KR101007633B1 - Compound electric generating apparatus using tidal power and wave power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조수 간만의 차를 이용하는 조력과 파도의 상하운동에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a composite power generation apparatus using tidal and wave power to produce electric power by using the tidal energy of the tidal wave and the up and down kinetic energy of the wave.
현대 문명은 전기의 발명과 함께 시작되었다 해도 과언이 아닐 만큼, 전기는 과거로부터 현재에 이르기까지 국가 경제의 기틀이 되는 매우 중요한 에너지 요소이다.It is no exaggeration to say that modern civilization began with the invention of electricity, and electricity is a very important energy element that forms the basis of the national economy from the past to the present.
일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 화력발전의 경우 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 양의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 많은 어려움이 예견되고 공해도 큰 문제가 되고 있으며, 원자력발전의 경우는 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점을 안고 있다. 따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.Common power generation methods include hydroelectric power generation, thermal power generation, and nuclear power generation. These power generation methods require large-scale power generation facilities, and in the case of thermal power generation, huge amounts of oil or coal energy are required to operate power generation facilities. At the present time when oil and coal resources are depleted, many difficulties are foreseen and pollution is a big problem. In the case of nuclear power generation, radioactive leakage and nuclear waste treatment have serious problems. Therefore, a cheaper, safer and more breakthrough power generation method than the general power generation method is required.
한편, 석유나 석탄자원이 필요 없고 방사능이나 핵폐기물 문제가 없는 발전방법으로는 태양열발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 가운데 조수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용한 것이 조력발전이고, 파도의 상하운동에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 것이 파력발전이다.On the other hand, there are various power generation methods that do not require oil or coal resources and do not have radioactive or nuclear waste problems such as solar power generation, wave power generation, tidal power generation, and wind power generation. The tidal power generation is used, and the wave power generation is used to produce electric power by using the up and down kinetic energy of waves.
상기한 바와 같이 천연자원을 이용하는 다양한 방식의 발전방법들이 있으나, 이들 방식들을 적용하기 위한 장치 예를 들어, 태양열발전을 위한 태양전지나 파력발전을 위한 파력발전장치 또는 조력발전을 위한 조력발전장치 등을 각각 별도로 설치함에 따라 많은 설치면적이 필요하고, 이에 따라 설비투자에 비하여 발전효율이 낮으며 또한, 분리설치로 인하여 설비를 공유하지 못하고 각각 구비함에 따라 장비구입과 설치비가 증가함은 물론, 이와 같은 분리설치에 따라 유지보수에도 많은 시간이 소요되는 등의 비경제적인 문제점이 발생하게 되었다.As described above, there are various methods of power generation using natural resources, but there are devices for applying these methods, for example, solar cells for solar power generation, wave power generation devices for wave power generation, tidal power generation devices for tidal power generation, and the like. The separate installation requires a lot of installation area, and thus the power generation efficiency is lower compared to the facility investment, and the equipment is not shared because of the separate installation. According to the separate installation, a large amount of time is required for maintenance and other economic problems.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 조수 간만의 차를 이용하는 조력과 파도의 상하운동에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 함으로써, 설비투자에 비하여 발전효율이 높고 설치비와 유지보수비를 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치를 제공하는 것에 있다.The object of the present invention was devised in view of the above problems, and by using the tidal energy between tides and tidal wave energy up and down to produce electric power, the power generation efficiency and installation cost is higher than facility investment And to provide a composite power plant using tidal and wave power to significantly reduce the cost and maintenance costs.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 추구하는 기술적 수단은 바닷속에 일정길이와 높이로 설치되는 지주와, 상기 지주에 회전가능하도록 설치되며 조수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용하여 전력을 생산하는 조력발전부와, 상기 조력발전부의 상부에 일체로 구비되며 파도의 상하운동에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 파력발전부와, 상기 파력발전부와 조력발전부에서 발전되는 전기를 일정한 주파수의 전압으로 변환시키는 전력변환부로 구성되며,
상기 조력발전부는, 조수의 흐르는 방향에 부응하여 방향전환이 가능하도록 상기 지주에 회전가능하게 설치되는 해수이동관; 상기 해수이동관의 내부에 축지지대에 의하여 회전가능하도록 설치되며 복수의 블레이드를 구비한 프로펠러의 구동에 의하여 회전하는 회동축; 상기 회동축과 연결수단에 의하여 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기로 구성되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치를 제시한다.
본 발명은 복수의 블레이드를 통과하는 조수의 흐름에 의하여 회전력을 발생시켜 회동축을 회전시키는 프로펠러와 상기 회동축의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기는 적어도 1 이상 다수로 구비되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치를 제시한다.
본 발명은 상기 프로펠러의 블레이드는 해수이동관의 길이방향으로 형 단면 구조를 갖도록 배열되어 밀물과 썰물에 따른 조류의 흐르는 방향에 관계없이 프로펠러가 정/역회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치를 제시한다.
Technical means pursued in the present invention to solve the above problems is to be installed in the sea to a certain length and height in the shore, and installed in the rotatable rotatable and use the force of the tide horizontal movement according to the difference between tides The tidal power generation unit for generating electric power and the tidal power generation unit is integrally provided on the tidal power generation unit, and the wave power generation unit for generating power by using the vertical motion energy of the wave, and the power generation unit and the tidal power generation unit Consists of a power converter that converts electricity into a voltage of a constant frequency,
The tidal power generation unit, the seawater movement pipe rotatably installed on the support so as to change the direction in response to the flow direction of the tides; A rotating shaft installed inside the seawater moving tube by a shaft support and rotating by driving a propeller having a plurality of blades; The present invention proposes a composite power generator using tidal and wave power, characterized in that the generator is configured to generate electric power by receiving a driving force by the rotating shaft and the connecting means.
The present invention is characterized in that the propeller for generating a rotational force by the flow of the tidal flow passing through the plurality of blades and the generator for generating electric power by receiving the driving force of the rotational shaft is provided with at least one or more. We present a combined power plant using tidal and wave forces.
The present invention the blade of the propeller in the longitudinal direction of the seawater pipe The present invention proposes a hybrid power generation apparatus using tidal and wave forces, which are arranged to have a cross-sectional structure and configured to allow the propeller to rotate forward / reverse irrespective of the direction of flow of tidal currents due to high and low tide.
본 발명의 실시예에 의한 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 의하면 조수 간만의 차를 이용하는 조력과 파도의 상하운동에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 조력발전부와 파력발전부를 일체로 구비함으로써, 일정한 장비를 공유할 수 있도록 하여 장비구입비용과 그에 따른 설치비를 절감할 수 있고, 설비투자에 비하여 발전효율이 높으며 또한, 종래의 분리설치에 따른 문제점, 즉 유지보수가 불편하고 많은 시간이 소요되는 등의 비경제적인 문제점을 해결할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the hybrid power generation apparatus using tidal power and wave power according to an embodiment of the present invention, the tidal power generation unit and the wave power generation unit are integrally provided to produce electric power by using the tidal energy of the tidal wave and the vertical kinetic energy of the waves. Therefore, it is possible to share a certain equipment to reduce the equipment purchase cost and the installation cost accordingly, the power generation efficiency is high compared to the facility investment, and the problems caused by the conventional separate installation, that is, maintenance is inconvenient and a lot of time There is an effect to solve the uneconomic problems such as the need.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 의하면 프로펠러의 블레이드를 해수이동관의 길이방향으로 형 단면 구조를 갖도록 배열하여 밀물과 썰물에 따른 조류의 흐르는 방향에 영향을 받지 않고 프로펠러가 정/역회전할 수 있도록 함으로써 항상 전력의 생산을 가능하게 한다.In addition, according to the composite power generating apparatus using the tidal and wave power according to an embodiment of the present invention, the blade of the propeller in the longitudinal direction of the seawater moving tube It is arranged to have a cross-sectional structure so that the propeller can be rotated forward and backward without being affected by the flow direction of the algae due to the high tide and the low tide, thereby enabling the production of power at all times.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 있어서 조력발전부의 주요 구성부인 프로펠러와 블레이드의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 전기적 구성상태를 예시한 도면1 is a view schematically illustrating a configuration of a composite power generation apparatus using tidal and wave forces according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the propeller and the blade which is the main component of the tidal power generation unit in the composite power generation apparatus using tidal and wave force according to an embodiment of the present invention
3 is a diagram illustrating an electrical configuration of a composite power generation apparatus using tidal and wave forces according to an embodiment of the present invention.
상기와 같은 본 발명에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.With reference to the accompanying drawings, an embodiment of a composite power generation apparatus using tidal and wave forces according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면이다. 1 is a view schematically illustrating a configuration of a composite power generation apparatus using tidal and wave power according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 전체적인 구성부를 대별하면, 바닷속에 일정길이와 높이로 설치되어 장치 전체를 지지하는 지주(10)와, 상기 지주(10)에 회전가능하도록 설치되며 조수간만의 차이에 따라 조수가 수평 이동하는 힘을 이용하여 전력을 생산하는 조력발전부(20)와, 상기 조력발전부(20)의 상부에 일체로 구비되며 파도의 상하운동에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 파력발전부(30) 및 상기 파력발전부(30)와 조력발전부(20)에서 발전되는 전기를 일정한 상용 주파수의 전압으로 변환시켜 전력사용처로 공급할 수 있도록 하는 전력변환부(40)로 구성된다.When the overall configuration of the composite power generation apparatus using tidal and wave force according to an embodiment of the present invention is roughly divided, the
조수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 상기 조력발전부(20)는, 조류의 흐르는 방향에 부응하여 방향전환이 가능하도록 상기 지주(10)에 회전가능하도록 해수이동관(21)을 구비한다. 상기 해수이동관(21)은 조류의 흐름을 안내하는 안내로의 기능을 수행하며, 상기 해수이동관(21)의 양측에는 축지지대(22)가 구비된다.The tidal
상기 해수이동관(21)의 내부에는 상기 축지지대(22)에 의하여 길이 방향으로 길게 회동축(23)이 회전가능하도록 설치되며, 상기 회동축(23)에는 복수의 블레이드(24a)를 통과하는 조수의 흐름에 의하여 회전력을 발생시켜 회동축(23)을 회전시키는 프로펠러(24)를 구비한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 있어서 조력발전부의 주요 구성부인 프로펠러와 블레이드의 사시도이다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 조력발전부(20)를 구성하고 있는 상기 프로펠러(24)의 블레이드(24a)는 해수이동관(21)의 길이방향으로 형 단면 구조를 갖도록 배열함으로써, 해수의 흐르는 방향 즉, 밀물과 썰물에 영향을 받지 않고 오른쪽에서 왼쪽, 혹은 왼쪽에서 오른쪽으로 정/역회전이 가능하여 조류의 흐르는 방향과 무관하게 프로펠러가 회전할 수 있도록 하는데, 상기 블레이드(24a)의 수는 많을수록 효율이 떨어지므로 2엽, 3엽, 6엽 등으로 용도에 맞게 구비하는 것이 바람직하다.2 is a perspective view of a propeller and a blade which are main components of the tidal power generation unit in the composite power generation apparatus using tidal and wave power according to an embodiment of the present invention. As can be seen in the figure, the
그리고, 프로펠러(24)의 구동에 의하여 회전하는 상기 회동축(23)에는 전력을 생산하는 발전기(25)가 연결수단(26)에 의하여 연결되는데, 상기 연결수단(26)은 설치환경에 적절히 대응하여 기어 또는 벨트를 선택적으로 적용하는 것이 바람직하다. In addition, a
여기서, 조류의 흐름에 의하여 회전력을 발생시켜 회동축(23)을 회전시키는 상기 프로펠러(24)와 상기 회동축(23)의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(25)는 조류흐름의 이동속도나 파도의 높이 등을 감안하여 적어도 1 이상 다수로 구비하는 것이 바람직하다.Here, the
파도의 상하운동에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 상기 파력발전부(30)는 자력선의 변화에 의하여 유도 기전력을 생산하는 원통형상의 발전코일(31)이 조력발전부(20)의 상부에 해수이동관(21)과 일체로 구비되는데, 상기 발전코일(31)의 내부 소정된 위치에는 후술하는 발전자가 발전코일(31)의 내부를 벗어나 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼(32)가 구비된다.The wave
더불어, 상기 발전코일(31)의 내부에는 영구자석 재질의 발전자(33)가 상/하 이동이 자유롭게 설치되는데, 상기 발전자(33)의 상부에는 파도의 상하운동을 발전자(33)로 전달하는 부구체(34)가 구비되는 한편, 상기 발전자(33)의 하단에는 발전자(33)가 발전코일(31)의 내부로부터 이탈하는 것을 방지하는 제지판(35)과 충격완화용 완충스프링(36)이 구비된다. 이러한 동작은 발전자(33)의 하단에 구비된 상기 제지판(35)이 상기 발전코일(31) 내부의 스토퍼(32)에 걸림으로써, 발전자(33)가 발전코일(31)의 상부로 이탈하는 현상을 방지하게 되며, 이때 상기 스토퍼(32)와 제지판(35)의 사이에 위치하는 완충스프링(36)에 의하여 충격을 완화시킴으로써, 파도의 충격에 의한 발전자(33) 및 발전코일(31)의 손상을 방지할 수 있도록 한다.In addition, the
그리고, 파도의 상하운동에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 상기 파력발전부(30)는 본 발명의 실시예에 있어서는 2개를 설치한 것으로 도시하고 있으나, 파력발전부(30)의 개수를 이와 같이 한정하는 것은 결코 아니며, 조력발전부(20)의 크기나 주위환경에 부응하여 적어도 1 이상 다수로 설치하는 것이 바람직하다.And, the wave
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 전기적 구성상태를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating the electrical configuration of the composite power generation apparatus using tidal and wave force according to an embodiment of the present invention.
상기 도면에 알 수 있는 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치의 전기적 구성은 복수의 파력발전부(30)의 출력과 조력발전부(20)의 출력이 전력변환부(40)로 입력되어 상기 전력변환부()에 상용 전압과 주파수로 변환하여 사용처로 전력을 공급하게 된다.As can be seen in the drawing, the electrical configuration of the hybrid generator using tidal and wave power according to an embodiment of the present invention is the output of the plurality of wave
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 조력과 파력을 이용한 복합발전장치는 조수의 간만차에 의한 조류의 흐름에 따라 프로펠러(24)가 회전하고 상기 프로펠러(24)의 회전에 의하여 발전기(25)를 구동시켜 조력발전부(20)에서 전력을 생산함과 동시에 파도의 상하운동에 의하여 발전자(33)가 발전코일(31) 내부를 상/하로 이동하는 동작에 의하여 발전코일(31)에 유도기전력을 발생시켜 파력발전부(30)에서도 전력을 생산하며, 이와 같이 발전된 파력발전부(30)와 조력발전부(20)의 출력을 전력변환부(40)에서 상용 전압과 주파수로 변환하여 사용처로 전력을 공급하게 된다.In the composite power generation apparatus using tidal and wave power according to the embodiment of the present invention configured as described above, the
상기와 같은 본 발명의 실시예에 의한 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 의하면 조수 간만의 차를 이용하는 조력과 파도의 상하운동에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 조력발전부와 파력발전부를 일체로 구비함으로써, 일정한 장비를 공유할 수 있도록 하여 장비구입비용과 그에 따른 설치비를 절감할 수 있고, 설비투자에 비하여 발전효율이 높으며 또한, 종래의 분리설치에 따른 문제점, 즉 유지보수가 불편하고 많은 시간이 소요되는 등의 비경제적인 문제점을 해결할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the composite power generation apparatus using tidal power and wave power according to the embodiment of the present invention as described above, the tidal power generation unit and the wave power generating unit to produce electric power by using the tidal energy of the tidal wave and the vertical kinetic energy of the wave in combination. The integrated equipment can be used to share certain equipment, thereby reducing equipment purchase cost and installation cost. The power generation efficiency is higher than facility investment, and the problems caused by the conventional separate installation, that is, maintenance is inconvenient. There is an effect to solve the uneconomical problems such as time-consuming.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 조력과 파력을 이용한 복합발전장치에 의하면 프로펠러의 블레이드를 해수이동관의 길이방향으로 형 단면 구조를 갖도록 배열하여 밀물과 썰물에 따른 조류의 흐르는 방향에 영향을 받지 않고 프로펠러가 정/역회전할 수 있도록 함으로써 항상 전력의 생산을 가능하게 한다.In addition, according to the composite power generating apparatus using the tidal and wave power according to an embodiment of the present invention, the blade of the propeller in the longitudinal direction of the seawater moving tube It is arranged to have a cross-sectional structure so that the propeller can be rotated forward and backward without being affected by the flow direction of the algae due to the high tide and the low tide, thereby enabling the production of power at all times.
지금까지 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈하지 않는 범위 내에서 당 업자에 의해 여러 가지로 수정 및 변형 실시될 수 있으며 이와 같은 수정 및 변형은 본 발명의 영역에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
One embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims below. Modifications may be made and it will be understood that such modifications and variations fall within the scope of the present invention.
10: 지주 20: 조력발전부
21: 해수이동관 22: 축 지지대
23: 회동축 24: 프로펠러
24a: 블레이드 25: 발전기
26: 연결수단 30: 파력발전부
31: 발전코일 32: 스토퍼
33: 발전자 34: 부구체
35: 제지판 36: 완충스프링
40: 전력변환부10: landlord 20: tidal power generation unit
21: seawater pipe 22: shaft support
23: rotating shaft 24: propeller
24a: blade 25: generator
26: connecting means 30: wave generator
31: Power coil 32: Stopper
33: Generator 34: Associates
35: paper plate 36: buffer spring
40: power conversion unit
Claims (6)
상기 조력발전부(20)는, 조수의 흐르는 방향에 부응하여 방향전환이 가능하도록 상기 지주(10)에 회전가능하게 설치되는 해수이동관(21);
상기 해수이동관(21)의 내부에 축지지대(22)에 의하여 회전가능하도록 설치되며 복수의 블레이드(24a)를 구비한 프로펠러(24)의 구동에 의하여 회전하는 회동축(23);
상기 회동축(23)과 연결수단(26)에 의하여 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(25)로 구성되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치.
Shore 10 is installed in the sea with a predetermined length and height, and the tidal power generation unit 20 is installed so as to be rotatable in the support 10 to produce electric power using the horizontal movement of the tides according to the difference between the tides. And a wave power generation unit 30 integrally provided at an upper portion of the tidal power generation unit 20 and capable of producing electric power using up and down kinetic energy of waves, and the wave power generation unit 30 and the tidal power generation unit. Consists of a power conversion unit 40 for converting the electricity generated in 20 to a voltage of a constant frequency,
The tidal power generation unit 20 includes: a seawater moving tube (21) rotatably installed on the support (10) to enable a change in direction in response to the flow direction of the tides;
A rotating shaft 23 installed to be rotatable by the shaft support 22 in the seawater moving tube 21 and rotating by driving a propeller 24 having a plurality of blades 24a;
Composite generator using tidal and wave power, characterized in that consisting of a generator 25 receives the driving force by the rotating shaft 23 and the connecting means 26 to produce electric power.
복수의 블레이드(24a)를 통과하는 조수의 흐름에 의하여 회전력을 발생시켜 회동축(23)을 회전시키는 프로펠러(24)와 상기 회동축(23)의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(25)는 적어도 1 이상 다수로 구비되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치.
The method according to claim 2,
Generator 25 which generates electric power by generating a rotational force by the flow of the tidal flow passing through the plurality of blades 24a and receiving the driving force of the propeller 24 and the rotational shaft 23 to produce electric power. The composite power generation apparatus using tidal and wave power, characterized in that provided with at least one or more.
상기 프로펠러(24)의 블레이드(24a)는 해수이동관(21)의 길이방향으로 형 단면 구조를 갖도록 배열되어 밀물과 썰물에 따른 조류의 흐르는 방향에 관계없이 프로펠러(24)가 정/역회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조력과 파력을 이용한 복합발전장치.
The method according to claim 2 or 3,
The blade 24a of the propeller 24 is in the longitudinal direction of the seawater pipe 21 It is arranged to have a cross-sectional structure is a composite power generator using tidal and wave power, characterized in that the propeller 24 is configured to rotate forward / reverse irrespective of the flow direction of the tidal current according to the high and low tide.
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