KR102027506B1 - 발전장치 - Google Patents

Abstract

발전장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 발전장치는, 내부에 유체를 수용하는 유체용기, 유체용기를 회전이 가능하게 지지하며 유체용기가 파도에 의하여 회전되도록 유체용기를 배치시키는 지지부 및 유체용기 내부에 설치되며 유체의 움직임에 의한 압력을 받아 발전시키는 압전소자를 포함한다.

Description

발전장치{Power plant}

본 발명은 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전장치는 육상에 설치되므로, 연료의 저장설비, 공급설비 및 발전장치를 설치하는 면적을 크게 차지한다. 또한, 발전소 설치에 대한 지역주민의 반대 등의 사회적 문제도 있다.

이에 따라, 해상에서 발전장치를 설치하는 방법들이 개발되고 있다. 특히, 파도 등과 같은 신재생 에너지를 이용한 다양한 발전 방식이 시도되고 있다.

한국공개특허 2015-0120618

본 발명의 실시예는, 해상에 설치되고 별도의 연료 공급 없이도 안정적을 발전을 할 수 있는 발전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 유체를 수용하는 유체용기, 유체용기를 회전이 가능하게 지지하며 유체용기가 파도에 의하여 회전되도록 유체용기를 배치시키는 지지부 및 유체용기 내부에 설치되며 유체의 움직임에 의한 압력을 받아 발전시키는 압전소자를 포함하는 발전장치가 제공된다.

이 때, 압전소자는 유체용기의 내벽에 설치되며, 유체의 슬로싱 현상으로 인한 충격력을 받아서 발전할 수 있다.

또한 지지부는, 수면 높이변화에 대응하여 유체용기의 높이를 조절할 수 있다.

이 때, 지지부는 해저면에 설치되며 유체용기가 회전 가능하게 연결되는 기둥부재를 포함하고, 유체용기가 수면에 배치되도록 기둥부재의 길이가 조절할 수 있다.

이 때, 기둥부재는 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 연장 및 단축될 수 있다.

또한, 지지부는, 유체용기가 회전 가능하게 연결되는 기둥부재 및 수면 아래에 배치되며 기둥부재에 부력을 제공하는 부력체를 포함하고, 유체용기가 수면에 배치되도록 부력체의 잠수 깊이를 조절할 수 있다.

한편, 유체용기의 회전을 제한하는 회전 제한부를 더 포함할 수 있다.

이 때, 유체용기와 지지부를 연결시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 자연력인 파도를 이용하여 별도의 연료 공급 없이도 발전을 할 수 있다.

또한, 육지가 아닌 해상에서도 발전을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 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 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 발전장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는, 유체용기(10), 지지부(20) 및 압전소자(30)를 포함한다.

유체용기(10)는, 내부에 유체를 수용하고 발전에 필요한 유체의 움직임이 발생하는 공간을 제공한다. 유체용기(10)에 수용되는 유체는, 파도(1)에 의해 유체용기(10)가 움직여질 때에 내부에서 유동될 수 있는 액체(15) 및 액체 혼합물 등을 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에서 유체용기(10)는 내부가 비어 있는 상자 형태로서, 내부에 액체(15)가 일정 정도 채워져 있다. 이 때, 유체용기(10)의 형태는 한정되지 않고 유체를 담을 수 있는 한 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 액체(15)는 발전에 필요한 움직임이 가능하도록, 유체용기(10) 내부에 일부만 채워진다.

지지부(20)는, 유체용기(10)가 파도(1)에 의해 회전이 되도록 지지한다. 예를 들어, 파도(1)로부터 유체용기(10)가 힘을 받을 수 있도록, 지지부(20)는 수면(2)과 만나는 위치에서 유체용기(10)를 지지할 수 있다.

도 1을 참조하면, 지지부(20)는 해저면(5)에 설치된 기둥부재(22)를 포함할 수 있다. 그리고, 파도(1)가 지나는 높이에서 기둥부재(22)에 유체용기(10)가 회전축(24)을 통하여 연결될 수 있다. 이에 따라, 파도(1)가 지나갈 때, 파도(1)의 힘에 의하여 유체용기(10)는 회전하게 될 수 있다. 유체용기(10)가 회전할 때에, 내부에 유체는 관성에 의해 유체용기(10)에 대한 상대적인 운동을 하고 이로 인하여 유체용기(10) 내부에서는 유체의 출렁임이 발생할 수 있다.

특히, 유체용기(10) 내벽에 충격력을 가하는 슬로싱 현상이 발생할 수 있다. 슬로싱은 유체와 유체를 담고 있는 용기 사이에서 발생하는 상대적 운동으로 발생하며, 용기 내부에서 발생하는 슬로싱 현상은 용기 내벽에 직접적인 충격력을 발생시킨다.

한편, 지지부(20)는 기둥부재(22)로 형태가 한정되는 것은 아니며, 유체용기(10)를 회전 가능하게 지지할 수 있는 다양한 형태를 지지물을 포함한다. 예를 들어, 한 쌍의 마주하는 벽 사이에 유체용기(10)가 회전 가능하게 지지될 수도 있다.

압전소자(30)는, 기계적 응력이 가해지면 전압이 발생시키는 부품으로서, 본 실시예에서는 유체용기(10) 내부에 설치되어 유체의 움직임에 의해 발생된 압력(P)을 받아 발전을 한다. 예를 들어, 슬로싱 현상으로 인한 충격력을 받기 위하여, 압전소자(30)는 유체가 움직여 충돌하는 유체용기(10)의 내벽에 설치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 복수 개의 압전소자(30)가 상자 모양의 유체용기(10) 내벽에 서로 마주하여 설치될 수 있다. 이에 따라, 파도(1)가 지나면서 유체용기(10)를 전후로 회전 시킬 때, 마주하는 복수의 압전소자(30)를 향하여 내부의 액체(15)가 교대로 충돌되고 압전소자(30)는 발전을 할 수 있다. 이 때, 압전소자(30)에는 전력선(미도시)이 연결되어 생산된 전기를 외부로 공급할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 발전장치는, 자연력인 파도를 이용하여 별도의 연료 공급 없이도 발전을 할 수 있으며, 육지가 아닌 해상에서도 발전을 가능하게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 발전장치는, 지속적으로 발전을 하기 위하여, 수면(2) 높이변화에 대응하여 유체용기(10)의 높이를 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 기둥부재(22)가 해저면(5)에 설치되고, 높이가 조절되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 조수간만 또는 계절적 영향으로 수면(2)이 높이가 변화되더라도, 유체용기(10)가 파도(1)를 만날 수 있게 유체용기(10)를 수면(2)에 계속 배치시킬 수 있다. 예를 들어, 하나의 기둥(22a)에서 다른 기둥(22b)이 삽입되고 인출되는 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 기둥부재(22)는 연장 및 단축될 수 있다. 이 때, 기둥부재(22)의 길이조절 방식은 텔레스코픽 방식으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 기둥 길이의 조절 구조가 채택될 수 있다. 또한, 기둥부재(22)의 길이조절은 유체용기(10)의 부력에 의해 자동적으로 조절되거나, 별도의 동력장치에 의하여 길이조절이 이루어질 수 있다.

한편, 지지부(20)는 해저면(5)에 고정되지 않고 부유체나 반잠수식 지지대 등에 설치될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 기둥부재(22c)는 부력을 가지는 부력체(25)에 설치될 수도 있다. 부력체(25)는 위에 설치된 기둥부재(22c)가 유지되도록 부력을 제공하므로, 부력체(25)의 잠수 깊이를 조절하여 유체용기(10)를 수면(2)에 유지시킬 수 있다. 이 때, 부력체(25)의 잠수 깊이를 조절하는 방법은, 밸러스트 등의 장치를 이용해 부력체(25)의 부력을 직접 조절할 수 있다. 또는, 와이어(26)를 이용하여 부력체(25)를 해저면(5)의 앵커(27)에 연결하고, 와이어(26)의 길이를 조절하여 잠수 깊이를 조절할 수 있다.

한편, 유체의 슬로싱 현상을 잘 발생시킬 수 있도록, 본 발명의 발전장치는 유체용기(10)의 회전을 제한하는 회전 제한부를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 유체용기(10)와 지지부(20)를 탄성부재(40)로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 유체용기(10)에 암(12)을 만들고, 암(12)과 기둥부재(22)를 스프링으로 연결시킬 수 있다. 이에 따라, 파도(1)가 지나갈 때에 유체용기(10)는 한쪽 방향으로 회전하기 보다는 좌우로 왕복운동을 하게 되며, 이러한 왕복운동이 유체의 슬로싱을 더 잘 발생시킬 수 있다. 이 때, 회전 제한부는 탄성부재(40)로 한정되는 것은 아니며, 일정 각도 이상으로 유체용기(10)를 회전시키지 않는 스토퍼 형태를 가질 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1: 파도 2: 수면
5: 해저면 10: 유체용기
15: 액체 20: 지지부
22: 기둥부재 24: 회전축
25: 부력체 30: 압전소자
40: 탄성부재

Claims (8)

1. 내부에 액체를 수용하는 유체용기;
   상기 유체용기를 회전이 가능하게 지지하며, 상기 유체용기가 파도에 의하여 회전되도록 상기 유체용기를 배치시키는 지지부; 및
   상기 유체용기 내부에 설치되며, 상기 액체의 움직임에 의한 압력을 받아 발전시키는 압전소자를 포함하고,
   상기 지지부는 해저면에 설치되는 기둥부재를 포함하고,
   파도가 지나갈 때 파도의 힘에 의하여 상기 유체용기가 회전이 가능하도록, 상기 기둥부재에 상기 유체용기가 회전 가능하게 연결되고, 상기 기둥부재의 길이가 조절되어 상기 유체용기가 수면에 배치되고,
   상기 압전소자는, 상기 액체의 슬로싱 현상으로 인한 충격력을 받아서 발전하는 발전장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 기둥부재는, 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 연장 및 단축되는 발전장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 유체용기의 회전을 제한하는 회전 제한부를 더 포함하는 발전장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 회전 제한부는,
   상기 유체용기와 상기 지지부를 연결시키는 탄성부재를 포함하는 발전장치.

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