KR101850241B1

KR101850241B1 - 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치

Info

Publication number: KR101850241B1
Application number: KR1020170022300A
Authority: KR
Inventors: 최옥선
Original assignee: 최옥선
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-05-31
Also published as: JP6875783B2; WO2018151452A1; CN110249125B; CN110249125A; JP2020507714A

Abstract

본 발명은 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부유본체를 따라 회전하는 접이식플랩이 물에 잠긴 부유본체의 하측에서는 하방으로 수직 돌출되어 물의 흐름에 의해 회전하도록 하고, 물에서 나온 부유본체의 상측에서는 부유본체를 향해 접혀 밀착되도록 함으로써, 바람의 영향 없이 안정적이고 효율적인 전기의 생산이 가능하도록 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 관한 것이다.

Description

접이식 플랩을 이용한 수력발전장치{A Water Power Generator Using Folding Flap}

전기의 생산은 화석 연료의 고갈, 환경 오염, 지구 온난화 등의 문제로 전통적인 화력 발전에서 풍력, 수력, 조류, 태양열 등의 친환경 발전으로 그 중심이 옮겨가고 있는 추세이다.

그러나 풍력발전은 풍속 및 풍량의 변동폭이 커서 안정적인 발전에 어려움이 있으며, 설비의 고비용과 유지보수의 어려움이라는 문제가 있고, 종래 낙차를 이용한 수력발전은 고비용이며 자연을 훼손한다는 문제가 있다.

한편 조류발전은 물의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 발전방법으로 날씨에 관계없이 24시간 안정적인 발전이 가능하다는 점에서 차세대 전기에너지 생산시스템으로 주목받고 있다.

물의 흐름을 이용하여 발전을 하기 위해서는 대체로 아래 특허문헌과 같이 물 위에 부유하는 부유체에 회전하는 수차를 형성하도록 하고, 수차의 회전에 따라 전기를 생산하도록 하는데, 이와 같은 장치를 바다에 설치할 경우 바람에 의한 영향으로 수차의 회전에 장애가 발생하여 원활할 발전이 이루어지지 못하며, 강한 파도로 수차의 안정적인 회전이 이루어지지 못하는 문제가 있다.

(특허문헌)

공개특허공보 제10-2014-0147794호(2014. 12. 30. 공개)"소수력 발전장치"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 바람의 영향 없이 안정적인 전기의 생산이 가능하도록 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 접이식플랩의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 함으로써 효율적인 발전이 가능하도록 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 부유본체의 회전 및 이동이 원활하게 이루어지도록 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 유속에 상관없이 효율적인 발전이 가능하도록 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치는 바닥에 고정된 상태로 물 위에 부유하는 부유본체와; 상기 부유본체의 외부면을 따라 복수개가 이격되어 형성되며, 상하 방향으로 무한궤도 회전을 실시하는 접이식플랩과; 상기 접이식플랩의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전부와; 수력발전장치의 작동을 조절하는 제어부;를 포함하고, 상기 접이식플랩은 상기 부유본체에 회전 가능하도록 고정되어 부유본체의 하측에서는 하방으로 수직 돌출되고, 부유본체의 상측에서는 부유본체를 향해 접혀 밀착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 접이식플랩은 접이식플랩의 일단에 형성되어 상기 부유본체에 상하 방향 회전이 가능하도록 결합하는 힌지부와; 접이식플랩이 상기 부유본체를 따라 회전하는 방향으로 상기 힌지부의 후단에 형성되어 상기 접이식플랩을 지지하는 회전제한부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 접이식플랩은 접이식플랩이 상기 부유본체를 따라 회전하는 방향의 반대측 하단에서 일정 깊이 함입되는 개방유도홈을 포함하여, 접이식플랩의 개방이 용이하게 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부유본체는 바닥에 고정된 위치로부터 먼 지점에서 상측으로 돌출되도록 형성되며, 일정 높이에서 내측으로 절곡되어 접히지 않은 접이식플랩과 접촉하는 폐쇄유도부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부유본체는 부유본체의 전단 또는 후단에 내부 공간을 갖도록 형성되는 부력조절탱크를 포함하고, 상기 제어부는 상기 부유본체의 기울기에 따라 상기 부력조절탱크 내의 수량을 조절하는 부력조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 접이식플랩의 개방 및 폐쇄를 임의로 조절하는 개폐조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 개폐조절부는 유속에 따라 상기 접이식플랩을 선택적으로 개방하여 일부의 접이식플랩만이 상기 부유본체의 하방으로 돌출되도록 하는 선택개방모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 개폐조절부는 상기 부유본체의 회전 또는 이동시 상기 접이식플랩 전체를 접어 폐쇄되도록 하는 임의폐쇄모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부유본체는 부유본체가 해저 바닥면에 고정되도록 하는 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 바닥에 고정되는 지지체와, 상기 지지체 및 부유본체를 연결하는 고정라인을 포함하며, 상기 고정라인은 지지체 및 부유본체에 360°회전 가능하도록 연결되어, 유향에 따른 부유본체의 자유로운 회전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부유본체는 부유본체의 양측 하방으로 경사지게 돌출되어 형성되는 측면판넬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부유본체는 부유본체의 일단에 형성되어 유속의 증가시 부력을 상승시키는 부력상승부를 포함하고, 상기 부력상승부는 부유본체의 하단에 형성되어 유속에 따라 펼쳐지거나 감기는 부력판과, 상기 부력판에 연결되어 유속의 증가시 감긴 부력판을 펼치도록 하는 부력판펼침부와, 상기 부력판을 지지하는 부력판지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치에 있어서, 상기 부력판펼침부는 전측으로 개방되도록 형성되어 물이 유입되는 유입구와, 후측으로 개방되도록 형성되어 물의 배출되는 유출구와, 상기 유입구 및 유출구 사이에 형성되어 물의 흐름을 차단하는 차단부재를 포함하며, 상기 유출구는 유입구보다 작은 단면적을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 부유본체를 따라 회전하는 접이식플랩이 물에 잠긴 부유본체의 하측에서는 하방으로 수직 돌출되어 물의 흐름에 의해 회전하도록 하고, 물에서 나온 부유본체의 상측에서는 부유본체를 향해 접혀 밀착되도록 함으로써, 바람의 영향 없이 효율적인 전기의 생산이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 부유본체의 전단 및/또는 후단에 부력을 조절하는 부력조절탱크가 형성되도록 하여, 부유본체를 수평상태로 빠르게 복귀시키도록 함으로써 접이식플랩의 속도가 일정하게 유지되도록 하여 효율적인 발전이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 유속에 따라 접이식플랩을 선택적으로 개방하도록 하여, 접이식플랩의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 함으로써, 효율적인 발전이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 부유본체의 회전 및 이동시 접이식플랩 전체를 접어 폐쇄하도록 함으로써, 부유본체의 회전 및 이동이 원활하게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 부유본체의 양측으로 하방 경사지게 돌출되는 측면판넬을 포함하여, 약한 유속시에는 해류의 포집이 이루어져 접이식 플랩의 회전이 효율적으로 이루어지도록 하며, 강한 유속시에는 부력을 상승시켜 부유본체가 수평상태를 빠르게 복귀하도록 함으로써 접이식플랩의 일정 속도 회전이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 유속의 증가시 부유본체 일측의 부력을 상승시키는 부력상승부를 포함하도록 하여, 빠른 유속에도 수평 상태를 유지하도록 함으로써 접이식플랩의 일정 속도 회전이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치의 측면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치가 설치된 상태에서의 단면도
도 3은 접이식플랩의 전측(a) 및 후측(b) 사시도
도 4는 접이식플랩의 설치상태를 나타내는 단면도
도 5는 도 2의 제어부의 구성을 나타내는 블럭도
도 6은 부유본체가 기울어진 상태를 나타내는 참고도
도 7은 부유본체의 작동상태를 설명하기 위한 참고도
도 8은 도 2의 부유본체의 구성을 나타내는 블럭도
도 9는 도 8의 센서부의 구성을 나타내는 블럭도
도 10은 부유본체의 정면도
도 11은 부유본체의 일부를 상측에서 바라본 참고도
도 12는 도 2의 부력상승부의 동작상태를 나타내는 평면도
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수력발전장치가 설치된 상태에서의 단면도
도 14는 도 13의 제어부의 구성을 나타내는 블럭도

이하에서는 본 발명에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치를 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명하면, 상기 수력발전장치는 바닥에 고정된 상태로 물 위에 부유하는 부유본체(3)와; 상기 부유본체(3)의 외부면을 따라 복수개가 이격되어 형성되며, 상하 방향으로 무한궤도 회전을 실시하는 접이식플랩(1)과; 상기 접이식플랩(1)의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전부(4)와, 상기 접이식플랩(1)의 회전력을 발전부(4)로 전달하는 동력전달부(5)와, 수력발전장치의 작동을 조절하는 제어부(2);를 포함한다. 참고로, 이하에서는 도 1을 기준으로 고정부(37)와 가까운 쪽(물이 흐르는 반대 방향)을 전측이라 하고, 고정부(37)와 먼 쪽(물이 흐르는 방향)을 후측이라 하며, 접이식플랩(1)이 하방으로 펼쳐지는 상태를 개방되었다 하고, 부유본체(3)의 상측에서 접혀져 부유본체(3)에 밀착된 상태를 폐쇄되었다 하도록 한다.

본 발명에 따른 수력발전장치는 종래와 같이 물의 흐름에 따라 발생하는 회전력에 의해 전기를 생산하도록 하나, 접이식플랩(1)을 사용하도록 함으로써 바람의 영향을 최소화하도록 한다. 물의 흐름을 이용하는 발전장치는 빠른 유속을 갖는 바다에 설치되는 것이 바람직하나, 바다에는 빠른 유속만큼 바람도 강하게 불며, 바람은 그 방향이 일정하지 않아 접이식플랩(1)의 회전에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 발명에서는 접이식플랩(1)이 물에서 벗어날 경우 부유본체(3)에 밀착되게 접히도록 하여 바람에 의한 영향을 최소화하도록 함으로써, 물의 흐름 만에 의한 접이식플랩(1)의 회전이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명의 접이식플랩(1)은 별도의 동력 없이 자유로운 회전이 가능하도록 하여 자중에 의해 자동으로 펼쳐지거나 접힐 수 있도록 함으로써 소모되는 동력을 최소화하면서도 바다 속에서는 수직으로 돌출된 상태를 유지할 수 있도록 하여 접이식플랩(1)의 회전을 통한 효율적인 전기의 생산이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명의 부유본체(3)는 해저 지면에 360°회전 가능한 상태로 고정되도록 함으로써 물의 흐름에 따라 자유롭게 회전하여 물의 흐름 방향으로 정렬하게 된다. 바다에서는 기조력에 의해 일반적으로 하루에 두 번씩 해수의 방향이 바뀌게 되는데, 본 발명의 부유본체(3)는 물의 흐름에 따라 자동으로 정렬하게 되므로, 접이식플랩(1)이 일정한 방향으로만 회전하도록 할 수 있고, 이를 통해 안정적이고 효율적인 전기 생산이 가능하게 된다.

또한, 접이식플랩(1)의 회전에 의한 수력발전장치는 접이식플랩(1)이 일정한 속도로 회전할 때 가장 효율적인 발전이 이루어지게 되는데, 유속이 빠른 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 후단이 가라앉게 기울어지는 경우 접이식플랩(1)에 대한 해류의 압력이 매우 크게 작용하여, 접이식플랩(1)의 회전속도가 과도하게 빨라져 발전 효율이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 유속에 따라 부유본체(3) 전단 또는 후단의 부력을 조절하여 부유본체(3)가 빠르게 수평 상태로 복귀할 수 있도록 함으로써 접이식플랩(1)이 과도하게 빨라지는 것을 막고, 이를 통해 효율적인 전기의 생산이 가능하도록 하였다.

상기 접이식플랩(1)은 상기 부유본체(3)의 외부면을 따라 복수개가 이격 형성되어 상하 방향으로 무한궤도 회전을 실시하는 구성으로, 물의 흐름에 의해 회전하도록 한다. 상기 접이식플랩(1)은 상기 동력전달부(5)의 후술할 이송체인(51)에 고정되어 이송체인(51)을 회전시키도록 하며, 이송체인(51)의 회전은 스프라켓(52)을 회전시켜 발전이 이루어지도록 한다. 또한, 상기 접이식플랩(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 하측에서는 물에 잠긴 상태가 되고, 부유본체(3)의 상측에서는 물에서 벗어난 상태가 되는데, 물에 잠긴 상태에서는 부유본체(3)의 수직 하방으로 돌출되어 물의 흐름에 의한 힘을 받을 수 있도록 하고, 물에서 벗어난 상태에서는 부유본체(3) 측으로 접히도록 함으로써 바람에 의한 영향을 최소화하도록 한다. 따라서, 상기 접이식플랩(1)은 바다에서의 강한 바람에 의한 영향을 받지 않으며, 오직 물의 흐름에 의한 회전이 이루어지도록 하여 효율적인 전기의 생산이 가능하도록 한다. 이를 위해, 상기 접이식플랩(1)은 힌지부(11)에 의해 부유본체(3), 더욱 정확하게는 후술할 이송체인(51)에 자유롭게 회전 가능하도록 결합하며, 자중에 의한 회전을 실시하도록 한다. 또한, 상기 접이식플랩(1)은 힌지부(11)의 후단에 접이식플랩(1)을 지지하는 회전제한부재(12)가 형성되도록 하여, 물에 잠긴 상태에서 수직 하방으로 돌출된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 또한, 상기 접이식플랩(1)은 회전에 따라 물에서 벗어나면 자중에 의해 자동으로 눕혀져 도 2에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 상측에서는 부유본체(3)에 밀착되어 바람에 의한 영향을 받지 않도록 한다. 또한, 상기 접이식플랩(1)은 부유본체(3)의 상측에서 물속으로 진입하면서 자중에 의해 하방으로 펼쳐져 돌출되는데, 이때 접이식플랩(1)의 펼침이 용이하게 이루어지도록 하기 위해, 개방유도홈(13)이 형성되도록 한다. 또한, 상기 접이식플랩(1)은 일측으로 꺾일 수 있도록 하는 꺾임부(14)와, 잠글 수 있도록 하는 잠금부(15), 각 접이식플랩(1)의 정보를 저장하는 플랩정보저장부(16), 상기 접이식플랩(1)의 개폐여부를 감지하기 위한 신호를 반사하는 반사부(17)를 포함하도록 할 수 있다.

상기 힌지부(11)는 상기 접이식플랩(1)이 부유본체(3)에 회전가능하게 결합하도록 하는 구성으로, 더욱 정확하게는 부유본체(3)이 이송체인에 결합하도록 한다. 상기 힌지부(11)는 자유롭게 회전이 가능하도록 하는 다양한 구성이 적용될 수 있다.

상기 회전제한부재(12)는 상기 힌지부(11)의 후단에 형성되어 접이식플랩(1)을 지지하는 구성으로, 접이식플랩(1)이 물속에서 수직 하방으로 돌출된 상태를 유지하도록 한다. 따라서, 상기 회전제한부재(12)는 물에 흐름에 의한 접이식플랩(1)의 회전이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 상기 회전제한부재(12)는 접이식플랩(1)이 물에서 벗어날 때에도 접이식플랩(1)의 회전 각도를 제한함으로써, 접이식플랩(1)이 도 7의(a)에 도시된 바와 같이 자중에 의해 부유본체(3)을 향해 용이하게 접힐 수 있도록 한다.

상기 개방유도홈(13)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 접이식플랩(1)의 하단부에 함입되도록 형성되는 구성으로, 물속에서 물의 흐름의 반대 방향, 즉 접이식플랩(1)이 수직 하방으로 펼쳐진 상태에서 고정부(37)와 가까운 쪽(전측)에 형성되도록 한다. 따라서, 상기 개방유도홈(13)은 도 7의(a)에 도시된 바와 같이 접이식플랩(1)이 바다속으로 들어갈 때, 물이 개방유도홈(13)에 유입되어 접이식플랩(1)을 효율적으로 밀 수 있도록 함으로써, 접이식플랩(1)이 부유본체(3)의 수직 하방으로 용이하게 펼쳐질 수 있도록 한다. 또한, 상기 개방유도홈(13)은 잠금부(15)를 중심으로 양측에 한 쌍이 형성되도록 할 수 있다.

상기 꺾임부(14)는 상기 접이식플랩(1)의 일측에 일정 간격으로 함입되도록 형성되어 접이식플랩(1) 자체가 꺾일 수 있도록 하는 구성으로, 도 4에 도시된 바와 같이 접이식플랩(1)이 이송체인(51)에 밀착되었을 때, 상측이 함입되어 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 꺾임부(14)는 상기 접이식플랩(1)이 힌지부(11)를 기준으로 부유본체(3) 측으로 접힐 때, 이송체인(51)에 더욱 잘 밀착되도록 할 수 있다. 상기 꺾임부(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 두 개가 형성되어 상기 접이식플랩(1)이 세 부분으로 나뉘어 꺾이도록 할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 잠금부(15)는 상기 접이식플랩(1)이 부유본체(3)의 상측에서 도 4에 도시된 바와 같이 부유본체(3) 측으로 접힐 때, 부유본체(3)에 밀착된 상태된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 상기 잠금부(15)는 상기 접이식플랩(1)이 부유본체(3)에 밀착되도록 접혀졌을 때, 후술할 잠금돌기(22a)가 안착될 수 있도록 도 3의(b)에 도시된 바와 같이 상측이 일정 깊이 함입되도록 형성되며, 후술할 선택개방모듈(221) 또는 임의폐쇄모듈(222)이 실행될 때, 잠금돌기(22a)가 부유본체(3)로부터 돌출되어 잠금부(15)에 안착되도록 함으로써 접이식플랩(1)이 부유본체(3)의 하측에서도 개방되지 않고 접힌 상태를 유지할 수 있도록 한다.

상기 플랩정보저장부(16)는 각 접이식플랩(1)의 정보를 저장하는 구성으로, 도 4에 도시된 바와 같이 이송체인(51) 내에 형성되도록 할 수 있으며, 예를 들어 각 접이식플랩(1)의 위치정보, 개폐정보 등이 저장되는 RFID로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 플랩정보저장부(167)는 후술할 플랩식별모듈(332)에 의해 감지되어 각 접이식플랩(1)의 위치정보, 개폐정보를 알 수 있도록 하며, 이에 따라 상기 제어부(2)의 후술할 개폐조절부(22)가 상기 접이식플랩(1)의 개폐를 조절할 수 있도록 한다.

상기 반사부(17)는 각 접이식플랩(1)의 사이사이에 형성되어 후술할 개폐여부감지모듈(332)에서 송신되는 신호를 반사하는 구성으로, 반사부(17)에서 반사되는 신호 여부에 따라 각 접이식플랩(1)의 개폐여부를 감지할 수 있도록 한다.

상기 제어부(2)는 본 발명에 따른 수력발전장치의 작동을 조절하는 구성으로, 상기 부유본체(3)의 부력, 접이식플랩(1)의 개폐를 조절하도록 한다. 이를 위해, 상기 제어부(2)는 도 5에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 부력을 조절하는 부력조절부(21), 접이식플랩(1)의 개폐를 조절하는 개폐조절부(22)를 포함한다.

상기 부력조절부(21)는 부유본체(3)의 부력을 조절하는 구성으로, 더욱 정확하게는 부유본체(3)의 전단 또는 후단에 형성되는 부력조절탱크(31)의 부력을 조절하도록 한다. 본 발명에 따른 수력발전장치는 바다에 형성되어 해류의 강한 흐름에 의해 전기를 발생하게 되는바, 강한 파도가 필수적으로 발생하게 되며, 특히 유속이 빠를 경우에 도 6의(b)에 도시된 바와 같이 부유본체(3)가 기울어지게 되면, 접이식플랩(1)이 해류에 노출되는 면적이 증가하여 접이식플랩(1)의 속도가 과도하게 빨라지게 된다. 따라서, 상기 부력조절부(21)는 부유본체(3)의 전단 또는 후단의 부력을 신속하게 조절하여 빠르게 수평 상태로 복귀할 수 있도록 하고, 이를 통해 접이식플랩(1)의 회전속도를 일정하게 하여 효율적인 발전이 이루어지도록 한다. 따라서, 상기 부력조절부(21)는 유속이 일정 속도 이상일 경우에만 작동하도록 구성할 수 있으며, 유속정보는 후술할 유속센서(322)에 의해 전달받도록 할 수 있다. 상기 부력조절부(21)는 부유본체(3)의 기울기에 따라 부력조절탱크(31)의 부력을 조절하게 되는데, 상기 부력조절탱크(31)는 부유본체(3)의 전단 또는 후단에 형성되거나 전단과 후단 모두에 형성되도록 할 수 있으며, 상기 부력조절부(21)는 전단 및/또는 후단에 형성되는 부력조절탱크(31)의 부력을 조절하도록 한다. 상기 부력조절부(21)는 부유본체(3)의 기울기정보를 수신하는 기울기수신모듈(211), 수신되는 기울기에 따라 부력조절탱크(31)의 수량을 조절하는 탱크수량조절모듈(212)을 포함한다.

상기 기울기수신모듈(211)은 상기 부유본체(3)의 기울기정보를 수신하는 구성으로, 부유본체(3)의 후술할 기울기센서(321)로부터 기울기정보를 수신하도록 한다. 상기 기울기수신모듈(211)은 기울기정보를 수신하여 탱크수량조절모듈(212)로 전달되도록 하며, 탱크수량조절모듈(212)에 의해 부력조절탱크(31)의 수량이 조절되도록 한다.

상기 탱크수량조절모듈(212)은 상기 기울기수신모듈(211)로부터 부유본체(3)의 기울기정보를 전달받아 부력조절탱크(31)의 수량을 조절하는 구성으로, 예를 들어 도 4(b)에 도시된 바와 같이 유속이 빠른 상태에서 부유본체(3)의 후단이 하강하는 기울어짐이 발생할 경우, 후단에 형성되는 부력조절탱크(31)의 물을 배출하여 부유본체(3)의 후단이 다시 상승하도록 할 수 있으며, 이를 통해 접이식플랩(1)의 회전 속도를 늦추어 과도한 속도로의 회전을 막을 수 있도록 한다. 상기 부력조절탱크(31)가 전단에 형성되는 경우에는 그와는 반대로 작동할 수 있으며, 부력조절탱크(31)가 전단과 후단 모두에 형성되는 경우에도 같은 원리로 작동하도록 한다.

상기 개폐조절부(22)는 상기 접이식플랩(1)의 개폐를 조절하는 구성으로, 앞서 설명한 바와 같이 상기 접이식플랩(1)은 힌지부(11)에 연결되어 자유롭게 회전하도록 구성됨으로써 접이식플랩(1)의 회전을 위해 소모되는 동력이 필요 없도록 하나, 필요시에만 상기 개폐조절부(22)를 통해 접이식플랩(1)의 개폐를 조절함으로써 더욱 효율적인 발전 및 원활한 작동이 가능하도록 한다. 상기 개폐조절부(22)는 평상시에는 작동하지 않으며, 접이식플랩(1)의 선택 개방의 필요시, 부유본체(3)의 회전 또는 이동시에만 작동하도록 하여 여전히 소모되는 동력을 최소화할 수 있도록 한다. 상기 개폐조절부(22)는 도 4에 도시된 바와 같이 부유본체(3)에 잠금돌기(22a)를 형성하여 별도의 구동수단에 의해 입출이 이루어지도록 할 수 있으며, 폐쇄하려는 접이식플랩(1)의 잠금돌기(22a)를 돌출시켜 상기 잠금부(15)에 안착되도록 함으로써 접이식플랩(1)의 개방을 차단할 수 있도록 한다. 상기 개폐조절부(22)는 상기 접이식플랩(1)을 선택적으로 개방하는 선택개방모듈(221), 접이식플랩(1) 전체를 임의로 폐쇄하는 임의폐쇄모듈(222)을 포함한다.

상기 선택개방모듈(221)은 물속에 들어가는 접이식플랩(1)의 일부를 선택적으로 개방하는 구성으로, 해류의 속도(유속)에 따라 개방이 이루어지도록 한다. 접이식플랩(1)의 회전에 의한 발전은 접이식플랩(1)이 일정한 속도로 회전할 때 가장 효율적인 발전이 이루어지도록 할 수 있으므로, 유속이 너무 빠를 경우 일부 접이식플랩(1)을 강제로 폐쇄하고 일부 접이식플랩(1) 만이 개방되어 해류에 의해 회전하도록 함으로써 접이식플랩(1)의 회전속도를 늦추도록 한다. 따라서, 상기 선택개방모듈(221)은 폐쇄하고자 하는 접이식플랩(1)에 형성된 잠금돌기(22a)를 돌출시켜 잠금부(15)에 안착되도록 하며, 후술할 플랩인식부(33)에 의해 인식되는 접이식플랩(1)의 위치정보와 개폐정보를 이용하여 작동이 이루어지도록 한다.

상기 임의폐쇄모듈(222)은 전체 접이식플랩(1)을 접어 임의로 폐쇄하도록 하는 구성으로, 전체 잠금돌기(22a)를 돌출시켜 접이식플랩(1)의 잠금부(15)에 안착되도록 하며, 부유본체(3)의 회전 또는 이동시 작동하도록 한다. 상기 부유본체(3)는 고정부(37)에 의해 360°회전 가능하도록 해저면에 고정되므로, 물의 흐름에 따라 정렬되는데, 본 발명에 따른 수력발전장치는 바다에 설치되는 것이 바람직하므로, 도 7의(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 하루에 두 번씩 그 방향을 반대로 바꾸게 된다. 이때, 부유본체(3)가 회전하는 과정에서 물의 흐름과 접이식플랩(1)의 회전 방향이 일치하지 않게 되고, 이에 따라 발전이 제대로 이루어지지 못하며, 장치의 고장을 일으킬 수 있게 된다. 따라서, 상기 임의폐쇄모듈(222)은 물의 흐름이 바뀔 때, 전체 접이식플랩(1)을 폐쇄하여 물과의 간섭이 발생하지 않도록 함으로써 장치의 고장을 방지하고 원활한 회전과 효율적인 발전이 가능하도록 한다. 또한, 상기 임의폐쇄모듈(222)은 도 7의(c)에 도시된 바와 같이 견인선(B)에 의한 부유본체(3)의 이동시에도 작동하도록 할 수 있다. 상기 부유본체(3)는 바다 속 임의의 지점에 설치하여 발전이 이루어지도록 할 수 있는데, 부유본체(3)의 위치를 변경하거나 수리를 위해 육지로 이동시킬 때에는 부유본체(3)의 하측으로 돌출된 접이식플랩(1)이 이동에 방해가 될 수 있고, 접이식플랩(1)의 고장이 발생할 수 있으므로, 접이식플랩(1)을 모두 접어 이동하도록 함으로써, 부유본체(3)의 원활한 이동이 가능하도록 한다.

상기 부유본체(3)는 바닥에 고정된 상태로 물 위에 부유하는 구성으로, 배 모양의 타원형으로 형성될 수 있다. 상기 부유본체(3)는 내부에 부력조절탱크(31)를 구비하여 물 위에 뜰 수 있도록 하며, 부력의 조절이 가능하도록 하고, 고정부(37)에 의해 해저 바닥에 고정되어 360°자유롭게 회전 가능하도록 연결된다. 또한, 상기 부유본체(3)는 외부면을 따라 이송체인(51)이 형성되어 접이식플랩(1)의 회전에 따라 함께 회전하도록 하며, 이송체인(51)에는 스프라켓(52)이 연결되어 이송체인(51)의 회전에 따라 회전하도록 하고, 스프라켓(52)은 상기 발전부(4)와 연결되어 스프라켓(52)의 회전에 따른 전기의 생산이 가능하도록 한다. 상기 부유본체(3)는 양 측면에 측방지지부(35)가 형성되도록 하여 해류의 포집 및 좌우 기울어짐의 방지가 가능하도록 하며, 부유본체(3)의 일단에는 부력상승부(36)가 형성되어 유속 증가시 부유본체(3)의 부력을 상승시킬 수 있도록 한다. 상기 부유본체(3)는 도 8에 도시된 바와 같이 부유본체(3) 내부에 일정 공간을 갖도록 형성되어 부력을 조절하는 부력조절탱크(31)와, 수력발전장치의 작동에 필요한 각종 정보를 수집하는 센서부(32)와, 각 접이식플랩(1)에 관한 정보를 인식하는 플랩인식부(33)와, 접이식플랩(1)이 강제로 접힐 수 있도록 하는 폐쇄유도부(34)와, 부유본체(3)의 양측면에 돌출되도록 형성되어 물 위에 지지되도록 하는 측방지지부(35)와, 유속 증가시 부유본체(3)의 부력을 상승시키는 부력상승부(36)와, 부유본체(3)를 해저 바닥에 고정시키는 고정부(37)를 포함한다.

상기 부력조절탱크(31)는 부유본체(3)의 내부에 일정 공간을 갖도록 형성되어 부력조절을 위한 물이 채워지는 구성으로, 부유본체(3)의 전단 또는 후단에 형성될 수 있으며, 전단과 후단에 모두 형성되도록 할 수도 있다. 상기 부력조절탱크(31)는 도 2에 도시된 바와 같이 해저 바닥에 고정되어 전기를 생산할 때와, 도 7의(c)에 도시된 바와 같이 부유본체(3)를 이동시킬 때, 부력조절부(21)에 의해 채워지는 물의 양을 조절하도록 할 수 있다. 또한, 상기 부력조절탱크(31)는 전단 또는 후단에 형성되어 앞서 설명한 바와 같이 전후방향의 기울어짐이 발생할 때, 부력조절탱크(31) 내의 수량이 조절되도록 함으로써 부유본체(3)의 수평상태로의 빠른 복귀가 가능하도록 하며, 이를 통해 효율적인 발전이 가능하도록 할 수 있다. 기울어짐을 최소화하도록 할 수 있다.

상기 센서부(32)는 부유본체(3)에 형성되어 수력발전장치의 작동에 필요한 각종 정보를 수집하는 구성으로, 도 9에 도시된 바와 같이 기울기센서(321), 유속센서(322), 유향센서(323), 방위센서(324)를 포함할 수 있다.

상기 기울기센서(321)는 부유본체(3)의 기울기를 측정하는 구성으로, 부유본체(3)의 전단과 후단에 형성되어 전후방향의 기울기를 측정하도록 한다. 상기 기울기센서(321)는 측정된 기울기정보를 상기 부력조절부(21)로 전달하도록 하며, 이에 따라 상기 부력조절탱크(31)의 부력이 조절될 수 있도록 한다.

상기 유속센서(322)는 해류의 속도를 측정하는 구성으로, 부유본체(3)의 하면에 형성될 수 있으며, 측정된 유속정보는 상기 개폐조절부(22)로 전달되어 선택개방모듈(221)에 의해 접이식플랩(1)의 선택적 개방이 이루어지도록 한다. 따라서, 본 발명은 유속에 따라 개방되는 접이식플랩(1)의 개수를 조절할 수 있으며, 이를 통해 접이식플랩(1)을 일정한 속도로 회전시켜 효율적인 발전이 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 상기 유속센서(322)는 유속정보를 상기 부력조절부(21)로 전달하여 일정 속도 이상에서만 부력조절부(21)가 작동하도록 할 수도 있다.

상기 유향센서(323)는 해류의 방향을 측정하는 구성으로, 상기 유속센서(322)와 같이 부유본체(3)의 하면에 형성될 수 있으며, 해류의 방향에 관한 정보를 측정하여 제어부(2)에 전달하도록 한다.

상기 방위센서(324)는 상기 부유본체(3)의 위치를 측정하는 구성으로, 부유본체(3)의 전단과 후단에 제1방위센서(324a) 및 제2방위센서(324b)가 형성되어 부유본체(3) 전단 및 후단의 위치를 측정하도록 한다. 상기 방위센서(324)는 GPS 등의 장치가 적용될 수 있으며, 상기 제1방위센서(324a) 및 제2방위센서(324b)에 의해 부유본체(3)의 전단과 후단의 위치를 측정하여 부유본체(3)가 향하는 방향을 알 수 있도록 한다.

상기 플랩인식부(33)는 상기 부유본체(3)의 상측 및 하측에 형성되어 회전하는 접이식플랩(1)의 정보를 인식하는 구성으로, 각 접이식플랩(1)의 위치정보와 개폐정보를 인식하도록 하며, 이를 위해 플랩식별모듈(331)과 개폐여부감지모듈(332)을 포함한다.

상기 플랩식별모듈(331)은 각 접이식플랩(1)의 위치정보를 인식하는 구성으로, 상기 플랩정보저장부(16)를 인식하여 각 접이식플랩(1)에 관한 정보를 수신하도록 한다. 상기 플랩정보저장부(16)에는 각 접이식플랩(1)의 위치정보와 개폐정보가 저장되는바, 상기 플랩식별모듈(331)은 이러한 정보를 수신하여 상기 개폐조절부(22)로 전달되도록 하고, 이에 따라 각 접이식플랩(1)의 개폐가 조절될 수 있도록 한다.

상기 개폐여부감지모듈(332)은 각 접이식플랩(1)의 개폐정보, 즉 접이식플랩(1)이 개방되어 수직으로 돌출되어 있는지, 폐쇄되어 부유본체(3)에 밀착된 상태로 접혀져 있는지를 감지하는 구성으로, 일정 신호를 부유본체(3) 측으로 전송하도록 하며, 전송된 신호가 상기 반사부(17)에 의해 반사되는 경우에는 개방된 상태로 판단하도록 하고, 반사되지 않는 경우에는 폐쇄된 상태로 판단하도록 한다. 상기 개폐여부감지모듈(332)은 각 접이식플랩(1)의 개폐에 관한 정보를 상기 개폐조절부(22)로 전달하도록 하며, 상기 개폐조절부(22)는 전달받은 정보에 따라 상기 잠금돌기(22a)를 작동시켜 각 접이식플랩(1)의 개방을 차단할 수 있도록 한다.

상기 폐쇄유도부(34)는 상기 부유본체(3)의 후단 상면에 돌출되도록 형성되는 구성으로, 도 10에 도시된 바와 같이 접이식플랩(1)을 향해 내측으로 절곡되도록 형성된다. 따라서, 상기 폐쇄유도부(34)는 접이식플랩(1)이 바다 속에서 벗어나 상측으로 회전할 때 접촉되어 부유본체(3)를 향해 접혀질 수 있도록 한다. 상기 접이식플랩(1)은 자중에 의해 자연적으로 회전하여 접혀지나, 외부환경 또는 사용에 의한 노후로 접이식플랩(1)의 회전이 제대로 이루어지지 않는 경우, 상기 폐쇄유도부(34)에 의해 임의로 회전이 이루어지도록 함으로써 부유본체(3)의 상측에서는 상기 접이식플랩(1)이 강제로 접혀질 수 있도록 한다.

상기 측방지지부(35)는 상기 부유본체(3)의 양측면에 형성되어 물 위에서 지지되도록 하는 구성으로, 양측면을 따라 하방으로 경사지게 돌출되는 측면판넬(351)과, 상기 측면판넬(351)의 하단에 형성되는 이동바퀴(352)를 포함할 수 있다.

상기 측면판넬(351)은 부유본체(3)의 양측면을 따라 하방으로 경사지게 돌출되는 판 형상의 구성으로, 상기 부유본체(3)의 해류를 포집할 수 있도록 한다. 특히 상기 측면판넬(351)은 도 6의(c)에 도시된 바와 같이 해류의 유속이 느릴 때에도 해류를 부유본체(3)로 포집하여 접이식플랩(1)을 회전시키도록 함으로써 더욱 효율적인 발전이 가능하도록 하며, 도 6의(d)에 도시된 바와 같이 해류의 유속이 빠를 때에는 측면 판넬에 의해 부유본체(3) 후면의 부력이 더욱 증가되도록 하여, 부유본체(3)를 수평 상태로 더욱 빠르게 복귀시킴으로써 접이식플랩(1)을 일정한 속도로 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 바다 위에 부유하는 상기 부유본체(3)는 파도에 의한 심한 기울어짐이 발생하게 되는데, 전후 방향의 기울어짐뿐만 아니라 좌우 방향으로도 기울어짐이 발생하게 된다. 따라서, 상기 측면판넬(351)은 부유본체(3)의 양 측면에서 바다 위에 지지되도록 함으로써 좌우방향으로의 흔들림을 줄일 수 있도록 한다. 또한, 상기 측면판넬(351)은 해류의 방향이 바뀔 때, 해류와 부유본체(3)의 접촉 면적을 늘려 빠른 회전이 이루어지도록 하며, 이에 따라 해류의 방향에 따른 부유본체(3)의 빠른 정렬이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 이동바퀴(352)는 측면판넬(351)의 하단에 바퀴 형태로 형성되는 구성으로, 육지에서의 이동시 부유본체(3)의 이동수단이 될 수 있도록 한다.

상기 부력상승부(36)는 상기 부유본체(3)의 전단 또는 후단, 바람직하게는 후단(고정부(37)로부터 먼 지점)에 형성되어 유속 증가시 부유본체(3)의 부력을 상승시키는 구성으로, 도 6에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 기울어짐 발생시 부력을 상승시켜 부유본체(3)가 수평 상태로 빠르게 복귀할 수 있도록 한다. 특히, 유속의 증가시 부유본체(3)의 기울어짐이 심하게 발생되면, 앞서 설명한 바와 같이 접이식플랩(1)의 과도한 회전속도에 의해 발전효율을 떨어뜨리게 되는데, 상기 부력상승부(36)는 유속 증가시 부유본체(3)를 빠르게 수평상태로 복귀시키도록 함으로써 접이식플랩(1)의 일정 속도 회전을 통해 효율적인 발전이 가능하도록 한다. 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 상기 부력조절부(21)를 통해 상기 부력조절탱크(31)의 부력을 조절하여 접이식플랩(1)이 일정 속도로 회전하도록 할 수 있으나, 유속 증가시에는 상기 부력상승부(36)를 통해 최대한 수평 상태를 유지할 수 있도록 하여, 상기 부력조절부(21)의 작동을 최소화하고 이에 따라 소모되는 전력이 최소화되도록 할 수 있다. 상기 부력상승부(36)는 도 12에 도시된 바와 같이 부유본체(3)의 하단에 형성되어 유속에 따라 펼쳐지거나 감기는 부력판(361)과, 상기 부력판(361)에 연결되어 유속의 증가시 감긴 부력판(361)을 펼치도록 하는 부력판펼침부(362)와, 상기 부력판(361)을 지지하는 부력판지지부(363)를 포함한다.

상기 부력판(361)은 유속의 증가시 펼쳐져 물의 흐름을 차단함으로써 부유본체(3)의 부력을 상승시키는 구성으로, 유속이 낮을 때에는 도 12의(b)에 도시된 바와 같이 상기 부력판지지부(363)의 후술할 감김부(363a)에 감겨진 상태를 유지하게 되며, 유속의 증가시에만 도 12의(a)에 도시된 바와 같이 상기 부력판펼침부(362)에 의해 펼쳐져 물의 흐름을 차단할 수 있도록 한다. 상기 부력판(361)은 상기 부력판지지부(363)의 후술할 펼침지지부(363b)에 지지된 상태로 펼쳐지게 되며, 상기 펼침지지부(363b)는 후측 하방으로 돌출되도록 형성되므로, 상기 부력판(361)은 후측 하방으로 돌출되어 물의 흐름을 차단하도록 함으로써, 해류의 압력으로 부유본체(3)를 상승시키는 부력을 받게 된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같은 기울어짐의 발생시 부유본체(3)의 후단을 들어올리게 되고, 빠르게 수평상태로 복귀할 수 있도록 하여 접이식플랩(1)이 일정한 속도로 회전하도록 할 수 있다.

상기 부력판펼침부(362)는 유속의 증가시 상기 부력판(361)이 펼침지지부(363b)를 따라 펼쳐질 수 있도록 하는 구성으로, 유속의 증가시에는 별도의 동력 없이도 부력판(361)이 펼쳐질 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 부력판펼침부(362)는 도 12에 도시된 바와 같이 전측으로 개방되도록 형성되어 물이 유입되는 유입구(362a)와, 후측으로 개방되도록 형성되어 물의 배출되는 유출구(362b)와, 상기 유입구(362a) 및 유출구(362b) 사이에 형성되어 물의 흐름을 차단하는 차단부재(362c)와, 상기 부력판펼침부(362)를 부력판(361)에 연결하는 지지와이어(362d)를 포함한다.

상기 유입구(362a)는 물이 흘러오는 방향으로 개방되어 상기 부력판펼침부(362) 내에 해류가 유입되도록 하는 구성으로, 상기 지지와이어(362d)에 의해 부력판(361)에 연결되어 물의 흐름에 따라 자연스럽게 해류가 유입될 수 있도록 한다. 또한, 상기 유입구(362a)는 상기 유출구(362b)보다 큰 단면적을 갖도록 형성되며, 이에 따라 부력판펼침부(362) 내로의 물의 유입이 원활하게 이루어지고, 차단부재(362c)를 통한 해류 차단이 가능하도록 한다.

상기 유출구(362b)는 상기 부력판펼침부(362)로 유입된 물이 배출될 수 있도록 하는 구성으로, 상기 유입구(362a)와 반대편, 즉 후측에 위치하게 되며, 상기 유입구(362a)보다 작은 단면적을 갖도록 형성된다. 따라서, 유속이 약할 때에는 부력 상승의 필요가 크지 않으므로 물이 그대로 유출구(362)를 통과하도록 하고, 유속의 강할 때에는 상기 차단부재(362c)에 의해 물의 흐름을 차단하여 지지와이어(362d)가 당겨지도록 함으로써 부력판(361)이 펼쳐질 수 있도록 한다.

상기 차단부재(362c)는 상기 유입구(362a) 및 유출구(362b) 사이에 형성되어 물의 흐름을 차단하는 구성으로, 유입구(362a)와 유출구(362b)의 단면적 차이에 의해 물의 흐름을 막을 수 있도록 형성되며, 유연성 있는 재질로 형성될 수 있다. 상기 차단부재(362c)는 앞서 설명한 바와 같이 유속의 증가시에만 물의 흐름을 차단하게 되어 부력판(361)을 당길 수 있도록 하며, 이에 따라 부력판(361)에 의한 부유본체(3)의 부력상승이 가능하도록 한다.

상기 지지와이어(362d)는 상기 부력판(361) 및 부력판펼침부(362)를 연결하는 구성으로, 상기 유입구(362a)에 형성되도록 하여 물의 흐름 방향으로 부력판펼침부(362)가 형성될 수 있도록 한다.

상기 부력판지지부(363)는 상기 부유본체(3)의 후측 하단에 형성되어 상기 부력판(361)을 지지하는 구성으로, 부력판(361)이 감기는 감김부(363a)와 부력판(361)이 지지되어 펼쳐지는 펼침지지부(363b)를 포함한다.

상기 감김부(363a)는 상기 부력판(361)이 감겨지는 구성으로, 별도의 탄성수단을 마련하여 상기 부력판펼침부(362)에 의해 부력판(361)이 펼져지기 전에는 감긴 상태를 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 부력판(361)은 빠른 유속시에만 부력판펼침부(362)에 의해 펼쳐질 수 있으며, 낮은 유속으로 부력판펼침부(362)가 부력판(361)을 당기지 못할 때에는 감김부(363a)에 감겨진 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 부력판(361)은 일정 유속 이상에서만 펼쳐져 부유본체(3)의 부력이 상승되도록 할 수 있으며, 이에 따라 빠른 유속에서도 부유본체(3)의 수평 상태가 유지되도록 하여 접이식플랩(1)의 회전속도가 과도하게 빨라지는 것을 막을 수 있도록 한다.

상기 펼침지지부(363b)는 펼쳐지는 부력판(361)을 지지하는 구성으로, 부유본체(3)의 하측 후방으로 경사지게 돌출되도록 형성되어, 부력판(361)의 펼침시 해류에 의한 힘을 받을 수 있도록 한다. 상기 펼침지지부(363b)는 상기 감김부(363a)의 양측에서 하측 후방으로 돌출되어, 펼쳐지는 부력판(361)을 양측에서 지지할 수 있도록 하며, 그 끝단을 폐쇄하도록 형성되어 부력판(361)의 펼쳐지는 길이를 제한할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 펼침지지부(363b)는 부력판(361)의 반복적인 펼침 및 감김이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 고정부(37)는 상기 부유본체(3)를 해저 지면에 고정되도록 하는 구성으로, 부유본체(3)가 360°자유롭게 회전가능하도록 형성된다. 상기 고정부(37)는 지면에 고정되는 지지체(372)와, 부유본체(3) 및 지지체(372)를 연결하는 고정라인(371)을 포함할 수 있다.

상기 고정라인(371)은 상기 지지체(372) 및 부유본체(3)를 연결하는 구성으로, 부유본체(3)가 360°의 자유로운 회전이 가능하도록 하기 위해 와이어 등으로 형성될 수 있으며, 링 등에 의해 지지체(372) 및 부유본체(3)에 연결되어 자유로운 회전이 가능하도록 한다.

상기 지지체(372)는 지면에 고정되는 다양한 블럭이 적용될 수 있으며, 견고하게 고정되도록 할 수 있는 다양한 구성이 적용될 수 있다.

상기 발전부(4)는 상기 접이식플랩(1)의 회전에 따라 전기를 생산하는 구성으로, 동력전달부(5)에 의해 전달되는 접이식플랩(1)의 회전력을 전달받도록 한다. 상기 발전부(4)는 동력전달부(5)의 스프라켓(52)에 연결되어 회전력을 전달받도록 할 수 있으며, 회전력에 의해 전기를 생산하는 다양한 방식이 적용될 수 있고, 상기 발전부(4)에 의해 생산된 전기는 별도의 전력선(41)을 통해 전송된다. 상기 전력선(41)은 상기 고정부(37)의 후술할 고정라인(371)과 함께 바닥면에 고정되어 별도의 장소로 연결되도록 할 수 있다.

상기 동력전달부(5)는 상기 접이식플랩(1)의 회전력을 발전부(4)로 전달하여 접이식플랩(1)의 회전에 따른 발전이 이루어지도록 하는 구성으로, 접이식플랩(1)이 고정되어 회전하는 이송체인(51)과, 이송체인(51)의 회전에 따라 함께 회전하는 스프라켓(52)을 포함한다.

상기 이송체인(51)은 상기 접이식플랩(1)이 회전가능하도록 결합되며, 접이식플랩(1)과 함께 부유본체(3)의 외부면을 따라 상하 방향으로 회전하도록 한다. 따라서, 접이식플랩(1)이 해류에 의해 회전하면, 상기 이송체인(51)도 함께 같은 방향으로 회전하게 되며, 이송체인(51)의 회전력은 스프라켓(52)으로 전달된다.

상기 스프라켓(52)은 상기 부유본체(3)의 양측에 형성되어 이송체인(51)에 연결되며, 이송체인(51)의 회전에 의해 회전하도록 한다. 상기 스프라켓(52)은 발전부(4)와 연결되어 스프라켓(52)의 회전력에 의해 전기가 발생될 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수력발전장치를 도 13 내지 도 14를 참조하여 설명하면, 상기 수력발전장치는 일 실시예에 따른 수력발전장치와 동일한 구성을 가지나, 상기 제어부(2)는 회전조절부(23)를 추가로 포함하고, 상기 부유본체(3)는 회전부(38)를 추가로 포함하도록 한다. 상기 부유본체(3)는 해류의 방향에 따라 자유롭게 회전하여 해류의 방향과 일렬로 형성될 수 있으므로, 부유본체(3)를 회전시키는 구성이 필요 없으나, 선택적으로는 상기 회전부(38)를 형성하여 해류의 방향에 따른 부유본체(3)의 회전이 빠르게 이루어지도록 할 수도 있다. 또한, 상기 회전조절부(23)는 해류 및 부유본체(3)의 방향에 따라 회전부(38)의 작동을 조절하여 해류의 방향에 따른 부유본체(3)의 정확한 회전이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 회전조절부(23)는 상기 회전부(38)의 작동을 조절하는 구성으로, 부유본체(3)의 회전 방향을 조절하도록 한다. 상기 부유본체(3)는 고정부(37)에 의해 해저면에 고정되어 360°회전 가능하도록 형성되므로, 해류(W)의 방향에 따라 자연적으로 정렬하게 되는데, 물살이 약하거나 해류의 방향이 불규칙하여 부유본체(3)가 해류의 방향대로 정렬하지 못하는 경우 회전부(38)를 작동시켜 부유본체(3)를 임의로 정렬시킬 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 회전조절부(23)는 해류의 방향에 관한 정보를 수신하는 유향수신모듈(231), 상기 부유본체(3)의 방향을 감지하는 본체방향감지모듈(232), 해류의 방향 및 부유본체(3)의 방향에 따라 회전부(38)의 회전방향을 조절하는 회전방향조절모듈(233)을 포함한다.

상기 유향수신모듈(231)은 해류의 방향에 관한 정보를 수신하는 구성으로, 상기 부유본체(3)의 유향센서(323)에 의해 측정된 정보를 수신하도록 하며, 수신된 유향정보는 회전방향조절모듈(233)로 전달되어 회전부(38)의 작동이 조절되도록 한다.

상기 본체방향감지모듈(232)은 상기 부유본체(3)가 향하고 있는 방향을 감지하는 구성으로, 상기 부유본체(3)의 방위센서(324), 더욱 정확하게는 제1방위센서(324a) 및 제2방위센서(324b)로부터 부유본체(3)의 전단과 후단의 방위정보를 수신하여 부유본체(3)가 향하고 있는 방향으로 감지하도록 한다.

상기 회전방향조절모듈(233)은 상기 유향수신모듈(231) 및 본체방향감지모듈(232)로부터 유향 및 부유본체(3)의 방향에 관한 정보를 전달받아 회전부(38)의 회전방향을 조절하도록 한다. 다시 말해, 상기 회전방향조절모듈(233)은 상기 부유본체(3)가 향하는 방향이 해류의 방향과 일치하지 않는 경우 부유본체(3)를 임의로 회전시켜 부유본체(3)의 방향과 해류의 방향을 일치시키도록 함으로서 효율적인 접이식플랩(1)의 회전이 가능하도록 한다. 상기 회전부(38)는 도 13의(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 고정부(37)로부터 먼 부유본체(3)의 하단에 부유본체(3)의 양측 회전이 가능하도록 형성되는바, 회전부(38)의 작동에 따라 부유본체(3)가 서로 다른 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 상기 회전방향조절모듈(233)은 유향 및 부유본체(3)의 방향에 따라 상기 회전부(38)를 작동시켜 부유본체(3)가 일측으로 회전하도록 함으로써 부유본체(3)의 방향이 유향과 일치될 수 있도록 한다.

상기 회전부(38)는 상기 부유본체(3)의 하면에 형성되어 부유본체(3)를 회전시키는 구성으로, 상기 고정부(37)로부터 먼 위치에 형성되도록 할 수 있으며, 다양한 회전장치가 형성되도록 할 수 있으나, 예를 들어 부유본체(3) 내부에 스크류 등을 형성하여 양측으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 함으로써 부유본체(3)가 양측 중 한 방향으로 회전하도록 할 수 있다. 상기 회전부(38)는 유향 및 부유본체(3)의 방향에 따라 상기 회전조절부(23)에 의해 부유본체(3)를 일측으로 회전시키며 도 13의(a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이 양 방향으로 정렬하여 형성되도록 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 부유본체(3)는 고정부(37)에 360°회전 가능하도록 연결되어 자유롭게 회전하므로, 별도의 회전부(38) 없이도 하루에 두 번씩 바뀌는 해류의 방향에 따라 정렬할 수 있으나, 해류의 세기가 약하거나 불규칙하여 부유본체(3)의 정렬이 이루어지지 않는 경우 상기 회전부(38)를 통해 빠르게 부유본체(3)를 정렬시켜 신속한 발전이 이루어지도록 할 수도 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 접이식플랩
11: 힌지부 12: 회전제한부재 13: 개방유도홈
14: 꺾임부 15: 잠금부 16: 플랩정보저장부 17: 반사부
2: 제어부
21: 부력조절부 211: 기울기수신모듈 212: 탱크수량조절모듈
22: 개폐조절부 221: 선택개방모듈 222: 임의폐쇄모듈
23: 회전조절부
231: 유향수신모듈 232: 본체방향감지모듈 233: 회전방향조절모듈
3: 부유본체
31: 부력조절탱크
32: 센서부 321: 기울기센서 322: 유속센서 323: 유향센서
324: 방위센서 324a: 제1방위센서 324b: 제2방위센서
33: 플랩인식부 331: 플랩식별모듈 332: 개폐여부감지모듈
34: 폐쇄유도부
35: 측방지지부 351: 측면판넬 352: 이동바퀴
36: 부력상승부 361: 부력판 362: 부력판펼침부
362a: 유입구 362b: 유출구 362c: 차단부재 362d: 지지와이어
363: 부력판지지부 363a: 감김부 363b: 펼침지지부
37: 고정부 371: 고정라인 372: 지지체
38: 회전부
4: 발전부 41: 전력선
5: 동력전달부 51: 이송체인 52: 스프라켓

Claims

바닥에 고정된 상태로 물 위에 부유하는 부유본체와; 상기 부유본체의 외부면을 따라 복수개가 이격되어 형성되며, 상하 방향으로 무한궤도 회전을 실시하는 접이식플랩과; 상기 접이식플랩의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전부와; 수력발전장치의 작동을 조절하는 제어부;를 포함하고,
상기 접이식플랩은 상기 부유본체에 회전 가능하도록 고정되어 부유본체의 하측에서는 하방으로 수직 돌출되고, 부유본체의 상측에서는 부유본체를 향해 접혀 밀착되도록 하며,
상기 부유본체는 부유본체의 양측 하방 외측으로 경사지게 돌출되어 형성되는 판 형상의 측면판넬과, 부유본체의 일단에 형성되어 유속의 증가시 부력을 상승시키는 부력상승부를 포함하고,
상기 측면판넬은 부유본체 하측에서 개방되는 접이식플랩의 양측을 차단하도록 형성되며,
상기 제어부는 상기 접이식플랩의 개방 및 폐쇄를 임의로 조절하는 개폐조절부를 포함하고,
상기 개폐조절부는 유속에 따라 상기 접이식플랩을 선택적으로 개방하여 일부의 접이식플랩만이 상기 부유본체의 하방으로 돌출되도록 하는 선택개방모듈과, 상기 부유본체의 회전 또는 이동시 상기 접이식플랩 전체를 접어 폐쇄되도록 하는 임의폐쇄모듈을 포함하며,
상기 접이식플랩은 상측으로 일정 깊이 함입되어 부유본체에 형성된 잠금돌기가 삽입됨으로써 접힌 상태를 유지할 수 있도록 하는 잠금부를 포함하고,
상기 선택개방모듈 및 임의폐쇄모듈은 부유본체에 형성된 잠금돌기를 돌출시켜 잠금부에 삽입되도록 함으로써 각 접이식플랩의 개방을 차단하도록 하며,
상기 부력상승부는 부유본체의 하단에 형성되어 유속에 따라 펼쳐지거나 감기는 부력판과, 상기 부력판에 연결되어 유속의 증가시 감긴 부력판을 펼치도록 하는 부력판펼침부와, 상기 부력판을 지지하는 부력판지지부를 포함하고,
상기 부력판펼침부는 전측으로 개방되도록 형성되어 물이 유입되는 유입구와, 후측으로 개방되도록 형성되어 물의 배출되는 유출구와, 상기 유입구 및 유출구 사이에 형성되어 물의 흐름을 차단하는 차단부재를 포함하며,
상기 유출구는 유입구보다 작은 단면적을 갖도록 형성되고,
상기 부력판지지부는 부력판이 감겨지는 감김부와, 펼쳐지는 부력판을 지지하는 펼침지지부를 포함하며,
상기 감김부에는 부력판을 당기는 탄성수단이 형성되어 일정한 유속 이상에서만 부력판펼침부에 의해 부력판이 펼쳐질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 접이식플랩은
접이식플랩의 일단에 형성되어 상기 부유본체에 상하 방향 회전이 가능하도록 결합하는 힌지부와;
접이식플랩이 상기 부유본체를 따라 회전하는 방향으로 상기 힌지부의 후단에 형성되어 상기 접이식플랩을 지지하는 회전제한부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
제 2 항에 있어서, 상기 접이식플랩은
접이식플랩이 상기 부유본체를 따라 회전하는 방향의 반대측 하단에서 일정 깊이 함입되는 개방유도홈을 포함하여, 접이식플랩의 개방이 용이하게 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
제 2 항에 있어서, 상기 부유본체는
바닥에 고정된 위치로부터 먼 지점에서 상측으로 돌출되도록 형성되며, 일정 높이에서 내측으로 절곡되어 접히지 않은 접이식플랩과 접촉하는 폐쇄유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 부유본체는
부유본체의 전단 또는 후단에 내부 공간을 갖도록 형성되는 부력조절탱크를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 부유본체의 기울기에 따라 상기 부력조절탱크 내의 수량을 조절하는 부력조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 부유본체는
부유본체가 해저 바닥면에 고정되도록 하는 고정부를 포함하고,
상기 고정부는 바닥에 고정되는 지지체와, 상기 지지체 및 부유본체를 연결하는 고정라인을 포함하며,
상기 고정라인은 지지체 및 부유본체에 360°회전 가능하도록 연결되어, 유향에 따른 부유본체의 자유로운 회전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 접이식 플랩을 이용한 수력발전장치.
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