KR102044637B1 - 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 해변이난 섬주변의 밀물과 썰물, 파도 또는 강물의 흐름 등을 이용해서 전기 에너지를 생산하되, 가변 물레통의 부피가 동력 발생시에는 최대가 되고 저항 발생시에는 최소가 되도록 함으로써 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높여 발전량을 증가할 수 있어 효율이 매우 높은 구조의 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치에 관한 것으로, 수중의 제1 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제1 회전축; 상기 제1 회전축으로부터 물의 흐름 방향을 따라 일정 거리 이격되고 상기 제1 높이보다 상대적으로 낮은 제2 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 제1 회전축에 평행하게 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제2 회전축; 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축 상에 상기 제1 및 제2 높이의 차이 만큼 경사지도록 걸려 상기 제1,2 회전축과 함께 회전할 수 있도록 설치된 회전 벨트; 및 상기 회전 벨트의 외표면 상에 그 회전 벨트의 회전 방향과 폭 방향을 따라 배열 설치된 복수개의 가변 물레통을 포함할 수 있다.

Description

가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치{Power generating apparatus using variable-shaped waterwheel by flow velocity}

본 발명은 흐르는 물을 이용하여 발전하는 유속 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바다의 밀물과 썰물 또는 강물의 흐름을 이용해서 전기 에너지를 생산하기 위한 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치(또는, '유속 발전'이라 칭함)에 관한 것이다.

일반적으로, 화석연료의 사용량이 증가함에 따라 이산화탄소 등의 배출에 의한 지구 온난화가 심각해지고 있고, 원자력 발전소의 폭발 사고, 핵폐기물에 의한 방사능 오염 등에 의해 심각한 환경오염이 발생함으로 인하여, 지구의 환경과 에너지에 대한 관심이 대폭 증가하고 있으며, 이로 인해 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 더욱 증가되고 있다.

즉, 최근에는 화석연료나 우라늄을 사용하여 전기를 생산하는 화력 발전이나 원자력 발전을 대신하여 자연 환경을 그대로 이용하면서도 오염물질을 배출하지 않는 친환경적인 발전 수단이 각광받고 있다. 일례로는 태양광 및 태양열 발전과, 풍력 발전 및 수력 발전이 대표적이라 할 수 있다.

태양광 및 태양열 발전기는 빛 에너지를 모아 전기로 바꾸는 것으로서, 공해를 만들지 않고, 자원이 무한적이고 반영구적이며, 소음도 없다는 장점이 있으나, 태양광을 받기 위하여 외부로 노출되어야 하므로 외부의 오염 요인에 취약하다는 단점이 있다. 특히 기름때와 같은 유기성 화합물 또는 먼지나 조류의 배설물이 발전 모듈의 표면에 달라붙으면서 태양광을 이용한 발전의 효율을 급격하게 떨어뜨린다는 문제점이 있었다. 또한, 계절에 영향을 많이 받으며 눈/비가 오거나 날씨가 흐리면 발전할 수가 없고 눈이 쌓이면서 얼면 녹을때까지 발전할 수가 없어 효율이 매우 낮다.

다음, 풍력 발전은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식으로, 대부분 해안가나 높은 장소 또는 가능한 바람이 균일하면서도 많이 부는 장소에 설치되며, 회전 날개의 회전에 의해 전기를 일으켜 사용하지만, 바람이 불규칙적으로 불고 방향이 수시로 바뀌기 때문에 발전량도 변화가 심하여 효율이 낮다. 또한, 이러한 풍력 발전은 설치 가능한 장소가 아주 제한적이라는 문제도 있다.

또한, 수력 발전은 큰 강이나 호수 등을 막아 댐을 건설한 후 물의 힘으로 수차를 회전시키거나 물이 떨어지는 낙차를 통해 전기를 생산하는 방식으로, 이 또한 풍력 발전과 마찬가지로 댐을 건설할 수 있는 일부 지역만이 활용되는 문제가 있었다. 특히, 수력 발전은 댐이나 저수지를 건설하여 물을 채워서 물의 위치에너지를 이용하여 수차를 회전시키거나, 또는 조석이 발생하는 하구나 만을 방조제로 막아 해수를 가두고 수차 발전장치를 설치하여 썰물 때에 저수지와 해수면의 수위차를 이용하여 발전하는 방식이 적용됨에 따라, 제방이나 댐을 건설하지 않더라도 물길을 막고 우회로를 튼 다음 구조물 공사를 하고 다시 물길이 구조물을 통과하게 하는 복잡한 과정의 공사를 진행해야 하는 문제가 있었다. 이는 중대형의 공사를 통해 자연환경의 훼손 및 파괴와 많은 자본이 들어간다는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2011-0023935호(2011.03.09.)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 해변이나 섬주변의 밀물과 썰물, 파도 또는 강물의 흐름 등을 이용해서 전기 에너지를 생산하되, 가변 물레통의 부피가 동력 발생시에는 최대가 되고 저항 발생시에는 최소가 되도록 함으로써 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높여 발전량을 증가할 수 있어 효율이 매우 높은 (구조의) 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치는, 수중의 제1 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제1 회전축; 상기 제1 회전축으로부터 물의 흐름 방향을 따라 일정 거리 이격되고 상기 제1 높이보다 상대적으로 낮은 제2 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 제1 회전축에 평행하게 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제2 회전축; 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축 상에 상기 제1 및 제2 높이의 차이 만큼 경사지도록 걸려 상기 제1,2 회전축과 함께 회전할 수 있도록 설치된 회전 벨트; 및 상기 회전 벨트의 외표면 상에 그 회전 벨트의 회전 방향과 폭 방향을 따라 배열 설치된 복수개의 가변 물레통을 포함할 수 있고, 상기 가변 물레통은, 상기 회전 벨트의 회전 방향으로 놓여 서로 마주하는 양측면 부재, 및 상기 양측면 부재 간의 상부와 후방의 일부 또는 전부를 덮도록 형성된 커버 부재를 포함하여, 상기 양측면 부재 및 상기 커버 부재에 의해 상기 회전 방향의 전방이 개방되고 나머지 후방 및 측면부와 상면부가 폐쇄되도록 형성될 수 있고, 상기 양측면 부재의 상단부는 전방에서 후방으로 갈수록 하향 경사지도록 형성될 수 있고, 상기 커버 부재는 유속의 압력에 의해 형태가 가변될 수 있는 플렉시블 한 연성 재질로 형성될 수 있다.

상기 회전 벨트의 상부에는 그 회전 벨트의 상부에 위치한 복수개의 가변 물레통으로 유입되는 물의 양이 최소화되도록 물의 흐름 각도를 바꿔 해당 가변 물레통의 물에 대한 저항을 감소시키기 위한 저항 감소판을 설치하고, 상기 회전 벨트의 하부에는 그 회전 벨트의 하부에 위치한 복수개의 가변 물레통으로 유입되는 물의 양이 최대화되도록 물의 흐름 각도를 바꿔 해당 가변 물레통의 물에 의한 압력을 향상시키기 위한 물길 유도판을 설치할 수 있다.

상기 양측면 부재는 유속의 압력에 의해 변형되지 않는 경성 재질로 형성되고, 상기 양측면 부재의 상단부는 곡선으로 하향 경사지게 형성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 해변이나 섬주변 바다의 밀물과 썰물, 파도 또는 강물의 흐름 등을 이용해서 전기 에너지를 생산할 때, 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높일 수 있도록 설계된 가변식 물레통을 이용하므로 발전량을 획기적으로 증가할 수 있는 효과가 있다.

기존의 댐을 이용한 발전 장치는 댐을 만들기 위한 대량 대규모의 공사가 필요하고, 댐으로 인한 수몰 지역이 발생되어 생태계에 막대한 피해가 발생되며, 또한 발전소의 설치 위치 위치가 특정한 지리적 위치로 제약되므로 발전량도 제한적인 반면, 본 발명에 따르면 저항 감소판과 물길 유도판이 있어 물의 흐름만 있으면 (유속이 느려도) 발전이 가능하므로 기존의 댐으로 인한 전술한 문제점을 모두 해소할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 유속 발전 장치는 지리적 위치에 제약 없이 강의 길이를 따라 다수의 발전 시설을 설치할 수 있고, 특히 가변식 물레통을 이용하여 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높일 수 있으므로 발전량과 발전효율을 획기적으로 높일 수 있다.

또한, 여름철 갈수기 때나 겨울철 가뭄으로 인해서 수량이 대폭으로 감소해도 (가장 밑바닥에 유속 발전 장치를 설치할 수 있으므로) 정상적인 발전이 가능하며, 댐을 방류할 때 엄청난 에너지가 손실되는데 이곳에 유속 발전 장치를 설치하면 이 에너지를 회수하여 발전하므로 대량의 전기를 생산할 수 있고, 유속 발전 장치가 간단해서 설치비가 저렴하고 어느 곳이나 다량으로 설치할 수 있으므로 가성비가 매우 높다.

한편, 기존의 조력 발전의 경우도 댐 공사를 해야하고 만을 이용해야 하므로 입지 조건이 제한되는 반면, 본 발명에 따르면 댐이나 만과 관계없이 해변이나 섬주변 등에 줄지어 설치하면 되므로 대량 발전이 가능하고, 특히 가변식 물레통을 이용하므로 밀물과 썰물 같이 물의 방향이 바뀌어도 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높이면서 회전축의 회전 방향을 일정하게 유지하므로 발전 효율을 획기적으로 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 바닷가나 섬주변의 밀물과 썰물, 파도, 또는 강물이나 지류와 같이 물의 흐름이 있는 모든 곳에 다수의 유속 발전 장치를 설치하여 친환경적 방식으로 대량의 에너지를 생산할 수 있으므로, 오염이 많이 발생되는 화력 발전, 원자력 발전 등을 대체할 수 있어 환경 보호에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 해변이나 섬주변의 밀물과 썰물, 파도를 이용할 경우에 해수의 흐름을 유도할 수 있는 물길 유도판을 설치하여 발전량을 크게 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치의 사시도,
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 저항 감소판의 사시도 및 종 단면도,
도 3의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 물길 유도판의 사시도, 평면도 및 종 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통의 사시도,
도 5는 도 4의 A-A 단면도,
도 6은 도 4의 B-B 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치의 작동예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에 따른 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 각 실시예에 포함되는 하나 이상의 구성이나 하나 이상의 기능 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

도 1 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치의 사시도 및 종 단면도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 제1 회전축(11), 제2 회전축(12), 회전 벨트(13), 가변 물레통(20), 저항 감소판(30), 물길 유도판(40), 및 지지체(50)를 포함할 수 있다.

제1,2 회전축(11,12)은 지지체(50)에 의해 지지되어 수중에서 회전할 수 있도록 설치되는 것으로, 일정 길이와 둘레를 가지는 원통형 구조로 형성될 수 있으며, 그 길이 및 둘레의 크기는 설치 조건(예를 들어, 강의 폭이나 깊이 등)에 따라 달리 설계할 수 있다.

제1 회전축(11)은 수중의 제1 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 설치되고, 제2 회전축(12)은 제1 회전축(11)으로부터 물의 흐름 방향을 따라 일정 거리 이격되고 제1 높이보다 상대적으로 일정 크기(h)만큼 낮은 제2 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 제1 회전축(11)에 평행하게 설치될 수 있다.

회전 벨트(13)는 제1 회전축(11)과 제2 회전축(12) 상에 걸려 제1,2 회전축(11,12)과 함께 회전할 수 있도록 설치된 환형의 회전 벨트를 나타낸 것으로, 일정 폭과 길이를 가지며, 제1 회전축(11)의 제1 높이와 제2 회전축(12)의 제2 높이 간의 차이 만큼 경사지도록 설치된다. 즉, 본 실시예에서 회전 벨트(13)는 물의 흐름 방향의 선단부로부터 후단부 갈수록 일정 각도로 하향 경사지도록 설치된다.

가변 물레통(20)은 회전 벨트(13)의 회전 방향을 기준으로 선단부가 개방되고 나머지 후단부 및 측면부와 상면부가 폐쇄되도록 형성된 것으로, 회전 벨트(13)의 외부 표면상에 그 회전 벨트(13)의 회전 방향과 폭 방향을 따라 종횡으로 배열 설치되어, 강이나 바다에서 발생하는 물의 흐름에 따른 유속을 기초로 회전 벨트(13)에 회전 동력을 제공하기 위한 것이며, 도 3-5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에서 가변 물레통(20)은 이웃하는 가변 물레통(20) 간에 일정 간격을 두고 배열된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 가변 물레통(20) 간의 간격을 없애고 서로 접하도록 배열할 수도 있다. 예컨대, 가변 물레통(20)의 크기 및 배열 간격은 회전 벨트(13)의 폭과 길이 크기를 고려하여 회전 동력을 최대화 할 수 있도록 선택적으로 설계할 수 있을 것이다.

본 실시예에 따른 저항 감소판(30)은, 도 1, 도 7 및 도 2의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 회전 벨트(13) 상부에 지지체(50) 또는 별도의 다른 지지체(미도시)에 의해 지지되도록 설치되는 것으로, 회전 벨트(13) 상부를 덮는 상부판(31)과, 상부판(31)의 선단부로부터 제1 방향으로 일정 각도로 하향 절곡되어 일정 길이만큼 연장된 제1 절곡판(32)과, 제1 절곡판(32)으로부터 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 하향 절곡되어 일정 길이만큼 연장된 제2 절곡판(33)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 저항 감소판(30)은 제1,2 절곡판(32,33)에 의해 물의 흐름 각도를 바꿔 회전 벨트의 상부에 위치한 복수개의 가변 물레통(20)으로 유입되는 물의 양이 최소화되도록 함으로써 해당 가변 물레통(20)의 물의 흐름 즉, 유속에 대한 저항을 감소시키기 위한 것이다.

본 실시예에 따른 물길 유도판(40)은, 도 1, 도 7 및 도 3의 (a)(b)(c)에 도시된 바와 같이, 회전 벨트(13) 하부에 지지체(50) 또는 별도의 다른 지지체(미도시)에 의해 지지되도록 설치되는 것으로, 회전 벨트(13) 하부를 덮는 하부판(41)과, 하부판(41)의 선단부로부터 제1 방향으로 일정 각도 하향 절곡되어 일정 길이만큼 연장된 절곡판(42)을 포함할 수 있고, 절곡판(42)은 도 3의 (a)(b)에 도시된 바와 같이 단부로 갈수록 그 넓이가 점차 확장되도록 형성되어 있다.

본 실시예에서 물길 유도판(40)은 절곡판(42)에 의해 물의 흐름 각도를 바꿔회전 벨트(13)의 하부에 위치한 복수개의 가변 물레통(20)으로 유입되는 물의 양이 최대화되도록 함으로써 해당 가변 물레통(20)의 물의 흐름 즉 유속에 대한 압력을 향상시켜 유속을 최대한의 회전 동력으로 생성시키기 위한 것이다.

도 1의 실시예에서 물길 유도판(40)은 회전 벨트(13) 하부에 위치하도록 형성하였으나, 이에 한정되지 않고 물길 유도판(40)을 회전 벨트(13) 하부는 물론이고 양측부에도 위치하도록 추가 형성할 수 있다. 또한, 상부의 저항 감소판(30)과 하부 및 양측부의 물길 유도판(40)을 서로 결합하여 회전 벨트(13)의 상부, 하부, 및 양측부를 밀폐함과 아울러 물의 흐름 방향의 전방과 후방을 개방하도록 함으로써 물의 흐름을 회전 벨트(13)의 하부측으로 최대한 집중하여 유입되도록 유도할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통(20)의 사시도로, 도 1의 가변 물레통(20)의 사시도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 A-A 단면도 및 B-B 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 가변 물레통(20)은, 도 4-6에 도시된 바와 같이, 양측면 부재(21), 커버 부재(23), 후방 부재(25), 및 바닥 부재(27)를 포함할 수 있다.

양측면 부재(21)는 가변 물레통(20)의 양측면부를 형성하는 것으로, 회전 벨트(13)의 회전 방향으로 그 길이 방향이 위치하여 서로 마주하도록 형성되고, 양측면 부재(21)의 상단부는 전방에서 후방으로 갈수록 하향 경사지도록 형성된 경사(21a)를 이루고 있으며, 일 예로 양측면 부재(21)의 경사(21a)는 하향 경사 곡선으로 형성될 수 있다.

또한, 양측면 부재(21)는 유속의 압력에 의해 형태가 파손되거나 변형되지 않는 경성 재질로 형성될 수 있다.

커버 부재(23)는 양측면 부재(21) 간의 상부와 후방의 일부 또는 전부를 덮도록 형성된 것으로, 유속의 압력에 의해 형태가 가변될 수 있는 플렉시블 한 연성 재질로 형성될 수 있다.

후방 부재(25)는 양측면 부재(21) 간의 후방 단부에 형성된 것으로, 이러한 후방 부재(25)는 선택적으로 형성하거나 또는 형성하지 않을 수 있는데, 일 예로 후방 부재(25)를 형성하지 않는 경우에는 커버 부재(23)가 양측면 부재(21) 간의 상부와 후방의 전부를 커버하도록 하고, 다른 예로 후방 부재(25)를 형성하는 경우에는 커버 부재(23)가 양측면 부재(21) 간의 상부와 후방의 일부를 커버하도록 할 수 있다.

바닥 부재(27)는 양측면 부재(21) 간의 하부를 형성하는 것으로, 회전 벨트(13)의 외부 표면상에 가변 물레통(10)을 설치할 때, 일 예로 그 회전 벨트(13)의 외표면이 바닥 부재(27)를 형성하도록 하거나, 다른 예로 회전 벨트(13)의 표면과는 별도로 바닥 부재(27)를 형성할 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면 가변 물레통(20)은 회전 벨트(13)의 회전 방향으로 놓여 서로 마주하는 양측면 부재(21) 및 양측면 부재(21) 간의 상부와 후방의 일부 또는 전부를 덮도록 형성된 커버 부재(23)를 포함하여, 회전 벨트(13) 상에 그 회전 벨트(13)의 회전 방향의 전방(선단부)이 개방된 개구부(20a)가 형성되고 나머지 후방(후단부) 및 측면부와 상면부가 폐쇄되도록 형성되며, 양측면 부재(21)의 상단부는 전방에서 후방으로 갈수록 하향 경사(21a)지도록 형성되고, 커버 부재(23)는 유속의 압력에 의해 형태가 가변될 수 있는 플렉시블 한 연성 재질로 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유속 발전 장치의 작동예를 설명하기 위한 도 1의 A-A 단면도로, 동 도면을 참조하여 본 발명의 동작의 일 예를 설명한다.

도 7을 참조하면, 점선 화살표와 같이 유속이 형성될 때, 회전 벨트(13)의 하부에 위치한 가변 물레통(20)은 해당 개구부(20a)를 통해 가변 물레통(20)의 내부로 흐르는 물이 들어와 커버 부재(23)가 최대로 팽창하며 흐르는 물과의 접촉 면적과 부피와 시간을 최대로 하여 유속에 의한 압력을 최대로 발생함과 동시에, 대조적으로 회전 벨트(13)의 상부에 위치한 가변 물레통(20)은 해당 개구부(20a)가 물의 흐름 방향 즉, 유속과 반대로 위치하므로 가변 물레통(20)의 내부로 흐르는 물이 들어오지 않고 커버 부재(23)가 최소로 수축하며 흐르는 물과의 접촉 면적과 부피와 시간을 최소화하여 유속에 의한 압력을 최소화하거나 차단할 수 있다. 따라서, 회전 벨트(13)가 실선 화살표 방향으로 회전하고 이 회전력에 의해 제1,2 회전축(11,12)이 곡선 화살표 방향으로 회전하게 되어 회전 동력을 발생하고 이 회전 동력을 기반으로 발전할 수 있다.

또한 본 발명은 도 7을 참조하면, 회전 벨트(13)가 물의 흐름 방향의 선단부로부터 후단부 갈수록 일정 각도로 하향 경사지도록 설치되고, 또한 저항 감소판(30)의 제1,2 절곡판(32,33)에 의해 물의 흐름 각도를 바꿔 회전 벨트의 상부에 위치한 복수개의 가변 물레통(20)으로 유입되는 물의 양이 최소화되도록 함으로써 해당 가변 물레통(20)의 물의 흐름 즉, 유속에 대한 저항을 감소시키며, 동시에 물길 유도판(40)의 절곡판(42)에 의해 물의 흐름 각도를 바꿔 회전 벨트(13)의 하부에 위치한 복수개의 가변 물레통(20)으로 유입되는 물의 양이 최대화되도록 함으로써 해당 가변 물레통(20)의 물의 흐름 즉 유속에 대한 압력을 향상시켜 유속을 최대한의 회전 동력으로 생성시킬 수 있다.

한편, 도 7에서 점선 화살표의 유속(예를 들어, 밀물)과 반대의 유속(예를 들어, 썰물)이 형성될 경우에도, 저항 감소판(30)과 물길 유도판(40)의 구조를 전단부와 후단부에 대칭(상반)된 구조의 형태로 변형하면 약한 파도에도 저항은 감소하고 외부로 빠져나가는 물길을 물길 유도판이 내부로 유입시키므로 유속이 빨라져 큰 동력이 발생하고 물길 방향이 썰물, 밀물, 파도 등과 같이 바뀌어도 동일한 효과가 발생한다.

또한, 도 7에서 점선 화살표의 유속(예를 들어, 밀물)과 반대의 유속(예를 들어, 썰물)이 형성될 경우에도, 저항 감소판(30)과 물길 유도판(40)을 배제하면, 회전 벨트(13)의 상부와 하부에 위치한 가변 물레통(20)의 동작이 전술한 동작과 반대로 되지만, 회전 벨트(13)의 회전 방향은 그대로 유지하므로, 제1,2 회전축(11,12)도 곡선 화살표 방향으로 계속 회전하게 되어 회전 동력을 발생하고 이 회전 동력을 기반으로 계속 발전할 수 있다.

따라서, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면 바다나 섬의 밀물과 썰물, 파도 또는 강물의 흐름이나 지류 등을 이용해서 전기 에너지를 생산할 때, 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높일 수 있도록 설계된 가변식 물레통(20)을 이용하므로 발전량을 증가시킬 수 있다.

기존의 댐을 이용한 발전 장치는 댐을 만들기 위한 대량 대규모의 공사가 필요하고, 댐으로 인한 수몰 지역이 발생되어 생태계에 막대한 피해가 발생될 수 있으며, 또한 발전소의 설치 위치 위치가 특정한 지리적 위치로 제약되므로 발전량도 제한적인 반면, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면 물의 흐름만 있으면 (유속이 느려도) 저항 감소판과 물길 유도판에 의해 발전이 가능하므로 기존의 댐으로 인한 전술한 문제점을 모두 해소할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 유속 발전 장치는 지리적 위치에 제약 없이 강의 길이를 따라 다수의 발전 시설을 설치할 수 있고, 특히 가변식 물레통(20)을 이용하여 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높일 수 있으므로 발전량과 발전효율을 획기적으로 높일 수 있다.

기존의 조력 발전의 경우도 댐 공사를 해야하고 만을 이용해야 하므로 입지 조건이 제한되는 반면, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면 댐이나 만과 관계없이 섬이나 해변에 줄지어 설치하면 되므로 대량 발전이 가능하고, 특히 가변식 물레통(20)을 이용하므로 밀물과 썰물, 파도와 같이 물의 방향이 바뀌어도 유속에 대한 저항은 줄이고 발전 동력은 최대로 높이면서 회전축의 회전 방향을 일정하게 유지하여 발전 효율을 매우 높일 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면 바닷가나 강물과 같이 물의 흐름이 있는 모든 곳에 다수의 유속 발전 장치를 설치하여 친환경적 방식으로 대량의 에너지를 생산할 수 있으므로, 오염이 많이 발생되는 화력 발전, 원자력 발전 등을 대체하여 환경 보호에 크게 기여할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

11,12: 회전축
13: 회전 벨트
20: 가변 물레통
20a: 개구부
21: 양측면 부재
21a: 경사(부)
23: 커버 부재
25: 후방 부재
27: 바닥 부재
30: 저항 감소판
40: 물길 유도판
50: 지지체

Claims (3)

1. 수중의 제1 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제1 회전축;
   상기 제1 회전축으로부터 물의 흐름 방향을 따라 일정 거리 이격되고 상기 제1 높이보다 상대적으로 낮은 제2 높이에서 물의 흐름 방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 제1 회전축에 평행하게 설치된 일정 길이를 가진 원통형의 제2 회전축;
   상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축 상에 상기 제1 및 제2 높이의 차이 만큼 경사지도록 걸려 상기 제1,2 회전축과 함께 회전할 수 있도록 설치된 회전 벨트; 및
   상기 회전 벨트의 외표면 상에 그 회전 벨트의 회전 방향과 폭 방향을 따라 배열 설치된 복수개의 가변 물레통을 포함하고,
   상기 가변 물레통은, 상기 회전 벨트의 회전 방향으로 놓여 서로 마주하는 양측면 부재, 및 상기 양측면 부재 간의 상부와 후방의 일부 또는 전부를 덮도록 형성된 커버 부재를 포함하여, 상기 양측면 부재 및 상기 커버 부재에 의해 상기 회전 방향의 전방이 개방되고 나머지 후방 및 측면부와 상면부가 폐쇄되도록 형성되고,
   상기 양측면 부재의 상단부는 전방에서 후방으로 갈수록 곡선으로 하향 경사지도록 형성되고, 상기 양측면 부재는 유속의 압력에 의해 변형되지 않는 경성 재질로 형성되며, 상기 커버 부재는 유속의 압력에 의해 형태가 가변될 수 있는 플렉시블 한 연성 재질로 형성되어, 상기 가변 물레통의 개방된 전방으로부터 폐쇄된 후방으로 유속이 형성되면 상기 가변 물레통의 내부로 흐르는 물이 들어와 상기 커버 부재가 팽창하고, 상기 가변 물레통의 폐쇄된 후방으로부터 개방된 전방으로 유속이 형성되면 상기 가변 물레통의 내부로 흐르는 물이 들어오지 않고 상기 커버 부재가 수축되며,
   상기 회전 벨트의 상부에는 그 회전 벨트의 상부에 위치한 복수개의 가변 물레통으로 유입되는 물의 양이 최소화되도록 물의 흐름 각도를 바꿔 해당 가변 물레통의 물에 대한 저항을 감소시키기 위한 저항 감소판을 설치하고,
   상기 회전 벨트의 하부에는 그 회전 벨트의 하부에 위치한 복수개의 가변 물레통으로 유입되는 물의 양이 최대화되도록 물의 흐름 각도를 바꿔 해당 가변 물레통의 물에 의한 압력을 향상시키기 위한 물길 유도판을 설치하는 것
   을 특징으로 하는 가변 물레통을 이용한 유속 발전 장치.
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