KR101029603B1 - 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 발전장치에 있어서, 수로 양측으로 수면에 부상되게 배치된 한 쌍의 부상부재; 상기 한 쌍의 부상부재를 감싸 고정하기 위한 한 쌍의 커버플레이트; 상기 한 쌍의 커버플레이트의 상면을 상호 고정하기 위한 고정플레이트; 상기 한 쌍의 커버플레이트의 이격공간에 배치되고 상기 커버플레이트에 고정되며 하측 일부 영역이 수몰되어, 수류의 마찰에 의해 회전하도록 마련된 원통형 수차; 상기 원통형 수차의 회전력을 전달하기 위해 상기 커버플레이트 및 고정플레이트에 결착된 동력전달유닛; 상기 동력전단유닛의 동력을 전달받아 전력을 발생시키도록 상기 고정플레이트 중앙영역에 배치된 발전기; 상기 발전기에서 생산된 전력을 변환 및 조정하는 전력조절부; 상기 커버플레이트의 상면 모서리 영역에 마련되고 상하방향으로 관통된 다수의 부상가이드홀; 및 상기 부상가이드홀에 끼워져 수위에 따라 상기 커버플레이트 및 고정플레이트가 상하이동을 가능하게 하며, 수류에 표류되지 않게 수로 바닥에 고정할 수 있도록 마련된 다수의 부상가이드프레임을 포함하여 마련된 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치를 제공함으로써, 하수처리장 및 정수장의 수로에서 무심코 흘러가게 방치한 수류를 이용하여 친환경적이며 안정적인 전력을 생산할 수 있는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 발전장치는 기후조건에 상관없이 안정적이고 일정한 전력생산을 이룰 수 있으며, 개활지에 설치되지 않음으로 써 유지보수비용이 저렴하고, 설치비용 대비 에너지 수율이 뛰어난 효과가 있다.

Description

하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치{Apparutus Floating on Surface of the water for Generating elecricity of Hydraulic power using Pumping out Water in Water Treatment plant and Filtration plant}

본 발명은 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장 및 정수장 유출수가 이동하는 수로에 설치하여 전력을 생산할 수 있는 부유식 수력발전장치에 관한 것이다.

전기를 생산하기 위한 발전방식으로는 수력발전과 화력발전 및 원자력발전이 주로 이용되고 있는데, 이들 발전방식은 막대한 비용이 소요될 뿐 아니라 환경문제 등에 직면하고 있어 시설확충에 많은 제약이 따른다. 즉, 수력발전은 댐과 같은 거대한 시설을 건설하여 물의 낙차에 의한 힘으로 터빈(turbine)을 돌려 발전기를 가동하므로 건설기간이 상당히 길고 막대한 비용과 인력이 소요됨은 물론 댐 건설로 인한 환경파괴의 문제가 있고, 화력발전은 화석연료로 물을 가열하여 발생하는 수증기로 터빈을 돌려 발전기를 가동하기 때문에 많은 연료비가 소요될 뿐 아니라 심각한 대기오염을 유발하는 문제를 안고 있다. 또한, 원자력발전은 우라늄의 핵분열 시 방출되는 열에너지로 물을 가열하여 발생하는 증기로써 터빈을 돌려 발전기를 가동하는 바, 방사능 누출에 대한 안전성을 담보하기 어려울 뿐 아니라 핵폐기물 처리에 따른 환경오염 문제가 걸림돌이 되고 있다.

한편, 이와 같은 기존 발전방식들의 문제점을 감안하여 태양열이나 풍력, 지열 또는 조류력 등 자연적인 청정에너지를 그대로 이용하여 발전하는 다양한 형태의 발전방식들에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

그러나 이러한 태양열, 풍력 등을 이용하는 발전방식은 초기 투자 비용이 과도하여 비용 회수기간에 상당한 시간이 요구되며, 날씨에 따라 지속적인 발전을 이룰 수 없는 단점이 수반된다. 보통 태양열 발전의 가동률은 약 12% 내외이며, 풍력 발전의 평균 가동률은 약 20% 정도로 투자 대비 지속적인 에너지를 얻기 힘든 실정이다.

이러한 에너지 효율의 저하로 인하여 새로이 부각되는 에너지원은 일정하게 수류가 생기며 외부 환경변화에도 비교적 관리가 용이한 수로가 형성된 시설에 소수력 발전을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

수로가 형성된 시설로는 농수로나 취수장, 정수장, 하수처리장 등이 있으며, 이용가능성이 있도록 수류가 일정하게 유지되는 시설은 하수처리장 또는 취수장 및 정수장을 예로 들 수 있다. 이러한 시설에 미약하게나마 사용되는 발전방식은 보통 낙차를 이용하는 형태로 낙차가 작거나 없을 경우에는 발전이 불가하므로 보통 인위적인 둑이나 제방 또는 수로관을 만들어 낙차를 일으켜 발전을 하고 있다. 상술한 방식은 부가적인 비용이 소유될 뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 바람직하지 않을 수 있다.

도 1의 (a)공정 및 (b)공정에서 보는 바와 같이, 일반적인 하수처리장 및 정수장에는 단계별로 진행되어야 하는 많은 공정이 있다. 그러한 공정은 약품소독이나 기타 정화 등의 목적으로 여러 형태의 매우 긴 수로(W.L)를 다수로 형성하여 물을 이동시키고 있다. 도면에 표시된 수로(W.L)의 형태는 'ㄹ'자 형으로 반복되어 구성된 경우가 많다. 그러나, 현재 이러한 수로에 흐르는 물은 에너지원으로 변환하려는 노력은 거의 없이 무심코 흐르게 방치된 상태이다. 따라서, 이렇게 일정하게 흐르는 수류를 둑이나 수로관과 같은 별도의 부가적인 시설 없이 친환경적인 에너지원으로 이용할 수 있는 기술 개발이 필요하게 된다.

본 발명은 하수처리장 및 정수장의 수로에서 무심코 흘러가게 방치한 수류를 이용하여 친환경적이며 안정적인 전력을 생산할 수 있는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치를 제공하고자 한다.

상기목적은 본 발명에 따라, 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 발전장치에 있어서, 수로 양측으로 수면에 부상되게 배치된 한 쌍의 부상부재; 상기 한 쌍의 부상부재를 감싸 고정하기 위한 한 쌍의 커버플레이트; 상기 한 쌍의 커버플레이트의 상면을 상호 고정하기 위한 고정플레이트; 상기 한 쌍의 커버플레이트의 이격공간에 배치되고 상기 커버플레이트에 고정되며 하측 일부 영역이 수몰되어, 수류의 마찰에 의해 회전하도록 마련된 원통형 수차; 상기 원통형 수차의 회전력을 전달하기 위해 상기 커버플레이트 및 고정플레이트에 결착된 동력전달유닛; 상기 동력전단유닛의 동력을 전달받아 전력을 발생시키도록 상기 고정플레이트 중앙영역에 배치된 발전기; 상기 발전기에서 생산된 전력을 변환 및 조정하는 전력조절부; 상기 커버플레이트의 상면 모서리 영역에 마련되고 상하방향으로 관통된 다수의 부상가이드홀; 및 상기 부상가이드홀에 끼워져 수위에 따라 상기 커버플레이트 및 고정플레이트가 상하이동을 가능하게 하며, 수류에 표류되지 않게 수로 바닥에 고정할 수 있도록 마련된 다수의 부상가이드프레임을 포함하여 마련된 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치에 의해 달성된다.

상기 커버플레이트의 내측 너비는 상기 부상부재의 너비보다 크게 마련되어 상기 부상부재를 배치한 여분의 공간에 동력전달유닛을 배치할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 수차는 다수로 배치될 수 있으며 양측 중앙을 관통하는 영역에는 회전축이 마련되고 상기 회전축의 양측 끝단에는 베벨기어가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달유닛은 다수의 동력전달기어와 상기 동력전달기어에서 전달된 동력을 취합하는 동력취합부와 취합된 동력을 발전기에 일정 회전비로 전달하기 위한 동력변환부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달기어는 다수의 제1베벨기어로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1베벨기어는 수차의 베벨기어가 위치한 영역마다 회전봉에 결착되며 상기 동력취합부와 인접한 끝단에 제1베벨기어가 하나더 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 동력취합부는 상기 다수의 동력전달기어에서 전달될 동력을 상방향으로 전달하기 위해 회전봉에 수직으로 배치된 제2베벨기어를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 동력변환부는 상기 동력취합부의 제2베벨기어를 결합한 회전봉 끝단에 부착된 회전체에 특정비의 타이밍벨트를 체결하여 발전기에 동력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력조절부에는 관리자를 위한 원격조절장치가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 부상가이드프레임의 하단은 이웃된 또 다른 부상가이드프레임의 하단과 결합하기 위한 보조프레임이 더 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 부상가이드프레임의 상단에는 부상스토퍼가 더 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라, 하수처리장 및 정수장의 수로에서 무심코 흘러가게 방치한 수류를 이용하여 친환경적이며 안정적인 전력을 생산할 수 있는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 발전장치는 기후조건에 상관없이 안정적이고 일정한 전력생산을 이룰 수 있으며, 개활지에 설치되지 않음으로써 유지보수비용이 저렴하고, 설치비용 대비 에너지 효율이 뛰어난 효과가 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 수로가 형성된 하수처리장 및 정수장의 공정 순서도이며, 도 2은 본 발명의 발전장치의 투시 평면도, 도 3는 본 발명의 발전장치의 간략한 평면도, 도 4은 본 발명의 발전장치의 A-A' 단면도, 도 5는 본 발명의 발전장치의 B-B' 단면도이며, 도 6은 본 발명의 발전장치를 수로에 2개를 설치한 도면이다.

본 발명은 수로(W.L) 양측으로 수면에 부상되게 배치된 한 쌍의 부상부재(10); 상기 한 쌍의 부상부재(10)를 감싸 고정하기 위한 한 쌍의 커버플레이트(20); 상기 한 쌍의 커버플레이트(20)의 상면을 상호 고정하기 위한 고정플레이트(25); 상기 한 쌍의 커버플레이트(20)의 이격공간에 배치된 원통형 수차(30); 상기 원통형 수차(30)의 회전력을 전달하기 위한 동력전달유닛(40); 상기 동력전단유닛(40)의 동력을 전달받아 전력을 발생시키도록 하는 발전기(60); 상기 발전기(60)에서 생산된 전력을 변환 및 조정하는 전력조절부(65); 상기 커버플레이트(20)의 상면 모서리 영역에 마련된 부상가이드홀(50); 및 상기 부상가이드홀(50)에 끼워지는 다수의 부상가이드프레임(55)을 포함한다.

본 발명에 따르면 발전을 하기 위한 별도의 낙차(5~10m)가 필요없이 유속이 있는 기존 수로에 발전장치를 고정 설치함으로써 유량의 변화에도 일정한 전력을 지속적으로 생산할 수 있어 가동률 90% 이상을 수행할 수 있다. 또한, 동일한 발전장치를 수로를 따라 반복적으로 길게 설치하더라도 동력전달유닛에 의해 효율적으로 동력을 발전기에 전달할 수 있으며, 부상가이드프레임이 마련되어 수차의 회전력이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하는 특성이 있다. 또한, 수로를 그대로 이용함으로써 부가적인 구조를 설치하지 않아도 되므로, 전력을 생산하기 위한 비용이 절감된다.

도 2 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 발전장치는 수로를 따라 흐르는 수류 양측에 부상부재(10)를 마련하여 수면에 항상 떠 있도록 한다. 부상부재(10)의 재질로는 가벼우며 흡수성이 적은 스티로폼이 주로 사용되며, 이러한 부상부재(10)는 어업용으로 다수로 개발되어 있고 또한, 여러 형태로 제작되어 저렴하게 시판된다. 본 발명에서는 정방형인 여러 개의 제품을 연결하여 한 쌍의 부상부재(10)를 수로 양측에 배치하는 형태를 갖도록 한다. 그러나 스티로폼 소재 이외에도 일정 부력을 유지할 수 있는 정방형 플라스틱통 등 활용할 수 있는 재료는 다양할 수 있다.

일정 간격으로 배치된 부상부재(10)는 내구성이 약하므로, 강판과 같은 고강도를 갖는 커버플레이트(20)를 마련하여 부상부재(10)의 외측을 감싸게 된다. 그러나 강판 이외에도 고강도 플라스틱 같은 재질을 커버플레이트(20)로 이용할 수도 있다. 커버플레이트(20)의 너비는 부상부재(10)의 너비보다 크게 형성하여 후술될 동력전달유닛이 커버플레이트(20) 안쪽으로 배치되도록 한다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 커버플레이트(20) 안쪽 공간의 우측에는 부상부재(10)가 배치되고 좌측에는 동력전달유닛이 배치되게 된다. 경우에 따라서는, 커버플레이트(20)를 밀폐형으로 제작하여 일정 부력을 갖는 동시에 동력전달유닛을 수분으로부터 보호할 수도 있으나, 밀폐형으로 제작하는 것은 제작비용의 증가 및 제작공정의 정밀성을 요하는 것으로 생산성이 낮아 바람직하지 않을 수도 있다.

한 쌍의 커버플레이트(20)의 상면에는 커버플레이트(20)를 상호 고정하기 위한 고정플레이트(25)가 마련된다. 고정플레이트(25)는 커버플레이트(20) 간의 이격거리를 일정하게 하는 동시에 발전에 필요한 여러 제반장치를 배치하거나 작업자의 편의성을 위해 마련한다. 경우에 따라서 고정플레이트(25)는 여러 개의 철근 등을 용접으로 커버플레이트(20)에 상호 결착하여 제작할 수도 있으나 바람직하지는 않다. 상술한 커버플레이트(20)와 고정플레이트(25)는 수로의 너비에 맞도록 제작 될 수 있으며, 수로의 너비에 맞게 제작되게 되면 양측에는 약간의 공간을 두어 수위에 따라 부상부재(10)가 상하 유동할 수 있도록 그 너비를 약간 줄여 제작하는 것이 바람직하다.

한 쌍의 상호 이격된 커버플레이트(20) 사이에는 원통형 수차(30)가 고정 배치된다. 원통형 수차(30)의 고정은 원통형 수차(30)의 양측면 중앙영역을 관통하여 고정된 회전축(33)을 커버플레이트(20)의 양쪽 내측 측면에 구성된 홀에 끼워 고정하며 별도의 베어링장치(미도시) 또는 실링(sealing) 등을 이용한다. 본 발명의 실시예에서 원통형 수차(30)는 일정 간격으로 4개로 마련되었으나 경우에 따라서는 1개 혹은 2개 또는 그보다 많은 다수개의 수차(30)를 배치할 수도 있다. 이는 소수력 발전장치를 설치하는 수로의 길이, 유속 또는 발전량의 조절 등과 같은 여러 요인을 가만하여 정할 수 있다. 또한, 수차(30) 전체를 원통형으로 제작하지 않고 측면만을 원판 형태로 제작하여 후술될 돌기판(31)을 부착할 수도 있다. 이는 수차의 중량을 줄이기 위한 수단으로 중량이 작게 되면 그만큼 수류에 민감하게 반응하는 회전력을 얻을 수 있으며, 반대로 중량이 무거우면 수류에 민감하게 반응하지는 않지만 회전력은 오래 지속될 수 있다. 이러한 수차의 중량조절은 수차를 커버플레이트(20) 양측에 고정하는 베어링 또는 실링 등의 내구성과 회전력 전달의 상관관계를 적절이 조정하여 정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 원통형인 수차를 통해 작동을 기술하기로 한다.

원통형 수차(30)는 원통 외면을 따라 수류 방향과 직각되게 일정 간격으로 다수개의 판 형태의 돌기판(31)이 부착된다. 돌기판(31)의 일정 부분은 수몰되도록 배치되어 수류와 마찰력이 최대가 되는 동시에 회전력이 최대가 되도록 마련된다. 즉, 돌기판(31)의 전체 면적이 수몰되는 것보다 일부 영역이 수몰되는 것이 회전력을 최대한 얻을 수 있는 원리를 이용한 것이다.

이렇게 얻어진 회전력은 원통형 수차(30)의 양측 중앙영역을 관통하여 고정된 회전축(33)을 회전시킨다. 커버프레이트(20)의 내측까지 연장되게 마련된 회전축(33) 양측 끝단에는 베벨기어가 부착되어 회전력을 동력전달유닛(40)에 전달한다. 본 발명의 실시예에서는 회전축(33) 양측 끝단에 베벨기어를 부착하였으나 필요에 따라 한쪽에만 부착할 수도 있으며 이는 동력의 적절한 전달을 위해 고려되어야 할 사항이다.

동력전달유닛(40)은 다수의 동력전달기어(41)와 동력전달기어(41)에서 전달된 동력을 취합하는 동력취합부(42)와 취합된 동력을 발전기(60)에 일정 회전비로 전달하기 위한 증속기로 구성된 동력변환부(43)로 이루어진다. 동력전달유닛(40)은 기어박스 등으로 밀폐하여 수분에 의한 손상을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 양측에 동력전달유닛(40)을 마련하였으나 어느 한 일측에만 상술한 동력전달유닛(40)을 구성하거나 대각으로 동력전달유닛(40) 2개를 구성할 수도 있다.

동력전달기어(41)는 회전봉 형태에 베벨기어가 여러 개 부착된 형태로 수차(30)에 부착된 회전축(33)의 동력을 직각으로 변환하도록 구성된다. 본 발명의 실시예는 수차(30)의 회전축(33)에 연장되게 부착된 베벨기어가 각각 배치된 곳에 동형태의 베벨기어가 맞물려 동력을 직각으로 전달하도록 하였으며, 회전축(33) 타측 끝단에도 동 형태의 베벨기어가 하나 더 부착되어 있다. 기어가 교차되는 곳에 는 기어박스를 마련하여 기어의 부식을 막고 이물질이 부착되는 것을 방지한다.

이러한 동형태의 베벨기어를 제1베벨기어(44)로 명명하며, 2개의 수차의 동력을 전달하기 위해 제1베벨기어 2개를 하나의 회전봉(45)에 부착한 것은 수면에 물결이 생김으로써 간격을 두고 배치된 원통형 수차(30)의 회전이 원활하지 않을 수 있음을 고려하였으며, 일정한 회전력을 동력취합부(42)에 인가할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 원통형 수차(30)의 개수에 맞게 회전봉(45)과 제1베벨기어(44)를 마련하여 수차의 회전력을 개별적으로 동력취합부에 인가할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 사용된 동력전달유닛의 기어는 베벨기어이나 주지의 또 다른 기어 즉, 스크류와 웜기어(미도시) 등을 사용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 또 다른 실시예가 될 수도 있다. 동력전달기어(41)에는 제1베벨기어가 수차(30)가 배치되는 개수 만큼 부착될 수 있다. 이로써 긴 수로에 수차(30)를 여러 개 배치하더라도 동력은 효율적으로 발전기(60)에 전달될 수 있다.

동력취합부(42)는 동력전달기어(41)의 회전봉(45) 끝단에 부착된 제1베벨기어와 수직으로 맞물려 구성된 회전비가 다른 제2베벨기어(46)에 의해 구성된다. 제2베벨기어에는 반대쪽에서 맞물린 제1베벨기어의 회전력도 취합한다. 제2벨벨기어의 회전봉 끝단에는 원형 회전체(45)가 부착되어 동력변환부(43)에 동력을 전달한다.

동력변환부(43)는 원형 회전체(47)의 동력을 타이밍벨트(48)에 의해 인가받아 발전기(60) 터빈의 직전에 설치된 기어비가 다른 회전체에 전달함으로써 발전기(60) 터빈을 원하는 속도로 회전시킬 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서 는 타이밍벨트(48) 및 원형회전체(47) 등을 이용하여 회전속도를 조절하였으며, 발전기(60) 앞단에는 증속기(49)를 구비하여 회전력을 조절할 수 있게 하였다.

발전기(60)의 용량은 결착되는 수차의 개수와 유속 및 유량에 따라 적절한 것을 사용하고, 발전기(60)에서 생산된 전력은 전력조절장치(65)로 인가되어 실제 사용할 수 있는 안정적인 전력으로 변환 및 조정된다. 전력조절부(65)는 관리자가 필요할 경우에 이상유무 또는 현재 발전상태 등을 원격으로 인지 및 제어할 수 있는 원격제어장치(미도시)를 설치할 수도 있다.

커버플레이트(20)의 상면 각각의 모서리에는 상하방향으로 관통된 다수의 부상가이드홀(50)이 마련된다. 부상가이드홀(50)은 후술될 부상가이트프레임(55)이 삽입되는 관통홀로 부상가이드프레임(55)의 두께보다 크게 마련되고 경우에 따라서는 부상가이드홀(50) 내측에 부상가이드프레임(55)과의 마찰을 줄이기 위한 보조가이드(미도시)가 마련될 수도 있다.

각각의 부상가이드홀(50)에 삽입된 부상가이트프레임(55)에 의해 커버플레이트(20) 및 고정플레이트(25)가 상하이동을 가능하게 하며, 수류에 표류되지 않게 고정할 수 있도록 부상가이드홀(50) 각각에 부상가이드프레임(55)이 끼워진다. 부상가이드프레임(55)은 수로의 바닥까지 닿을 수 있을 정도의 길이로 제작함이 바람직하며, 경우에 따라서는 수로(W.L) 바닥에 피스 등을 이용하여 고정할 수도 있다. 앞서 설명하였듯이 수차(30)의 돌기판(31)은 항상 일정 부분만이 수몰되어야 수차의 최대 회전력을 얻을 수 있으므로 수몰 정도를 조절하는 것은 상술한 부상가이드홀(50)과 부상가이드프레임(55)이다. 즉, 수위가 높을때는 커버플레이트(20) 및 고 정플레이트(25)가 위쪽으로 상승되며 수량이 적을때는 하강하게 됨으로써 수차(30)의 돌기판(31)은 항상 수면에서 일정 부분만이 수몰되어 최대 회전력으로 회전한다. 부상가이드프레임(55)의 상측 끝단에는 부상스토퍼(59)를 마련하여 갑작스런 수위상승에 따라 발전장치가 떠내려가는 것을 방지할 수도 있다.

또한, 다수의 부상가이드프레임(55)의 하단은 이웃된 또 다른 부상가이드프레임(55)의 하단과 결합하기 위한 보조프레임(57)이 더 마련될 수 있다. 보조프레임(57)을 이웃한 부상가이드프레임(55)의 하단과 각각 결합함으로써 보다 견고히 수력발전장치를 지탱하며 부상가이드프레임(55)을 수로 바닥에 고정하지 않을 경우 별도의 고정줄(미도시)을 매달아 수력발전장치가 떠내려 가지 않고 항상 정위치를 유지할 수 있게 한다.

본 발명에 따라, 하수처리장의 방류수 및 공정간 이송 수로 또는 정수장의 유출수 및 공정간 이송 수로의 일정한 수류를 이용하여 부유식 소수력 발전장치를 설치함으로써, 기후 조건 및 수위에 관계없이 안정적이고 일정한 전력생산을 이룰 수 있다. 또한, 개활지에 설치되지 않음으로써 유지보수비용이 저렴하고, 설치비용 대비 에너지 효율이 뛰어난 장점이 있다. 현재까지 하수처리장 및 정수장의 수로의 무심코 흐르는 물은 본 발명을 통해 새로운 에너지로 변환될 수 있고, 이는 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경적인 청정에너지인 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사 상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 수로가 형성된 하수처리장 및 정수장의 공정 순서도이며,

도 2은 본 발명의 발전장치의 투시 평면도,

도 3는 본 발명의 발전장치의 간략한 평면도,

도 4은 본 발명의 발전장치의 A-A' 단면도,

도 5는 본 발명의 발전장치의 B-B' 단면도이며,

도 6은 본 발명의 발전장치를 수로에 2개를 설치한 도면이다.

*도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명

W.L: 수로

10: 부상부재 20: 커버플레이트

25: 고정플레이트 30: 수차

31: 돌기판 33: 회전축

40: 동력전달유닛 41: 동력전달기어

42: 동력취합부 43: 동력변환부

44: 제1베벨기어 45: 회전봉

46: 제2베벨기어 47: 회전체

48: 타이밍벨트 49: 증속기

50: 부상가이드홀 55: 부상가이드프레임

57: 보조프레임 59: 부상스토퍼

60: 발전기 65: 전력조정부

Claims (11)

1. 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 발전장치에 있어서,

   수로 양측으로 수면에 부상되게 배치된 한 쌍의 부상부재;

   상기 한 쌍의 부상부재를 감싸 고정하기 위한 한 쌍의 커버플레이트;

   상기 한 쌍의 커버플레이트의 상면을 상호 고정하기 위한 고정플레이트;

   상기 한 쌍의 커버플레이트의 이격공간에 배치되고 상기 커버플레이트에 고정되며 하측 일부 영역이 수몰되어, 수류의 마찰에 의해 회전하도록 마련된 원통형 수차;

   상기 원통형 수차의 회전력을 전달하기 위해 상기 커버플레이트 및 고정플레이트에 결착된 동력전달유닛;

   상기 동력전달유닛의 동력을 전달받아 전력을 발생시키도록 상기 고정플레이트 중앙영역에 배치된 발전기;

   상기 발전기에서 생산된 전력을 변환 및 조정하는 전력조절부;

   상기 커버플레이트의 상면 모서리 영역에 마련되고 상하방향으로 관통된 다수의 부상가이드홀; 및

   상기 부상가이드홀에 끼워져 수위에 따라 상기 커버플레이트 및 고정플레이트가 상하이동을 가능하게 하며, 수류에 표류되지 않게 수로 바닥에 고정할 수 있도록 마련된 다수의 부상가이드프레임을 포함하여 마련된 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커버플레이트의 내측 너비는 상기 부상부재의 너비보다 크게 마련되어 상기 부상부재를 배치한 여분의 공간에 동력전달유닛을 배치할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 원통형 수차는 다수로 배치될 수 있으며 양측 중앙을 관통하는 영역에는 회전축이 마련되고 상기 회전축의 양측 끝단에는 베벨기어가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 동력전달유닛은 다수의 동력전달기어와 상기 동력전달기어에서 전달된 동력을 취합하는 동력취합부와 취합된 동력을 발전기에 일정 회전비로 전달하기 위한 동력변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 동력전달기어는 다수의 제1베벨기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1베벨기어는 수차의 베벨기어가 위치한 영역마다 회전봉에 결착되며 상기 동력취합부와 인접한 끝단에 제1베벨기어가 하나더 부착된 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 동력취합부는 상기 다수의 동력전달기어에서 전달될 동력을 상방향으로 전달하기 위해 회전봉에 수직으로 배치된 제2베벨기어를 사용하는 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
8. 제 4항에 있어서,

   상기 동력변환부는 상기 동력취합부의 제2베벨기어를 결합한 회전봉 끝단에 부착된 회전체에 특정비의 타이밍벨트를 체결하여 발전기에 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 전력조절부에는 관리자를 위한 원격조절장치가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 다수의 부상가이드프레임의 하단은 이웃된 또 다른 부상가이드프레임의 하단과 결합하기 위한 보조프레임이 더 마련된 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 부상가이드프레임의 상단에는 부상스토퍼가 더 마련된 것을 특징으로 하는 하수처리장 방류수 및 정수장 유출수를 이용한 부유식 소수력 발전장치.

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