KR101411630B1 - Floating body for wave power generation and wave power generator using the same - Google Patents

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KR101411630B1 KR1020130010555A KR20130010555A KR101411630B1 KR 101411630 B1 KR101411630 B1 KR 101411630B1 KR 1020130010555 A KR1020130010555 A KR 1020130010555A KR 20130010555 A KR20130010555 A KR 20130010555A KR 101411630 B1 KR101411630 B1 KR 101411630B1
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정현수
김병우
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조진욱
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Provided are a floating body for wave power generation and a wave power generator including the same. According to an embodiment of the present invention, the floating body for wave power generation may comprise: a box main body filled with a liquid; partitions partitioning the inside of the box main body by being movably coupled inside the box main body; and position adjusting parts varying the positions of the partitions in order to adjust the metacenter (GM) of the box main body.

Description

파력 발전용 부체 및 이를 포함하는 파력발전장치{Floating body for wave power generation and wave power generator using the same}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a wave power generation apparatus and a wave power generation apparatus including the same,

본 발명은 파력 발전용 부체 및 이를 포함하는 파력발전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wave generating power source and a wave power generating device including the same.

일반적인 발전방법에는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전, 원자력을 이용한 원자력발전 등이 있다.Typical power generation methods include hydroelectric power generation, thermal power generation using fossil fuel, and nuclear power generation using nuclear power.

이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비와 발전설비를 가동시키기 위한 막대한 양의 에너지원을 필요로 하며 설치장소에 제약이 따른다.These development methods require a large amount of energy source to operate large-scale power generation facilities and power generation facilities, and there are restrictions on installation sites.

특히, 화력발전에 이용되는 에너지원으로서 석유나 석탄 등의 화석연료는 타 연료에 비해 그 의존도가 매우 크기 때문에 자원 고갈 등의 문제를 야기하고, 그 사용이 영구적이지 못하다는 한계를 안고 있다. 또한, 대기오염과 방사능의 유출 우려가 있어 환경 친화적이지 않다는 문제가 있다. In particular, fossil fuels such as petroleum and coal as energy sources used for thermal power generation have a large dependence on fossil fuels compared to other fuels, causing problems such as depletion of resources, and their use is not permanent. In addition, there is a concern that air pollution and radioactivity may leak out, which is not environmentally friendly.

이와 같이, 최근에는 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제점이 부각되면서 자연에너지를 직접적으로 이용하여 전기를 발생시킬 수 있으며, 대규모의 발전설치가 필요 없는 대체에너지의 개발이 요구되고 있다.In recent years, the problem of depletion of fossil fuels and problems of environmental pollution have been highlighted, so that it is possible to generate electricity using natural energy directly, and development of alternative energy that does not require large-scale power generation installation is required.

이러한 대체에너지를 이용한 장치로는 태양열, 조력, 파력, 풍력 및 수력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이며 영구적으로 에너지원을 활용할 수 있는 발전장치들이 개발되고 있다.As such devices using alternative energy, power generation devices capable of utilizing environmentally-friendly and permanent energy sources using natural energy such as solar heat, tidal power, wave power, wind power and water power are being developed.

이러한 발전장치 중 파력발전장치는 파에 의한 부유체의 병진 또는 회전 운동을 이용한 형태로, 이러한 운동에너지를 변환하여 전기에너지를 생산하는 장치이다.Among such power generation devices, the wave power generation device is a device that uses the translational or rotational motion of the float due to waves, and converts the kinetic energy to produce electric energy.

종래의 파력발전장치는 발전효율을 증가시키기 위해 파에너지를 부유체의 운동으로 가능한 많이 전달하려 하였고 그 방법에 따라 다양한 형태의 부유체 형상이 제시되었다.　 In order to increase the power generation efficiency, the conventional wave power device has been proposed to transmit wave energy as much as possible to the motion of the float, and various forms of float are proposed according to the method.

그러나, 종래의 파력발전장치는 파 에너지 자체를 직접 이용하기 때문에 해상 상태에 따라 발전 효율이 낮아질 수 있고, 더욱이 잔잔한 해상조건에서는 발전효율이 급격히 떨어지는 문제가 있다. 또한, 종래의 파력발전장치는 발전 효율을 증가시키기 위해 파 에너지가 큰 곳에 설치할 경우 발전장치 자체의 손상 위험성이 있었다.However, since the conventional wave power generation apparatus directly uses the wave energy itself, the power generation efficiency can be lowered depending on the sea condition, and further, there is a problem that the power generation efficiency drops sharply under a calm sea condition. In addition, in the conventional wave power generation device, there is a risk of damaging the power generation device itself when installed in a place where the wave energy is large in order to increase the power generation efficiency.

이와 같이, 종래의 파력장치는 파력 발전이 가능한 지역이 제한되고, 안정적인 전기를 지속적으로 생산할 수 없으며, 이에 따라 실질적인 전기 생산 효율이 낮아 경제성 및 실용성이 떨어지는 요인이 된다.As described above, the conventional wave power device is limited in the area where the wave power can be generated, and can not continuously produce stable electricity, resulting in a low electric generation efficiency, resulting in poor economical efficiency and practicality.

본 발명의 실시예들은 파도 특성에 따라 파력 발전용 부체가 운동할 수 있도록 하여 공진에 의한 운동에너지를 증가시켜 발전효율을 향상시키는 수 있는 파력 발전용 부체 및 이를 포함하는 파력발전장치를 제공하는 것이다.Embodiments of the present invention provide a wave generator for a wave generator capable of increasing the kinetic energy by resonance by allowing a wave generator to move according to a wave characteristic, and a wave generator including the same .

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 액체가 채워지는 박스본체와; 상기 박스본체의 내부를 구획하도록 상기 박스본체 내에 이동 가능하게 결합되는 격벽과; 상기 박스본체의 메타센터(GM)가 조절되도록 상기 격벽의 위치를 가변시키는 위치조절부를 포함하는 파력 발전용 부체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid container comprising: a box body filled with liquid; A partition wall movably coupled within the box body to partition the inside of the box body; And a position adjuster for varying the position of the partition so that the metacentric center of the box body is adjusted.

상기 박스본체의 메타센터를 조절함으로써, 파랑의 주기에 따라 상기 박스본체의 고유주기가 상기 파랑의 주기에 동기화되어 공진이 유도될 수 있다.By adjusting the metacentric center of the box body, resonance can be induced by synchronizing the natural period of the box body with the wave period according to the wave period.

상기 박스본체의 정면부에는 경사면이 형성될 수 있다.An inclined surface may be formed on the front portion of the box body.

상기 위치조절부는, 상기 박스본체의 내측면을 따라 수평방향으로 배열된 래크기어와; 상기 래크기어에 치합되도록 상기 격벽의 단부에 회전가능하게 결합되는 피니언기어와; 상기 피니언기어가 상기 래크기어를 따라 이동하도록 상기 피니언기어를 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.Wherein the position adjusting unit comprises: a razor-piece arranged horizontally along an inner surface of the box body; A pinion gear rotatably coupled to an end of the partition so as to mesh with the pinion; And a driving unit for rotating the pinion gear such that the pinion gear moves along the rack shaft.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 파도에 의해 요동하는 파력 발전용 부체와; 상기 파력 발전용 부체가 수선면 상에 위치하도록 상기 파력 발전용 부체를 회전 가능하게 지지하는 구조체와; 상기 파력 발전용 부체와 상기 구조체 중 어느 하나에 설치되어, 상기 파력 발전용 부체의 회전운동시 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부를 포함하는 파력발전장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wave generator comprising: a wave generator for oscillating by a wave; A structural body rotatably supporting the wave generating body so that the wave generating body is positioned on a water surface; And a power generator installed in any one of the wave generator and the structure to convert the kinetic energy generated during the rotation motion of the wave generator into electric energy.

본 발명의 실시예들에 따르면, 파도 특성에 따라 파력 발전용 부체가 운동할 수 있도록 구성함으로써 공진에 의한 운동에너지를 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 파력 발전용 부체의 회전운동량을 증가시킬 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to increase the kinetic energy due to resonance by constructing the wave generating body to be able to move according to the wave characteristics, thereby increasing the rotational momentum of the wave generating body, The efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체가 파랑에 의해 회전운동하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 내부의 수선면을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 자유표면효과를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체를 투시하여 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 격벽을 정면에서 바라본 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치를 측면에서 바라본 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치를 정면에서 바라본 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a wave generating member according to an embodiment of the present invention is rotated by waves. FIG.
2 is a view showing a water surface of an inside of a wave generating power source according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining a free surface effect of a wave generating member according to an embodiment of the present invention;
4 is a perspective view showing a wave generating body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view of a partition wall of a body for power generation according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 6 is a side view of a wave generator according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a front view of a wave generator according to an embodiment of the present invention; FIG.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 파력 발전용 부체 및 이를 포함하는 파력발전장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, And the description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체가 파랑에 의해 회전운동하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 내부의 수선면을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 자유표면효과를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체를 투시하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체의 격벽을 정면에서 바라본 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a state in which a wave generating member according to an embodiment of the present invention is rotated by waves; FIG. 2 is a cross- 3 is a view for explaining a free surface effect of a wave generating member according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing a wave generating body according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a front view of a partition of a wave generating body according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 실시예에서는 파력 발전용 부체가 부유식 구조물에 적용된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the present embodiment will exemplify a case where a wave generating power source is applied to a floating structure.

본 발명에서의 부유식 구조물이라 함은, 부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 부유식 가스저장재기화 설비(floating storage and regasification unit, or FSRU)와 같은 부유식 해양 구조물을 포함하며, 이외에도 예를 들어 상선이나 여객선 또는 드릴쉽(drill ship)과 같이 자항능력을 가지고 추진 가능한 선박을 모두 포함할 수 있다.The floating structure in the present invention means a floating structure such as a floating production storage and offloading unit (FPSO) or a floating storage and regasification unit (or FSRU) Including offshore structures, as well as vessels capable of self propulsion, such as, for example, merchant ships, passenger ships, or drill ships.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 파력 발전용 부체(100)는, 내부에 물이 채워지는 박스본체(110)와, 박스본체(110)의 내부를 구획하도록 박스본체(110) 내에 이동 가능하게 결합되는 격벽(120)과, 박스본체(110)의 메타센터(GM)가 파랑의 주기에 따라 조절되도록 격벽(120)의 위치를 가변시키는 위치조절부(130)를 포함할 수 있다.1 to 5, a wave power generator 100 according to the present embodiment includes a box body 110 in which water is filled, a box body 110 for partitioning the inside of the box body 110, And a position adjusting unit 130 for changing the position of the partition 120 so that the metacentric center GM of the box body 110 is adjusted according to the period of the wave, .

본 실시예에 따르면, 해상의 파도 특성에 따라 파력 발전용 부체(100)가 운동할 수 있도록 구성함으로써 공진에 의한 운동에너지를 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 파력 발전용 부체(100)의 회전운동량을 증가시킬 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있다.According to this embodiment, it is possible to increase the kinetic energy due to the resonance by configuring the body 100 for wave power generation to be able to move according to the wave characteristics of the sea. Through this, the amount of rotation of the body 100 for wave power generation The power generation efficiency can be improved.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 파력 발전용 부체(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to Figs. 1 to 5, the respective constitutions of the wave generator main body 100 according to the present embodiment will be described in more detail.

박스본체(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 파도에 의해 요동될 수 있도록 수선면 상에 배치될 수 있다. 또한, 박스본체(110)는 그 내부에 자유표면을 갖는 액체가 채워지도록 중공부를 갖는 박스형상의 탱크 형태로 이루어질 수 있다.The box body 110 can be disposed on the waterline so as to be swung by the waves as shown in Fig. In addition, the box body 110 may be formed in the form of a box-like tank having a hollow portion therein so as to be filled with liquid having a free surface.

여기서, 자유표면을 갖는 액체로는 주변에서 공급되는 해수를 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 파력 발전용 부체(100)의 설계 조건에 따라 다양한 특성을 갖는 액체를 포함할 수 있다.Here, as the liquid having a free surface, seawater supplied from the periphery may be used, but the present invention is not limited thereto, and may include liquid having various properties according to the design conditions of the wave generator 100.

이러한 박스본체(110)는 예를 들어 해상에 계류중인 부유식 구조물(10)에 연결부재(12)를 통해 지지되게 설치될 수 있다.Such a box body 110 may be installed, for example, to be supported by a connecting member 12 to a floating structure 10 pivoting in the sea.

본 실시예에서는, 파도에 대한 박스본체(110)의 종방향 동요, 즉 종동요(pitching)를 보다 크게 하기 위해, 박스본체(110)가 파도의 진행방향(도 1의 화살표 참조)을 향해 마주보게 설치될 수 있다.　즉, 박스본체(110)는 정면부가 파도에 부딪치는 방향으로 설치될 수 있으며, 이러한 파랑의 주기에 의해 박스본체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 피봇(pivot)축(112)을 기준으로 그 전후 방향으로 종동요를 발생시킬 수 있다.In this embodiment, in order to increase the longitudinal direction of the box body 110 with respect to the wave, that is, to increase the pitching, the box body 110 is moved in the direction of the wave Can be installed. In other words, the box body 110 can be installed in a direction in which the front surface part hits the wave, and by the period of the wave, the box body 110 can be pivoted about the pivot axis 112 It is possible to generate a swaying motion in the forward and backward directions.

구체적으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 박스본체(110)의 정면부에는 경사면이 형성될 수 있다. 이에 따라 박스본체(110)의 측면은 도 1의 수평방향을 기준으로 일측에서 타측으로 갈수록 상하방향 폭이 일정하게 유지되다가 감소하는 형상을 갖게 된다.Specifically, as shown in FIGS. 1 to 4, a sloped surface may be formed on the front surface of the box body 110. Accordingly, the side surface of the box body 110 has a shape in which the width in the up-and-down direction is kept constant and decreased from one side toward the other side with reference to the horizontal direction in FIG.

이와 같이, 박스본체(110)의 정면부에 경사면을 형성함으로써, 박스본체(110)가 파도에 부딪칠 때마다 박스본체(110)가 전후 방향으로 보다 크게 종동요할 수 있다.Thus, by forming the inclined surface on the front surface of the box body 110, the box body 110 can be more longitudinally moved in the front-rear direction every time the box body 110 hits the wave.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 박스본체(110)의 무게중심(G)은 박스본체(110)의 부력중심(B) 보다 낮게 위치할 수 있다. 이와 같이, 박스본체(110)의 무게중심(G)이 부력중심(B) 보다 낮게 형성되면, 박스본체(110)의 상하 운동은 억제되고 외력이 작용하더라도 큰 복원력을 갖게 된다.3, the center of gravity G of the box body 110 may be positioned lower than the center of buoyancy B of the box body 110. As shown in FIG. When the center of gravity G of the box body 110 is formed lower than the center of the buoyancy force B, the vertical movement of the box body 110 is suppressed and a large restoring force is obtained even when an external force is applied.

따라서, 박스본체(110)가 해수에 의해 부력을 받게 되면 무게중심(G)이 부력중심(B)보다 낮게 위치함에 따라 큰 복원력을 가지며, 파도에 의해 전후 방향으로의 종동요가 쉽게 발생할 수 있어 제자리로 쉽게 복원될 수 있다.Accordingly, when the box body 110 receives the buoyancy by the seawater, the center of gravity G is positioned lower than the buoyancy center B and has a large restoring force. It can be easily restored to its original position.

이를 위해, 박스본체(110) 내부에는 앞서 상술한 바와 같이 물이 채워질 수 있으며, 이를 통해 박스본체(110)의 무게중심(G)을 부력중심(B)보다 낮게 설정할 수 있다.For this, the box body 110 may be filled with water as described above, and the center of gravity G of the box body 110 may be set to be lower than the buoyancy center B.

본 실시예에서는, 이렇게 박스본체(110)가 종동요시 발생하는 회전력(즉, 운동에너지)을 이용하여 후술할 발전부(300)를 통해 전기 에너지로 변환할 수 있다.In this embodiment, the box body 110 can be converted into electrical energy through the power generation unit 300, which will be described later, by using the rotational force (i.e., kinetic energy) generated during the swaying motion.

본 실시예에 따르면, 이러한 박스본체(110)의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽(120)이 배치될 수 있다. 참고로, 여기서 전후 방향이라 함은 도 1을 기준으로 좌우방향 길이가 상하방향 길이보다 긴 장방형의 박스본체(110)를 측면에서 볼 때 박스본체(110)의 정면부와 후면부를 잇는 수평방향을 의미하는 것이다.According to the present embodiment, at least one partition 120 may be disposed inside the box body 110. Herein, the forward and backward direction refers to a direction perpendicular to the horizontal direction connecting the front portion and the rear portion of the box body 110 when viewed from the side of the rectangular box body 110 having a longer length in the left-right direction than the up- It means.

격벽(120)은, 박스본체(110)의 내부를 여러 개의 공간으로 구획할 수 있는 부재로서, 박스본체(110) 내에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 격벽(120)은 적어도 하나 이상이 박스본체(110) 내부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 각각의 격벽(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 박스본체(110)의 종방향으로 복수 개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.The partition 120 is a member that can partition the inside of the box body 110 into a plurality of spaces and can be movably coupled within the box body 110. [ At least one of the partition walls 120 may be slidably coupled to the inside of the box body 110. In this case, as shown in FIG. 2, a plurality of the partition walls 120 may be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the box body 110.

이러한 격벽(120)의 개수는 박스본체(110)의 크기와 그에 따른 고유주기 및 이것이 설치되는 장소에서의 파랑의 주기 등과 같은 설계조건에 의해 다양하게 변동될 수 있다.The number of the barrier ribs 120 may be variously changed according to the size of the box body 110, the inherent cycle of the box body 110, and the design conditions such as the period of the wave at the place where the barrier ribs 120 are installed.

본 실시예에 따르면, 박스본체(110)의 고유주기가 변동되도록 격벽(120)의 위치를 가변시킬 수 있으며, 이렇게 격벽(120)의 위치를 가변시킴으로써 박스본체(110)의 메타센터(GM)를 필요에 따라 조절할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 후술할 위치조절부(130)가 박스본체(110) 내의 적어도 하나 이상의 격벽(120)의 위치를 적절히 이동시킴으로써, 박스본체(110)의 메타센터를 필요에 따라 변동시킬 수 있다.According to the present embodiment, the position of the partition 120 can be varied so that the natural period of the box body 110 is changed. By thus changing the position of the partition 120, Can be adjusted as needed. That is, as shown in FIG. 2, the position adjustment unit 130, which will be described later, appropriately moves at least one of the partition walls 120 in the box body 110, Can be changed.

이와 같이, 격벽(120)의 위치를 파랑의 주기에 맞춰 적절히 가변하여 박스본체(110)의 메타센터를 조절함으로써, 파랑의 주기에 따라 박스본체(110)의 고유주기가 상기 파랑의 주기에 동기화되어 공진현상이 유도될 수 있다. 따라서, 박스본체(110)의 공진에 의한 운동에너지를 증가시킬 수 있어, 이를 통해 파력 발전용 부체(100)의 회전운동량을 증가시킬 수 있으며, 주변 파랑의 크기에 상관없이 발전효율을 일정하게 유지할 수 있다.In this way, by adjusting the position of the barrier rib 120 appropriately according to the period of the wave to adjust the metacentric center of the box body 110, the natural period of the box body 110 is synchronized with the period of the blue So that a resonance phenomenon can be induced. Accordingly, the kinetic energy due to the resonance of the box body 110 can be increased, thereby increasing the rotational momentum of the wave generating body 100 and maintaining the generation efficiency constant irrespective of the size of the surrounding wave. .

이와 같이 적어도 하나 이상의 격벽(120)의 위치를 조절함으로써 박스본체(110)의 메타센터가 변동되는 원리를 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The principle of changing the metacentric center of the box body 110 by adjusting the position of at least one of the partition walls 120 will be described with reference to FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 박스본체(110)에 부분적으로 물이 채워지면, 파력과 같은 외력이 작용할 때마다 물이 자유롭게 움직이는데, 이러한 액체의 움직임은 중량의 이동과 같은 효과를 가져온다. 이러한 효과를 자유표면효과(Free Surface Effect)라고 한다. 즉, 자유표면을 갖는 액체가 일측으로 기울면 그 액체의 무게중심은 박스본체(110)의 무게중심(G)을 수직과 수평 양방향으로 이동시키는 효과를 가져온다.As shown in FIG. 3, when the box body 110 is partially filled with water, the water moves freely whenever an external force such as a wave force acts. Such movement of the liquid brings about the same effect as movement of the weight. This effect is called the Free Surface Effect. That is, when the liquid having the free surface inclines to one side, the center of gravity of the liquid brings about the effect of moving the center of gravity G of the box body 110 in both vertical and horizontal directions.

여기서, 수직방향의 이동효과는 작은 경사각에서는 무시할 정도로 작지만, 수평방향의 이동효과는 복원아암(righting arm)을 감소시키는 결과를 초래한다. 이를 도 3을 통해 설명하면, 자유표면을 가진 액체의 무게중심이 g에서 g1으로 이동되면, 박스본체(110)의 무게중심은 G에서 G1으로 이동하고, 복원아암은 GZ에서 G1Z1으로 크기가 감소되는 것을 알 수 있다.Here, the movement effect in the vertical direction is negligibly small at a small inclination angle, but the movement effect in the horizontal direction results in a reduction of the righting arm. 3, when the center of gravity of the liquid having the free surface moves from g to g 1 , the center of gravity of the box body 110 moves from G to G 1 , and the restoring arm moves from G 1 to G 1 Z 1 < / RTI >

이러한 복원아암의 감소는 박스본체(110)의 무게중심(center of gravity)이 G에서 Gv로 상승한 것과 같은 효과를 준다. 이렇게 자유표면효과에 의한 가상의 중심이동거리를 Free Surface Correction (도 3에서 FSC)라고 하며, Gv에서 메타센터(M)까지의 거리를 Effective Metacentric Height (도 3에서 GMeff)라고 한다.This reduction of the restoring arms has the same effect that the center of gravity of the box body 110 is raised from G to G v . The virtual center shift distance due to the free surface effect is referred to as Free Surface Correction (FSC in FIG. 3), and the distance from G v to the metacentric center M is referred to as Effective Metacentric Height (GM eff in FIG. 3).

따라서, 본 실시예에서는 적어도 하나 이상의 격벽(120)의 위치를 후술할 위치조절부(130)를 이용하여 조절함으로써 박스본체(110) 내에 채워진 액체의 자유표면을 가변시킬 수 있으며, 이를 통해 박스본체(110)의 메타센터(GM)의 크기를 가변시킬 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, the position of at least one of the partition walls 120 is adjusted by using the position adjusting unit 130 to be described later, so that the free surface of the liquid filled in the box body 110 can be varied, The size of the meta-center (GM) of the meta-center 110 can be varied.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 박스본체(110)의 무게중심을 필요에 따라 가변할 수 있음으로써, 박스본체(110)의 메타센터 크기(GM)(즉, 도 3에 도시된 G와 M 간의 거리)를 파랑의 주기에 동기화되도록 크게 또는 작게 제어할 수 있다.As described above, according to this embodiment, since the center of gravity of the box body 110 can be varied as required, the metacentric size GM of the box body 110 (i.e., between G and M shown in FIG. 3) Distance) can be controlled to be large or small so as to be synchronized with the blue period.

한편, 위치조절부(130)는 앞서 설명한 바와 같이 박스본체(110)의 메타센터(GM)가 조절되도록 격벽(120)의 위치를 가변시키는 장치이다.The position adjustment unit 130 is a device for varying the position of the partition 120 so that the metacentric GM of the box body 110 is adjusted as described above.

본 실시예에 따르면, 위치조절부(130)는, 박스본체(110)의 내측면을 따라 수평방향으로 배열된 래크기어(rack gear, 132)와, 래크기어(132)에 치합되도록 격벽(120)의 단부에 회전가능하게 결합되는 피니언기어(pinion gear, 134)와, 이러한 피니언기어(134)가 래크기어(132)를 따라 이동하도록 피니언기어(134)를 회전시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.The position adjusting unit 130 includes a rack gear 132 arranged horizontally along the inner surface of the box body 110 and a rack gear 132 disposed on the rack gear 132 in such a manner as to mesh with the rack gear 132. [ A pinion gear 134 rotatably coupled to an end of the pinion gear 120 and a driving unit for rotating the pinion gear 134 to move the pinion gear 134 along the pinion gear 132 ).

구체적으로, 래크기어(132)는 도 4에 도시된 바와 같이 박스본체(110)의 종방향을 따라 일렬 또는 다수 열로 배치될 수 있다.Specifically, the rails 132 may be arranged in a row or in multiple rows along the longitudinal direction of the box body 110 as shown in FIG.

피니언기어(134)는 도 5에 도시된 바와 같이 격벽(120)의 단부에 회전가능하게 결합될 수 있으며, 구동부(미도시)에서 제공되는 회전력에 의해 회전할 수 있다. 구동부는 모터를 포함할 수 있으며, 이러한 모터의 구동축이 피니언기어(134)의 회전축에 결합될 수 있다. 즉, 모터의 구동에 의해 피니언기어(134)가 회전하면서 격벽(120)을 이동시킬 수 있다.The pinion gear 134 may be rotatably coupled to an end of the partition 120 as shown in FIG. 5, and may be rotated by a rotational force provided by a driving unit (not shown). The drive unit may include a motor, and the drive shaft of the motor may be coupled to the rotation shaft of the pinion gear 134. [ That is, by driving the motor, the pinion gear 134 can rotate and move the partition 120.

본 실시예에서, 피니언기어(134)가 모터의 회전에 의해 회전하도록 설치되어 있으나, 반드시 한정되지 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있다.In this embodiment, the pinion gear 134 is provided so as to rotate by the rotation of the motor, but is not necessarily limited to and can be modified into various forms.

이와 같이 기어방식의 위치조절부(130)를 이용하여 각각의 격벽(120)이 박스본체(110)의 내측을 따라 이동 가능하도록 구성함으로써, 앞서도 살펴본 바와 같이 박스본체(110)의 메타센터를 가변적으로 조절할 수 있으며, 이를 통해 파랑의 주기에 따라 박스본체(110)의 고유주기를 상기 파랑의 주기에 동기화시켜 본 실시예에 따른 파력 발전용 부체(100)의 공진현상을 유도할 수 있다.By configuring the partitioning walls 120 to be movable along the inside of the box body 110 by using the geared position adjusting unit 130 as described above, it is possible to make the metacenters of the box body 110 variable So that the natural period of the box body 110 is synchronized with the period of the wave according to the period of the wave to induce the resonance phenomenon of the body 100 for power generation according to the present embodiment.

한편, 본 실시예에 따른 위치조절부(130)는 다양한 센서 등을 통해 관측된 파랑의 주기에 따라 격벽(120)의 위치를 가변시킬 수 있도록 구동부(미도시)를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부에는 구동부의 구동을 제어할 수 있도록 컴퓨터, 회로 등이 내장될 수 있으며, 외부 장치와 전기적으로 연결되도록 입출력단자를 구비할 수 있다.The position adjusting unit 130 may include a controller (not shown) for controlling the driving unit (not shown) to vary the position of the barrier rib 120 according to the period of the wave observed through various sensors, As shown in FIG. The control unit may include a computer, a circuit, and the like so as to control driving of the driving unit, and may include input / output terminals to be electrically connected to the external device.

제어부는, 사용자 또는 사용자의 의도에 의해 설계된 컴퓨터의 조작에 따른 전기적 신호를 전달받아 구동부인 모터에 동작 신호를 인가함으로써, 피니언기어(134)의 회전을 제어할 수 있다.The control unit receives the electrical signal according to the operation of the computer designed by the intention of the user or the user and can control the rotation of the pinion gear 134 by applying the operation signal to the motor serving as the driving unit.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전용 부체(100)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이러한 파력 발전용 부체(100)를 이용하여 발전을 하는 파력발전장치(1000)에 대해 설명하도록 한다.The present invention has been described above with reference to the exemplary embodiments of the present invention. Hereinafter, a wave generator 1000 for generating power using the wave generator 100 will be described.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치(1000)를 측면에서 바라본 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치(100)를 정면에서 바라본 도면이다.FIG. 6 is a side view of a wave power generator 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front view of a wave power generator 100 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 파력발전장치(1000)는, 파도에 의해 요동하는 파력 발전용 부체(100)와, 파력 발전용 부체(100)가 수선면 상에 위치하도록 파력 발전용 부체(100)를 회전 가능하게 지지하는 구조체(200)와, 파력 발전용 부체(100)의 회전운동시 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부(300)를 포함할 수 있다.The wave power generator 1000 according to the present embodiment includes a wave generating power source 100 that swings by a wave and a wave generating unit 100 that rotates the wave generating unit 100 such that the wave generating unit 100 is positioned on the water surface. And a power generation unit 300 for converting kinetic energy generated during rotational movement of the wave generating member 100 into electric energy.

본 실시예의 경우, 파력 발전용 부체(100)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예들과 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.In the case of this embodiment, the constitution and operation of the wave generating power source 100 are the same as or corresponding to those of the above-described embodiments, and a description thereof will be omitted.

본 실시예에서는, 파력 발전용 부체(100)가 구조체(200)에 회전 가능하게 설치될 수 있다.In this embodiment, the wave generator main body 100 can be rotatably installed in the structure 200. [

구조체(200)는 예를 들어 수심이 낮은 해역에 설치될 수 있으며, 이 경우 구조체(200)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 파력 발전용 부체(100)를 수선면에 대해 일정한 높이로 유지시킬 수 있는 지지부재(210)를 포함할 수 있다. 이러한 지지부재(210)를 통해 구조체(200)가 해저면에 고정되게 설치될 수 있다.The structure 200 may be installed in a sea area having a low depth of water, for example. In this case, the structure 200 may be constructed such that the wave generator main body 100 has a constant height And a support member 210 that can be held. The structure 200 may be fixed to the sea floor through the support member 210.

한편, 비록 도시되지는 않았으나, 구조체(200)는 물에 뜰 수도 있으며, 이 경우 구조체(200)를 수면상에 계류시킬 수 있는 지지부재를 더 포함할 수 있다. 이러한 지지부재는 예를 들어 무어링 라인(mooring line)과 같은 계류장치를 포함할 수 있다.On the other hand, although not shown, the structure 200 may be floated in water, in which case it may further comprise a support member capable of mooring the structure 200 on the surface of the water. Such support members may include a mooring device, such as, for example, a mooring line.

한편, 전술한 실시예와 같이, 구조체(200)는 물에 뜰 수 있는 선박이나 부유식 해상 구조물과 같은 부유식 구조물(10)에 의해 지지될 수도 있다.On the other hand, as with the embodiments described above, the structure 200 may be supported by a floating structure 10 such as a ship capable of floating in water or a floating sea structure.

즉, 물 위에 뜰 수 있는 부유식 구조물(10)에 의해 구조체(200)가 지지될 수 있으며, 이렇게 지지된 구조체(200)에 결합된 파력 발전용 부체(100)가 수선면 상에 위치할 수 있다. 여기서, 수선면이란 해수 표면을 말하는 것으로서, 파력 발전용 부체(110)는 일부가 해수에 잠긴 상태로 설치될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 파력 발전용 부체(110)는 양측이 구조체(200)에 의해 고정되어 횡방향으로의 회전이 제한되며, 종방향으로의 종동요만 발생할 수 있다.That is, the structure 200 can be supported by the floating structure 10 that can float on the water, and the wave generating member 100 coupled to the supported structure 200 can be positioned on the water surface have. Here, the water surface refers to the sea water surface, and the wave power generation body 110 can be partially installed in the seawater. Also, as shown in FIG. 7, both sides of the wave generating power source 110 are fixed by the structure 200 so that the rotation in the horizontal direction is limited, and only the longitudinal movement in the longitudinal direction can be generated.

따라서, 본 실시예에 따른 파력발전장치(1000)는 설치될 해역의 수심에 상관없이 다양한 방식의 지지부재에 의해 파력발전장치(1000)가 일정한 높이에서 계류될 수 있다.Accordingly, the wave power generator 1000 according to the present embodiment can be moored at a constant height by various supporting members regardless of the water depth of the sea area to be installed.

발전부(300)는 파력 발전용 부체(100)의 회전운동시 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 파력 발전용 부체(100)와 구조체(200) 중 어느 하나에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 발전부(300)가 구조체(200) 내에 배치된 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 발전부(300)의 구동축은 도 7에 도시된 바와 같이 파력 발전용 부체(100)의 피봇축(112) 단부에 연결될 수 있다.The power generation unit 300 is a device for converting kinetic energy generated during rotation of the wave generating member 100 into electric energy and may be installed in any one of the wave generating member 100 and the structure 200 . In this embodiment, the power generation unit 300 is arranged in the structure 200. [ In this case, the drive shaft of the power generation unit 300 may be connected to the end of the pivot shaft 112 of the wave generator main body 100 as shown in FIG.

본 실시예에서는, 발전부(300)가 해저면에 지지되는 구조체(200)에 설치된 경우를 도시하고 있으나, 발전부(300)의 설치된 위치나 개수 등은 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. 본 실시예에서 발전부(300)는 공지된 다양한 기술이 적용될 수 있으므로 연결구조나 구성 및 작용 등에 대한 상세한 설명은 생략한다.Although the present embodiment shows a case where the power generating unit 300 is installed on the structure 200 supported by the sea floor, the position and the number of the power generating unit 300 are not limited thereto, have. In the present embodiment, since various known technologies can be applied to the power generation unit 300, a detailed description of the connection structure, configuration, operation, and the like will be omitted.

또한, 본 실시예에서 발전부(300)는 파력 발전용 부체(100)의 피봇축(112)에 연결되어 회전 운동이 직접적으로 전달될 수 있으며, 파력 발전용 부체(100)의 피봇축(112)과 발전부(300)의 구동축 사이에 감/가속기(미도시)가 더 설치될 수 있다. 이러한 감/가속기는 파력 발전용 부체(100)의 회전 운동을 증폭시켜 발전부(300)의 구동축으로 전달할 수 있으며, 이를 통해 본 실시예에 따른 파력발전장치(1000)의 발전 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.In this embodiment, the power generating unit 300 is connected to the pivot shaft 112 of the body 100 for power generation and can be directly transmitted to the pivot shaft 112 of the body 100 for power generation. Accelerator (not shown) may be further installed between the power generator 300 and the driving shaft of the power generator 300. Acceleration / deceleration can be amplified and transmitted to the drive shaft of the power generation unit 300, thereby further increasing the power generation efficiency of the wave power generation apparatus 1000 according to the present embodiment. .

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 부유식 구조물 12: 연결부재
100: 파력 발전용 부체 110: 박스본체
112: 피봇축 120: 격벽
130: 위치조절부 132: 래크기어
134: 피니언기어 200: 구조체
210: 지지부재 300: 발전부10: Floating structure 12: Connecting member
100: wave generating member 110: box body
112: Pivot axis 120:
130: position adjusting section 132:
134: Pinion gear 200: Structure
210: support member 300:

Claims (5)

내부 공간에 액체가 일부 채워지는 박스본체와;
상기 박스본체의 내부를 구획하도록 상기 박스본체 내에 이동 가능하게 결합되는 격벽과;
상기 박스본체의 메타센터(GM)가 조절되도록 상기 격벽의 위치를 가변시키는 위치조절부를 포함하되,
상기 박스본체의 무게중심은 상기 박스본체의 부력중심보다 낮게 설정되고,
상기 격벽이 제1 위치에 있는 경우, 상기 박스본체는 제1 메타센터를 갖고,
상기 격벽이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 있는 경우, 상기 박스본체는 상기 제1 메타센터와 다른 제2 메타센터를 갖는, 파력 발전용 부체.A box body partially filled with liquid in an inner space;
A partition wall movably coupled within the box body to partition the inside of the box body;
And a position adjusting unit for changing a position of the partition so that the metacentric center of the box body is adjusted,
The center of gravity of the box body is set lower than the center of buoyancy of the box body,
When the partition is in the first position, the box body has a first metacenter,
Wherein the box body has a second metacentric different from the first metacentric when the partition is in a second position different from the first position. 제1항에 있어서,
상기 박스본체의 메타센터를 조절함으로써, 파랑의 주기에 따라 상기 박스본체의 고유주기가 상기 파랑의 주기에 동기화되어 공진이 유도되는, 파력 발전용 부체.The method according to claim 1,
Wherein the resonance is induced by synchronizing the natural period of the box body with the period of the wave according to the period of the wave by adjusting the meta center of the box body. 제1항에 있어서,
상기 박스본체의 정면부에는 경사면이 형성되는, 파력 발전용 부체.The method according to claim 1,
And a slope is formed in a front portion of the box body. 제1항에 있어서,
상기 위치조절부는,
상기 박스본체의 내측면을 따라 수평방향으로 배열된 래크기어와;
상기 래크기어에 치합되도록 상기 격벽의 단부에 회전가능하게 결합되는 피니언기어와;
상기 피니언기어가 상기 래크기어를 따라 이동하도록 상기 피니언기어를 회전시키는 구동부를 포함하는, 파력 발전용 부체.The method according to claim 1,
Wherein the position adjusting unit comprises:
A razor-piece arranged horizontally along the inner surface of the box body;
A pinion gear rotatably coupled to an end of the partition so as to mesh with the pinion;
And a driving unit that rotates the pinion gear such that the pinion gear moves along the rack shaft. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 파력 발전용 부체와;
상기 파력 발전용 부체가 수선면 상에 위치하도록 상기 파력 발전용 부체를 회전 가능하게 지지하는 구조체와;
상기 파력 발전용 부체와 상기 구조체 중 어느 하나에 설치되어, 상기 파력 발전용 부체의 회전운동시 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부를 포함하는, 파력발전장치.A wave generating power source according to any one of claims 1 to 4;
A structural body rotatably supporting the wave generating body so that the wave generating body is positioned on a water surface;
And a power generator installed in either one of the wave generating power source and the structure to convert kinetic energy generated in the rotating motion of the wave generating power source into electric energy.
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