에 따라 연결장치의 수직방향 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 전력을 생산할 수 있는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템에 관한 것이다.

수면의 파도를 이용한 파력 발전은 예전부터 시도는 많았지만, 이것이 실용화된 것은 최근의 일이다.

일반적으로 파력 발전이란 파도에 의해 수면이 주기적으로 상하운동을 하면, 물 입자가 전후로 움직이는데, 이 운동을 에너지 변환장치를 통하여 전기에너지로 변환시키는 것을 일컫는다.

이러한 파력 발전은 그 설치 방법에 따라 부체식과 고정식으로 나눌 수 있는데, 먼저, 부체식은 바다에 떠 있는 장치에 의한 파 에너지의 효율적 이용과 시설 주변 측면에서 우수하다.

다음으로, 고정식은 고정되어 있는 기질에 설치되는데, 설계 및 시공상 유리하며 방파제 등 타 시설물과 겸용할 수 있고 추출한 에너지 수용이 용이하다.

또한, 파의 에너지를 이용하는 방법에 따라 각각 파의 상하운동, 수평운동, 수중압력을 이용하는 파력 발전으로 나눌 수 있다.

이 중에서, 부체식 및 공기터빈 방식의 작동원리를 살펴보면, 장치의 구조로서 큰 부분은 세로형의 원통이고, 지름은 수십cm, 길이는 수m이다. 그 바닥은 개방되어 물이 자유롭게 유입될 수 있다.

원통의 상단부에는 '부표'가 부착되어 원통 전체가 가라앉는 것을 방지하며, 파의 운동은 수면으로부터 멀어지면 작게 되기 때문에, 원통내의 수면은 그다지 움직이지 않는다.

이것에 반해 부표는 파에 의해 상하로 움직이기 때문에, 원통내의 수면은 원통에 대해서 상대적으로 상하로 움직이는 것으로 된다. 따라서 공기실의 압력은 변동하게 된다.

또한, 원통의 상단에는 공기의 입구가 있는데, 이것은 내측으로만 개방되는 역지변의 장치로 구성된다. 원통내의 수면이 내려가면 공기실의 압력이 내려감에 따라 공기가 공기실로 유입되고, 수면이 올라가면 압력이 상승하여 위쪽에 설치된 공기 터빈을 통해서 밖으로 유출된다. 이때에 공기터빈이 회전함에 따라 이에 접속된 발전기가 전력을 발전한다.

그러나, 이와 같은 종래의 파력발전 시스템은 그 구조가 복잡하여 설치가 용이하지 않으며, 그에 따라 전력생산의 효율이 크지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부유식 구조물이 파도의 고저차에 의해 연직 방향으로 왕복 운동함에 따라 부유식 구조물에 연결된 연결장치에 작용하는 축력을 회전운동으로 변환하여 전력을 생산할 수 있는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 해수면에 설치되어 파도의 고저차에 의해 상하 왕복운동을 하는 부유식 구조물과; 그 일측이 상기 부유식 구조물의 하단부의 일측에 연결되고 그 타측이 나사산으로 이루어진 제 1 연결부와; 그 일측이 상기 제 1 연결부의 나사산 부분에 연결되고, 상기 제 1 연결부의 축방향 운동에 따라 회전하는 회전장치와; 상기 회전장치의 내부에 설치되어 상기 회전장치의 회전에 따라 전기에너지를 발생하는 발전장치와; 그 일측이 상기 회전장치의 타측에 연결되고, 그 타측이 고정부를 통하여 해저면에 고정되는 제 2 연결부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 부유식 구조물의 하단부의 타측에 상기 제 1 연결부와, 상기 발전장치가 내장된 상기 회전장치와, 상기 제 2 연결부가 추가로 설치될 수 있다.

바람직하게는 상기 부유식 구조물이 그 하단부 양단의 회동가능한 힌지부를 통하여 상기 제 1 연결부에 각각 연결될 수 있다.

바람직하게는 상기 회전장치가 그 양단의 볼베어링를 통하여 상기 제 1 연결부 및 상기 제 2 연결부에 각각 연결될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템의 개략적인 구성도이다.

파력발전 시스템(10)은 그 일측이 부유식 구조물(170)의 하단부의 일측에 연결되고 그 타측이 나사산으로 이루어진 나사산 연결부(110)와, 그 일측이 나사선 연결부(110)의 나사산 부분에 연결되고, 나사산 방향으로 전진 또는 후진하면서 회전하는 회전장치(130)와, 회전장치(130)의 내부에 설치되어 회전장치(130)의 회전에 따라 전기에너지를 발생하는 발전장치(140)와, 그 일측이 회전장치(130)의 타측에 연결되고, 그 타측이 고정부(160)를 통하여 해저면(200)에 고정되는 연결부 (150)와, 해수면에 설치되어 파도의 고저차에 의해 상하 왕복운동을 하는 부유식 구조물(170)로 구성된다.

여기서, 부유식 구조물(170)는 그 하단부의 타측에 나사선 연결부(110)와, 발전장치(140)가 내장된 회전장치(130)와, 연결부(150)가 추가로 설치되는데, 그 하단부 양단에는 회동가능한 힌지부(155)를 구비하고, 이를 통하여 각 나사선 연결부(110)에 연결된다.

또한, 회전장치(130)는 그 양단의 볼베어링(120)을 통하여 나사선 연결부(110) 및 연결부(150)에 각각 연결되는데, 이때, 볼베어링(120)에 의해 회전장치(130)와 나사선 연결부(110) 및 연결부(150)는 서로 독립적으로 운동한다.

이러한 구성을 갖는 파력발전 시스템(10)은 부유식과 고정식을 겸비한 시스템이다.

도 2는 도 1의 동작원리를 설명하기 위한 주요 구성도이다.

해수면(300)에 떠 있는 부유식 구조물(170)이 파도의 고저차에 의해 상하 운동함에 따라 일측이 나사선을 이루는 나사선 연결부(110)는 회전장치(130)의 축방향으로 전진 또는 후진 운동을 한다.

이때, 그 내부에 암나사선을 구비한 회전장치(130)는 나사선 연결부(110)의 축방향 운동을 그 일측에 설치된 볼베어링(120)에 의해 회전 운동으로 변환하고, 이러한 회전운동에 의해 그 내부의 발전장치(140)가 전력을 생산한다.

여기서, 볼베어링(120)은 회전장치(130)의 양단에 설치되어 회전장치(130)의 회전과 나사선 연결부(110)의 왕복 운동을 독립적으로 수행할 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 파력발전 시스템(10)의 동작을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부유식 구조물(170)이 해수면(300)에 항상 떠 있고, 파도의 고저차에 의해 상하 왕복운동을 계속하여 반복한다.

이때, 부유식 구조물(170)는 그 하부 양단에 설치된 힌지부(155)를 통하여 그 일측이 나사선으로 이루어진 나사선 연결부(110)에 직선운동을 전달한다.

나사선 연결부(110)는 회전장치(130)의 축방향으로 직선운동을 행하며, 이에 따라 회전장치(130)는 그 일단에 설치된 볼베어링(120)에 의해 축방향 운동을 회전운동으로 변환한다.

여기서, 회전장치(130)는 그 일측에 연결부(150)를 통하여 해저면(200)에 설치된 고정부(160)에 의해 고정되고, 그 타측은 볼베어링(120)을 통하여 나사선 연결부(110)에 연결되는데, 이에 의해 나사선 연결부(110)의 축방향 운동과 회전장치(130)의 회전운동이 독립적으로 이루어진다.

이러한 회전장치(130)의 회전운동에 따라, 회전장치(130)의 내부에 설치된 발전장치(140)는 전기에너지를 발생한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템은 바다에서 바람에 의해 자연적으로 발생하는 파도의 고저차를 이용하여 전력을 생산함으로써, 자연에너지를 이용하여 환경오염이 없는 친환경적인 발전장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고정 연결장치에 발전기를 포함하고, 해수면의 고저차에 의한 연결장치의 왕복운동을 피스톤의 회전 운동으로 전환하여 전력을 생산함으로써, 그 발전원리가 간편하여 설치하는데 비용이 많이 소요되지 않아 기존의 파력 발전시스템에 비해 훨씬 효율적이며 경제적인 효과가 있다.

Claims (4)

1. 해수면에 설치되어 파도의 고저차에 의해 상하 왕복운동을 하는 부유식 구조물과;

   그 일측이 상기 부유식 구조물의 하단부의 일측에 연결되고 그 타측이 나사산으로 이루어진 제 1 연결부와;

   그 일측이 상기 제 1 연결부의 나사산 부분에 연결되고, 상기 제 1 연결부의 축방향 운동에 따라 회전하는 회전장치와;

   상기 회전장치의 내부에 설치되어 상기 회전장치의 회전에 따라 전기에너지를 발생하는 발전장치와;

   그 일측이 상기 회전장치의 타측에 연결되고, 그 타측이 고정부를 통하여 해저면에 고정되는 제 2 연결부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템.
2. 제 1 항에 이어서,

   상기 부유식 구조물의 하단부의 타측에 상기 제 1 연결부와, 상기 발전장치가 내장된 상기 회전장치와, 상기 제 2 연결부가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 부유식 구조물은 그 하단부 양단의 회동가능한 힌지부를 통하여 상기 제 1 연결부에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 회전장치는 그 양단의 볼베어링를 통하여 상기 제 1 연결부 및 상기 제 2 연결부에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템.

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