KR101819527B1 - 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 파력 발전 장치의 형상을 원통형으로 형성하고, 원주면의 가장자리를 따라 전자기 유도에 의한 발전 설비를 설치하여 다양한 방향에서 진행해 오는 파도에 의한 에너지를 이용할 수 있게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 파도와 충돌에 의해 발생할 수 있는 와류를 최소화하면서 무게 중심을 유지할 수 있는 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 유도 관통공 및 다수의 지지 관통공이 형성된 상부 원형판; 상부 원형판의 하방에 소정거리 이격되어 상부 원형판과 평행하게 위치하고, 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 지지 관통공이 형성된 하부 원형판; 상부 원형판 및 하부 원형판의 지지 관통공에 삽입되어 상부 원형판 및 하부 원형판에 수직하게 고정되는 다수의 가이드 봉; 양측에 형성된 가이드 홀에 가이드 봉이 삽입되어 가이드 봉을 따라 승강운동을 하는 유도 부력체; 내면에 유도코일이 감겨져 있고, 상면과 하면에 관통공이 형성되며, 상부 원형판의 유도 관통공의 상측에 위치하는 코일 커버; 유도 부력체의 상측 중앙부에 연결되며, 상부에 코일커버의 관통공을 통해 코일 커버의 내면을 관통하여 왕복운동을 하며 전자기 유도에 의한 전류를 발생시키기 위한 자성체가 구비되고, 유도 부력체와 함께 승강 운동을 하는 전자기 유도봉; 및 유도 부력체의 가이드 홀에 삽입된 가이드 봉의 상단부 및 하단부 외주면에 삽입되어 하부 원형판과 상부 원형판 사이에서 승강 운동을 하는 유도 부력체의 충돌을 방지하고, 유도 부력체의 승강 운동에 탄성력을 제공하는 다수의 완충스프링을 포함하는 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치를 제공한다.

Description

다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치{Wave Power Generation Device Using The Multidirectional Wave energy}
본 발명은 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 파력 발전 장치의 형상을 원통형으로 형성하고, 원주면의 가장자리를 따라 전자기 유도에 의한 발전 설비를 설치하여 다양한 방향에서 진행해 오는 파도에 의한 에너지를 이용할 수 있게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 파도와 충돌에 의해 발생할 수 있는 와류를 최소화하면서 무게 중심을 유지할 수 있는 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치에 관한 것이다.
최근 수력, 화력 및 원자력 발전 등의 일반적인 발전방법에 대해 자원고갈, 사용연수의 제한 및 대기오염과 방사능 물질 유출 등의 환경적 문제가 사회적 문제로 대두됨에 따라 태양열, 조력, 파력, 풍력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이고 영구적인 에너지원을 활용할 수 있는 새로운 대체 에너지기술 및 신재생 에너지기술에 대한 연구가 활발히 진행되어 그 결과물인 친환경적 재생에너지를 이용한 발전장치가 종래의 발전 방법을 대체하고 있는 실정이다.
이러한 대체에너지원 중에서 최근 관심이 집중되며 그 중요성이 부각되고 있는 분야 중의 하나가 해수면의 높이를 이용한 파력 발전이다.
파력 발전은 해상에서 발생하는 파도에 의한 해수면의 주기적 상하운동, 파도의 운동에너지와 위치에너지를 이용하여 기계적인 회전운동 내지 축방향의 왕복운동으로 변환하고 이러한 기계적 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 발전하는 것을 말한다.
파력 발전은 해양 에너지 중에서 가용 에너지 자원이 상대적으로 크고, 입지의 제약이 적으며, 소규모 개발이 가능할 뿐만 아니라, 방파제로도 활용할 수 있으며, 한 번 설치하면 반영구적으로 사용할 수 있으며, 공해를 유발하지 않는다는 장점이 있다.
그러나, 종래의 파력 발전 장치들은 그 외형이 삼각 또는 사각 형태의 케이스로 구성되어 있고, 이 케이스의 내부에 전자기 유도 현상을 이용한 발전 설비가 나란하게 수용되어 있다.
이러한 형태의 발전 장치는 주로 일정한 방향에서 진행해 오는 파도만을 이용할 수 있고, 예상하지 못한 방향에서 진행해 오는 파도에 의해 무게 중심을 잃어 기울어질 우려가 있다.
따라서, 이런 형태의 발전 장치로 발전을 하기 위해서는 한 유닛의 발전 장치를 서로 묶어 고정하거나 무어링 장치 등의 다른 구조물에 고정하여 사용해야 하는 데, 이럴 경우 파도에 의해 부유체가 수평방향으로 이송되어 실제 파도의 높이에 의한 에너지를 충분히 활용하지 못하는 단점이 있다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1411500호(2014.06.18. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다양한 방향에서 진행해 오는 파도에 의한 에너지를 이용할 수 있게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 파도와 충돌에 의해 발생할 수 있는 와류를 최소화하면서 무게 중심을 유지할 수 있는 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치는 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 유도 관통공 및 다수의 지지 관통공이 형성된 상부 원형판; 상부 원형판의 하방에 소정거리 이격되어 상부 원형판과 평행하게 위치하고, 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 지지 관통공이 형성된 하부 원형판; 상부 원형판 및 하부 원형판의 지지 관통공에 삽입되어 상부 원형판 및 하부 원형판에 수직하게 고정되는 다수의 가이드 봉; 양측에 형성된 가이드 홀에 가이드 봉이 삽입되어 가이드 봉을 따라 승강운동을 하는 유도 부력체; 내면에 유도코일이 감겨져 있고, 상면과 하면에 관통공이 형성되며, 상부 원형판의 유도 관통공의 상측에 위치하는 코일 커버; 유도 부력체의 상측 중앙부에 연결되며, 상부에 코일커버의 관통공을 통해 코일 커버의 내면을 관통하여 왕복운동을 하며 전자기 유도에 의한 전류를 발생시키기 위한 자성체가 구비되고, 유도 부력체와 함께 승강 운동을 하는 전자기 유도봉; 및 유도 부력체의 가이드 홀에 삽입된 가이드 봉의 상단부 및 하단부 외주면에 삽입되어 하부 원형판과 상부 원형판 사이에서 승강 운동을 하는 유도 부력체의 충돌을 방지하고, 유도 부력체의 승강 운동에 탄성력을 제공하는 다수의 완충스프링을 포함한다.
또한, 상부 원형판의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입되어 부력을 발생시키는 부이를 더 포함할 수 있다.
또한, 하부 원형판의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입 고정되어 무게 중심을 유지하기 위한 밸러스팅 튜브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 다양한 방향에서 진행해 오는 파도를 이용할 수 있어 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 파도와 충돌에 의해 발생할 수 있는 와류를 최소화하면서 안정하게 무게 중심을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 사시도,
도 2는 상부 원형판을 도시한 사시도,
도 3은 하부 원형판을 도시한 사시도,
도 4는 유도 부력체와 전자기 유도봉을 도시한 사시도,
도 5는 부이와 밸러스팅 튜브가 구비된 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 사시도, 도 2는 상부 원형판을 도시한 사시도, 도 3은 하부 원형판을 도시한 사시도, 도 4는 유도 부력체와 전자기 유도봉을 도시한 사시도, 도 5는 부이와 밸러스팅 튜브가 구비된 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치는, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상부 원형판(10), 하부 원형판(20), 가이드 봉(30), 유도 부력체(40), 코일 커버(50), 전자기 유도봉(60), 완충 스프링(70), 부이(80), 밸러스팅 튜브(90)를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 해상의 파랑 에너지가 페러데이의 전자기 유도 법칙에 의해 전기에너지로 변환되는 파력 발전장치이다.
이하, 본 발명에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 구성요소에 대해 설명하면, 다음과 같다.
상부 원형판(10)은 도 1 및 도 2를 참조하면, 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 아래에 서술될 다수의 전자기 유도봉(60)이 관통하여 승강 운동을 할 수 있도록 다수의 유도 관통공(2)과 다수의 가이드 봉(30)이 삽입되어 고정될 수 있는 다수의 지지 관통공(4)이 형성된다.
하부 원형판(20)은 도 1 및 도 3을 참조하면, 상부 원형판(10)의 하방에 소정거리 이격되어 상부 원형판과 평행하게 위치하고, 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 지지 관통공(4)이 형성된다.
가이드 봉(30)은 도 1 및 도 5를 참조하면, 상부 원형판(10) 및 하부 원형판(20)에 형성된 각각의 지지 관통공(4)에 수직하게 삽입되어 상부 원형판 및 하부 원형판을 상호 평행한 상태로 유지되게 고정한다.
또한, 가이드 봉(30)은 아래에 기술된 유도 부력체(40)가 승강 운동을 할 때 승강 운동 경로를 안내하는 역할을 수행한다.
유도 부력체(40)는 도 1 및 도 4를 참조하면, 양측에 형성된 가이드 홀(42)에 가이드 봉(30)이 삽입되어 파도에 의한 해수면의 높이 변화에 따라 가이드 봉(30)의 안내를 받으며 상부 원형판(10)과 하부 원형판(20)사이에서 승강 운동을 한다.
한편, 유도 부력체(40)는 와류 흘림 현상(Vortex Sheedding)을 이용할 수 있도록 외형이 원통 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.
코일 커버(50)는 도 1 및 도 5를 참조하면, 내면에 전자기 유도 발전을 위한 유도 코일(미도시)이 감겨져 있고, 상면과 하면에 관통공이 형성되며, 상부 원형판(10)에 형성된 유도 관통공(2)의 상측에 위치한다.
코일 커버(50)는 내부 및 외부 케이스로 형성되며, 내부 및 외부 케이스에 유도 코일이 감겨져 있으므로 내부 및 외부 케이스에 물이 침투하지 못하도록 방수 처리가 된다.
한편, 코일 커버 내의 유도 코일은 전선 및 축전지와 연결되어 발생한 전기 에너지를 저장한다.
전자기 유도봉(60)은 도 1 및 도 4를 참조하면, 유도 부력체(40)의 상측 중앙부에 연결되며, 상부에 코일 커버의 상하면에 형성된 관통공을 통해 코일 커버의 내면을 관통하여 왕복 운동을 하며 전자기 유도에 의한 전류를 발생시키기 위한 자성체(62)가 구비되고, 유도 부력체(40)와 함께 승강 운동을 한다.
완충 스프링(70)은 도 1 및 도5를 참조하면, 유도 부력체(40)의 가이드 홀(42)에 삽입된 각 가이드 봉(30)의 상단부 및 하단부 외주면에 삽입되어 하부 원형판(20)과 상부 원형판(10) 사이에서 승강 운동을 하는 유도 부력체(40)와 각 원형판과의 충돌로 인한 파손을 방지하고, 유도 부력체(40)의 승강 운동에 탄성력을 제공한다.
한편, 각 가이드 봉(30)의 상단부에 설치되는 완충 스프링은 하단부에 설치되는 완충 스프링에 비해 길이를 길게 하여 유도 부력체의 상승 운동시 운동 거리에 대한 제한을 두어 전자기 유도봉의 상부에 구비된 자성체가 코일 커버의 외측으로 너무 멀리 전진하여 거리가 멀어지지 않도록 스토퍼 역할을 수행하게 한다.
표시장치(100)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 각 코일 커버(50) 내측에 구비된 유도 코일과 전선으로 연결되어 전자기 유도에 의해 전기에너지를 발생시키는 각 장치가 정상적으로 작동하며 전기 에너지를 생산하는지 아니면 고장난 부분이 있는지 여부를 시각적으로 확인할 수 있도록 상부 원형판(10)의 상측에 부착된다.
부이(80)는 도 5를 참조하면, 상부 원형판의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입되어 부력을 발생시켜 발전 장치의 상부가 물위에 부유 되도록 한다.
밸러스팅 튜브(90)는 도 5를 참조하면, 물속에 잠겨져 있는 하부 원형판(20)의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입 고정되어 물 유입배출구(92)를 통해 내부로 물을 유입하거나 배출하면서 전체 발전 장치가 발전 과정에서 파도에 의한 충격에 의해 기울어져 전복되지 않도록 무게 중심을 유지하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치의 작동원리는 다음과 같다.
파력을 받은 유도 부력체(40)가 해수면의 높이변화에 따라 유도 부력체(40)의 중앙부에 수직하게 구비된 전자기 유도봉(60)과 함께 승강 운동을 하고, 전자기 유도봉(60)의 상부에 구비된 자성체가 상부 원형판(10)의 상면에 위치하며 내측에 유도 코일이 감겨져 있는 상태로 설치된 코일 커버(50)의 내측을 관통하여 왕복 운동하면서 전자기 유도 현상에 의해 파랑에너지를 전기에너지로 변환한다.
본 발명에 따른 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치는 전체 발전 장치를 원통 형상으로 형성하기 위해 상부 원형판(10)과 하부 원형판(20)의 원주면 가장자리를 따라 전자기 유도에 의해 전기에너지를 생산하기 위한 다수의 유도 코일이 내장된 코일 커버, 자성체가 구비된 전자기 유도봉을 배치하여 다양한 방향에서 일어나는 파도를 맞을 수 있도록 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 파도와 충돌에 의해 발생할 수 있는 와류를 최소화할 수 있는 특징이 있다.
또한, 전체 발전 장치가 수중에 부유한 상태로 있을 경우 발전 장치의 원형 형상에 의해 파도에 의한 충격을 균형적으로 분산할 수 있고, 밸러스팅 튜브를 이용하여 물을 유입 또는 배출함으로써 전체 발전 장치가 발전 과정에 무게 중심을 더욱 잘 유지할 수 있도록 하는 특징이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 상부 원형판 20 - 하부 원형판
30 - 가이드 봉 40 - 유도 부력체
50 - 코일 커버 60 - 전자기 유도봉
70 - 완충 스프링 80 - 부이
90 - 밸러스팅 튜브

Claims (3)

  1. 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 유도 관통공 및 다수의 지지 관통공이 형성된 상부 원형판;
    상부 원형판의 하방에 소정거리 이격되어 상부 원형판과 평행하게 위치하고, 중앙부에 개구부가 형성되며, 원주면을 따라 다수의 지지 관통공이 형성된 하부 원형판;
    상부 원형판 및 하부 원형판의 지지 관통공에 삽입되어 상부 원형판 및 하부 원형판에 수직하게 고정되는 다수의 가이드 봉;
    양측에 형성된 가이드 홀에 가이드 봉이 삽입되어 가이드 봉을 따라 승강운동을 하는 유도 부력체;
    내면에 유도코일이 감겨져 있고, 상면과 하면에 관통공이 형성되며, 상부 원형판의 유도 관통공의 상측에 위치하는 코일 커버;
    유도 부력체의 상측 중앙부에 연결되며, 상부에 코일커버의 관통공을 통해 코일 커버의 내면을 관통하여 왕복운동을 하며 전자기 유도에 의한 전류를 발생시키기 위한 자성체가 구비되고, 유도 부력체와 함께 승강 운동을 하는 전자기 유도봉;
    유도 부력체의 가이드 홀에 삽입된 가이드 봉의 상단부 및 하단부 외주면에 삽입되어 하부 원형판과 상부 원형판 사이에서 승강 운동을 하는 유도 부력체의 충돌을 방지하고, 유도 부력체의 승강 운동에 탄성력을 제공하는 다수의 완충스프링
    상부 원형판의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입되어 부력을 발생시키는 부이;
    하부 원형판의 개구부에 탈부착 가능하게 삽입 고정되어 무게 중심을 유지하기 위한 밸러스팅 튜브; 및
    각 코일 커버 내측에 구비된 유도 코일과 전선으로 연결되어 전자기 유도에 의해 전기에너지를 발생시키는 장치가 정상적으로 작동하며 전기 에너지를 생산하는지 고장난 부분이 있는지 여부를 시각적으로 확인할 수 있도록 상부 원형판의 상측에 부착되는 표시장치
    를 포함하고,
    가이드 봉의 상단부에 설치되는 완충 스프링은 하단부에 설치되는 완충 스프링에 비해 길이를 길게 하여 유도 부력체의 상승 운동시 운동 거리에 대한 제한을 두는 스토퍼 역할을 수행하는 것
    을 포함하는, 다방향 파랑 에너지를 이용할 수 있는 파력 발전장치.
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