KR102175264B1 - 물의 무게를 이용한 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물의 무게를 이용한 발전 장치에 관련되며, 이때 물의 무게를 이용한 발전 장치는 물의 무게에 의해 복수의 버킷이 상, 하부 스프로킷 회전축을 중심으로 궤도운동되고, 하부 스프로킷을 축으로 궤도운동되는 구간에서 버킷 저면이 레일을 타고 체인궤도 회전반경을 따라 선회하면서 버킷 내부에 저장된 물이 신속하게 배출되어 물의 무게를 이용한 위치에너지가 극대화되도록 하기 위해 상, 하부 스프로킷(10)(10'), 한 쌍의 체인궤도(20), 버킷(30), 레일(40), 발전기(50)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

물의 무게를 이용한 발전 장치{Power generator using weight of water}
본 발명은 물의 무게를 이용한 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물의 무게에 의해 복수의 버킷이 상, 하부 스프로킷 회전축을 중심으로 궤도운동되고, 하부 스프로킷을 축으로 궤도운동되는 구간에서 버킷 저면이 레일을 타고 체인궤도 회전반경을 따라 선회하면서 버킷 내부에 저장된 물이 신속하게 배출되어 물의 무게를 이용한 위치에너지가 극대화되는 물의 무게를 이용한 발전 장치에 관한 것이다.
우리는 일찍부터 인간의 편리한 삶을 위하여 노력하고 발전하여 오늘에 이르렀다. 그 중에서도 동력으로 전기를 만들어 또 과학적 발전에 의하여 오늘날 우리는 힘든 노동력을 감소시키고 생활에 필요한 물자를 대량으로 생산하는데 크게 기여 하였다.
그러나 이렇게 우리가 사용하고 있는 전기 생산이 너무 화력에만 치우쳐 있어 날로 늘어나는 사용량을 충당하기 위해 목재 등 땔감에서 화석 연료인 석탄으로 또 석유로 그리고 종래에는 핵연료에서 수소를 바뀌어 가는 추세이다.
이렇게 소요에 따라 용량을 늘이다 보니 이제 지하자원은 고갈에 가까워지고 또 지나친 연료 산화에 의하여 생긴 매연에 지구대기는 혼탁해지고 또 연료생산국과 비생산국의 빈부차이 또한 우려할 수준에 이르고 또 발전하여 사용하는 핵연료와 수소는 파워가 센 만큼 큰 재앙을 불러 올 수 있는 아주 위험한 연료이다.
이렇게 연료가 발전하면 발전할수록 위험성은 가속도로 깊어지고 지구대 기권은 손쓸 수 없도록 혼탁하여 더 이상은 도저히 안되는 단계에 가까워지고 있다.
이렇게 늘어나는 소요를 이제는 연료의 파워나 용량으로 충당해서는 안된다. 그래서 근자에는 자연친화적인 바람이나 태양력을 이용한 동력을 쓰고 있지만 이것은 정말로 쓰임에 어림도 없는 너무 미비한 실정이다. 그렇다고 풍력 발전기 및 태양열 발전기를 무한대로 확장하기에는 좁은 국토로 인해 불가능하다.
이에 수력발전에 대한 기술개발이 시급한바, 수력발전은 높은 곳에 위치한 물이 중력에 의해 낙하하며 발생하는 위치에너지나 물이 수차에 충돌했을 때의 속도에너지 및 대량의 물이 유입되며 발생하는 압력에너지 등을 이용해 발전기에 연결된 수차를 회전시켜, 회전운동에너지를 발생시킨 후 이로 인한 발전기 내부의 전자기유도 현상을 이용하여 전력을 생산하는 기술이다.
대부분의 수력발전은 발전에 사용되는 에너지의 종류에 따라 물의 위치에너지를 이용하는 중력수차, 수차에 부딪치는 속도에너지를 이용하는 충동(충격)수차, 물의 흐름에서 발생하는 운동에너지와 압력에너지를 이용하는 반동수차 등으로 구분되며, 산업화 이전부터 널리 사용되던 물레방아부터 댐이나 저수지 등에 수력발전용으로 설치되는 각종 터빈까지 다양한 형태로 실시되고 있다.
이중 근래에 널리 사용되는 반동수차방식은 발전효율이 우수하면서도 유속이나 낙차의 영향을 적게 받는 반면 대량의 물이 유입되지 않으면 정상적인 발전이 불가능하고, 충동수차의 경우 빠른 유속이 확보되지 않으면 속도에너지의 부족으로 원활한 발전이 불가능하며, 중력수차 방식의 경우 물의 낙차를 충분히 활용하기 위해서는 수차의 크기가 커져야 하는 등, 서로 간에 장단점이 분명하므로 지역에 따라 선택적으로 적용되고 있으며, 각각의 발전방식이 같는 비효율적인 문제를 개선하고자 하는 시도가 다양하게 이루어지고 있다.
이에 종래에 개시된 관련기술을 살펴보면, 등록실용신안 제20-0241306호는 상부 축과 하부 축의 스프로킷을 연결하는 환상(環狀)의 체인에 일정한 간격으로 버킷을 조립한 것으로, 위치에너지를 가진 물을 버킷으로 이끌면 버킷에 담긴 물의 무게(중력)에 의하여 수차가 회전하는 구조이며, 유효낙차에 구성되어 있는 버킷의 개수만큼 누적된 물의 무게가 작용하므로 물의 위치에너지를 유효하게 기계에너지로 전환할 수 있게 되며 유효낙차가 높을 때에도 차체가 커지는 것을 방지할 수 있는 버킷 엘리베이터 중력수차를 제시하고 있다.
그러나, 상술한 종래기술은 각각의 버킷이 체인에 고정되어 스프로킷의 회전반경에 따라 방향 전환됨에 따라 최상측에서 버킷이 뒤집히거나 기울어진 상태를 이루게 되어 급수가 불가능하므로 물의 손실을 막기 위해 설비 측면에서만 급수가 가능하므로 유수의 낙하에너지를 제대로 활용할 수 없으며, 유수 유입과정의 충격이 체인에 그대로 전달되어 체인이탈이나 파손의 우려도 높은 문제가 있다.
이에 따라본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 물의 무게에 의해 복수의 버킷이 상, 하부 스프로킷 회전축을 중심으로 궤도운동되고, 하부 스프로킷을 축으로 궤도운동되는 구간에서 버킷 저면이 레일을 타고 체인궤도 회전반경을 따라 선회하면서 버킷 내부에 저장된 물이 신속하게 배출되어 물의 무게를 이용한 위치에너지가 극대화되는 물의 무게를 이용한 발전 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 상, 하부 스프로킷(10)(10')을 중심으로 궤도운동되고, 일정한 간격으로 복수의 축핀(22)이 구비되는 한 쌍의 체인궤도(20); 상기 한 쌍의 체인궤도(20) 사이에서 축핀(22)에 연결되어, 체인궤도(20)와 함께 궤도운동되고, 상부에 개방부(32)가 형성되어 물이 저장되도록 구비되는 복수의 버킷(30); 상기 버킷(30)이 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간에서 축핀(22)을 중심으로 선회되어 내부에 저장된 물이 비워지도록 가이드하는 레일(40); 및 상기 상, 하부 스프로킷(10)(10') 중 적어도 어느 하나에 연계작동되도록 구비되어 전기에너지를 발전하는 발전기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 레일(40)은 아치형으로 형성되고, 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간(L)에서 버킷(30) 저면이 레일(40)을 타고 미끄럼운동되면서 축핀(22)을 중심으로 선회되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버킷(30)은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 상광하협구조로 형성되면서, 레일(40)과 대응되는 하부에 가이드롤러(34)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버킷(30) 내부 바닥에 관통되도록 수위조절관(36)이 설치되고, 수위조절관(36)은 상부로 연장되어 버킷(30) 개방부(32) 대비 낮게 위치되며, 상기 버킷(30) 내부로 공급되는 물이 개방부(32)를 통하여 넘치기 전에 수위조절관(36)을 통하여 하부에 위치된 다른 버킷(30)으로 배출되도록 구비되며, 체인궤도(20)상에서 서로 인접하는 버킷(30)에 형성되는 수위조절관(36)의 위치는 일직선상에 불일치되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 스프로킷 하부에는 물이 저장되는 부력조(60)가 구비되고, 부력조(60) 내부 수위는 아치형 레일(40) 하한(下限)점보다 높고, 상한(上限)점보다 낮게 유지되며, 상기 버킷(30) 하부에는 부력체(38)가 구비되며, 부력체(38)가 부력조(60) 내부에서 부력에 의해 부상되면서 버킷(30)이 축핀(22)을 중심으로 선회되는 작동력이 발생되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 물의 무게에 의해 복수의 버킷이 상, 하부 스프로킷 회전축을 중심으로 궤도운동되고, 하부 스프로킷을 축으로 궤도운동되는 구간에서 버킷 저면이 레일을 타고 체인궤도 회전반경을 따라 선회하면서 버킷 내부에 저장된 물이 신속하게 배출되어 물의 무게를 이용한 위치에너지가 극대화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치의 버킷 변형예를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치의 수위조절관을 타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치의 부력조를 나타내는 구성도.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치를 촬영한 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 물의 무게를 이용한 발전 장치에 관련되며, 이때 물의 무게를 이용한 발전 장치는 물의 무게에 의해 복수의 버킷이 상, 하부 스프로킷 회전축을 중심으로 궤도운동되고, 하부 스프로킷을 축으로 궤도운동되는 구간에서 버킷 저면이 레일을 타고 체인궤도 회전반경을 따라 선회하면서 버킷 내부에 저장된 물이 신속하게 배출되어 물의 무게를 이용한 위치에너지가 극대화되도록 하기 위해 상, 하부 스프로킷(10)(10'), 한 쌍의 체인궤도(20), 버킷(30), 레일(40), 발전기(50)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 체인궤도(20)는 상, 하부 스프로킷(10)(10')을 중심으로 궤도운동되고, 일정한 간격으로 복수의 축핀(22)이 구비된다. 상, 하부 스프로킷(10)(10')은 각각 한 쌍으로 구비되어 상, 하부 회전축(11)(11') 상에 설치되고, 상기 상, 하부 회전축(11)(11')은 종방향으로 일직선상에 이격 배치되며, 상기 한 쌍의 체인궤도(20)는 상, 하부 스프로킷(10)(10')을 경유하도록 설치된다.
그리고, 상기 한 쌍의 체인궤도(20)는 서로 대향하는 위치에 복수의 축핀(22)이 구비되고, 축핀(22)에 의해 후술하는 버킷(30)이 선회가능하도록 지지된다.
또한, 본 발명에 따른 버킷(30)은 상기 한 쌍의 체인궤도(20) 사이에서 축핀(22)에 연결되어, 체인궤도(20)와 함께 궤도운동되고, 상부에 개방부(32)가 형성되어 물이 저장되도록 복수로 구비된다. 버킷(30)은 양측 상부 위치에 축핀(22)이 연결되어 중력에 의해 개방부(32)가 상측을 향한 상태로 궤도운동된다. 그리고 도 1과 같이 상부 스프로킷(10)과 대응하는 어느 일측에는 물이 공급되는 투입관(1)이 설치되고, 투입관(1)은 보, 댐과 같은 구조물의 수문을 통하여 배출되는 인공낙수를 받아 이송하도록 설치되거나, 폭포와 같이 자연 낙수가 받아서 이송하도록 구비된다.
도 3에서, 상기 버킷(30) 내부 바닥에 관통되도록 수위조절관(36)이 설치되고, 수위조절관(36)은 상부로 연장되어 버킷(30) 개방부(32) 대비 낮게 위치되며, 상기 버킷(30) 내부로 공급되는 물이 개방부(32)를 통하여 넘치기 전에 수위조절관(36)을 통하여 하부에 위치된 다른 버킷(30)으로 배출되도록 구비되며, 체인궤도(20)상에서 서로 인접하는 버킷(30)에 형성되는 수위조절관(36)의 위치는 일직선상에 불일치되도록 구비된다.
이에 상기 수위조절관(36)에 의해 투입관(1)을 통한 물 공급량에 영향을 받지 않고 버킷(30) 내부 수위가 일정하게 유지되므로, 투입관(1)을 통한 물 공급량을 정밀하게 제어하지 아니하더라도 체인궤도(20)의 궤도운동 속도가 정속유지되어 발전기에 과부하를 줄이면서 전기에너지 발전이 안정적으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 레일(40)은 버킷(30)이 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간에서 축핀(22)을 중심으로 선회되어 내부에 저장된 물이 비워지도록 가이드한다. 이때 레일(40)은 아치형으로 형성되고, 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간(L)에서 버킷(30) 저면이 레일(40)을 타고 미끄럼운동되면서 축핀(22)을 중심으로 선회되도록 구비된다.
이에 상기 버킷(30)이 체인궤도(20)를 따라 궤도운동되는 중에 하부 스프로킷(10')과 인접하는 위치에 도달하면, 도 1과 같이 버킷(30) 하부가 아치형 레일(40)을 타고 하부 스프로킷(10') 회전반경을 따라 이동하면서, 버킷(30) 개방부(32) 대비 하부가 더 높게 위치되면서 버킷(30) 내부에 저장된 물이 비워진다.
도 2에서, 상기 버킷(30)은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 상광하협구조로 형성되면서, 레일(40)과 대응되는 하부에 가이드롤러(34)가 구비된다. 버킷(30) 상부 대비 하부 폭이 확장형성됨에 따라 내부에 물이 저장된 상태로 무게 중심이 버킷(30) 상부에 위치됨에 따라 상기 아치형 레일(40)에 접촉시 쉽게 기울어지면서 물이 비워지고, 또 레일(40)과 대응하는 위치에 가이드롤러(34)가 구비되어 마찰저항이 감소되므로 체인궤도(20)의 궤도운동력을 저해하는 마찰저항이 크게 감소되어 물의 무게에 의한 회전력 발생효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 발전기(50)는 상기 상, 하부 스프로킷(10)(10') 중 적어도 어느 하나에 연계작동되도록 구비되어 전기에너지를 발전한다. 도 0에서 발전기(50)는 대, 소 풀리를 포함하는 복수개의 감속수단 또는 증속수단을 이용하여 상부 스프로킷(10)과 연계작동되도록 연결된다.
도 4에서, 상기 하부 스프로킷 하부에는 물이 저장되는 부력조(60)가 구비되고, 부력조(60) 내부 수위는 아치형 레일(40) 하한(下限)점보다 높고, 상한(上限)점보다 낮게 유지되며, 상기 버킷(30) 하부에는 부력체(38)가 구비되며, 부력체(38)가 부력조(60) 내부에서 부력에 의해 부상되면서 버킷(30)이 축핀(22)을 중심으로 선회되는 작동력이 발생되도록 구비된다.
이에 상기 버킷(30)이 체인궤도(20)를 따라 궤도운동되는 중에 하부 스프로킷(10')과 인접하는 위치에 도달하면, 도 4와 같이 버킷(30) 하부가 아치형 레일(40)을 타고 하부 스프로킷(10') 회전반경을 따라 이동함과 동시에 부력체(38)에 의해 버킷(30) 하부가 부력조(60) 내부에서 부상되면서 축핀(22)을 축으로 선회되고, 이에 버킷(30) 개방부(32) 대비 하부가 더 높게 위치되면서 버킷(30) 내부에 저장된 물이 비워진다. 따라서 버킷(30) 내부에 저장된 물을 비우는 과정에서 아치형 레일(40)과의 마찰저항이 감소되어 물의 무게에 의한 회전력 발생효율이 향상되는 이점이 있다.
한편, 본원의 일실시예에 따른 발전장치를 보에 설치함에 있어, 우선 상부보의 물높이를 담을 수 있는 구체(투입관)을 콘크리트로 길게 만들고 적당한 크기의 칸을 여러개 만듭니다. 그리고 각 칸에 물이 관을 통하여 들어올 수 있도록 설치한다. 물살이 세어지는 것을 방지하기 위하여 처음부터 1칸 l관으로 물이 들어오게 합니다. 그러면 그 칸 안에 물은 보 상부의 물높이와 똑같이 수평을 이루며, 이는 버킷(30)으로 채워지고, 맨 위부분의 버킷(30)에 물이 흘러들어 가득차면 물의 무게에 의해 하강하고, 이어서 다음 버킷(30)에 물이 채워지는 작동을 반복하게 된다.
이때 상기 버킷(30)의 크기를 가로 세로 30cm씩 하고 1m의 넓이로 물을 담을 수 있도록 만들어 부착시키면, 버킷(30) 하나에 담긴 물의 무게가 0.3 x 0.3 x 1 = 0.09톤의 무게가 된다. 그리고 낙차거리 17m 중 사용할 수 있는 거리를 15m로 볼 때 그림처럼 한 바퀴 감겨져 있는 체인궤도(20)의 길이는 상부회전축(11)에서 하부회전축(11')까지의 거리 양쪽이니까 x 2, 그리고 스프로킷의 한바퀴이다. 계산하면 (15x2)+(0.3x3.14)= 미터 반올림하여 31m인 것이다. 이렇게 31m의 체인궤도(20)에 50cm마다 버킷(30)을 달면 62개의 버킷(30)이 체인궤도(20)에 달려있는 것입니다.
그리고, 1개의 버킷(30)에 담긴 물의 무게가 90kg, 90x30=2700하여 2.7톤의 무게가 체인궤도(20) 한쪽 직선라인을 누르게 된다. 이때 투입관(1)에 밸브를 조절하여 물을 공급량을 조절하여 체인궤도(20)의 궤도운동 속도를 조절하게 된다. 이처럼 2700kg의 무게가 누르는 발전기를 설치한다고 가정할 때, 3400/2.7=1260개의 발전기를 칠곡보에 설치할 수 있고, 이는 풍력발전기 34,000대와 동일한 용량의 발전기와 같은 고출력을 얻을 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 10에서 본원의 다른 실시예에 따른 물의 무게를 이용한 발전 장치를 살펴보면, 우선 만들고자 하는 적당한 크기의 틀을 만들고 아래 위(3m 거리)로 베어링을 사용하여 축을 만들어 틀에 고정시키고 그 상하의 축에 지름이 30㎝ 되는 스프로킷을 그림처럼 앞뒤 간격(물통크기에 따라 변화되는 수치임)을 두고 한 쌍을 상ㆍ하 고정시킨다.
그리고 상ㆍ하 한 쌍의 스프로킷에 체인 두 줄을 걸어 아래 위로 길게 공전의 괘도를 형성한다. 그리고 길게 두 줄 감겨져 있는 체인에 일정한 간격(50㎝)으로 물통 양쪽 측면을 매단다. (물통도 베어링 사용 회전으로 움직일 수 있음) 그리고 회전하는 상부 축에 지름 50㎝의 풀리를 고정시킨다. 그리고 밑으로 또 하나의 회전축을 만들고 그 축에 지름 10㎝의 풀리에 상하 벨트를 걸고 또 같은 축에 50㎝의 풀리를 고정시킨다. 또 밑으로 회전 축을 만들고 같은 방법으로 10㎝와 50㎝의 풀리를 고정시키고 상부처럼 벨트를 연결한다. 그리고 마지막에는 그림처럼 5kw의 발전기를 고정시키고 그 발전기 회전축에서 상부 50㎝의 풀리에 벨트를 연결한다.
그리고, 물의 무게를 이용한 발전 장치의 상부에 고정된 물통은 보조 물탱크이다. 물통에는 더 높은 곳에서 물을 끌여 왔고 만수시 볼탑으로 자동 스톱 되도록 되어 있고, 또 사용하여 줄어든 만큼 자동으로 투입되도록 구성된다. 그리고 일측에 밸브를 개방하면 상부의 보조 물탱크에 물이 체인에 매달려 공전 회전을 할 수 있는 물통에 물이 유입된다.
그리고 체인에 매달인 작은 물통에는 물통의 바닥에 50mm의 구멍을 뚫어 물이 새어 나가지 않게 관을 세우고 그 관의 윗면을 물통 윗부분보다 조금 낮게 잘라내어 통에 물이 넘치기 전에 흘러나갈 수 있는 구멍이 형성된다.
이렇게 하여 세로의 흰색 우측 관의 벨브를 열어 흘러나가는 물이 오른쪽 세로로 7개 달린 물통의 맨 위에 통에 물이 가득 차면 무넘이 구멍을 통하여 밑의 통으로 전달되고 또 가득 차면 그 밑의 통으로 전달되게 하여 우측 체인에 매달린 7개 통을 가득 채울 수 있게 된다.
이렇게 하면 물의 무게에 의하여 편중된 무게가 한쪽을 누르게 되고 또 공전에 의하여 맨 밑으로 내려온 물통은 회전에 의해 저절로 닮긴 물을 비우고 또 빈 통으로 맨 위로 올라간 물통은 좌측 흰색관으로 흘러나가는 물에 의하여 자동으로 물을 담고 이렇게 연속 우측 7개의 물통에 담긴 물의 무게만큼 에너지를 발생하여 그 힘이 상부 회전축에 연결된 풀리에서 발전기까지 연결된 벨트를 움직여 발전기가 회전하게 된다.
그럼 여기서 이 실험기계의 발전기(분당) RPM회전 바퀴 수를 계산해 보면, 체인이 걸려 있는 상부 축의 스프로킷의 지름이 30㎝ 임으로 약 1m 내려오면 1바퀴 회전한다. 그러면 물의 무게에 의하여 내려오는 속도가 초당 20㎝로 볼 때 1m 내려오는 시간은 5초이다. 5초에 상부 축을 한 바퀴 회전시키는 것이다. 그리고 이 5초에 한 바퀴가 1분이면 12바퀴인 것이다. 그리고 벨트로 연결된 그 밑에 있는 축은 상부 풀리 보다 지름이 1/5로 줄어든 관계로 그것의 5배 12*5=300 하여 60바퀴가 되는 것이다. 그리고 또 그 밑에 축은 60*5=300 하여 300바퀴가 되고 마지막 발전기의 회전수는 1500RPM이 된다.
그리고 이것은 물을 구할 수 있는 높이에 따라 체인괘도에 매달수 있는 수가 달라지고 구할 수 있는 물의 양에 따라 물통의 크기가 달라진다. 그래서 달라지는 만큼 얻어지는 에너지의 양도 달라진다. 그리고 그렇게 얻어지는 에너지의 양에 따라 발전기 출력이 결정된다.
한편, 이렇게 에너지원이 되는 물은 대한민국의 강원도 태백시에 있는 황지연못에서 부산 다대포항으로 흘러가는 낙동강이라는 긴 강이 있다. 그리고 그 강에는 잘 만들어진 보가 7개가 있다. 그 중 칠곡에 있는 칠곡보는 보의 높이가 17m정도로서, 보의 문을 닫을 경우 물이 떨어지는 거리가 17m정도 된다. 그리고 그곳에서 흘러가는 물의 양은 초당 40톤정도 된다.
그리고 비가 많이 올 때는 그야말로 억수로 흘러가지만 비가 오지 않는 가뭄에도 40톤이 확보된다. 이렇게 흘러가는 40톤의 물이 17m를 곤두박질치며 떨어지고 있다. 보의 밑에서 보면 17m의 높은 하늘에서 무게가 하염없이 내려오고 있는 것이다. 이것을 초당 20cm씩 내려오게 하면 17m 내려오는 동안 시간은 85초가 걸린다. 이렇게 85초 동안 쌓인 물의 무게는 40톤의 무게가 되는 것이다.
삭제
이것을 볼 때 칠곡보에서 얻어지는 힘은 저렇게 17m 높은 곳에서 곤두박질치며 떨어지는 물을 다시 17m의 놓은 곳으로 계속 연속으로 지구종말 때까지 내려오면 그때까지 퍼 올릴 수 있는 힘을 구할 수 있다는 것이다.
이처럼 칠곡보에서 떨어지는 물을 효율적으로 사용하기 위해, 우선 보높이 17m 중 사용할 수 있는 거리를 15m로 줄여서 계산한다. 이것도 제가 만든 일실시예의 물의 무게를 이용한 발전 장치처럼 보 하부에서 상부까지 필요하면 더 높이 틀을 만든다.
그리고 도 10처럼 아래 위로 길게 체인괘도를 만든다. 그리고 그 체인에 매달수 있는 통을 체인이 견딜 수 있을 만큼 크게 키운다. 물이 담길 수 있는 통의 면적을 깊이는 30cm 그대로 하고 너비 33cm 길이 1m쯤 하여 통 하나에 100kg의 물이 담길 수 있도록 만들어 체인에 50cm의 간격으로 매달면 도 10과 같이 62개의 물통을 매달 수 있다.
이렇게 하면 맨 상부에 있는 62번 통은 물을 담고 있고 또 맨 하부 31통은 물을 비우는 통인 것이다. 그리고 이렇게 보면 우측 1번에서 30번까지는 물이 가득 찬 물통이고 좌측 32번에서 61번까지의 통은 물을 비운 빈 통인 것이다.
이렇게 하면 물통 하나에 담긴 물의 무게가 100kg이니까 3톤의 무게가 한 쪽을 누르고 있다는 것이다. 이것 역시 내려오는 속도 조절은 발전기의 저항력으로 계산해야 되겠지요. 아마 이 무게면 어마어마한 발전기를 회전시킬 수 있을 것이다.
그리고 본원의 물의 무게를 이용한 발전 장치어를 칠곡보에 한 대, 두 대, 세 대, 네 대, 1130대쯤 보상부에서 밑으로 떨어지는 물이 없어질 때까지 설치하면, 이것은 위험성이 없으니 설비비도 아주 저렴할 것이다. 흐르는 물을 우리 마음대로 조절할 수 있으니 발전기 회전을 정밀하게 하여 아주 고급의 전기를 생산할 수 있는 것이다. 그리고 이것이 차지하는 범위는 기계 한 대당 2~3평방미터면 충분하다.
10, 10': 상, 하부 스프로킷 20: 체인궤도
30: 버킷 40: 레일
60: 부력조

Claims (5)

  1. 상, 하부 스프로킷(10)(10')을 중심으로 궤도운동되고, 일정한 간격으로 복수의 축핀(22)이 구비되는 한 쌍의 체인궤도(20);
    상기 한 쌍의 체인궤도(20) 사이에서 축핀(22)에 연결되어, 체인궤도(20)와 함께 궤도운동되고, 상부에 개방부(32)가 형성되어 물이 저장되도록 구비되는 복수의 버킷(30);
    상기 버킷(30)이 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간에서 축핀(22)을 중심으로 선회되어 내부에 저장된 물이 비워지도록 가이드하는 레일(40);
    상기 상, 하부 스프로킷(10)(10') 중 적어도 어느 하나에 연계작동되도록 구비되어 전기에너지를 발전하는 발전기(50);를 포함하고,
    상기 버킷(30) 내부 바닥에 관통되도록 수위조절관(36)이 설치되고, 수위조절관(36)은 상부로 연장되어 버킷(30) 개방부(32) 대비 낮게 위치되며, 상기 버킷(30) 내부로 공급되는 물이 개방부(32)를 통하여 넘치기 전에 수위조절관(36)을 통하여 하부에 위치된 다른 버킷(30)으로 배출되도록 구비되며, 체인궤도(20)상에서 서로 인접하는 버킷(30)에 형성되는 수위조절관(36)의 위치는 일직선상에 불일치되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 물의 무게를 이용한 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레일(40)은 아치형으로 형성되고, 하부 스프로킷(10')을 축으로 궤도운동되는 구간(L)에서 버킷(30) 저면이 레일(40)을 타고 미끄럼운동되면서 축핀(22)을 중심으로 선회되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 물의 무게를 이용한 발전 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 버킷(30)은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 상광하협구조로 형성되면서, 레일(40)과 대응되는 하부에 가이드롤러(34)가 구비되는 것을 특징으로 하는 물의 무게를 이용한 발전 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 하부 스프로킷 하부에는 물이 저장되는 부력조(60)가 구비되고, 부력조(60) 내부 수위는 아치형 레일(40) 하한(下限)점보다 높고, 상한(上限)점보다 낮게 유지되며, 상기 버킷(30) 하부에는 부력체(38)가 구비되며, 부력체(38)가 부력조(60) 내부에서 부력에 의해 부상되면서 버킷(30)이 축핀(22)을 중심으로 선회되는 작동력이 발생되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 물의 무게를 이용한 발전 장치.

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