KR101054336B1 - 공기 부양식 터빈 지지체를 가지는 조류발전장치 - Google Patents

Abstract

공기 부양식 터빈 지지체를 가지는 조류발전장치가 개시된다. 조류발전장치는 수중에 설치되어 운전되는 조류 발전용 터빈과 내부에 공기실을 가지며 조류 발전용 터빈을 지지하는 지지체와 지지체의 상하 방향상의 이동을 안내하기 위한 가이드를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하는 본 발명은 지지체의 공기실에 의해 터빈의 해수면 위로의 부양이 가능하며 이로 인하여 수중에 설치된 조류발전용 터빈을 정비, 보수 또는 교체하기 위하여 잠수부 등에 의한 수중작업이나 특수인양장치를 이용한 터빈 인양작업이 필요하지 않게 되는 효과가 있다. 또한, 가이드의 구비로 인하여 인양 작업 중 빠른 유속이나 무게 중심 불균형 등으로 전복되는 문제점 없이 안정적으로 조류발전용 터빈을 해수면 위로 인양할 수 있는 효과가 있다.

조류발전장치, 터빈, 공기 부양식, 지지체, 공기 주입관

Description

공기 부양식 터빈 지지체를 가지는 조류발전장치{TIDAL CURRENT POWER PLANT HAVING AN AIR FLOATING TYPE SUPPORT FOR SUPPORTING A TURBINE}

본 발명은 조류발전장치에 관한 것으로, 해저면에 터빈과 터빈 지지체가 완전 침수되는 방식의 조류발전장치에 관한 것이다.

해양발전장치 중에는 조류의 운동에너지를 이용하여 발전하는 조류발전장치가 알려져 있다.

조류발전용 터빈은 수중에 설치됨으로 인해 부식과 고장의 염려가 크고, 이때 터빈을 정비, 보수 또는 교체하고자 하는 경우에는 잠수부 등이 수중작업을 하거나 또는 터빈을 수면 위로 인양하여야 하는 문제점이 있다.

이와 같이 조류발전용 터빈을 수면 위로 인양하기 위하여 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 터빈(100)을 이송하는 승강장치(200)가 구비된 모노파일(300)을 해저 지면에 입설하여 해수면 밖으로 돌출되게 설치한 후 터빈(100)을 해수면 밖으로 승강장치(200)를 통하여 이송하였다. 또한, 해상에 띄워지는 부선과 인양로프에 연결된 인양 축을 갖는 크레인으로 구성되는 특수인양장치를 이용하여 터빈을 해수면 밖으로 인양하였다.

그런데 상기와 같은 종래의 인양방식에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 모노파일 형식의 인양장치는 모노파일이 해수면 밖으로 돌출되어 있어 선박이나 각종 해상활동에 장애물이 되어 안전사고의 위험이 상존하게 된다. 또한, 해저면에 터빈과 지지체가 완전 침수되는 방식의 조류발전장치를 인양하기 위하여 특수인양장치를 이용하는 경우에는 별도의 특수인양장치가 필요하며, 인양 작업 중 빠른 유속이나, 무게 중심 불균형 등으로 전복되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기 기술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 모노파일 형식과 같이 모노파일의 해수면 위 돌출로 인한 선박이나 각종 해상활동에 장애물이 되는 문제점과 해저면에 터빈과 지지체가 완전 침수되는 방식의 경우 발생되는 특수인양장치의 이용과 인양 작업 중 빠른 유속이나 무게 중심 불균형 등으로 전복되는 문제점 없이 안정적으로 조류발전용 터빈을 해수면 위로 인양할 수 있는 조류발전장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조류발전장치는 수중에 설치되어 운전되는 조류 발전용 터빈과, 내부에 공기실을 가지며 상기 조류 발전용 터빈을 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 지지체에 작용하는 부력은 상기 지지체 내부에 형성된 공기실로 인해 상기 조류 발전용 터빈과 상기 지지체를 해수면 위로 부양시킬 수 있을 정도의 크기가 되어 터빈 유지, 보수 시 잠수부에 의한 수중작업이나 특수인양장치에 의한 인양작업이 필요하지 않게 되는 장점이 있다.

상기 조류발전장치는 상기 지지체의 상하 방향상의 이동을 안내하기 위한 가이드를 구비한다. 또한, 상기 지지체가 상기 가이드로부터 이탈되지 않도록 하는 걸림수단을 구비한다.

이로 인해 해수 중에서의 터빈 정상 동작 중인 경우 또는 보수 등을 위해 터 빈을 해수면 밖으로 부양 시키는 작업 중인 경우에도 해수의 빠른 유속이나 지지체의 무게 중심 불균형 등으로 인해 전복되는 문제점 없이 안정적으로 조류발전용 터빈이 동작 또는 부양될 수 있다.

상기 터빈의 부양을 위해 상기 지지체의 상기 공기실로 공기 주입 시 상기 공기실 내부의 해수가 유출되는 개구가 상기 지지체에 형성되어 있다.

또한, 상기 조류발전장치는 상기 지지체의 상기 공기실과 연통되며 상기 지지체의 외부로 연장 형성된 공기 주입관을 구비한다. 이때, 상기 공기 주입관의 단부는 수면위로 돌출되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 공기 부양식 터빈 지지체의 구비로 인하여 수중에 설치된 조류발전용 터빈을 정비, 보수 또는 교체하기 위하여 잠수부 등에 의한 수중작업이나 특수인양장치를 이용한 터빈 인양작업이 필요하지 않게 되는 효과가 있다. 또한, 인양 작업 중 빠른 유속이나 무게 중심 불균형 등으로 전복되는 문제점 없이 안정적으로 조류발전용 터빈을 해수면 위로 인양할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 또 다른 효과로는 해수면 밖으로 돌출된 공기 주입관을 통하여 해수면 위에서 터빈 지지체에 공기를 주입할 수 있으며, 조류발전장치의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 조류발전장치의 사시도이며, 도 3 는 본 발명에 따른 조류발전장치의 해수 중 정상 운전 상태를 도시한 도면이고, 도 4 는 본 발명에 따른 조류발전장치의 해수면 밖으로 부양된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 조류발전장치는 조류발전용 터빈(10), 지지체(20), 가이드(30), 공기주입관(40)으로 구성되어 있다.

조류발전용 터빈(10)은 지지체(20)의 외부 상면에 고정 설치되며 조류에 의해 터빈 블레이드가 회전하여 발전하게 된다.

지지체(20)는 내부에 공기실(23)을 가지며, 터빈(10)을 지지할 수 있을 정도의 경도를 가진다. 공기실(23)의 크기는 터빈(10)과 지지체(20)를 해수면 위로 부양시키기에 충분한 부력을 얻을 수 있을 정도이어야 한다.

공기실(23)로 공기 주입 시 공기실(23) 내부의 해수(29)가 유출되는 개구(25)가 지지체(20)에 형성되어 있다.

공기주입관(40)은 공기실(23)과 연통되어 지지체(20)의 외부로 연장 형성되어 있으며, 공기주입관(40)의 단부가 해수면 위로 돌출되어 외부주입구(43)와 결합하여 있다. 공기주입관(40)은 공기실(23)과 결합하여 있는 경우에는 지지체(20) 부양 시 함께 이동할 수 있어야 하므로 연성재질 또는 자바라 형태의 관으로 제작될 수 있을 것이다.

하지만, 도 5 에 도시된 바와 같이 경성재질의 공기주입관(40)이 해저면을 통하여 지지체(20)의 공기실(23) 내부 상측부까지 연장 형성되어 있는 경우에는 지지체(20)가 부양됨에 따라 삽입되어 있던 공기주입관(40)이 점진적으로 공기실(23) 의 외부로 노출된다. 이때 공기실(23)로 삽입된 공기주입관(40)은 지지체(20)가 해수면까지 상승한 경우에도 공기실(23) 내부에 일정부분 삽입되어 있을 정도의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 다만, 수심이 깊은 곳에 조류발전장치가 설치되는 경우에는 공기실(23)에 삽입되는 공기주입관(40)의 길이가 충분하지 않으므로 공기실(23)에 삽입되는 부분만을 연성재질로 제작할 수 있을 것이다.

도 6 을 참고하면, 경성 재질의 공기주입관(40)이 해저면을 통하여 지지체(20) 하단부에 형성된 개구(25)의 하방에 위치하는 경우에는 공기주입관(40)이 공기실(23)과 결합하지 아니하며, 공기 주입 시 공기주입관(40)을 빠져나온 공기가 상방향으로 상승하여 개구(25)를 통하여 공기실(23)로 주입된다.

가이드(30)는 장방형 형태의 부재로서 해저면 상에 입설되나 해수면 위로는 돌출되지 않으며, 지지체(20)의 외측면상에 설치된 돌기(27)가 가이드(30) 측벽면 상의 그루브(33)에 삽입 설치되어 있다. 이 경우 돌기(27)가 그루브(33)에 삽입되는 형태 이외에도 고리 형태로 상호 체결되어 있도록 제작될 수 있으며 또한, 돌기(27)가 가이드(30)에 설치되거나, 또는 지지체(20)와 가이드(30) 모두에 설치될 수도 있을 것이다.

지지체(20)가 해수 중에서 정상 작동하는 경우 또는 정비, 보수 또는 교체를 위해 부양되는 경우 지지체(20)의 안정을 위해 가이드(30)는 복수개로 설치될 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 조류발전장치의 동작은 다음과 같다.

조류발전장치가 해수 중에서 정상 동작 시에는 지지체(20)의 공기실(23)에 해수(29)가 채워져 있으며, 지지체(20)의 외측면상에 설치된 돌기(27)가 가이드(30) 측벽면 상의 그루브(33)에 삽입 설치되어 지지체(20)가 해저면 상에 안정적으로 위치하게 된다. 또한, 지지체(10)의 상면에 설치되어 있는 터빈(10)의 블레이드가 회전함에 따라 발생하는 진동에 의한 지지체(10)의 불균형 또한 제거되는 효과가 있다.

수중에 설치된 조류발전용 터빈(10)을 정비, 보수 또는 교체하기 위하여 해수면 위로 부양시키는 작업 시에는 지지체(20)의 공기실(23)로 공기주입관(40)을 통하여 공기를 주입하게 된다. 이때 작업자는 작업선을 이용해 해수면 상에 돌출되어 있는 공기주입관(40)의 단부가 위치한 곳으로 이동하여 공기주입관(40)의 단부에 결합하여 있는 외부주입관(43)을 통하여 작업선에 구비된 압축기를 이용하여 공기를 주입하게 된다.

공기주입관(40)의 단부가 해수면 상에 돌출되어 있음으로 인해 터빈(10) 부양을 위한 공기주입 시 수중에서 작업할 필요가 없으며, 또한, 해수 중에 있는 조류발전장치의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

공기가 공기주입관(40)을 통하여 지지체(20)의 공기실(23)에 주입되는 경우 공기실(23)에 채워져 있던 해수(29)는 지지체(20)에 형성된 개구(25)를 통하여 외부로 유출되며 해수(29)가 유출됨에 따라 공기실(23)의 무게가 가벼워지게 되고 이로 인해 지지체(20)와 터빈(10)에 작용하는 부력의 크기가 지지체(20)와 터빈(10)의 무게보다 크게 되어 지지체(20)와 지지체(20)의 상면에 고정 설치되어 있는 터빈(10)은 해수면 상으로 부양하게 된다.

부양 시 지지체(20)의 외측면상에 설치된 돌기(27)가 가이드(30) 측벽면 상의 그루브(33)를 따라 이동하게 되어 인양 작업 중 빠른 유속이나 무게 중심 불균형 등으로 전복되는 문제점 없이 안정적으로 조류발전용 터빈(10)이 해수면 위로 부양될 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대해서 도시하고 설명하고 있으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론, 그러한 변형은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

도 1 은 모노파일 방식의 조류발전장치의 개략도.

도 2 는 본 발명에 따른 조류발전장치의 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 조류발전장치의 해수 중 정상 운전 상태를 도시한 도면.

도 4 는 본 발명에 따른 조류발전장치의 해수면 밖으로 부양된 상태를 도시한 도면.

도 5 는 공기실 내부에 삽입되어 있는 경성재질의 공기주입관을 가지는 조류발전장치를 도시한 도면.

도 6 은 경성재질의 공기주입관으로 부터 공기가 공기실로 유입되는 상태를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 터빈 20: 지지체

23: 공기실 25: 개구

27: 돌기 30: 가이드

40: 공기주입관

Claims (6)

1. 수중에 설치되어 운전되는 조류 발전용 터빈;과

   내부에 공기실을 가지며 상기 조류 발전용 터빈을 지지하는 지지체;를 포함하고,

   상기 지지체의 상기 공기실로 공기 주입 시 상기 공기실 내부의 해수가 유출되는 개구가 상기 지지체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지체의 상하 방향상의 이동을 안내하기 위한 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 지지체가 상기 가이드로부터 이탈되지 않도록 하는 걸림수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지체의 상기 공기실과 연통되며 상기 지지체의 외부로 연장 형성된 공기 주입관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 공기 주입관의 단부가 수면위로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전장치.

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