KR101213372B1

KR101213372B1 - 조류 발전용 수차구조물

Info

Publication number: KR101213372B1
Application number: KR1020100054031A
Authority: KR
Inventors: 고광오; 정광회; 이대우; 조철희; 윤성범
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2012-12-18
Also published as: KR20110134184A

Abstract

본 발명에 따른 조류 발전용 수차구조물은 해수의 깊이 방향으로 연장되어 회전되도록 설치되는 수직축과, 상기 수직축의 외주면에 이격 배치되는 다수의 블레이드를 포함하는 발전수차;를 포함하여 구성되고, 상기 블레이드는 일측으로 구부러진 판이거나 일측면이 개구되어 내부에 수용공간을 형성하는 함체로 구성되며, 해수의 깊이 방향을 따라 이웃하게 배치되는 블레이드는 서로 다른 회전반경을 가질 수 있다.
이에 의하여 조류의 흐름에 상관없이 수차구조물에서 한 방향으로만 회전되는 회전력을 얻게 되어 지속적으로 발전에너지를 생성할 수 있음은 물론 설계 발전 효율에 근접하도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다. 또한, 조류의 흐름에 따라 이동되는 부유물이 발전수차에 감기는 현상을 억제 또는 제한할 수 있고, 유지 보수가 편리하도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

Description

조류 발전용 수차구조물{hydraulic turbine structure for a tidal current generation}

본 발명은 조류 발전용 수차구조물에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 조류의 흐름 방향에 상관없이 해수의 깊이 방향으로 설치되는 수직축에 블레이드가 설치되어 어느 한 방향으로의 회전력만을 발생시키는 발전수차를 설치함으로서, 지속적으로 발전에너지를 생성하여 발전 효율을 증가시킬 수 있고, 조류의 흐름에 따라 이동되는 부유물에 의해 발전수차의 회전력이 저하되는 것을 억제 또는 제한할 수 있는 조류발전용 수차구조물에 관한 것이다.

조류 발전은 물살이 빠른 곳에 발전수차를 설치해 전기를 생산하는 것으로, 자연적인 조류 흐름을 그대로 이용한다는 점에서 댐에 바닷물을 가뒀다가 흘려보내면서 낙차를 이용해 터빈을 돌려 전기를 만드는 조력 발전과 구분된다.

이러한 조류발전은 저수지(조지)를 확보하기 위해 댐을 막을 필요가 없고, 선박 다니기가 자유로우며 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적 대체에너지 시스템이다.

일반적으로 조류 발전에 사용되는 발전수차는 수평축 방식과 수직축 방식으로 구분할 수 있다. 수평축 방식의 발전수차는 조류가 발전수차의 블레이드에 수직하게 입사할 때만 설계 발전효율을 얻을 수 있고, 조류의 흐름이 반대 방향인 경우에는 발전을 할 수 없는 단점이 있다. 조류의 방향은 밀물과 썰물에 따라 하루에 두 번씩 흐름 방향이 바뀌지만, 수평축 방식의 발전수차가 사용되는 조류 발전 장치의 경우는 블레이드의 설치 방향에 따라 밀물이나 썰물의 한 경우에만 발전이 가능하고, 조류 속의 시공간적 변화로 인해 일정한 발전 효율을 얻을 수 없는 단점이 있다.

또한, 수직축 방식의 발전수차는 일예로 전라남도 해남과 진도 사이의 급류가 흐르는 울돌목에 설치된 헬리컬 수차(helical turbine)가 대표적이다. 울돌목에 설치된 헬리컬 수차의 경우, 상대적으로 느린 흐름에도 높은 속도로 일정하게 회전된다.

하지만, 헬리컬 수차는 부유물(해조류 등)에 감기는 현상 등에 의한 블레이드 장치의 고장이 잦아 유지 보수가 번거로운 문제점이 있다.

또한, 블레이드가 슬림하여 조류에 의한 유수압에 취약한 구조로써, 회전축과 블레이드에 발생하는 진동현상 때문에 설계 발전효율이 나오지 않으며, 고속 회전시에는 블레이드가 순간 변형되어 구조적 안정성에 문제가 제기되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발전수차가 조류의 흐름에 상관없이 한 방향으로만 회전되어 지속적으로 발전에너지를 생성할 수 있음은 물론 설계 발전 효율에 근접하도록 하는 조류 발전용 수차구조물을 제공함에 있다.

또한, 조류의 흐름에 따라 이동되는 부유물이 발전수차에 감기는 현상을 억제 또는 제한할 수 있고, 유지 보수가 편리하도록 하는 조류 발전용 수차구조물을 제공함에 있다.

또한, 조류에 의한 유수압에 의한 블레이드의 변형을 최소화하고, 회전축과 블레이드에 발생하는 진동을 억제 또는 제한하도록 하는 조류 발전용 수차구조물을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 해수의 깊이 방향으로 연장되어 회전되도록 설치되는 수직축과, 상기 수직축의 외주면에 이격 배치되는 다수의 블레이드를 포함하는 발전수차;를 포함하여 구성되고, 상기 블레이드는 일측으로 구부러진 판이거나 일측면이 개구되어 내부에 수용공간을 형성하는 함체로 구성되며, 해수의 깊이 방향을 따라 이웃하게 배치되는 블레이드는 서로 다른 회전반경을 가지는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물에 의해 달성된다.

여기서, 해수의 깊이 방향으로 연장 설치되는 중심지지축; 상기 중심지지축에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고, 상기 수직축은 상기 중심지지축과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판;을 더 포함하고, 상기 수직축은 상기 바닥판의 하측에서 회전되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판; 해수의 깊이 방향으로 연장되어 상기 바닥판의 하측에 설치되는 중심지지축; 상기 중심지지축에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고, 상기 수직축은 상기 중심지지축과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판; 상기 지지파일에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고, 상기 수직축은 상기 지지파일과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치될 수 있다.

여기서 상기 보조지지축은 해수의 깊이에 따라 상기 지지파일에 다단으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 보조지지축은 해수의 깊이에 따라 상기 중심지지축에 다단으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 중심지지축은 다단으로 설치되는 보조지지축의 각 단이 각각 결합되도록 다단으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 블레이드는 해수의 깊이에 따라 상기 수직축에 다단으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 수직축은 다단으로 설치되는 블레이드의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 다단으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 블레이드는 해수의 깊이에 따라 회전반경을 달리하되, 상기 블레이드의 회전반경은 해수면 측이 가장 크고 해저면 측으로 갈수록 작아지도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 블레이드를 감싸도록 형성되는 바디부와, 상기 바디부의 일측과 타측에 상호 대향되게 연통되도록 설치되는 한 쌍의 유수구를 포함하는 유로하우징;을 더 포함하여 구성되되, 상기 한 쌍의 유수구는 각각 하나의 발전수차에 대해 상기 수직축을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 바닥판의 하측에서 해저면에 매설되도록 인접한 지지파일 사이에 설치되는 소파판;을 더 포함하여 구성되되, 상기 소파판은 하나의 발전수차에 대해 상기 수직축을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 인접한 발전수차 사이에서 상기 바닥판의 하측에서 해저면에 매설되어 발전수차 간의 해수 흐름을 제한하는 차단판;을 더 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 바닥판 상측으로 설치되고 다수의 방파슬릿이 관통 형성된 제1방파벽; 상기 제1방파벽의 상측으로 설치되는 상판;을 더 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 바닥판 상측에서 내해 측 가장자리에 설치되는 반사벽;을 더 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 바닥판에는 다수의 회류공이 관통 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 상판의 외해 측 가장자리에 설치되는 제2방파벽;을 더 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제2방파벽은 외해 쪽에 곡률을 갖는 유도면이 형성된 회류판;을 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제2방파벽은 상기 회류판의 하부에서 외해 쪽으로 돌출 형성되는 유수판;을 더 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 조류의 흐름에 상관없이 수차구조물에서 한 방향으로만 회전되는 회전력을 얻게 되어 지속적으로 발전에너지를 생성할 수 있음은 물론 설계 발전 효율에 근접하도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 조류의 흐름에 따라 이동되는 부유물이 발전수차에 감기는 현상을 억제 또는 제한할 수 있고, 유지 보수가 편리하도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 조류의 유수압에 의한 블레이드의 변형을 최소화하고, 회전축과 블레이드에 발생하는 진동을 억제 또는 제한하도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 해수의 깊이에 따른 조류의 유수압에 따라 축에 작용되는 비틀림 응력을 최소화하도록 하고, 발전수차의 피로파괴를 방지할 수 있는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 수차구조물을 통해 관리시설 및 주변 지역과 연계 가능한 접근도로 등으로 활용함으로써, 해양관광단지를 위한 시설로도 역할 가능한 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 수차구조물을 단위 형태로 유니트화 하여 조류발전소의 현장 규모 및 발전용량에 따라 발전소 구조물의 증감이 가능하고, 설치현장의 상황에 따라 능동적인 대처를 가능하게 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 각 실시예의 수차구조물에 대한 공기단축 및 콘크리트 타설량을 줄여 건설비용을 절감할 수 있도록 하고, 수차구조물의 설계 및 시공시 연약지반 처리를 위한 과다한 비용 지출을 줄일 수 있는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 밀물과 썰물에 대해 내해와 외해 간의 해수 소통을 통한 오염 방지 및 어류의 이동을 원활하게 함으로써, 환경친화적인 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 외해로부터 내해로의 파랑 전달율을 줄여 내항의 정온도를 향상시키는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 조류의 흐름에 따라 외해 측에서 내해 측으로 전파되는 파랑을 소멸시키는 소파효과를 나타내는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다

또한, 조류의 흐름에 따라 수면 근처 또는 수중부에서 내해로의 전달파 및 반사파를 감소시키고, 이로 인한 수차구조물의 안정화에 이바지할 수 있는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 인접한 발전수차 사이에서 발전수차의 회전에 따라 해수의 흐름이 간섭되지 않도록 하는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 파랑에 의해 수차구조물로 유입되는 해수를 회류시킴으로써, 수차구조물의 상부로 해수가 월류되는 월파 저감효과를 높일 수 있고, 수차구조물의 천단고를 크게 낮출 수 있는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

또한, 내해 측으로 전파되는 파랑에 대한 소파효과를 증대시키고, 월파에 대한 저감 효과를 증대시킬 수 있는 조류 발전용 수차구조물이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 블레이드의 형상을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예의 변형예1에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예의 변형예2에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 8a와 도 8b는 본 발명의 제3실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 제3실시예의 변형예1에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 10은 본 발명의 제3실시예의 변형예2에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 11은 본 발명의 제3실시예의 변형예3에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 12는 본 발명의 제3실시예의 변형예4에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 13은 본 발명의 제3실시예의 변형예5에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도,
도 14와 도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 16a와 도 16b는 본 발명의 제4실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 17과 도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 19는 본 발명의 제5실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 20은 도 19의 "A" 부분 확대도,
도 21은 본 발명의 제5실시예에서 상판과 제2방파판의 결합 상태를 개략적으로 도시한 종단면도,
도 22는 본 발명의 제5실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 23은 본 발명의 제5실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 24는 본 발명의 제5실시예의 변형예3에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 25는 본 발명의 제5실시예의 변형예4에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 26은 본 발명의 제5실시예의 변형예5에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 27은 본 발명의 제6실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 28은 본 발명의 제6실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 29는 본 발명의 제6실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 30은 본 발명의 제7실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 31는 본 발명의 제7실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 32는 본 발명의 제7실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 33은 본 발명의 제7실시예의 변형예3에 따른 수차구조물의 설치 상태와 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 34는 본 발명의 제7실시예의 변형예4에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 35는 본 발명의 제7실시예의 변형예5에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 36은 본 발명의 제8실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 37은 본 발명의 제8실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 38은 본 발명의 제8실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도,
도 39는 본 발명의 제9실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도,
도 40은 본 발명의 제9실시예에서 발전수차의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 발전용 수차구조물에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부 도면 도 1은 본 발명의 제1실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예의 수차구조물(P1)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 수직축(31)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 발전수차(3)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 발전수차(3)는 수직축(31)과 블레이드(32)를 포함한다. 수직축(31)은 해수의 깊이 방향으로 연장되어 회전되도록 설치되고, 블레이드(32)는 다수 개가 수직축(31)의 외주면을 따라 이격 설치된다.

여기서 블레이드(32)는 일측으로 구부러진 판이거나 일측면이 개구되어 내부에 수용공간(35)을 형성하는 함체로 구성되는 것이 유리하다.

첨부 도면 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 블레이드의 형상을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2의 (a)는 일측으로 구부러진 판의 형상인 블레이드(32)를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 일측면이 개구되어 내부에 수용공간(35)을 형성하는 함체의 형상인 블레이드(32)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 블레이드(32)는 일측으로 구부러진 판의 형상으로, 이에 따라 블레이드(32)는 오목하게 함몰되는 오목부(33)와 볼록하게 돌출되는 볼록부(34)가 형성된다.

도 2의 (b)를 참조하면, 블레이드(32)는 일측면이 개구되어 내부에 수용공간(35)을 형성하는 함체의 형상으로, 이에 따라 블레이드(32)는 오목하게 함몰되는 오목부(33)와 볼록하게 돌출되는 볼록부(34)가 형성된다. 여기서 블레이드(32)의 오목부(33)는 함체의 수용공간(35)이 된다.

또한, 블레이드(32)는 해수의 깊이에 따라 수직축(31)에 다단으로 설치되거나, 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 수직축(31)이 다단으로 설치될 수 있다. 또한, 블레이드(32)는 해수의 깊이에 따라 회전반경을 달리하여 설치될 수 있다.

조류의 흐름은 해수의 깊이에 따라 유수압의 변화가 있는데, 통상 해저면 측에서는 조류의 흐름이 가장 느리고, 해수면 측으로 갈수록 조류의 흐름이 빨라지게 되므로, 블레이드(32)의 회전반경은 해수면 측이 가장 크고, 해저면 측으로 갈수록 작아지도록 하는 것이 유리하다. 다시 말하면, 수직축(31)에 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 회전반경은 해수면 측인 수직축(31)의 상단부에 설치되는 블레이드(32)의 회전반경이 가장 크고, 해저면 측인 수직축(31)의 하단부로 갈수록 설치되는 블레이드(32)의 회전반경이 작아지는 것이다.

또한, 도시되지 않았지만, 블레이드(32)는 수직축(31)의 외주면에 나선 방향으로 경사지게 설치될 수 있다.

이하 도면을 참조하여 다단의 블레이드 또는 다단의 수직축에 대한 변형예에 대하여 살펴본다.

첨부 도면 도 3은 본 발명의 제1실시예의 변형예1에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예의 변형예2에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이다.

도 3을 참조하면, 발전수차(3)는 하나의 수직축(31)에 블레이드(32)가 다단으로 설치되도록 할 수 있다. 일예로 블레이드(32)를 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면 블레이드(32)는 상층부(H)에서 수직축(31)에 설치되는 제1블레이드(321)와, 중층부(M)에서 수직축(31)에 설치되는 제2블레이드(322)와, 하층부(L)에서 수직축(31)에 설치되는 제3블레이드(323)로 구분되어 설치된다.

이때, 제1블레이드(321)의 회전반경이 가장 크고, 제3블레이드(323)의 회전반경이 가장 작으며, 제2블레이드(322)의 회전반경은 제1블레이드(321)의 회전반경보다 작고 제3블레이드(323)의 회전반경보다 크게 설계되는 것이 유리하다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M) 사이에서 수직축(31)에 가해지는 비틀림 응력을 최소화할 수 있고, 마찬가지로, 중층부(M)와 하층부(L) 사이에서 수직축(31)에 가해지는 비틀림 응력을 최소화할 수 있다. 이에 따라 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

도 4를 참조하면, 발전수차(3)는 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 수직축(31)이 다단으로 설치될 수 있다. 일예로, 블레이드(32)를 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면 블레이드(32)는 상층부(H)에서 수직축(31)에 설치되는 제1블레이드(321)와, 중층부(M)에서 수직축(31)에 설치되는 제2블레이드(322)와, 하층부(L)에서 수직축(31)에 설치되는 제3블레이드(323)로 구분되어 설치된다. 그리고 수직축(31)은 제1블레이드(321)가 설치되는 제1수직축(311)과, 제2블레이드(322)가 설치되고 제1수직축(311)에 삽입 지지되는 제2수직축(312)과, 제3블레이드(323)가 설치되고 제2수직축(312)에 삽입 지지되는 제3수직축(313)으로 구분되어 설치된다.

이때도 마찬가지로, 제1블레이드(321)의 회전반경이 가장 크고, 제3블레이드(323)의 회전반경이 가장 작으며, 제2블레이드(322)의 회전반경은 제1블레이드(321)의 회전반경보다 작고 제3블레이드(323)의 회전반경보다 크게 설계되는 것이 유리하다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 각각의 제1블레이드(321)와 제2블레이드(322)와 제3블레이드(323)에 각각 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)이 독립적으로 설치됨은 물론, 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)이 상호 지지하고 있으므로, 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압에 따라 각각의 수직축(31)이 개별적으로 회전되고, 수직축(31) 간의 비틀림 응력을 최소화할 수 있음은 물론, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

발전수차(3)는 하나의 수직축(31)에서 다수의 블레이드(32)가 설치될 때, 수직축(31)의 상부에서 블레이드(32)의 회전반경이 가장 크게 하고, 수직축(31)의 하부로 갈수록 블레이드(32)의 회전반경이 작아지도록 하는 것이다.

그러면, 발전수차(3)는 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압에 따라 수직축(31)의 비틀림 응력을 최소화할 수 있고, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있는 것이다.

지금부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로써, 도 5의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하므로, 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 한 방향으로 회전되도록 할 수 있게 된다.

도 5의 (b)를 참조하면, 해수가 아래쪽에서 위쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임), 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 5의 (c)를 참조하면, 해수가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임)에도 마찬가지로 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 5와 같은 발전수차(3)의 구조에서는 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 그러면, 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

지금부터는 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 6a와 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제2실시예의 수차구조물(P2)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 수직축(31)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 발전수차(3)와 유로하우징(4)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 제2실시예에서는 밀물대와 썰물대로 구분하여 수차구조물(P2)을 중심으로 육지 쪽을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 한다. 그러면, 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제2실시예에 따른 발전수차(3)의 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전수차(3)와 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유로하우징(4)은 바디부(43)와 한 쌍의 유수구(41)를 포함한다. 바디부(43)는 수직축(31)에 지지된 채 블레이드(32)를 감싸는 중공의 원통으로 구성된다. 한 쌍의 유수구(41)는 각각 바디부(43)의 일측과 타측에 상호 대향되게 설치되되, 바디부(43)와 연통되도록 형성되어 해수가 바디부(43)의 내부로 유입/유출될 수 있도록 하고 있다. 이때, 한 쌍의 유수구(41)는 각각 하나의 발전수차(3)에 대해 수직축(31)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되는 것이 유리하다. 한 쌍의 유수구(41)는 수직축(31)에 대해 상호 축 대칭되도록 한다. 또한, 한 쌍의 유수구(41)는 각각 바디부(43)의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 개구면적이 커지도록 형성됨으로써, 조류의 흐름에 따른 해수의 유입을 극대화시킬 수 있다.

여기서 유로하우징(4)은 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 각 단을 각각 감싸도록 할 수 있다. 조류의 흐름은 해수의 깊이에 따라 유수압의 변화가 있는데, 통상 해저면 측에서는 조류의 흐름이 가장 느리고, 해수면 측으로 갈수록 조류의 흐름이 빨라지게 되므로, 블레이드(32)의 회전반경은 해수면 측이 가장 크고, 해저면 측으로 갈수록 작아지도록 하는 것이 유리하다. 다시 말하면, 수직축(31)에 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 회전반경은 해수면 측인 수직축(31)의 상단부에 설치되는 블레이드(32)의 회전반경이 가장 크고, 해저면 측인 수직축(31)의 하단부로 갈수록 설치되는 블레이드(32)의 회전반경이 작아지는 것이다.

일예로, 블레이드(32)를 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면, 블레이드(32)는 상층부(H)에서 수직축(31)에 설치되는 제1블레이드(321)와, 중층부(M)에서 수직축(31)에 설치되는 제2블레이드(322)와, 하층부(L)에서 수직축(31)에 설치되는 제3블레이드(323)로 구분되어 설치된다.(도 3과 도 4 참조)

이때, 유로하우징(4)은 제1블레이드(321)를 감싸도록 하는 제1유로하우징(401)과, 제2블레이드(322)를 감싸도록 하는 제2유로하우징(402)과, 제3블레이드(323)를 감싸도록 하는 제3유로하우징(403)으로 구분되어 설치된다.

제1유로하우징(401)은 수직축(31)에 지지된 채 제1블레이드(321)를 감싸도록 형성되는 제1바디부(431)와, 제1바디부(431)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제1유수구(411)를 포함한다. 제2유로하우징(402)은 수직축(31)에 지지된 채 제2블레이드(322)를 감싸도록 형성되는 제2바디부(432)와, 제2바디부(432)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제2유수구(412)를 포함한다. 제3유로하우징(403)은 수직축(31)에 지지된 채 제3블레이드(323)를 감싸도록 형성되는 제3바디부(433)와, 제3바디부(433)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제3유수구(413)를 포함한다.

이때, 한 쌍의 제1유수구(411)와, 한 쌍의 제2유수구(412)와, 한 쌍의 제3유수구(413)는 각각 수직축(31)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 설치되어 있다.

지금부터는 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로써, 도 7의 (a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 7의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 수차구조물(P2)은 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

도 7의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 7의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

그러면, 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 유로하우징(4) 또는 유수구(41)를 통한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 8a와 도 8b는 본 발명의 제3실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 8a와 도 8b를 참조하면, 본 발명의 제3실시예의 수차구조물(P3)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 중심지지축(C) 또는 수직축(31)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 제3실시예에서는 밀물대와 썰물대로 구분하여 수차구조물(P3)을 중심으로 육지 쪽을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 한다. 그러면, 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

중심지지축(C)은 해수의 깊이 방향으로 연장 설치된다.

또한, 보조지지축(S)은 중심지지축(C)에 수직으로 설치 연결된다.

그리고 발전수차(3)는 수직축(31)과 다수의 블레이드(32)를 포함하는 것으로, 수직축(31)은 중심지지축(C)과 평행하도록 보조지지축(S)에 연결되어 회전되도록 설치되고, 블레이드(32)는 다수 개가 수직축(31)의 외주면을 따라 이격 설치된다.

여기서 블레이드(32)는 일측으로 구부러진 판이거나 일측면이 개구되어 내부에 수용공간(35)을 형성하는 함체로 구성되는 것이 유리하다.(도 2 참조)

여기서 블레이드(32)는 해수의 깊이에 따라 수직축(31)에 다단으로 설치되거나, 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 수직축(31)이 다단으로 설치될 수 있다. 또한, 블레이드(32)는 해수의 깊이에 따라 회전반경을 달리하여 설치될 수 있다.

본 발명의 제3실시예에서 하나의 발전수차(3)에 대한 다단의 블레이드(32) 또는 다단의 수직축(31)에 대한 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전수차(3)의 구성과 동일한 것으로 상술한 설명으로 대신한다.

또한, 보조지지축(S)은 해수의 깊이에 따라 중심지지축(C)에 다단으로 설치되거나, 다단으로 설치되는 보조지지축(S)의 각 단이 각각 결합되도록 중심지지축(C)이 다단으로 설치될 수 있다.

또한, 중심지지축(C)과 보조지지축(S) 중 적어도 어느 지지축은 수직축(31)의 회전에 따라 회전되도록 할 수 있다. 이때, 도시되지 않았지만, 보조지지축(S)과 수직축(31)의 연결부위에는 변환부(미도시)가 설치되어 수직축(31)의 회전이 보조지지축(S)을 회전시키도록 할 수 있다. 또한, 중심지지축(C)과 보조지지축(S)의 연결부위에도 변환부(미도시)가 설치되어 보조지지축(S)의 회전이 중심지지축(C)을 회전시키도록 할 수 있다. 또한, 보조지지축(S) 자체가 변환부(미도시)로 구성되어 수직축(31)의 회전이 중심지지축(C)을 회전시키도록 할 수 있다. 상술한 변환부(미도시)는 통상의 기어조립체(평기어 또는 베벨기어 또는 헬리컬기어 등의 조합) 또는 벨트와 풀리의 조합 또는 체인과 스프로킷의 조합에 의해 두 축간 회전력이 전달될 수 있다.

이하 도면을 참조하여 다단의 보조지지축(S) 또는 다단의 중심지지축(C)에 대한 변형예에 대하여 살펴본다. 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물(P3)에서는 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전력에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하는 구성에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 9는 본 발명의 제3실시예의 변형예1에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예의 변형예2에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이며, 도 11은 본 발명의 제3실시예의 변형예3에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이고, 도 12는 본 발명의 제3실시예의 변형예4에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이며, 도 13은 본 발명의 제3실시예의 변형예5에 따른 수차구조물을 개략적으로 도시한 종단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물(P3)은 하나의 중심지지축(C)에 대해 보조지지축(S)이 다단으로 설치되고, 각 단의 보조지지축(S)에 각각 발전수차(3)가 설치될 수 있다.

일예로 보조지지축(S)을 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면, 보조지지축(S)은 상층부(H)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제1보조지지축(S1)과, 중층부(M)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제2보조지지축(S2)과, 하층부(L)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제3보조지지축(S3)으로 구분되어 설치된다.

이에 따라 발전수차(3)는 제1발전수차(301)와, 제2발전수차(302)와, 제3발전수차(303)로 구분되어 설치된다. 제1발전수차(301)는 제1보조지지축(S1)에 연결되어 회전되도록 설치되는 제1수직축(311)과 제1수직축(311)의 외주면을 따라 이격 설치되는 다수의 제1블레이드(321)를 포함하고, 제2발전수차(302)는 제2보조지지축(S2)에 연결되어 회전되도록 설치되는 제2수직축(312)과 제2수직축(312)의 외주면을 따라 이격 설치되는 다수의 제2블레이드(322)를 포함하며, 제3발전수차(303)는 제3보조지지축(S3)에 연결되어 회전되도록 설치되는 제3수직축(313)과 제3수직축(313)의 외주면을 따라 이격 설치되는 다수의 제3블레이드(323)를 포함한다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 수직축(31)이 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)으로 분리 설치되어 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압으로 수직축(31)이 개별적으로 회전됨으로써, 수직축(31) 간의 비틀림 응력 발생을 방지함은 물론, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물(P3)은 다단으로 설치되는 보조지지축(S)의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 중심지지축(C)이 다단으로 설치될 수 있다.

일예로 보조지지축(S)을 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면, 보조지지축(S)은 상층부(H)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제1보조지지축(S1)과, 중층부(M)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제2보조지지축(S2)과, 하층부(L)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제3보조지지축(S3)으로 구분되어 설치된다. 그리고 중심지지축(C)은 제1보조지지축(S1)이 설치되는 제1중심지지축(C1)과, 제2보조지지축(S2)이 설치되고 제1중심지지축(C1)에 삽입 지지되는 제2중심지지축(C2)과, 제3보조지지축(S3)이 설치되고 제2중심지지축(C2)에 삽입 지지되는 제3중심지지축(C3)으로 구분되어 설치된다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 수직축(31)이 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)으로 분리 설치되어 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압으로 수직축(31)이 개별적으로 회전됨은 물론, 각각의 발전수차(3)에서 발생되는 회전력이 각각의 중심지지축(C)에 개별적으로 전달됨으로써, 중심지지축(C) 간의 비틀림 응력과 수직축(31) 간의 비틀림 응력을 최소화할 수 있음은 물론, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물(P3)은 하나의 중심지지축(C)에 대해 보조지지축(S)이 다단으로 설치되고, 각 단의 보조지지축(S)에 각각 발전수차(3)가 설치될 때, 각 단의 보조지지축(S)에 각각 설치되는 발전수차(3)에는 다단의 블레이드(32) 또는 다단의 수직축(31)이 설치될 수 있다.

일예로, 보조지지축(S)을 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면, 보조지지축(S)은 상층부(H)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제1보조지지축(S1)과, 중층부(M)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제2보조지지축(S2)과, 하층부(L)에서 중심지지축(C)에 설치되는 제3보조지지축(S3)으로 구분되어 설치된다.

여기서 제1블레이드(321)와 제2블레이드(322)와 제3블레이드(323)는 각각 2단으로 분리 설치되었고, 수직축(31) 또한 2단으로 분리된 각각의 블레이드(32)에 대응하여 2단으로 구성되어 있다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 수직축(31)이 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)으로 분리 설치되어 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압으로 수직축(31)이 개별적으로 회전됨으로써, 수직축(31) 간의 비틀림 응력을 방지함은 물론, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물(P3)은 다단으로 설치되는 보조지지축(S)의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 중심지지축(C)이 다단으로 설치될 때, 각 단의 보조지지축(S)에 각각 설치되는 발전수차(3)에는 다단의 블레이드(32) 또는 다단의 수직축(31)이 설치될 수 있다.

그러면, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 수직축(31)이 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)으로 분리 설치되어 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압으로 수직축(31)이 개별적으로 회전됨은 물론, 각각의 발전수차(3)에서 발생되는 회전력이 각각의 중심지지축(C)에 독립적으로 전달됨으로써, 중심지지축(C) 간의 비틀림 응력과 수직축(31) 간의 비틀림 응력을 최소화할 수 있음은 물론, 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

도 13을 참조하면, 하나의 중심지지축(C)에 대해 본 발명의 제1실시예에 따른 수차구조물(P1)의 발전수차(3)가 설치되고, 수직축(31)의 양단 중 적어도 어느 한 단을 보조지지축(S)이 지지하도록 할 수 있다.

일예로, 하나의 중심지지축(C)에 대해 하나의 수직축(31)에 3단의 블레이드(32)가 설치된 발전수차(3)가 설치되고, 수직축(31)의 양단을 보조지지축(S)이 지지하도록 하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 그러면 블레이드(32)는 상층부(H)에서 수직축(31)에 설치되는 제1블레이드(321)와, 중층부(M)에서 수직축(31)에 설치되는 제2블레이드(322)와, 하층부(L)에서 수직축(31)에 설치되는 제3블레이드(323)로 구분되어 설치된다. 도시되지 않았지만, 수직축(31)은 제1블레이드(321)가 설치되는 제1수직축(311)과, 제2블레이드(322)가 설치되고 제1수직축(311)에 삽입 지지되는 제2수직축(312)과, 제3블레이드(323)가 설치되고 제2수직축(312)에 삽입 지지되는 제3수직축(313)으로 구분되어 설치할 수 있음은 당연하다.

그러면, 다단의 블레이드(32)로 설치되는 경우, 상층부(H)와 중층부(M) 사이에서 수직축(31)에 가해지는 비틀림 응력을 최소화할 수 있고, 마찬가지로, 중층부(M)와 하층부(L) 사이에서 수직축(31)에 가해지는 비틀림 응력을 최소화할 수 있다. 또한, 다단의 수직축(31)으로 설치되는 경우, 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)에서 각각의 제1블레이드(321)와 제2블레이드(322)와 제3블레이드(323)에 각각 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)이 독립적으로 설치됨은 물론, 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)이 상호 지지하고 있으므로, 해수의 깊이에 따라 변화되는 해수의 유수압으로 수직축(31)이 개별적으로 회전되고, 수직축(31) 간의 비틀림 응력을 최소화할 수 있다. 이에 따라 축의 변형을 최소화하여 설계 발전 효율에 근접될 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 14와 도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로서, 도 14와 도 15의 (a)는 본 발명의 제3실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 14와 도 15의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 중심지지축과 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 14를 참조하면, 보조지지축(S)에 연결된 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향이 동일하게 배치될 수 있다. 그러면, 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하므로, 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 한 방향으로 회전되도록 할 수 있게 된다. 이때, 변환부(미도시)를 통해 수직축(31)의 회전력이 중심지지축(C)에 전달되어 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 것이다.

도 14의 (b)를 참조하면, 해수가 아래쪽에서 위쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임), 모든 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 14의 (c)를 참조하면, 해수가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임)에도 마찬가지로 모든 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 14와 같은 발전수차(3)의 배치 구조에서는 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

도 15를 참조하면, 보조지지축(S)에 연결된 발전수차(3) 중 마주보는 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향이 반대가 되도록 배치될 수 있다. 그러면, 발전수차(3)의 배치 형태에 상관없이 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하므로, 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)은 한 방향으로 회전되도록 하되, 마주보는 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향은 서로 반대가 된다. 이때, 변환부(미도시)를 통해 수직축(31)의 회전력이 중심지지축(C)에 전달되어 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 것이다.

도 15의 (b)를 참조하면, 해수가 아래쪽에서 위쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임), 도시된 4개의 발전수차(3) 중 아래쪽과 왼쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도시된 4개의 발전수차(3) 중 위쪽과 오른쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 15의 (c)를 참조하면, 해수가 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 경우(조류의 흐름 방향은 도면에 표시된 화살표 방향임)에도 마찬가지로 도시된 4개의 발전수차(3) 중 아래쪽과 왼쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도시된 4개의 발전수차(3) 중 위쪽과 오른쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 15와 같은 발전수차(3)의 배치 구조에서는 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)을 회전시킬 수 있고, 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 수직축(31)의 회전력이 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

지금부터는 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 16a와 도 16b는 본 발명의 제4실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 16a와 도 16b를 참조하면, 본 발명의 제4실시예의 수차구조물(P4)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 중심지지축(C) 또는 수직축(31)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)와 유로하우징(4)을 포함하여 구성된다.

본 발명의 제4실시예에서는 밀물대와 썰물대로 구분하여 수차구조물(P4)을 중심으로 육지 쪽을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 한다. 그러면, 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제4실시예에 따른 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)에 대한 구성은 본 발명의 제3실시예에 따른 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)에 대한 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

본 발명의 제4실시예에 따른 유로하우징(4)은 바디부(43)와 한 쌍의 유수구(41)를 포함한다. 바디부(43)는 수직축(31)에 지지된 채 블레이드(32)를 감싸는 중공의 원통으로 구성된다. 한 쌍의 유수구(41)는 각각 바디부(43)의 일측과 타측에 상호 대향되게 설치되되, 바디부(43)와 연통되도록 형성되어 해수가 바디부(43)의 내부로 유입/유출될 수 있도록 하고 있다. 이때, 한 쌍의 유수구(41)는 각각 하나의 발전수차(3)에 대해 수직축(31)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되는 것이 유리하다. 한 쌍의 유수구(41)는 수직축(31)에 대해 상호 축 대칭되도록 한다. 또한, 한 쌍의 유수구(41)는 각각 바디부(43)의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 개구면적이 커지도록 형성됨으로써, 조류의 흐름에 따른 해수의 유입을 극대화시킬 수 있다.

여기서 유로하우징(4)은 다단으로 설치되는 블레이드(32)의 각 단을 각각 감싸도록 할 수 있다.

일예로, 블레이드(32)를 3단으로 설치하는 경우, 해수를 깊이에 따라 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분한다. 이때, 중심지지축(C)은 제1중심지지축(C1)과 제2중심지지축(C2)과 제3중심지지축(C3)으로 구분하여 설치할 수 있고, 보조지지축(S)은 제1보조지지축(S1)과 제2보조지지축(S2)과 제3보조지지축(S3)으로 구분하여 설치할 수 있으며, 발전수차(3)는 제1발전수차(301)와 제2발전수차(302)와 제3발전수차(303)로 구분하여 설치할 수 있고, 수직축(31)은 제1수직축(311)과 제2수직축(312)과 제3수직축(313)으로 구분하여 설치할 수 있으며, 블레이드(32)는 제1블레이드(321)와 제2블레이드(322)와 제3블레이드(323)로 구분하여 설치할 수 있다.

그러면, 유로하우징(4)은 제1발전수차(301) 또는 제1블레이드(321)를 감싸도록 하는 제1유로하우징(401)과, 제2발전수차(302) 또는 제2블레이드(322)를 감싸도록 하는 제2유로하우징(402)과, 제3발전수차(303) 또는 제3블레이드(323)를 감싸도록 하는 제3유로하우징(403)으로 구분되어 설치된다. 도시되지 않았지만, 유로하우징(4)은 제1블레이드(321)와 제2블레이드(322)와 제3블레이드(323)를 모두 감싸도록 설치될 수 있다.

제1유로하우징(401)은 보조지지축(S) 또는 수직축(31)에 지지된 채 제1블레이드(321)를 감싸도록 형성되는 제1바디부(431)와, 제1바디부(431)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제1유수구(411)를 포함한다. 제2유로하우징(402)은 보조지지축(S) 또는 수직축(31)에 지지된 채 제2블레이드(322)를 감싸도록 형성되는 제2바디부(432)와, 제2바디부(432)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제2유수구(412)를 포함한다. 제3유로하우징(403)은 보조지지축(S) 또는 수직축(31)에 지지된 채 제3블레이드(323)를 감싸도록 형성되는 제3바디부(433)와, 제3바디부(433)의 일측과 타측에서 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 제3유수구(413)를 포함한다.

이때, 한 쌍의 제1유수구(411)와, 한 쌍의 제2유수구(412)와, 한 쌍의 제3유수구(413)는 각각의 수직축(31)에 대해 좌측 또는 우측으로 편향되게 설치되는 것이 유리하다.

지금부터는 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 17과 도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로서, 도 17과 도 18의 (a)는 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 17과 도 18의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 중심지지축과 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물(P4)은 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물로써, 보조지지축(S)에 연결된 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향이 동일하도록 배치되어 있다. 이때, 변환부(미도시)를 통해 수직축(31)의 회전력이 중심지지축(C)에 전달되어 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 것이다.

도 17의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 모든 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 17의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해로 유출된다. 이때도 마찬가지로 모든 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

그러면, 해수가 유수구(41)를 통해 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르거나 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐름에 따라 수직축(31)이 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 유로하우징(4) 또는 유수구(41)를 통한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 수차구조물(P4)은 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물로써, 보조지지축(S)에 연결된 발전수차(3) 중 마주보는 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향이 반대가 되도록 배치되어 있다. 이때, 변환부(미도시)를 통해 수직축(31)의 회전력이 중심지지축(C)에 전달되어 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 회전력으로 전기를 생산할 수 있는 것이다.

도 18의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 도시된 4개의 발전수차(3) 중 아래쪽과 왼쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도시된 4개의 발전수차(3) 중 위쪽과 오른쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 18의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 마찬가지로 도시된 4개의 발전수차(3) 중 아래쪽과 왼쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도시된 4개의 발전수차(3) 중 위쪽과 오른쪽에 배치된 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 수직축(31)의 회전 방향에 상관없이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

지금부터는 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 19는 본 발명의 제5실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 19를 참조하면, 본 발명의 제5실시예의 수차구조물(P5)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 수직축(31)의 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 지지파일(1)과 바닥판(2)과 발전수차(3)를 포함하고, 여기에 소파판(5)과 차단판(50)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 제5실시예에서는 수차구조물(P5)의 바닥판(2)을 기준으로 육지 쪽을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 하고, 밀물대와 썰물대로 구분하여 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

지지파일(1)은 상호 이격되도록 해저면에 다수 개가 매설되도록 설치된다. 바닥판(2)은 지지파일(1)의 상단에 설치된다. 이때, 바닥판(2)은 관리시설 및 주변 지역과 연계 가능한 접근도로 등으로 활용될 수 있다. 지지파일(1)은 도시되지 않았지만, 철근이 배근된 철근콘크리트로 중공의 파이프 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 지지파일(1)의 성형시 프리스트레싱을 인가하여 상부에 연결되는 바닥판(2)을 비롯하여 후술하는 제1방파벽(6)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)에 의한 사하중 및 태풍이나 해일 등에 의하여 파고가 높을 경우 해수로 인한 활하중에 의한 전단응력에 효과적으로 대응하도록 하는 것이 유리하다.

이러한 지지파일(1)에 의하여 연약지반에 수차구조물을 설계 및 시공하는 경우, 연약지반 처리를 위한 과다한 비용 지출을 줄일 수 있고, 종래의 중력식 항만 구조물의 시공에 비해 소요 경비 및 공사기간을 단축하여 경제성을 제고할 수 있다.

본 발명의 제5실시예에 따른 발전수차(3)는 수직축(31)과 블레이드(32)를 포함한다. 수직축(31)은 해수의 깊이 방향으로 연장되어 바닥판(2)의 하측에서 회전되도록 설치되고, 블레이드(32)는 다수 개가 수직축(31)의 외주면을 따라 이격 설치된다. 이러한 본 발명의 제5실시예에 따른 발전수차(3)는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전수차와 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

여기서 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 소파판(5)을 더 포함하여 구성될 수 있다.(도 23, 도 24, 도 26 참조) 소파판(5)은 바닥판(2)의 하측에서 해저면에 매설되도록 인접한 지지파일(1) 사이에 설치된다. 그러면, 소파판(5)은 외측의 파랑이 내측으로 전달되는 것을 감소시켜 내해에서의 해수 안정성을 향상시킬 수 있다. 이때, 소파판(5)은 하나의 발전수차(3)에 대해 수직축(31)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되어 발전수차(3)의 회전을 증대시키는 것이 유리하다. 여기서 인접한 소파판(5) 사이 또는 소파판(5)과 지지파일(1) 사이는 이격되어 해수통로(51)를 형성하도록 하여 내해(IS)와 외해(OS) 간의 해수 이동을 원활하게 한다. 또한, 도시되지 않았지만, 소파판(5)에는 다수의 소파슬릿(미도시)이 관통 형성되도록 하여 내해와 외해 간의 해수 이동을 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 차단판(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.(도 25, 도 26 참조) 차단판(50)은 바닥판(2)의 하측에서 해저면에 매설되도록 인접한 발전수차(3) 사이에 설치된다. 그러면, 인접한 발전수차(3) 간의 해수 흐름을 제한함으로써, 조류의 흐름에 따라 발전수차(3)에서 수직축(31)이 회전될 때, 인접한 발전수차(3) 간에 해수의 간섭을 최소화하고, 발전수차(3)에서 수직축(31)이 안정되게 회전되도록 할 수 있다. 도시되지 않았지만, 차단판(50)에는 다수의 차단슬릿(미도시)이 관통 형성되도록 하여 해수의 이동을 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 제1방파벽(6)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제1방파벽(6)과 함께 상판(8)이 더 설치되는 것이 유리하다. 여기서 반사벽(7)과 제2방파벽(9) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

첨부 도면 도 20은 도 19의 "A" 부분 확대도이고, 도 21은 본 발명의 제5실시예에서 상판과 제2방파판의 결합 상태를 개략적으로 도시한 종단면도이다.

도 20과 도 21을 참조하면, 제1방파벽(6)은 바닥판(2)의 상측으로 설치되고 다수의 방파슬릿(61)이 관통 형성되어 있다. 이러한 제1방파벽(6)은 외해(OS) 측에서 내해(IS) 측으로 전파되는 파랑이 방파슬릿(61)을 통과하면서 소멸되도록 하는 소파 효과를 증대시킬 수 있다. 제1방파벽(6)은 적어도 하나가 형성되면 충분하고, 둘 이상의 제1방파벽(6)이 설치되는 경우, 소파 효과를 더욱 증대시킬 수 있다. 그리고 제1방파벽(6)의 상측으로는 상판(8)을 더 설치하는 것이 유리하다. 그러면 상판(8)은 관리시설 및 주변 지역과 연계 가능한 접근도로 등으로 활용될 수 있다. 여기서 바닥판(2)의 상측에서 내해(IS) 측 가장자리에는 반사벽(7)을 더 설치할 수 있다. 제1방파벽(6)과 상판(8)이 더 설치되는 경우에는 바닥판(2)에 회류공(21)이 다수 개 관통 형성되도록 하여 제1방파벽(6)을 통과하는 해수가 바닥판(2)에서 빠르게 배출되도록 할 수 있다. 다수의 방파슬릿(61)이 관통 형성된 제1방파벽(6)과 바닥판(2)의 회류공(21) 및 반사벽(7)을 통해 수면 근처에서 파랑에 의한 내해(IS)로의 전달파와 반사파를 감소시킬 수 있다.

또한, 상판(8)의 외해(OS) 측 가장자리에는 제2방파벽(9)을 더 설치할 수 있다. 상술한 제2방파벽(9)은 바닥판(2)에 설치될 수도 있다.제2방파벽(9)은 외해(OS) 쪽으로 일정한 곡률 또는 절곡된 유도면(92)을 형성하는 회류판(91)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상판(8)의 내해(IS) 측 가장자리에는 일정한 높이로 상향 돌출되는 난간부가 더 형성되어 차량이나 이용자들이 추락하는 등의 안전 사고에 대비할 수 있다. 여기서 제2방파벽(9)은 회류판(91)과 함께 회류판(91)의 하부에서 외해(OS) 쪽으로 돌출 형성되는 유수판(95)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 유수판(95)에는 다수의 유수공(96)이 관통 형성되어 파랑에 의해 제2방파벽(9)으로 전달되는 해수가 빠르게 배출되도록 할 수 있다. 이러한 제2방파벽(9)은 외해(OS) 측에서 내해(IS) 측으로 전파되는 파랑에 대해 전파되는 파랑에 의한 해수를 다시 외해(OS) 측으로 회류시켜 계속해서 밀려오는 파랑과의 상쇄간섭을 유도하고 해수가 내해(IS) 측으로 월파 또는 월랑되는 것을 방지함으로써, 파랑을 소멸시키는 효과를 나타내도록 한다.

또한, 제2방파벽(9)은 상판(8)과의 결합력을 보강하기 위해 연결판(93)을 더 설치하고, 연결판(93)에는 연결부재(94)인 철근 또는 전단 연결재 등을 일체로 연결하여 상판(8)을 이루는 콘크리트나 아스팔트 등에 연결부재(94)를 매입시킴으로써, 상판(8)에 제2방파벽(9)을 설치할 수 있다.

상술한 제1방파벽(6)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성은 외해(OS) 측에서 내해 측으로 전달되는 파랑을 외해(OS) 쪽으로 돌려 보내거나, 감쇄시키는 역할을 하게 되어 전달 파랑이 월파 또는 월랑되는 것을 제한 또는 억제시킬 수 있게 되어 구조물의 천단고(해수면의 높이가 최고일 때, 구조물 상단부와의 높이 차이)를 크게 낮출 수 있게 된다.

이때, 제1방파벽(6)과 반사벽(7)은 바닥판(2) 또는 상판(8)에 일체로 형성될 수 있고, 제2방파벽(9)은 상판(8) 또는 바닥판(2)에 일체로 형성될 수 있으나, 여기서 지지파일(1)과 바닥판(2)과 소파판(5)과 차단판(50)과 제1방파벽(6)과 반사벽(7)과 상판(8)의 제2방파벽(9)의 일체화(유니트화) 여부는 시공 장소의 시공 여건에 따라 변경함으로써, 시공을 간편하게 할 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 22는 본 발명의 제5실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 23은 본 발명의 제5실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이며, 도 24는 본 발명의 제5실시예의 변형예3에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 25는 본 발명의 제5실시예의 변형예4에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이며, 도 26은 본 발명의 제5실시예의 변형예5에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이다.

도 22 내지 도 26 중 (a)는 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 나머지는 조류의 흐름 방향에 따른 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 22를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 바닥판(2)의 하측으로 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고 있다. 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하므로, 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 한 방향으로 회전되도록 할 수 있게 된다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하고 있다.

도 22의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도 22의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우에도 마찬가지로 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 도 22와 같은 수차구조물(P5)의 구조에서는 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

그러면, 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

도 23을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 바닥판(2)의 하측으로 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치됨으로써, 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 23의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 23의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 24를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 바닥판(2)의 하측으로 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치됨으로써, 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다. 이때, 인접한 두 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향은 반대가 되도록 하는 것이 유리하다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 24의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 여기서 수직축(31)의 회전 방향이 서로 다른 경우에는 상술한 변환부(미도시)를 통해 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향을 동일하게 조정할 수 있다. 이때, 발전수차(3) 사이에서 편향되게 설치되는 소파판(5)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 24의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 여기서 수직축(31)의 회전 방향이 서로 다른 경우에는 상술한 변환부(미도시)를 통해 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향을 동일하게 조정할 수 있다. 이때, 발전수차(3) 사이에서 편향되게 설치되는 소파판(5)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 24의 (d)와 (e)를 참조하면, 해수가 바닥판(2)의 길이 방향으로 흐르는 경우에도 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전된다. 여기서 상술한 변환부(미도시)를 통해 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향을 동일하게 조정할 수 있다.

도 25를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 바닥판(2)의 하측으로 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50)이 설치되어 있다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50)이 설치되어 있다.

도 25의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 도 25의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우에도 마찬가지로 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

그러면, 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 차단판(50)에 의한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

도 26을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수차구조물(P5)은 바닥판(2)의 하측으로 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50)이 설치됨으로써, 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50)이 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 26의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 이때, 발전수차(3) 사이에 설치되는 차단판(50)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 26의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 이때, 발전수차(3) 사이에 설치되는 차단판(50)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

그러면, 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 차단판(50) 또는 소파판(5)에 의한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제6실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 27은 본 발명의 제6실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 27을 참조하면, 본 발명의 제6실시예의 수차구조물(P6)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 수직축(31)의 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 지지파일(1)과 바닥판(2)과 발전수차(3)와 유로하우징(4)을 포함하여 구성되고, 여기에 소파판(5, 도 29 참조)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 제6실시예에서는 수차구조물(P6)의 바닥판(2)을 기준으로 육지 측을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 하고, 밀물대와 썰물대로 구분하여 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제6실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성은 본 발명의 제5실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

또한, 본 발명의 제6실시예에 따른 발전수차(3)와 유로하우징(4)의 구성은 본 발명의 제2실시예에 따른 발전수차(3)와 유로하우징(4)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

지금부터는 본 발명의 제6실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 28은 본 발명의 제6실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 29는 본 발명의 제6실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로써, 도 28과 도 29의 (a)는 본 발명의 제6실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 28과 도 29의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 28을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 수차구조물(P6)은 바닥판(2)의 하측으로 유로하우징(4)이 발전수차(3)를 감싸도록 설치됨으로써, 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 유로하우징(4)으로 감싸여진 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하고 있다.

도 28의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 28의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 여기서 인접한 유로하우징(4) 사이의 해수통로(51)를 통해 해수의 이동을 원활하게 한다.

도 29를 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 수차구조물(P6)은 바닥판(2)의 하측으로 유로하우징(4)이 발전수차(3)를 감싸도록 설치되고, 유로하우징(4)의 유수구(41)와 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 설치됨으로써, 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 유로하우징(4)으로 감싸여진 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하고, 유로하우징(4)의 유수구(41)와 지지파일(1) 사이에는 소파판(5)이 설치되어 있다.

도 29의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다.

도 29의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전된다. 여기서 유로하우징(4)의 유수구(41)와 지지파일(1) 사이에 설치된 소파판(5)에 의해 소파 효과를 나타낼 수 있고, 인접한 유로하우징(4) 사이의 해수통로(51)를 통해 해수의 이동을 원활하게 한다.

지금부터는 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 30은 본 발명의 제7실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 30을 참조하면, 본 발명의 제7실시예의 수차구조물(P7)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 중심지지축(C) 또는 수직축(31)의 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 지지파일(1)과 바닥판(2)과 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)를 포함하여 구성되고, 여기에 소파판(5, 도 32 내지 도 35 참조)과 차단판(50, 도 33 내지 도 35 참조)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 제7실시예에서는 수차구조물(P7)의 바닥판(2)을 기준으로 육지 측을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 하고, 밀물대와 썰물대로 구분하여 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제7실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 차단판(50)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성은 본 발명의 제5실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 차단판(50)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

또한, 본 발명의 제7실시예에 따른 발전수차(3)의 구성은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전수차(3)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

지금부터는 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 31은 본 발명의 제7실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 32는 본 발명의 제7실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이며, 도 33은 본 발명의 제7실시예의 변형예3에 따른 수차구조물의 설치 상태와 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 34는 본 발명의 제7실시예의 변형예4에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이며, 도 35는 본 발명의 제7실시예의 변형예5에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이다.

도 31 내지 도 35 중 (a)는 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 나머지는 조류의 흐름 방향에 따른 중심지지축과 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 31을 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물(P7)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고 있다. 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하므로, 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 한 방향으로 회전되도록 할 수 있게 된다.

일예로 발전수차(3)는 각각 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하고 있다.

도 31의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 시계 방향으로 회전시킨다.

도 31의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우에도 마찬가지로 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 시계 방향으로 회전시킨다.

도 31과 같은 수차구조물(P7)의 구조에서는 조류의 흐름 방향에 상관없이 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

도 32를 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물(P7)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 함으로써, 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치됨으로써, 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 발전수차(3)는 각각 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 32의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 32의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

그러면, 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

도 33을 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물(P7)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 소파판(5) 또는 차단판(50)이 편향되게 설치됨으로써, 지지파일 사이에 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다. 이때, 인접한 두 발전수차(3)에서 수직축(31)의 회전 방향은 반대가 되도록 하는 것이 유리하다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 소파판(5) 또는 차단판(50)이 편향되게 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 33의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째와 넷째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 발전수차(3) 사이에서 편향되게 설치되는 소파판(5) 또는 차단판(50)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 33의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째와 넷째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 발전수차(3) 사이에서 편향되게 설치되는 소파판(5) 또는 차단판(50)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 33의 (d)와 (e)를 참조하면, 해수가 바닥판(2)의 길이 방향으로 흐르는 경우에도 도시된 발전수차(3) 중 첫째와 셋째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 둘째와 넷째 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 34를 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물(P7)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하고 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50) 또는 소파판(5)이 설치되어 있다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50) 또는 소파판(5)이 설치되어 있다.

도 34의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 34의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우에도 마찬가지로 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

그러면, 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 차단판(50) 또는 소파판(5)에 의한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

도 35를 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 수차구조물(P7)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 함으로써, 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고, 내해(IS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50) 또는 소파판(5)이 설치됨으로써, 편향된 소파판(5)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

일예로 발전수차(3)는 인접한 4개의 지지파일(1)에 의해 해수의 이동 영역을 형성하되, 내해(IS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되고, 외해(OS) 측에서 인접한 두 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 편향되게 설치되며, 인접한 발전수차(3) 사이에 차단판(50) 또는 소파판(5)이 설치되어 있다. 그러면 편향된 소파판(5)에 의해 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수의 유입이 극대화되어 수직축(31)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 볼록부(34)와 마주보는 쪽의 해수통로(51b)는 외해(OS)와 내해(IS) 간의 해수 이동을 원활하게 해 준다.

도 35의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS) 쪽에서 내해(IS) 쪽으로 흐르는 경우, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 발전수차(3) 사이에 설치되는 차단판(50) 또는 소파판(5)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

도 35의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS) 쪽에서 외해(OS) 쪽으로 흐르는 경우, 내해(IS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 쪽의 해수통로(51a)를 통해 해수가 유입된 다음, 외해(OS) 측에 설치된 지지파일(1)과 소파판(5) 사이의 해수통로(51) 중 블레이드(32)의 오목부(33)와 마주보는 해수통로(51a)를 통해 해수가 배출됨으로써, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 발전수차(3) 사이에 설치되는 차단판(50) 또는 소파판(5)은 각각의 발전수차(3)의 회전력에 의해 발생되는 난류가 인접한 발전수차(3)에 간섭되는 것을 억제 또는 제한할 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제8실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 36은 본 발명의 제8실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 36을 참조하면, 본 발명의 제8실시예의 수차구조물(P8)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 중심지지축(C) 또는 수직축(31)의 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 지지파일(1)과 바닥판(2)과 중심지지축(C)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)와 유로하우징(4)를 포함하여 구성되고, 여기에 소파판(5, 도 38 참조)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 제8실시예에서는 수차구조물(P8)의 바닥판(2)을 기준으로 육지 측을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 하고, 밀물대와 썰물대로 구분하여 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제8실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성은 본 발명의 제5실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 그리고 소파판(5)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

또한, 본 발명의 제8실시예에 따른 발전수차(3)와 유로하우징(4)의 구성은 본 발명의 제4실시예에 따른 발전수차(3)와 유로하우징(4)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

지금부터는 본 발명의 제8실시예에 따른 수차구조물의 동작 상태에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 37은 본 발명의 제8실시예의 변형예1에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도이고, 도 38는 본 발명의 제8실시예의 변형예2에 따른 수차구조물의 동작 상태를 도시한 평단면도로써, 도 37과 도 38의 (a)는 본 발명의 제8실시예에 따른 수차구조물의 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 37과 도 38의 (b)와 (c)는 조류의 흐름 방향에 따른 수직축의 회전 상태를 나타내는 도면이다.

도 37을 참조하면, 본 발명의 제8실시예에 따른 수차구조물(P8)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되며, 유로하우징(4)이 발전수차(3)를 감싸도록 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하며, 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고 있다. 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

도 37의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해(IS)로 유출된다. 이때, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 37의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 여기서 인접한 유로하우징(4) 사이의 해수통로(51)를 통해 해수의 이동을 원활하게 한다.

그러면, 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 유로하우징(4) 또는 유수구(41)를 통한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

도 38을 참조하면, 본 발명의 제8실시예에 따른 수차구조물(P8)은 바닥판(2)의 하측으로 중심지지축(C)이 설치되고, 보조지지축(S)에 의해 중심지지축(C)과 연결되도록 발전수차(3)가 설치되며, 유로하우징(4)이 발전수차(3)를 감싸도록 설치되어 수직축(31)이 회전되도록 하며, 수직축(31)의 회전에 의해 중심지지축(C)이 회전되도록 하고, 유로하우징(4)의 유수구(41)와 지지파일(1) 사이에 소파판(5)이 설치됨으로써, 유로하우징(4)에 의해 해수의 유수압이 수직축(31)을 중심으로 블레이드(32)의 오목부(33) 쪽으로 더 강하게 작용하는 특성을 극대화시키기 위한 수차구조물이다.

도 38의 (b)를 참조하면, 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 외해(OS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 내해로 유출된다. 이때, 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다.

도 38의 (c)를 참조하면, 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐르는 경우, 해수는 한 쌍의 유수구(41) 중 내해(IS) 측의 유수구(41b)를 통해 내해(IS)에서 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로 유입되었다가 외해(OS) 측의 유수구(41a)를 통해 유로하우징(4)의 바디부(43) 내부로부터 외해(OS)로 유출된다. 이때도 발전수차(3)에서는 수직축(31)이 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따른 수직축(31)의 회전력은 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 여기서 유로하우징(4)의 유수구(41)와 지지파일(1) 사이에 설치된 소파판(5)에 의해 소파 효과를 나타낼 수 있고, 인접한 유로하우징(4) 사이의 해수통로(51)를 통해 해수의 이동을 원활하게 한다.

그러면, 수직축(31)의 회전력이 변환부(미도시)를 통해 중심지지축(C)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 중심지지축(C)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 조류의 흐름 방향이 바뀌는 정조시간대(밀물대에서 썰물대로 바뀌는 구간 또는` 썰물대에서 밀물대로 바뀌는 구간)에는 유로하우징(4) 또는 유수구(41)를 통한 조류의 흐름이 급감할 수 있으므로, 수직축(31)의 회전이 저하되거나 정지될 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물에 대하여 설명한다.

첨부 도면 도 39는 본 발명의 제9실시예의 수차구조물을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 40은 본 발명의 제9실시예에서 발전수차의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 39와 도 40을 참조하면, 본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물(P9)은 밀물과 썰물에 의한 자연적인 조류의 흐름으로 물살이 빠른 곳에 설치되어 수직축(31)의 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 수차구조물로써, 지지파일(1)과 바닥판(2)과 보조지지축(S)과 발전수차(3)를 포함하여 구성되고, 여기에 소파판(5)과 차단판(50)과 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 제9실시예에서는 수차구조물(P9)의 바닥판(2)을 기준으로 육지 측을 내해(IS)라 하고, 바다 쪽을 외해(OS)라 하고, 밀물대와 썰물대로 구분하여 밀물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 외해(OS)에서 내해(IS)로 흐르고, 썰물대에서의 조류의 흐름 방향은 해수가 내해(IS)에서 외해(OS)로 흐른다.

본 발명의 제9실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성은 본 발명의 제5실시예 내지 제8실시예 중 어느 한 실시예에 따른 지지파일(1)과 바닥판(2) 제1방파벽(6)과 상판(8)과 반사벽(7)과 제2방파벽(9)의 구성과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물(P9)에는 유로하우징(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 제9실시예에서 미도시된 유로하우징은 본 발명의 제6실시예 또는 제8실시예에 개시된 유로하우징(4)과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

또한, 본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물(P9)에는 소파판(미도시)과 차단판(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 제9실시예에서 미도시된 소파판과 차단판은 본 발명의 제5실시예 또는 제7실시예에 개시된 소파판(5)과 차단판(50)과 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물(P9)에서는 보조지지축(S)이 지지파일(1)에 수직으로 설치 연결된다.

그리고 보조지지축(S)에는 지지파일(1)과 평행하도록 보조지지축(S)에 연결되어 회전되도록 발전수차(3)가 설치된다. 본 발명의 제9실시예에 따른 발전수차(3)는 본 발명의 제3실시예 또는 제4실시예 또는 제7실시예 또는 제8실시예에 따른 발전수차(3)와 동일한 구성으로 상술한 설명으로 대신한다.

이때, 각각의 발전수차(3)에서는 개별적으로 수직축(31)이 각각 연장되어 있다. 해수의 깊이에 따라 해수는 상층부(H)와 중층부(M)와 하층부(L)로 구분할 수 있는데, 상층부(H)에 형성되는 제1발전수차(301)의 제1수직축(311)과, 중층부(M)에 형성되는 제2발전수차(302)의 제2수직축(312)과, 하층부(L)에 형성되는 제3발전수차(303)의 제3수직축(313)은 각각의 발전수차(3)에 간섭되지 않도록 각각 바닥판(2) 쪽으로 연장되어 있다. 그러면, 지속적으로 회전되는 각각의 수직축(31)의 개별 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 것이다.

여기서 각각의 수직축(3)이 동일선상에 위치되는 경우에는 제5실시예 내지 제8실시예에 따른 발전수차(3)에서와 같이 수직축(31)의 지속적인 회전력에 의해 전기를 생산할 수 있는 것이다.

본 발명의 제9실시예에 따른 수차구조물(P9)의 동작에 대하여 상술한 제5실시예 내지 제8실시예에 따른 수차구조물(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) 중 하나의 동작과 동일한 동작을 수행하는 것으로 상술한 설명으로 대신한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1: 지지파일 2: 바닥판 21: 회류공 3: 발전수차
301: 제1발전수차 302: 제2발전수차 303: 제3발전수차 31: 수직축
311: 제1수직축 312: 제2수직축 313: 제3수직축 32: 블레이드
321: 제1블레이드 322: 제2블레이드 323: 제3블레이드 33: 오목부
34: 볼록부 35: 수용공간 4: 유로하우징 401: 제1유로하우징
402: 제2유로하우징 403: 제3유로하우징 41: 유수구 411: 제1유수구
412: 제2유수구 413: 제3유수구 43: 바디부 431: 제1바디부
432: 제2바디부 433: 제3바디부 5: 소파판 51: 해수통로
50: 차단판 6: 제1방파벽 61: 방파슬릿 7: 반사벽
8: 상판 9: 제2방파벽 91: 회류판 92: 유도면
93: 연결판 94: 연결부재 95: 유수판 96: 유수공
C: 중심지지축 C1: 제1중심지지축 C2: 제2중심지지축 C3: 제3중심지지축
S: 보조지지축 S1: 제1보조지지축 S2: 제2보조지지축 S3: 제3보조지지축
P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9: 수차구조물 H: 상층부
M: 중층부 L: 하층부 IS: 내해 OS: 외해

Claims

해수의 깊이 방향으로 연장되어 회전되도록 설치되는 수직축과, 상기 수직축의 외주면에 이격 배치되는 다수의 블레이드를 포함하는 발전수차;를 포함하여 구성되고,
상기 블레이드는 일측으로 구부러진 판이거나 일측면이 개구되어 내부에 수용공간을 형성하는 함체로 구성되며,
해수의 깊이 방향을 따라 이웃하게 배치되는 블레이드는 서로 다른 회전반경을 가지는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항에 있어서,
해수의 깊이 방향으로 연장 설치되는 중심지지축; 상기 중심지지축에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고,
상기 수직축은 상기 중심지지축과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항에 있어서,
상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판;을 더 포함하고,
상기 수직축은 상기 바닥판의 하측에서 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항에 있어서,
상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판; 해수의 깊이 방향으로 연장되어 상기 바닥판의 하측에 설치되는 중심지지축; 상기 중심지지축에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고,
상기 수직축은 상기 중심지지축과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항에 있어서,
상호 이격되도록 해저면에 매설되는 다수의 지지파일; 상기 지지파일의 상단에 설치되는 바닥판; 상기 지지파일에 수직으로 설치 연결되는 보조지지축;을 더 포함하고,
상기 수직축은 상기 지지파일과 평행하도록 상기 보조지지축에 연결되어 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제5항에 있어서,
상기 보조지지축은 해수의 깊이에 따라 상기 지지파일에 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 보조지지축은 해수의 깊이에 따라 상기 중심지지축에 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제7항에 있어서,
상기 중심지지축은 다단으로 설치되는 보조지지축의 각 단이 각각 결합되도록 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드는 해수의 깊이에 따라 상기 수직축에 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제9항에 있어서,
상기 수직축은 다단으로 설치되는 블레이드의 각 단이 각각 결합되어 회전되도록 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드의 회전반경은 해수면 측이 가장 크고 해저면 측으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드를 감싸도록 형성되는 바디부와, 상기 바디부의 일측과 타측에 상호 대향되게 연통되도록 설치되는 한 쌍의 유수구를 포함하는 유로하우징;을 더 포함하여 구성되되,
상기 한 쌍의 유수구는 각각 하나의 발전수차에 대해 상기 수직축을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바닥판의 하측에서 해저면에 매설되도록 인접한 지지파일 사이에 설치되는 소파판;을 더 포함하여 구성되되,
상기 소파판은 하나의 발전수차에 대해 상기 수직축을 중심으로 좌측 또는 우측으로 편향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인접한 발전수차 사이에서 상기 바닥판의 하측에서 해저면에 매설되어 발전수차 간의 해수 흐름을 제한하는 차단판;을 더 포함하여 구성되는 조류 발전용 수차구조물.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바닥판 상측으로 설치되고 다수의 방파슬릿이 관통 형성된 제1방파벽;
상기 제1방파벽의 상측으로 설치되는 상판;을 더 포함하여 구성되는 조류 발전용 수차구조물.
제15항에 있어서,
상기 바닥판 상측에서 내해 측 가장자리에 설치되는 반사벽;을 더 포함하여 구성되는 조류 발전용 수차구조물.
제15항에 있어서,
상기 바닥판에는 다수의 회류공이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.
제15항에 있어서,
상기 상판의 외해 측 가장자리에 설치되는 제2방파벽;을 더 포함하여 구성되는 조류 발전용 수차구조물.
제18항에 있어서,
상기 제2방파벽은 외해 쪽에 곡률을 갖는 유도면이 형성된 회류판;을 포함하여 구성되는 조류 발전용 수차구조물.
제19항에 있어서,
상기 제2방파벽은 상기 회류판의 하부에서 외해 쪽으로 돌출 형성되는 유수판;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조류 발전용 수차구조물.