KR101303327B1 - 파도 발생 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 파도 발생 장치 및 장치는, 물이 입수 또는 출수되고, 상기 물의 수위 변화에 의해 파도가 발생되는 메인 수조, 상기 메인 수조와 연결되어 상기 메인 수조와 물을 주고 받는 하나 이상의 보조 체임버, 및 상기 보조 체임버와 연결되어 상기 보조 체임버 내부의 기압을 조절하는 기압 조절부를 포함하고, 상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 기압의 변화에 따라 상기 메인 수조 및 상기 하나 이상의 보조 체임버 사이에 물이 이동한다.

Description

파도 발생 장치 및 방법{Wave making apparatus and method of the same}
본 발명은 파도 발생 장치 및 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 파도를 보다 효과적으로 생성할 수 있는 파도 발생 장치 및 파도 발생 방법에 대한 것이다.
파력 발전 및 조력 발전은 파도의 운동에너지 또는 조수간만의 차에 의한 에너지에서 전기에너지를 얻는 것으로, 친환경 미래 에너지원으로 각광받고 있다. 따라서, 이에 대한 연구가 활발해지고 있는데, 파력 발전 및 조력 발전의 연구에서는 파도를 발생시키고 제어하는 장치가 필요하다.
그러나, 파도를 형성하기 위하여는 많은 양의 물을 공급하여야 하기 때문에 대량의 물을 공급할 수 있는 물 공급원이 요구되며, 대량의 물을 이동시켜 파도를 발생시키기 위한 넓은 공간이 필요하다. 따라서, 대량의 물 공급원으로 넓은 공간에서 파도를 발생시키는 장치를 제조하고, 이러한 장치로 실험을 반복적으로 수행하기 위하여는 상당히 많은 비용이 필요하기 때문에 파력 발전 연구에 어려움이 따르고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 좁은 공간에서 적은 양의 물을 가지고도 효과적으로 파도를 형성할 수 있는 파도 발생 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치는, 물이 입수 또는 출수되고, 상기 물의 수위 변화에 의해 파도가 발생되는 메인 수조; 상기 메인 수조와 연결되어 상기 메인 수조와 물을 주고 받는 하나 이상의 보조 체임버; 및 상기 보조 체임버와 연결되어 상기 보조 체임버 내부의 기압을 조절하는 기압 조절부를 포함하고, 상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 기압의 변화에 따라 상기 메인 수조 및 상기 하나 이상의 보조 체임버 사이에 물이 이동한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 방법은 파도가 발생되는 메인 수조, 상기 메인 수조와 연결된 제1 보조 체임버 및 제2 보조 체임버를 포함하는 파도 발생 장치에 있어서, 상기 제1 보조 체임버 내부의 공기를 가압하면서, 상기 제1 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 단계; 및 상기 제2 보조 체임버 내부의 공기를 감압하면서, 상기 메인 수조에서 상기 제2 보조 체임버로 물을 이동시키는 단계를 포함하여, 상기 메인 수조 내의 물의 수위변화에 의해 파도를 발생시킨다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 방법은, 파도가 발생되는 메인 수조 및 상기 메인 수조와 연결된 하나 이상의 보조 체임버를 포함하여 상기 메인 수조 내의 물의 수위 변화에 의해 파도를 발생시키는 파도 발생 장치에 있어서, 상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 공기를 가압하면서, 상기 하나 이상의 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 단계, 및 상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 공기를 감압하면서, 상기 메인 수조에서 상기 하나 이상의 보조 체임버로 물을 이동시키는 단계를 포함하여, 상기 각 단계를 순차적으로 반복하여 연속적으로 파도를 발생시킨다.
본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 메인 수조의 수위를 계속 변경 시키고, 기압 조절부에 의해 보조 체임버 내의 기압을 조절함에 따라, 좁은 공간에서도 큰 파도를 형성할 수 있다. 또한, 단순하게 물을 이동시키는 것 만으로 파도를 발생시키기 때문에, 별도의 파도 발생판과 같은 부수적 구조물이 필요하지 않기 때문에, 비용이 적게 드는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 높이차에 상관없이 대기압만 가지고 물의 수위를 조절한다. 일반적으로 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에, 높이를 이용하여 파도를 발생하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법은 높이차와 상관없이 대기압만을 가지고 물을 이동시키기 때문에, 보다 용이하게 파도를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 메인 수조 내의 수위를 계속 변경시킴에 따라 연속적으로 파도를 발생시킬 수 있다. 따라서, 주기적으로 파도를 발생할 수 있기 때문에, 실제의 파도와 유사하게 일정 주기를 갖는 파도를 형성할 수 있다. 또한, 파도의 크기 및 주기를 기압 조절부에 의해 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 보조 체임버를 2개 이상 구비할 수 있으며, 2개 이상의 보조 체임버를 동시에 가압 또는 감압할 수도 있고, 또는 교대로 감압 또는 가압할 수 있다. 이를 적절히 제어함에 따라, 파도의 주기 및 크기를 제어할 수 있기 때문에, 생성하려는 파도를 보다 탄력적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 작은 용량의 진공 펌프를 사용하여 큰 파도를 형성할 수 있다. 보조 체임버 내부를 감압 상태와 가압 상태를 번갈아 설정함으로써, 물이 연속적으로 이동하게 되고, 이동 폭이 크기 때문에, 진공 펌프의 용량에 대비하여 큰 파도를 형성할 수 있다. 또한, 일반적으로 사용하는 진공 펌프가 한번 사용한 후에 충전시간이 필요한 것으로 감안하면, 본 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치에서는 진공 펌프와 공기 압축기를 번갈아 사용하기 때문에, 파도의 생성을 멈추지 않고서도 진공 펌프의 충전시간이 충분히 확보된다. 따라서, 파도를 보다 안정적으로 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 다른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치(10)는 메인 수조(100), 보조 체임버(200) 및 기압 조절부(300)를 포함한다.
메인 수조(100)는 대량의 물이 저장 가능하여 물이 입수 또는 출수될 수 있으며, 물의 수위 변화에 따라 파도가 발생된다. 메인 수조(100) 내에는 발생된 파도를 측정하는 파도 측정 장치(130) 또는 파도 실험 구조물(140)이 설치될 수 있다. 또한, 파도 발생 장치(10)를 제어하는 제어부(400)는 메인 수조(100)와 연결될 수 있다.
메인 수조(100) 내에는 제1 수위 감지 센서(120)가 설치될 수 있다. 제1 수위 감지 센서(120)는 메인 수조(100) 내의 물의 수위를 측정하는 센서로써, 메인 수조(100) 내의 수위를 측정하여 물의 입수 또는 출수를 조절할 때에 사용되거나 파도의 크기를 조절하는데 사용될 수 있다. 제1 수위 감지 센서(120)는 예를 들어, 초음파, 레이저 등을 사용한 센서가 사용될 수도 있고, 또는 접촉 센서, 온도 센서 등이 사용될 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고려할 수 있는 범위 내에서 수위를 측정할 수 있는 다양한 센서들이 사용될 수 있다.
보조 체임버(200)는 메인 수조(100)와 연결되어 메인 수조(100)와 물을 주고 받음으로써, 메인 수조(100)로 물을 입수시키거나 출수시킨다. 보조 체임버(200)는 고압 상태를 견딜 수 있도록 철 또는 가와 플라스틱 등의 단단한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 보조 체임버(200)는 연결부(150)를 통해 메인 수조(100)와 연결되며, 입수 조절 밸브(152)를 조절하는 것에 의해 메인 수조(100)로 물을 입수시키거나 출수시킬 수 있다.
보조 체임버(200) 내에는 제2 수위 감지 센서(220)가 설치될 수 있다. 제2 수위 감지 센서(220)는 보조 체임버(200) 내의 물의 수위를 측정하는 센서로써, 제1 수위 감지 센서(120)와 동일 또는 유사한 센서가 사용될 수 있음은 물론이다.
보조 체임버(200)는 기압 조절부(300)와 연결된다. 기압 조절부(300)는 보조 체임버(200) 내부의 기압을 조절하여 보조 체임버(200) 내의 물의 이동을 조절한다. 기압 조절부(300)는 가압부(310) 및 감압부(320)를 포함할 수 있다. 가압부(310)는 가압 연결부(312)를 통해 보조 체임버(200)와 연결되고 가압 밸브(314)를 사용하여 보조 체임버(200) 내부의 기압을 증가시킬 수 있다. 감압부(320)는 감압 연결부(322)를 통해 보조 체임버(200)와 연결되고 감압 밸브(324)를 사용하여 보조 체임버(200) 내부의 기압을 감소시킬 수 있다.
가압부(310)는 예를 들어, 공기 압축기가 사용될 수 있다. 또한, 감압부(320)는 대기 중에 노출된 배관이 사용될 수 있다. 예를 들어, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 높아져 있는 경우, 감압부(320)와 연결된 감압 밸브(324)를 열면 보조 체임버(200) 내부의 기압이 대기압과 같아져 보조 체임버(200) 내부의 기압을 감소시킬 수 있다.
제어부(400)는 메인 수조(100), 보조 체임버(200) 및 기압 조절부(300)와 연결되어, 파도를 발생시키는 각 구성의 동작을 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 파도 발생 방법을 설명한다.
메인 수조(100)와 보조 체임버(200)를 연결하는 입수 조절 밸브(152)가 열려있는 경우, 메인 수조(100) 내의 물의 수위(110a)와 보조 체임버(200) 내의 물의 수위(210a)는 동일하게 된다(S10).
이때, 가압 밸브(314)를 열고 가압부(310)를 조절하여 보조 체임버(200) 내부를 가압하면, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 상승하게 된다. 따라서, 보조 체임버(200) 내부의 물이 메인 수조(100)로 이동하게 되는데, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 메인 수조(100) 내의 기압보다 높아지게 되면, 보조 체임버(200) 내의 수위(210b)는 메인 수조(100) 내의 수위(110b)보다 낮아지게 된다. 즉, 메인 수조(100)로 많은 양의 물이 입수되면서 생기는 수위변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S20). 이 때, 발생하는 파도는 수직 방향의 수위 변화에 의한 것이므로, 수직 파도일 수 있다. 한편, 제어부(400)에서는 가압부(310)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있는데, 메인 수조(100)에서 발생되는 파도의 크기 및 주기 등을 조절할 수 있다.
메인 수조(100) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 보조 체임버(200)에 연결된 가압 밸브(314)를 닫고, 감압 밸브(324)를 연다. 감압부(320)에 의해 보조 체임버(200) 내부를 감압하면, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 감소하면서 메인 수조(100) 내의 물이 보조 체임버(200)로 이동하게 되며, 메인 수조(100)에서 물이 출수되면서 생기는 수위 변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S30). 이 때, 보조 체임버(200) 내의 수위(210c)와 메인 수조(100) 내의 수위(110c)는 동일해 질 수 있는데, 메인 수조(100) 및 보조 체임버(200) 내부의 수위 변화는 제1 수위 감지 센서(120) 및 제2 수위 감지 센서(220)에 의해 센싱될 수 있다.
한편, 상기 각 단계를 반복하여 메인 수조(100) 내의 수위를 계속 변화시켜, 메인 수조(100) 내에서 연속적으로 파도를 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 메인 수조(100)의 수위를 계속 변경 시키고, 기압 조절부(300)에 의해 보조 체임버(200) 내의 기압을 조절함에 따라, 좁은 공간에서도 큰 파도를 형성할 수 있다. 또한, 단순하게 물을 이동시키는 것 만으로 파도를 발생시키기 때문에, 별도의 파도 발생 장치가 필요하지 않아, 비용이 적게 드는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 높이차에 상관없이 대기압만 가지고 물의 수위를 조절한다. 일반적으로 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에, 높이를 이용하여 파도를 발생하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법은 높이차와 상관없이 대기압만을 가지고 물을 이동시키기 때문에, 보다 용이하게 파도를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 메인 수조 내의 수위를 계속 변경시킴에 따라 연속적으로 파도를 발생시킬 수 있다. 따라서, 주기적으로 파도를 발생할 수 있기 때문에, 실제의 파도와 유사하게 일정 주기를 갖는 파도를 형성할 수 있다. 또한, 파도의 크기 및 주기를 기압 조절부에 의해 조절할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치(20)가 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치(10)와 다른 점은, 기압 조절부(300)의 감압부(322)에 부가적인 장치가 설치되었다는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치(20)에서는, 감압부(322)에 진공 펌프가 설치될 수 있다.
감압부(322)를 구성하는 진공 펌프는 보조 체임버(200) 내의 기압을 감소시키는데, 진공 펌프를 설치함으로써 보조 체임버(200) 내부를 대기압보다 낮은 기압까지 낮출 수 있으며, 보다 빠른 시간 내에 기압을 조절할 수 있다. 제어부(400)는 감압부(322)를 구성하는 진공 펌프를 제어하여, 보조 체임버(200) 내부의 기압을 조절 및 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 파도 발생 방법을 설명한다.
메인 수조(100)와 보조 체임버(200)를 연결하는 입수 조절 밸브(152)가 열려있는 경우, 메인 수조(100) 내의 물의 수위(110a)와 보조 체임버(200) 내의 물의 수위(210a)는 동일하게 된다(S10).
이때, 가압 밸브(314)를 열고 가압부(310)를 조절하여 보조 체임버(200) 내부를 가압하면, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 상승하게 된다. 따라서, 보조 체임버(200) 내부의 물이 메인 수조(100)로 이동하게 되는데, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 메인 수조(100) 내의 기압보다 높아지게 되면, 보조 체임버(200) 내의 수위(210b)는 메인 수조(100) 내의 수위(110b)보다 낮아지게 된다. 즉, 메인 수조(100)로 많은 양의 물이 입수되면서 생기는 수위변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S20). 이 때, 발생하는 파도는 수직 방향의 수위 변화에 의한 것이므로, 수직 파도일 수 있다. 한편, 제어부(400)에서는 가압부(310)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있는데, 메인 수조(100)에서 발생되는 파도의 크기 및 주기 등을 조절할 수 있다.
메인 수조(100) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 가압 밸브(314)를 닫고, 감압 밸브(324)를 연다. 감압부(322)에 의해 보조 체임버(200) 내부를 감압하면, 보조 체임버(200) 내부의 기압이 감소하면서, 메인 수조(100) 내의 물이 보조 체임버(200)로 이동하게 되며, 메인 수조(100)에서 물이 출수되면서 생기는 수위 변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S32). 이 때, 감압부(322)를 구성하는 진공 펌프는 보조 체임버(200) 내부의 기압을 보다 빠르게 감소시키며, 대기압보다 낮은 기압까지 감소시킨다. 따라서, 보조 체임버(200) 내부의 기압을 조절함에 의해, 메인 수조(100) 내의 물이 대부분 보조 체임버(200)로 출수되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 보조 체임버(200) 내부의 수위(210c)가 메인 수조(100) 내의 수위(110c)보다 높아질 수 있다. 이 때, 메인 수조(100) 및 보조 체임버(200) 내부의 수위 변화는 제1 수위 감지 센서(120) 및 제2 수위 감지 센서(220)에 의해 센싱될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치 및 방법에 따르면, 작은 용량의 진공 펌프를 사용하여 큰 파도를 형성할 수 있다. 보조 체임버(200) 내부를 감압 상태와 가압 상태를 번갈아 설정함으로써, 물이 연속적으로 이동하게 되고, 이동 폭이 크기 때문에, 진공 펌프의 용량에 대비하여 큰 파도를 형성할 수 있다. 또한, 일반적으로 사용하는 진공 펌프가 한번 사용한 후에 충전시간이 필요하다는 것을 감안하면, 본 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치에서는 진공 펌프와 공기 압축기를 번갈아 사용하기 때문에, 파도의 생성을 멈추지 않고서도 진공 펌프의 충전시간이 충분히 확보된다. 따라서, 파도를 보다 안정적으로 생성할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 도시한 간략한 사시도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치(30)가 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 발생 장치(10)와 다른 점은, 보조 체임버(200)가 복수개 설치된다는 것이다. 도 6에서는 보조 체임버(200)가 2개 설치된 파도 발생 장치(30)가 도시되었으나, 이에 제한되지 않으며, 보조 체임버(200)가 3개 이상 다수개가 설치될 수도 있음은 물론이다.
도 6을 참조하면, 2개의 보조 체임버(200)가 메인 수조(100)와 연결되도록 구성된다. 제1 보조 체임버(200)는 제1 연결부(150)를 통해 메인 수조(100)와 연결되며, 제1 입수 조절 밸브(152)를 조절하는 것에 의해 메인 수조(100)로 물을 입수시키거나 출수시킬 수 있다. 제2 보조 체임버(204)는 제2 연결부(154)를 통해 메인 수조(100)와 연결되며, 제2 입수 조절 밸브(158)를 조절하는 것에 의해 메인 수조(100)로 물을 입수시키거나 출수시킬 수 있다. 또한, 제1 보조 체임버(200) 내에는 제2 수위 감지 센서(220)가 설치되고, 제2 보조 체임버 내에는 제3 수위 감지 센서(224)가 설치될 수 있다.
제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)는 기압 조절부(300)와 연결된다. 기압 조절부(300)는 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압을 각각 조절하여 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내의 물의 이동을 조절한다. 기압 조절부(300)는 가압부(314) 및 감압부(324)를 포함할 수 있다. 가압부(314)는 가압 연결부(312, 342)를 통해 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)와 연결되고 가압 밸브(314, 344)를 사용하여 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압을 증가시킬 수 있다. 감압부(324)는 감압 연결부(322, 332)를 통해 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)와 연결되고 감압 밸브(324, 334)를 사용하여 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압을 감소시킬 수 있다. 가압부(314)는 예를 들어, 공기 압축기가 사용될 수 있으며, 감압부(324)는 진공 펌프가 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 파도 발생 장치에 따르면, 보조 체임버(200, 204)가 복수개 형성될 수 있다. 따라서, 파도의 주기 및 크기를 보다 탄력적으로 제어할 수 있다. 구체적인 파도 형성 방법은 후술하도록 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 파도 발생 방법을 설명한다.
가압 밸브(314)를 열어 제1 보조 체임버(200) 내부를 가압하면, 제1 보조 체임버(200) 내부의 기압이 상승하면서, 메인 수조(100) 내의 기압보다 제1 보조 체임버(200) 내부의 기압이 높아지게 된다. 따라서, 제1 보조 체임버(200) 내부의 물이 메인 수조(100)로 이동하면서, 메인 수조(100)의 수위(110a)는 올라가고 제1 보조 체임버(200) 내부의 수위(210a)는 내려가게 된다. 따라서, 메인 수조(100)로 물이 입수되면서 생기는 수위변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S310). 이 때, 발생하는 파도는 수직 방향의 수위 변화에 의한 것이므로, 수직 파도일 수 있다. 한편, 제어부(400)에서는 가압부(314)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있다. 따라서, 메인 수조(100)에서 발생되는 파도의 크기 및 주기 등을 조절할 수 있다.
이 때, 제2 보조 체임버(204)는 감압 밸브(324)를 열어 감압 상태를 유지한다. 즉, 제1 보조 체임버(200)에서 메인 수조(100)로 물이 이동하는 동안, 제2 보조 체임버(204)는 감압될 수 있다.
메인 수조(100) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 제1 보조 체임버(200)와 메인 수조(100)를 연결하는 제1 입수 조절 밸브(152)를 닫고, 제2 보조 체임버(204)와 메인 수조(100)를 연결하는 제2 입수 조절 밸브(158)를 연다. 제2 보조 체임버(204) 내부는 감압 상태를 유지하고 있으므로, 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압은 메인 수조(100) 내의 기압보다 낮다. 따라서, 제2 입수 조절 밸브(158)를 열게 되면, 메인 수조(100) 내의 물이 제2 보조 체임버(204) 내로 이동하게 된다. 이 때, 제2 보조 체임버(204)와 연결된 감압 밸브(324)는 계속 열어 놓아, 감압부(324)를 구성하는 진공 펌프가 보조 체임버(200) 내부의 기압을 계속 감압한다.
그러면, 메인 수조(100) 내의 물이 제2 보조 체임버(204)로 출수되면서, 메인 수조(100)의 수위(110b)는 낮아지고, 제2 보조 체임버(204)의 수위(214b)는 높아지게 되며, 메인 수조(100)에서 물이 출수되면서 생기는 수위 변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S320).
이 때, 제1 보조 체임버(200)는 감압 밸브(324)를 열어 감압 상태를 유지한다. 즉, 메인 수조(100)에서 제2 보조 체임버(204)로 물이 이동하는 동안, 제1 보조 체임버(200)는 감압될 수 있다.
제2 보조 체임버(204) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 제2 보조 체임버(204)와 연결된 감압 밸브(324)를 닫고, 가압 밸브(314)를 열어, 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압을 증가시킨다. 그러면, 제2 보조 체임버(204) 내부의 물이 메인 수조(100)로 이동하게 된다. 이 때, 메인 수조(100) 내의 기압보다 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압이 높아지게 조절하면, 메인 수조(100) 내의 수위(110c)는 높아지고, 제2 보조 체임버(204) 내의 수위(214c)는 낮아지게 된다. 따라서, 메인 수조(100)로 물이 입수되면서 생기는 수위변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S330). 한편, 제어부(400)에서는 가압부(314)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있다. 따라서, 메인 수조(100)에서 발생되는 파도의 크기 및 주기 등을 조절할 수 있다.
이 때에도, 제1 보조 체임버(200)는 감압 밸브(324)를 열어 감압 상태를 유지한다. 즉, 제2 보조 체임버(204)에서 메인 수조(100)로 물이 이동하는 동안, 제1 보조 체임버(200)는 감압될 수 있다. 한편, 제1 보조 체임버(200) 내부의 기압 상태에 따라 감압 정보를 조절할 수 있음은 물론이며, 상기 S320, S330 단계를 진행하는 동안, 제1 보조 체임버(200)를 계속 감압할 수도 있고, 소정 시간 동안만 감압할 수 있음은 물론이다. 또는, S320, S330 단계를 진행하지 않는 때에, 제1 보조 체임버(200)를 감압하는 단계가 추가될 수도 있다.
메인 수조(100) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 제2 보조 체임버(204)와 메인 수조(100)를 연결하는 제2 입수 조절 밸브(158)를 닫고, 제1 보조 체임버(200)와 메인 수조(100)를 연결하는 제1 입수 조절 밸브(152)를 연다. 제1 보조 체임버(200) 내부는 감압 상태를 유지하고 있으므로, 제1 보조 체임버(200) 내부의 기압은 메인 수조(100) 내의 기압보다 낮다. 따라서, 제1 입수 조절 밸브(152)를 열게 되면, 메인 수조(100) 내의 물이 제1 보조 체임버(200) 내로 이동하게 된다. 이 때, 제1 보조 체임버(200)와 연결된 감압 밸브(324)는 계속 열어 놓아, 감압부(324)를 구성하는 진공 펌프가 보조 체임버(200) 내부의 기압을 계속 감압한다.
그러면, 메인 수조(100) 내의 물이 제1 보조 체임버(200)로 출수되면서, 메인 수조(100)의 수위(110d)는 낮아지고, 제1 보조 체임버(200)의 수위(210d)는 높아지게 되며, 메인 수조(100)에서 물이 출수되면서 생기는 수위 변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S340).
이 때, 제2 보조 체임버(204)는 감압 밸브(324)를 열어 감압 상태를 유지한다. 즉, 메인 수조(100)에서 제1 보조 체임버(200)로 물이 이동하는 동안, 제2 보조 체임버(204)는 감압될 수 있다.
한편, 상기 각 단계를 반복함에 따라, 메인 수조(100) 내에서는 연속적으로 수위 변화가 발생하고, 지속적으로 파도를 발생시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 다른 파도 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 6 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치를 사용한 다른 실시예의 파도 발생 방법을 설명한다.
제1 입수 조절 밸브(152) 및 제2 입수 조절 밸브(158)가 모두 열려있는 경우, 메인 수조(100) 내의 수위(110e), 제1 보조 체임버(200) 내의 수위(210e) 및 제2 보조 체임버(204) 내의 수위(214e)는 동일하다(S510).
여기서, 제1 보조 체임버(200)와 연결된 가압 밸브(314) 및 제2 보조 체임버(204)와 연결된 가압 밸브(314)를 열고, 가압부(314)에서 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부를 가압한다. 그러면, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압이 상승하면서, 메인 수조(100) 내의 기압보다 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압이 높아지게 된다. 따라서, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 물이 메인 수조(100)로 이동하면서, 메인 수조(100)의 수위(110f)는 올라가고 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내부의 수위(210f, 214f)는 내려가게 된다. 따라서, 메인 수조(100)로 물이 입수되면서 생기는 수위변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다(S520). 한편, 제어부(400)에서는 가압부(314)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있는데, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)를 동시에 가압하므로, 메인 수조(100)의 수위는 보다 빠르게 증가할 수 있다.
메인 수조(100) 내의 수위가 목표 최고 수위에 도달하면, 제1 보조 체임버(200) 와 제2 보조 체임버(204)와 연결된 가압 밸브(314)를 닫고, 감압 밸브(324)를 연다. 그러면, 제1 보조 체임버(200) 와 제2 보조 체임버(204) 내부의 기압이 낮아지고, 메인 수조(100) 내의 물이 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204) 내로 이동하게 된다(S530). 즉, 메인 수조(100) 내의 물이 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)로 출수되면서, 메인 수조(100)의 수위(110g)는 낮아지고, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)의 수위(210g, 214g)는 높아지게 되며, 메인 수조(100)에서 물이 출수되면서 생기는 수위 변화에 따라 메인 수조(100) 내에서는 파도가 발생하게 된다. 제어부(400)에서는 가압부(314)에서 가하는 압력의 크기를 조절하여 메인 수조(100) 내의 수위 변화를 조절할 수 있는데, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)로 물이 동시에 출수되므로, 메인 수조(100)의 수위는 보다 빠르게 감소할 수 있다.
한편, 상기 각 단계를 반복함에 따라, 메인 수조(100) 내에서는 연속적으로 수위 변화가 발생하고, 지속적으로 파도를 발생시킬 수 있다.
상기 방법에 의하면, 제1 보조 체임버(200) 및 제2 보조 체임버(204)가 동시에 동일한 모드로 동작하기 때문에, 보다 큰 파도를 보다 짧은 주기로 형성할 수 있다.
도 6에 도시된, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파도 발생 장치는, 도 7에 도시된, 파도 발생 방법에 의하여 파도를 발생시키거나, 도 8에 도시된 파도 발생 방법에 의하여 파도를 발생시킬 수 있다. 또는, 제1 보조 체임버(200) 또는 제2 보조 체임버(204) 중의 하나만을 사용하여, 도 3에 도시된 파도 발생 방법에 의하여 파도를 발생시킬 수도 있다.
즉, 형성하려는 파도의 주기 및 크기와 기압 조절부를 구성하는 진공 펌프, 공기 압축기 등의 성능을 고려하여, 최적의 방법으로 파도를 발생시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 20, 30: 파도 발생 장치 100: 메인 수조
200, 204: 보조 체임버 300, 302, 304: 기압 조절부
400: 제어부

Claims (15)

  1. 물이 입수 또는 출수되고, 상기 물의 수위 변화에 의해 파도가 발생되는 메인 수조;
    상기 메인 수조와 연결되어 상기 메인 수조와 물을 주고 받는 하나 이상의 보조 체임버; 및
    상기 보조 체임버와 연결되어 상기 보조 체임버 내부의 기압을 조절하는 기압 조절부를 포함하고,
    상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 기압의 변화에 따라 상기 메인 수조 및 상기 하나 이상의 보조 체임버 사이에 물이 이동하는 파도 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기압 조절부는, 상기 보조 체임버 내부의 공기를 가압하는 공기 압축기를 포함하는 파도 발생 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기압 조절부는, 상기 보조 체임버 내부의 공기를 감압하는 진공 펌프를 포함하는 파도 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 체임버는 제1 보조 체임버 및 제2 보조 체임버를 포함하고,
    상기 제1 보조 체임버 및 상기 제2 보조 체임버 내의 기압을 조절하여 상기 메인 수조에서의 파도의 크기 및 주기를 제어하는 파도 발생 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 보조 체임버 및 상기 제2 보조 체임버는 교대로 메인 수조와 물을 주고 받고,
    상기 제1 보조 체임버 및 상기 제2 보조 체임버는 메인 수조와 물을 주고 받지 않을 때에는 감압 상태를 유지하는 파도 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 체임버 또는 상기 메인 수조는 수위 감지 센서를 더 포함하는 파도 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기압 조절부는 상기 보조 체임버 내부의 공기를 가압하는 공기 압축기 및 상기 보조 체임버 내부의 공기를 감압하는 진공 펌프를 포함하고,
    상기 하나 이상의 보조 체임버는 복수개이고, 상기 복수개의 보조 체임버는 각각 상기 공기 압축기 및 상기 진공 펌프와 연결되며,
    상기 기압 조절부는 상기 복수개의 보조 체임버 내부의 기압을 각각 제어하여 상기 메인 수조에서의 파도의 크기 및 주기를 제어하는 파도 발생 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 체임버 중의 하나에서 상기 메인 수조로 물을 입수시키는 경우에는, 상기 하나 이상의 보조 체임버 중의 하나의 내부를 가압 상태로 유지하고, 상기 하나 이상의 보조 체임버 중의 하나에서 상기 메인 수조에서 물을 출수시키는 경우에는, 상기 하나 이상의 보조 체임버 중의 하나의 내부를 감압 상태로 유지하는 파도 발생 장치.
  9. 파도가 발생되는 메인 수조, 상기 메인 수조와 연결된 제1 보조 체임버 및 제2 보조 체임버를 포함하는 파도 발생 장치에 있어서,
    상기 제1 보조 체임버 내부의 공기를 가압하면서, 상기 제1 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 단계; 및
    상기 제2 보조 체임버 내부의 공기를 감압하면서, 상기 메인 수조에서 상기 제2 보조 체임버로 물을 이동시키는 단계를 포함하여,
    상기 메인 수조 내의 물의 수위변화에 의해 파도를 발생시키는 파도 발생 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 메인 수조에서 상기 제2 보조 체임버로 물을 이동시키는 단계 이후에,
    상기 제2 보조 체임버 내부의 공기를 가압하면서, 상기 제2 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 제1 단계; 및
    상기 제1 보조 체임버 내부의 공기를 감압하면서, 상기 메인 수조에서 상기 제1 보조 체임버로 물을 이동시키는 제2 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 단계 및 제2 단계를 순차적으로 반복하여 연속적으로 파도를 발생시키는 파도 발생 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 제1 보조 체임버 내부로 물이 이동되기 전에, 상기 제1 보조 체임버 내부의 공기를 감압시키는 단계를 포함하는 파도 발생 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 단계는,
    상기 제2 보조 체임버 내부의 공기를 가압하고 상기 제1 보조 체임버 내부 공기를 감압하면서, 상기 제2 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 단계를 포함하는 파도 발생 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 보조 체임버 내부로 물이 입수되기 전에, 상기 제2 보조 체임버 내부 공기의 압력을 감압시키는 단계를 더 포함하는 파도 발생 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 보조 체임버에서 출수된 물을 상기 메인 수조로 입수시키는 단계에서, 상기 제2 보조 체임버 내부 공기의 압력을 감압하는 파도 발생 방법.
  15. 파도가 발생되는 메인 수조 및 상기 메인 수조와 연결된 하나 이상의 보조 체임버를 포함하여 상기 메인 수조 내의 물의 수위 변화에 의해 파도를 발생시키는 파도 발생 방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 공기를 가압하면서, 상기 하나 이상의 보조 체임버에서 상기 메인 수조로 물을 이동시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 보조 체임버 내부의 공기를 감압하면서, 상기 메인 수조에서 상기 하나 이상의 보조 체임버로 물을 이동시키는 단계를 포함하여,
    상기 각 단계를 순차적으로 반복하여 연속적으로 파도를 발생시키는 파도 발생 방법.
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