KR101507761B1 - 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법 - Google Patents

조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101507761B1
KR101507761B1 KR20140057109A KR20140057109A KR101507761B1 KR 101507761 B1 KR101507761 B1 KR 101507761B1 KR 20140057109 A KR20140057109 A KR 20140057109A KR 20140057109 A KR20140057109 A KR 20140057109A KR 101507761 B1 KR101507761 B1 KR 101507761B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
algae
power generation
aberration
tidal current
shaped
Prior art date
Application number
KR20140057109A
Other languages
English (en)
Inventor
신동련
신련섭
Original Assignee
신동련
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신동련 filed Critical 신동련
Priority to KR20140057109A priority Critical patent/KR101507761B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101507761B1 publication Critical patent/KR101507761B1/ko
Priority to EP15792702.1A priority patent/EP3144522B8/en
Priority to US15/310,435 priority patent/US10330073B2/en
Priority to PCT/KR2015/004705 priority patent/WO2015174706A1/ko
Priority to CN201580024303.XA priority patent/CN106460779A/zh
Priority to JP2017512617A priority patent/JP6754752B2/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00—Water wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/40—Flow geometry or direction
    • F05B2210/404—Flow geometry or direction bidirectional, i.e. in opposite, alternating directions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/50—Inlet or outlet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

본 발명의 조류발전용 부유체는, 수차와 상기 수차에 연결되는 발전장치를 포함하여 이루어지는 발전부와, 전면과 후면으로부터 상기 수차를 향하여 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로를 구비하는 몸체부를 포함하는 이루어진다. 본 발명의 조류발전용 부유체는 폭이 좁은 해협과 같은 지형에서 조류 유출입로의 길이 방향이 조류의 방향과 일치하도록 다수 대 병렬로 배치하고, 조류의 유속에 따라 조류발전용 부유체의 흘수를 조절하는 방식으로, 정조에 가까워져 조류의 유속이 느려지는 때에도 발전이 원활하게 이루어지는 발전방법을 제공한다.

Description

조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법 {FLOATING BODY AND POWER GENERATING METHOD FOR TIDAL CURRENT POWER GENERATION}
본 발명은 조류를 이용해 발전을 하는 조류발전용 부유체(浮游體)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류가 강한 해협이나 수로와 같은 곳에서 조류를 효율적으로 이용할 수 있는 조류발전용 부유체와 이들 부유체를 다수 대 이용하여 발전하는 방법에 관한 것이다.
산업의 발전에 따라 화석연료를 사용한 발전량이 증대하고, 이에 따라 지구 온난화와 같은 환경 문제가 발생하고 있다. 또한 화석연료 또한 한정된 매장량 때문에 언젠가를 이를 대체할 새로운 에너지원의 개발이 필요해 지고 있다. 이를 해결할 방법으로 수력, 원자력, 태양열, 조력 등을 이용한 다양한 발전 방법이 제시되었고, 또 상용화가 이루어져 왔다.
우리나라는 조수간만의 차가 큰 해안을 보유하고 있어, 조력 발전에 유리한 지형학적 장점이 있다. 특히 다도해로 이루어진 서해안과 남해안은 섬과 육지, 또는 섬과 섬 사이에 빠른 조류가 형성되는 해협 또는 수로가 산재하므로 이를 이용한 조류발전의 가능성도 풍부하다.
일례로 국내에서 조류가 가장 빠르다고 알려진 울돌목의 경우, 밀물과 썰물 시 조류의 최고속도는 일반 바다의 3배 이상인 5~6m/sec 에 이르므로 조류 발전에 최적조건을 갖춘 것으로 평가된다.
대표적인 조류 발전의 방식은 내부에 발전 장치를 구비한 타워형 구조물을 바다에 설치하는 방식, 축류식 블레이드를 내장한 구조물을 해저 또는 해중에 설치하는 방식, 발전용 수차가 설치된 선박 같은 부유체를 이용하는 방식으로 구분된다.
조류 발전 장치가 내장되는 타워형 구조물에 대한 내용은 한국등록특허 제10-0762375호에 개시되어 있다.
이러한 타워형 구조물은 해저 지반에 단단하게 고정하기 위하여 해저 기초공사를 수행해야 하는데, 조류가 강한 해협에서는 그 공사의 난이도가 매우 높고, 비용이 많이 드는 단점이 있다. 항상 강한 조류가 흐르는 물속에 고정되어 있어 설치 후 재료의 분리가 일어나는 불량이 발생하기 쉽고, 유지 보수가 대단히 어렵다는 문제가 있다.
프로펠러식 블레이드 발전장치를 내장한 구조물을 해저 또는 해중에 설치하는 방식은 한국등록특허 제10-1222187호, 한국공개특허 제10-2012-0075251호 등에 개시되어 있다.
이러한 장치들 역시 발전장치 자체가 설치되는 구조물이 해저 지반에 고정되어야 한다는 점에서 상기 타워형 구조물에 설치되는 조류발전장치와 동일한 문제점을 갖는다.
발전용 수차가 설치된 선박 같은 부유체를 이용하는 방식은 일본공개특허 특개평7-301171호, 한국등록특허 제10-1039080호 등에 개시되어 있으며, 부유체의 하부 또는 측면을 따라 흐르는 물을 이용하기 위한 수차가 설치되는 구성이 일반적이다.
상기 종래기술들을 구체적으로 살펴보면, 일본공개특허 특개평7-301171호에 개시된 기술은, 소정 간격을 갖는 한 쌍의 배 형상 공동체 사이에 수차를 설치하여 댐의 방수로와 같은 좁은 공간에서 사용하는 것으로서, 물의 표층에서만 사용 가능한 구조이므로 해협과 같이 비교적 수심이 깊은 곳에서는 적용하기 어렵고, 한 쌍의 배 형상 공동체는 단순히 연결용지주대로 연결되어 있으므로 바다와 같은 거친 환경에서는 쉽게 파손될 우려가 있다.
상기 한국등록특허 제10-1039080호에 개시된 기술은, 발전장치를 갖춘 선박을 조력발전용 제방을 설치할 곳으로 이동시킨 후, 선박에 바닷물을 채워 선박을 수로에 하강시켜 바닥에 고정함으로써, 선박이 제방을 겸하도록 하는 발전설비를 구축할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이 기술은 선박이 제방을 겸하는 것이기 때문에 한 번 제 위치에 고정되어 발전 중일 때에는 선박의 이동이 제한되는 단점이 있으며, 항상 물과 접촉하게 되는 선박의 바닥부에는 발전용 수차를 설치하기 어려운 문제점이 있다.
또한 위에서 언급한 종래기술들은 물론이고, 통상의 종래 조류 발전장치들은 조류의 유속이 충분할 때에는 발전이 원활하게 이루어지지만, 정조(停潮)시처럼 유속이 느려지는 시간대에는 발전 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생한다. 이와 같이 종래 조류발전은 발전량이 일정하게 유지되지 못하고, 조류 에너지의 활용 효율이 낮다는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-0762375호 한국등록특허 제10-1222187호 한국공개특허 제10-2012-0075251호 일본공개특허 특개평7-301171호 한국등록특허 제10-1039080호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 바지선 형태의 부유체 하부에 수차형 발전장치를 설치하여 밀물과 썰물에 관계없이 항상 발전이 가능하며, 정조(停潮)에 가까워져 조류의 유속이 느려지는 때에도 발전이 원활하게 이루어지는 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법을 제공하려는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조류발전용 부유체는, 수차와 상기 수차에 연결되는 발전장치를 포함하여 이루어지는 발전부와, 전면과 후면으로부터 상기 수차를 향하여 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로를 구비하는 몸체부를 포함하는 이루어진다.
그리고 상기 몸체부는, 평형수가 저장되는 공간부와, 평형수를 유입 및 배출하기 위한 평형수 유출입구를 포함하며, 이때 상기 공간부는, 평형수의 유입 및 배출이 독립적으로 이루어질 수 있는 다수의 밀폐구역이 구획되도록 구성할 수 있다.
한편 상기 몸체부는, 내부에 공간부를 형성하고, 상기 공간부에 밸러스트 탱크가 수용되는 형식으로 구성하여도 무방하다. 그리고 몸체부는, 그 바닥면이 수차의 최저위치보다 소정길이 L만큼 하부에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 조류발전용 부유체는 폭이 좁은 해협과 같은 지형에서 조류 유출입로의 길이 방향이 조류의 방향과 일치하도록 다수 대 병렬로 배치하고 조류의 유속에 따라 조류발전용 부유체의 흘수를 조절하는 방식으로 조류 유속의 변화에 대응하여 발전하는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 조류발전용 부유체는 병렬로 여러 대를 배치하고 조류 속도가 늦어지는 시간대에는 흘수를 조절하는 방식으로 발전에 필요한 조류 속도를 능동적으로 생성시키므로, 발전 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 조류 유입구로부터 수차가 위치한 부분으로 갈수록 단면적이 축소되는 터널 형태로 형성하므로, 유입된 조류의 유속이 강화된 상태로 수차 날개에 작용 되도록 할 수 있는 장점이 있다.
한편 본 발명의 몸체부는 전체가 하나의 일체형 구조물로 이루어지므로, 장치 전체의 강성을 높게 제작하기 용이하고, 이에 따라 유속이 대단히 빠른 해협과 같은 거친 환경에서도 쉽게 파손되지 않는 장점이 있다. 또한 조류를 받게 되는 몸체부의 전면이나 후면은 대체적으로 수직 평면을 이루게 되므로, 설치되는 조류 유입로를 다행 다열로 형성하는 것이 대단히 용이하여 발전 용량에 따른 설계 가변성이 우수하다는 장점이 있다.
또한 본 발명은 물에 뜨는 부유체 형식으로 제작되므로, 해저 지반에 강력한 기초를 제작하여 고정할 필요가 없으며, 필요에 따라 장소를 이동하여, 닻과 같은 종래의 단순한 정박 장치로도 손쉽게 고정할 수 있다는 장점이 있다. 물론 정박용 구조물을 별도로 설치하여도 무방하다.
도 1은 본 발명에 따른 조류발전용 부유체의 주요 구성부를 표시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 조류발전용 부유체의 저면에서 본 장치 개요도.
도 3은 본 발명에 따른 조류발전용 부유체의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 조류발전용 부유체를 측면에서 본 주요 구성부 개요도.
도 5는 강한 조류시 본 발명에 따른 조류발전용 부유체들의 설치 상태도.
도 6은 약한 조류시 본 발명에 따른 조류발전용 부유체들의 설치 상태도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 조류발전용 부유체에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 조류발전용 부유체(100)의 주요 구성부들에 대한 일 실시례를 사시도로 보여주고 있다.
본 발명의 조류발전용 부유체(100)는 크게 몸체부와 발전부로 나눠진다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 몸체부의 구성을 설명한다.
몸체부는 상면(41)과 상기 상면의 좌우측에서 하방으로 연장 형성되는 우측면(61) 및 좌측면(61')에 의하여 막혀있는 장방형의 함체 형태를 갖으며, 전면과 후면은 개방된 형태를 가진다.
하면은, 도 1 및 도 4에 도시된 것처럼 전면과 후면의 상부로부터 함체 형상의 중앙부를 향하여 아래로 돌출되는 V자형의 위경사면(13, 13')과 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 전면과 후면의 우측부로부터 함체 형상의 중앙부를 향하여 내측으로 돌출되는 V자형의 우경사면(11, 11'), 전면과 후면의 중간부로부터 함체 형상의 중앙부를 향하여 내측으로 돌출되는 한 쌍의 V자형 중간경사면(12, 12')(22, 22'), 그리고 전면과 후면의 좌측부로부터 함체 형상의 중앙부를 향하여 내측으로 돌출되는 V자형의 좌경사면(21, 21')이 구비된다.
이에 따라 도 2에 도시된 것처럼 V자형 우경사면(11, 11')과 우측면(61), 그리고 V자형 좌경사면(21, 21')과 좌측면(61')은 삼각형상을 이루게 되고, 한 쌍의 V자형 중간경사면(12, 12')(22, 22')는 마름모형상을 이루게 되는데, 이 형상대로 바닥부분을 막는 바닥면(62)들을 형성한다. 물론 바닥면(62)은 상기 상면(41)과 동일한 형태, 즉 장방형으로 바닥 전체를 한 번에 막는 방법으로 형성하여도 무방하다.
결국 이러한 구성에 의하여, 몸체부는 상면(41) 우측면(61) 및 좌측면(61') 및 하면에 의하여 폐쇄되고, 내부에는 공간부(40)가 형성되며, 개방된 전면 또는 후면은 조류의 방향에 따라 각각 함체 내측으로 조류를 유입시킬 수 있는 조류유입구(10, 20)가 된다.
상기한 바와 같이, 도 1 및 도 3에 도시된 본 발명의 전면(또는 후면) 형태는, 전면 전체가 두 개의 조류유입구(10, 20)로 형성되도록 한 것이다. 그러나 이러한 조류유입구는 전면(또는 후면)의 일부에만 형성하고 나머지 면적은 벽면이 되도록 막아 형성하는 것도 무방하며, 조류유입구를 하나 또는 여러 개로 분할 형성하는 등의 다양한 변형실시가 가능하다.
이렇게 본 발명은 몸체부는 조류가 최초로 유입되는 면적이 가능한 한 확장될 수 있도록 조류유입구(10, 20)가 크게 개방되고 내부 중앙부로 갈수록 점점 단면적이 축소되는 전광후협(前廣後狹) 형태의 조류 유출입로(30)가 전후방으로 서로 통하도록 구성하는 장방형의 함체 구조를 갖는 것이 주요한 특징이다.
한편 상기한 몸체부 구성에 의해 형성된 공간부(40)는 외벽들로 둘러싸인 하나의 폐쇄 공간으로 형성된다. 따라서 이 공간부(40)은 필요에 따라 외부와 방수 차폐되도록 하여 밸러스트 탱크로 활용할 수 있다. 이 경우에는 몸체부의 적절한 부위에 공간부(40)로 평형수를 공급하거나 저장된 평형수를 배출하기 위한 평형수 유출입구(미도시)를 형성한다.
상기 공간부(40)는 격벽을 설치하여 다수의 밀폐구역을 형성함으로써, 상기 밀폐구역이 각각 별도의 밸러스트 탱크기능을 수행하도록 구성할 수도 있다.
예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 V자형 우경사면(11, 11') 사이에 상면(41)의 테두리부분으로 연장되는 격벽(14)을 설치하면, V자형 우경사면(11, 11'), 격벽(14) 그리고 우측면(61)과 바닥면(62)으로 둘러싸인 밀폐구역으로 구획되는 우측공간부(60)를 형성할 수 있다. V자형 좌경사면(21, 21')이 있는 부분도 같은 방식으로 격벽을 설치하여 도 2에 도시된 좌측공간부(60')를 형성할 수 있으며, 이 때 나머지 공간부는 자연스럽게 중간공간부(50)가 될 것이다.
이러한 방식으로 하나의 공간부(40)를 다수의 작은 공간부로 분할 형성할 수 있으며, 각각의 작은 공간부는 각각 별도의 밸러스트 탱크로 활용할 수 있다. 따라서 필요한 경우, 각 공간부에 유입시키는 평형수의 양을 조절함으로써 본 발명의 조류발전 부유체 전체의 밸런스를 조정하는 효과를 얻을 수 있다.
한편 몸체 내부에 형성되는 공간부 자체를 밸러스트 탱크로 사용하지 않고, 별도의 밸러스트 탱크를 상기 공간부 내부에 수용하여 사용하는 것도 가능하다. 이때 밸러스트 탱크는 다수 개로 분리 설치하여도 좋으며, 밸러스트 탱크의 모양을 공간부의 형상에 맞추어 제작하는 것도 바람직하다. 이렇게 분리된 다수 개의 밸러스트 탱크와 공간부의 형상에 맞춘 밸러스트 탱크를 사용하는 경우, 밸러스트 탱크들에 공급하는 평형수의 양을 조절하여 조류발전 부유체 전체의 밸런스를 조정하는 효과를 얻기가 용이해진다.
도 2 및 도 3 참조하여 발전부를 설명한다.
발전부는 수차(15), 발전장치(80) 및 이를 연결하는 회전축(70)으로 이루어진다. 수차(15)는 회전축(70)을 중심으로 방사상으로 뻗어나간 복수의 날개를 구비한다. 본 발명의 수차는 작용하는 조류의 방향은 밀물과 썰물 시 반대가 되고, 이에 따라 회전 방향도 바뀌게 되는 것이므로, 날개는 전면과 후면이 동일한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
발전장치는 수차의 회전축을 구동축으로 삼아 작동되며, 통상적으로는 수차의 회전수를 증폭시켜 발전기로 전달하는 증속부(미도시)와 발전기(미도시)로 이루어진다. 이러한 발전장치는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 몸체부와 발전부의 결합관계를 설명한다.
도면에 도시된 실시례와 같이, 본 발명의 몸체부는 V자형의 위경사면(13, 13')과 V자형의 우경사면(11, 11'), 한 쌍의 V자형 중간경사면(12, 12')(22, 22'), 그리고 V자형의 좌경사면(21, 21')을 구비하므로 전면과 후면으로부터 몸체의 중앙부로 갈수록 점차 축소되는 단면적을 갖는 한 쌍의 조류 유출입로(30)가 형성되고, 이 통로를 따라 조류의 유입과 유출이 일어난다.
주지하다시피 밀물과 썰물 때에 조류의 방향은 반대로 바뀐다. 따라서 본 발명은 몸체부는 조류에 따라 바닷물이 전면으로 유입될 수도 있고 후면으로 유입될 수도 있도록 설치되는데, 어느 경우든 동일한 유체의 에너지가 수차에 전달되는 것이 바람직하다. 따라서 도 2와 도 4에 도시된 것처럼 발전부의 수차(15)는 몸체부의 길이방향 중간, 다시 말해서 조류 유출입로(30)의 중간에 설치하는 것이 바람직하다.
도 1내지 도 4에서 수차(15)의 회전축(70)은 격벽(14)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 별도의 축지지대를 바닥면에서 세워 설치하는 방법 등을 사용하는 것이 오히려 일반적이다.
수차(15)의 상부에는, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 커버체(17)가 형성된다. 커버체(17)은 도 1에 도시된 위경사면(13, 13')과 수차(15)가 근접하게 되는 인접라인(18, 18')에서, 도 4의 도시된 것처럼 수차(15)의 상부를 따라 소정간격을 두고 원통형으로 덮는 형태로 형성한다. 이 커버체(17)에 의하여 공간부(40)는 조류와 차단된다.
한편 도 4에 도시된 것처럼 몸체부의 바닥면(62)은 수차(15)의 날개(16) 끝 부분이 최저점에 도달하는 위치보다 소정길이 L만큼 하부에 있도록 형성한다. 이는 수위 저하 등의 이유로 본 발명의 조류발전용 부유체가 해저에 닿게 되는 경우, 수차(15)의 날개(16)가 바닥과 접촉하여 파손되는 사고를 방지하기 위한 것이다.
한편 도 2에서 발전장치는 한 쌍의 V자형 중간경사면(12, 12')(22, 22') 사이에 형성되는 중간공간부(50)에 설치되는 것으로 도시되어 있는데, 발전장치의 위치는 이에 한정되는 것이 아니며 설계자의 필요에 따라 적절한 위치로 변경될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시례에 따른 조류발전용 부유체의 작용을 설명한다.
본 발명의 조류발전용 부유체(100)는 조류 유출입로(30)의 길이 방향이 조류가 흐르는 방향과 일치하도록 바다에 띄운 후, 닻줄 또는 고정케이블 같은 고정수단을 이용하여 제 위치에 고정하게 된다. 이때 몸체부의 내부에 형성되는 공간부나 밸러스트 탱크에 평형수를 적절하게 공급하여 조류발전용 부유체(100)의 흘수와 밸런스를 조절한다.
이후 밀물 또는 썰물이 일어나면, 조류발전용 부유체(100)의 전방 또는 후방에서 조류가 몸체부의 조류유입구(10, 20)를 통하여 유입된다.
조류유입구(10,20)로 유입된 조류는 입구와 출구가 넓고 수차(15)가 설치된 중앙부로 갈수록 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로(30)를 따라 유동하게 된다. 이 통로을 통과하는 조류는 베르누이 원리에 따라 단면적이 최소로 되는 수차(15) 부근에서 유속이 크게 증가하게 되고, 이로써 수차 날개(16)의 회전속도도 빨라지게 되므로 발전 효율이 향상될 수 있다. 이때, 몸체부의 바닥면(62)이 조류 유출입로(30)의 밑 부분 까지 연장 형성되어 조류 유출입로(30)가 사면이 막힌 통로가 되도록 한다면, 상기 베르누이 원리에 의한 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있게 된다.
상기 수차가 회전할 때, 회전축(70)으로 연결된 발전장치(80)를 구동하게 되는 과정은 공지의 것이므로 상세한 설명을 생략한다.
다음은 도 5 및 도 6을 참조하여, 조류발전용 부유체(100)을 다수 대 이용하여 발전하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 여러 대의 조류발전용 부유체(100)가 좁은 해협의 폭을 모두 메우며 가로질러, 최소의 간격만 유지하면서 병렬로 설치된 상태를 보여준다. 참고로 울돌목은 최소 폭이 300미터 정도, 평균적으로는 500미터 정도의 폭을 가지고 있으며, 본 발명의 조류발전용 부유체는 수십 미터 이상의 폭으로 제작이 가능하므로, 이러한 병렬배치는 충분히 실용화 가능하다.
밀물과 썰물이 진행 중이어서 조류의 속도가 충분히 강한 상태일 때는 조류에 의해 충분한 수차 회전수를 얻을 수 있으므로, 도 5에 도시된 것처럼 단순히 조류발전용 부유체들의 상면이 A-A'선을 따라 평행하게 되도록 고정한다.
그런데 정조 시점을 기준으로 1~2시간 부근에서는 조류의 속도가 현저히 느려지므로, 충분한 속도로 수차를 회전시킬 수 없어 발전이 제대로 이루어지지 않게 된다.
이런 경우에는 조류발전용 부유체들에 평형수를 공급하는 방법 등을 이용하여 흘수를 깊게 한다. 도 6에 도시된 것처럼 해수면에서 해저까지 깊이는 조류발전용 부유체들의 위치한 곳의 지형에 따라 다르므로, 조류발전용 부유체들의 흘수를 모두 다르게 설정할 수 있다.
즉 도 6에 도시된 것처럼 해저 지형을 고려하여, 조류발전용 부유체들의 상면을 처음 위치하였던 A-A'선에서 각각 h1, h2, h3 만큼 하강시켜 고정시키면, 조류발전용 부유체들은 해협의 전폭을 대부분 가로 막게 된다. 따라서 조류가 통과할 수 있는 단면적은 도 5에 도시된 상태에 비해 현저하게 축소되며, 이 부분을 통과하는 조류는 속도가 현저히 빨라지게 된다.
이러한 방법으로, 조류의 속도가 느려지는 정조 시점 부근에서 조류의 속도를 인공적으로 증가시킬 수 있으므로, 발전가능시간을 최대화하고, 발전량을 증가시킬 수 있게 된다.
미설명부호 B는 해저지반, C는 닻줄, W는 바닷물을 표시한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시례에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 실시례에 국한하여 정해져서는 안 되며, 후술 될 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들 또는 그 등가적 변형 모두가 본 발명의 사상의 범주에 포함된다고 할 것이다.
10, 20: 조류유입구 11, 11': 우경사면
12, 12': 중간경사면 13, 13': 위경사면
14: 격벽 15: 수차
16: 날개 17: 커버체
18, 18': 인접라인 21, 21': 좌경사면
22, 22': 중간경사면 30; 조류 유출입로
40: 공간부 41: 상면
50: 중간공간부 60: 우측공간부
60': 좌측공간부 61: 우측면
61': 좌측면 62: 바닥면
70; 회전축 80: 발전장치

Claims (6)

  1. 수차와 상기 수차에 연결되는 발전장치를 포함하여 이루어지는 발전부;와 상기 수차를 향하여 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로를 구비하는 몸체부;를 포함하는 조류발전용 부유체에 있어서,
    상기 몸체부는 V자형의 위경사면과 V자형의 우경사면, 그리고 V자형의 좌경사면을 구비함으로써, 몸체의 전면과 후면으로부터 몸체의 중앙부로 갈수록 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로(30)가 형성되는 것을 특징으로 하는 조류발전용 부유체.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 몸체부는 V자형의 우경사면과 V자형의 좌경사면 사이에 한 쌍의 V자형 중간경사면을 구비함으로써, 상기 조류 유출입로(30)가 한 쌍으로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 조류발전용 부유체.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 수차(15)의 상부에는 커버체(17)가 형성되는 것을 특징으로 하는 조류발전용 부유체.
  4. 청구항3에 있어서,
    상기 커버체(17)은 위경사면과 수차(15)가 근접하게 되는 인접라인에서, 수차(15)의 상부를 따라 소정간격을 두고 원통형으로 덮는 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전용 부유체.
  5. 삭제
  6. 수차(15)와 상기 수차에 연결되는 발전장치(80)를 포함하여 이루어지는 발전부와, 조류발전용 부유체의 전면과 후면으로부터 수차를 향하도록 형성되는 조류 유출입로(30)를 구비하는 몸체부를 포함하여 이루어지는 조류발전용 부유체(100)를 좁은 해협에 설치하여 발전하는 방법으로서,
    상기 조류발전용 부유체(100)는 해협의 폭을 모두 메우며 가로질러, 최소의 간격만 유지하도록 다수 대를 병렬로 설치하되,
    V자형의 위경사면과 V자형의 우경사면, 그리고 V자형의 좌경사면을 구비함으로써, 몸체의 전면과 후면으로부터 몸체의 중앙부로 갈수록 점차 축소되는 단면적을 갖는 조류 유출입로(30)의 길이 방향을 조류의 방향과 일치시키고,
    상기 조류발전용 부유체들은 해협의 전폭을 가로 막게 설치하고,
    밀물과 썰물이 진행 중이어서 조류의 속도가 강한 상태일 때는 상기 조류발전용 부유체들의 흘수를 낮게 조절하고,
    정조 시점을 전후하여 조류의 속도가 약해진 상태일 때는, 상기 조류발전용 부유체들이 해협의 전폭을 가로 막아 조류가 통과할 수 있는 면적을 축소시킴으로써 통과하는 조류의 속도가 가속될 수 있도록, 상기 조류발전용 부유체들의 흘수를 각각의 수심에 맞추어 개별적으로 상기 밀물과 썰물이 진행 중이어서 조류의 속도가 강한 상태일 때 보다 깊게 조절하는 것을 특징으로 하는 조류발전용 부유체를 이용한 발전방법.
KR20140057109A 2014-05-13 2014-05-13 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법 KR101507761B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140057109A KR101507761B1 (ko) 2014-05-13 2014-05-13 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법
EP15792702.1A EP3144522B8 (en) 2014-05-13 2015-05-12 Floating body for tidal current power generation and power generation method using same
US15/310,435 US10330073B2 (en) 2014-05-13 2015-05-12 Floating body for tidal current power generation and power generation method using same
PCT/KR2015/004705 WO2015174706A1 (ko) 2014-05-13 2015-05-12 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법
CN201580024303.XA CN106460779A (zh) 2014-05-13 2015-05-12 潮流发电用浮体与发电方法
JP2017512617A JP6754752B2 (ja) 2014-05-13 2015-05-12 潮流発電用浮游体及びこれを利用した発電方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140057109A KR101507761B1 (ko) 2014-05-13 2014-05-13 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101507761B1 true KR101507761B1 (ko) 2015-04-07

Family

ID=53032209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140057109A KR101507761B1 (ko) 2014-05-13 2014-05-13 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10330073B2 (ko)
EP (1) EP3144522B8 (ko)
JP (1) JP6754752B2 (ko)
KR (1) KR101507761B1 (ko)
CN (1) CN106460779A (ko)
WO (1) WO2015174706A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220325697A1 (en) * 2021-04-09 2022-10-13 Guangzhou Institute Of Energy Conversion, Chinese Academy Of Sciences Deep-sea multi-energy integrated platform for complementary power generation, production, living and exploration

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10100803B1 (en) * 2016-09-07 2018-10-16 Alfredo Alvarado Ocean wave-crest powered electrical generator in combination with pumped storage
GB2560955B (en) * 2017-03-30 2020-02-12 Urdiamonia Ltd Apparatus for generating electricity
CN107939593A (zh) * 2017-12-30 2018-04-20 长沙紫宸科技开发有限公司 一种生态型溪流瀑布汇水增效水力发电器
EP3935278A1 (en) 2019-03-08 2022-01-12 Big Moon Power, Inc. Systems and methods for hydro-based electric power generation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07301171A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Naohito Miyashita 浮動式発電装置
KR20090029618A (ko) * 2007-09-18 2009-03-23 주식회사 이노앤파워 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체
KR20130001545U (ko) * 2013-01-14 2013-03-07 이재성 물의 흐름을 이용한 수력발전장치

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57102571A (en) * 1980-12-15 1982-06-25 Rokusuke Fujitaka Supporting unit for hydraulic turbine for flowing water power generation
RU2049924C1 (ru) * 1991-11-25 1995-12-10 Геннадий Степанович Рыжухин Плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды
JPH07259064A (ja) 1994-12-12 1995-10-09 Atsushi Iwamoto 海流発電潜水船
JP4947800B2 (ja) * 2005-08-25 2012-06-06 株式会社エネルギー応用技術研究所 発電装置および発電方法
KR100762375B1 (ko) 2006-11-06 2007-10-02 한국해양연구원 조류발전설비 보호시설
AU2007200888B1 (en) * 2007-02-28 2007-09-20 Michael Dileo Electricity generation device
JP4695128B2 (ja) * 2007-11-06 2011-06-08 通博 大江 潮流発電装置
KR101001628B1 (ko) 2008-07-25 2010-12-16 김가영 수면상에 설치되는 조력 발전기
KR101039080B1 (ko) 2009-05-29 2011-06-07 김충부 유조선형 조력발전장치
JP4759092B1 (ja) 2010-07-08 2011-08-31 美藤 敏雄 潮流発電装置
KR20120075251A (ko) 2010-12-28 2012-07-06 재단법인 포항산업과학연구원 조류발전시스템
CN102644542A (zh) * 2011-02-16 2012-08-22 路广耀 潮汐发电设备
KR101222187B1 (ko) 2011-07-15 2013-01-14 주식회사 지앤지테크놀러지 조류발전용 블레이드
CN102384019B (zh) * 2011-10-11 2013-04-10 大连理工大学 嵌套式导流罩变桨水平轴潮流发电机组
CN102418648A (zh) * 2011-12-20 2012-04-18 顾为东 水力发电装置
CN102628418B (zh) * 2012-04-26 2014-01-29 哈尔滨工程大学 一种半潜式潮流发电装置
GB2509353B (en) * 2012-05-14 2015-11-11 Sustainable Marine Energy Ltd A flowing-water drivable turbine assembly
KR101241134B1 (ko) 2012-10-24 2013-03-13 이종용 조류발전장치
CN103114962A (zh) * 2013-03-15 2013-05-22 江苏中蕴风电科技有限公司 半潜式洋流发电系统
CN103133225A (zh) * 2013-03-15 2013-06-05 江苏中蕴风电科技有限公司 固定式狭管聚流发电系统
CN103133214B (zh) * 2013-03-15 2015-05-20 江苏中蕴风电科技有限公司 洋流发电用涡轮动力装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07301171A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Naohito Miyashita 浮動式発電装置
KR20090029618A (ko) * 2007-09-18 2009-03-23 주식회사 이노앤파워 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체
KR20130001545U (ko) * 2013-01-14 2013-03-07 이재성 물의 흐름을 이용한 수력발전장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220325697A1 (en) * 2021-04-09 2022-10-13 Guangzhou Institute Of Energy Conversion, Chinese Academy Of Sciences Deep-sea multi-energy integrated platform for complementary power generation, production, living and exploration
US11555478B2 (en) * 2021-04-09 2023-01-17 Guangzhou Institute Of Energy Conversion, Chinese Academy Of Sciences Deep-sea multi-energy integrated platform for complementary power generation, production, living and exploration

Also Published As

Publication number Publication date
EP3144522B8 (en) 2020-04-22
EP3144522A1 (en) 2017-03-22
EP3144522A4 (en) 2017-12-27
JP2017516028A (ja) 2017-06-15
CN106460779A (zh) 2017-02-22
WO2015174706A1 (ko) 2015-11-19
US10330073B2 (en) 2019-06-25
US20170074232A1 (en) 2017-03-16
EP3144522B1 (en) 2020-01-29
JP6754752B2 (ja) 2020-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018214114B2 (en) Coastal Protection and Wave Generation System
KR100867547B1 (ko) 조력발전과 해류발전을 겸하는 통합발전시스템
KR101507761B1 (ko) 조류발전용 부유체와 이를 이용한 발전방법
ES2720231T3 (es) Dispositivo para generar energía hidroeléctrica
US20180023537A1 (en) Hydroelectric power generator using ebb and flow of seawater
KR101226719B1 (ko) 부유식 조류발전장치 및 그 시공방법
KR20140092218A (ko) 조석과 파도를 이용한 다단계 복류식 수차발전소구조물.
KR101091654B1 (ko) 낙차수압을 이용한 수력발전 시스템
KR20100135010A (ko) 수중부양회전체를 이용한 수중 발전장치
KR101623709B1 (ko) 조류를 이용한 발전용 수차구조물
KR101180641B1 (ko) 단조지식 복류형 조력발전소
JP6855075B2 (ja) 潮力発電システム
KR20130038005A (ko) 조력발전 구조물
KR101922237B1 (ko) 수차 터빈을 이용한 이동 및 반잠수식 발전기
KR101951272B1 (ko) 조력발전시스템
ES2758828T3 (es) Sistema generador de energía operado por flujo de fluido
KR101001723B1 (ko) 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치
KR101598459B1 (ko) 터널 조류발전 장치
KR20100123950A (ko) 조력발전장치
CA2694150A1 (en) The helical pathway system and method for harvesting electrical power from water flows using oval helical turbines
KR20090123336A (ko) 조류발전 장치 및 그의 설치 방법
KR20110023935A (ko) 조수의 급 유속을 유도하는 조력발전용 이중방조제
KR20060069388A (ko) 조력 변환식 발전장치
KR20170044461A (ko) 해수의 유동을 이용하는 조류 발전 장치
OA17519A (en) Device for generating hydro-electric energy.

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180205

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190306

Year of fee payment: 5