KR101018073B1 - 하수처리장의 방류수를 이용한 소수력 발전설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하수처리장의 방류조로부터 방류되는 방류수의 방류량에 따라 수위가 변화되는 배수로에 상응되도록 높낮이를 조절할 수 있는 소수력 발전설비를 상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조의 측벽에 설치함으로써, 방류수의 방류량에 제약받지 않으면서 지속적인 발전을 행할 수 있는 소수력 발전설비에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 침전조(11)와 방류조(13)로 이루어지는 정화모듈(10)과, 다수의 상기 정화모듈(10)을 하나로 연결하는 배수로(20)를 포함하는 하수처리장(1)의 방류수를 이용하는 소수력 발전설비(100)에 있어서, 상기 소수력 발전설비(100)는, 상기 방류수의 낙차를 이용하여 동력을 생산하는 수차(111)와, 상기 수차(111)로부터 생산되는 상기 동력을 전기로 변환하는 발전기(113)와, 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)를 연결하는 회전축(115) 및 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)와 상기 회전축(115)을 일체로 고정하는 프레임(117)을 포함하는 수직 연동부(110); 및 상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 높이조절장치(121)와, 상기 프레임(117)을 고정하는 가이드부(123)를 포함하여 형성되고 상기 정화모듈(10)에 설치되어 상기 수직 연동부(110)를 지탱하는 고정부(120);로 이루어지되, 상기 높이조절장치(121)는 상기 배수로(20)의 수위에 따라 자동 또는 수동으로 상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 것을 특징으로 하는 하수처리장(1)의 방류수를 이용하는 소수력 발전설비(100)를 제공한다.
하수처리, 방류수, 낙차, 수직 연동부, 높이조절장치, 소수력 발전

Description

하수처리장의 방류수를 이용한 소수력 발전설비{Small Water Power Generation Equipment using Discharging Water of Sewage Disposal Plant}
본 발명은 소수력 발전설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수처리장의 방류조로부터 방류되는 방류수의 방류량에 따라 수위가 변화되는 배수로에 상응되도록 높낮이를 조절할 수 있는 소수력 발전설비를 상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조의 측벽에 설치함으로써, 방류수의 방류량에 제약받지 않으면서 지속적인 발전을 행할 수 있는 소수력 발전설비에 관한 것이다.
일반적으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등의 발전방법은 대규모의 발전설비를 필요로 하며, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해서는 막대한 양의 에너지원 또한 필요로 한다. 그리고 이러한 발전방법은 설치장소에도 많은 제약이 따른다. 이중, 화력발전에 이용되는 석유나 석탄 등의 화석연료는 지구온난화, 환경오염을 유발시키는 주요한 원인이 되며, 타 연료에 비해 그 의존도가 매우 크기 때문에 자원의 고갈문제와 아울러 이를 대체할 대체 에너지 개발문제 또한 심각하게 대두되고 있는 실정이다. 그리고 한편에서는 태양열, 조력, 파력 및 풍력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이며 영구적으로 에너지원을 활용할 수 있는 발전방법들 이 개발되어 적용되고 있지만 전체 에너지 공급에서 차지하는 비중이 미미할 뿐더러 이러한 발전방법들 역시 자연환경, 설치장소, 비용 등에 대한 제약으로부터 자유롭지 못한 실정이다.
이러한 상황 하에서, 최근에는 비교적 설치장소에 제약을 덜 받으면서 지속적인 전력생산이 가능한 소수력 발전방법이 주목받고 있다. 소수력 발전은 소하천, 대형 건물, 하수처리장 등에서 흘러나오는 불규칙하거나 소량의 물을 이용하여 전력을 생산하는 소규모 발전방법으로, 상기와 같은 장소 및 시설들의 말단에 소정의 발전설비를 설치하여 발전을 하는 발전방법이다. 이러한 소수력 발전은 일반적인 수력발전과 비교하여 규모만 작을 뿐, 발전원리나 구동방식은 동일하다.
한편, 상기 하수처리장은, 방류수의 낙차는 그다지 크지 않지만 소수력 발전에 이용되는 방류수를 안정적으로 공급할 수 있어 소수력 발전이 가능한 여러 장소 및 시설들 중에서 이용가치가 상대적으로 큰 편에 속한다. 이러한 하수처리장은 부유물을 침전시키는 침전조와, 침전조로부터 흘러넘치는 물을 수용하고 방류시키는 방류조가 하나의 짝을 이룬, 다수의 정화모듈을 구비한다. 그리고 다수의 정화모듈로부터 정화된 후 방류되는 각각의 방류수는 이들을 하나로 연결하는 배수로를 통해 외부로 배출된다. 이때, 상기 배수로는 다수의 정화모듈로부터 배출되는 방류수의 방류량에 따라 그 수위가 변화된다.
여기서, 상기와 같은 구조로 이루어지는 하수처리장에 종래의 고정형 소수력 발전설비를 설치하게 되면, 하기와 같은 여러 문제가 발생하게 된다.
첫째, 종래의 소수력 발전설비는 배수로의 수위에 따라 설치 위치에 제약을 받게 된다. 즉, 방류수가 모여 외부로 배출되는 배수로의 수위가 방류수의 방류량에 따라 가변적이므로, 종래의 고정형 소수력 발전설비는 배수로 수위의 최고지점보다 더 높은 지점에 설치되어야 한다. 하지만, 이는 방류수의 낙차를 감소시켜 발전효율을 저하시키게 되고, 더군다나 방류수의 방류량이 적어지게 되면 발전 자체가 어려워질 수도 있다.
둘째, 종래의 소수력 발전설비는 방류수가 낙하할 경우 방류수가 수차에 유입되기 전에 많은 양이 비산되는 문제에 대해서는 고려하고 있지 않다. 즉, 하수처리장에 종래의 소수력 발전설비를 설치하면, 방류수가 낙하하는 동안 많은 양이 비산되어 방류수의 방류량 대비 수차에 유입되는 방류수의 유입량이 상대적으로 적어 발전의 효율성이 크게 저하되는 문제가 있다. 그리고 자원 재활용적인 측면에서, 버려지는 소량의 물을 사용하여 전기를 생산하는 소수력 발전에서 이와 같은 비산문제를 간과한다는 것은 소수력 발전의 본래 취지에도 부합되지 않는다.
또한, 무엇보다도 현재 대부분의 하수처리장 방류수는 그대로 배출되고 있어 이용 가능한 유용한 에너지가 단순히 버려지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 하수처리장의 방류조로부터 방류되는 방류수의 방류량에 따라 수위가 변화되는 배수로에 상응되도록 높낮이를 조절할 수 있는 소수력 발전설비를 상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조의 측벽에 설치함으로써, 방류수의 방류량에 제약받지 않으면서 지속적인 발전을 행할 수 있는 소수력 발전설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 낙하하는 방류수가 비산되는 것을 차단시킴으로써, 유실되는 방류수를 줄여 발전효율을 극대화할 수 있는 소수력 발전설비를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하수처리장의 방류수를 이용하여 전기를 생산함으로써, 단순히 버려지는 에너지를 유용한 에너지로 변환할 수 있는 소수력 발전설비를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수처리장의 방류수를 이용한 소수력 발전설비는, 침전조(11)와 방류조(13)로 이루어지는 정화모듈(10)과, 다수의 상기 정화모듈(10)을 하나로 연결하는 배수로(20)를 포함하는 하수처리장(1)의 방류수를 이용하는 소수력 발전설비(100)에 있어서, 상기 소수력 발전설비(100)는, 상기 방류수의 낙차를 이용하여 동력을 생산하는 수차(111)와, 상기 수차(111)로부터 생산되는 상기 동력을 전기로 변환하는 발전기(113)와, 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)를 연결하는 회전축(115) 및 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)와 상기 회전축(115)을 일체로 고정하는 프레임(117)을 포함하는 수직 연동부(110); 및 상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 높이조절장치(121)와, 상기 프레임(117)을 고정하는 가이드부(123)를 포함하여 형성되고 상기 정화모듈(10)에 설치되어 상기 수직 연동부(110)를 지탱하는 고정부(120);로 이루어지되, 상기 높이조절장치(121)는 상기 배수로(20)의 수위에 따라 자동 또는 수동으로 상기 수직 연동 부(110)의 높낮이를 조절하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조(13)의 측벽과 상기 배수로(20) 사이에는 상기 방류수를 안내하는 깔때기 형태의 연결수로(130)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 수차(111)는 상기 연결수로(130) 하부에 형성되고, 상기 발전기(113)는 상기 수차(111)와 대응되는 상기 회전축(115)의 일측에 형성되며, 상기 회전축(115)은 상기 연결수로(130) 내부를 관통하는 형태로 형성되고, 상기 프레임(117)은 상기 연결수로(130) 외벽을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 수차(111)의 테두리에는 상부 방향으로 돌출되는 원통형태의 비산방지막(111a)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 비산방지막(111a)은 상기 연결수로(130)의 외경보다 크며, 상기 연결수로(130)의 외측에 끼워지는 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하수처리장의 방류조로부터 방류되는 방류수의 방류량에 따라 수위가 변화되는 배수로에 상응되도록 높낮이를 조절할 수 있는 소수력 발전설비를 상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조의 측벽에 설치함으로써, 방류수의 방류량에 제약받지 않으면서 지속적인 발전을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 낙하하는 방류수가 비산되는 것을 차단시킴으로써, 유실되는 방류수를 줄여 발전효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하수처리장의 방류수를 이용하여 전기를 생산함으 로써, 단순히 버려지는 에너지를 유용한 에너지로 변환시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 하수처리장의 방류 흐름을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비가 설치된 하수처리장을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비의 수직 연동부를 나타낸 사시도이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정화모듈에 설치된 소수력 발전설비를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 정면도이며, 도 4c는 도 4b의 I-I선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 하수처리장(1)은 가정이나 공장 등에서 흘러나오는 하수를 모아 정화한 후 강이나 바다로 흘려보내는 수질정화설비로써, 다양한 경로를 통해 유입되는 하수를 모으고 저장하는 하수저장단계와, 상기 하수저장단계를 통해 저장된 하수에 포함되어 있는 유해물질 및 불순물을 제거하기 위해 화학약품 등을 사용하여 소독하는 하수처리단계와, 일차적으로 소독된 하수를 유입하여 하수에 포함되어 있는 잔여 불순물을 바닥에 침전시키고 불순물이 제거된 하수를 오버플로(overflow) 방식으로 다음단계로 넘쳐흐르게 하는 하수침전단계와, 상기 하수침전단계로부터 넘쳐 유입되는 정화된 하수를 아래로 방류시키는 방류단계 및 상기 방류단계로부터 방류되는 방류수를 강이나 바다로 배수시키는 배수단계 로 이루어지는 일련의 하수정화단계를 통해 각종 하수의 수질을 정화시키게 된다. 이러한 하수처리장(1)은 침전조(11)와 방류조(13)가 한 쌍을 이뤄 형성되는 정화모듈(10)을 다수 구비하여 형성될 수 있다. 또한, 다수의 상기 정화모듈(10) 일측으로는 이들을 하나로 연결하는 배수로(20)가 형성된다.
여기서, 하수처리장(1)의 구조상 방류단계에 의해 방류되는 방류수는 배수단계의 진행을 위해 낙하하게 된다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서는 하수처리장(1) 방류수의 낙차를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 소수력 발전설비(100)를 제공한다. 그리고 본 발명에 따른 소수력 발전설비(100)는 개별 정화모듈(10)에 각각 설치되므로, 하수처리장(1)은 정화모듈(10)의 수만큼 다수의 소수력 발전설비(100)를 구비할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비(100)는 수직 연동부(110)와 고정부(120)를 포함하여 형성된다. 이때, 상기 수직 연동부(110)는 고정부(120)의 높이조절장치(121)에 체결된다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비(100)는 낙하하는 방류수를 집중시키는 연결수로(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 수직 연동부(110)는 수차(111)와, 발전기(113)와, 회전축(115) 및 프레임(117)으로 이루어진다. 본 발명에 따른 소수력 발전설비(100)에서, 상기 수직 연 동부(110)는 배수로(20)의 수위에 따라 높낮이가 조절되는 구성으로, 상기 수직 연동부(110)의 형성 위치를 자유로이 변경함으로써, 방류수의 방류량에 따른 하부에 형성되는 배수로(20)의 수위에 크게 제약을 받지 않으면서 발전효율을 극대화할 수 있다.
상기 수차(111)는 방류수의 낙차를 이용하여 동력을 생산하는 장치이다. 본 발명은 하수처리장(1)에서 방류되는 방류수의 낙차를 이용하여 소수력 발전을 행한다. 따라서 상기 수차(111)는 소수력 발전에 용이한 카플란형 수차를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수차(111)는 연결수로(130) 하부에 형성된다. 여기서, 상기 수차(111)가 연결수로(130) 하부에 이격되어 형성되면, 낙하하는 방류수가 수차(111)와 연결수로(130) 사이의 이격공간에서 외부로 다량 비산되어 실제적으로 수차(111)에 유입되는 방류수의 양이 줄어들 수 있는데, 이는 발전효율에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수차(111)에는 비산방지막(111a)이 형성될 수 있다. 상기 비산방지막(111a)은 속이 빈 원통형태로 상기 수차(111)의 상측 테두리에서 상부 방향으로 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 비산방지막(111a)은 상기 연결수로(130)의 하부 외경보다 크게 형성되어 연결수로(130)의 하부 외측에 끼워지는 형태로 구성된다. 이때, 상기 비산방지막(111a)의 길이는 연결수로(130)의 하단이 수차의 상단과 맞닿은 상태를 기준으로, 수직 연동부(110)의 위치변화에 따른 수차(111)의 최대 하강 폭 보다 길게 형성되어야 한다. 이는, 수차가 최대 폭으로 하강하더라도 연결수로(130)의 하부 외측이 여전히 비산방지막(111a)에 끼워진 형태로 존재하게 되어 연결수로(130)와 수 차(111) 사이 공간이 외부에 노출되지 않아 방류수가 비산되는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 상술한 바와 같이, 방류수가 비산되는 것을 방지하기 위해 수차(111)에 비산방지막(111a)을 형성하는 구성은, 적은 양의 물을 이용하여 전기를 생산하는 소수력 발전의 취지에도 잘 부합된다.
상기 발전기(113)는 수차(111)로부터 생산되는 동력을 이용하여 전기를 생산하는 장치이다. 이러한 발전기(113)는 상기 수차(111)와 대응되는 상기 회전축(115)의 일측에 형성된다. 상기 발전기(113)에 의해 생산되는 전기는 하수처리장(1)의 주요시설물들을 가동하는데 사용될 수 있다.
상기 회전축(115)은 상기 수차(111)와 상기 발전기(113) 사이에 형성되어 상기 수차(111)로부터 생산되는 동력을 발전기(113)로 전달하는 역할을 한다. 즉, 상기 회전축(115)의 일측에는 수차(111)가 체결되고, 타측에는 발전기(113)가 체결된다. 여기서, 상기 회전축(115)은 연결수로(130) 내부를 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 회전축(115)은 방류수의 방류 시 방류수와 직접적으로 접촉되기 때문에 금속재질로 형성되는 상기 회전축(115)이, 장시간 방류수와 접촉되고 공기 중에 노출되는 것이 반복되다 보면, 상기 회전축(115)에 부식이 발생될 우려가 있다. 따라서 회전축(115)의 부식방지를 위해 회전축(115) 외부를 도금하거나 회전축(115)의 둘레를 감싸도록 방수부재(미도시)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 프레임(117)은 상기 수차(111)와 발전기(113)를 일체형으로 고정하는 역할을 한다. 이러한 프레임(117)은 연결수로(130) 외벽을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일체형인 수차(111)와, 발전기(113)와, 회전축(115) 및 프레임(117)으로 이루어진 본 발명에 따른 수직 연동부(110)는 배수로(20)의 수위에 따라 고정부(120)의 높이조절장치(121)에 의해 높낮이가 조절되어 방류수의 방류량에 크게 제약을 받지 않으면서 발전효율을 극대화할 수 있다. 상기와 같이 배수로(20)의 수위에 따라 높낮이가 변동되는 상기 수직 연동부(110)의 구체적인 작용에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 고정부(120)는 상기 정화모듈(10)의 양쪽 침전조(11)의 측벽에 고정되어 설치될 수 있다. 상기 고정부(120)는 높이조절장치(121)와 가이드부(123)를 포함하여 형성된다. 이러한 고정부(120)는 수직 연동부(110)의 움직임이나 흔들림을 지탱하는 역할을 한다.
상기 높이조절장치(121)는 자동 또는 수동으로 상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 장치로, 배수로(20)의 수위 변화를 수위센서(미도시)로 감지하여 상기 수직 연동부(110)를 소수력 발전을 행할 수 있는 최적의 높이에 위치될 수 있도록 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 높이조절장치(121)는 정화모듈(10) 하부의 배수로(20)의 수위가 높을 경우 수직 연동부(110)가 높은 지점에 위치되도록 끌어올리고, 정화모듈(10) 하부의 배수로(20) 수위가 낮을 경우에는 보다 큰 낙차를 확보하기 위해 수직 연동부(110)의 수차(111)가 최대한 낮은 지점에 위치되도록 수직 연동부(110)를 낮은 지점으로 내려 위치시킨다. 이때, 상기 높이조절장치(121)의 높이조절은 유압 실린더, 로프, 도르래, 체인 등 다양한 방식으로 실시할 수 있는 바, 본 발명에서 특별히 어느 하나의 높이조절 방식을 한정하는 것은 아니다.
상기 가이드부(123)는 침전조(11)의 양측벽에 고정된 배관형태로 형성될 수 있다. 이러한 가이드부(123)는 상기 수직 연동부(110)의 양측 프레임(117)을 배관 내부에 수용하고 이를 지지함으로써, 방류수의 수압에 의해 수직 연동부(110)가 흔들리는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 상기 높이조절장치(121)는, 수직 연동부(110)가 수직방향으로 움직이는 것을 조절하거나 고정하는 역할을 하고, 상기 가이드부(123)는, 수직 연동부(110)가 수평방향으로 흔들리는 것을 고정하는 역할을 한다.
상기 연결수로(130)는, 방류수가 낙하하는 방류조(13)의 측벽과 방류조(13) 측벽 하부에 구비되는 배수로(20) 사이에 깔때기 형태로 형성된다. 즉, 상기 연결수로(130)는 방류수를 유입하는 입구는 넓은 내경을 갖도록 형성되어 유실되는 방류수를 최소화할 수 있는 구조로 형성되고, 이러한 넓은 내경은 하부로 갈수록 점차 좁아지는 구조로 형성되는데, 이는, 방류수의 방류량이 많던 적던, 방류수가 수차(111)에 집중되어 수차(111)가 최대의 효율을 나타낼 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 상기 연결수로(130)의 상측은 방류조(13)로부터 방류되는 방류수의 방류량이 최대일 경우 이를 모두 수용할 수 있는 소정의 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 연결수로(130)의 하측은 수차(111)와 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 앞서 상술한 바와 같이, 상기 연결수로(130)의 하부 측벽은 상기 수차(111)의 비산방지막(111a) 내부에 수용되는 형태로 형성된다. 이러한 연결 수로(130)는 상기 고정부(120)와 같이, 하수처리장(1)의 정화모듈(10)에 고정되는 소수력 발전설비(100)의 고정 구조물 중 하나이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비의 작용에 대해 설명하기로 한다.
도 5a는 배수로 수위가 최저일 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비를 나타낸 정면도이고, 도 5b는 배수로의 수위가 최고일 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비를 나타낸 정면도이다. (여기서, h1은 배수로의 최저 수위, h2는 배수로의 최고 수위를 나타낸 것이고, L1+△L은 프레임 상단 최대 길이, L1은 프레임 상단의 최소 길이를 나타낸 것임.)
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 방류조(13)로부터 방류되는 방류수의 방류량이 적어 배수로가 최저 수위 h1을 나타낼 경우, 본 발명에 따른 높이조절장치(121)는, 낙하하는 방류수가 최대한의 낙차를 가질 수 있도록 수직 연동부(110)가 최대한 낮은 곳에 위치되도록 수동 또는 자동으로 수직 연동부(110)를 아래로 내리게 된다. 이 경우, 연결수로(130)의 하측은 비산방지막(111a)의 상부 내측에 위치되므로, 낙하하는 방류수가 비산될 염려는 없다. 그리고 상기 수직 연동부(110)의 위치가 조절되면, 높이조절장치(121)와 체결된 프레임(117)의 상단은 L1+△L의 길이를 나타낸다. 상기와 같이, 배수로(20)의 수위에 맞게 수직 연동부(110) 의 위치가 조절되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비(100)는 방류수의 최대 낙차를 이용하게 되어 발전 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 방류조(13)로부터 방류되는 방류수의 방류량이 많아진 경우, 예를 들어, 다수의 정화모듈(10)에서 한꺼번에 방류수를 방류시키거나 폭우가 내릴 경우 배수로(20)의 수위는 최고 수위 h2만큼 올라갈 수 있다. 이 경우, 수직 연동부(110)의 수차(111)가 물에 닿지 않도록 높이조절장치(121)를 가동하여 수직 연동부(110)를 △L 길이만큼 끌어 올리면, 프레임(117)의 상단은 최대 길이 L1+△L에서 △L만큼 줄어들어 최소 길이 L1을 나타내게 된다. 이때, 연결수로(130)의 하측은 수차(111) 상단부에 인접되어 형성되고 비산방지막(111a)에 의해 낙하하는 방류수가 비산될 염려는 없다. 종래의 고정형 소수력 발전설비는 배수로의 수위가 높아질 경우 수차가 물에 잠겨 발전을 중단해야 했지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비(100)는 수차(111)를 포함하는 수직 연동부(110)를 배수로(20)에 차 있는 물과 이격시킴으로써, 별 다른 제약 없이 지속적으로 발전을 행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 하수처리장(1)의 방류수를 이용하는 소수력 발전설비(100)를 제공한다. 즉, 본 발명은 하수처리장(1)의 방류조(13)로부터 방류되는 방류수의 방류량에 따라 수위가 변화되는 배수로(20)에 상응되도록 높낮이를 조절할 수 있는 소수력 발전설비(100)를 제공한다. 따라서 본 발명에 따르면, 방류수 의 방류량에 제약받지 않으면서 지속적으로 발전을 행할 수 있고, 수차(111)에 형성되는 비산방지막(111a)을 통해 방류수가 비산되는 것을 차단함으로써, 유실되는 방류수를 줄여 발전효율을 극대화 할 수 있다. 그리고 본 발명에 따르면, 하수처리장(1)의 방류수를 이용하여 전기를 생산함으로써, 단순히 버려지는 에너지를 유용한 에너지로 변환시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 하수처리장의 방류 흐름을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비가 설치된 하수처리장을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비의 수직 연동부를 나타낸 사시도.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정화모듈에 설치된 소수력 발전설비를 나타낸 사시도.
도 4b는 도 4a의 정면도.
도 4c는 도 4b의 I-I선을 따라 자른 단면도.
도 5a는 배수로의 수위가 낮을 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비를 나타낸 정면도.
도 5b는 배수로 수위가 높을 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소수력 발전설비를 나타낸 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
하수처리장 : 1 정화모듈 : 10
침전조 : 11 방류조 : 13
배수로 : 20 소수력 발전설비 : 100
수직 연동부 : 110 수차 : 111
비산방지막 : 111a 발전기 : 113
회전축 : 115 프레임 : 117
고정부 : 120 높이조절장치 : 121
가이드부 : 123 연결수로 : 130

Claims (5)

  1. 침전조(11)와 방류조(13)로 이루어지는 정화모듈(10)과, 다수의 상기 정화모듈(10)을 하나로 연결하는 배수로(20)를 포함하는 하수처리장(1)의 방류수를 이용하는 소수력 발전설비(100)에 있어서,
    상기 소수력 발전설비(100)는,
    상기 방류수의 낙차를 이용하여 동력을 생산하는 수차(111)와, 상기 수차(111)로부터 생산되는 상기 동력을 전기로 변환하는 발전기(113)와, 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)를 연결하는 회전축(115) 및 상기 수차(111)와 상기 발전기(113)와 상기 회전축(115)을 일체로 고정하는 프레임(117)을 포함하는 수직 연동부(110); 및
    상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 높이조절장치(121)와, 상기 프레임(117)을 고정하는 가이드부(123)를 포함하여 형성되고 상기 정화모듈(10)에 설치되어 상기 수직 연동부(110)를 지탱하는 고정부(120);로 이루어지되,
    상기 높이조절장치(121)는 상기 배수로(20)의 수위에 따라 자동 또는 수동으로 상기 수직 연동부(110)의 높낮이를 조절하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방류수가 낙하하는 상기 방류조(13)의 측벽과 상기 배수로(20) 사이에 는 상기 방류수를 안내하는 깔때기 형태의 연결수로(130)가 형성되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수차(111)는 상기 연결수로(130) 하부에 형성되고, 상기 발전기(113)는 상기 수차(111)와 대응되는 상기 회전축(115)의 일측에 형성되며, 상기 회전축(115)은 상기 연결수로(130) 내부를 관통하는 형태로 형성되고, 상기 프레임(117)은 상기 연결수로(130) 외벽을 감싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전설비.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수차(111)의 테두리에는 상부 방향으로 돌출되는 원통형태의 비산방지막(111a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전설비.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 수차(111)의 테두리에는 상부 방향으로 돌출되는 원통형태의 비산방지막(111a)이 형성되고,
    상기 비산방지막(111a)은 상기 연결수로(130)의 외경보다 크며, 상기 연결수로(130)의 외측에 끼워지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전설비.
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