KR101261578B1 - 복조지식 조력 발전 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池)에 각각 수용되는 해수와 상기 외해의 수위 차를 이용하여 발전하는 복조지식 조력 발전 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법에는 상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되되 상기 외해와 연결된 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 보충 발전 단계가 포함된다.

Description

복조지식 조력 발전 방법 및 장치 {METHOD AND EQUIPMENT FOR DOUBLE RESERVOIR-TYPE TIDAL POWER GENERATION}

본 발명은 복조지식 조력 발전 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전이 단속되지 않고 지속적으로 발전함으로써 발전 설비의 이용률을 획기적으로 개선할 수 있는 복조지식 조력 발전 방법 및 장치에 관한 것이다.

오늘날 기하 급수적으로 증가하고 있는 산업의 발전 속도에 대응하여 더욱 많은 전기에너지를 필요로 하고 있으며, 다양한 발전 방법 및 장치를 이용하여 이러한 필요성에 발맞추어 전기 에너지를 생산하고 있다.

그 중 조력 발전 방법 및 장치는 조석(潮汐)을 동원력으로 하여 해수면의 승·하강 현상을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 방법 및 장치로서, 영구(永久)한 조석을 동원력으로 한다는 점에서 전기 에너지를 생산하는데 필요한 자원이 고갈될 염려가 없다는 점, 다른 발전 방법 및 장치에 비하여 전기 에너지를 생산할 때 발생되는 환경오염 문제 등이 없다는 점 등에서 특히 각광받고 있다.

이러한 조력 발전 방법 및 장치는 부체가 받는 부력을 이용하는 부체식, 조위의 상승하강에 따라 밀실에 공기를 압축시키는 압축공기식, 그리고 방조제를 축조하여 해수저수지 즉, 조지(潮池)를 조성하여 발전하는 조지식으로 연구·개발되어 왔는데, 이 중 실용화된 조력 발전 방법 및 장치는 조지식으로, 강한 조석이 발생하는 큰 하구나 만에 방조제를 설치하여 조지를 만들고 외해 수위와 조지 내의 수위차를 이용하여 발전하고 있다.

이러한 조지식 조력 발전 방법 및 장치는 조지의 개수에 따라 단조지식과 복조지식으로 구분되며, 조석의 이용횟수에 따라 단류식과 복류식으로 구분되어지는데, 현재 상용화되어 있는 조력 발전 방법 및 장치로는 프랑스의 랑스 조력발전소와 같이 단조지 복류식 조력 발전 방법 및 장치와, 한국의 시화호 조력발전소와 같이 단조지 단류식 조력 발전 방법 등이 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 종래의 조지식 조력 발전 방법 및 장치에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 종래 기술에 따른 조력 발전 장치를 대략적으로 도시한 모식도이고, 도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 조력 발전 방법에 의할 때 외해와 조지의 수위 차에 따른 발전 구간을 유형별로 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 조력 발전 장치는 설명을 위하여 단조지 단류식 조력 발전 장치를 결합한 것으로, 오른쪽은 외해(S)보다 수위를 높게 하여 (수문(14)을 개방하여 해수를 충수시켜 고조지(10)로 형성함), 해수가 배수될 때 발전기(12)를 통해 발전하는 낙조식 조력 발전 장치이며, 왼쪽은 외해(S)보다 수위를 낮게 하여(수문(24)을 개방하여 해수를 배수시켜 저조지(20)로 형성함), 해수가 충수될 때 발전기(22)를 통해 발전되는 창조식 조력 발전 장치이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 조력 발전 장치는 복조지식 조력 발전 장치라고 할 것이지만, 사실상 2개의 조력 발전 장치를 단순히 합쳐 놓은 것에 불과하므로, 이러한 종래 기술에 따른 조력 발전 장치를 이용하여 발전을 할 때 발전 구간은 각 조지 별로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다.

이때, 도 2 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 따른 조력 발전 장치 및 이를 이용한 조력 발전 방법에 의하면, - 물론, 전체적인 측면에서는 단속되는 구간이 없다고 할 수도 있을 것이지만, 2개의 조력 발전 장치를 단순히 합쳐 놓은 것에 불과한 만큼 각각 확인하여야 할 것임 - 발전 구간이 연속되지 않음을 확인할 수 있다.

한편, 도 4는 종래 기술에 따른 조력 발전 장치 중에서 단조지 복류식 조력 발전 장치 및 이를 이용한 조력 발전 방법에 의한 경우에 발전 구간을 도시한 그래프인데, 이로부터 복류식 조력 발전 장치 및 이를 이용한 조력 발전 방법의 경우에도 발전 구간이 연속되지 않음을 확인할 수 있다.

더욱이, 도시되지는 않았지만, 이와 같은 복류식 조력 발전 장치는 발전기를 이 방향(two-way) 수차 발전기를 사용하여야만 하기에 구조가 복잡해지고 제작 비용도 높을 수 있다.

정리하여 보면, 종래 기술에 따른 조력 발전 방법 및 장치는 어떠한 형식이든 간에 발전이 단속됨을 확인할 수 있으며, 이로 인해 발전 설비의 이용률은 좋지 않다는 문제점이 도출될 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 발전이 단속되지 않고 지속적으로 발전함으로써 발전 설비의 이용률을 획기적으로 개선할 수 있는 복조지식 조력 발전 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제는, 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池)에 각각 수용되는 해수와 상기 외해의 수위 차를 이용하여 발전하는 복조지식 조력 발전 방법으로서, 상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되되 상기 외해와 연결된 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 보충 발전 단계를 포함하는 복조지식 조력 발전 방법에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 보충 발전 단계는, 상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮을 때 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 외해로 해수가 유동하면서 발전하는 고조지 발전 단계와 상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높을 때 상기 수로를 따라 상기 외해에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 저조지 발전 단계 사이에서 진행될 수 있다.

또한, 상기 고조지 발전 단계는, 상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수함으로써 상기 저조지의 수위를 낮추는 제1 수위 조절 과정을 포함할 수 있으며, 상기 저조지 발전 단계는, 상기 외해에서 상기 고조지로 해수를 충수하여 상기 고조지에 해수를 추가로 수용함으로써 상기 고조지의 수위를 높이는 제2 수위 조절 과정을 포함할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법은 상기 제1 수위 조절 과정 및 상기 제2 수위 조절 과정에서 발생되는 해수의 유동을 이용하여 추가로 발전하는 추가 발전 단계를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 기술적 과제는, 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池)에 각각 수용되는 해수와 상기 외해의 수위 차를 이용하여 발전하는 복조지식 조력 발전 방법으로서, 상기 외해의 수위가 가장 높은 만조(滿潮)일 때, 상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되되 상기 외해와 연결된 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 제1 단계; 상기 저조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 높아지고 상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮아졌을 때, 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 외해로 해수가 유동하면서 발전하고, 상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수함으로써 상기 저조지의 수위를 낮추는 제2 단계; 상기 외해의 수위가 가장 낮은 간조(干潮)일 때, 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 제3 단계; 및 상기 고조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 낮아지고 상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높아졌을 때, 상기 수로를 따라 상기 외해에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하고, 상기 외해에서 상기 고저지로 해수를 충수하여 상기 고조지에 해수를 추가로 수용함으로써 상기 고조지의 수위를 높이는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복조지식 조력 발전 방법에 의하여도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계가 순차적으로 반복됨으로써, 발전이 중지되는 것이 방지되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법은 상기 제2 단계 및 상기 제4 단계에서, 상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수하거나 또는 상기 외해에서 상기 고조지로 해수를 충수할 때 발생되는 해수의 유동을 이용하여 발전하는 제5 단계를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 기술적 과제는, 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池); 상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되며, 상기 외해와 연결된 수로; 및 해수가 상기 고조지에서 상기 저조지 사이로 유동하거나 또는 상기 고조지에서 상기 외해로 유동하거나 또는 상기 외해에서 상기 저조지로 유동할 때 발전할 수 있도록, 상기 수로 내에 마련된 발전기;를 포함하는, 복조지식 조력 발전 장치에 의하여도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 수로와 상기 고조지가 연결되는 연결지점에는 제1 고조지 수문이 마련되고, 상기 외해와 상기 고조지가 연결되는 연결지점에는 제2 고조지 수문이 마련되며, 상기 수로와 상기 저조지가 연결되는 연결지점에는 제1 저조지 수문이 마련되고, 상기 외해와 상기 저조지가 연결되는 연결지점에는 제2 저조지 수문이 마련되며, 상기 수로와 상기 외해가 연결되는 연결지점에는 2개의 수로 수문이 마련될 수 있다.

이와 같이 다수의 수문이 마련된 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치는, 상기 외해의 수위가 가장 높은 만조(滿潮)이거나 또는 상기 외해의 수위가 가장 낮은 간조(干潮)일 때에는, 상기 제1 고조지 수문 및 상기 제1 저조지 수문은 개방되고, 상기 제2 고조지 수문과 상기 제2 저조지 수문 및 상기 2개의 수로 수문은 폐쇄될 것이다.

또한, 상기 저조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 높아지고 상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮아졌을 때에는, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 저조지 수문과 인접한 제1 수로 수문과 상기 제1 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은 개방되고, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 고조지 수문과 인접한 제2 수로 수문과 상기 제1 저조지 수문 및 상기 제2 고조지 수문은 폐쇄될 것이다.

또한, 상기 고조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 낮아지고 상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높아졌을 때에는, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 고조지 수문과 인접한 제2 수로 수문과 상기 제1 저조지 수문 및 상기 제2 고조지 수문은 개방되고, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 저조지 수문과 인접한 제1 수로 수문과 상기 제1 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은 폐쇄될 것이다.

뿐만 아니라, 상기 제2 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은 상기 저조지에서 상기 외해로 해수가 유동하거나 또는 상기 외해에서 상기 고조지로 해수가 유동할 때 발전할 수 있는 추가 발전기를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치에서의 상기 발전기는 상기 2개의 수로 수문 사이에 마련된 일 방향(one-way) 수차 발전기일 수 있다.

본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법 및 장치에 의하면, 발전이 단속되지 않고 지속적으로 발전함으로써 발전 설비의 이용률을 획기적으로 개선할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 조력 발전 장치를 대략적으로 도시한 모식도이다.
도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 조력 발전 방법에 의할 때 외해와 조지의 수위 차에 따른 발전 구간을 유형별로 도시한 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 복조지식 발전 장치의 일 실시예를 이용하여 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예를 순차적으로 각각 도시한 모식도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 다른 일 실시예들을 대략적으로 도시한 모식도이다.
도 11은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 의할 때, 외해와 조지의 수위 차에 따른 발전 구간을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 의할 때, 발전 및 수위 현황을 도시한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

먼저, 도 5 내지 도 8과 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예를 이용하여 조력 발전하는 방법을 순차적으로 각각 도시한 모식도이고, 도 11은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 의할 때, 외해와 조지의 수위 차에 따른 발전 구간을 도시한 그래프이며, 도 12는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 의할 때, 발전 및 수위 현황을 도시한 그래프이다.

우선 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예가 시작되기 이전, 즉 조력 발전을 시작하기 이전에 초기 설정이 되어야 할 것이다.

여기서, 초기 설정이란 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에서 각 단계를 구별하는 기준인 해수의 수위에 대한 초기값을 설정하는 것으로, 조력 발전이 시작되면 후술할 각 단계가 순차적으로 반복되기 때문에 조력 발전을 시작하는 최초 시점 또는 일시적으로 중단하였다가 다시 시작하는 시점에서 필요한 과정이라고 할 것이다.

이때, 초기값은 고조지(100)에는 해수를 충수하여 그 수위를 높이고 저조지(200)에는 해수를 배수하여 그 수위를 낮춘 다음 외해(外海, S)의 수위가 가장 높을 때 후술할 제1 단계를 시작하도록 설정될 수 있다. 그러나, 이러한 초기값은 후술할 제1 단계를 제일 먼저 시작하는 것을 전제로 설정한 것이므로, 반드시 이에 제한되지는 않는다고 할 것이다.

이와 같이 초기 설정이 완료된 이후에는 후술하는 바와 같은 4개의 단계가 순차적으로 진행된다. 그러나 후술하는 바와 같은 4개의 단계는 반복되는 것을 전제로 하므로, 상대적인 관점에서 상세한 설명을 위해 순서를 정한 것일 뿐 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.

먼저, 제1 단계로서, 외해(S)의 수위가 가장 높은 만조(滿潮)일 때, 도 5에 도시된 바와 같이 수로(300)를 따라 고조지(100)에서 저조지(200)로 해수가 유동하면서 발전을 한다.

이때, 고조지(100) 및 저조지(200)는 외해(S)에 접하는 내륙(L)에 마련된 2개의 조지(潮池)로서, 상대적으로 수위가 높은 곳을 고조지(100)로 하며 수위가 낮은 곳을 저조지(200)로 한다. 한편, 수로(300)는 해수가 유동할 수 있도록 이러한 고조지(100) 및 저조지(200)가 서로 연결된 통로로서, 후술할 제2 단계 및 제4 단계의 진행을 위하여 외해(S)와도 연결되며, 수로(300) 내에는 해수의 유동에 따라 발전 가능한 발전기(400)가 마련되어 있다.

이와 같은 제1 단계는 전술한 종래의 복류식 조력 발전에 있어서 충수되거나 배수될 때 발전이 단속될 때 보충하여 발전함으로써 지속적인 발전이 가능하게 하는 역할을 하는 단계라고 할 것이어서, 보충 발전 단계라고 표현할 수 있을 것이다.

이러한 제1 단계에 이어서, 저조지(200)의 수위가 외해(S)의 수위보다 높아지고 외해(S)의 수위가 고조지(100)의 수위보다 낮아지면, 제2 단계가 시작된다.

제2 단계는, 도 6에 도시된 바와 같이 수로(300)를 따라 고조지(100)에서 외해(S)로 해수가 유동하면서 발전하는 단계로서, 전술한 종래의 낙조식 단류 발전과 유사한 단계라고 할 것이며, 고조지(100)와 관련된 발전이므로 고조지 발전 단계라고도 표현할 수 있을 것이다.

또한, 이러한 제2 단계는 후술할 제3 단계의 진행을 위하여, 저조지(200)의 수위를 조절하기 위한 제1 수위 조절 과정을 포함할 수 있다. 즉, 제2 단계는 저조지(200)에서 외해(S)로 저조지(200)에 수용된 해수를 배수함으로써 저조지(200)의 수위를 낮추는 과정을 포함하며, 이를 통해 고조지(100)와 저조지(200)의 수위차로 인해 후술할 제3 단계가 진행될 수 있도록 한다.

이러한 제2 단계에 이어서, 외해(S)의 수위가 가장 낮은 간조(干潮)가 되면, 수로(300)를 따라 고조지(100)에서 저조지(200)로 해수가 유동하는 제3 단계가 시작된다.

제3 단계는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 단계와 동일한 방향으로 해수가 유동함으로써 발전하는 단계로서, 제1 단계와 고조지(100)의 수위 및 저조지(200)의 수위만 상이할 뿐 실질적으로 동일하게 보충 발전 단계라고 할 수 있다.

즉, 제3 단계도 제1 단계와 같이 전술한 종래의 복류식 조력 발전에 있어서 충수되거나 배수될 때 발전이 단속될 때 보충하여 발전함으로써 지속적인 발전이 가능하게 하는 역할을 하는 단계라고 할 것이다.

이러한 제3 단계에 이어서, 고조지(100)의 수위가 외해(S)의 수위보다 낮아지고 외해(S)의 수위가 저조지(200)의 수위보다 높아지면, 제4 단계가 시작된다.

제4 단계는, 도 8에 도시된 바와 같이 수로(300)를 따라 외해(S)에서 저조지(200)로 해수가 유동하면서 발전하는 단계로서, 전술한 종래의 창조식 단류 발전과 유사한 단계라고 할 것이며, 저조지(200)와 관련된 발전이므로 저조지 발전 단계라고도 표현할 수 있을 것이다.

또한, 이러한 제4 단계는 전술한 제1 단계의 반복 진행을 위하여, 고조지(100)의 수위를 조절하기 위한 제2 수위 조절 과정을 포함할 수 있다. 즉, 제4 단계는 외해(S)에서 고조지(100)로 해수를 충수하여 고조지(100)에 해수가 수용되도록 함으로써 고조지(100)의 수위를 높이는 과정을 포함하며, 이를 통해 고조지(100)와 저조지(200)의 수위차로 인해 전술할 제1 단계가 반복 진행될 수 있도록 한다.

이상 설명한 바와 같은 4개의 단계에 대하여 외해(S)의 수위 변화에 대한 1주기를 기준으로 정리하면, 도 11에 도시된 바와 같다.

즉, 외해(S)의 수위(굵은 실선으로 표시)가 만조(滿潮)에서 간조(干潮)를 지나 다시 만조로 될 때를 기준으로, 고조지(100)의 수위(보통 실선으로 표시)는 제4 단계가 시작될 때까지 계속 낮아지며, 저조지(200)의 수위(점선으로 표시)는 제2 단계에서만 낮아지고 다른 단계에서는 계속 높아지고 있음을 도 11을 통해 확인할 수 있다.

이와 같이 외해(S)와, 고조지(100) 및 저조지(200)의 수위의 변화에 따라 수로(300)를 따라 해수가 유동하면서 발전을 하게 되는데, 제1 단계에서는 고조지(100)에서 저조지(200)로, 제2 단계에서는 고조지(100)에서 외해(S)로, 제3 단계에서는 고조지(100)에서 저조지(200)로, 제4 단계에서는 외해(S)에서 저조지(200)로 해수가 유동하면서 발전하게 되는 것은 앞서 살펴본 바와 같다.

한편, 이상 설명한 바와 같은 4개의 단계는 일정 주기를 갖고 반복되는 외해(S)의 수위 변화에 대응하여 순차적으로 계속하여 반복되는데, 전술한 바와 같은 고조지(100)에서 저조지(200)로 해수를 이동시키는 보충 발전 단계(제1 단계 및 제3 단계)를 포함하고 있으므로, 도 12에서 확인할 수 있는 바와 같이 조력 발전이 단속되지 않고 지속적일 수 있다.

이와 같이 단속되지 않고 지속적으로 조력 발전이 가능하게 하는 것은 발전량의 증가뿐만 아니라, 발전 설비의 이용률을 획기적으로 개선할 수 있다는 추가적인 이점도 함께 가져온다고 할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예는, 수로(300)에 마련된 발전기(400)만을 이용하여 발전하는 전술한 제1 단계 내지 제4 단계 이외에도 다른 발전기(미도시)를 이용하여 발전하는 추가적인 제5 단계도 더 포함할 수 있다.

제5 단계는 전술한 제2 단계에서의 제1 수위 조절 과정 및 제4 단계에서의 제2 수위 조절 과정에서 발생되는 해수의 유동을 이용하여 추가로 발전하는 추가 발전 단계라고 할 수 있다.

즉, 제2 단계에서 저조지(200)에서 외해(S)로 저조지(200)에 수용된 해수를 배수하거나 또는 제4 단계에서 외해(S)에서 고조지(100)로 해수를 충수할 때 해수의 유동이 발생하며, 이때 발생하는 해수의 유동을 이용하여 추가로 발전하는 것이 바로 제5 단계이다.

다만, 이와 같은 제5 단계, 즉 추가 발전 단계는 전술한 제1 단계 내지 제4 단계에 이용되는 발전기(400)와 다른 발전기(미도시)를 이용하는 것이며, 전술한 제1 단계 내지 제4 단계만으로도 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 해결하기 충분한 만큼, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예에 선택적으로 추가되어 진행될 수 있음은 물론이다.

한편, 이하에서는, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법을 실시하기 위해 이용될 수 있는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 5 내지 도 8은 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 복조지식 발전 장치의 일 실시예를 이용하여 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 일 실시예를 순차적으로 각각 도시한 모식도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 다른 일 실시예들을 대략적으로 도시한 모식도이다.

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예는 조지(100, 200)와, 수로(300) 및 발전기(400)를 포함하여 구성된다.

조지(潮池; 100, 200)는 외해(外海; S)에 접하는 내륙(內陸; L)에 마련된 저수지로서, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법을 구현하기 위하여 상대적으로 수위가 높은 고조지(100)와 반대로 수위가 낮은 저조지(200)로 구성된다.

이때, 고조지(100)는 앞서 설명한 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 제4 단계를 제외하고 계속하여 그 수위가 줄어든다고 하더라도, 도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이 항상 높은 수위를 유지하고 있으므로, 고급어종 양식장과 같은 내수면 개발 또는 항만 개발에 활용될 수 있다.

반대로, 저조지(200)는 앞서 설명한 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법의 제2 단계를 제외하고 계속하여 그 수위가 늘어난다고 하더라도, 도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이 항상 낮은 수위를 유지하고 있고, 특히 제2 단계에서는 외해(S)의 수위보다 낮아 주변이 육지화될 수 있어 그 주변 개발에 활용될 수 있다.

이러한 조지(100, 200)는 도면에 도시된 바와 같이 반드시 직사각형 형태로 구성될 필요가 없다. 즉, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예가 설치되는 지역의 지형, 환경 등 여러 조건을 고려하여 다양한 형태로 구성될 수 있다.

한편, 수로(300)는, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법에 따라 해수가 유동할 수 있도록, 고조지(100)와 저조지(200) 및 외해를 연결하는 통로이다.

이러한 수로(300) 역시 고조지(100)와 저조지(200) 및 외해를 연결한다면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다고 할 것이다.

예를 들어, 도 5 내지 도 8과 같이 굽어진 형태로 형성될 수도 있으며, 도 9 및 도 10과 같이 일직선의 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예는 수로(300)를 어떻게 형성하느냐에 따라 다른 일 실시예로 변경될 수 있다고 할 것이다.

더욱 구체적인 설명을 위하여, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 변형되는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 다른 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 다른 일 실시예에서, 수로(300)는 외해(S)와 인접한 위치에 일직선의 형태로 구성될 수 있다. 이와 같이 수로(300)를 외해(S)와 인접한 위치에 일직선의 형태로 구성하게 되는 경우에는, 해수의 유동 경로를 최소화할 수 있다는 이점이 있을 수 있다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 또 다른 실시예에서, 수로(300)는 외해(S)와 소정 거리 이격된 위치에 일직선의 형태로 구성될 수 있다. 이와 같이 수로(300)를 외해(S)와 소정 거리 이격된 위치에 일직선의 형태로 구성하는 경우에는,, 내륙(L)과 외해(S) 사이의 경계선이 내륙(L)을 향해 만곡되어 있을 때 유리하다는 이점이 있을 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 또 다른 실시예에서, 고조지(100)와 저조지(200)는 소정 거리 이격되도록 구성하고 이격된 부분에 내륙(L)이 위치할 수 있도록 함으로써, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 주변을 다양하게 개발할 수 있을 것이다.

한편, 발전기(400)는 수로(300)를 따라 해수가 유동할 때 발전할 수 있도록 수로(300) 내에 마련된 구성요소이다.

즉, 발전기(400)는 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이 수로(300)를 가로질러 수로(300) 내에 마련되어, 해수가 고조지(100)에서 저조지(200)로 유동하거나 또는 고조지(100)에서 외해(S)로 유동하거나 또는 외해(S)에서 저조지(200)로 유동할 때 발전하게 된다.

이러한 발전기(400)는 수로(300) 내에 마련되어 발전을 할 수 있다면, 그 구성 및 구조에 대하여는 아무런 제한이 없이 다양하게 선택될 수 있다.

일례로, 발전기(400)는 후술할 2개의 수로 수문(310, 320) 사이에 마련된 일 방향(one-way) 수차 발전기일 수 있다. 이는 도 5 내지 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 해수의 흐름이 발전기(400)를 기준으로 일 방향이기 때문에 가능한 것이다.

이와 같이 발전기(400)를 일 방향 수차 발전기로 구체화한 경우, 종래의 복류식 조력 발전시 이용되던 이 방향(two-way) 수차 발전기를 대체할 수 있으며, 이로부터 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 제작 비용을 현저히 줄일 수 있다는 이점이 있을 수 있다.

한편, 이상 설명한 바와 같이 조지(100, 200)와, 수로(300) 및 발전기(400)를 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예는, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법을 구현하기 위하여 각 구성요소가 상호 연결되어 있고, 그 연결지점은 각 단계에 대응하여 개폐하도록 구성되어야 할 것이다.

이때, 연결지점을 개폐하는 수단/방법 역시 다양하다고 할 것인데, 이하에서는 더욱 상세한 설명을 위하여 일반적으로 많이 이용되는 수문을 예로 들어 설명한다.

즉, 수로(300)와 고조지(100)가 연결되는 제1 고조지 수문(110)이 마련되고, 외해(S)와 고조지(100)가 연결되는 연결지점에는 제2 고조지 수문(120)이 마련되며, 수로(300)와 저조지(200)가 연결되는 연결지점에는 제1 저조지 수문(210)이 마련되고, 외해(S)와 저조지(200)가 연결되는 연결지점에는 제2 저조지 수문(220)이 마련되며, 수로(300)와 외해(S)가 연결되는 연결지점에는 2개의 수로 수문(310, 320)이 마련된다.

이와 같이 마련된 수문들(110, 120, 210, 220, 310, 320)은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법에 대응하여 다음과 같이 개폐가 결정된다.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 외해(S)의 수위가 가장 높은 만조이거나 또는 외해(S)의 수위가 가장 낮은 간조일 때에는, 제1 고조지 수문(110) 및 제1 저조지 수문(210)은 개방되고, 제2 고조지 수문(120)과 제2 저조지 수문(220) 및 2개의 수로 수문(310, 320)은 폐쇄된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 저조지(200)의 수위가 외해(S)의 수위보다 높아지고 외해(S)의 수위가 고조지(100)의 수위보다 낮아졌을 때에는, 2개의 수로 수문(310, 320) 중 제1 저조지 수문(210)과 인접한 제1 수로 수문(310)과 제1 고조지 수문(110) 및 제2 저조지 수문(220)은 개방되고, 2개의 수로 수문(310, 320) 중 제1 고조지 수문(110)과 인접한 제2 수로 수문(320)과 제1 저조지 수문(210) 및 제2 고조지 수문(120)은 폐쇄된다.

반면, 도 8에 도시된 바와 같이, 고조지(100)의 수위가 외해(S)의 수위보다 낮아지고 외해(S)의 수위가 저의 수위보다 높아졌을 때에는, 제2 수로 수문(320)과 제1 저조지 수문(210) 및 제2 고조지 수문(120)은 개방되고, 제1 수로 수문(310)과 제1 고조지 수문(110) 및 제2 저조지 수문(220)은 폐쇄된다.

한편, 도시되지는 않았지만, 제2 고조지 수문(120) 및 제2 저조지 수문(220)에는, 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법에 있어서의 제1 수위 조절 과정 및 제2 수위 조절 과정에서 발생되는 해수의 유동을 이용하여 추가로 발전할 수 있도록, 추가 발전기(미도시)가 장착될 수 있다.

즉, 제2 고조지 수문(120) 및 제2 저조지 수문(220)은, 추가 발전기(미도시)를 포함함으로써 저조지(200)에서 외해(S)로 해수가 유동하거나 외해(S)에서 고조지(100)로 해수가 유동할 때 추가로 발전할 수 있도록 구성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 장치의 일 실시예는 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법을 구현하는 하나의 예시적인 장치에 불과하므로, 얼마든지 다른 구성요소를 갖는 다른 복조지식 조력 발전 장치로도 구현 가능하다. 따라서 이러한 다른 복조지식 조력 발전 장치를 실시하는 것이 본 발명에 따른 복조지식 조력 발전 방법을 구현하는 일 수단이라면, 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

아울러, 앞에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예는 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 본 발명의 특허청구범위에 모두 속한다 하여야 할 것이다.

L : 내륙 S : 외해
100 : 고조지
110 : 제1 고조지 수문 120 : 제2 고조지 수문
200 : 저조지
210 : 제1 저조지 수문 220 : 제2 저조지 수문
300 : 수로
310 : 제1 수로 수문 320 : 제2 수로 수문
400 : 발전기

Claims (14)

1. 삭제
2. 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池)에 각각 수용되는 해수와 상기 외해의 수위 차를 이용하여 발전하는 복조지식 조력 발전 방법으로서,
   상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되되 상기 외해와 연결된 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 보충 발전 단계를 포함하되,
   상기 보충 발전 단계는,
   상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮을 때 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 외해로 해수가 유동하면서 발전하는 고조지 발전 단계와
   상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높을 때 상기 수로를 따라 상기 외해에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 저조지 발전 단계 사이에서
   진행되는 것을 특징으로 하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 고조지 발전 단계는,
   상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수함으로써, 상기 저조지의 수위를 낮추는 제1 수위 조절 과정을 포함하고,
   상기 저조지 발전 단계는,
   상기 외해에서 상기 고조지로 해수를 충수하여 상기 고조지에 해수를 추가로 수용함으로써, 상기 고조지의 수위를 높이는 제2 수위 조절 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 수위 조절 과정 및 상기 제2 수위 조절 과정에서 발생되는 해수의 유동을 이용하여 추가로 발전하는 추가 발전 단계를 더 포함하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
5. 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池)에 각각 수용되는 해수와 상기 외해의 수위 차를 이용하여 발전하는 복조지식 조력 발전 방법으로서,
   상기 외해의 수위가 가장 높은 만조(滿潮)일 때, 상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되되 상기 외해와 연결된 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 제1 단계;
   상기 저조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 높아지고 상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮아졌을 때, 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 외해로 해수가 유동하면서 발전하고, 상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수함으로써 상기 저조지의 수위를 낮추는 제2 단계;
   상기 외해의 수위가 가장 낮은 간조(干潮)일 때, 상기 수로를 따라 상기 고조지에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하는 제3 단계; 및
   상기 고조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 낮아지고 상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높아졌을 때, 상기 수로를 따라 상기 외해에서 상기 저조지로 해수가 유동하면서 발전하고, 상기 외해에서 상기 고저지로 해수를 충수하여 상기 고조지에 해수를 추가로 수용함으로써 상기 고조지의 수위를 높이는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계가 순차적으로 반복됨으로써, 발전이 중지되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 단계 및 상기 제4 단계에서, 상기 저조지에서 상기 외해로 상기 저조지에 수용된 해수를 배수하거나 또는 상기 외해에서 상기 고조지로 해수를 충수할 때 발생되는 해수의 유동을 이용하여 발전하는 제5 단계를 더 포함하는,
   복조지식 조력 발전 방법.
   
8. 삭제
9. 외해(外海)에 접하는 내륙에 마련된 2개의 조지(潮池);
   상기 2개의 조지 중 수위가 높은 고조지와 상기 2개의 조지 중 수위가 낮은 저조지 사이에 형성되며, 상기 외해와 연결된 수로; 및
   해수가 상기 고조지에서 상기 저조지 사이로 유동하거나 또는 상기 고조지에서 상기 외해로 유동하거나 또는 상기 외해에서 상기 저조지로 유동할 때 발전할 수 있도록, 상기 수로 내에 마련된 발전기;를 포함하되,
   상기 수로와 상기 고조지가 연결되는 연결지점에는 제1 고조지 수문이 마련되고, 상기 외해와 상기 고조지가 연결되는 연결지점에는 제2 고조지 수문이 마련되며,
   상기 수로와 상기 저조지가 연결되는 연결지점에는 제1 저조지 수문이 마련되고, 상기 외해와 상기 저조지가 연결되는 연결지점에는 제2 저조지 수문이 마련되며,
   상기 수로와 상기 외해가 연결되는 연결지점에는 2개의 수로 수문이 마련되는 것을 특징으로 하는,
   복조지식 조력 발전 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 외해의 수위가 가장 높은 만조(滿潮)이거나 또는 상기 외해의 수위가 가장 낮은 간조(干潮)일 때,
    상기 제1 고조지 수문 및 상기 제1 저조지 수문은 개방되고, 상기 제2 고조지 수문과 상기 제2 저조지 수문 및 상기 2개의 수로 수문은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    복조지식 조력 발전 장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 저조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 높아지고 상기 외해의 수위가 상기 고조지의 수위보다 낮아졌을 때,
    상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 저조지 수문과 인접한 제1 수로 수문과 상기 제1 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은 개방되고, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 고조지 수문과 인접한 제2 수로 수문과 상기 제1 저조지 수문 및 상기 제2 고조지 수문은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    복조지식 조력 발전 장치.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 고조지의 수위가 상기 외해의 수위보다 낮아지고 상기 외해의 수위가 상기 저조지의 수위보다 높아졌을 때,
    상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 고조지 수문과 인접한 제2 수로 수문과 상기 제1 저조지 수문 및 상기 제2 고조지 수문은 개방되고, 상기 2개의 수로 수문 중 상기 제1 저조지 수문과 인접한 제1 수로 수문과 상기 제1 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    복조지식 조력 발전 장치.
    
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기는,
    상기 2개의 수로 수문 사이에 마련된 일 방향(one-way) 수차 발전기인 것을 특징으로 하는,
    복조지식 조력 발전 장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 고조지 수문 및 상기 제2 저조지 수문은,
    상기 저조지에서 상기 외해로 해수가 유동하거나 또는 상기 외해에서 상기 고조지로 해수가 유동할 때 발전할 수 있는 추가 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    복조지식 조력 발전 장치.
    

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