KR101352417B1 - 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치는, 수평 유동하는 유체를 이용하여 전력을 생산하는 발전 장치로서, 상기 유체 내에 배치되어 상기 수평 유동에 직교하는 양 방향으로 직선 왕복 운동하는 직선 왕복 부재; 상기 직선 왕복 운동을 양방향 회전 운동으로 변환하여 전달하는 제1 변환 유닛; 상기 양방향 회전 운동을 일방향 회전 운동으로 변환하여 출력하는 제2 변환 유닛; 및 상기 제2 변환 유닛으로부터 출력되는 상기 일방향 회전 운동을 이용하여 전력을 생산하는 발전 유닛;을 포함한다.

Description

발전 장치{POWER GENERATOR}

본 발명은 조류 발전 장치에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, 수평 유동하는 유체 내에서 반복적으로 승강하는 부재를 이용한 조류 발전 장치에 관한 것이다.

전력 생산 분야에서 아직까지는 화력 발전 또는 원자력 발전이 큰 비중을 차지하는 것이 사실이다. 미래에 화석 연료가 고갈되면 화력 발전은 더 이상 사용할 수 없을 것이며, 원자력 발전은 사고 발생시 치명적인 결과를 면하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서 화력 발전 및 원자력 발전을 대체할 수 있는 대안적인 발전 장치들의 개발이 절실한 실정이며, 그 중 하나로 거론되는 것이 조류 발전이다. 조류 발전은 자연적인 조류(tidal stream)를 이용하므로 댐 시설이 불필요하며 주변 환경에의 영향이 거의 없는 등의 여러 가지 장점을 지닌다.

조류 발전은 그 명칭에서 알 수 있듯이 바다에 적용되는 것이 일반적이지만, 빠른 유속을 지닌 하천에도 동일한 원리로 적용 가능하다. 따라서 본 발명에서 조류 발전이라 함은 바다 뿐만 아니라 하천 등에 적용되어 유체의 수평 유동 에너지로부터 전력을 생산하는 발전 장치를 의미하는 것으로 사용한다.

조류 발전 방식에는 조류에 의해 한 방향으로 회전하는 임펠러(impeller)를 이용하는 방식, 조류에 의해 상하로 왕복하는 날개(wing) 형상의 승강 부재를 이용하는 방식 등이 있다.

승강 부재를 이용하는 조류 발전 장치의 경우, 승강 부재의 왕복 운동을 단방향 회전 운동으로 변환하는 것을 간단한 구조를 통해 달성할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은, 승강 부재를 이용하는 조류 발전 장치에 있어서 승강 부재의 왕복 운동을 비교적 간단한 구조를 통해 단방향의 회전 운동으로 변환 가능한 조류 발전 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 수평 유동하는 유체를 이용하여 전력을 생산하는 발전 장치로서, 상기 유체 내에 배치되어 상기 수평 유동에 직교하는 양 방향으로 직선 왕복 운동하는 직선 왕복 부재; 상기 직선 왕복 운동을 양방향 회전 운동으로 변환하여 전달하는 제1 변환 유닛; 상기 양방향 회전 운동을 일방향 회전 운동으로 변환하여 출력하는 제2 변환 유닛; 및 상기 제2 변환 유닛으로부터 출력되는 상기 일방향 회전 운동을 이용하여 전력을 생산하는 발전 유닛;을 포함하는 발전 장치를 제공한다.

상기 제2 변환 유닛은, 제1 샤프트에 장착되며 상기 제1 변환 유닛에 의해 양방향으로 회전 구동되는 제1 및 제2 양방향 회전 기어; 상기 제1 샤프트에 평행한 제2 샤프트에 장착된 제1 및 제2 아이들러 기어; 상기 제2 샤프트에 평행하며 상기 일방향 회전 운동을 출력하는 제3 샤프트에 장착된 제1 및 제2 출력 기어; 및 상기 제3 샤프트와 상기 제1 및 제2 출력 기어 사이에 각각 구비되며, 제1 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하되 제2 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하지 않는 제1 및 제2 단방향 클러치 부재;를 포함하며, 상기 제1 양방향 회전 기어는 상기 제1 출력 기어와 맞물리고, 상기 제2 양방향 회전 기어는 제1 아이들러 기어에 맞물리며, 상기 제2 아이들러 기어는 상기 제2 출력 기어와 맞물릴 수 있다.

상기 제1 및 제2 양방향 회전 기어는 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 아이들러 기어도 일체로 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 양방향 회전 기어는 동일 형상의 평 기어이고, 상기 제1 및 제2 아이들러 기어도 동일 형상의 평 기어이며, 상기 제1 및 제2 출력 기어도 동일 형상의 평 기어일 수 있다.

상기 제2 양방향 회전 기어와 상기 제1 아이들러 기어 간의 기어 비(gear ratio)는 1:1 일 수 있다.

상기 제1 변환 유닛은, 일단이 상기 직선 왕복 부재에 링크 결합되어 양방향으로 스윙 운동하는 스윙 부재; 상기 스윙 부재의 양방향 스윙 운동에 연동하여 양방향으로 회전하는 제1 회전 부재; 상기 제1 회전 부재와 이격 배치된 제2 회전 부재; 및 상기 제1 회전 부재의 양방향 회전을 상기 제2 회전 부재에 전달하는 회전력 전달 부재;를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 회전 부재는 각각 풀리로 구비되고, 상기 전달 부재는 벨트로 구비될 수 있다.

상기 제2 회전 부재는 상기 제1 샤프트에 고정 결합될 수 있다.

상기 직선 왕복 부재는 상하로 왕복하는 것일 수 있다.

상기 유체는 해수 또는 강물일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 양방향 회전을 일방향 회전으로 변환하여 출력하는 일방향 변환 유닛으로서, 제1 샤프트에 장착되며 양방향 회전을 입력받는 제1 및 제2 양방향 회전 기어; 상기 제1 샤프트에 평행한 제2 샤프트에 장착된 제1 및 제2 아이들러 기어; 상기 제2 샤프트에 평행하며 상기 일방향 회전을 출력하는 제3 샤프트에 장착된 제1 및 제2 출력 기어; 및 상기 제3 샤프트와 상기 제1 및 제2 출력 기어 사이에 각각 구비되며, 제1 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하되 제2 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하지 않는 제1 및 제2 단방향 클러치 부재;를 포함하며, 상기 제1 양방향 회전 기어는 상기 제1 출력 기어와 맞물리고, 상기 제2 양방향 회전 기어는 제1 아이들러 기어에 맞물리며, 상기 제2 아이들러 기어는 상기 제2 출력 기어와 맞물리는, 일방향 변환 유닛을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2 및 3은 도 1의 조류 발전 장치에 구비되는 제1 변환 유닛을 설명하기 위한 측면도로서, 도 2는 직선 왕복 부재의 상승시 제1 변환 유닛의 동작을 나타내며, 도 3은 직선 왕복 부재의 하강시 제1 변환 유닛의 동작을 나타낸다.
도 4는 도 1의 조류 발전 장치에 구비되는 제2 변환 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 5는 직선 왕복 부재가 상승할 때 제2 변환 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 직선 왕복 부재가 하강할 때 제2 변환 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치에 대해 상세히 설명한다.

일반적으로 조류(tidal stream)는 해수의 수평 유동을 일컫지만, 전술한 바와 같이 본 발명에서 조류는 해수의 수평 유동 뿐만 아니라 하천의 수평 유동 등 포함하는 의미로 사용한다. 또한, 일반적으로 조류 발전은 해수의 수평 유동 에너지로부터 전력을 생산하는 발전 방식을 일컫지만, 본 발명에 따른 조류 발전은 바다 뿐만 아니라 수평 유동을 지닌 하천 등에도 마찬가지로 적용 가능하므로, 본 발명에서 조류 발전은 해수의 수평 유동 에너지로부터 전력을 생산하는 발전 방식에 한정하지 않고 유체의 수평 유동 에너지로부터 전력을 생산하는 다양한 발전 방식을 포함하는 의미로 이해해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치의 개략적인 사시도이며, 도 2 및 3은 도 1의 조류 발전 장치에 구비되는 제1 변환 유닛을 설명하기 위한 측면도로서, 여기서 도 2는 직선 왕복 부재의 상승시 제1 변환 유닛의 동작을 나타내고 도 3은 직선 왕복 부재의 하강시 제1 변환 유닛의 동작을 나타내며, 도 4는 도 1의 조류 발전 장치에 구비되는 제2 변환 유닛의 개략적인 사시도이다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치(1)는, 직선 왕복 부재(100), 제1 변환 유닛(200), 제2 변환 유닛(300), 및 발전 유닛(400)을 포함한다.

직선 왕복 부재(100)는 바다 또는 강물과 같은 유체 내에 배치되며 특히 빠른 수평 유동을 지닌 구역에 배치됨이 바람직하다. 직선 왕복 부재(100)는 대략 날개(wing) 형상을 하고 있으며 측면에서 보면 유선형이다. 그리고 직선 왕복 부재(100)의 전단부(110)는 그것의 후단부(120)보다 더 두껍다. 조류의 흐름을 따라 전단부(110)는 후단부(120)에 대해 상류에 배치된다. 다시 말해서 직선 왕복 부재(100)는 전단부(110) 쪽에서 후단부(120) 쪽으로 조류가 흐르도록 배치된다.

조류 발전 장치(1) 가동시, 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α, 도 2 참조)이 조절됨으로써 직선 왕복 부재(100)가 상하로 직선 왕복 운동할 수 있다. 보다 구체적으로, 전단부(110)가 후단부(120)보다 더 높아지게 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α)이 조절됨으로써 직선 왕복 부재(100)가 위로 상승하며, 반대로 후단부(120)가 전단부(110)보다 더 높아지게 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α)이 조절됨으로써 직선 왕복 부재(100)가 아래로 하강한다.

이러한 직선 왕복 부재(100)의 승강은 직선 왕복 부재(100)의 상하면에 작용하는 압력 차이에 의한 것으로, 이러한 승강 원리는 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자라면 충분히 이해할 수 있는 것이므로 그에 관한 보다 자세한 설명은 생략한다. 그리고 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α) 조절은 본 발명이 제안하고자 하는 주요 기술적 사상에 속하지 않으므로, 도면들 상에서 직선 왕복 부재(100)의 경사각 조절을 위한 구성들은 생략되어 있음을 유의해야 한다.

한편, 본 실시예에서 직선 왕복 부재(100)는 상하로 왕복 운동하도록 구성되었지만, 이는 단지 예시적인 것으로서, 대안적인 다른 실시예들에서 직선 왕복 부재(100)는 연직 방향으로 배치되어 좌우로 왕복 운동하도록 구성될 수도 있다.

제1 변환 유닛(200)은 직선 왕복 부재(100)의 직선 왕복 운동을 양방향 회전 운동으로 변환하여 제2 변환 유닛(300)에 전달하기 위한 것으로서, 스윙 부재(210), 제1 회전 부재(220), 제2 회전 부재(230), 및 회전력 전달 부재(240)를 포함한다.

스윙 부재(210)는 길다란 로드(rod) 형상을 하고 있다. 스윙 부재(210)의 일단부는 전술한 직선 왕복 부재(100)에 링크 결합되며, 스윙 부재(210)의 타단부는 제1 회전 부재(220)를 지지하는 지지 샤프트(221)에 고정 결합된다. 따라서 스윙 부재(210)는 직선 왕복 부재(100)의 직선 왕복 운동에 연동하여 상하로 반복적으로 스윙하는 운동을 하게 된다. 즉, 스윙 부재(210)는 양방향 스윙 운동을 반복한다.

제1 회전 부재(220)는 그것의 지지 샤프트(221)에 고정 결합되어 지지 샤프트(221) 회전시 그것과 함께 회전 가능하게 장착된다. 본 실시예에서 제1 회전 부재(220)는 풀리(pulley)로 구비된다. 이러한 제1 회전 부재(220)는 스윙 부재(210)의 반복적인 스윙 운동에 연동하여 양방향으로(즉, 시계 방향 및 시계 반대 방향으로) 반복 회전한다.

제2 회전 부재(230)는 제1 회전 부재(220)와 이격 배치된다. 보다 구체적으로, 제2 회전 부재(230)는 제1 회전 부재(220)로부터 상방으로 일정 거리 떨어져 배치된다. 따라서 제2 회전 부재(230)는 제1 회전 부재(220)와 달리 수면 위에 배치된다. 제1 회전 부재(220)와 마찬가지로 제2 회전 부재(230)는 풀리로 구비된다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 회전 부재(220)의 직경이 제2 회전 부재(230)의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다.

회전력 전달부재(240)는 제1 회전 부재(220)의 양방향 회전을 제2 회전 부재(230)에 전달하기 위한 것으로, 이에 회전력 전달부재(240)는 제1 회전 부재(220) 및 제2 회전 부재(230)를 감싸도록 배치된다. 본 실시예에서 회전력 전달부재(240)는 장력(tension)을 통해 회전력을 전달하는 벨트(belt)로 구비된다.

본 실시예에서는 제1 및 제2 회전부재(220, 230)는 풀리로 구비되고 회전력 전달부재(240)는 벨트로 구비되지만, 대안적인 다른 실시예들에서는 제1 및 제2 회전부재(220, 230)는 스프로켓(sprocket)으로 구비되고 회전력 전달부재(240)는 체인(chain)으로 구비될 수도 있다.

도 2 및 3을 참조하여, 직선 왕복 부재(100)의 직선 왕복 운동에 따른 제1 변환 유닛(200)의 동작을 살펴본다.

먼저 도 2를 참조한다.

직선 왕복 부재(100)의 선단부(110)가 그것의 후단부(120)보다 더 높아지도록 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α)이 조절됨으로써 직선 왕복 부재(100)는 조류(T)로부터 상승력을 받게 된다. 따라서 직선 왕복 부재(100)는 위로 상승하며, 이에 따라 직선 왕복 부재(100)에 링크 결합된 스윙 부재(210)는 위로 스윙 운동한다. 그러면 스윙 부재(210)가 고정 결합된 지지 샤프트(221)는 시계 방향으로 회전하며 지지 샤프트(221)에 고정 결합된 제1 회전 부재(220)도 함께 시계 방향으로 회전한다. 그리고 제1 회전 부재(220)의 회전력이 회전력 전달 부재(240)에 의해 제2 회전 부재(230)에 전달됨으로써 제2 회전부재(230) 역시 시계 방향으로 회전된다. 이처럼 직선 왕복 부재(100)가 상승할 때 제1 변환 유닛(200)은 제2 회전 부재(230)를 통해 시계 방향의 회전 운동을 출력한다.

다음으로 도 3을 참조한다.

직선 왕복 부재(100)의 후단부(120)가 그것의 전단부(110)보다 더 높아지도록 직선 왕복 부재(100)의 경사각(α)이 조절됨으로써 직선 왕복 부재(100)는 조류(T)로부터 하강력을 받게 된다. 따라서 직선 왕복 부재(100)는 아래로 하강하며, 이에 따라 직선 왕복 부재(100)에 링크 결합된 스윙 부재(210)는 아래로 스윙 운동한다. 그러면 스윙 부재(210)가 고정 결합된 지지 샤프트(221)는 반시계 방향으로 회전하며 제1 회전 부재(220)도 함께 반시계 방향으로 회전한다. 그리고 제1 회전 부재(220)의 회전력이 회전력 전달 부재(240)에 의해 제2 회전 부재(230)에 전달됨으로써 제2 회전 부재(230)도 반시계 방향으로 회전된다. 이처럼 직선 왕복 부재(100)가 하강할 때 제1 변환 유닛(200)은 제2 회전 부재(230)를 통해 반시계 방향의 회전 운동을 출력한다.

요컨대, 본 실시예에 따른 조류 발전 장치(1) 가동시, 직선 왕복 부재(100)는 상하 방향의 직선 왕복 운동을 반복하며, 이에 따라 제1 변환 유닛(200)은 직선 왕복 운동을 양방향(시계 방향 및 반시계 방향)의 회전 운동으로 변환하여 출력한다.

제2 변환 유닛(300)은 제1 변환 유닛(200)에 의해 출력된 양방향 회전 운동을 전달받아 일방향의 회전 운동으로 변환하여 출력하기 위한 것이다.

도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 제2 변환 유닛(300)은, 제1 샤프트(301)에 장착된 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)와, 제2 샤프트(302)에 장착된 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)와, 제3 샤프트(303)에 장착된 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)와, 제3 샤프트(303)와 제1 및 제2 출력 기어(350, 360) 사이에 각각 배치된 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)를 포함한다. 도면들로부터 제1, 제2, 및 제3 샤프트들(301, 302, 303)은 서로 평행함을 알 수 있다.

제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)는 동일 형상의 평 기어(spur gear)로 구비되며 따라서 동일한 개수의 기어 이(gear tooth)를 갖는다. 명확히 도시되지 않았지만 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)는 일체로 형성된다. 이러한 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)는 제1 샤프트(301)에 고정 결합된다. 앞서 설명한 제1 변환 유닛(200)의 제2 회전 부재(230)도 제1 샤프트(301)에 고정 결합되어 있으므로, 제2 회전 부재(230)가 양방향으로 회전 운동함에 따라 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)도 양방향으로 회전 운동을 하게 된다.

제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)는 동일 형상의 평 기어로 구비되며 따라서 동일한 개수의 기어 이(gear tooth)를 갖는다. 명확히 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)는 일체로 형성된다. 이러한 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)는 제2 샤프트(302)에 고정 결합된다. 여기서 제1 아이들러 기어(330)는 전술한 제2 양방향 회전 기어(320)와 맞물려 있다. 따라서, 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320) 회전 기어가 양방향으로 회전하면 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)도 양방향으로 회전한다. 다만, 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)의 회전 방향과 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)의 회전 방향은 반대가 됨을 쉽게 이해할 수 있다. 한편, 상호 맞물려 있는 제1 아이들러 기어(330)와 제2 양방향 회전 기어(320)의 기어 비(gear ratio)는 1:1 인 것이 바람직하다.

제1 및 제2 출력 기어(350, 360)는 동일 형상의 평 기어로 구비되며 따라서 동일한 개수의 기어 이(gear tooth)를 갖는다. 제1 출력 기어(350)는 제1 단방향 클러치 부재(370)를 통해 제3 샤프트(303)에 장착되며, 제2 출력 기어(360)는 제2 단방향 클러치 부재(380)를 통해 제3 샤프트(303)에 장착된다. 제1 출력 기어(350)는 제1 양방향 회전 기어(310)에 바로 맞물리며, 제1 양방향 회전 기어(310)와 반대 방향으로 회전한다. 반면, 제2 출력 기어(360)는 제2 아이들러 기어(340)에 맞물리며, 제2 양방향 회전 기어(320)와 같은 방향으로 회전한다. 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)의 기어 이(gear tooth)의 개수는 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)의 기어 이(gear tooth)의 개수보다 적다. 따라서 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)의 각속도는 다른 기어들(310,320,330,340)의 각속도보다 더 크다.

제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)는 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)와 제3 샤프트(303) 사이에 배치되며, 제3 샤프트(303)에 고정 결합된다. 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)는 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)의 제1 방향 회전은 제3 샤프트(303)에 전달하지만 제1 방향(예로써, 시계 방향)에 반대되는 제2 방향(예로써, 반시계 방향)의 회전은 제3 샤프트(303)에 전달하지 않는다. 이러한 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)에 의해 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)는 제1 방향 회전시에는 제3 샤프트(303)를 동일 방향으로 구동하지만 제2 방향 회전시에는 헛돌게 된다. 본 실시예에서 상기 제1 방향은 시계 방향인 것으로 특정하여 설명한다. 하지만 대안적인 다른 실시예에서 상기 제1 방향은 반시계 방향일 수 있다. 여기서 주목할 것은 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)가 제3 샤프트(303)에 전달할 수 있는 회전 방향은 서로 동일하다는 점이다. 이러한 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)가 구비됨으로써 제3 샤프트(303)는 제1 방향(본 실시예에서는 시계 방향)으로만 연속적으로 회전할 수 있다. 즉, 제3 샤프트(303)는 단방향 회전 운동을 출력할 수 있다.

제2 변환 유닛(300)의 동작에 대한 보다 자세한 설명은 도 5 및 6을 참조하여 후술하기로 한다.

발전 유닛(400)은, 도 1에 도시된 바와 같이 제3 샤프트(303)에 연결되며, 따라서 제3 샤프트(303)의 단방향 회전 운동으로부터 전력을 생산할 수 있다. 단방향의 회전 동력을 이용하여 전력 생산이 가능함은 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이미 공지된 기술 분야에 속하는 발전 유닛(400)에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

미설명 부호 501 및 502는 로드 형상의 한 쌍의 지지 로드 가리키며, 각각의 지지 로드(501, 502)는 그 양단이 지지 샤프트(221) 및 제1 샤프트(301)에 결합됨으로써 지지 샤프트(221)를 지지함과 동시에 지지 샤프트(221)와 제1 샤프트(301) 간의 간격을 일정하게 유지한다.

도 5 및 6을 참조하여 전술한 제2 변환 유닛(300)의 동작에 대해 보다 자세히 설명한다. 도 5는 직선 왕복 부재가 상승할 때 제2 변환 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 직선 왕복 부재가 하강할 때 제2 변환 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.

먼저 도 5를 참조한다.

앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 직선 왕복 부재(100)가 상승할 때 제1 변환 유닛(200)은 제2 회전 부재(230)를 통해 시계 방향의 회전 운동을 출력한다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 변환 유닛(200)의 제2 회전 부재(230)는 제1 샤프트(301)에 고정 결합되어 있으므로, 이것에 고정 결합된 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)도 시계 방향으로 회전한다. 그리고, 제2 양방향 회전 기어(320)에 제1 아이들러 기어(330)가 맞물려 있으므로, 일체로 형성된 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)는 반시계 방향으로 회전한다. 이때, 제1 출력 기어(350)는 제1 양방향 회전 기어(310)에 바로 맞물려 있으므로 '반시계 방향'으로 회전할 것이고, 제2 출력 기어(360)는 제2 아이들러 기어(340)에 맞물려 있으므로 '시계 방향'으로 회전할 것이다. 전술했듯이 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)에 결합된 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)는 시계 방향의 회전력 만을 전달하므로, 제1 출력 기어(350)의 반시계 방향 회전력은 제3 샤프트(303)에 전달되지 않는 반면, 제2 출력 기어(360)의 시계 방향 회전력은 제3 샤프트(303)에 전달된다. 따라서, 제3 샤프트(303)는 제2 출력 기어(360)로부터 전달된 시계 방향 회전력에 의해 '시계 방향'으로 회전한다.

다음으로 도 6을 참조한다.

앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 직선 왕복 부재(100)가 하강할 때 제1 변환 유닛(200)은 제2 회전 부재(230)를 통해 반시계 방향의 회전 운동을 출력한다. 그러면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 변환 유닛(200)의 제2 회전 부재(230)는 제1 샤프트(301)에 고정 결합되어 있으므로, 이것에 고정 결합된 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310, 320)도 반시계 방향으로 회전한다. 그리고, 제2 양방향 회전 기어(320)에 제1 아이들러 기어(330)가 맞물려 있으므로, 일체로 형성된 제1 및 제2 아이들러 기어(330, 340)는 시계 방향으로 회전한다. 이때, 제1 출력 기어(350)는 제1 양방향 회전 기어(310)에 바로 맞물려 있으므로 '시계 방향'으로 회전할 것이고, 제2 출력 기어(360)는 제2 아이들러(340)에 맞물려 있으므로 '반시계 방향'으로 회전할 것이다. 전술했듯이 제1 및 제2 출력 기어(350, 360)에 결합된 제1 및 제2 단방향 클러치 부재(370, 380)는 시계 방향의 회전력 만을 전달하므로, 제1 출력 기어(350)의 시계 방향 회전력은 제3 샤프트(303)에 전달되는 반면, 제2 출력 기어(360)의 반시계 방향 회전력은 제3 샤프트(303)에 전달되지 않는다. 따라서, 제3 샤프트(303)는 제1 출력 기어(350)으로부터 전달된 시계 방향 회전력에 의해 '시계 방향'으로 회전한다.

직선 왕복 부재(100)가 상승할 때에나 하강할 때에도 제1 출력 기어(303)는 항상 시계 방향으로 회전함을 이해할 수 있다. 본 실시예에 따른 조류 발전 장치(1)의 가동 중에 직선 왕복 부재(100)는 상승 운동 및 하강 운동을 반복하며, 따라서 제1 출력 기어(303)는 일 방향(본 실시예에서는 시계 방향)으로 계속적으로 회전한다. 따라서 제1 출력 기어(303)에 의해 제공되는 일 방향 회전력을 이용하여 발전 유닛(400)으로부터 전력이 생산될 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치(1)에 의하면, 6개의 기어(310,320,330,340,350,360)와 2개의 단방향 클러치 부재(370,380)로 구성되는 비교적 간단한 구조의 제2 변환 유닛(300)에 의해 양방향 회전 운동을 단방향 회전 운동으로 변환할 수 있다. 여기서 제1 및 제2 양방향 회전 기어(310,320)는 일체로 형성되고 제1 및 제2 아이들러 기어(330,340)도 일체로 형성되므로, 제2 변환 유닛(300)에 구비되는 기어의 개수는 4개로 볼 수 있다. 이처럼 제2 변환 유닛(300)의 구조가 비교적 간단하므로 종래에 비해 조류 발전 장치(1)의 제조 비용이 절감됨은 물론 그것의 설치를 위해 필요한 공간이 감소될 수 있다.

1 : 조류 발전 장치 100 : 직선 왕복 부재
200 : 제1 변환 유닛 210 : 스윙 부재
220 : 제1 회전 부재 230 : 제2 회전 부재
240 : 회전력 전달 부재 300 : 제2 변환 유닛
301 : 제1 샤프트 302 : 제2 샤프트
303 : 제3 샤프트 310 : 제1 양방향 회전 기어
320 : 제2 양방향 회전 기어 330 : 제1 아이들러 기어
340 : 제2 아이들러 기어 350 : 제1 출력 기어
360 : 제2 출력 기어 370 : 제1 단방향 클러치 부재
380 : 제2 단방향 클러치 부재 400 : 발전 유닛

Claims (11)

1. 수평 유동하는 유체를 이용하여 전력을 생산하는 발전 장치로서,
   상기 유체 내에 배치되어 상기 수평 유동에 직교하는 양 방향으로 직선 왕복 운동하는 직선 왕복 부재;
   상기 직선 왕복 운동을 양방향 회전 운동으로 변환하여 전달하는 제1 변환 유닛;
   상기 양방향 회전 운동을 일방향 회전 운동으로 변환하여 출력하는 제2 변환 유닛; 및
   상기 제2 변환 유닛으로부터 출력되는 상기 일방향 회전 운동을 이용하여 전력을 생산하는 발전 유닛;을 포함하며,
   상기 제1 변환 유닛은,
   일단이 상기 직선 왕복 부재에 링크 결합되어 양방향으로 스윙 운동하는 스윙 부재;
   상기 스윙 부재의 양방향 스윙 운동에 연동하여 양방향으로 회전하는 제1 회전 부재;
   상기 제1 회전 부재와 이격 배치된 제2 회전 부재; 및
   상기 제1 회전 부재의 양방향 회전을 상기 제2 회전 부재에 전달하는 회전력 전달 부재;를 포함하는 발전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 변환 유닛은,
   제1 샤프트에 장착되며 상기 제1 변환 유닛에 의해 양방향으로 회전 구동되는 제1 및 제2 양방향 회전 기어;
   상기 제1 샤프트에 평행한 제2 샤프트에 장착된 제1 및 제2 아이들러 기어;
   상기 제2 샤프트에 평행하며 상기 일방향 회전 운동을 출력하는 제3 샤프트에 장착된 제1 및 제2 출력 기어; 및
   상기 제3 샤프트와 상기 제1 및 제2 출력 기어 사이에 각각 구비되며, 제1 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하되 제2 방향의 회전력은 제3 샤프트에 전달하지 않는 제1 및 제2 단방향 클러치 부재;를 포함하며,
   상기 제1 양방향 회전 기어는 상기 제1 출력 기어와 맞물리고, 상기 제2 양방향 회전 기어는 제1 아이들러 기어에 맞물리며, 상기 제2 아이들러 기어는 상기 제2 출력 기어와 맞물리는 발전 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 양방향 회전 기어는 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 아이들러 기어도 일체로 형성되는 발전 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 양방향 회전 기어는 동일 형상의 평 기어이고, 상기 제1 및 제2 아이들러 기어도 동일 형상의 평 기어이며, 상기 제1 및 제2 출력 기어도 동일 형상의 평 기어인 발전 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2 양방향 회전 기어와 상기 제1 아이들러 기어 간의 기어 비(gear ratio)는 1:1 인 발전 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 회전 부재는 각각 풀리로 구비되고, 상기 전달 부재는 벨트로 구비되는 발전 장치.
   
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 직선 왕복 부재는 상하로 왕복하는 발전 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 해수 또는 강물인 발전 장치.
11. 삭제

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