KR101184040B1 - 양방향 조류발전시스템 - Google Patents

Abstract

밀물과 썰물의 흐름을 모두 사용하여 발전하는 것이 가능하며 파도의 운동에너지를 효과적으로 발전에 이용하는 것이 가능하도록, 바닷물의 수면에 위치하도록 설치되는 지지체와, 지지체에 회전축이 회전가능하게 고정되고 지지체의 아래에 수직방향으로 길게 설치되는 복수의 회전체와, 지지체에 상단부가 고정 설치되고 복수의 회전체를 각각 서로 다른 공간에 위치하도록 칸막이하며 조류의 이동방향에 대하여 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치되는 케이싱과, 회전체의 회전축에 연결되고 회전축의 회전력을 발전기로 전달하는 동력전달장치를 포함하는 양방향 조류발전시스템을 제공한다.

Description

양방향 조류발전시스템 {Two-Way Tidal Current Power Generation System}

본 발명은 양방향 조류발전시스템에 관한 것으로서, 조류의 밀물과 썰물의 흐름에 따른 에너지를 모두 이용하여 발전을 행할 수 있는 양방향 조류발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력을 생산(발전)하는 방식으로는 이용하는 힘의 근원에 따라, 물의 낙차를 이용하는 수력 발전, 연료의 연소열을 이용하는 화력 발전, 원자력을 이용하는 원자력 발전 등으로 분류한다.

최근에는 화력이나 원자력, 수력 등을 대체할 에너지원으로 풍력, 태양열, 태양광, 조력(조류) 등의 자연력을 이용하여 발전을 행하는 기술에 대한 관심이 새롭게 높아지고 있으며, 환경친화적인 녹색 에너지로서 차세대 성장산업으로 각광을 받고 있다.

그리고 바다의 힘을 이용하는 조력발전(조류발전)의 경우에는 바다에 접한 지역이나 섬 지역의 경우에 적합한 발전 기술로서, 24시간 지속적으로 발전을 행하는 것이 가능하고, 발전시설의 건설비용도 풍력이나 태양광 등에 비하여 상대적으로 저렴하다는 이점이 있다.

상기 조류발전은 파랑의 운동에너지를 1차 변환하는 방식에 따라 여러 가지로 분류할 수 있으며, 수면에 떠있는 부체가 파랑의 운동에 의하여 상하 또는 회전운동을 하도록 하여 발전기를 회전시키는 가동물체형 방식과, 파랑의 작용에 의하여 공기실 내의 수위가 변동함에 따라 공기실 내의 공기가 압축 또는 팽창될 때 노즐을 통하여 발생하는 공기흐름으로 터빈을 돌려 발전하는 진동 수주 방식 등이 있다.

그런데, 종래 제안된 조류발전 방식은 대부분 건설비 및 설치비가 많이 소요되어 발전단가가 태양열보다 비싸 보급에 장애가 되고 있다. 따라서 파도 에너지(조류 에너지)의 활용을 위해서는 제작단가가 싸고 설치가 쉬운 발전시스템의 개발을 필요로 한다.

또한 조류 에너지의 활용도를 극대화시키기 위해서는 밀물과 썰물 때 모두 발전이 이루어지는 방식으로 구현할 필요성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 밀물과 썰물의 흐름을 모두 사용하여 발전하는 것이 가능하며 파도의 운동에너지를 효과적으로 발전에 이용하는 것이 가능한 양방향 조류발전시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템은 바닷물의 수면에 위치하도록 설치되는 지지체와, 상기 지지체에 회전축이 회전가능하게 고정되고 지지체의 아래에 바닷물에 일부 또는 전부가 잠기도록 설치되어 바닷물의 흐름에 의해 회전하는 복수의 회전체와, 상기 지지체에 상단부가 고정 설치되고 상기 복수의 회전체를 각각 서로 다른 공간에 위치하도록 칸막이하며 조류의 이동방향에 대하여 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치되는 케이싱과, 상기 회전체의 회전축에 연결되고 회전축의 회전력을 발전기로 전달하는 동력전달장치를 포함하여 이루어진다.

상기 지지체는 부력을 갖도록 설치하는 것도 가능하다.

상기 케이싱은 상기 복수의 회전체의 옆에 위치가 고정된 상태로 설치되고 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치되는 복수의 고정 케이싱과, 상기 고정 케이싱의 바다쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결되는 복수의 순가변 케이싱과, 상기 고정 케이싱의 육지쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결되는 복수의 역가변케이싱을 포함하여 이루어진다.

상기 순가변 케이싱은 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류가 있으면 상기 고정 케이싱의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 바다쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱에 연결되는 이웃하는 순가변 케이싱끼리 끝단이 서로 만나도록 회전하고, 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치된다.

상기 역가변 케이싱은 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류가 있으면 상기 고정 케이싱의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 육지쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱에 연결되는 이웃하는 역가변 케이싱끼리 끝단이 서로 만나도록 회전하고, 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치된다.

상기 회전체는 중앙에 회전축이 위치하는 "S"형상의 단면을 갖도록 형성되고, 회전축의 길이방향을 따라 "S"형상의 단면이 나선방향으로 비틀린 형태로 형성된다.

상기 회전체는 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱 사이에 설치되는 복수의 순방향 회전체와, 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱 사이에 설치되는 복수의 역방향 회전체를 포함하여 이루어진다.

상기 동력전달장치는 상기 복수의 순방향 회전체의 회전축에 연결되어 순방향 회전은 그대로 상기 발전기로 전달하고, 상기 복수의 역방향 회전체의 회전축에 연결되어 역방향 회전은 회전방향을 반대로 전환한 다음 상기 발전기로 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 바다쪽에서 육지쪽으로 흐르는 조류(파도)에 대해서는 상기 순가변 케이싱이 회전하여 상기 역방향 회전체쪽으로는 조류가 이동하지 않고 상기 순방향 회전체쪽으로만 조류가 이동하도록 작동하고, 육지쪽에서 바다쪽으로 흐르는 조류(파도)에 대해서는 상기 역가변 케이싱이 회전하여 상기 순방향 회전체쪽으로는 조류가 이동하지 않고 상기 역방향 회전체쪽으로만 조류가 이동하도록 작동하므로, 조류의 양방향 이동에 따른 에너지를 모두 이용하는 것이 가능하고, 연속적인 발전이 가능한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 지지체에 다수의 회전체와 케이싱을 설치하는 것으로 조류(파도) 에너지를 효과적으로 활용하는 것이 가능하므로, 건설비 및 설치비가 절감되고 발전단가를 획기적으로 낮추는 것이 가능하다.

또 본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 지지체에 회전체와 케이싱 등을 조립하는 것으로 설치가 이루어지므로, 설치 및 유지보수가 용이하다.

나아가 본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 파도의 운동에너지가 적고 파도의 방향이 수시로 바뀌는 지역에도 저렴하고 손쉽게 설치가 가능하며, 기존의 조류발전시스템에 비하여 경제성이 우수하다.

본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 가두리 양식장, 해안가의 부두 접안 설비 등의 기존 설비에 부유식으로 용이하게 설치가 가능하므로, 그 활용도가 매우 크다.

또 본 발명의 실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 의하면, 파도 등에 의하여 모래 등이 유실되는 일부 해안가의 경우에도 모래 유실을 방지하면서 발전도 가능하므로, 보급의 가능성이 매우 높다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 조류발전시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 조류발전시스템의 작동상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 다른 양방향 조류발전시스템에 있어서, 밀물때의 작동을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 있어서, 썰물때의 작동을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 조류발전시스템의 작동상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 양방향 조류발전시스템을 바다에 설치하는 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 있어서, 그물망을 설치한 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 양방향 조류발전시스템에 있어서, 그물망을 들어올린 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 양방향 조류발전시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 조류발전시스템은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지체(10)와, 복수의 회전체(40)와, 케이싱(50)과, 동력전달장치(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 지지체(10)는 바닷물의 수면에 위치하도록 설치된다.

상기 지지체(10)는 부력을 갖도록 제작하는 것도 가능하고, 해안가에 접안된 형태로 제작하는 것도 가능하고, 바다에 고정된 구조물로 제작하는 것도 가능하다.

예를 들면, 상기 지지체(10)는 내부에 공기나 비중이 작은 재료(합성수지 폼 등)를 채워 물위에 잘 뜨는 구조로 제작하는 것도 가능하다.

상기 지지체(10)는 상기 복수의 회전체(40), 케이싱(50), 동력전달장치(20) 등이 설치되는 경우에도 상기 동력전달장치(20)가 물에 잠기지 않도록 충분한 부력을 유지하는 형태로 제작한다.

상기 지지체(10)에는 상기 동력전달장치(20)가 연결되는 발전기(30)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 지지체(10)는 상기 발전기(30), 동력전달장치(20), 복수의 회전체(40), 케이싱(50) 등이 설치되는 경우에도 충분한 기계적 강도를 유지하는 구조로 제작하는 것이 바람직하다.

상기에서 지지체(10)를 부력을 갖는 구조로 형성하여 설치하는 경우에는 도 6에 나타낸 바와 같이, 지지체(10)의 설치된 위치를 일정하게 유지하기 위한 하나 또는 2개 이상의 고정 닻줄(12)을 설치하는 것도 가능하다.

도 6에서 참조부호 2는 바닷물의 수면을 나타낸다.

상기 고정 닻줄(12)은 해저의 바닥(13)에 닻이 위치함에 따라 지지체(10)가 파도에 쉽게 휩쓸려 이동하지 않도록 지지하는 기능을 수행한다.

상기 고정 닻줄(12) 이외에도 지주를 박아 지지체(10)의 위치를 일정하게 유지시키는 것도 가능하다.

상기 복수의 회전체(40)는 각각 상기 지지체(10)에 회전축이 회전가능하게 고정 설치된다.

상기 회전체(40)는 상기 지지체(10)의 상기 지지체(10)의 아래에 바닷물에 일부 또는 전부가 잠기도록 설치된다.

상기 회전체(40)는 바닷물의 흐름에 의해 회전하도록 설치된다.

상기 회전체(40)는 상기 지지체(10)의 아래에 수직방향으로 길게 연장되는 상태로 설치되는 블레이드 형태를 적용하여 실시하는 것도 가능하고, 임펠러 형태나 프로펠러 형태, 터빈 형태 등의 다양한 형상과 구조의 회전력을 발생시키는 기구를 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

상기와 같이 회전체(40)를 설치하게 되면, 바닷물의 높낮이에 관계없이 항상 수면 아래의 일정한 위치에 회전체(40)가 위치하여 효과적으로 조류(파도)의 흐름에 따른 에너지가 회전체(40)에 작용하는 상태가 유지된다.

상기 동력전달장치(20)는 상기 회전체(40)의 회전축에 연결되고 상기 회전체(40) 회전축의 회전력을 상기 발전기(30)로 전달하는 기능을 수행한다.

상기에서 동력전달장치(20)는 기어, 풀리와 벨트, 체인과 스프로킷, 유압장치 등의 다양한 기계장치를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 케이싱(50)은 상기 지지체(10)에 상단부가 고정 설치된다.

상기 케이싱(50)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 복수의 회전체(40)를 각각 서로 다른 공간에 위치하도록 칸막이하도록 설치된다.

상기 케이싱(50)은 조류의 이동방향에 대하여 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치된다.

상기 케이싱(50)은 상기 복수의 회전체(40)의 옆에 위치가 고정된 상태로 설치되고 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치된다.

예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 케이싱(50)은 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 한쌍이 경사지게 설치되고, 이어서 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 경사지게 설치되고, 전체적으로 지그재그 형태로 경사선이 배치되는 형상으로 설치한다.

상기 회전체(40)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 중앙에 회전축이 위치하는 "S"형상의 단면을 갖도록 형성하는 것도 가능하다.

그리고 상기 회전체(40)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 회전축의 길이방향을 따라 "S"형상의 단면이 나선방향으로 비틀린 형태로 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 회전체(40)를 구성하게 되면, 최소의 날개로 다양한 위치에서 바닷물의 흐름에 의한 운동에너지를 받아서 회전력을 발생시키는 것이 가능하다는 이점이 있다.

상기 회전체(40)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 순방향 회전체(42)와 복수의 역방향 회전체(44)를 포함하여 이루어진다.

상기 복수의 순방향 회전체(42)는, 평면에서 보아서, 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 케이싱(50) 사이에 설치된다.

상기 복수의 역방향 회전체(44)는, 평면에서 보아서, 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 케이싱(50) 사이에 설치된다.

상기 순방향 회전체(42) 및 역방향 회전체(44)에는 한쪽 방향의 회전력만 상기 동력전달장치(20)로 전달하고, 반대 방향의 회전력이 작용할 때에는 겉돌도록, 일방향 클러치 등을 더 설치하는 것도 가능하다.

상기 동력전달장치(20)는 상기 복수의 순방향 회전체(42)의 회전축에 연결되어 순방향 회전은 그대로 상기 발전기(30)로 전달하고, 상기 복수의 역방향 회전체(44)의 회전축에 연결되어 역방향 회전은 회전방향을 반대로 전환한 다음 상기 발전기로 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 회전방향을 전환하는 구조는 일반적으로 기계장치에서 널리 사용되는 벨트의 엇걸기, 중간 기어나 풀리 등의 사용 등의 다양한 방식을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 동력전달장치(20)를 구성하게 되면, 조류(파도)의 방향이 바다에서 육지쪽으로 향하거나 육지에서 바다쪽으로 향하는 것에 관계없이 항상 같은 방향의 회전력이 발전기(30)로 전달되므로, 연속으로 효율적으로 발전을 행하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 조류발전시스템은 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 회전체(40)에 해초류, 어패류, 어망, 쓰레기 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 그물망(60)을 더 설치하는 것도 가능하다.

상기 그물망(60)은 상하로 이동 가능하게 설치하여, 회전체(40)의 수리나 교체시, 그물망(60)에 걸린 이물질의 제거시에는 그물망(60)을 위쪽으로 들어올리도록 구성하는 것도 가능하다(도 8 참조).

상기 그물망(60)은 상기 고정 케이싱(52)의 바다쪽 및 육지쪽 끝단에 이웃하는 고정 케이싱(52) 사이에 서로의 간격을 횡단하여 가로막는 구조로 설치하는 것도 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 조류발전시스템의 작동과정을 설명한다.

먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 조류(파도)가 바다쪽에서 육지쪽으로 흐름(실선 화살표)을 형성하는 경우에는, 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 쪽의 입구는 좁고 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 쪽의 입구는 넓으므로, 바닷물이 역방향 회전체(44)가 설치된 구역으로는 잘 유입되지 않는 반면에, 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역쪽으로 대부분 자연스럽게 유입된다.

상기와 같이 유입되는 바닷물은, 평면에서 보아서, 순방향 회전체(42)가 설치된 구역의 단면이 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 점점 감소하는 형상이므로, 점점 유속이 빨라지고 상기 순방향 회전체(42)에 극대화된 에너지를 전달하게 되고, 상기 순방향 회전체(42)는 조류(파도)의 에너지에 의하여 회전력을 발생하고, 이 회전력은 동력전달장치(20)를 통하여 발전기(30)로 전달되어 발전이 이루어진다.

이 때 상기 역방향 회전체(44)는 겉돌도록 구성하면, 회전축 및 동력전달장치(20)에 무리한 힘이 가해지지 않으므로 바람직하다.

반대로, 조류(파도)가 육지쪽에서 바다쪽으로 흐름(점선 화살표)을 형성하는 경우에는, 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 쪽의 입구는 좁고 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 쪽의 입구는 넓으므로, 바닷물이 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역으로는 잘 이동하지 않는 반면에, 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 구역쪽으로 대부분 자연스럽게 이동한다.

상기와 같이 이동하는 바닷물은, 평면에서 보아서, 역방향 회전체(44)가 설치된 구역의 단면이 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 점점 감소하는 형상이므로, 점점 유속이 빨라지고 상기 역방향 회전체(44)에 극대화된 에너지를 전달하게 되고, 상기 역방향 회전체(44)는 조류(파도)의 에너지에 의하여 회전력을 발생하고, 이 회전력은 동력전달장치(20)를 통하여 발전기(30)로 전달되어 발전이 이루어진다.

이 때, 상기 역방향 회전체(44)의 회전방향은 상기 동력전달장치(20)에서 상기 순방향 회전체(42)의 회전방향과 같은 방향으로 전환되어 상기 발전기(30)로 전달된다. 그리고 상기 순방향 회전체(44)는 겉돌도록 구성하면, 회전축 및 동력전달장치(20)에 무리한 힘이 가해지지 않으므로 바람직하다.

그리고 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 조류발전시스템은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 케이싱(50)을 복수의 고정 케이싱(52)과, 복수의 순가변 케이싱(54)과, 복수의 역가변 케이싱(56)을 포함하여 구성한다.

상기 고정 케이싱(52)은 상기 복수의 회전체(40)의 옆에 위치가 고정된 상태로 설치되고 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치된다.

예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 고정 케이싱(52)은 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 한쌍이 경사지게 설치되고, 이어서 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 경사지게 설치되고, 전체적으로 지그재그 형태로 경사선이 배치되는 형상으로 설치한다.

상기 순가변 케이싱(54)는 상기 고정 케이싱(52)의 바다쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결된다.

상기 역가변 케이싱(56)은 상기 고정 케이싱(52)의 육지쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결된다.

그리고 상기 순가변 케이싱(54)은 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류(도 3에서 실선 화살표로 나타냄)가 있으면 상기 고정 케이싱(52)의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 바다쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱(52)에 연결되는 이웃하는 순가변 케이싱(54)끼리 끝단이 서로 만나도록 회전한다(도 3 참조).

예를 들면, 상기 순가변 케이싱(54)과 고정 케이싱(52)은 하나 걸러 하나씩, 평면에서 보아서, 바다쪽으로 끝이 뾰족한 삼각형을 이루도록 상기 순가변 케이싱(54)이 회전 작동한다.

상기 순가변 케이싱(54)은 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류(도 4에서 점선 화살표로 나타냄)가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치된다(도 4 참조).

상기 역가변 케이싱(56)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류(도 4에서 점선 화살표로 나타냄)가 있으면 상기 고정 케이싱(52)의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 육지쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱(52)에 연결되는 이웃하는 역가변 케이싱(56)끼리 끝단이 서로 만나도록 회전한다.

예를 들면, 상기 역가변 케이싱(56)과 고정 케이싱(52)은 하나 걸러 하나씩, 평면에서 보아서, 육지쪽으로 끝이 뾰족한 삼각형을 이루도록 상기 역가변 케이싱(56)이 회전 작동한다.

상기 역가변 케이싱(56)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류(도 3에서 실선 화살표로 나타냄)가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치된다.

상기 복수의 순방향 회전체(42)는, 평면에서 보아서, 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱(52) 사이에 설치된다.

상기 복수의 역방향 회전체(44)는, 평면에서 보아서, 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱(52) 사이에 설치된다.

상기에서 순가변 케이싱(54)은 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역의 바다쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로는 회전되지 않도록 회전방지구조(도면에 나타내지 않음)를 설치하는 것도 가능하다. 즉 상기 순가변 케이싱(54)은 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 구역의 바다쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로만 회전하도록 구성하는 것이 가능하다.

마찬가지로 상기 역가변 케이싱(56)은 상기 역방향 회전체(42)가 설치된 구역의 육지쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로는 회전되지 않도록 회전방지구조(도면에 나타내지 않음)를 설치하는 것도 가능하다. 즉 상기 역가변 케이싱(56)은 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역의 육지쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로만 회전하도록 구성하는 것이 가능하다.

상기에서 순가변 케이싱(54) 및 역가변 케이싱(56)의 회전 작동은 조류(바닷물)의 흐름에 따라 자연스럽게 자동으로 이루어지는 것도 가능하다.

예를 들면, 바다쪽에서 육지쪽으로 조류의 방향이 형성되는 경우에, 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역의 상기 고정 케이싱(52) 사이의 간격이 넓고 양쪽의 고정 케이싱(52)이 바닷물을 모으는 방향으로 경사져 설치되는 반면에, 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 구역의 상기 고정 케이싱(52) 사이의 간격은 좁고 양쪽의 고정 케이싱(52)이 바닷물을 밀어내는 방향으로 경사져 설치되므로, 자연스럽게 바닷물의 흐름도 상기 순방향 회전체(42)쪽으로 유입되면서 양쪽으로 밀어내는 힘이 작용하게 되어 상기 순가변 케이싱(54)을 상기 역방향 회전체(44)가 위치한 구역쪽으로 회전시키게 된다. 그리고 육지쪽에서 바다쪽으로 조류의 방향이 형성되는 경우에는 상기 역가변 케이싱(56)쪽에서 동일한 작용이 이루어진다.

상기 순가변 케이싱(54) 및 역가변 케이싱(56)은 동력을 사용하여 조류의 흐름방향에 따라 대응하여 회전시키도록 구성하는 것도 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 조류발전시스템의 작동과정을 설명한다.

먼저, 도 3에 나타낸 바와 같이, 조류(파도)가 바다쪽에서 육지쪽으로 흐름(실선 화살표)을 형성하는 경우에는, 상기 순가변 케이싱(54)이 회전하여 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 쪽으로 바닷물이 유입되지 않도록 해당되는 칸을 바다쪽에서 막게 되고, 바닷물은 순가변 케이싱(54)과 고정 케이싱(52)에 의하여 형성되는 안내면을 따라 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 구역으로 자연스럽게 유입된다.

이 때, 상기 역가변 케이싱(56)은 조류(파도)의 흐름 방향과 평행한 상태로 위치한다.

상기와 같이 유입되는 바닷물은, 평면에서 보아서, 순방향 회전체(42)가 설치된 구역의 단면이 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 점점 감소하는 형상이므로, 점점 유속이 빨라지고 상기 순방향 회전체(42)에 극대화된 에너지를 전달하게 되고, 상기 순방향 회전체(42)는 조류(파도)의 에너지에 의하여 회전력을 발생하고, 이 회전력은 동력전달장치(20)를 통하여 발전기(30)로 전달되어 발전이 이루어진다.

반대로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 조류(파도)가 육지쪽에서 바다쪽으로 흐름(점선 화살표)을 형성하는 경우에는, 상기 역가변 케이싱(56)이 회전하여 상기 순방향 회전체(42)가 설치된 쪽으로 바닷물이 유입되지 않도록 해당되는 칸을 육지쪽에서 막게 되고, 바닷물은 역가변 케이싱(56)과 고정 케이싱(52)에 의하여 형성되는 안내면을 따라 상기 역방향 회전체(44)가 설치된 구역으로 자연스럽게 이동한다.

이 때, 상기 순가변 케이싱(54)은 조류(파도)의 흐름 방향과 평행한 상태로 위치한다.

상기와 같이 이동하는 바닷물은, 평면에서 보아서, 역방향 회전체(44)가 설치된 구역의 단면이 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 점점 감소하는 형상이므로, 점점 유속이 빨라지고 상기 역방향 회전체(44)에 극대화된 에너지를 전달하게 되고, 상기 역방향 회전체(44)는 조류(파도)의 에너지에 의하여 회전력을 발생하고, 이 회전력은 동력전달장치(20)를 통하여 발전기(30)로 전달되어 발전이 이루어진다.

이 때, 상기 역방향 회전체(44)의 회전방향은 상기 동력전달장치(20)에서 상기 순방향 회전체(42)의 회전방향과 같은 방향으로 전환되어 상기 발전기(30)로 전달된다.

상기한 제2실시예에 있어서도, 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 조류발전시스템은 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 제2실시예에 있어서, 상기 고정 케이싱(52)을 지그재그 형태로 경사지게 배치하지 않고, 이웃하는 고정 케이싱(52)끼리 평행하게 설치한다.

상기와 같이 고정 케이싱(52)을 설치하는 경우에도 상기 순가변 케이싱(54)과 역가변 케이싱(56)의 작동으로, 순방향의 조류(도 5에서 실선화살표로 나타냄)는 순방향 회전체(42)쪽으로 유입되고, 역방향의 조류(도 5에서 점선 화살표로 나타냄)는 역방향 회전체(44)쪽으로 이동한다.

예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 순방향의 조류가 작용하는 경우에는 상기 순가변 케이싱(54) 및 역가변 케이싱(56)은 실선으로 나타낸 상태로 작동하고, 역방향의 조류가 작용하는 경우에는 상기 순가변 케이싱(54) 및 역가변 케이싱(56)은 이점쇄선으로 나타낸 상태로 작동한다.

상기한 제3실시예에 있어서도, 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예 및 제2실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기에서는 본 발명에 따른 양방향 조류발전시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 - 지지체, 12 - 고정 닻줄, 20 - 동력전달장치, 30 - 발전기
40 - 회전체, 42 - 순방향 회전체, 44 - 역방향 회전체, 50 - 케이싱
52 - 고정 케이싱, 54 - 순가변 케이싱, 56 - 역가변 케이싱, 60 - 그물망

Claims (14)

1. 바닷물의 수면에 위치하도록 설치되는 지지체와, 상기 지지체에 회전축이 회전가능하게 고정되고 지지체의 아래에 바닷물에 일부 또는 전부가 잠기도록 설치되어 바닷물의 흐름에 의해 회전하는 복수의 회전체와, 상기 지지체에 상단부가 고정 설치되고 상기 복수의 회전체를 각각 서로 다른 공간에 위치하도록 칸막이하며 조류의 이동방향에 대하여 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치되는 케이싱과, 상기 회전체의 회전축에 연결되고 회전축의 회전력을 발전기로 전달하는 동력전달장치를 포함하고,
   상기 케이싱은 상기 복수의 회전체의 옆에 위치가 고정된 상태로 설치되고 교대로 서로 반대방향으로 지그재그형태로 경사진 상태로 설치되는 복수의 고정 케이싱과, 상기 고정 케이싱의 바다쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결되는 복수의 순가변 케이싱과, 상기 고정 케이싱의 육지쪽 끝단에 각각 회전가능하게 연결되는 복수의 역가변케이싱을 포함하는 양방향 조류발전시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이싱은 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 한쌍이 경사지게 설치되고, 이어서 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 경사지게 설치되고, 전체적으로 지그재그 형태로 경사선이 배치되는 형상으로 설치하는 양방향 조류발전시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 회전체는 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 케이싱 사이에 설치되는 복수의 순방향 회전체와, 평면에서 보아서 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 케이싱 사이에 설치되는 복수의 역방향 회전체를 포함하는 양방향 조류발전시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 순가변 케이싱은 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류가 있으면 상기 고정 케이싱의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 바다쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱에 연결되는 이웃하는 순가변 케이싱끼리 끝단이 서로 만나도록 회전하고, 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치되고,
   상기 역가변 케이싱은 육지쪽에서 바다쪽으로의 조류가 있으면 상기 고정 케이싱의 경사방향의 연장선상에 위치하면서 육지쪽 끝단이 서로 접근하는 상태로 경사지게 설치된 상기 고정 케이싱에 연결되는 이웃하는 역가변 케이싱끼리 끝단이 서로 만나도록 회전하고, 바다쪽에서 육지쪽으로의 조류가 있으면 조류의 이동방향과 평행한 선상에 위치하도록 회전하는 구조로 설치되는 양방향 조류발전시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전체는 평면에서 보아서 바다쪽에서 육지쪽으로 올수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱 사이에 설치되는 복수의 순방향 회전체와, 육지쪽에서 바다쪽으로 갈수록 단면이 감소하는 형태로 이웃하여 설치되는 한쌍의 상기 고정 케이싱 사이에 설치되는 복수의 역방향 회전체를 포함하는 양방향 조류발전시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 순가변 케이싱은 상기 순방향 회전체가 설치된 구역의 바다쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로는 회전되지 않고 상기 역방향 회전체가 설치된 구역의 바다쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로만 회전하도록 구성하고,
   상기 역가변 케이싱은 상기 역방향 회전체가 설치된 구역의 육지쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로는 회전되지 않고 상기 순방향 회전체가 설치된 구역의 육지쪽 입구를 폐쇄하는 방향으로만 회전하도록 구성하는 양방향 조류발전시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정 케이싱을 지그재그 형태로 경사지게 배치하지 않고, 이웃하는 고정 케이싱끼리 평행하게 설치하는 양방향 조류발전시스템.
9. 청구항 3 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 동력전달장치는 상기 복수의 순방향 회전체의 회전축에 연결되어 순방향 회전은 그대로 상기 발전기로 전달하고, 상기 복수의 역방향 회전체의 회전축에 연결되어 역방향 회전은 회전방향을 반대로 전환한 다음 상기 발전기로 전달하도록 구성하는 양방향 조류발전시스템.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전체는 중앙에 회전축이 위치하는 "S"형상의 단면을 갖도록 형성되고, 회전축의 길이방향을 따라 "S"형상의 단면이 나선방향으로 비틀린 형태로 형성되는 양방향 조류발전시스템.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지체는 부력을 갖도록 설치하는 양방향 조류발전시스템.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 지지체의 설치된 위치를 일정하게 유지하기 위한 하나 또는 2개 이상의 고정 닻줄을 설치하는 양방향 조류발전시스템.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전체에 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 그물망을 상기 케이싱에 설치하는 양방향 조류발전시스템.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 그물망은 상하로 이동 가능하게 설치하는 양방향 조류발전시스템.

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