KR101198291B1 - 부유식 조류발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 조류발전장치에 관한 것으로서, 해조류나 어패류와 같은 수중생물이 장치의 몸체에 교착되는 것을 방지하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 전방이 원추형으로 이루어지며 물밑에 고정된 로프에 매달려 수중에 부유하는 몸체;와 상기 몸체의 내부에 고정설치되는 고정축;과 상기 고정축을 중심으로 회전하며 내부에는 터빈이 구비된 회전날개; 및 상기 몸체의 전방 내부에 구비되어 상기 회전날개의 터빈에 의해 생성된 전력을 정류시키는 제어부;를 포함하되, 상기 몸체의 전방 중심에는 구리전극봉이 감싸진 일정 길이의 파이프가 형성되고, 상기 몸체의 전방 일측에는 강철전극봉이 형성되며, 상기 제어부에는 상기 구리전극봉 및 강철전극봉에 직류전류를 공급하는 안티파울링 회로가 더 포함되는 것을 기술적 요지로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은, 구리전극봉을 통해 구리 이온이 용출되어 유체 흐름을 타고 구리 이온 성분이 몸체 전체를 감싸며 흐르게 되므로 해조류나 어패류와 같은 수중생물이 교착되는 것을 방지할 수 있게 된다
이에 따라, 장치의 오작동이 방지되고, 물살에 따른 회전날개의 회전력이 지속적으로 유지되어 발전 효율이 종래에 비해 월등히 향상되는 효과가 있다.

Description

부유식 조류발전장치{TIDAL CURRENT GENERATION APPARATUS OF FLOATING TYPE}

본 발명은 부유식 조류발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강이나 바다 등에서 발생하는 조류의 이동 방향에 따라 유동하여 지속적인 발전을 효과적으로 이룰 수 있는 부유식 조류발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 조류발전은 물살이 빠른 곳에 수차발전기(터빈)를 설치해 전기를 생산하는 것을 말하며, 해안에 방파제를 설치하여 조수간만의 차이를 이용한 조력발전과 달리, 빠른 해수의 흐름이 나타나는 해역에 댐이나 방파제의 설치없이 해류를 이용하여 바다 속에 설치한 터빈을 돌리는 방식이다.

조류발전은 저수지(조지)를 확보하기 위해 댐이나 방파제를 건설할 필요가 없기 때문에 조력발전에 비해 비용이 적게 들며, 선박 다니기가 자유로와 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적 대체에너지 시스템이다. 특히 조류발전은 자연적인 조류 흐름을 그대로 이용한다는 점에서 가장 환경친화적인 것으로 평가되고 있다.

조류발전장치에 대해서는 다수가 알려져 있으나, 그 중 하나를 설명하면 도 1에 도시된 바와 같다.

도 1은 종래의 조류발전장치를 도시하는 분리 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 조류발전장치는, 선수가 뾰족한 유선형으로 이루어져 해수에 부유하는 부력선(10)과, 상기 부력선에 일부분이 수중에 잠긴 상태로 부유하며 해수의 물살에 의해 회전되는 다수의 접이식 회전날개를 갖는 하나 이상의 수차(20,30)와, 상기 수차를 상기 부력선에 회전 가능하게 설치하는 회전축(40)과, 상기 회전축의 회적력을 전달받아 발전하는 발전기와, 그리고 수중에 수직으로 고정되며 상기 부력선이 수면을 따라 높이조절됨과 아울어 상기 부력선의 선수가 해수의 방향에 역방향으로 배치되도록 상기 부력선을 지지하는 지지봉(50)으로 구성된다.

상기와 같은 종래의 조류발전장치는, 물살의 방향이 바뀌게 되면 부력선이 능동적으로 물살 흐름 방향에 따라 수차가 발전을 위해 적합한 방향을 유지함과 아울러, 조수 간만의 차로 인하여 수위가 바뀌게 되면 부력선이 상승하여 상시 수면에 부유함에 따라 밀물과 썰물이 반복되는 지형과 한쪽 방향의 흐름 지형 및 수위가 바뀌는 지형 모두에 적용할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 조류발전장치의 경우 해조류나 어패류 같은 수중생물이 여러 곳에 달라붙게 되어 장치의 오작동을 초래하였으며, 특히 회전날개나 회전축에 수중생물이 교착될 경우에는 물살에 따른 회전날개의 회전력에 제한을 받게 되어 발전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 해조류나 어패류와 같은 수중생물이 교착되는 것을 방지하여 장치의 오작동을 방지하고, 물살에 따른 회전날개의 회전력이 지속적으로 유지되도록 하는 부유식 조류발전장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부유식 조류발전장치는, 전방이 원추형으로 이루어지며 물밑에 고정된 로프에 매달려 수중에 부유하는 몸체;와 상기 몸체의 내부에 고정설치되는 고정축;과 상기 고정축을 중심으로 회전하며 내부에는 터빈이 구비된 회전날개; 및 상기 몸체의 전방 내부에 구비되어 상기 회전날개의 터빈에 의해 생성된 전력을 정류시키는 제어부;를 포함하되, 상기 몸체의 전방 중심에는 구리전극봉이 감싸진 일정 길이의 파이프가 형성되고, 상기 몸체의 전방 일측에는 강철전극봉이 형성되며, 상기 제어부에는 상기 구리전극봉 및 강철전극봉에 직류전류를 공급하는 안티파울링 회로가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 고정축과 회전날개의 결합면은 오일링(oil-ling)되어 수밀구조를 이루며, 상기 고정축의 내부에는 일정 간격을 두고 다수개의 슬립링이 형성되어 터빈 및 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 슬립링 사이에는 전력선이 형성되어 상기 터빈에서 생성된 전력을 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 회전날개는 서로 대응하는 한 쌍으로 구성되며, 상기 한 쌍의 회전날개 중 어느 하나의 터빈에는 코일이 형성되고, 다른 하나의 터빈에는 영구자석이 형성되어, 상기 한 쌍의 회전날개가 서로 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은, 구리전극봉을 통해 구리 이온이 용출되어 유체 흐름을 타고 구리 이온 성분이 몸체 전체를 감싸며 흐르게 되므로 해조류나 어패류와 같은 수중생물이 교착되는 것을 방지할 수 있게 된다

이에 따라, 장치의 오작동이 방지되고, 물살에 따른 회전날개의 회전력이 지속적으로 유지되어 발전 효율이 종래에 비해 월등히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 조류발전장치를 도시하는 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조류발전장치의 내외부 구성을 도시하는 개념도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한 하기 설명에서 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 따라서 이 기술분야에 널리 알려진 주지관용의 일반적인 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조류발전장치의 내외부 구성을 도시하는 개념도이다.

도 2를 참조하면 본 발명은 크게, 전방이 원추형으로 이루어지며 물밑에 고정된 로프에 매달려 수중에 부유하는 몸체(100)와, 상기 몸체의 내부에 고정설치되는 고정축(200)과, 상기 고정축을 중심으로 회전하며 내부에는 터빈(300)이 구비된 회전날개(400)와, 상기 몸체의 전방 내부에 구비되어 상기 회전날개의 터빈에 의해 생성된 전력을 정류시키는 제어부(500)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 몸체(100)의 전방 중심에는 구리전극봉(700)이 감싸진 일정 길이의 파이프(600)가 형성되고, 상기 몸체(100)의 전방 일측에는 강철전극봉(800)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(500)에는 상기 구리전극봉(700) 및 강철전극봉(800)에 직류전류를 공급하기 위한 안티파울링(anti fouling)회로(540)가 더 포함된다.

상기 안티파울링 회로(540)는 구리전극봉(700) 및 강철전극봉(800)에 직류전류를 토통시켜 수중에서 상기 구리전극봉(700)으로부터 구리 이온을 용출되도록 하는데. 상기 구리전극봉(700)은 몸체(100)의 전방에 형성되므로 용출된 구리 이온이 유체 흐름을 타고 몸체 전체를 감싸며 흐르게 된다. 따라서 구리 이온이 장치의 외부 전체를 감싸듯 흐르면서 수중에서 보호막을 형성하게 되므로 해조류나 어패류와 같은 수중생물이 장치에 교착되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성은 일종의 안티파울링시스템(ASF; Anti Fouling System)이라고 볼 수 있는데, 파울링이라고 하는 것은 어떤 물체가 원하지 않는 곳에 붙어서 장애를 일으키는 것을 말한다. 상세한 의미로는 스케일이라든가 부착물 등의 이름을 붙일 수도 있는데 이것은 열교환기나 배밑, 파이프, 등 무수히 많은 곳에 원하지 않는 물체가 붙어서 에너지를 낭비하게 하고 효율을 떨어트리는 결과를 초래하는 것을 말한다. 안티파울링시스템은 이를 막기 위해 사용하는 여러 가지 기술을 말하는데, 본 발명에서는 수중에서 금속 간의 전류 도통을 통한 이온 용출 방법을 하였다. 이를 위한 구체적인 회로 구성은 이미 공지된 사항에 해당하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고 상기 파이프(600)의 내부 통로를 통해 제어부(500)와 연결된 전력선(제어부의 출력단에 연결된 전력선)이 육상 쪽 방향으로 뻗어나가게 되는데, 상기 제어부(500)에서 정류된 전력이 상기 전력선을 통해 외부로 전달되어 육상 쪽에 위치한 전력저장소에 충전된다.

여기서 상기 파이프(600)를 감싸는 구리전극봉(700)에 전류를 도통시킬 수 있도록 상기 파이프(600)는 도체로 이루어질 수 있는데, 상기 파이프(600)는 이에 한정하지 않고 부도체로 이루어진 상태에서도 상기 구리전극봉(700)이 별도의 전선을 통해 안티파울링 회로(540)에 연결되어 전류를 공급받을 수 있을 것이다.

상기 고정축(200)과 회전날개(400)의 결합면은 오일링(oil-ling)되어(220) 수밀구조를 이루는 것이 바람직한데, 이를 통해 터빈(300)에 누수가 발생하는 것을 방지함과 동시에 회전날개(400)의 회전력 감쇄를 최소화할 수 있게 된다.

그리고 상기 고정축(200)의 내부에는 일정 간격을 두고 다수개의 슬립링(240)이 형성되어 터빈(300) 및 제어부(500)와 전기적으로 연결되는데. 이 슬립링(240) 사이에는 전력선이 형성되어 상기 터빈(300)에서 생성된 전력이 상기 제어부(500)로 전송되도록 한다. 따라서 전력선이 수중에 노출되지 않고 별도의 공간 없이 터빈(300)과 제어부(500)가 연결될 수 있도록 하여 장치가 간단하게 구성될 수 있도록 한다.

상기 회전날개(400)는 서로 대응하는 한 쌍으로 구성될 수 있는데, 이때 상기 한 쌍의 회전날개(400) 중 어느 하나의 터빈(300)에는 코일(320)이 형성되고, 다른 하나의 터빈(300)에는 영구자석(340)이 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 터빈(300)의 구성에 의해 상기 한 쌍의 회전날개(400)는 서로 다른 방향으로 회전하게 되는데, 이러한 방식의 터빈을 통상 상호반전(contra-rotating) 터빈이라고 한다. 이와 같은 터빈은 코일과 영구자석이 각각 다른 회전날개에 위치하도록 하는데, 이를 통하여 상기 코일과 영구자석의 상대적 움직임을 크게 하여 발전량이 최대화되도록 한다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시 예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100: 몸체 200: 고정축
220: 오일링 240: 슬립링
300: 터빈 320: 코일
340: 영구자석 400: 회전날개
500: 제어부 520: 정류회로
540: 안티파울링 회로 600: 파이프
700: 구리전극봉 800: 강철전극봉

Claims (3)

1. 전방이 원추형으로 이루어지며 물밑에 고정된 로프에 매달려 수중에 부유하는 몸체;
   상기 몸체의 내부에 고정설치되는 고정축;
   상기 고정축을 중심으로 회전하며 내부에는 터빈이 구비된 회전날개; 및
   상기 몸체의 전방 내부에 구비되어 상기 회전날개의 터빈에 의해 생성된 전력을 정류시키는 제어부;를 포함하되,
   상기 몸체의 전방 중심에는 구리전극봉이 감싸진 일정 길이의 파이프가 형성되고, 상기 몸체의 전방 일측에는 강철전극봉이 형성되며,
   상기 제어부에는 상기 구리전극봉 및 강철전극봉에 직류전류를 공급하는 안티파울링 회로가 더 포함되는 것이고,
   상기 고정축과 회전날개의 결합면은 오일링(oil-ling)되어 수밀구조를 이루며,
   상기 고정축의 내부에는 일정 간격을 두고 다수개의 슬립링이 형성되어 터빈 및 제어부와 전기적으로 연결되고,
   상기 슬립링 사이에는 전력선이 형성되어 상기 터빈에서 생성된 전력을 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 부유식 조류발전장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 회전날개는 서로 대응하는 한 쌍으로 구성되며,
   상기 한 쌍의 회전날개 중 어느 하나의 터빈에는 코일이 형성되고, 다른 하나의 터빈에는 영구자석이 형성되어,
   상기 한 쌍의 회전날개가 서로 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 부유식 조류발전장치.

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