KR101856390B1 - 부유식 해상발전장치 - Google Patents

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이종현
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Abstract

본 발명은, 해상에 부유하도록 배치하며, 부력을 가지는 메인부유체, 길이방향 일단이 메인부유체에 연결되고, 길이방향 타단은 수중에 고정되는 해상계류와이어, 메인부유체에 설치하며, 전기를 생산하는 발전설비, 메인부유체에 탈착 가능하게 설치하며, 발전설비에서 생산된 전기나, 전기를 이용하여 생산되는 생산품을 저장하는 에너지저장용기, 메인부유체의 외측면에 탈착 가능하게 결합하도록 탈착수단을 구비하며, 부력을 가지는 이송부유체, 이송부유체에 설치하며, 에너지저장용기를 이송부유체 상으로 이송되게 하는 이송전달수단을 포함하는 부유식 해상발전장치를 제공한다.
이와 같은, 부유식 해상발전장치는, 발전설비에서 생산된 전기나 생산품을 에너지저장용기에 저장하고, 에너지저장용기를 육지나 필요로 하는 위치로 이송 전달하고자 할 때는, 이송전달수단으로 에너지저장용기를 메인부유체에서 이송부유체로 전달 저장되게 하며, 이후 이송부유체가 메인부유체에서 이탈되게 한 후, 이송부유체를 육지나 필요로 하는 위치로 이송되게 하는 바, 발전설비에 의해 생산된 전기나 생산품이 저장된 에너지저장용기를 해상에서 용이하게 이송할 수 있게 한다.

Description

부유식 해상발전장치{Floating type power generator}
본 발명은 해상에 부유하도록 설치하며, 해상에서 전기를 생산 및 저장한 후, 저장된 전기나 전기를 통해 생산된 수소와 같은 생산물을 필요로 하는 장소로 이송할 수 있게 하는 부유식 해상발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전소들은 설비를 갖추는데 있어 입지조건에 많은 제약을 받게 되는데, 특히, 원자력발전소나 화력발전소는 유해시설로 인식됨에 따라 입지조건 외에도 지역주민이나 시민단체 등의 여론을 수렴해야 하므로 실질적으로 더 많은 제약 조전이 가해지고 있는 것이 현실이다.
이러한, 문제점을 해결하고자 근래에는 해수면 위에 떠 있는 해상 구조물에 발전설비를 설치하여, 해상에서 전기를 생산한 후, 생산된 전기를 송전케이블로 육지까지 부설하여 송전이 이루어지게 한다.
이때, 부유식 해상발전장치는, 풍력 또는 파력을 이용하여 발전할 경우 양질의 풍력 또는 파력에너지를 얻을 수 있고, 연안을 출입하는 선박 등과의 충돌 문제를 피하기 위해, 연안에서 상당히 멀리 떨어진 위치에 설치할 필요가 있다.
그러나, 부유식 해상발전장치에서 생산된 전력을 육지로 전송하기 위해 해저에 장거리의 송전케이블을 부설하는 경우, 설치비용이 많이 소요됨과 더불어 해저의 조류, 선박과의 접촉 등 예기치 못한 상황으로 인한 파손시, 육지에서의 경우와 달리 심해에서 작업이 이루어거나 해상으로 올려 선상에서 보수작업이 이루어져야 하므로 보수작업이 매우 어렵고 불가능한 경우도 발생하게 된다.
이러한, 종래의 부유식 해상발전장치에 대한 기술은, 대한민국등록특허공보 제10-0766185호(2007.10.10)에 제시된다.
본 발명은, 해상 구조물 상에서 생산된 전기나 수소를 저장하는 저장설비를 육지로 용이하게 이송할 수 있게 하는 부유식 해상발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 해상에 부유하도록 배치하며, 부력을 가지는 메인부유체, 길이방향 일단이 상기 메인부유체에 연결되고, 길이방향 타단은 수중에 고정되는 해상계류와이어, 상기 메인부유체에 설치하며, 전기를 생산하는 발전설비, 상기 메인부유체에 탈착 가능하게 설치하며, 상기 발전설비에서 생산된 전기나, 상기 전기를 이용하여 생산되는 생산품을 저장하는 에너지저장용기, 상기 메인부유체의 외측면에 탈착 가능하게 결합하도록 탈착수단을 구비하며, 부력을 가지는 이송부유체, 상기 이송부유체에 설치하며, 상기 에너지저장용기를 상기 이송부유체 상으로 이송되게 하는 이송전달수단을 포함하는 부유식 해상발전장치를 제공한다.
또한, 상기 이송전달수단은, 로봇암이며, 상기 이송부유체에는 상기 로봇암의 작동을 제어하는 로봇암컨트롤러를 구비할 수 있다.
또한, 상기 이송전달수단은, 컨베이어이며, 상기 이송부유체에는 상기 컨베이어의 작동을 제어하는 컨베이어컨트롤러를 구비할 수 있다.
또한, 상기 이송부유체에는, 상기 이송부유체의 하중을 측정하는 하중센서와, 상기 하중센서에서 측정된 상기 이송부유체의 하중수치에 따라 상기 이송부유체의 하중을 조절하는 발라스트 탱크를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 탈착수단은 전자석 일 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 해상발전장치는, 발전설비에서 생산된 전기나 생산품을 에너지저장용기에 저장하고, 에너지저장용기를 육지나 필요로 하는 위치로 이송 전달하고자 할 때는, 이송전달수단으로 에너지저장용기를 메인부유체에서 이송부유체로 전달 저장되게 하며, 이후 이송부유체가 메인부유체에서 이탈되게 한 후, 이송부유체를 육지나 필요로 하는 위치로 이송되게 하는 바, 발전설비에 의해 생산된 전기나 생산품이 저장된 에너지저장용기를 해상에서 용이하게 이송할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상발전장치의 개략 구성단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상발전장치의 개략 구성단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상발전장치의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 부유식 해상발전장치는, 메인부유체(100), 해상계류와이어(200), 발전설비(300), 에너지저장용기(400), 이송부유체(500), 이송전달수단(600)을 구비하고 있다.
상기 메인부유체(100)는 이후 설명될 발전설비(300)를 해상에 부유상태로 배치하도록 지지하는 구조물이다. 이러한, 상기 메인부유체(100)는 해상에서 부유하도록 부력을 가지는 구조물로서, 도 1에서는 하나의 구조물로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 복수의 구조물이 상호 연결 결합된 구조물 일 수도 있음은 물론이다.
그리고, 상기 메인부유체(100)의 외측면 둘레로는 상호 이격되게 복수의 홈(도면미도시)이 형성되어 수선면과의 접촉면적을 감소시켜, 상기 메인부유체(100)에 가해지는 조파저항을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 메인부유체(100)의 일측에는 이후 설명될 발전설비(300)에서 생산된 전기나, 전기를 통해 2차적으로 생산되는 생산품을 저장하는 에너지저장용기(400)를 탈착 가능한 상태로 고정되게 장착할 수 있게 하는 용기장착공간(110)이 형성된다. 이때, 상기 용기장착공간(110)이 형성된 상기 메인부유체(100) 면부, 즉 에너지저장용기(400)에 대향되는 면부에는 에너지저장용기(400)를 안정적으로 탈착할 수 있도록 이송방향을 가이드하는 가이드수단(도면미도시)과, 에너지저장용기(400)의 탈착시 상기 메인부유체(100)와의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록 연성을 가지는 충격흡수패드(도면미도시)를 결합 구비할 수도 있다.
상기 해상계류와이어(200)는 상기 메인부유체(100)를 상기 해상의 정해진 위치에서 부유하도록 고정하는 연결부재이다. 이러한, 상기 해상계류와이어(200)의 길이방향 일단은 상기 메인부유체(100)의 일측에 연결 결합한다. 그리고, 상기 해상계류와이어(200)의 길이방향 타단은 상기 해저에 배치되게 설치하는데, 이때, 상기 해상계류와이어(200)의 길이방향 타단은 앵커나 앵커파일로 상기 해저에 고정되는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 무게추와 같은 중량체를 연결 구비할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 해상계류와이어(200)는 상기 메인부유체(100)를 상기 해상에서 안정적으로 계류할 수 있도록 복수개를 구비한다.
상기 발전설비(300)는 상기 메인부유체(100) 상에 설치되어, 상기 해상에서 전기를 생산하는 설비이다. 이러한, 상기 발전설비(300)는 풍력발전기, 조력발전기, 파력발전기, 화력발전기, 원자력발전기, 태양발전기 중에서 어느 하나를 선택적으로 설치 사용하거나, 복수개를 같이 설치 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기 에너지저장용기(400)는 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기, 또는 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기를 통해 생산된 2차 생산품, 보다 상세하게는 수소와 같은 생산품을 저장하는 용기이다. 이러한, 상기 에너지저장용기(400)는 상기 발전설비(300)와 케이블로 연결되어, 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기를 저장하는 축전지이거나, 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기를 이용하여 해수를 전기분해하면서 발생되는 수소를 저장하는 수소탱크일 수 있다. 여기서, 상기 에너지저장용기(400)가 수소탱크일 경우에는, 상기 메인부유체(100)에는 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기를 이용하여 해수를 전기분해하는 전해조(도면미도시)를 구비하게 된다.
그리고, 상기 에너지저장용기(400)는 이후 설명될 이송전달수단(600,600a)을 통해 이송부유체(500)로 이송될 수 있도록 상기 메인부유체(100)에 탈착 가능하게 설치하는데, 보다 상세하게는 상기 메인부유체(100)의 용기장착공간(110)에 삽입 배치되면서 탈착 가능하게 고정설치한다.
상기 이송부유체(500)는 상기 메인부유체(100)에 연결상태로 부유하도록 설치하며, 상기 메인부유체(100)로부터 이송전달수단(600,600a)으로 상기 에너지저장용기(400)를 전달받아 저장한 상태로 상기 에너지저장용기(400)를 육지나 이송하고자하는 위치로 이송 전달되게 하는 구조물이다. 이러한, 상기 이송부유체(500)는 상기 메인부유체(100)와 마찬가지로 해상에서 부유하도록 부력을 가지게 된다.
이때, 상기 이송부유체(500)는 상기 메인부유체(100)에서 상기 에너지저장용기(400)를 전달받은 후에는, 육지나 이송하고자 하는 위치로 이동할 수 있도록 상기 메인부유체(100)의 외측면에 탈착 가능하게 결합한다. 이러한, 상기 이송부유체(500)의 외측면에는 상기 메인부유체(100)의 외측면에 탈착 가능하게 결합되도록 탈착수단(510)을 구비한다. 여기서, 상기 탈착수단(510)은 상기 메인부유체(100)에 자력으로 탈착가능하게 결합되도록 하는 전자석일 수 있다. 즉, 상기 전자석에 전기가 공급될 경우에는 상기 이송부유체(500)를 상기 메인부유체(100)에 부착상태로 결합 유지하며, 상기 전자석에 전기가 차단될 경우에는 상기 이송부유체(500)를 상기 메인부유체(100)에 부착된 상태에서 이탈시킬 수 있게 한다. 또한, 상기 탈착수단(510)은 상기 메인부유체(100)에 기계적으로 탈착가능하게 결합되도록 하는 클램프일 수 있다. 이때, 상기 탈착수단(510)이 클램프일 경우, 유압에 의해 클램프를 작동시키면서, 상기 메인부유체(100)에 연결 결합되게 하거나 연결 결합된 상태를 해제되게 할 수 있는 유압구동수단을 구비할 수도 있다. 이같이, 상기 탈착수단(510)은 상기 이송부유체(500)를 상기 메인부유체(100)에 부착상태로 결합되게 함으로써, 파랑에 의한 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(500) 간의 상대운동을 제거하여, 이후 설명될 이송전달수단(600)에 의한 상기 에너지저장용기(400)의 안정적인 이동을 가능하게 한다.
여기서, 상기 이송부유체(500)는 자체적으로 추진력을 발생시켜 육지나 이송하고자 하는 위치로 이동할 수 있도록 추진설비를 구비하거나, 별도의 이송선박에 연결되어 육지나 이송하고자 하는 위치로 이동할 수도 있음은 물론이다.
그리고, 상기 이송부유체(500)의 일측에는 이송전달수단(600)을 통해 상기 메인부유체(100)에서 이송된 상기 에너지저장용기(400)를 저장하도록 용기저장공간(501)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 용기저장공간(501)이 형성된 상기 이송부유체(500) 면부, 즉 상기 에너지저장용기(400) 외측면에 대향되는 면부에는 에너지저장용기(400)를 안정적으로 탈착할 수 있도록 이송방향을 가이드하는 가이드수단(도면미도시)과, 에너지저장용기(400)의 탈착시 상기 이송부유체(100)와의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록 연성을 가지는 충격흡수패드(도면미도시)를 결합 구비할 수도 있다.
또한, 상기 이송부유체(500)에는 상기 에너지저장용기(400)를 상기 메인부유체(100)에서 상기 이송부유체(500)로 이동되게 하거나, 상기 이송부유체(500)에서 상기 메인부유체(100)로 이동되게 할 때, 상기 이송부유체(500)의 하중 변화에 따른 상기 이송부유체(500)와 상기 메인부유체(100)의 결합 부위, 즉 상기 탈착수단(510)에 하중이 가해지는 것을 방지하도록 상기 이송부유체(500)의 부력을 조절할 수 있도록 하중센서(520), 발라스트탱크(530)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 하중센서(520)는 상기 이송부유체(500)의 일측, 보다 상세하게는 상기 용기저장공간(501) 하부에 배치되도록 상기 이송부유체(500) 내측에 결합 설치되어, 상기 이송부유체(500) 상에 상기 에너지저장용기(400)의 적재 여부에 따른 하중을 측정한 후, 측정된 수치를 상기 발라스트탱크(530)로 전달하여, 상기 발라스트탱크(530)의 작동을 제어되게 한다. 그리고, 상기 발라스트탱크(530)는 상기 이송부유체(500)의 내측 하단에 결합 설치된 상태로 상기 하중센서(520)와 연결되어, 상기 하중센서(520)에서 측정된 상기 이송부유체(500)의 하중 수치에 따라 상기 해수를 저장하거나 저장된 상기 해수를 다시 해상으로 배출되게 하면서 상기 이송부유체(500)의 하중을 조절한다.
상기 이송전달수단(600)은 상기 이송부유체(500)에 설치되어, 상기 에너지저장용기(400)를 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(500)로 이송되게 한다. 즉, 상기 이송전달수단(600)은 상기 메인부유체(100)의 용기장착공간(110)에 배치된 상기 에너지저장용기(400)를 상기 이송부유체(500)의 용기저장공간(501)으로 이송되게 하거나, 상기 이송부유체(500)의 용기저장공간(501)에 배치된 상기 에너지저장용기(400)를 상기 메인부유체(100)의 용기장착공간(110)으로 이송되게 한다. 이러한, 상기 이송전달수단(600)은 로봇암(601)과 로봇암컨트롤러(602)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 로봇암(601)은 상기 이송부유체(500)의 상단에 결합 설치한다. 그리고, 상기 로봇암컨트롤러(602)는 상기 이송부유체(500) 일측에 설치된 상태로 상기 로봇암(601)과 연결되어, 상기 로봇암(601)의 작동을 제어하게 된다.
도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 이송전달수단(600a)을 적용한 부유식 해상발전장치의 개략 구성도로, 여기서, 다른 실시예에 따른 이송전달수단(600a)은 컨베이어(601a)와 컨베이어컨트롤러(602a)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 컨베이어(601a)는 이송부유체(500a)에 설치된 상태로 상기 메인부유체(100a)로 연장되도록 배치됨으로써, 상기 메인부유체(100a)와 상기 이송부유체(500a)로 상기 에너지저장용기(400a)를 이송되게 한다. 보다 상세하게는 상기 컨베이어(601a)는 상기 이송부유체(500a)의 용기저장공간(501a)과 상기 메인부유체(100a)의 용기장착공간(110a)을 연결 배치하도록 상기 이송부유체(500)에 결합 설치한다.
그리고, 상기 컨베이어컨트롤러(602a)는 상기 이송부유체(500a) 일측에 설치된 상태로 상기 컨베이어(601a)와 연결되어, 상기 컨베이어(601a)의 작동을 제어하게 된다. 여기서, 메인부유체(100a), 해상계류와이어(200a), 발전설비(300a), 에너지저장용기(400a), 이송부유체(500a)는 앞서 설명한 일 실시예의 구성과 동일한 바, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 구성되는 일 실시예에 따른 부유식 해상발전장치의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(200)가 상기 탈착수단(510)에 의해 상호 연결 결합된 상태에서 상기 해상에 부유한다.
그리고, 상기 메인부유체(100) 상에 설치되는 상기 발전설비(300)에서 전기를 생산하게 되고, 생산된 전기나 전기를 통해 2차 생산된 생산품은 상기 에너지저장용기(400)에 저장된다.
이렇게, 상기 에너지저장용기(400)에 저장된 전기나 생산품을 육지나 필요로 하는 위치로 이송시키고자 할 경우에는, 상기 이송전달수단(600)의 로봇암컨트롤러(602)를 통해 상기 로봇암(601)이 상기 메인부유체(100)의 용기장착공간(110)에 배치된 상기 에너지저장용기(400)를 클램핑한 후, 상기 이송부유체(500)의 용기저장공간(501)으로 삽입 배치되도록 이송시킨다. 여기서, 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(500)는 상기 탈착수단(510)에 의해 상호 부착상태로 결합 유지되면서, 파랑에 의한 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(500) 사이의 상대운동이 제거되어 안정적인 이송이 가능하게 된다.
이때, 상기 이송부유체(500)의 하중센서(520)는 상기 에너지저장용기(400)를 이송 저장시, 상기 이송부유체(500)의 하중을 측정한 후 상기 발라스트탱크(530)의 해수 저장량을 조절하면서 상기 이송부유체(500)의 부력을 제어하게 되는 바, 상기 이송부유체(500)가 상기 탈착수단(510)에 의해 상기 메인부유체(100)에 결합된 상태에서 상기 탈착수단(510)으로 하중이 집중되는 것을 방지하게 된다.
이후, 상기 탈착수단(510)은 상기 메인부유체(100)와 상기 이송부유체(500)를 상호 이탈 가능한 상태가 되게 하고, 상기 이송부유체(500)는 자체 추진력이나 다른 선박에 연결된 상태로 다른 선박에 의해 육지나 필요로 하는 위치로 이송된 후, 다시, 상기 이송전달수단(600)을 통해 상기 에너지저장용기(400)를 육지나 필요로 하는 위치로 전달 완료한다.
이와 같은, 일 실시예의 부유식 해상발전장치는, 상기 발전설비(300)에서 생산된 전기나 생산품을 상기 에너지저장용기(400)에 저장하고, 상기 에너지저장용기(400)를 육지나 필요로 하는 위치로 이송 전달하고자 할 때는, 상기 이송전달수단(600)으로 상기 에너지저장용기(400)를 상기 메인부유체(100)에서 상기 이송부유체(500)로 전달 저장되게 하며, 이후 상기 이송부유체(500)가 상기 메인부유체(100)에서 이탈되게 한 후, 상기 이송부유체(500)를 육지나 필요로 하는 위치로 이송되게 하는 바, 상기 발전설비(300)에 의해 생산된 전기나 생산품이 저장된 상기 에너지저장용기(400)를 해상에서 용이하게 이송할 수 있게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100,100a: 메인부유체 110,110a: 용기장착공간
200,200a: 해상계류와이어 300,300a: 발전설비
400,400a: 에너지저장용기 500,500a: 이송부유체
510,510a: 탈착수단 520,520a: 하중센서
530,530a: 발라스트탱크 600,610a: 이송전달수단

Claims (5)

  1. 해상에 부유하도록 배치하며, 일측에는 가이드수단이 마련된 용기장착공간이 형성되고, 부력을 가지는 메인부유체와;
    길이방향 일단이 상기 메인부유체에 연결되고, 길이방향 타단은 수중에 고정되는 해상계류와이어와;
    상기 메인부유체에 설치하며, 전기를 생산하는 발전설비와;
    상기 메인부유체의 용기장착공간에 탈착 가능하게 설치하며, 상기 발전설비에서 생산된 전기나, 상기 전기를 이용하여 생산되는 생산품을 저장하는 에너지저장용기와;
    상기 메인부유체의 외측면에 탈착 가능하게 결합하도록 탈착수단을 구비하며, 일측에는 가이드수단이 마련된 용기저장공간이 형성되고, 부력을 가지는 이송부유체; 및
    상기 이송부유체에 설치하며, 상기 메인부유체의 용기장착공간에 배치된 상기 에너지저장용기를 상기 이송부유체의 용기저장공간 상으로 상기 메인부유체의 가이드수단 및 상기 이송부유체의 가이드수단을 통해 이송되게 하는 이송전달수단을 포함하며,
    상기 탈착수단은 자력으로 상기 메인부유체에 탈착되도록 전자석이며, 상기 전자석을 통해 상기 메인부유체와 상기 이송부유체가 부착 결합된 상태에서 파랑에 의한 상기 메인부유체와 상기 이송부유체 간의 상대운동을 제거하여, 상기 이송전달수단이 상기 에너지저장용기를 안정적인 이동되게 하는 부유식 해상발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송전달수단은, 로봇암이며,
    상기 이송부유체에는 상기 로봇암의 작동을 제어하는 로봇암컨트롤러를 구비하는 부유식 해상발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송전달수단은, 컨베이어이며,
    상기 이송부유체에는 상기 컨베이어의 작동을 제어하는 컨베이어컨트롤러를 구비하는 부유식 해상발전장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송부유체에는, 상기 이송부유체의 하중을 측정하는 하중센서와, 상기 하중센서에서 측정된 상기 이송부유체의 하중수치에 따라 상기 이송부유체의 하중을 조절하는 발라스트 탱크를 더 구비하는 부유식 해상발전장치.

  5. 삭제
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