KR101747190B1 - 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 발전 설비의 설치로 인한 자연 환경의 파괴를 최소화하고, 건설비용과 유지비용을 최소화시키며, 설치 지역 및 지형에 제약 없이 발전 설비를 설치시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 조력발전의 터빈수차에서 간만차가 높을 때 한 개의 수문에서 유입된 해수를 와류현상을 줄여 1, 2차에 걸쳐 조수간만의 차를 이용하여 발전효율을 극대화하는 것을 특징으로 한다.

Description

조수간만의 차를 이용한 조력발전장치{The tidal power generation mathod to fuse eco-friendly pure water}
본 발명은 발전 설비의 설치로 인한 자연 환경의 파괴를 최소화하고, 건설비용과 유지비용을 최소화시키며, 설치 지역 및 지형에 제약 없이 발전 설비를 설치시킬 수 있도록 하는 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치에 관한 것이다.
일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 화력발전의 경우 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 양의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으
므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 많은 어려움이 예견되고 공해도 큰 문제가 되고 있으며, 원자력발전의 경우는 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점을 안고 있다. 따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.
삭제
한편, 석유나 석탄자원이 필요 없고 방사능이나 핵폐기물 문제가 없는 발전방법으로는 태양열발전, 화력발전, 조력발전,풍력발전 등 다양하며, 이 가운데 조수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용한 것이 조력발전이다.
다시 말해, 간조에서 만조로 갈수록 점차 해수면이 차오르게 되고, 이에 따라 조수가 연안쪽으로 수평이동하게 되는데, 이러한 조수의 유입방향쪽에 수차를 설치하여 수차가 조수에 의해 회전되면 그 회전력에 의해 발전기를 구동하여 이로부터 전력을 생산하는 방식이 조력발전으로, 지구와 달이 존재하는 한 항상 균일한 조수의 수평이동이 이루어지게 되므로 조력발전에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
그런데, 종래 대부분의 조력발전장치들은 여러개의 1차 발전설비만 구비하는 것이 보통이므로 조수가 아무리 많이 밀려온다 하더라도 그 발전량에는 한계가 있을 수밖에 없으며, 수차의 효율성도 높지 못해 발전이 제대로 이루어질 수 없는 실정에 있다.
대한민국특허출원번호 제10-2013-0056941호 "조수간만의 차를 이용한 조력발전장치"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 조수의 유입방향을 향해 수로를 각각 형성하고, 수로에 1차 발전기와 2차 발전기를 설치하여 한꺼번에 발전이 이루어지게 함과 동시에 해수면이 간조 때부터 만조를 거쳐 다시 간조가 될 때까지 지속적으로 발전을 수행할 수 있도록 함으로써 발전량을 증대시키고 발전의 효율성을 높일 수 있는 조력발전장치를 목적으로 한다.
따라서 본 발명의 조력발전은 대단위 발전이 가능한 양방향 발전에서 1차와 2차 발전으로 한 개의 수문에서 두차례 발전가능한 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 조력 발전에서는 간만의 차를 이용하여 별도의 수문과 갑문에서도 수위 조절로 간조 시에는 최대 방류시키고 만조 시에는 유입을 차단하여 대홍수의 피해와 태풍의 폭우, 해일, 파랑의 풍랑 등에 대비할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결수단으로 본 발명은 방조제에 설치되어 외해가 유입되어 조수만의 차에 의해 조력발전할 수 있도록 일측에는 제 1 전수문과 타측에 제 1 후수문이 형성되고, 상기 제 1 전수문과 제 2 후수문 사이에는 터빈 수차와 터빈 수차의 상부에는 자동 제어부가 설치된 제 1 발전기와, 상기 제 1 발전기의 제 1후수문의 일측 단부와 연결된 터널관로와, 상기 터널관로의 타측에는 제 2 전수문과 타측에는 제 2 후수문이 형성되고, 상기 제 2 전수문과 데 2 후수문 사이에는 터빈 수차와 터빈 수차의 상부에는 자동 제어부가 설치된 제 2 발전기로 이루어진 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 조력발전장치는 조수의 유입방향으로 수로에 1차, 2차 발전기를 연속적으로 설치하여 한꺼번에 다수의 발전기로부터 발전이 이루어질 수 있음은 물론 간조에서부터 만조가 끝날 때까지 조수의 유입에 따라 다수의 발전기로부터 발전이 이루어질 수 있고, 또 만조가 끝나는 시점에서부터 간조시까지는 조수가 배출되면서 다수의 발전기로부터 발전이 이루어질 수 있어 발전이 지속적으로 이루어질 수 있게 되어 발전 효율을 향상시키는 효과가 있다.
따라서 조력발전은 한 개의 수문을 통과하여 두차례 발전하는 방법으로 수위차가 5 - 8m 경우 무한정 밀려드는 해수압 5 - 8[kg/cm2]로 1차 발전한 후, 발전으로 손실된 유속과 해수압을 이때 나타난 와류현상인 역류현상을 줄이기 위해 터널을 통과시키는 방법으로 밀폐된 터널 상부 천정을 반달모양의 형태로 형성하여 내부 용적을 30%이상 넓히고 상부 계단식으로 역류와 와류현상을 줄이는 방법으로 한 개의 수문에서 두차례의 발전으로 발전효율을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 조력발전장치에서 유입 발전 모드 1 단계를 도시해 보인 정면도.
도 2는 본 발명 조력발전장치에서 대기모드 2 단계를 도시해 보인 정면도.
도 3은 본 발명 조력발전장치에서 배수 발전모드 3단계를 도시해 보인 정면도.
도 4는 본 발명 조력발전장치에서 대기모드 4단계를 도시해 보인 정면도.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 밀물시 내해와 외해의 수위차가 3m일 때부터 발전하기 위해 제 1, 2발전기(9, 10)의 제 1 전수문(1)과 제 2 전수문(3)을 반만 열고 해수가 유입되는 1단계이다.
본 발명 조력발전장치는 방조제에 설치되어 외해가 유입되어 조수만의 차에 의해 조력발전할 수 있도록 일측에는 제 1 전수문(1)과 타측에는 제 1 후수문(2)이 형성되고, 상기 제 1 전수문(1)과 제 1 후수문(2) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 1 발전기(9)와, 상기 제 1 발전기(9)의 제 1 후수문(2)의 일측이 연결된 터널관로(11); 와
상기 터널관로(11)의 타측에는 제 2 전수문(3)과 타측에는 제 2 후수문(4)이 형성되고, 상기 제 2 전수문(3)과 제 2 후수문(4) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 2 발전기(10)로 구성된다.
따라서 본 발명 조력발전장치는 제 1 발전기(9)와 터널관로(11)와 제 2 발전기(10)로 이루어져 방조제에 설치된다.
상기 조력발전장치는 제 1 전수문(1)과 타측에는 제 1 후수문(2)이 형성되고, 상기 제 1 전수문(1)과 제 1 후수문(2) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 1 발전기(9)가 위치한다.
또한, 제 1 발전기(9)의 제 1 후수문(2)의 일측이 연결된 터널관로(11)가 위치한다.
상기 터널관로(11)의 타측에는 제 2 전수문(3)과 타측에는 제 2 후수문(4)이 형성되고, 상기 제 2 전수문(3)과 제 2 후수문(4) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 2 발전기(10)로 구성된다.
따라서 조력발전장치에 의해 간만의 해수량과 해수압을 이용하여 조력발전하는 것으로 만조위시 내해와 외해의 수위차가 5 ~ 8m일 경우 유입 발전모드 1 단계에서는 제 1 전수문(1)을 통과하여 1차 대발전을 하고 와류현상을 감소시키는 터널관로(11)를 통과시켜 제 2 후수문(4)를 통과해 2차 중발전을 하여 한 개의 유입수문에서 두차례 발전한다.
도 2는 내해와 외해의 수위차이가 동일할 때까지 해수를 유입한 후, 외해수방향의 제 1 전수문(1)을 닫고 해수 유입을 차단하는 대기모드 2단계이다.
도 3은 간조시 내해와 외해의 수위차가 2 ~ 3m일 경우 내해수 방향의 제 2 후수문(4)을 반만 열고 터빈 수차를 역회전으로 변속조절한 배수발전 모드 3단계이다.
도 4는 간조시 내해수가 적정수위일 때 외해수 방향의 제 1 전수문(1)을 닫고 내해수의 배수를 중지하는 대기모드 4단계이며, 도 2와 도 4는 동일한 조작이다.
상기 조력발전장치는 유입과 배출로 발전하는 것으로 해수 유입시 제 1 전수문(1)에서 제1 발전기를 통과하여 수문 1차 발전후 제 1 후수문(2)을 통과하는 해수는 와류현상을 줄이는 터널관로(11)와, 제 2 전수문(3), 제 2발전기와 제 2 후수문(4)을 지나면서 2차 발전을 한다.
상기 자동제어부(5)에는 자동변속기(역회전.정회전 가능), 자동속도조절기(증속 및 감속) 발전장치인 자석 회전자와 고정자로 구성되어있다.
전기가 발생되게 회전자를 1,800rpm로 조절하여 발전하는 방법이다.
또한, 발전모드에서 제 1차 발전 후 와류 또는 역류현상을 줄이기 위해 터널관로(11)의 상부 천정의 반달모양으로 형성하여 내부용적을 늘이고, 천장의 천정면을 계단형태로 형성한 후 내구성 와이어 메쉬를 부착한다.
또한, 상기 제 1 전수문(1)과 제 2 후수문(2)과 제 1 전수문(3)과 제 2 후수문(4)에는 수직방향으로 에어 파이프(12)가 각각 설치되어 잠수 상태의 전수문과 후수문을 포함하여 터널관로(11) 내부로 외부 공기를 공급하여 기포 발생시킨다.
1: 제 1 전수문 2: 제 1 후수문
3: 제 2 전수문 4: 제 2 후수문
5: 자동제어부 6: 터빈 수차
7: 터빈 수차의 유압 실린더 8: 터빈 수차의 중심축
9: 제 1 발전기 10: 제 2 발전기
11: 터널관로 12: 에어 파이프

Claims (3)

  1. 방조제에 설치되어 외해가 유입되어 조수만의 차에 의해 조력발전할 수 있도록 일측에는 제 1 전수문(1)과 타측에는 제 2 후수문(2)이 형성되고, 상기 제 1 전수문(1)과 제 2 후수문(2) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 1 발전기(9); 와
    상기 제 1 발전기(9)의 제 1 후수문(2)의 일측이 연결된 상태에서 상부 천정을 반달모양으로 형성하여 내부용적을 늘이고, 천장의 천정면을 계단형태로 형성하고 내구성 와이어 메쉬를 부착한 터널관로(11); 와
    상기 터널관로(11)의 타측에는 제 2 전수문(3)과 타측에는 제 2 후수문(4)이 형성되고, 상기 제 2 전수문(3)과 제 2 후수문(4) 사이에는 터빈 수차(6)와 터빈 수차(6)의 상부에는 자동 제어부(5)가 설치된 제 2 발전기(10); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치.
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