KR101756108B1 - 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치 - Google Patents

날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치로서, 해저에 고정 설치되는 고정 설치 구조물에 의해 해상에 부유되는 바지선의 중심 하부의 수중에 배치되어, 조류의 진행 방향에 따라 흐르는 물의 추진력을 받아 회전하는 물레방아 구조체; 상기 물레방아 구조체의 중심 회전축에 축 결합되어, 상기 물레방아 구조체에서 발생하는 회전력이 중심 회전축을 통해 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시키는 기어박스; 및 상기 기어박스를 통해 전달되는 기계적인 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 따르면, 바지선에서 위치 조정되어 고정된 상태로 수중에 배치되는 물레방아 구조체를 이용하여 조류의 진행방향을 따라 회전하여 전기를 생산할 수 있도록 구성함으로써, 기존의 수력 발전이나 풍력 발전에 비해 대형 공사나 복잡한 공정을 거치지 않고서도 간단하면서 획기적으로 쉽고 빠르게 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 유속만으로 기후변화나 계절에 관계없이 항시 발전이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 물레방아 구조체의 수차 날개가 조류 방향에 역 방향인 경우에는 회전되는 수차 날개 중 조류 역방향의 수차 날개가 접히도록 구성됨으로써, 조류 방향이 바뀌더라도 항시 일정한 전력생산이 가능하며, 또한 보조 수차 날개를 통한 회전력이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 발전기에 해상 케이블의 연결을 통해 한전 전력망 설비로 발전된 전기를 바로 송전하여 판매할 수 있도록 함으로써, 안정된 전력생산과 함께 생산 전력의 판매로 안정된 수익이 발생될 수 있도록 할 수 있다.

Description

날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치{A UNDERWATER POWER GENERATION APPARATUS USING THE WING FOLDING WATERWHEEL STRUCTURE}
본 발명은 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 바지선에서 위치 조정되어 고정된 상태로 수중에 배치되어 조류의 진행방향을 따라 회전하여 전기를 생산할 수 있도록 하는 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용량이 증가함에 따라 이산화탄소 등의 배출에 의한 지구 온난화가 심각해지고 있고, 원자력 발전소의 폭발 사고, 핵폐기물에 의한 방사능 오염 등에 의해 심각한 환경오염이 발생함으로 인하여, 지구의 환경과 에너지에 대한 관심이 대폭 증가하고 있으며, 이로 인해 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 더욱 증가되고 있다.
즉, 최근에는 화석연료나 우라늄을 사용하여 전기를 생산하는 화력 발전이나 원자력 발전을 대신하여 자연 환경을 그대로 이용하면서도 오염물질을 배출하지 않는 친환경적인 발전 수단이 각광받고 있다. 일례로는 태양광 및 태양열 발전과, 풍력 발전 및 수력 발전이 대표적이라 할 수 있다.
태양광 및 태양열 발전기는 빛 에너지를 모아 전기로 바꾸는 것으로서, 공해를 만들지 않고, 자원이 무한적이고 반영구적이며, 소음도 없다는 장점이 있으나, 태양광을 받기 위하여 외부로 노출되어야 하므로 외부의 오염 요인에 취약하다는 단점이 있다. 특히 기름때와 같은 유기성 화합물 또는 먼지가 발전 모듈의 표면에 달라붙으면서 태양광을 이용한 발전의 효율을 급격하게 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.
다음, 풍력 발전은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식으로, 대부분 해안가나 높은 장소 또는 가능한 바람이 균일하면서도 많이 부는 장소에 설치되며, 회전 날개의 회전에 의해 전기를 일으켜 사용하게 된다. 이러한 풍력 발전은 설치 가능한 장소가 아주 제한적이라는 문제가 있었다.
또한, 수력 발전은 큰 강이나 호수 등을 막아 댐을 건설한 후 물의 힘으로 수차를 회전시키거나 물이 떨어지는 낙차를 통해 전기를 생산하는 방식으로, 이 또한 풍력 발전과 마찬가지로 댐을 건설할 수 있는 일부 지역만이 활용되는 문제가 있었다. 특히, 수력 발전은 댐이나 저수지를 건설하여 물을 채워서 물의 위치에너지를 이용하여 수차를 회전시키거나, 또는 조석이 발생하는 하구나 만을 방조제로 막아 해수를 가두고 수차 발전장치를 설치하여 썰물 때에 저수지와 해수면의 수위차를 이용하여 발전하는 방식이 적용됨에 따라, 제방이나 댐을 건설하지 않더라도 물길을 막고 우회로를 튼 다음 구조물 공사를 하고 다시 물길이 구조물을 통과하게 하는 복잡한 과정의 공사를 진행해야 하는 문제가 있었다. 이는 중대형의 공사를 통해 자연환경의 훼손 및 파괴와 많은 자본이 들어간다는 문제점이 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 바지선에서 위치 조정되어 고정된 상태로 수중에 배치되는 물레방아 구조체를 이용하여 조류의 진행방향을 따라 회전하여 전기를 생산할 수 있도록 구성함으로써, 기존의 수력 발전이나 풍력 발전에 비해 대형 공사나 복잡한 공정을 거치지 않고서도 간단하면서 획기적으로 쉽고 빠르게 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 유속만으로 기후변화나 계절에 관계없이 항시 발전이 가능하도록 하는, 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 물레방아 구조체의 수차 날개가 조류 방향에 역 방향인 경우에는 회전되는 수차 날개 중 조류 역방향의 수차 날개가 접히도록 구성됨으로써, 조류 방향이 바뀌더라도 항시 일정한 전력생산이 가능하며, 또한 보조 수차 날개를 통한 회전력이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 발전기에 해상 케이블의 연결을 통해 한전 전력망 설비로 발전된 전기를 바로 송전하여 판매할 수 있도록 함으로써, 안정된 전력생산과 함께 생산 전력의 판매로 안정된 수익이 발생될 수 있도록 하는, 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치는,
날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치로서,
해저에 고정 설치되는 고정 설치 구조물에 의해 해상에 부유되는 바지선의 중심 하부의 수중에 배치되어, 조류의 진행 방향에 따라 흐르는 물의 추진력을 받아 회전하는 물레방아 구조체;
상기 물레방아 구조체의 중심 회전축에 축 결합되어, 상기 물레방아 구조체에서 발생하는 회전력이 중심 회전축을 통해 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시키는 기어박스; 및
상기 기어박스를 통해 전달되는 기계적인 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 물레방아 구조체는,
원통형의 물레방아 형상으로 중심 부위에 중심 회전축이 배치 구성되고, 상기 중심 회전축의 방사상으로 조류에 의해 회전되는 복수의 수차 날개가 형성되며, 상기 수차 날개는 조수 방향의 역 방향에 따라 날개가 접힐 수 있도록 힌지 결합되고, 조수 방향의 순 방향에 따라서는 상기 수차 날개가 상기 힌지에 의해 접혀지지 않도록 상기 힌지의 일 측 후단에 스토퍼가 배치 구성되는 구조로 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 물레방아 구조체는,
상기 복수의 수차 날개가 형성되는 상부로 고정되는 형태의 보조 수차 날개를 더 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 보조 수차 날개는,
조류의 진행 방향에 따라 상기 물레방아 구조체의 회전력을 상승시키는 걸림 홈 형상 구조로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 물레방아 구조체는,
상기 바지선의 위치 조정부에 연결되어 체결 구성되고, 해상의 조수간만으로 인해 변화되는 해수면의 수위에 따라 상기 위치 조정부의 상부 이동 및 하부 이동으로 상기 물레방아 구조체의 위치가 조정될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 발전기는,
한전의 해상 케이블과 직접 연결하여, 해상에서 발전된 전기를 한전 전력망 설비로 송전하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 따르면, 바지선에서 위치 조정되어 고정된 상태로 수중에 배치되는 물레방아 구조체를 이용하여 조류의 진행방향을 따라 회전하여 전기를 생산할 수 있도록 구성함으로써, 기존의 수력 발전이나 풍력 발전에 비해 대형 공사나 복잡한 공정을 거치지 않고서도 간단하면서 획기적으로 쉽고 빠르게 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 유속만으로 기후변화나 계절에 관계없이 항시 발전이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 물레방아 구조체의 수차 날개가 조류 방향에 역 방향인 경우에는 회전되는 수차 날개 중 조류 역방향의 수차 날개가 접히도록 구성됨으로써, 조류 방향이 바뀌더라도 항시 일정한 전력생산이 가능하며, 또한 보조 수차 날개를 통한 회전력이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 발전기에 해상 케이블의 연결을 통해 한전 전력망 설비로 발전된 전기를 바로 송전하여 판매할 수 있도록 함으로써, 안정된 전력생산과 함께 생산 전력의 판매로 안정된 수익이 발생될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치의 설치 구성 일례를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 사시도 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 측면도 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치의 설치 구성 일례를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 사시도 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 측면도 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치(100)는, 물레방아 구조체(110), 기어박스(120), 및 발전기(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
물레방아 구조체(110)는, 해저에 고정 설치되는 고정 설치 구조물(11)에 의해 해상에 부유되는 바지선(10)의 중심 하부의 수중에 배치되어, 조류의 진행 방향에 따라 흐르는 물의 추진력을 받아 회전하는 구성이다. 이러한 물레방아 구조체(110)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형의 물레방아 형상으로 중심 부위에 중심 회전축(111)이 배치 구성되고, 중심 회전축(111)의 방사상으로 조류에 의해 회전되는 복수의 수차 날개(112)가 형성되며, 수차 날개(112)는 조수 방향의 역 방향에 따라 날개가 접힐 수 있도록 힌지(113) 결합되고, 조수 방향의 순 방향에 따라서는 수차 날개(112)가 힌지(113)에 의해 접혀지지 않도록 힌지(113)의 일 측 후단에 스토퍼(115)가 배치 구성되는 구조로 구성할 수 있다.
또한, 물레방아 구조체(110)는 복수의 수차 날개(112)가 형성되는 상부로 고정되는 형태의 보조 수차 날개(114)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 보조 수차 날개(114)는 조류의 진행 방향에 따라 물레방아 구조체(110)의 회전력을 상승시키는 걸림 홈 형상 구조로 구성될 수 있다. 또한, 물레방아 구조체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 바지선(10)의 위치 조정부(12)에 연결되어 체결 구성되고, 해상의 조수간만으로 인해 변화되는 해수면의 수위에 따라 위치 조정부(12)의 상부 이동 및 하부 이동으로 물레방아 구조체(110)의 위치가 조정될 수 있다. 여기서, 위치 조정부(12)는 물레방아 구조체(110)가 케이블에 연결되는 크레인 구조로 구성될 수 있다.
기어박스(120)는, 물레방아 구조체(110)의 중심 회전축(111)에 축 결합되어, 물레방아 구조체(110)에서 발생하는 회전력이 중심 회전축(111)을 통해 변속기어에 전달되어 후술하게 될 발전기(130)에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기(130)를 회전시키기 위한 구성이다. 이러한 기어박스(120)는 물레방아 구조체(110)에 일 측면에 연결되는 구성으로, 후술하게 될 발전기(130)와 함께 설치 구성되며, 도시하지는 않았지만 케이싱에 의해 밀봉 처리되어 수밀이 보장되도록 구성될 수 있다.
발전기(130)는, 기어박스(120)를 통해 전달되는 기계적인 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 구성이다. 이러한 발전기(130)는 통상의 발전장치에 구비되는 회전자와 고정자의 구성으로 이루어질 수 있다. 여기서, 회전자(미도시)는 전자석으로 이루어진 발전기의 회전 부분으로 회전을 통해 고정자(미도시)에 전류를 유발하고, 고정자는 구리 도체의 코일로 이루어져 있는 발전기의 정지 부분으로, 회전자가 만든 전류를 모으는 역할을 하게 된다. 이러한 발전기(130)는 발전장치의 일반적인 구성에 해당하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명에 따른 발전기(130)는 한전의 해상 케이블(20)과 직접 연결하여, 해상에서 발전된 전기를 한전 전력망 설비(30)로 송전하도록 구성될 수 있으며, 이를 통한 해상에서 생산된 전력을 판매할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치의 설치 구성 일례를 도시한 도면이다. 도 3은 해저에 고정 설치되는 고정 설치 구조물(11)에 의해 바지선(10)이 해상에 부유되도록 고정 설치되고, 바지선(10)에 설치된 위치 조정부(12)에 의해 물레방아 구조체(110)가 수중에 배치되는 구성을 나타낸다. 즉, 위치 조정부(12)에 고정 설치되는 물레방아 구조체(110)는 바지선(10)에서 위치 조정부(12)의 케이블을 상하로 이동시킴에 따라 물레방아 구조체(110)의 위치가 조정될 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에서, 물레방아 구조체가 설치되는 대상이 바지선으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 고정 설치 구조물 등에 의해 해상에 부유되도록 고정 설치되어, 위치 조정부 등에 의해 그 수중에 물레방아 구조체가 설치될 수만 있다면 임의의 구조물이 바지선 대신에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 사시도 구성을 도시한 도면이다. 도 4는 원통형의 물레방아 형상으로 중심 부위에 중심 회전축(111)이 배치 구성되고, 중심 회전축(111)의 방사상으로 복수의 수차 날개(112)와 보조 수차 날개(114)가 설치 구성된 구성을 나타낸다. 여기서, 복수의 수차 날개(112)는 힌지(113)를 통해 결합되어 도 5에 도시된 바와 같이, 조류 방향에 따라 역방향의 수차 날개(112)는 접히게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치에 적용되는 물레방아 구조체의 측면도 구성을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)는 우측 방향에서 조류가 흐르는 경우, 하단의 수차 날개(112)가 접혀진 상태를 나타내고, 도 5의 (b)는 좌측 방향에서 조류가 흐르는 경우, 상단의 수차 날개(112)가 접혀지는 상태를 나타내고 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치는, 바지선에서 위치 조정되어 고정된 상태로 수중에 배치되는 물레방아 구조체를 이용하여 조류의 진행방향을 따라 회전하여 전기를 생산할 수 있도록 구성하되, 물레방아 구조체의 수차 날개가 조류 방향에 역 방향인 경우에는 회전되는 수차 날개 중 조류 역방향의 수차 날개가 접히도록 구성됨으로써, 조류 방향이 바뀌더라도 항시 일정한 전력생산이 가능하며, 또한 보조 수차 날개를 통한 회전력이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있으며, 특히 기존의 수력 발전이나 풍력 발전에 비해 대형 공사나 복잡한 공정을 거치지 않고서도 간단하면서 획기적으로 쉽고 빠르게 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 유속만으로 기후변화나 계절에 관계없이 항시 발전이 가능하도록 할 수 있게 된다. 이를 통해 발전된 전기는 해상 케이블의 연결을 통해 한전 전력망 설비로 바로 송전하여 판매할 수도 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 바지선 11: 고정 설치 구조물
12: 위치 조정부 20: 해상 케이블
30: 한전 전력망 설비
100: 본 발명의 일실시예에 따른 수중발전 장치
110: 물레방아 구조체 111: 중심 회전축
112: 수차 날개 113: 힌지
114: 보조 수차 날개 115: 스토퍼
120: 기어박스 130: 발전기

Claims (6)

  1. 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치(100)로서,
    해저에 고정 설치되는 고정 설치 구조물(11)에 의해 해상에 부유되는 바지선(10)의 중심 하부의 수중에 배치되어, 조류의 진행 방향에 따라 흐르는 물의 추진력을 받아 회전하는 물레방아 구조체(110);
    상기 물레방아 구조체(110)의 중심 회전축(111)에 축 결합되어, 상기 물레방아 구조체(110)에서 발생하는 회전력이 중심 회전축(111)을 통해 변속기어에 전달되어 발전기(130)에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기(130)를 회전시키는 기어박스(120); 및
    상기 기어박스(120)를 통해 전달되는 기계적인 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기(130)를 포함하되,
    상기 물레방아 구조체(110)는,
    원통형의 물레방아 형상으로 중심 부위에 중심 회전축(111)이 배치 구성되고, 상기 중심 회전축(111)의 방사상으로 조류에 의해 회전되는 복수의 수차 날개(112)가 형성되며, 상기 수차 날개(112)는 조수 방향의 역 방향에 따라 날개가 접힐 수 있도록 힌지(113) 결합되고, 조수 방향의 순 방향에 따라서는 상기 수차 날개(112)가 상기 힌지(113)에 의해 접혀지지 않도록 상기 힌지(113)의 일 측 후단에 스토퍼(115)가 배치 구성되는 구조로 구성하며,
    상기 물레방아 구조체(110)는,
    상기 복수의 수차 날개(112)의 좌우로 칸막이가 형성되고,
    상기 물레방아 구조체(110)는,
    상기 복수의 수차 날개(112)가 형성되는 상부로 고정되는 형태의 보조 수차 날개(114)를 더 포함하여 구성하되,
    상기 보조 수차 날개(114)는,
    조류의 진행 방향에 따라 상기 물레방아 구조체(110)의 회전력을 상승시키는 걸림 홈 형상 구조로 구성되고,
    상기 물레방아 구조체(110)는,
    상기 바지선(10)의 위치 조정부(12)에 연결되어 체결 구성되고, 해상의 조수간만으로 인해 변화되는 해수면의 수위에 따라 상기 위치 조정부(12)의 상부 이동 및 하부 이동으로 상기 물레방아 구조체(110)의 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는, 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 발전기(130)는,
    한전의 해상 케이블(20)과 직접 연결하여, 해상에서 발전된 전기를 한전 전력망 설비(30)로 송전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 날개가 접히는 물레방아 구조체를 이용한 수중발전 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100510327B1 (ko) * 2005-06-24 2005-08-29 연규종 조류발전장치
KR101026572B1 (ko) * 2010-12-31 2011-03-31 박영훈 조류발전선박
KR101542877B1 (ko) * 2014-02-10 2015-08-10 한국해양과학기술원 반복승강식 조류발전기의 자동 굴곡형 왕복장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100510327B1 (ko) * 2005-06-24 2005-08-29 연규종 조류발전장치
KR101026572B1 (ko) * 2010-12-31 2011-03-31 박영훈 조류발전선박
KR101542877B1 (ko) * 2014-02-10 2015-08-10 한국해양과학기술원 반복승강식 조류발전기의 자동 굴곡형 왕복장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102142212B1 (ko) 2019-03-04 2020-08-06 김정태 면적가변형 날개부를 갖는 조류 발전 장치

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