KR102002374B1 - 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법 - Google Patents

구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해류발전을 위한 터빈로터 및 발전기가 구비되어 전기에너지를 생산하며 설정된 부력을 갖는 본체; 상기 본체의 하부에 길이조절가능하게 설치되면서 해저면에 고정되어 상기 본체를 지지하는 신축지지부재; 및 상기 신축지지부재에 설치되고, 수심변화에 따라 부피가 변화하면서 상기 신축지지부재의 길이가 조절되도록 하는 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하여,
비교적 저렴한 제작단가로도 수심변화에 대응하여 본체의 수중높이가 무전력으로 자동 조절되므로, 본체와 해수면 간의 일정한 간격유지를 보다 높은 신뢰도의 동작구조로 달성할 수 있고, 이에 따라, 본체가 해류발전에 최적화된 위치에서 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법{IMPROVED STRUCTURAL RELIABILITY LIFTING DEVICE FOR ADAPTIVE OCEAN CURRENT GENERATOR AND INSTALLING METHOD THEREOF AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 수심변화에 대응하여 해류발전기의 수중높이가 무전력으로 자동 조절되도록 한 구성을 통해 해류발전기와 해수면 간의 일정한 간격유지를 보다 높은 신뢰도의 동작구조로 달성할 수 있고, 이에 따라, 해류발전기가 해류발전에 최적화된 위치에서 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해류발전기는 해수면 아래 고정되어 설치되며, 간조 시에 터빈이 해수면 상에 노출되는 것을 방지하기 위하여 터빈의 수중 높이를 낮게 결정하므로, 만조 시에는 해수면과 터빈 사이의 거리가 멀다.
여기서, 해류발전기의 발전량은 유속의 3제곱에 비례하므로, 최대 발전을 위해서는 유속이 빠른 곳에 위치하는 것이 필수적이다.
예컨대, 조류 유속은 해수면에서 가장 빠르며 수심이 깊어질수록 감소하게 되므로, 해수면 근처에서의 최고 유속을 이용한 터빈 발전이 보다 효율적인 발전량을 기대할 수 있다.
현재 해류발전기의 경우, 해수면 아래 고정되어 설치되므로, 수심변화에 대응하지 못하는 구조로 최대 발전량을 기대하기 어려운 점이 있다.
단, 종래기술에는 유지보수를 목적으로 하는 터빈 승강장치가 일부 존재하지만, 수심유지를 위한 개념의 승강장치는 미비한 실정이다.
특히, 상기 유지보수 목적의 승강장치는 고정구조물이 해수면에 노출되어 파도, 바람 등의 해양외력을 크게 받을 수 있기 때문에 대형화될 수밖에 없고, 이에 따라, 선박과의 충돌 위험성이 높으며 해양 공간 활용성이 떨어진다는 문제점이 있다.
나아가, 모터, 기어, 실린더 등 전기에너지를 활용한 다양한 전력구동방식의 승강장치는 해양생물의 부착이나, 전력생산 불량 등으로 인한 구동상의 장애를 불러올 우려가 크므로, 동작구조에 대한 신뢰성 측면에서도 다소 취약하다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1701935호(발명의 명칭: 케이슨 구조물 고정방식을 적용한 해류발전기)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 해류발전기의 하부를 지지하는 구조물이 길이조절 가능하도록 설계하고, 수심변화에 따라 지지구조물에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하는 구성을 통해 수심변화에 대응하여 해류발전기의 수중높이가 무전력으로 자동 조절되므로, 해류발전기와 해수면 간의 일정한 간격유지를 보다 높은 신뢰도의 동작구조로 달성할 수 있고, 이에 따라, 해류발전기가 해류발전에 최적화된 위치에서 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수심변화에 따른 해류발전기의 수중높이변동을 실시간 모니터링하면서 비정상적인 값이 검출될 경우, 다양한 신호로 외부에 알림으로써, 지지구조물에 대한 상태를 보다 신속하게 파악할 수 있는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치는, 해류발전을 위한 터빈로터 및 발전기가 구비되어 전기에너지를 생산하며 설정된 부력을 갖는 본체; 상기 본체의 하부에 길이조절가능하게 설치되면서 해저면에 고정되어 상기 본체를 지지하는 신축지지부재; 및 상기 신축지지부재에 설치되고, 수심변화에 따라 부피가 변화하면서 상기 신축지지부재의 길이가 조절되도록 하는 가압부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신축지지부재는, 해저면에 고정되는 고정관; 및 상기 고정관에 연결되어 상기 본체를 지지하면서 상기 본체의 부력과 상기 가압부재의 부피변화에 의해 길이가 신축되는 적어도 하나의 유동관을 포함할 수 있고, 상기 고정관 및 상기 유동관은, 순차적으로 서로 다른 단면적을 갖도록 제작되어 다단을 이루면서 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 길이가 신축될 수 있다.
또한, 상기 가압부재는, 상기 신축지지부재에서 단차가 형성된 외측 모서리 부분에 구비된 힌지부; 상기 힌지부에 결합되어 일측이 상기 신축지지부재의 어느 일단(段)에 유동가능하게 연결되는 틸팅프레임; 및 상기 틸팅프레임의 다른 일측과 상기 신축지지부재의 다른 일단(段)에 개재되고, 수심변화에 따라 상기 틸팅프레임에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하면서 상기 틸팅프레임이 힌지부를 기준으로 틸팅되도록 하는 탄성체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부재는, 상기 신축지지부재의 다른 일단(段)에 돌출 형성되어 상기 탄성체를 안착시키면서 상기 탄성체의 이탈을 방지하는 안착프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 본체 또는 상기 신축지지부재 중 적어도 하나에 설치되어 수심 및 수중높이를 감지하는 센서부재; 상기 센서부재와 연결되어 상기 센서부재에서 감지되는 각 값의 변화량을 서로 비교 연산하고, 상기 연산된 변화량의 비례여부에 따라 상기 신축지지부재의 동작이상을 판단하는 컨트롤러; 및 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러의 판단결과, 상기 신축지지부재의 동작이상으로 판단되면, 설정된 신호를 외부로 출력하는 신호출력부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부재는, 초음파센서, 광섬유센서, 레이저센서, 적외선센서, 압력센서 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 신호출력부재는, 스피커 기기 또는 디스플레이 기기 중 적어도 하나일 수 있다.
전술한 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 설치방법은, A) 신축지지부재를 해저면에 고정하는 단계; B) 본체를 상기 A)단계에서 고정된 상기 신축지지부재 상에 결합시키는 단계; 및 C) 가압부재를 상기 A)단계에서 고정된 상기 신축지지부재에 연결시키는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 운용방법은, a) 가압부재의 탄성체가 수심변화에 따라 부피가 변화하는 단계; b) 가압부재의 틸팅프레임이 상기 탄성체의 부피변화에 의해 힌지부를 기준으로 틸팅동작하는 단계; 및 c) 상기 틸팅프레임과 연결된 신축지지부재가 본체를 지지하면서 상기 틸팅프레임의 틸팅동작에 대응하여 길이를 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치 및 이의 설치방법과 운용방법은, 텔레스코픽 방식으로 길이가 신축되면서 본체를 지지하는 신축지지부재와, 수심변화에 따라 신축지지부재에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하는 가압부재를 구성함으로써, 비교적 저렴한 제작단가로도 수심변화에 대응하여 본체의 수중높이가 무전력으로 자동 조절되므로, 본체와 해수면 간의 일정한 간격유지를 보다 높은 신뢰도의 동작구조로 달성할 수 있고, 이에 따라, 본체가 해류발전에 최적화된 위치에서 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 센서부재, 컨트롤러 및 신호출력부재를 통해 수심변화에 따른 본체의 수중높이변동을 실시간 모니터링하면서 비정상적인 값이 검출될 경우, 다양한 신호로 외부에 알림으로써, 신축지지부재에 대한 상태를 보다 신속하게 파악할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 사시도.
도 2a는 상기 승강장치가 사용되는 모습을 나타낸 사용예시도.
도 2b는 다른 실시예에 따른 상기 승강장치가 사용되는 모습을 나타낸 사용예시도.
도 3은 상기 승강장치의 설치방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 상기 승강장치의 운용방법을 나타낸 흐름도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 사시도이고, 도 2a는 상기 승강장치가 사용되는 모습을 나타낸 사용예시도이며, 도 2b는 다른 실시예에 따른 상기 승강장치가 사용되는 모습을 나타낸 사용예시도이고, 도 3은 상기 승강장치의 설치방법을 나타낸 흐름도이며, 도 4는 상기 승강장치의 운용방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1, 도2a 및 도2b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치(100)는 본체(110), 신축지지부재(120), 가압부재(130), 센서부재(140), 컨트롤러(150) 및 신호출력부재(160)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 본체(110)는 수중에 설치되어 해류발전을 위한 모든 부품을 고정 및 수용하고, 형태가 유지될 수 있도록 지지하는 골격으로서, 터빈로터(111)와 발전기(112)가 구비되어 수중에서 전기에너지를 생산하는 기능을 수행한다.
예컨대, 상기 본체(110)는 본 발명에 따르면, 저속 축, 가속 기어박스, 고속 축, 풍속계, 풍향계, 피뢰침 등을 더 포함하는 나셀(nacelle)구조체인 것이 바람직하며, 이는 일반적으로 게재된 통상의 해류발전장치에 해당하므로, 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 상기 본체(110)는 본 발명에 따르면, 내부중공의 부피 등에 의해 설정된 부력을 가질 수 있고, 좀 더 바람직하게는, 해수면 방향으로 뜨려는 양성부력의 성질을 가질 수 있다.
상기 신축지지부재(120)는 본체(110)의 하부에 길이조절가능하게 설치되면서 해저면에 고정되어 상기 본체(110)를 지지하고, 후술될 가압부재(130)로부터 가해지는 압력정도에 따라 길이가 변화하는 구성으로, 고정관(121) 및 유동관(122)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고정관(121)은 해저면에 고정되는 관으로서, 후술되는 유동관(122)이 지지될 수 있는 지지력을 제공한다.
상기 유동관(122)은 본체(110)의 부력과 상기 가압부재(130)의 부피변화에 의해 연직방향으로 유동하는 관으로서, 상기 고정관(121)에 연결되어 상기 본체(110)를 지지하면서, 해수면 방향으로 부유하려는 상기 본체(110)의 부력과 상기 가압부재(130)의 부피변화로 인한 가압력으로 길이가 신축되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 유동관(122)은 단수개로 구성될 수 있으나, 길이신축범위를 보다 확장시키기 위해 복수개로 구성될 수도 있다.
이러한 상기 고정관(121) 및 유동관(122)은 더 바람직하게는, 순차적으로 서로 다른 단면적을 갖도록 제작되어 다단(段)을 이루면서 일부분이 서로 겹쳐지는 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 길이가 신축될 수 있다.
상기 텔레스코픽 방식을 이용하여 다단의 관을 신장 수축시키는 방법은 등록실용신안공보 제20-0133564호에 기재된 바와 같이, 자명하게 알려진 공지기술이다.
상기 가압부재(130)는 신축지지부재(120)에 설치되어 수심변화에 따른 수압으로 인해 부피가 변화하면서 상기 신축지지부재(120)의 길이가 조절되기 위한 가압력을 제공하는 것으로, 힌지부(131), 틸팅프레임(132) 및 탄성체(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 힌지부(131)는 후술되는 틸팅프레임(132)의 양측각도가 지렛대 방식으로 대응 틸팅되도록 지지하는 기준점으로서, 본 발명에 따르면, 상기 신축지지부재(120)에서 단차가 형성된 외측 모서리 부분에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 틸팅프레임(132)은 후술되는 탄성체(133)의 부피변화에 따라 상기 힌지부(131)를 기준점으로 양측각도가 대응 조절되도록 틸팅동작하는 것으로서, 본 발명에 의하면, 상기 힌지부(131)에 결합되어 양측으로 연장되면서 일측이 상기 신축지지부재(120)의 어느 일단(段)에 유동가능하게 연결될 수 있다.
여기서, 상기 틸팅프레임(132)의 일측을 상기 신축지지부재(120)에 유동가능하게 연결시키는 이유는 설정된 길이를 갖는 틸팅프레임(132)의 틸팅반경에 대응하면서도 상기 틸팅프레임(132)의 틸팅방향에 따라 상기 신축지지부재(120)의 원활한 연직방향 승강운동을 달성시키기 위함이다.
상기와 같이, 상기 틸팅프레임(132)의 일측, 즉, 연결 축의 유동을 가능하게 하는 구성은 연결 축의 유동범위에 대응하여 형성되는 가이드 홈(부호 미표시) 및 상기 연결 축에 대한 지지력을 제공하도록 가이드 홈에 설치되는 탄성가압부재(부호 미표시) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양하게 변경 설계될 수 있다.
상기 탄성체(133)는 수심변화에 따른 수압으로 인해 상기 틸팅프레임(132)에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하면서 상기 틸팅프레임(132)이 힌지부(131)를 기준으로 틸팅되도록 하는 구성으로, 바람직하게는, 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측과 상기 신축지지부재(120)의 다른 일단(段)에 개재될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 탄성체(133)는 수심변화로 인한 수압정도에 따라 부피가 수축하거나 팽창하는 다양한 공지의 소재로 제작될 수 있고, 더 바람직하게는, 부피 팽창 시, 상기 틸팅프레임(132)에 대해 상기 본체(110)의 부력보다 높은 가압력을 발생시키도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 가압부재(130)는 전술한 탄성체(133)가 도 2a의 실시예와 같이, 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측 또는 상기 신축지지부재(120)의 다른 일단(段)과의 그 접촉면에 탈착가능하게 접착 결합되도록 구성할 수 있으나, 상기 접촉면에 탄성체(133)를 결합시키지 않고도 그 위치를 유지시키거나, 보다 견고하게 상기 탄성체(133)를 지지하기 위해 도 2b의 실시예와 같이, 안착프레임(134)을 더 포함하여 구성할 수도 있다.
이러한 상기 안착프레임(134)은 신축지지부재(120)의 다른 일단(段)에 돌출 형성되어 상기 탄성체(133)를 안착시키면서 상기 탄성체(133)의 이탈을 방지하는 기능을 수행한다.
본 발명에서, 상기 신축지지부재(120)의 일단(段)은 상대적으로 상부에 위치하는 유동관(122)을 의미하며, 상기 신축지지부재(120)의 다른 일단(段)은 상기 고정관(121) 또는 상대적으로 하부에 위치하는 유동관(122, 다단일 경우에만 해당)을 의미한다.
상기 센서부재(140)는 본체(110), 상기 신축지지부재(120) 등에 설치되어 수심 및 수중높이를 감지하는 구성으로, 바람직하게는, 제1 센서(141)와 제2 센서(142)로 구분되어 구성될 수 있다.
상기 제1 센서(141)는 해당범위내의 해수 수심을 감지하기 위한 센서로서, 가장 바람직하게는, 해저면에 위치한 상기 고정관(121)의 최하부측에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 제2 센서(142)는 해당위치의 수중높이를 감지하기 위한 센서로서, 가장 바람직하게는, 상기 본체(110)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 상기 제1,2 센서(141, 142)는 초음파의 반사작용을 이용한 초음파센서 또는 수압을 감지하는 압력센서가 바람직하나, 광섬유센서, 레이저센서, 적외선센서 등이 적용될 수도 있으며, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 공지의 감지수단이 적용될 수 있다.
상기 컨트롤러(150)는 센서부재(140)의 센싱값을 이용하여 상기 신축지지부재(120)의 동작에 대한 모니터링을 수행하는 제어모듈로, 본 발명에 따르면, 상기 센서부재(140)와 연결되어 상기 센서부재(140)에서 감지되는 각 값(수심, 수중높이)의 변화량을 서로 비교 연산하고, 상기 연산된 변화량의 비례여부에 따라 상기 신축지지부재(120)의 동작이상을 판단하도록 구성되는 것이 바람직하다.
좀 더 구체적으로, 상기 컨트롤러(150)는 제1 센서(141)에서 감지되는 수심의 변화량과 상기 제2 센서(142)에서 감지되는 수중높이의 변화량이 설정된 범위로 비례하면, 상기 신축지지부재(120)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다.
반면, 상기 각 값(수심, 수중높이) 변화량이 반비례하거나, 그 비례율이 설정된 범위를 벗어나면, 상기 신축지지부재(120)가 동작하지 않거나, 비정상적으로 동작하는 것으로 판단한다.
상기와 같은 신축지지부재(120)의 동작이상은 상기 본체(110)의 파손 및 부식으로 인한 부력감소, 상기 가압부재(130)의 파손 및 부식으로 인한 가압력감소, 상기 신축지지부재(120) 자체의 파손 및 부식 등으로 발생될 수 있다.
상기 신호출력부재(160)는 상술한 컨트롤러(150)에서 판단된 상기 신축지지부재(120)의 상태를 사용자에게 알리기 위한 것으로, 상기 컨트롤러(150)와 무선 연결될 수 있고, 상기 컨트롤러(150)의 판단결과, 상기 신축지지부재(120)의 동작이상으로 판단되면, 설정된 신호를 외부로 출력하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 신호출력부재(160)는 액정 등의 화면을 통해 설정된 문자를 출력하여 사용자가 시각적으로 인식하도록 구성된 다양한 공지의 디스플레이 기기가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 설정된 음향을 출력하여 사용자가 청각적으로 인식하도록 구성된 다양한 공지의 스피커 기기가 적용될 수 도 있다.
예컨대, 상기 신호출력부재(160)는 원격통신을 통한 이동단말기의 LCD와 스피커, 관제소의 모니터 등이 적용될 수 있고, 이에 따라, 사용자는 외부에서도 상기 신축지지부재(120)의 상태를 보다 용이하게 모니터링 할 수 있게 된다.
한편, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치(100)를 설치하는 방법은 신축지지부재 고정단계(S10), 본체 결합단계(S20) 및 가압부재 연결단계(S30)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 신축지지부재 고정단계(S10)는 상기 신축지지부재(120)를 해저면에 고정하는 단계로서, 별도의 고정수단(미도시)을 이용하여 상기 고정관(121)을 먼저 고정한 뒤, 상기 본체(110)가 해류발전에 최적화된 위치에서 지지될 수 있도록 상기 고정관(121)에 유동관(122)을 선택적으로 단수 또는 복수개 연결시킨다.
상기 본체 결합단계(S20)에서는 본체(110)를 상기 S10단계에서 고정된 상기 신축지지부재(120)의 유동관(122) 상에 균형이 이루어지도록 결합시킨다.
상기 가압부재 연결단계(S30)는 가압부재(130)를 S10단계에서 고정된 상기 신축지지부재(120)에 연결시키는 단계로, 좀 더 구체적으로는, 상기 신축지지부재(120)에서 단차가 형성된 외측 모서리 부분에 구비된 힌지부(131)를 통해 틸팅프레임(132)을 틸팅가능하게 결합시키고, 상기 틸팅프레임(132)의 일측을 상기 신축지지부재(120)의 어느 일단(段)에 유동가능하게 연결시킨다.
또한, 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측과 상기 신축지지부재(120)의 다른 일단(段)에는 수심변화에 따른 수압으로 인해 부피가 변화하는 탄성체(133)를 개재시킨다.
나아가, 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치(100)의 운용방법은 탄성체 변화단계(S100), 틸팅프레임 틸팅단계(S200) 및 신축지지부재 변화단계(S300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탄성체 변화단계(S100)에서는 상기 가압부재(130)의 탄성체(133)가 수심변화에 따른 수압에 의해 부피가 변화한다.
즉, 만조작용 시에, 수심이 상대적으로 높아지면, 수압의 세기 또한 상대적으로 강해지고, 상기 탄성체(133)는 강해진 수압으로 인해 부피가 수축하게 된다.
반면, 간조작용 시에, 수심이 상대적으로 낮아지면, 수압의 세기 또한 상대적으로 약해지고, 상기 탄성체(133)는 약해진 수압으로 인해 부피가 팽창하게 된다.
상기 틸팅프레임 틸팅단계(S200)에서는 상기 가압부재(130)의 틸팅프레임(132)이 상기 탄성체(133)의 부피변화에 의해 힌지부(131)를 기준으로 틸팅동작한다.
좀 더 구체적으로, 상기 탄성체 변화단계(S100)에서 탄성체(133)의 부피가 팽창될 경우, 상기 탄성체(133)는 본체(110)의 부력보다 높은 가압력으로 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측을 밀어 올리게 되고, 이에 따라, 상기 틸팅프레임(132)은 지렛대의 원리로 인해 상기 신축지지부재(120)와 연결된 일측이 하부방향으로 내려가는 형태로 틸팅된다.
반면, 상기 탄성체 변화단계(S100)에서 탄성체(133)의 부피가 수축될 경우, 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측에 대한 상기 탄성체(133)의 가압력이 상기 본체(110)의 부력보다 낮아지게 되므로, 상기 틸팅프레임(132)의 다른 일측이 하부방향으로 내려가는 형태로 틸팅된다.
상기 신축지지부재 변화단계(S300)에서는 상기 틸팅프레임(132)의 일측과 연결된 상기 신축지지부재(120)가 본체(110)를 지지하면서 전술한 상기 틸팅프레임(132)의 틸팅동작에 대응하여 길이를 변화시킨다.
좀 더 구체적으로, 상기 탄성체(133) 방향의 상기 틸팅프레임(132) 다른 일측이 상기 탄성체(133)의 부피팽창에 의해 상부방향으로 올라가면, 상기 신축지지부재(120)와 연결된 상기 틸팅프레임(132)의 일측이 하부방향으로 내려가고, 이로 인해 상기 틸팅프레임(132)의 일측과 연결된 신축지지부재(120)는 하강하면서 전체적인 길이가 수축된다.
반면, 상기 탄성체(133) 방향의 상기 틸팅프레임(132) 다른 일측이 상기 탄성체(133)의 부피수축과 상기 본체(110)의 부력에 의해 하부방향으로 내려가면, 상기 신축지지부재(120)와 연결된 상기 틸팅프레임(132)의 일측이 상부방향으로 올라가고, 이로 인해 상기 틸팅프레임(132)의 일측과 연결된 신축지지부재(120)는 상승하면서 전체적인 길이가 신장된다.
따라서, 본 발명에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치(100) 및 이의 설치방법과 운용방법은, 텔레스코픽 방식으로 길이가 신축되면서 본체(110)를 지지하는 신축지지부재(120)와, 수심변화에 따라 신축지지부재(120)에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하는 가압부재(130)를 구성함으로써, 비교적 저렴한 제작단가로도 수심변화에 대응하여 본체(110)의 수중높이가 무전력으로 자동 조절되므로, 본체(110)와 해수면 간의 일정한 간격유지를 보다 높은 신뢰도의 동작구조로 달성할 수 있고, 이에 따라, 본체(110)가 해류발전에 최적화된 위치에서 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 센서부재(140), 컨트롤러(150) 및 신호출력부재(160)를 통해 수심변화에 따른 본체(110)의 수중높이변동을 실시간 모니터링하면서 비정상적인 값이 검출될 경우, 다양한 신호로 외부에 알림으로써, 신축지지부재(120)에 대한 상태를 보다 신속하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
100 : 승강장치 110 : 본체
111 : 터빈로터 112 : 발전기
120 : 신축지지부재 121 : 고정관
122 : 유동관 130 : 가압부재
131 : 힌지부 132 : 틸팅프레임
133 : 탄성체 134 : 안착프레임
140 : 센서부재 150 : 컨트롤러
160 : 신호출력부재
S10 : 신축지지부재 고정단계 S20 : 본체 결합단계
S30 : 가압부재 연결단계 S100 : 탄성체 변화단계
S200 : 틸팅프레임 틸팅단계 S300 : 신축지지부재 변화단계

Claims (9)

  1. 해류발전을 위한 터빈로터 및 발전기가 구비되어 전기에너지를 생산하며 설정된 부력을 갖는 본체;
    상기 본체의 하부에 길이조절가능하게 설치되면서 해저면에 고정되어 상기 본체를 지지하는 신축지지부재; 및
    상기 신축지지부재에 설치되고, 수심변화에 따라 부피가 변화하면서 상기 신축지지부재의 길이가 조절되도록 하는 가압부재를 포함하고,
    상기 신축지지부재는,
    해저면에 고정되는 고정관; 및
    상기 고정관에 연결되어 상기 본체를 지지하면서 상기 본체의 부력과 상기 가압부재의 부피변화에 의해 길이가 신축되는 적어도 하나의 유동관을 포함하며,
    상기 고정관 및 상기 유동관은,
    순차적으로 서로 다른 단면적을 갖도록 제작되어 다단을 이루면서 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 길이가 신축되고,
    상기 가압부재는,
    상기 신축지지부재에서 단차가 형성된 외측 모서리 부분에 구비된 힌지부;
    상기 힌지부에 결합되어 일측이 상기 신축지지부재의 어느 일단(段)에 유동가능하게 연결되는 틸팅프레임; 및
    상기 틸팅프레임의 다른 일측과 상기 신축지지부재의 다른 일단(段)에 개재되고, 수심변화에 따라 상기 틸팅프레임에 대한 가압정도가 조절되도록 부피가 변화하면서 상기 틸팅프레임이 힌지부를 기준으로 틸팅되도록 하는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부재는,
    상기 신축지지부재의 다른 일단(段)에 돌출 형성되어 상기 탄성체를 안착시키면서 상기 탄성체의 이탈을 방지하는 안착프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 또는 상기 신축지지부재 중 적어도 하나에 설치되어 수심 및 수중높이를 감지하는 센서부재;
    상기 센서부재와 연결되어 상기 센서부재에서 감지되는 각 값의 변화량을 서로 비교 연산하고, 상기 연산된 변화량의 비례여부에 따라 상기 신축지지부재의 동작이상을 판단하는 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러의 판단결과, 상기 신축지지부재의 동작이상으로 판단되면, 설정된 신호를 외부로 출력하는 신호출력부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서부재는,
    초음파센서, 광섬유센서, 레이저센서, 적외선센서, 압력센서 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호출력부재는,
    스피커 기기 또는 디스플레이 기기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치.
  8. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 설치방법에 있어서,
    A) 신축지지부재를 해저면에 고정하는 단계;
    B) 본체를 상기 A)단계에서 고정된 상기 신축지지부재 상에 결합시키는 단계; 및
    C) 가압부재를 상기 A)단계에서 고정된 상기 신축지지부재에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 설치방법.
  9. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 운용방법에 있어서,
    a) 가압부재의 탄성체가 수심변화에 따라 부피가 변화하는 단계;
    b) 가압부재의 틸팅프레임이 상기 탄성체의 부피변화에 의해 힌지부를 기준으로 틸팅동작하는 단계; 및
    c) 상기 틸팅프레임과 연결된 신축지지부재가 본체를 지지하면서 상기 틸팅프레임의 틸팅동작에 대응하여 길이를 변화시키는 단계를 포함하는 구조 신뢰성을 향상시킨 적응형 해류발전기용 승강장치의 운용방법.
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