KR101738153B1 - 조류 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조류의 흐름에 따라 회전하는 제1날개부 및 제2날개부를 이용하여 조류가 약한 해역에서도 발전효율을 향상시키는 조류 발전 장치를 개시한다. 개시된 조류 발전 장치는 수평부와 수직부를 구비하며, 회전축이 발전기와 연결되는 프레임과, 유체의 흐름에 의해 프레임이 회전되도록 수평부에 구비되며, 유체의 흐름에 따라 수평부에서 선택적으로 회전하면서 프레임으로 회전력을 전달하는 제1날개부와, 제1날개부와 특정각도를 이루도록 수평부에 회전가능하게 결합되며, 제1날개부의 면적보다 넓은 면적을 가지는 제2날개부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

조류 발전 장치{TIDAL CURRENT POWER GENERATION DEVICE}
본 발명은 조류 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류의 흐름에 따라 회전하는 제1날개부 및 제2날개부를 이용하여 조류가 약한 해역에서도 발전효율을 향상시킬 수 있도록 하는 조류 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, 조류발전은 일정량의 부체가 받는 부력을 이용하는 부체식과, 조위의 상승하강에 따라 밀실에 공기를 압축시키는 압축공기식, 그리고 방조제를 축조하여 해수저수지를 만들어 발전하는 조지식이 있다.
국내에서는 상기와 같은 조류발전방식 중 조지식을 주로 사용하고 있으며, 대부분 조수간만의 차이가 많이 발생하는 강의 하구나 만에 방조제를 설치하여 방조제에 발전기를 설치하고 방조제 내부의 수위와 방조제 외부 수위 차를 이용하여 발전기 회전시킨다.
최근에는 조류가 느린 해역에서도 발전이 가능하도록 조류발전의 연구가 지속되고 있으며, 통산 조류가 느린 해역에서는 큰 회전력을 얻기 위하여 조류력 발전 장치에서 대형날개를 사용하여야만 하므로, 대형날개로 인한 중량 증가가 불가피 하게 된다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 공개특허공보 제10-2010-0111397호(공개일:2010년10월15일)에는 "조류 발전장치"가 개시어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 조류의 흐름에 따라 각각 회전하는 제1날개부 및 제2날개부를 이용하여 조류가 약한 해역에서도 발전효율을 향상시킬 수 있는 조류 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 조류 발전 장치는, 수평부와 수직부를 구비하며, 회전축이 발전기와 연결되는 프레임와, 유체의 흐름에 의해 상기 프레임이 회전되도록 상기 수평부에 구비되며, 유체의 흐름에 따라 상기 수평부에서 선택적으로 회전하면서 상기 프레임으로 회전력을 전달하는 제1날개부와, 상기 제1날개부와 특정각도를 이루도록 상기 수평부에 회전가능하게 결합되며, 상기 제1날개부의 면적보다 넓은 면적을 가지는 제2날개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2날개부는, 상기 제1날개부의 절첩됨에 따라 유체를 받는 양이 증가하도록 상기 제1날개부와 중첩하는 유체력 증가부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1날개부와 상기 제2날개부는, 상기 프레임에 방사형으로 4개 이상 설치되며, 상기 프레임의 수직방향으로 다단으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 조류 발전 장치는 종래 발명과 달리 조류가 흐르는 방향에 따라 제1날개부 및 제2날개부가 선택적으로 회전하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 의하면, 제2날개부에 제1날개부와 중첩하는 유체력 증가부가 형성되므로, 제1날개부재가 접히더라도 제2날개부에 가해지는 조력이 증가하도록 하여 조류가 약한 해역에서도 발전효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1날개부 및 제2날개부를 도시한 요부 확대사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치의 작동상태를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1날개부 및 제2날개부를 도시한 요부 확대사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치(100)는 조수 간판의 차이나 바다속의 지형에 의해 형성되는 조류를 이용하여 전기를 발전하게 된다. 이를 위하여 본 실시예에 따른 조류 발전 장치(100)는 발전기(도시생략)와 연결된다.
이러한 본 실시예에 따른 조류 발전 장치(100)는 별도의 고정설비를 통해 해저 또는 유체에 부양하는 부력체에 의해 해수면 등에 설치될 수 있으며, 조류에 의해 회전하면서 발전기를 회전시키게 된다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 조류 발전 장치(100)는 별도의 구조물이나 부력체에 구비되는 프레임(110)과, 프레임(110)에 회전가능하게 설치되는 제1날개부(120) 및 제2날개부(130)를 포함한다.
프레임(110)은 발전기와 연결되는 회전축(111)과, 제1날개부(120) 및 제2날개부(130)가 회전가능하게 결합되는 수평부(113)와, 이 수평부(113)를 지지하기 위한 수직부(115)를 포함한다. 또한, 프레임(110)은 조류를 제1날개부(120) 및 제2날개부(130)로 유도함과 동시에 수평부(113)를 지지하기 위한 유체유도플레이트(117)를 더 포함하며, 유체유도플레이트(117)에 회전축(111)이 결합된다.
이러한, 프레임(110)은 제1날개부(120)와 제2날개부(130)가 2단 이상으로 형성되도록 수평부(113)가 회전축(111)의 길이방향을 따라 이격되게 복수개 결합됨은 물론 회전축(111)의 외경을 따라 방사형으로 결합된다.
수평부(113)는 제1날개부(120)가 회전가능하게 힌지결합되는 제1수평부재(113a)와, 제2날개부(130)가 회전가능하게 결합되는 제2수평부재(113b)를 포함한다. 또한, 수평부(113)는 제1수평부재(113a)의 내측 끝단이 서로 회전중심에서 이격되도록 가장 상측과 하측의 위치하는 수평부(113)가 유체유도플레이트(117)에 결합된다.
더하여, 수평부(113)는 제1날개부(120)와 제2날개부(130)가 특정각도 이루면서 접하도록 제1수평부재(113a)와 제2수평부재(113b)가 절곡되게 형성되며, 제2수평부재(113b)의 단부에 수직부(115)가 결합된다.
제1수평부재(113a)는 제1날개부(120)가 힌지핀(113c)을 통해 힌지 결합되도록 하면에 제1힌지브래킷(113a')이 형성된다. 제2수평부재(113b) 또한 제1수평부재(113a)와 마찬가지로 제2날개부(130)가 힌지핀(113c)을 통해 힌지 결합되도록 하면에 제2힌지브래킷(113b')을 구비한다.
한편, 본 실시예에 따른 프레임(110)은 제1날개부(120) 및 제2날개부(130)로 유입되는 조류의 양이 더욱 증가하도록 수직부(115)의 외측에 유체유입유도부(도시생략)가 다양한 형태로 형성될 수도 있다.
본 실시예에 따른 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 회전 중심을 기준으로 하여 방사형으로 4개 이상 설치되며, 회전축(111)의 수직방향으로 2단 이상을 가지도록 다단으로 구비될 수 있다. 이는 조류에 의한 발전효율을 더욱 향상시키기 위함이다.
제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 조류의 힘에 의해 회전축(111)을 회전시킬 수 있도록 수평부(113)에 회전가능하게 결합되며, 조류 발전 장치(100)로 유입되는 조류에 의해 다양한 회전 각도를 이루게 된다.
예를 들어 회전축(111)을 기준으로 조류와 대략 수직을 이루는 어느 일측의 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 조류에 의해 수평부(113) 사이를 밀폐한 상태로 유지되고, 타측의 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 조류의 힘에 의해 수평부(113)에서 회전되어 수평부(113) 사이를 개방시키게 된다.
제1날개부(120)는 제1힌지브래킷(113a')에 힌지 결합되며, 조류에 의해 일 방향으로만 회전하도록 하단부에 제1스톱퍼(121)가 돌출 형성되고, 제1스톱퍼(121)가 제1수평부재(113a)에 선택적으로 접촉하게 된다.
제2날개부(130)는 제2힌지브래킷(113b')에 힌지 결합되며, 조류에 의해 일 방향으로만 회전하도록 제1날개부(120)와 마찬가지로 하단부에 제2스톱퍼(131)가 돌출 형성되고, 제2스톱퍼(131)가 제2수평부재(113b)에 선택적으로 접촉하게 된다.
특히, 제2날개부(130)는 제1날개부(120)의 면적보다 넓은 면적 예를 들어 그 길이가 제1날개부(120)의 길이보다 길게 형성되며, 내측 부위가 제1날개부(120)와 중첩되는 영역에 위치하게 된다. 즉, 제2날개부(130)는 제1날개부(120)의 내측으로 중첩되게 위치하는 부위를 통해 유체력 증가부(133)가 형성된다.
유체력 증가부(133)는 제1날개부(120)가 조류에 의해 절첩되면서 수평부(113) 사이를 개방되어도 조류의 힘이 전달되어 조류에 의한 회전력 저하를 최소화할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 프레임(110)에 제1날개부(120)와 제2날개부(130)가 구비되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 프레임(110)의 설치되는 수평부(113)의 수량이나, 조류의 방향이나 세기에 따라 날개부를 3개 이상 설치할 수도 있다. 즉 제2날개부(130)의 일측에 제3날개부를 더 설치할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 장치의 작용을 설명한다.
먼저, 후술할 제1영역(P1), 제2영역(P2), 제3영역(P3), 제4영역(P4), 제5영역(P5), 제6영역(P6)은 회전축(111)을 중심으로 하여 제1날개부(120)와 제2날개부(130)이 회전하는 영역을 균등하게 6개의 영역으로 구획한 것을 의미한다.
회전축(111)을 중심으로 하여 조류의 방향에 대하여 제1영역(P1)에 위치하는 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 수평부(113)를 밀폐한 상태를 유지하게 되며, 제1영역(P1)과 대응하는 제2영역(P2)에 위치하는 제1날개부(120)는 완전하게 개방된 상태 제2날개부(130)는 밀폐된 상태를 유지하게 된다.
또한, 조류가 흐르는 방향으로 배치되는 제3영역(P3)의 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 완전하게 개방된 상태를 유지하고, 제3영역(P3)과 대응하는 제4영역(P4)에 위치하는 제1날개부(120)는 대략 50%정도 개방된 상태를 유지하고, 제2날개부(130)는 완전하게 밀폐된 상태를 유지하게 된다.
또한, 제1영역(P1)과 제4영역(P4) 사이에 위치하는 제5영역(P5)의 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 완전하게 밀폐된 상태를 유지하고, 제5영역(P5)과 대응하는 제6영역(P6)에 위치하는 제1날개부(120)와 제2날개부(130)는 완전하게 개방된 상태를 유지하게 된다.
이러한, 제1날개부(120)와 제2날개부(130)의 작동은 제2날개부(130)에서 제1날개부(120)측으로 중첩하도록 연장 형성되는 유체력 증가부(133)에 의해 제1날개부(120)로 유도되는 조류의 양을 더욱 증가됨에 따라 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 조류 발전 장치는 조류의 흐름이 있는 해상은 물론 저속의 기류가 비교적 일정하게 흐르는 지역에서 풍력발전에도 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 조류 발전 장치 110 : 프레임
120 : 제1날개부 130 : 제2날개부

Claims (3)

  1. 수평부와 수직부를 구비하며, 회전축이 발전기와 연결되는 프레임; 유체의 흐름에 의해 상기 프레임이 회전되도록 상기 수평부에 구비되며, 유체의 흐름에 따라 상기 수평부에서 선택적으로 회전하면서 상기 프레임으로 회전력을 전달하는 제1날개부; 및 상기 제1날개부와 특정각도를 이루도록 상기 수평부에 회전가능하게 결합되며, 상기 제1날개부의 면적보다 넓은 면적을 가지는 제2날개부;를 포함하며,
    상기 제1날개부와 상기 제2날개부는, 상기 프레임에 방사형으로 4개 이상 설치되며, 상기 프레임의 수직방향으로 다단으로 구비되고,
    상기 제2날개부는, 상기 제1날개부의 절첩됨에 따라 유체를 받는 양이 증가하도록 상기 제1날개부와 중첩하는 유체력 증가부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.
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  3. 삭제
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