KR101671113B1 - 조류력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조류력 발전 장치에 관한 것으로서, 조류의 유입 및 유출을 위해 유입부와 유출부가 대응 형성되고, 상기 유입부를 통해 유입된 조류가 유출부를 통해 유출되도록 중공부가 관통 형성되며, 바다에 떠 있으면서 해수면에 잠수되도록 부력을 갖는 잠수몸체와; 상기 중공부에 수직 방향으로 상부원판, 보강원판, 하부원판이 순차 구비되고, 중앙을 종 방향으로 관통하는 공간부가 형성되며, 상기 원판들의 원주 방향을 따라 조류력을 인가 받기 위한 복수 개의 날개를 갖는 발전터빈과; 상기 잠수몸체의 상부에 이격 설치되며, 상기 발전터빈에 연결되는 회전축과, 이 회전축의 회전력을 전달하는 기어박스와, 이 기어박스에 연결되어 발전하는 발전기가 각각 설치되는 발전갑판으로 구성되며, 상기 날개에는 조류의 흐름에 대항하여 펴지거나 접혀 상기 잠수몸체를 통과하는 조류의 흐름을 방해하지 않고 발전터빈을 일 방향으로만 회전 속도를 증가시키는 플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치를 제공함으로써, 태풍과 같은 악천후에서 손상의 위험을 극소화 할 수 있으며, 밀물, 썰물 등 조류 방향에 상관 없이 조류력에 의한 발전을 수행하고, 조류유도판 및 플랩을 통해 최대 발전력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

조류력 발전 장치{TIDAL POWER GENERATION DEVICE}

본 발명은 조류력 발전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태풍과 같은 악천후에서 손상의 위험을 극소화할 수 있고, 조류의 방향이 바뀌더라도 조류력 발전 장치를 회전시키지 않고 그대로 상태로 사용할 수 있으며, 또한, 조류의 방향에 따라서 최적의 조류의 유입, 유출이 될 수 있도록 한 조류력 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조류력 발전 장치는 조수 간만의 차이로 발생하는 조류, 또는 바닷속의 해저 지형에 의해 형성되는 조류를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 장치이다.

이러한 종래의 조류력 발전 장치는 한번 설치하게 되면 그 위치를 변경할 수 없으므로 하기와 같은 문제점이 있었다.

예컨대, 한반도의 서해안, 남해안은 조수간만의 차가 크고 이에 따른 조류의 속도가 빠르나, 풍속에 비하면 느리지만 물의 밀도가 높아, 에너지밀도가 풍력에 비하여 높다.

느린 조류속도에서 에너지를 얻기 위하여는 저속이지만 큰 회전력을 사용하기 위하여 터빈의 날개 크기가 커야할 뿐만 아니라 길이도 긴 터빈형상이 필요하게 된다.

또한, 바람에 비하여 조수간만의 차에 의하여 발생되는 조류의 방향은 거의 일정하나 밀물과 썰물 시에 조류의 방향이 반대방향이기 때문에 풍력발전기에서 순간적으로 연속적으로 변하는 바람의 방향에 대응되는 풍력발전기의 요잉(Yawing) 이 필요하게 되므로, 조류력 발전 장치를 순간적으로 “‡향 전환을 해주어야 한다.

그리고, 느린 조류에서 큰 회전력을 얻기 위하여 조류력 발전 장치에서 대형날개를 사용할 수 밖에 없으므로, 대형 날개로 인한 중량 증가가 불가피하게 된다.

또한, 종래의 조류력 발전 장치는 바다에 직접 설치해야 하므로, 그만큼 제작비가 많이 소요되며, 해상에서 사용되는 대형설비에서 가장 어려운 문제가 보수유지에 대한 문제점도 있었다. 거칠고 환경이 열악한 바다에서의 보수유지는 고비용이 소모됨으로 운영비가 그 만큼 증가될 수 밖에 없었다.

한편, 프로펠러는 유체유동에서 얻을 수 있는 효율성은 높은 회전체로서 바람과 같이 밀도가 낮은 공기와 같은 경우, 프로펠러의 강도를 유지하면서 프로펠러의 크기를 증가시킬 수 있다.

그러나, 청수나 해수의 밀도는 공기에 비하여 약 1,000배 큰 유체 내에서 특히 유체속도가 낮은 경우, 에너지를 회수하려면 프로펠러의 크기를 증가시킬 수 밖에 없으나, 큰 프로펠러가 커지면 유체의 힘을 견딜 수 있는 크기의 프로펠러의 제작이 불가피해 진다.

따라서, 조류력 발전과 같이 흐름이 느린 해수내에서 사용되는 회전체는 기존의 프로펠러를 사용하기가 어렵게 된다.

그리고, 미국의 패들휠러(선박선미나, 선측에 증기기관에 의해 추진하는 물레방아 같은 회전체) 같은 방식의 조류력 발전에 응용되는 특허가 개시되어 있으나, 날개가 반은 수중에 있고, 나머지 반은 공기 중에 노출시키는 방식이 있지만, 예컨대, 한국과 같이 태풍이 자주 발생되는 환경에서는 수면상에 노출되는 구조물은 손상의 위험성이 높다. 또한, 날개로 유입되는 조류의 방향이 날개위치에 따라서 에너지 발생율이 많이 달라지기 때문에 효율이 낮은 회전체이다.

또한, 수직형 터빈 형태로서 원통형 중심축에 날개를 원주방향으로 배치한 구조의 터빈이 있으나, 유체가 날개를 치고난 후, 중심축 원통에 부딪치면서 조류속도를 잃고 제로가 되면서 회전축으로 유입되는 유체 자체 회전체 주변에 압력이 높아짐으로서 회전력을 잃게 되어 효율이 급격하게 하강하게 된다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2004-0033161호에서는 다수의 터빈을 묶어서 운영하기 위하여 조류방향과 같은 같은 방향으로 배열된 기술이 개시되어 있지만, 이와 같이 구성되면 유입되는 조류의 속도가 유체터빈을 통과하면서 급격히 감소하여 조류 유출방향에 배치된 유체터빈이 얻을 수 있는 에너지의 감소폭이 커짐으로서 시스템 효율이 극히 낮아지게 된다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2011-0031517호에서는 날개가 유체 흐름과 반대되는 방향으로 흐를 때 날개를 접어서(회전운동) 저항을 줄이고자 하는 기술이 개시되어 있는데, 상기에서 설명한 바와 같이 대형날개가 회전운동을 하게 되면 그 운동 자체로서 에너지가 손실될 뿐만 아니라, 회전운동의 주기기 길어짐으로 효율적으로 에너지를 흡수하기 어렵게 된다.

본 발명은 태풍과 같은 악천후에서 손상의 위험을 극소화 할 수 있고, 조류의 방향이 바뀌더라도 조류력 발전 장치를 회전시키지 않고 그대로 상태로 사용할 수 있으며, 또한, 조류의 방향에 따라서 최적의 조류의 유입, 유출이 될 수 있도록 한 조류력 발전 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 조류의 유입 및 유출을 위해 유입부와 유출부가 대응 형성되고, 상기 유입부를 통해 유입된 조류가 유출부를 통해 유출되도록 중공부가 관통 형성되며, 바다에 떠 있으면서 해수면에 잠수되도록 부력을 갖는 잠수몸체와; 상기 중공부에 수직 방향으로 상부원판, 보강원판, 하부원판이 순차 구비되고, 중앙을 종 방향으로 관통하는 공간부가 형성되며, 상기 원판들의 원주 방향을 따라 조류력을 인가 받기 위한 복수 개의 날개를 갖는 발전터빈과; 상기 잠수몸체의 상부에 이격 설치되며, 상기 발전터빈에 연결되는 회전축과, 이 회전축의 회전력을 전달하는 기어박스와, 이 기어박스에 연결되어 발전하는 발전기가 각각 설치되는 발전갑판으로 구성되며, 상기 날개에는 조류의 흐름에 대항하여 펴지거나 접혀 상기 잠수몸체를 통과하는 조류의 흐름을 방해하지 않고 발전터빈을 일 방향으로만 회전 속도를 증가시키는 플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치를 제공한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명의 구현예에 따르면, 태풍에 강하게 극히 일부 구조만 해상에 위치시키고, 나머지는 모두 해수면 아래로 배치시킴으로써 태풍과 같은 악천후에서 손상의 위험을 극소화 할 수 있다.

또한, 조류 흐름의 방향은 밀물과 썰물시 정 반대방향의 조류가 형성됨으로 조류력 발전 장치를 고정시키고 유입, 유출을 위하여 대칭형으로 만들어서 조류방향이 바뀌더라도 조류력 발전 장치를 회전시키지 않고 사용할 수 있고,

또한, 조류유도판을 사용하여 조류의 방향에 따라서 조류유도판을 움직여서 최적의 조류의 유입, 유출이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 구성을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 평면도로서, 밀물 때의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 평면도로서, 썰물 때의 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 측면도로서, 조류의 영향에 의하여 조류력 발전 장치가 요동되는 경우를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 단면 사시도로서, 조류의 흐름에 따른 날개 및 플랩의 작동상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 구성을 설명하기 위한 개략적인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 평면도로서, 밀물 때의 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 개략적인 평면도로서, 썰물 때의 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치는, 조수 간만의 차이나 바닷속의 해저 지형에 의해 형성되는 조류를 이용하여 전기를 생산하는 장치이다.

이러한 조류력 발전 장치는 조류의 유입 및 유출을 위한 유입부(110)와 유출부(130), 및 유입부(110)를 통하여 유입된 조류가 유출부(130)로 흐를 수 있는 중공부(120)가 형성되고, 바다에 떠 있으면서 해수면(40)에 잠수되도록 부력을 갖는 잠수몸체(100)를 갖는다.

상기 잠수몸체(100)의 중공부(120)에는 발전터빈(200)이 회전축(10)에 의해 회전 가능하게 설치되고, 이 발전터빈(200)은 수직 방향으로 상,하 양측에 상,하부원판(210,220)이 각각 배치된다.

그리고, 상기 상,하부원판(210,220)의 사이에는 원주 방향을 따라 조류력을 인가 받는 복수의 날개(300)가 간격을 두고 배열 설치되며, 이 날개(300)의 형성과 함께 중앙에 공간부(140)가 형성된다.

이때, 상기 상부원판(210)과 상기 하부원판(220)의 사이에 배치되는 상기 날개(300)의 강도를 보강하기 위해 적어도 하나 이상의 보강원판(230)을 더 포함할 수 있다.

삭제

즉, 상기 날개(300)는 조류력을 효과적으로 인가 받을 수 있도록 상기 잠수몸체(100)의 중공부(120)를 통과하는 조류에 대응하여 회전할 수 있도록 원주방향을 따라 복수개가 수직으로 배열 설치 된다.

도 2 및 도 3에서 상기 날개(300)는 6개 구비한 경우를 예시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 날개(300)의 개 수는 증감될 수 있다.

따라서, 상기 날개(300)들은 각각은 조류력을 보다 효과적으로 인가 받을 수 있도록 상기 상,하부원판(210,220)에 수직방향으로 배치되고, 상기 회전축(10) 중심에서 원주방향으로 일정한 간격으로 배치되는 것이다.

그리고, 상기 발전터빈(200)의 중심부에 형성된 공간부(140)을 통해 조류가 저항 없이 중심을 통과하여 다음에 만나는 날개(300)에 조류력을 인가함에 따라 발전터빈(200)의 회전 속도를 더욱 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 날개(300)는 회전축(10)의 중심에서 방사방향을 따라 형성하되, 일회 절곡되어 안쪽에서 부터 제1날개부(310) 및 제2날개부(320)를 갖는다.
그리고, 상기 날개(300)의 제1날개부(310) 및 제2날개부(320)에는 각각 조류의 흐름 방향에 따라 조류력 인가를 위해 저항 또는 통과시킬 수 있도록 펼쳐저 개방하거나 접혀져 닫는 플랩(400)이 더 구비된다.

즉, 상기 날개(300)는 회전축(10)의 중심부쪽에 위치한 직선형의 제1날개부(310), 및 상기 제1날개부(310)의 외측면으로부터 회전축(10)의 원주방향으로 일정한 각도만큼 한번 이상 꺽이는 직선형의 제2날개부(320)를 포함할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(400)은 상기 제1날개부(310)에 부착되는 제1플랩부(410), 및 상기 제2날개부(320)에 부착되고 상기 제1플랩부(410)의 외측면으로부터 회전축(10)의 원주방향으로 일정한 각도만큼 한번 이상 꺽이는 제2플랩부(420)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플랩(400)은 상기 날개(300)에 형성된 제1날개부(310) 및 제2날개부(320)에 각각 접철 가능하게 제1플랩부(410)와 제2플랩부(420)가 부착된다.

여기서, 상기 제1플랩부(410)와 상기 제2플랩부(420)는 조류의 흐름에 따라 한 방향으로만 펴지고 접히는데 방해되지 않도록 각각 상기 제1날개부(310)와 상기 제2날개부(320)에 비해 상대적으로 넓이가 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 유입부(110) 및 상기 유출부(130)에는 각각, 조류의 유입시에는 모아주고 조류의 유출시에는 조류가 받는 저항을 최소화할 수 있도록 조류의 출입시 일부 조류의 진행 방향을 유도하는 복수의 조류유도판(500,510,520,550,560,570)이 장착될 수 있다.

상기 조류유도판(500,510,520,550,560,570)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유입부(110) 및 유출부(130)에 각각 3개씩 설치된 것으로 도시하고 있지만, 이 개수 역시 증감 가능하다.

삭제

또한, 상기 잠수몸체(100)의 유입부(110)의 내측 벽에는 유입되는 조류를 상기 중공부(120) 측으로 유도하기 위해 경사 형성된 유입유도벽(150)을 갖는다.

그리고, 상기 잠수몸체(100)의 유출부(130)에는 상기 중공부(120)를 통과한 조류가 원활하게 유출되도록 경사 형성된 유출유도벽(160)을 갖는다.

즉, 상기 유입유도벽(150)은 유입부(110)를 통하여 유입되는 유체를 상기 공간부(140)로 용이하게 유도할 수 있도록 상기 잠수몸체(100)의 길이 방향에 대하여 상기 유입부(110)로부터 상기 중공부(120)로 갈수록 상,하 경사지게 형성될 수 있다.

삭제

또한, 상기 유출유도벽(160)은 유입유도벽(150)과 마찬가지로 상기 공간부(140)로 유입되는 유체를 상기 유출부(130)를 통하여 용이하게 유출할 수 있도록 상기 잠수몸체(100)의 길이 방향에 대하여 상기 중공부(120)로부터 상기 유출부(130)로 갈수록 상,하 경사지게 형성된다.

삭제

상기 잠수몸체(100)의 상부면에 이격되어 해수면(40) 상부에 설치되고, 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부 등을 설치하여 해수의 침수를 방지하기 위한 발전갑판(600)을 포함할 수 있다.

조류력 발전 장치의 잠수몸체(100)는 해수면(40) 하부로 잠수시켜서 외부 바람이나 파도의 영향을 최소화 시키고, 대신 잠수몸체(100) 상부면 위에 간격을 띄워서 잠수몸체(100)보다 무게가 휠씬 작은 발전갑판(600)을 설치하고, 상기 발전갑판(600)에 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부 등을 설치하면, 요동만 감소될 뿐만 아니라, 중요한 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부의 침수로 인한 해수 패해를 줄여 줄수 있어서 보다 안전하고 외부에서 보는 미관도 좋게 할 수 있다.

또한, 상기 잠수몸체(100)의 내측에는 상기 잠수몸체(100)의 해수면(40) 상의 상하 높이를 조절하기 위한 발라스트탱크(700)가 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 조류력 발전 장치는 조류 방향의 횡방향으로 2개 이상 짝수로 결합되어 각각 조류력 발전 장치 짝들의 발전터빈(200)회전 방향이 반대방향으로 설치될 수 있다.

상기 잠수몸체(100)의 유입부(110) 및 유출부(130) 측에는 조류 또는 해일에 의한 롤링현상을 감소시키는 요동감쇄날개(800)가 각각 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 요동감쇄날개(800) 조류가 흐르게 되면 조류력 발전 장치가 발전하면서 요동이 발생하게 되고, 요동 발생시 요동감쇄날개(800)가 작동하여 종동요 및 횡동요를 감소시킬 수 있도록 제어한다.

또한, 상기 잠수몸체(100)가 해수면(40)의 밑에 항상 위치되도록 다른 구조물에 연결된 앵커와이어(900)가 상기 잠수몸체(100)에 적어도 2개 이상 연결 설치되는 것이 바람직하다.

이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 조류력 발전 장치의 작동에 대해서 설명한다.

상기와 같이 구성된, 본 발명의 조류력 발전 장치의 잠수몸체(100)는 바다 위에 떠 있으면서 해수면(40) 밑에 잠수 될 수 있으며, 조류의 유입 및 유출을 위한 유입부(110)와 유출부(130)가 형성되고, 이 유입부(110)를 통하여 유입된 조류가 유출부(130)로 통과할 수 있는 중공부(120)가 형성되어 있다.

이때, 상기 잠수몸체(100)의 중공부(120)에는 상,하부원판(210,220)과 복수의 날개(300)로 이루어져 중공부(120)를 통과하는 조류의 조류력을 인가 받을 수 있는 발절터빈(200)이 구비된다.

그리고, 상기 상부원판(210)과 상기 하부원판(220)의 중간부에 보강원판(230)이 배치되어, 상기 날개(300)의 강도를 효과적으로 보강하면서 유체역학적으로 조류의 흐름에도 도움을 줄 수 있다.

즉, 상기 발전터빈(200)의 수직방향으로 날개(300)가 길어지면 각 날개(300)의 강도가 약해짐으로 두께를 증가시켜야 하는데, 결과적으로 중량의 증가를 가져오기 때문에, 이를 보완하고자 상기 상부원판(210)과 상기 하부원판(220)의 중간부분 즉, 발전터빈(200)의 수직방향으로 설치된 날개(300) 중간부분에 보강원판(230)로 보강하면 날개(300)의 강도가 상승하면서 동시에 중량을 최소화 한다.

한편, 상기 날개(300)는 잠수몸체(100)의 종방향 중앙부를 관통하는 조류의 유입과 유출을 위한 공간부(140)의 중심부에 원주방향으로 복수개 구비되어 조류력을 효과적으로 인가 받을 수 있다.

또한, 상기 날개(300)를 제외한 발전터빈(200)의 중앙에는 공간부(140)가 형성되어 있으므로 상기 발전터빈(200)에 연결되는 회전축(10)의 중심부 주변에 빈 공간을 만든다.
이는 첫째, 상기 발전터빈(200)의 중량을 최소화 하면서, 상기 회전축(10) 중심부의 날개(300)가 얻을 수 있는 에너지는 너무 작으며. 동시에 조류의 흐름에 방해가 되어 조류력에 의한 회전력이 감소되므로 이를 유입부(110) 측에 위치되는 날개(300)에 조류의 조류력을 인가하여 상기 유출부(130) 측에 위치되는 날개(300)로 흘러가 다시 한번 조류력이 인가되어 발전터빈(200)의 회전력이 더욱 증가되어 효율적으로 발전 성능이 더욱 향상된다.

상기 발전터빈(200)에 형성된 각각의 날개(300)는 회전축(10)의 중심에서 원주방향으로 한번 이상 꺾이는 형상을 가질 수 있으며, 상기 날개(300)의 각 꺾인 면에는 회전축(10)의 중심에서 원주방향으로 1개 이상 및/또는 수직방향으로 1개 이상 구비되고 조류의 흐름에 따라 한 방향으로만 펴지거나 접히는 플랩(400)이 부착되어 있다.

상기와 같이, 꺾이는 날개(300)를 사용하는 이유는 곡선 날개(300)에서는 플랩(400)의 설치가 불가능하고, 일직선형 날개(300)는 발전터빈(200)의 회전에 따라서 유체력을 받는 면적이 급격히 감소하기 때문이다.
또한, 플랩(400)의 개수를 증가시키는 이유는 플랩(400)의 크기가 커지면 플랩(400)의 회전운동이 느려짐으로 움직임이 커지고, 충격도 커지고 효율도 떨어지고, 작은 플랩(400)은 강도를 낮춤으로써 무게를 최소화 한다.

또한, 상기 유입부(110) 및 상기 유출부(130)에는 각각 조류의 유입 및 유출에 따라 조류의 방향을 변환시키는 적어도 2개 이상의 조류유도판(500,510,520,550,560,570)이 장착되어 조류의 유입시에는 조류를 모아주고 조류의 유출시에는 조류가 받는 저항을 최소화할 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 밀물 때에는 날개(300)에 부착된 플랩(400)이 유입부(110)쪽으로 가면서 펴지고 유출부(130)쪽으로 접히고 있으며, 유입부(110)쪽에 위치한 유체 유도판(500)이 가변되어 조류를 모아주고, 유출부(130)쪽에 위치한 유체 유도판(510)은 수평 상태로 되어 조류가 받는 저항을 최소화시키고 있다.

이와는 반대로, 도 3에 도시된 바와 같이, 썰물 때에는 날개(300)에 부착된 플랩(400)이 유출부(130)쪽으로 가면서 펴지고 유입부(110)쪽으로 접히고 있으며, 유출부(130)쪽에 위치한 유체 유도판(510)이 가변되어 조류를 모아주고, 유입부(110)쪽에 위치한 유체 유도판(500)은 수평 상태로 되어 조류가 받는 저항을 최소화시키고 있다.

즉, 상기 잠수몸체(100)의 일단부에는 유입유도벽(150)이 형성되어 유입부(110)를 통하여 유입되는 조류를 상기 공간부(140)로 용이하게 유도할 수 있으며,

상기 잠수몸체(100)의 타단부에는 유출유도벽(160)이 형성되어 상기 공간부(140)로 유입되는 조류를 상기 유출부(130)를 통하여 용이하게 유출될 수 있도록 유도할 수 있다.

더욱이, 유입되는 조류 량을 증가시면 발전터빈(200)을 통과하는 유속이 상승하게 되어 상기 발전터빈(200)의 회전력이 증가 된다.
즉, 상기 조류유도판(500,510,520,550,560,570)을 사용하는 것은 유속에 따라서 조류 량 조절이 필요할 수 있고, 더욱 중요한 것은 조류력 발전장치의 몸체가 전후 구조가 대칭으로 유입때는 조류를 모아주고 유출시는 조류가 받는 저항을 줄여줘야 하는데 날개(300)가 유입부(110)와 같은 모양으로 있으면 저항이 증가함으로 조류 유도판을 가동시켜서 조류가 저항을 최소화하는 위치로 만들어 주어야 하기 때문이다.

상기 잠수몸체(100)의 상부면에 이격되어 해수면(40) 상부에 설치된 발전갑판(600)에 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부 등을 설치하여 해수의 침수를 방지할 수 있다.

상기와 같이, 구성된 본 발명의 조류력 발전 장치의 잠수몸체(100)는 해수면(40) 밑에 잠수시켜서 외부 바람이나 파도의 영향을 최소화 시키고, 대신 잠수몸체(100) 상부면 위에 간격을 띄워서 잠수몸체(100)보다 무게가 가벼운 작은 발전갑판(600)을 설치하고, 상기 발전갑판(600)에 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부 등을 설치하면, 요동만 감소될 뿐만 아니라, 중요한 발전기(20), 기어박스(30) 및 제어부의 침수로 인한 해수 패해를 줄여 줄 수 있어서 보다 안전하고 외부에서 보는 미관도 좋게 할 수 있다.

또한, 상기 잠수몸체(100)의 내부에는 발라스트탱크(700)가 설치되어 이 발라스트탱크(700)에 유입되는 액체 또는 해수의 양에 따라 해수면(40)에 대응하여 상기 잠수몸체(100)의 잠수 높이를 상하 조절할 수 있다.

그리고, 상기 조류력 발전 장치는 조류 방향의 횡방향으로 2개 이상 짝수로 결합되어 각각 조류력 발전 장치 짝들의 발전터빈(200)회전 방향이 반대방향으로 설치될 수 있다.

즉, 1개의 조류력 발전 장치를 다수 개로 횡방으로 설치할 경우, 날개(300)의 크기를 증가시키지 않고도 출력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 횡방향으로 길이가 길어지는 경우 양끝단을 고정하는 앵커와이어(900)에 의한 조류력 발전 장치에 가해지는 회전모멘트를 많이 감소시키는 효과가 있으므로 조류에 의한 회전운동을 방지하는데 도움이 될 수 있다.

또한, 예를 들어 2개를 결합할 경우 조류력 발전 장치의 발전터빈(200)을 반대방향으로 회전시킬 경우, 회전모멘트가 방대방향이 되어 조류력 발전 장치의 발전터빈(200)의 회전에 따른 조류력 발전 장치의 회전운동이 상호 상쇄되어 고정시키는 것이 더욱 효과적이다.

한편, 상기 잠수몸체(100)의 유입부(110) 측 및 유출부(130) 측에는 길이 방향으로 요동감쇄날개(800)가 각각 적어도 1개 이상 설치되어 상기 잠수몸체(100)에 가해지는 종동요를 감쇄시킬 수 있다.

다시 말해, 조류가 흐르게 되면 조류력 발전 장치가 발전하면서 요동이 발생하게 되고, 요동 발생시 요동감쇄날개(800)가 작동하여 종동요를 감소시킬 뿐만 아니라 횡동요도 감소시키도록 제어된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 조류 영향에 의하여 조류력 발전 장치의 앞부분이 상승하는 경우에는, 상기 잠수몸체(100)의 유입부(110)쪽에 위치한 종동요 요동감쇄날개(800)에 발생된 복원력에 의하여 예컨대, 반시계 방향의 회전력이 발생되며, 또한, 상기 잠수몸체(100)의 유출부(130)에 위치한 요동감쇄날개(800)에 발생된 복원력에 의하여 예컨대, 시계 방향의 회전력이 발생되어 종동요를 제어할 수 있다.

반대로, 조류 영향에 의하여 조류력 발전 장치의 앞부분이 하강하는 경우에는, 상기 잠수몸체(100)의 유입부(110)쪽에 위치한 종동요 요동감쇄날개(800)에 발생된 복원력에 의하여 예컨대, 시계 방향의 회전력이 발생되며, 또한, 상기 잠수몸체(100)의 유출부(130)에 위치한 요동감쇄날개(800)에 발생된 복원력에 의하여 예컨대, 반시계 방향의 회전력이 발생되어 종동요를 제어할 수 있다.

또한, 상기 잠수몸체(100)에는 적어도 2개 이상의 앵커와이어(900)이 연결되어 상기 잠수몸체(100)를 해수면(40) 바닥에 고정할 수 있다.

10: 회전축
20: 발전기
30: 기어박스
40: 해수면
100: 잠수몸체
110: 유입부
120: 중공부
130: 유출부
140: 공간부
150: 유입유도벽
160: 유출유도벽
200: 발전터빈
210: 상부원판
220: 하부원판
230: 보강원판
300: 날개
310: 제1날개부
320: 제2날개부
400: 플랩
410: 제1플랩부
420: 제2플랩부
500, 510, 520, 550, 560, 570: 조류유도판
600: 발전갑판
700: 발라스트탱크
800: 요동감쇄날개
900: 앵커와이어

Claims (8)

1. 조류의 유입 및 유출을 위해 유입부(110)와 유출부(130)가 대응 형성되고, 상기 유입부(110)를 통해 유입된 조류가 유출부(130)를 통해 유출되도록 중공부(120)가 관통 형성되며, 바다에 떠 있으면서 해수면(40)에 잠수되도록 부력을 갖는 잠수몸체(100)와;
   상기 중공부(120)에 수직 방향으로 상부원판(210), 보강원판(230), 하부원판(220)이 순차 구비되고, 중앙을 종 방향으로 관통하는 공간부(140)가 형성되며, 상기 원판(210,220,230)들의 원주 방향을 따라 조류력을 인가 받기 위한 복수 개의 날개(300)를 갖는 발전터빈(200)과;
   상기 잠수몸체(100)의 상부에 이격 설치되며, 상기 발전터빈(200)에 연결되는 회전축(10)과, 이 회전축(10)의 회전력을 전달하는 기어박스(30)와, 이 기어박스(30)에 연결되어 발전하는 발전기(20)가 각각 설치되는 발전갑판(600)으로 구성되며,
   상기 날개(300)에는 조류의 흐름에 대항하여 펴지거나 접혀 상기 잠수몸체(100)를 통과하는 조류의 흐름을 방해하지 않고 발전터빈(200)을 일 방향으로만 회전 속도를 증가시키는 플랩(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images