KR101075538B1 - 파력발전시스템 - Google Patents

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KR101075538B1 KR1020110070212A KR20110070212A KR101075538B1 KR 101075538 B1 KR101075538 B1 KR 101075538B1 KR 1020110070212 A KR1020110070212 A KR 1020110070212A KR 20110070212 A KR20110070212 A KR 20110070212A KR 101075538 B1 KR101075538 B1 KR 101075538B1
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Abstract

본 발명은 파력발전시스템에 관한 것으로서, 특히 파도에 의하여 해수가 유입 또는 유출될 수 있도록 해안에 설치되는 복수개의 해수유출입관과; 상기 해수유출입관에 연결되어 해수가 해수유출입관에 유입될 때 해수유출입관 내부에 발생되는 가압력을 전달받고, 전달받은 가압력으로부터 연속적인 가압력을 형성할 수 있도록 해수유출입관에 비하여 내경이 작게 형성되며, 배출방향 체크밸브가 설치되는 압력배출관과; 상기 해수유출입관에 연결되고, 해수가 해수유출관으로부터 유출될 때 발생되는 흡입력에 의하여 해수유출입관으로 공기를 안내하며, 해수유출입관에 비하여 내경이 작게 형성됨과 아울러 흡입방향 체크밸브가 설치되는 압력흡입관과; 상기 압력배출관으로부터 제공된 가압력에 의하여 회전함과 아울러 상기 해수유출입관 내부에 발생되는 흡입력에 의하여 회전하는 회전체와; 상기 회전체에 중심축이 결합되어 전기를 생산하는 터빈;을 포함하여 구성되어, 지속적으로 전기를 생산하여 발전효율을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Description

파력발전시스템{Wave power generation system}
본 발명은 파력발전시스템에 관한 것으로서, 특히 파도에 의하여 발생되는 힘으로 터빈을 돌려 지속적으로 전기를 생산함으로써 발전효율을 향상시킬 수 있는 파력발전시스템에 관한 것이다.
일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 화력발전의 경우 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 양의 석유 또는 석탄과 같은 화석연료가 필수적으로 공급되어야 하므로, 화석연료가 고갈되고 있는 현 시점에서는 많은 어려움이 예견되고 있으며, 공해도 큰 문제가 되고 있다. 또한, 원자력발전의 경우는 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점을 안고 있다. 따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.
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 조력발전과, 파랑에너지를 이용하여 발전을 행하는 파력발전이 수력을 이용한 수력발전의 형태로 대표적으로 사용되고 있다.
한편, 상술한 바와 같은 수력발전의 방식 중, 조수 간만의 차를 이용하는 조력발전방식은 조수 간만의 차를 이용하고 있다는 점에서, 장소 선정에 있어 난점이 있으며, 또한 오랜 건설 기간과 막대한 건설비용이 수반된다는 문제점이 있다.
따라서, 바다에서 상시 생성 및 소멸되는 파도의 운동에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 파력발전이 그 대안으로 떠오르고 있다. 그러나, 종래에 개발된 파력발전시스템은 발전효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파도가 해수유출입관으로 유입될 때 발생되는 힘과 유출될 때 발생되는 힘을 모두 이용함과 흩어져있는 파력 에너지를 합류와 집중시켜 연속적이고 활용도 높은 에너지를 이용함으로써 안정되고 효율높은 전기를 생산하는 파력발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 파력발전시스템은 파도에 의하여 해수가 유입 또는 유출될 수 있도록 해안에 설치되는 복수개의 해수유출입관과; 상기 해수유출입관에 연결되어 해수가 해수유출입관에 유입될 때 해수유출입관 내부에 발생되는 가압력을 전달받고, 전달받은 가압력으로부터 연속적인 가압력을 형성할 수 있도록 해수유출입관에 비하여 내경이 작게 형성되며, 배출방향 체크밸브가 설치되는 압력배출관과; 상기 해수유출입관에 연결되고, 해수가 해수유출관으로부터 유출될 때 발생되는 흡입력에 의하여 해수유출입관으로 공기를 안내하며, 해수유출입관에 비하여 내경이 작게 형성됨과 아울러 흡입방향 체크밸브가 설치되는 압력흡입관과; 상기 압력배출관으로부터 제공된 가압력에 의하여 회전함과 아울러 상기 해수유출입관 내부에 발생되는 흡입력에 의하여 회전하는 회전체와; 상기 회전체에 중심축이 결합되어 전기를 생산하는 터빈;을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 압력배출관은 복수개의 해수유출입관에 연결되는 복수개의 배출연결호스와, 상기 복수개의 배출연결호스가 연결되는 배출합류관과, 상기 배출합류관에 연결되고 상기 회전체에 가압력을 제공하는 가압력제공호스로 구성되고, 상기 압력흡입관은 상기 회전체 쪽에서 공기를 흡입 안내하는 흡입연결호스와, 상기 흡입연결호스가 연결되는 흡입합류관과, 상기 흡입합류관에 연결되고 상기 복수개의 해수유출입관에 연결되는 복수개의 흡입력제공호스로 구성된다.
또한, 상기 회전체는 중앙이 상기 터빈의 중심축에 결합되는 원반 형태의 본체와, 상기 본체의 원주면에 일정간격으로 형성된 복수개의 날개;로 구성되고, 상기 가압력제공호스와 흡입연결호스의 끝단에는 일정곡률로 라운드지게 형성되어 상기 회전체의 날개 일부분을 둘러싸는 케이싱이 설치된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 파력발전시스템은 해수가 해수유출입관에 유입될 때와 유출될 때 발생되는 가압력 및 흡입력을 동시에 사용 할 수 있고 흩어져 있는 파력 에너지를 합류시켜 안정되고 지속적인 전기를 생산하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 압력배출관과 압력흡입관에 체크밸브를 설치하여 회전체를 회전시킬 수 있는 힘이 분산되는 것을 방지함과 아울러 압력배출관과 압력흡입관의 내경을 해수유출입관의 내경보다 작게 하여 집중된 힘을 활용도 높은 동력원으로 사용 하여 발전효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 파력발전시스템을 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체가 회전하는 모습을 보인 도.
도 4는 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체를 보인 또 다른 사시도.
이하, 본 발명에 의한 파력발전시스템의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 파력발전시스템을 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체를 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체가 회전하는 모습을 보인 도이다.
그리고, 도 4는 본 발명에 의한 파력발전시스템의 회전체를 보인 또 다른 사시도이다.
본 발명에 의한 파력발전시스템은 해수유출입관(10)과, 상기 해수유출입관(10)에 연결되는 압력배출관(20)과, 상기 해수유출입관(10)에 연결되는 압력흡입관(30)과, 상기 압력배출관(20) 및 압력흡입관(30)으로부터 발생되는 힘에 의하여 회전하는 회전체(40)와, 상기 회전체(40)에 연결되어 발전하는 터빈(50)을 포함하여 구성된다.
상기 해수유출입관(10)은 해안을 따라 복수개가 설치되고, 그 형태는 원형관이나 다각형관 등 어느 특정한 형태에 한정되지 않는다. 이러한 해수유출입관(10)은 일단은 개방시켜 해수가 유입될 수 있도록 하고 타단은 밀폐된 형태를 취하는데, 해수가 잘 유입될 수 있도록 해수면에 대하여 10~30의 각도로 경사지게 설치한다. 그리고, 해수유출입관(10)에 항상 해수가 유입될 수 있도록 하기 위하여 해안이 최저해수면 수위일 때 개방된 일단이 해수에 잠기도록 한다.
상기 압력배출관(20)은 상기 해수유출입관(10)의 끝단, 좀 더 자세히는 해수유출입관(10)의 밀폐된 타단에 연결되고, 관로상에는 배출방향 체크밸브(21a)가 설치된다. 해수가 해수유출입관(10)에 유입될 때는 해수유출입관(10) 내부에 가압력이 발생된다. 즉, 해수유출입관(10) 내부에 유입되는 해수에 의하여 해수유출입관(10) 내부의 공기가 눌림으로써 힘이 발생되는데, 이러한 힘은 해수유출입관(10)의 타단에 연결된 압력배출관(20)을 통하여 해수유출입관(10)의 외부로 전달된다.
이러한 압력배출관(20)은 해수유출입관(10)에서 전달된 가압력으로부터 연속적인 가압력을 형성할 수 있도록 해수유출입관(10)에 비하여 내경이 작게 형성된다.
좀 더 자세히 설명하면, 상기 압력배출관(20)은 복수개의 배출연결호스(21)와, 배출합류관(22)과, 가압력제공호스(23)로 구성된다.
상기 배출연결호스(21)는 상기 복수개의 해수유출입관(10)의 밀폐된 타단에 각각 연결되는 것으로서, 해수유출입관(10)에 유입된 해수에 의하여 발생된 가압력을 가장 먼저 전달받는 부분이다. 이러한 배출연결호스(21)의 관로상에는 배출방향 체크밸브(21a)가 설치되어 해수유출입관(10)에서 발생된 가압력이 압력배출관(20) 쪽으로, 즉 배출연결호스(21) 쪽으로 전달되도록 한다.
상기 배출합류관(22)은 상기 복수개의 배출연결호스(21)가 연결되는 구성요소이다. 배출연결호스(21)는 해안에 설치되는 복수개의 해수유출입관(10)에 각각 하나씩 설치되므로, 해수유출입관(10)과 동일한 개수로 존재하게 되고, 이러한 복수개의 배출연결호스(21)를 통하여 공급되는 가압력을 하나로 합류시키는 것이 배출합류관(22)이다. 이렇게 복수개의 배출연결호스(21)를 통하여 배출합류관(22)으로 공급된 가압력은 배출합류관(22) 내에서 서로 교란을 일으켜서 더 큰 가압력으로 생성되는 것을 기대할 수 있다. 여기서, 상기 배출합류관(22)을 하나 또는 복수개로 하는 것은 상황에 맞춘 작업자의 선택사항이다.
상기 가압력제공호스(23)는 상기 배출합류관(22)에 연결되어 상기 회전체(40)에 가압력을 제공한다. 이러한 가압력제공호스(23)는 배출합류관(22)보다 내경이 작게 형성되어 균일하고 연속적이며 큰 에너지를 갖는 가압력을 회전체(40)에 제공한다.
상기와 같은 가압력제공호스(23)의 끝단에는 일정곡률로 라운드지게 형성된 케이싱(23a)이 설치된다.
상기 압력흡입관(30)은 상기 해수유출입관(10)의 끝단, 좀 더 자세히는 해수유출입관(10)의 밀폐된 타단에 연결되고, 관로상에는 흡입방향 체크밸브(33a)가 설치된다. 해수가 해수유출입관(10)으로부터 유출될 때는 해수유출입관(10) 내부에 흡입력이 발생된다. 즉, 해수유출입관(10) 내부에 유입되어 있던 해수가 외부로 유출될 경우에는 해수유출입관(10) 내부에 흡입력이 발생되는데, 이러한 흡입력은 회전체(40)에 인접한 압력흡입관(30)까지 영향을 미쳐 회전체(40) 주위의 공기를 빨아들여 압력흡입관(30) 내부로 안내한다. 회전체(40) 주위의 공기를 빨아들이면 그 힘에 의해서 회전체(40)가 회전하게 되는 것이다. 그리고, 압력흡입관(30)은 균일하고 연속적인 흡입력으로 회전체(40)에 영향을 주기 위하여 해수유출입관(10)보다 그 내경을 작게 형성시킨다.
상기와 같은 압력흡입관(30)은 흡입연결호스(31)와, 흡입합류관(32) 및 복수개의 흡입력제공호스(33)로 구성된다.
상기 흡입연결호스(31)는 일단이 상기 회전체(40)에 인접하게 배치될 뿐만 아니라 일정곡률로 라운드지게 형성된 케이싱(31a)이 설치된다. 이러한 흡입연결호스(31)는 상기 흡입합류관(32)보다 내경이 작게 형성되어 균일하고 연속적인 흡입력으로 회전체(40) 주위의 공기를 빨아들인다.
상기 흡입합류관(32)은 상기 흡입연결호스(31)보다 그 직경이 크게 형성되고, 상기 흡입연결호스(31)에 연결되어 흡입연결호스(31)에서 흡입한 공기를 상기 흡입력제공호스(33)로 중계한다. 여기서, 상기 흡입합류관(32)을 하나 또는 복수개로 하는 것은 상황에 맞춘 작업자의 선택사항이다.
상기 흡입력제공호스(33)는 상기 흡입합류관(32)에 연결되고 복수개의 해수유출입관(10)에 각각 하나씩 설치된다. 좀 더 자세히는 해수유출입관(10)의 밀폐된 타단에 연결되고, 그 관로상에는 흡입방향 체크밸브(33a)가 설치된다. 따라서, 해수유출입관(10)에서 발생되는 흡입력을 흡입합류관(32)에 제공하고 그 흡입력에 의하여 빨아들인 공기를 해수유출입관(10)으로 안내한다.
상기 회전체(40)는 상기 압력배출관(20)의 가압력제공호스(23)로부터 제공된 가압력에 의하여 회전함과 아울러 상기 해수유출입관(10) 내부에 발생되는 흡입력에 의하여 주변의 공기가 상기 압력흡입관(30)의 흡입연결호스(31) 내부로 흡입됨으로써 회전한다.
이러한 회전체(40)는 본체(41)와, 상기 본체(41)의 원주면에 형성된 날개(42)로 구성된다.
상기 본체(41)는 원반 형태로 형성되고, 중앙부가 상기 터빈(50)에 연결된다.
상기 날개(42)는 본체(41)의 원주면에 일정간격으로 복수개가 형성되는데, 상기 가압력제공호스(23)에서 가압력에 의하여 압축된 공기가 제공되는 방향과 상기 흡입연결호스(31)에서 흡입력에 의하여 공기가 빨려 들어가는 방향을 향하여 일정곡률로 라운드지게 형성된다. 이렇게 라운드지게 형성시킴으로써 가압력과 흡입력으로부터 더 크게 영향을 받게 되고 그만큼 회전체(40)의 회전이 더 원활하게 된다.
상기 터빈(50)은 중심축(51)이 회전체(40)의 중앙에 결합되어 전기를 생산한다. 즉, 회전체(40)가 회전할 때 터빈(50)의 중심축(51)이 동시에 회전하면서 전기를 생산하는 것이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 회전체(40)의 날개(42)에 가압력 제공호스(23)의 케이싱(23a)과 흡입연결호스(31)의 케이싱(31a) 2개를 각각 인접되게 설치하여 해수유출입관()에서 발생되는 가압력과 흡입력을 더욱 효율적으로 이용하여 발전효율을 향상시키는 것도 가능하다. 물론 도 4에는 가압력 제공호스(23)의 케이싱(23a)과 흡입연결호스(31)의 케이싱(31a)가 2개 설치되어 있는 것으로 도시되었으나, 그 설치개수를 상황에 맞춰 작업자가 선택할 수 있음은 당연하다. 그리고, 가압력 제공호스(23)의 케이싱(23a)과 흡입연결호스(31)의 케이싱(31a) 복수개가 회전체(40) 주위에 설치되면 가압력 제공호스(23)에 연결된 배출합류관(22)과 흡입연결호스(31)에 연결된 흡입합류관(32)도 그 수에 맞춰 복수개가 된다.
10: 해수유출입관 20: 압력배출관
21: 배출연결호스 21a: 배출방향 체크밸브
22: 배출합류관 23: 가압력제공호스
23a: 케이싱 30: 압력흡입관
31: 흡입연결호스 31a: 케이싱
32: 흡입합류관 33: 흡입력제공호스
33a: 흡입방향 체크밸브 40: 회전체
41: 본체 42: 날개
50: 터빈 51: 중심축

Claims (4)

  1. 파도에 의하여 해수가 유입 또는 유출될 수 있도록 해안에 설치되는 복수개의 해수유출입관(10)과;
    상기 해수유출입관(10)에 연결되어 해수가 해수유출입관(10)에 유입될 때 해수유출입관(10) 내부에 발생되는 가압력을 전달받고, 전달받은 가압력으로부터 연속적인 가압력을 형성할 수 있도록 해수유출입관(10)에 비하여 내경이 작게 형성되는 압력배출관(20)과;
    상기 해수유출입관(10)에 연결되고, 해수가 해수유출입관(10)으로부터 유출될 때 발생되는 흡입력에 의하여 해수유출입관(10)으로 공기를 안내하며, 해수유출입관(10)에 비하여 내경이 작게 형성되는 압력흡입관(30)과;
    상기 압력배출관(20)으로부터 제공된 가압력에 의하여 회전함과 아울러 상기 해수유출입관(10) 내부에 발생되는 흡입력에 의하여 회전하는 회전체(40)와;
    상기 회전체(40)에 중심축(51)이 결합되어 전기를 생산하는 터빈(50);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파력발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력배출관(20)과 상기 압력흡입관(30)에는 각각 배출방향 체크밸브(21a)와 흡입방향 체크밸브(33a)가 설치되어 해수유출입관(10)에서 발생되는 가압력은 압력배출관(20) 쪽으로 전달되고, 압력흡입관(30)으로 안내되는 공기는 해수유출입관(10)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 파력발전시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력배출관(20)은 복수개의 해수유출입관(10)에 연결되는 복수개의 배출연결호스(21)와, 상기 복수개의 배출연결호스(21)가 연결되는 배출합류관(22)과, 상기 배출합류관(22)에 연결되고 상기 회전체(40)에 가압력을 제공하는 가압력제공호스(23)로 구성되고,
    상기 압력흡입관(30)은 상기 회전체(40) 쪽에서 공기를 흡입 안내하는 흡입연결호스(31)와, 상기 흡입연결호스(31)가 연결되는 흡입합류관(32)과, 상기 흡입합류관(32)에 연결되고 상기 복수개의 해수유출입관(10)에 연결되는 복수개의 흡입력제공호스(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 파력발전시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전체(40)는 중앙이 상기 터빈(50)의 중심축(51)에 결합되는 원반 형태의 본체(41)와, 상기 본체(41)의 원주면에 일정간격으로 형성된 복수개의 날개(42);로 구성되고,
    상기 가압력제공호스(23)와 흡입연결호스(31)의 끝단에는 일정곡률로 라운드지게 형성되어 상기 회전체(40)의 날개(42) 일부분을 둘러싸는 케이싱(23a,31a)이 설치되는 것을 특징으로 하는 파력발전시스템.
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