KR102169051B1 - 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 - Google Patents

하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

조류와 파랑을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 하되, 다원에너지 즉, 원통형실린더의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판의 회전운동(스윙운동)을 웜기어와 2중 변환기어를 적용하여 항상 에너지가 높은 운동에 의해 발전기가 회전할 수 있기 때문에 기존 파력발전장치 보다 더 높은 에너지 효율로서 지속적인 발전이 가능한 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법이 개시된다.

Description

하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법{HYBRID-CYLINDERICAL WAVE POWER GENERATION DEVICE AND CONSTRUCTING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 조류와 파랑을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 하되, 다원에너지 즉, 원통형실린더의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판의 회전운동(스윙운동)을 웜기어와 2중 변환기어를 적용하여 항상 에너지가 높은 운동에 의해 발전기가 회전할 수 있기 때문에 기존 파력발전장치 보다 더 높은 에너지 효율로서 지속적인 발전이 가능한 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.
파력발전은 해상에서 발생 되는 조류와 파랑을 이용하는 것으로, 특히 파랑은 수면을 주기적으로 상하, 전후의 운동을 시키게 되고, 이러한 해수면의 운동에 의한 수면 근처의 물 입자의 운동에너지를 에너지 변환장치를 통하여 기계적인 회전운동 또는 축 방향 운동으로 변환시킨 후 전기에너지로 변환시키는 것이라 할 수 있다.
도 1a는 종래 부유식 파력발전장치의 예시도이다.
상기 부유식 파력발전장치는 도 1a와 같이, 작동원리에 따라 가동물체형, 진동수주형, 월파형으로 나눌 수 있다.
먼저, 가동물체형(10)은 도 1a와 같이, 수면의 움직임에 따라 민감하게 반응하는 부유체의 움직임을 전기 에너지로 변환하는 방식으로 에너지 효율이 높지만, 파력에 직접 구조물이 노출되어 있어 구조물이 취약하고 유압펌프에 잦은 고장이 발생한다는 문제점이 있었다.
다음으로 진동수주형(20)은 도 1a와 같이, 파력을 공기흐름으로 변환하여 전기를 생산하는 방식으로, 파랑의 형태와 무관하게 발전이 가능한 장점이 있지만, 파랑의 변동성을 제어하기 어려우며 2차 변환에 따라 발전효율이 낮다는 한계가 있었다.
다음으로 월파형 파력발전(30)은 도 1a와 같이, 파력의 진행 방향 전면에 사면을 두어 파랑 에너지를 위치에너지로 변환하는 방식으로 구조물이 간단하다는 장점이 있지만 일정 수위 이상에서만 전기가 생산되는 단점이 있었다.
도 1b는 종래 파력발전장치의 사시도이다.
이는 종래 파력발전장치가 가지고 있는 여러 단점을 보완하면서도 발전효율이 높은 파력발전장치로서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, 도 1b에 의한 파력발전장치는 해저면(G)에 수직으로 하단이 고정 지지되도록 설치된 모노파일(41)에 삽입 설치되어 부력에 의하여 해수면(W) 근처에 세팅된 상부삽입실린더(42)를 포함하는 모노파일식 위치제어장치(40);
상기 상부삽입실린더(42)에 연결암(51)에 의하여 해수면(W) 근처에 위치하도록 세팅된 원통형실린더(52)가 조류와 파랑에 의하여 회전하면서 내부에 설치된 발전기(미도시)에 의하여 파력 발전되는 부유식 원통형 발전장치(50); 및
상기 원통형실린더(52)의 수평축(53)에는 발전기 회전증폭장치로서 스윙판(60)이 수중에 위치하도록 설치되어 파랑에 의하여 좌,우로 스윙하면서 발전기 효율을 증대시킨 것이라 할 수 있다.
이로서, 종래 진동수주식 파력 발전장치와 같은 2차 변환 시스템이 없어 파랑의 에너지를 100% 이용할 수 있고 발전기가 원통형실린더 내부에 위치하고 있어 수중에 노출되지 않도록 하여 고장이 적고,
또한, 파랑이 발생되는 모든 해역에서 작동가능하므로 파력발전기의 적용해역확대가 가능하고 다수의 파력 발전기를 결합하여 파력발전단지 조성이 용이하고,
또한, 설치과정이 단순하여 설치가 용이 하고 파랑의 영향을 적게 받아 지지구조물의 기초 설치비를 줄일 수 있어 파력발전의 경제성을 향상 시킬 수 있고,
또한, 대형 해상장비 없이 해상 설치가 가능하므로 해상공사 비용 절감에 매우 효과적이다.
하지만 최근 부유식 원통형 발전장치와 발전기 회전증폭장치를 이용하되 좀 더 파력 발전의 효율성을 증진시킬 수 있으며, 유지관리에 더 유리한 파력발전장치에 대한 필요성이 있었다.
대한민국 특허 제 10-1693751호(발명의 명칭: 원통형 파력발전 시스템 및 그 시공방법, 공개일자: 2017년01월17일) 대한민국 특허 제 10-1905737호(발명의 명칭: 원통형 파력발전시스템, 공개일자: 2018년12월05일) 대한민국 특허 제 10-1453930호(발명의 명칭: 파도를 이용한 전기 발생기, 공개일자: 2014년10월23일)
이에 본 발명은 기본적으로 모든 해역에서, 작동이 가능하여 파력발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 안정적인 전력생산이 가능하며, 연근해에 최소한의 장비를 이용하여 간단하게 설치할 수 있으며, 제작과 조립 설치 및 유지관리가 용이 하여 보다 경제적이고 효율적인 부유식 파력발전장치를 제공하되, 기존 부유식 파력발전장치 보다 높은 에너지 효율로서 24시간 지속적인 발전이 가능한 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한 본 발명은 파력발전장치의 유지관리를 대형의 크레인 장비 없이, 보다 용이 하도록 하면서도, 부력확보를 위하여 적절한 무게를 갖는 파력발전시스템을 제작해야 하는 어려움을 극복할 수 있는 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법은
수직부재인 상부삽입부를 수평으로 관통하는 동력전달부의 제 1크랭크축의 양 단부와 연결되어 회전중심이 형성됨으로서 원통형실런더의 상하운동에 의하여 시소운동을 하는 틀 형태의 하부프레임; 상기 하부프레임의 전방에 회전이 가능하도록 설치된 동력전달부의 제 2크랭크축이 관통하도록 설치되어 파랑에 의하여 원운동 및 상하운동을 하는 원통형실린더; 상기 동력전달부의 제 2크랭크축의 양 단부에 수직으로 연장되는 양 회전수직부의 하단 사이에 형성된 조류판에 작용하는 조류에 의하여 회전운동을 하는 스윙판;을 포함하며, 상기 원통형실린더의 원운동과 상하운동, 스윙판의 회전운동에 의한 운동네어지가 동력전달부를 경유하여 발전기로 전달되어 파력발전이 가능하도록 하게 된다.
본 발명은 다원에너지 즉, 원통형실린더의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판의 회전운동(스윙운동)을 웜기어와 2중 변환기어를 적용하여 항상 에너지가 높은 운동에 위해 발전기가 회전할 수 있기 때문에 높은 에너지 효율로서 24시간 지속적인 발전이 가능한 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
본 발명은 간단하게 설치할 수 있는 부력조정장치를 이용하여 부력확보를 위한 적절한 무게를 갖는 파력발전시스템을 제작할 수 있어 뵤다 경제적이고 효율적인 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
본 발명은 파랑의 에너지를 100% 이용할 수 있고 발전기가 원통형실린더 내부가 아닌 하이브리드 원통형 파력발전장치 상면에 위치하도록 하여 발전기의 고장이 보다적어 유지관리가 용이한, 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 기본적으로 파랑이 발생 되는 모든 해역에서 작동이 가능하므로 파력발전기의 적용해역 확대가 가능하고 다수의 파력 발전기를 결합하여 파력발전단지 조성이 용이하게 되며, 대형의 해상장비 없이 해상 설치가 가능하므로 해상공사 비용 절감에 매우 효과적인 하이브리드 원통형 파력발전장치 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 가동물체형, 진동수주형, 월파형 파력발전장치의 예시도,
도 1b는 종래 부유식 파력발전장치(A)의 시공도,
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 구성사시도들, 동력계통도, 2중 변환기어의 기능설명도,
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 원통형실린더, 스윙판의 작동개념도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 시공순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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 의미한다.
[ 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) ]
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 구성사시도, 동력계통도, 2중 변환기어의 기능설명도를 도시한 것이다.
본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)는 해저면(G)에 설치된 모노파일(100)에, 상부삽입부(210), 하부프레임(220), 원통형실린더(230), 스윙판(240), 2중 변환기어(251)가 구비된 동력전달부(250), 부력조정장치(260), 발전기(270), 상부프레임(280)을 포함하는 부유식발전부(200)를 결합시켜 상기 부유식발전부(200)에 의하여 조류 및 파랑에 의한 파력발전이 가능하도록 한 것이다.
특히, 상기 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)에 의한 다원에너지를 동력전달부(250)의 웜기어(256)와 2중 변환기어(251)를 적용하여 항상 에너지가 높은 운동에 의하여 발전기가 회전할 수 있기때문에 높은 에너지 효율로서 24시간 지속적인 발전이 가능하도록 하게 되며,
부력조절장치(260)를 부유식발전부(200)에 장착하여 부력확보를 위한 적절한 무게를 갖는 파력발전시스템을 제작할 수 있도록 할 수 있고,
발전기(270)가 원통형실린더(230) 내부가 아닌 해수면(W) 위에 노출된 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 상부프레임(280) 상면에 위치하도록 하여 발전기 유지관리가 용이하도록 한 것이다.
이에 상기 모노파일(100)은 도 2a 및 도 4a를 참조하면 해저면(G)에 안착되어 상부에 부유식발전부(200)가 삽입 설치하도록 함으로서, 조류와 파랑에 의하여, 부유식발전부(200)를 구성하는 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)이 해수면(W) 근처에서 발생하도록 하는 지지파일 기능을 가지게 된다.
이에 모노파일(100)은 해저면(G)에 수직파일 형태로 간단하게 설치되도록 하고, 조류 등에 의하여 전도되거나 위치이동 되지 않도록 안정성 확보를 위하여 확장저판(110)이 형성되어 있고, 수직몸통부(120)는 확장저판(110)의 상면으로부터 상방으로 연장되도록 형성될 수 있음을 알 수 있다.
다음으로 상기 부유식발전부(200)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 상부삽입부(210), 하부프레임(220), 원통형실린더(230), 스윙판(240), 2중 변환기어(251)가 구비된 동력전달부(250), 부력조정장치(260), 발전기(270), 상부프레임(280)을 포함하도록 형성되며, 도 3b 및 도 3c와 같이, 모노파일(100)의 상부에 원통형실린더(230)가 해수면(W)에 위치하도록 설치되고, 다원에너지 즉, 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)에 의한 운동에너지가 발전기(270)를 작동시켜 파력발전이 가능하도록 한 것이다.
이에 상기 상부삽입부(210)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 모노파일(100) 상단에 끼워 삽입되는 강관과 같은 수직부재를 이용하면 되고, 해수면(W) 위로 연장되는 길이로 제작된 것을 이용하게 된다.
이때 상기 상부삽입부(210)에는 방향키(211)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 방향키(211)는 수중에 잠기도록 상부삽입부(210)의 하단에 설치된 사다리꼴 형태의 수직판으로서, 일정한 단면적을 가지게 되므로 조류의 방향에 따라 상부삽입부(210)를 모노파일(100)을 기준으로 회전시키는 역할을 하게 된다.
이에 방향키(211)가 형성된 상부삽입부(210)는 상부삽입부(210)가 내측에 위치하도록 하는 직사각 틀부재로 형태로서 원통형실린더(230)가 전방에 설치된 하부프레임(220)이 설치되어 있음을 알 수 있고, 상기 하부프레임(220)의 내측으로는 후술되는 동력전달부(250)가 설치되어 있음을 알 수 있으며, 동력전달부(250)의 상부에는 후술되는 상부프레임(280)이 일체로 설치되고 있음을 알 수 있다.
이때 부력조정장치(260)는 하부프레임(220) 후방에 설치 및 해체가 가능하도록 임의로 설치되도록 학, 발전기(270)는 상부프레임(280)에 설치되어 유지관리에 용이하도록 노출되도록 하게된다.
이에 상기 하부프레임(220)은 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 상부삽입부(210)을 관통하도록 설치된 동력전달부(250)의 제 1크랭크측(252) 양 단부에 연결되어 형성된 회전중심(C)을 기준으로 원통형실린더(230)에 의하여 시소운동을 하는 프레임으로서, 원통형실린더(230)가 전방에 설치되고, 부력조정장치(260)가 후방에 설치되는 직사각형 틀 형태의 프레임부재로 형성되며, 상부삽입부(210), 동력전달부(250), 상부프레임(280)이 내측에 위치하게 된다.
즉, 상부삽입부(210)에는 해수면(W) 위로 노출되는 동력전달부(250)가 설치되는데 이러한 동력전달부(250)는 상부삽입부(210)의 상부로부터 아래에 수평으로 관통 설치된 제 1크랭크축(252)을 포함하고, 이러한 제 1크랭크축(252)의 양 단부에 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221)이 연결된다.
이에 하부프레임(220)의 전방에 설치된 원통형실린더(230)가 파랑에 의하여 상하운동을 하게 되면, 하부프레임(220)은 회전중심(C)을 기준으로 시소운동하게 된다.
이러한 시소운동에 의한 운동에너지는 일방향 기어부(253)를 통해 동력전달부(250)에 전달된다.
이로서, 하부프레임(220)은 도 2a와 같이, 상부삽입부(210)을 관통하도록 설치된 동력전달부(250)의 제 1크랭크측(252)의 양 단부에 설치되는 양 측방 연결암(221), 상기 양 측방 연결암(221)의 후방 단부 사이에 설치되는 후방프레임(223)을 구비하고 있으며,
상기 양 측방 연결암(221)과 동력전달부(250)의 제 1크랭크측(252)이 연결되어 형성되는 회전중심(C)은 시소운동의 기준점이 되고,
상기 후방프레임(223)에는 부력조정장치(260)가 갈고리 형태로 걸려지도록 하여 부력확보를 위한 적절한 무게를 갖는 파력발전시스템을 제작할 수 있어 보다 경제적이고 효율적인 하이브리드 원통형 파력발전장치 제공이 가능하게 된다.
이러한 양 측방 연결암(221), 후방프레임(223)은 강재, 강봉, FRP재질등으로도 제작한 것을 이용하면 된다.
다음으로 상기 원통형실린더(230)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 하부프레임(220)의 전방에 설치되는 제 2크랭크축(254)이 중앙을 관통하도록 형성된 원통형부재로서 제 2크랭크축(254)을 회전축으로 하여 파랑에 의한 원운동, 상하운동에 의한 하부프레임(220)의 시소운동을 발생시켜, 상기 원운동과 상하운동에 의한 운동에너지를 동력전달부(250)를 통해 발전기(270)를 작동시키는 역할을 하게 된다.
구체적으로 살펴보면, 상기 원통형실린더(230)는 도 3a를 참조하면, 일정한 길이를 가진 원통형 부재로서 중공형 부재이기 때문에 자중이 크지 않으면서 해수면(W) 위에 부유 되도록 제작 및 세팅되도록 하는 것임을 알 수 있다.
또한, 상기 원통형실린더(230) 도 2b를 참조하면, 입사하는 파랑의 파고에 의해 상하운동을 하게 되므로 회전중심(C)에 의하여 하부프레임(220)이 시소운동을 하도록 하는 역할을 하게 된다.
이때, 원통형실린더(230) 파랑의 파고에 의해 상승할 때는 회전운동이 정방향으로 작동되고 하강할 때는 회전운동이 역방향으로 작동되기 때문에 일방향 기어부(253)를 상기 회전중심(C) 주위에 제 1크랭크축(252)에 설치하여, 한쪽 방향으로만 동력전달부(250)의 제 1크랭크축(252)이 회전할 수 있도록 하게 된다.
이에 해양에는 항상 파고가 존재하므로 원형실린더의 상하운동을 이용함으로서 일정항 방향으로 회전하는 제 1크랭크축(252)르 이용하여 24시간 파력전기를 생산할 수 있게 된다.
이때 상기 일방향 기어부(253)는 서로 다른 방향으로 회전하도록 원형기어판을 서로 조합시켜 원형기어판들을 관통하는 제 1크랭크축(252)은 일방향으로 회전하도록 한 것을 이용하게 된다.
나아가 해수면 근처의 파랑에 의하여 원통형실린더(230)는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221) 전방에 설치된 제 2크랭크축(254)이 원통형실린더(230)의 중앙을 관통하도록 형성되어 제 2크랭크축(254)을 회전축으로 하여 원통형실린더(230)가 회전하는 원운동이 발생하게 된다.
이에 상기 원통형실린더의 원운동은 동력전달부(250)를 통해 발전기(270)를 작동시켜 역시 파력발전이 가능하게 게 된다.
이에 본 발명의 원통형실린더(230)의 파랑에 의한 상하운동, 원운동은 동력전달부(250)를 통해 발전기(270)에 지속적이고 연속적으로 전달할 수 있어 파력 발전의 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다.
상기 스윙판(240)은 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 파랑에 의한 원통형실린더(230)의 원운동, 상하운동에 의한 하부프레임(220)의 시소운동에 더하여 조류에 의한 스윙운동을 동력전달부(250)를 통해 발전기(270)를 작동시키는 역할을 하게 된다.
이에 조류에 의한 스윙운동을 만들어주기 위해서 하부프레임(220)을 구성하는 양 측방 연결암(221)의 전방 단부에 회전이 가능하도록 연결된 채널부재인 수직가이드구(241)를 형성시키고, 상기 수직가이드구(241)에 수직부재인 양 회전수직부(242)가 상하이동이 가능하도록 삽입시키게 된다.
이에 상기 양 회전수직부(242)의 상단에는 윔기어연결축(243)의 전방 단부가 연결되도록 하고, 양 회전수직부(242)의 하단 사이에는 조류에 의한 수압이 작용하는 조류판(244)를 설치하게 된다.
이때, 스윙판(240)의 조류판(244)은 수중에 잠겨지도록 형성되며, 상기 양 회전수직부(242)의 상부는 해수면(W) 위로 노출되도록 세팅된다.
이로서, 조류의 파방향에 상관없이 조류판(244)에는 조류에 의한 수압이 작용하면서 양 회전수직부(242)는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221) 전방 단부에서 스윙운동이 가능하게 된다.
이에 도 2c와 같이, 스윙운동을 하는 양 회전수직부(242)에 연결된 윔기어연결축(243)은 전방 과 후방으로 회전하여 후방 단부에 연결된 윔기어(256)가 동력전달부(250)의 제 1크랭크축(252)에 형성되어 있어 결국 조류에 의한 스윙판(240)의 스윙운동은 동력전달부(250)를 통하여 발전기(270)에 의한 파력발전이 추가적으로 가능하게 된다.
또한 상기 윔기어연결축(243)과 웜기어(256)을 이용함으로서, 조류의 파 방향과 동일한 방향으로 스윙판이 스윙하거나, 파 방향과 반대로 스윙판이 스윙할 경우에도 파력 에너지를 취득할 수 있게 된다.
이때 상기 윔기어연결축(243)의 후방 단부와 직교하여 물려지는 제 1크랭크축의 웜기어(256)에도 일방향 기어부로 별도로 설치하여 한쪽방향으로만 회전할 수 있도록 함으로서 효율적인 운동에너지를 발생시킬 수 있도록 할 수 있다.
이때, 본 발명이 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 부유식발전부(200)는 해수면(W)의 수위에 따라 원통형실린더(230)의 부력에 의하여 자동으로 상,하 위치가 조절되고,
조류의 방향에 따라 스윙판(240)이 도 3b 및 도 3c와 같이, 임으로 계속 회전할 수 있게 되며, 부유식발전부(200)의 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)에 의한 회전운동이 더해져 파력발전의 적용해역확대 및 발전효율을 극대화시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.
상기 동력전달부(250)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 조류와 파랑에 의한 부유식발전부(200)의 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)을 다수의 크랭크 축, 회전기어, 체인등을 이용하여 상부프레임(280)에 장착된 발전기(270)를 작동시키는 역할을 하게 되며, 2중 변환기어(251), 제 1크랭크축(252), 일방향 기어부(253), 제 2크랭크축(254), 제 3크랭크축(255)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 2중 변환기어(251)는 도 2d와 같이, 원통형실린더(230)와 스윙판(140)의 회전중에서 속도가 더 빠른 회전에 의하여 발전기(270)를 작동시키기 위한 것이다.
일발적으로 자전거 작동장치에 사용되는 기어로 처음 자전거 출발시에는 폐달을 작동하여 뒷바퀴를 움직이지만 뒷바퀴의 속도가 폐달의 속도보다 빠른 경우에는 아무리 폐달을 작동시켜도 뒷바퀴의 속도는 빨라지지 않고 폐달만 헛돌게 된다.
이러한 원리를 본 발명에서 이용하여 제 1크랭크축(252) 상에 설치되는 원통형실린더(230)와 스윙판(240)의 양 회전수직부(242)의 연결장치에 2중 변환기어(251)를 적용하여 원통형실린더(230)와 스윙판(240)의 운동중 가장 빠른 운동을 매시간 선별적으로 선택할 수 있게 된다.
이에 본 발명은 다원에너지(원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동))을 2중 변환기어(251)를 적용하여 조합함으로서 항상 에너지가 높은 운동에 위해 발전기가 회전할 수 있기 때문에 기존 파력발전시스템보다 높은 에너지 효율을 발생시킬수 있고 동시에 24시간 발전이 가능하게 된다.
도 2d에 의하면 상기 2중 변환기어(251)는 스윙판(240)의 회전운동과 동기화된 내측기어(251a)가 원통형실린더(230)의 원운동과 동기화된 외측기어(251b) 내부에 위치하고 있고,
제 1크랭크축(252)에 내측기어(251a)가 외측기어(251b)를 관통하도록 하여, 원통형실린더 원운동, 스윙판 스윙운동에 의한 회전운동이 서로 다른 방향으로 내측기어(251a)가 외측기어(251b)를 각각 회전시키더라도 가장 빠른 운동이 일방향으로 전달될 수 있도록 하게 됨을 알 수 있다.
다음으로 제 1크랭크축(252)은 도 2c와 같이, 상부삽입부(210)를 기준으로 전방의 원통형실린더(230)와 스윙판(240)로부터 전달되는 운동에너지를 전달받아 일방향으로 제 3크랭크축(255)으로 전달하기 위한 크랭크축으로서 다수의 회전기어들이 설치되어 있다.
즉, 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동을 제 2크랭크축(254)과 하부프레임(220)의 시소운동을 통해 전달받고, 스윙판(240)의 스윙운동에 의한 회전운동을 윔기어연결축(243)을 통해 웜기어(256)에 의하여 전달받고, 또한 양 단부에는 앞서 살펴본 일방향 기어부(253)가 세팅되어 있음을 알 수 있다.
이에 제 1크랭크축(252)은 결국 원통형실린더(230)와 스윙판(240)에 의한 운동에너지를 일방향으로 후술되는 제 3크랭크축(255)으로 전달하여 발전기(270)를 작동시키기 위한 기능을 가진 것이므로 다수의 크랭크축과 회전기어들을 조합할 수 있으며, 도 2c에 의하면, 4개의 크랭크축이 제 1크랭크축(252)에 포함되도록 하고 있음을 알 수 있다.
상기 일방향 기어부(253)는 도 2b 및 도 2c와 같이, 살펴본 바와 같이, 원통형실린더(230)가 파랑에 의해 상승할때는 회전운동이 정방향으로 작동되고 하강할때는 회전운동이 역방향으로 작동되기 때문에 일방향 베에어링을 적절하게 조합하여 한쪽방향으로만 제 1크랭크축(252)이 회전할 수 있도록 하부프레임(220)과 동력전달부(250)의 회전중심(C)에 적용하도록 하고, 서로 다른 방향으로 회전하도록 원형기어판을 서로 조합시켜 형성되도록 하게 되며, 윔기어연결축(243)과 제 1크랭크축(252)의 연결에도 상기 일방향 기어부를 사용할 수 있음은 살펴본 바와 같다.
상기 제 2크랭크축(254)은 도 2a 및 도 2c와 같이, 상부삽입부(210) 전방의 원통형실린더(230)를 관통하여 양 단부에는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221), 스윙판(240)의 양 회전수직부(242)가 관통하는 수직가이드구(241)가 연결되도록 하는 것으로서, 특히 원통형실린더(230)의 원운동에 의한 운동에너지를 제 1크랭크축(252)에 전달하는 역할을 하게 된다.
이에 도 2a를 참조하면, 상기 제 2크랭크축(254)의 양 단부에 형성된 회전기어는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221) 중간에 형성된 중간크랭크축에 형성된 회전기어와 체인으로 연결되고, 상기 중간크랭크축의 회전기어는 제 1크랭크축의 회전기어와 역시 체인에 의하여 연결되어 일방향으로 원통형실린더의 회전운동에 의한 운동에너지를 전달하게 된다.
제 3크랭크축(255)은 도 2c와 같이, 상부프레임(280)의 발전기(270)로 제 2크랭크축(254)으로부터 전달되는 운동에너지를 전달하는 역할을 하게 된다.
이에 제 2크랭크축(254)의 회전기어와 제 3크랭크축(255)의 회전기어는 체인으로 연결되도록 하게 되고, 제 3크랭크축(255)는 상부프레임(280)에 설치하고, 발전기(270)는 제 3크랭크축(255)의 회전에 의하여 작동하게 된다.
상기, 부력조정장치(260)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)가 모노파일(100)과 부유식발전부(200)가 서로 결합된 상태에서 수중에서 파랑과 조류에 의하여 파력발전을 지속적으로 하기 위하여 부력조절기능을 가진 것이다. 또한 서로 결합된 모노파일(100)와 부유식발전부(200)를 서로 분리 시킴에 있어 특히 부유식발전부(200)에 작용하는 부력을 조정하기 위한 것이라 할 수 있다.
즉, 상기 부력조정장치(260)는 일종의 부력조정을 위한 무게추로서, 몸통부(261) 상면에 갈고리부(262)가 형성되어 있어, 상기 갈고리부(262)가 후방프레임(223)에 걸져지도록 하여 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 부력 조정을 통해 설치 및 회수에 필요한 부력 조정이 가능하도록 하게 된다.
구체적으로는 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)이 실제 해양에 설치되어 가동될 때 유지관리가 필요하게 된다. 이때 전체 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)을 크레인등을 이용하여 인양하게 되면, 유지관리가 복잡하고 크레인의 임대비용 등 추가적인 경비가 발생하게 된다.
하지만 부력조정장치(260)에 해수(물)을 넣으면 자동으로 무게조절 장치 부분의 무게가 증가하여 부식식발전부(200)가 해수면(W)으로 충분히 노출되도록 하게 되면 대용량의 크레인등을 사용하지 않고도 유지관리가 가능하여 쉽게 유지관리를 진행할 수 있고 비용도 저감할 수 있게 된다.
또한 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) 제작시 가장 중요한 부분이 적절한 무게에 맞게 제작하여 원하는 흘수를 확보하는 것이 되는데 본 발명에서는 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) 제작시 무게의 제한을 극복하고자 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 무게와 부력과의 관계를 바탕으로 적절히 부력조정장치(260)의 무게를 가변적으로 조절함으로서 원하는 흘수에 맞게 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) 제작 및 설치가 가능하게 된다.
상기 발전기(270)는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 원통형실린더(230)의 원운동, 상하운동, 스윙판의 스윙운동에 의한 회전운동을 통하여 다원에너지를 제 1크랭크축(252), 제 2크랭크축(254), 제 3크랭크축(255)를 포함하는 동력전달부(250)를 통해 전달받아 파력발전이 가능하도록 하는 제너레이터이다.
이러한 발전기는 제 3크랭크축(255)의 회전에 의하여 최종 다원에너지에 의한 파력 발전이 가능하도록하게 되며 상부프레임(280)의 상면에 위치하게 되므로 유지관리에 매우 유리하게 된다.
상기 상부프레임(280)은 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 부유식발전부(200)의 상부삽입부(210)의 상단에 일체화된 수평플레이트, 제 3크랭크축(255)이 걸쳐져 회전 가능하도록 설치되는 수평프레임을 포함하여 형성시키게 된다.
[ 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 작동]
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 원통형실린더, 스윙판의 작동개념도를 도시한 것이다.
먼저, 도 3a에 의하면 원통형실린더(230)의 경우 그 외주면에는 길이방향으로 다수의 블레이드(231)가 서로 이격 형성되어 있어 해수면 근처의 조류와 파랑에 의한 물입자의 원운동에 의하여 회전하면서 발전기(270)에 의하여 전기에너지를 생산할 수 있게 된다.
이때 상기 블레이드(231)는 원통형실린더 외주면의 법면에 예컨대 45도 기우어진 형태로 배치되도록 하되, 8-16개 정도로 설치할 수 있으나 한정되지는 않는다.
통상 조류의 속도는 해수면 근처가 가장 크게 발생하기 때문에 해수면 근처에 하부가 잠겨진 원통형실린더(230)의 회전에너지 발생효율을 증대시킬 수 있게 되며, 파랑에 의한 물입자의 원운동도 해수면 근처에서 가장 크기 때문에 원통형실린더(230)의 회전에너지의 발생효율을 증대시킬 수 있게 된다.
즉, 해수면에 일부 잠기는 원통형실린더(230) 하부영역은 조류 및 파랑에 의하여 가속되는 가속영역이고, 상기 해수면 상방으로 노출된 원통형실린더(230) 상부 주위는 공기에 의한 저항영역이다.
이때 상기 공기에 의한 저항영역보다 조류 및 파랑에 의하여 가속되는 가속영역의 가속밀도 차이는 개략 1000배 정도 차이가 발생하여 원통형실린더(230)에 의한 회전효율은 매우 높아 그 만큼 전기에너지 변환효율이 극대화 된다.
또한 도 3b 및 도 3c에 의하면 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)는 해수면(W)에 파랑에 의한 원통형실린더(230)의 회전운동에 의한 운동에너지와 파랑에 의한 원통형실린더(230)의 상하운동에 의한 운동에너지, 수중에 잠겨져 있는 스윙판(240)에 임의의 방향으로 작용하는 조류에 의하여 좌,우 회전하는 스윙운동에 의한 운동에너지를 연속적으로 효율성을 구비하면서도 발전기(270)에 의한 파력발전이 가능하도록 하는 다원에너지 이용방식이 됨을 알 수 있다.
또한 도 3d에 의하면 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)는 방향키(211)이 구비되어 있어 수중에 위치하여 조류의 파 방향과 수평하게 회전 할 수 있는 시스템으로 임의방향의 조류가 구조물에 작용하더라도 발전이 가능하도록 할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 모노파일(100)에 삽입 세팅된 상부삽입부(210)는 부력을 받기 위해 수중에 잠기는 부분이 형성되므로 파랑의 영향을 받을 수밖에 없고, 원형관 형태를 가진다고 해도 파랑에 저항하게 되면 반대로 단면력이 발생하므로 이는 모노파일(100)과 상부삽입부(210)의 단면강성을 증가시켜야 하는 요인으로 작용하게 된다.
이에 본 발명은 방향키(211)를 이용하여 조류에 저항하는 것이 아니라 조류에 의하여 상부삽입부(210)가 자유롭게 회전하면서 수위에 따른 위치 세팅이 가능하도록 함으로서 자동 위치조정 기능을 가지도록 하게 된다.
이에 모노파일(100)의 지지능력 향상을 위한 단면 보강등에 의한 자중증가요인을 배제시킬 수 있게 되며, 부유식발전부(200)의 상부삽입부(210)의 수위에 따른 상,하 이동, 상부삽입부(210)의 방향키(211)에 따른 좌,우 회전이 함께 이루어지기 때문에 조류, 파랑에 저항하지 않으면서 조류, 파랑의 방향과 상관없이 발전이 가능함을 알 수 있다.
[ 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 시공방법]
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 시공순서도를 도시한 것이다.
상기 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 시공방법은 크게 설치 및 유지관리를 위한 해체의 순서도를 도시한 것이다.
즉, 해저면(G)에 설치된 모노파일(100)에 크레인이 탑재된 바지선등을 이용하여 해상으로 운반된 부유식발전부(200)를 상기 모노파일(100) 상단에 끼워 삽입후 회전이 가능하도록 결합시켜, 간단하게 하이브리드 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 설치 및 해체가 가능하도록 한 것이다.
이에 도 4a와 같이, 모노파일(100)은 단일파일로서 제작 및 시공 방법이 매우 간단하고, 직경이 작은 모노파일(100)을 이용하여 대형의 해상장비 없이 소형의 해상장비로 시공이 가능하며 이는 시공비 절감에 매우 큰 효과를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상부삽입부(210), 하부프레임(220), 원통형실린더(230), 스윙판(240), 2중 변환기어(251)가 구비된 동력전달부(250), 부력조정장치(260), 발전기(270), 상부프레임(280)을 포함하는 부유식발전부(200)를 준비하여 바지선에 함께 운반하게 된다.
이에 도 4a와 같이, 모노파일(100)을 먼저 해저면(G)에 안착시키고, 부유식발전부(200)를 모노파일(100)과 결합시키는 방식으로 간단하게 조립 시공할 수 있게 된다.
이에 도 4b와 같이, 본 발명에 의한 부유식 파력발전 시스템(A)은 연근해에 파랑이 발생하는 지역에 간단하게 설치할 수 있고, 방파제 근방에 설치가 가능하여 방파제를 접근도로로 이용할 수 있어, 시공이 더욱 효율적이게 된다.
이로서, 기존 파력발전시스템은 입사하는 파랑의 한가지 운동에너지만을 이용하지만, 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)는 다원에너지(원통형실린더 원운동과 상하운동, 스윙판 회전운동)를 웜기어(256)와 2중 변환(클러치)기어를 적용하여 조합함으로서 항상 높은 운동에너지를 이용하기 때문에 기존 파력발전시스템보다 높은 에너지 효율을 발생시킬수 있고 동시에 24시간 발전이 가능하게 된다.
또한 적용해역의 제한이 없기 때문에 파력발전기의 적용해역확대가 가능하고 다수의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)를 결합하여 파력발전단지 조성이 용이하게 된다.
또한 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) 제작과정에서 원하는 흘수를 맞추기 위한 무게의 제한 등 여러 가지 어려움이 있지만, 부력조정장치(260)를 적용함으로서 이러한 무게의 제한 및 제작의 어려움을 극복할 수 있게 된다.
또한 하이브리드 원통형 파력발전장치(A) 운영중 유지관리를 위한 별도의 대용량 크레인이 필요하지 않아 유지관리가 쉽고 비용도 절감할 수 있게 된다.
이로서 세계적으로 해양공간을 적극적으로 이용하고자 하는 시도가 증가하고 있으며 본 발명의 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)를 통해 최근 관심이 고조되고 있는 미래지향적 건설기술로써 연안 해역을 이용한 해양구조물 건설기술의 기반기술을 축척할 수 있으며, 환경영향을 최소화할 수 있는 신재생에너지원인 파력발전 개술을 통해서 국내 석유에너지 의존도 감소 및 이산화탄소 발생량 저감에 기여할 수 있게 되며,
탄소배출 감소에 따른 탄소배출권 사업 등을 이용한 국가적 수입 창출을 이룰 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 모노파일
110: 확장저판 120: 수직몸통부
200: 부유식발전부
210: 상부삽입부 220: 하부프레임
221: 양 측방 연결암 223: 후방프레임
230: 원통형실린더 231: 블레이드
240: 스윙판
241: 수직가이드구 242: 양 회전수직부
243: 윔기어연결축 244: 조류판
250: 동력전달부
251: 2중 변환기어 252: 제 1크랭크축
253: 일방향 기어부 254: 제 2크랭크축
255: 제 3크랭크축
260: 부력조정장치
261: 몸통부 262: 갈고리부
270: 발전기 280: 상부프레임
A: 하이브리드 원통형 파력발전장치
G: 해저면
W: 해수면 C: 회전중심

Claims (20)

  1. 수직부재인 상부삽입부(210)를 수평으로 관통하는 동력전달부(250)의 제 1크랭크축(252)의 양 단부와 연결되어 회전중심(C)이 형성되는 틀 부재로서, 전방에 원통형실린더(230)가 설치되어, 원통형실런더(230)의 상하운동에 의하여 회전중심(C)을 기준으로 시소운동을 하는 하부프레임(220);
    상기 하부프레임(220)의 전방에는 회전이 가능하도록 설치되는 동력전달부(250)의 제 2크랭크축(254)에 관통하도록 설치되어 파랑에 의하여 원운동 및 상하운동을 하는 원통형실린더(230);
    상기 동력전달부(250)의 제 2크랭크축(254) 양 단부와 함께 회전이 가능하도록 형성된 수직가이드구(241)에 삽입되어 상방으로 연장되는 양 회전수직부(242)와 상기 양 회전수직부(242) 하단 사이에 형성된 조류판(244)에 의하여 수직가이드구(241)를 기준으로 회전운동(스윙운동)을 하는 스윙판(240);을 포함하는 부유식발전부(200)를 포함하며,
    상기 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동, 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)에 의한 운동네어지가 동력전달부(250)를 경유하여 발전기(270)로 전달되어 파력발전이 가능하도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부삽입부(210)는 해저면(G)에 먼저 설치된 모노파일(100)에 삽입 설치되어 원통형실린더(230)가 해수면(W)에 위치하도록 하며, 해수면(W)의 수위에 따라 원통형실린더(230)의 부력에 의하여 상부삽입부(210)를 포함하는 부유식발전부(200)가 자동으로 상,하 위치가 조절되도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 모노파일(100)은 해저면(G)에 설치된 확장저판(110) 및 상기 확장저판(110)의 상면으로부터 상방으로 연장되도록 형성된 수직몸통부(120)를 포함하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부삽입부(210)의 하단에는 조류의 방향에 따라 상부삽입부(210)를 모노파일(100)을 기준으로 회전시킬 수 있도록 수중에 잠겨지도록 형성되는 방향키(211)가 더 형성되는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하부프레임(220)은 원통형실린더(230)가 전방에 설치되고, 부력조정장치(260)가 후방에 설치되는 직사각형 틀 형태의 프레임부재로서, 상부삽입부(210), 동력전달부(250), 상부프레임(280)가 내측에 위치하도록 하되, 상기 동력전달부(250)와 발전기(270)가 설치된 상부프레임(280)은 해수면(W) 위로 형성되도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하부프레임(220)은
    상부삽입부(210)의 상부로부터 아래에 수평으로 관통 설치된 제 1크랭크축(252)의 양 단부에 연결된 양 측방 연결암(221) 및 상기 양 측방 연결암(221)의 후방 단부 사이에 설치되는 후방프레임(223);을 포함하며, 상기 양 측방 연결암(221)과 동력전달부(250)의 제 1크랭크측(252)이 연결되어 회전중심(C)이 형성되도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 양 측방 연결암(221)의 전방에 동력전달부(250)의 제 2크랭크축(254)에 관통하도록 설치되어 파랑에 의하여 원운동 및 상하운동을 하는 원통형실린더(230)가 설치되도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    부력조정을 위한 무게추로서, 몸통부(261) 상면에 갈고리부(262)가 형성되어 있어, 상기 갈고리부(262)가 하부프레임(220)의 후방프레임(223)에 걸져지도록 하여 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 부력 조정을 통해 설치 및 회수에 필요한 부력 조정이 가능하도록 하는 부력조정장치(260)를 더 포함하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    조류에 의한 스윙운동을 만들어주기 위해서 하부프레임(220)을 구성하는 양 측방 연결암(221)의 전방 단부에 회전이 가능하도록 연결된 채널부재인 수직가이드구(241)를 형성시키고, 상기 수직가이드구(241)에 수직부재인 양 회전수직부(242)가 상하이동이 가능하도록 삽입시켜,
    상기 양 회전수직부(242)의 상단에는 윔기어연결축(243)의 전방 단부가 연결되도록 하고, 양 회전수직부(242)의 하단 사이에는 조류에 의한 수압이 작용하는 조류판(244)를 설치하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 동력전달부(250)는
    조류와 파랑에 의한 부유식발전부(200)를 원통형실린더(230)의 원운동과 상하운동(시소운동), 스윙판(240)의 회전운동(스윙운동)을 다수의 크랭크 축, 회전기어, 체인등을 이용하여 상부프레임(280)에 장착된 발전기(270)를 작동시키는 역할을 하는 것으로서, 하부프레임(220) 내측의 해수면(W) 위로 노출되도록 하되,
    2중 변환기어(251), 제 1크랭크축(252), 일방향 기어부(253), 제 2크랭크축(254) 및 제 3크랭크축(255)를 포함하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 2중 변환기어(251)는
    스윙판(240)의 회전운동과 동기화된 내측기어(251a)가 원통형실린더(230)의 원운동과 동기화된 외측기어(251b) 내부에 위치하고 있고, 제 2크랭크축(254)에 내측기어(251a)가 외측기어(251b)를 관통하도록 하여, 원통형실린더 원운동, 스윙판 스윙운동에 의한 회전운동이 서로 다른 방향으로 내측기어(251a)가 외측기어(251b)를 각각 회전시키더라도 가장 빠른 운동이 일방향으로 전달될 수 있도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1크랭크축(252)는
    원통형실린더(230)와 스윙판(240)에 의한 운동에너지를 일방향으로 제 3크랭크축(255)으로 전달하여 발전기(270)를 작동시키기 위한 기능을 가진 것이므로 다수의 크랭크축과 회전기어들을 조합하여 형성되도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 일방향 기어부(253)는
    회전중심(C) 주위에 서로 다른 방향으로 회전하도록 원형기어판을 서로 조합시켜 형성되는 제 1크랭크축(252)에 설치되어, 상기 원통형실린더(230)가 파랑의 파고에 의해 상승할 때는 회전운동이 정방향으로 작동되고 하강할 때는 회전운동이 역방향으로 작동되더라도 한쪽 방향으로만 동력전달부(250)의 제 1크랭크축(252)이 회전할 수 있도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2크랭크축(254)은
    상부삽입부(210) 전방의 원통형실린더(230)를 관통하여 양 단부에는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221), 스윙판(240)의 양 회전수직부(242)가 관통하는 수직가이드구(241)가 연결되도록 하는 것으로서, 원통형실린더(230)의 원운동에 의한 운동에너지를 제 1크랭크축(252)에 전달하는 역할을 하며,
    상기 제 2크랭크축(254)의 양 단부에 형성된 회전기어는 하부프레임(220)의 양 측방 연결암(221) 중간에 형성된 중간크랭크축에 형성된 회전기어와 체인으로 연결되고, 상기 중간크랭크축의 회전기어는 제 1크랭크축의 회전기어와 역시 체인에 의하여 연결되어 일방향으로 원통형실린더의 회전운동에 의한 운동에너지를 전달하도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 제 3크랭크축(255)는
    상부프레임(280)의 발전기(270)로 제 2크랭크축(254)으로부터 전달되는 운동에너지를 전달하는 역할을 하는 것으로서, 제 2크랭크축(254)의 회전기어와 제 3크랭크축(255)의 회전기어는 체인으로 연결되도록 하게 되고, 제 3크랭크축(255)는 상부프레임(280)에 설치하고, 발전기(270)는 제 3크랭크축(255)의 회전에 의하여 작동하도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 상부삽입부(210)의 상단에 일체화된 수평플레이트와 제 3크랭크축(255)이 걸쳐져 회전 가능하도록 설치되는 수평프레임을 포함하여 형성되는 상부프레임(280)이 더 설치되며,
    상기 상부프레임(280)에 발전기(270)가 더 설치되어 발전기(270)가 해수면(W) 위에 노출되어 유지관리가 가능하도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치.
  17. (a) 모노파일(100)을 해저면(G)에 안착시키는 단계; 및
    (b) 수직부재인 상부삽입부(210)를 수평으로 관통하는 동력전달부(250)의 제 1크랭크축(252)의 양 단부와 연결되어 회전중심(C)이 형성되는 틀 부재로서, 전방에 원통형실린더(230)가 설치되어, 원통형실런더(230)의 상하운동에 의하여 회전중심(C)을 기준으로 시소운동을 하는 하부프레임(220); 상기 하부프레임(220)의 전방에는 회전이 가능하도록 설치되는 동력전달부(250)의 제 2크랭크축(254)에 관통하도록 설치되어 파랑에 의하여 원운동 및 상하운동을 하는 원통형실린더(230); 및
    상기 동력전달부(250)의 제 2크랭크축(254) 양 단부와 함께 회전이 가능하도록 형성된 수직가이드구(241)에 삽입되어 상방으로 연장되는 양 회전수직부(242)와 상기 양 회전수직부(242) 하단 사이에 형성된 조류판(244)에 의하여 수직가이드구(241)를 기준으로 회전운동(스윙운동)을 하는 스윙판(240);을 포함하는 부유식발전부(200)를 해상에서 모노파일(100)에 삽입시켜 설치하는 단계;를 포함하는 하이브리드 원통형 파력발전장치 시공방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 (b)단계의 하부프레임(220)은 원통형실린더(230)가 전방에 설치되고, 부력조정장치(260)가 후방에 설치되어,
    상기 부력조정장치(260)는 부력조정을 위한 무게추로서, 몸통부(261) 상면에 갈고리부(262)가 형성되어 있어, 상기 갈고리부(262)가 하부프레임(220)의 후방프레임(223)에 걸져지도록 하여 하이브리드 원통형 파력발전장치(A)의 부력 조정을 통해 설치 및 회수에 필요한 부력 조정이 가능하도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치 시공방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 모노파일(100)에 결합 설치된 부유식발전부(200)는 연근해에 파랑이 발생하는 지역에 간단하게 설치할 수 있고, 방파제 근방에 설치가 가능하여 방파제를 접근도로로 이용할 수 있도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치 시공방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 (b)단계의 상부삽입부(210)의 하단에는 조류의 방향에 따라 상부삽입부(210)를 모노파일(100)을 기준으로 회전시킬 수 있도록 수중에 잠겨지도록 형성되는 방향키(211)가 더 형성되어 조류에 의하여 상부삽입부(210)가 자유롭게 회전하면서 수위에 따른 위치 세팅이 가능하도록 함으로서 자동 위치조정 기능을 가지도록 하는 하이브리드 원통형 파력발전장치 시공방법.

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