KR102287189B1 - 에너지 발전 및 저장 시스템 - Google Patents

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이길봉
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백영진
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 에너지 발전 및 저장 시스템에 관한 것으로, 본 발명은, 수면에 부유하는 선체; 상기 선체의 하부에 밸러스트 워터를 저장함으로써, 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 밸러스트 탱크; 상기 선체의 하부에 설치되어 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시키거나, 상기 밸러스트 탱크에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키는 워터 유출입모듈; 상기 선체의 하부와 해저면 또는 앵커를 체인으로 연결하며, 상기 체인을 감거나 풀어 상기 밸러스트 탱크와 함께 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 체인 호이스트; 상기 선체 내 상기 밸러스트 탱크의 상부에 배치되어, 상기 밸러스트 탱크에 유입되어 채워지는 밸러스트 워터와 상기 체인 호이스트에 의해 감겨지는 상기 체인에 의해 상기 선체의 흘수가 깊어지면 주변 해수가 부력에 의해 측면에 형성된 해수의 유입경로를 통해 내부로 유입되어 채워지며, 상기 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되고 상기 체인 호이스트에 의해 감겨진 상기 체인이 풀려져 상기 선체의 흘수가 얕아지면, 위치 에너지에 의해 채워진 해수가 상기 유입경로를 통해 외부로 유출되어 비워지는 해수 수용탱크; 상기 해수 수용탱크의 유입경로에 설치되며, 유입되는 해수 및 유출되는 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 해수 발전모듈; 및 상기 워터 유출입모듈과 상기 해수 발전모듈의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 베슬을 해수면을 기준으로 승강시켜 해수의 운동 에너지 및 위치 에너지를 이용한 전력을 생산함으로써, 기존 수력 발전 시스템의 단점인 환경적인 제약을 크게 경감한 상태에서 신재생 에너지를 지속적으로 생산할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

에너지 발전 및 저장 시스템{Energy generation and storage system}
본 발명은 에너지 발전 및 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베슬(vessel)의 흘수 또는 수위를 조절하여 베슬 내에 해수를 유입시키거나 유입된 해수를 배출시키는 과정에서 해수의 유동을 이용하여 전기 에너지를 발전 및 저장하는 에너지 발전 및 저장 시스템에 관한 것이다.
현대 사회에서 에너지원의 확보는 경제 및 산업 발전의 필수적인 핵심요소이다. 기존에는 화석연료 활용을 통해 에너지원을 확보하였으나, 화석연료의 무분별한 사용으로 인한 화석연료의 고갈과 대기오염으로 인해 기존의 화석연료를 대체할 대체 에너지원의 개발은 매우 필수적인 사항이라 볼 수 있다.
신재생에너지는 신에너지와 재생에너지 두 개의 영역을 포함하는 단어이며, 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지이다. 신재생에너지의 특징으로는 화석연료와 달리 재생이 가능하기 때문에 고갈되지 않는다. 또한 화석연료 대비 비교적 지구상에 고르게 분포하며 오염물질이나 이산화탄소 배출이 적어 친환경적인 특징이 있다.
이 중, 수력발전은 물의 운동에너지 및 위치에너지를 이용하는 기술로 타 재생에너지원 대비 시스템 효율 및 지속 가동률이 높으며, 전체 시스템의 자국화로 경제성 및 경쟁력 확보가 유리한 장점은 있으나, 수력 발전시스템을 설치할 입지 선정의 제약이 크고 건설비가 많이 드는 단점이 있다. 또한, 우리나라는 여름철에 비가 편중되어 유량의 계절적 변화가 매우 심하고 낙차가 큰 지형이 많이 없기 때문에 수력 발전에 불리한 편이다. 따라서, 지형적인 조건을 극복하기 위한 여러 가지 대안이 필요한 실정이다.
대한민국공개특허공보 제10-2015-0034337호
본 발명은 수력 발전 시스템을 이용하여 에너지를 발전 및 저장하되, 지형적인 제약을 비롯한 환경적인 제약을 극복할 수 있는 에너지 발전 및 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 본 발명은, 수면에 부유하는 선체; 상기 선체의 하부에 밸러스트 워터를 저장함으로써, 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 밸러스트 탱크; 상기 선체의 하부에 설치되어 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시키거나, 상기 밸러스트 탱크에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키는 워터 유출입모듈; 상기 선체의 하부와 해저면 또는 앵커를 체인으로 연결하며, 상기 체인을 감거나 풀어 상기 밸러스트 탱크와 함께 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 체인 호이스트; 상기 선체 내 상기 밸러스트 탱크의 상부에 배치되어, 상기 밸러스트 탱크에 유입되어 채워지는 밸러스트 워터와 상기 체인 호이스트에 의해 감겨지는 상기 체인에 의해 상기 선체의 흘수가 깊어지면 주변 해수가 부력에 의해 측면에 형성된 해수의 유입경로를 통해 내부로 유입되어 채워지며, 상기 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되고 상기 체인 호이스트에 의해 감겨진 상기 체인이 풀려져 상기 선체의 흘수가 얕아지면, 위치 에너지에 의해 채워진 해수가 상기 유입경로를 통해 외부로 유출되어 비워지는 해수 수용탱크; 상기 해수 수용탱크의 유입경로에 설치되며, 유입되는 해수 및 유출되는 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 해수 발전모듈; 및 상기 워터 유출입모듈과 상기 해수 발전모듈의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 수면에 부유하는 선체; 상기 선체의 하부에 밸러스트 워터를 저장함으로써, 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 밸러스트 탱크; 상기 선체의 하부에 설치되어 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시키거나, 상기 밸러스트 탱크에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키는 워터 유출입모듈; 상기 선체 내 상기 밸러스트 탱크의 상부에 배치되어, 상기 밸러스트 탱크에 유입되어 채워지는 밸러스트 워터에 의해 상기 선체의 흘수가 깊어지면, 주변 해수가 부력에 의해 측면에 형성된 해수의 유입경로를 통해 내부로 유입되어 채워지고, 상기 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되어 상기 선체의 흘수가 얕아지면, 위치 에너지에 의해 채워진 해수가 상기 유입경로를 통해 외부로 유출되어 비워지는 해수 수용탱크; 상기 해수 수용탱크의 유입경로에 설치되며, 유입되는 해수 및 유출되는 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 해수 발전모듈; 및 상기 워터 유출입모듈과 상기 해수 발전모듈의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 수면에 부유하는 선체; 상기 선체의 하부와 해저면 또는 앵커를 체인으로 연결하며, 상기 체인을 감거나 풀어 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 체인 호이스트; 상기 선체 내에 배치되어, 상기 체인 호이스트에 의해 상기 체인이 감겨 상기 선체의 흘수가 깊어지면, 주변 해수가 부력에 의해 측면에 형성된 해수의 유입경로를 통해 내부로 유입되어 채워지고, 상기 체인 호이스트에 의해 상기 체인이 풀려 상기 선체의 흘수가 얕아지면, 위치 에너지에 의해 채워진 해수가 상기 유입경로를 통해 외부로 유출되어 비워지는 해수 수용탱크; 상기 해수 수용탱크의 유입경로에 설치되며, 유입되는 해수 및 유출되는 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 해수 발전모듈; 및 상기 워터 유출입모듈과 상기 해수 발전모듈의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 베슬을 해수면을 기준으로 승강시켜 해수의 운동 에너지 및 위치 에너지를 이용한 전력을 생산함으로써, 기존 수력 발전 시스템의 단점인 환경적인 제약을 크게 경감한 상태에서 신재생 에너지를 지속적으로 생산할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
둘째, 조수간만의 차가 큰 지역인 경우, 상기 베슬을 해저면에 고정시켜 베슬의 승강 동작에 따른 수력 발전 시스템을 조수간만의 차를 이용하는 조력 발전 시스템으로 변경하여 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 이용한 에너지 발전 및 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 개시된 에너지 발전 시스템의 동작 과정을 나타내는 동작도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 밸러스트 탱크만으로 실시하는 에너지 발전 및 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 체인 호이스트만으로 실시하는 에너지 발전 및 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 이용한 에너지 발전 및 저장 시스템(100)의 구성들이 나타나 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 이용한 에너지 발전 및 저장 시스템(100)은 수력 발전 시스템의 지형적인 제약을 비롯한 환경적인 제약을 극복할 수 있는 에너지 발전 및 저장 시스템(100)을 제공하기 위한 것으로, 선체(110), 밸러스트 탱크(120), 워터 유출입모듈(130), 체인 호이스트(140), 해수 수용탱크(150), 해수 발전모듈(160) 및 제어장치(미도시)를 포함한다.
선체(110)는 선박(베슬, vessel)의 몸체 또는 수면에 부유하는 저장용기의 몸체로, 내부에 밸러스트 탱크(120)와 해수 수용탱크(150)를 갖는다.
밸러스트 탱크(120)는 선박의 적당한 복원성을 유지하고 흘수와 트림(trim)을 조절하기 위해 형성되는 선박 평형수의 저장 공간으로 선박 하부에 형성된다. 이때, 본 발명의 일 실시예의 선체(110)는 앞서 설명한 바와 같이, 선박의 몸체일 수도 있으나, 수면위에 부유하는 저장용기의 몸체일 수도 있으므로, 밸러스트 탱크(120) 역시 선박 평형수를 저장할 수 있는 공간이 아닌, 내부에 유체를 수용함으로써, 선체(110)를 반잠수시킬 수 있는 해수의 저장 공간일 수 있음은 물론이다.
워터 유출입모듈(130)은 선체(110)의 하부에 설치되어 밸러스트 탱크(120)에 밸러스트 워터를 유입시키거나, 밸러스트 탱크(120)에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키는 수단으로서, 개폐 밸브, 유입 관로, 배출 관로 및 배출 펌프를 포함할 수 있다. 개폐 밸브는 선체(110)의 일부를 개방 또는 폐쇄하여 밸러스트 탱크(120)를 개폐하고, 유입 관로 및 배출 관로는 양단이 개폐 밸브와 밸러스트 탱크(120)에 연결되어 밸러스트 워터의 유입 또는 배출 경로를 제공하며, 배출 펌프는 밸러스트 탱크(120)에 설치되어 배출 관로에 연결됨으로써, 밸러스트 탱크(120)에 수용된 밸러스트 워터를 펌핑하여 배출 관로와 개폐 밸브를 통해 외부로 배출한다.
체인 호이스트(140)는 선체(110)의 하부에 설치되어 선체(110)의 하부와 해저면 또는 앵커를 체인(141)으로 연결하는 것으로, 체인(141)을 감거나 풀어 선체(110)가 수중에서 승강하도록 함으로써, 선체(110)의 흘수가 조절되도록 한다. 이때, 체인(141)은 선체(110)의 길이방향과 폭방향을 따라 복수 개로 대칭되게 설치되어, 체인 호이스트(140)에 의해 각각 또는 함께 감기거나 풀림으로써, 선체(110)의 흘수가 수평방향으로 균형을 이룬 상태에서 조절되도록 하는 것이 바람직하다.
해수 수용탱크(150)는 선체(110) 내 밸러스트 탱크(120)의 상부에 형성되어 워터 유출입모듈(130)과 체인 호이스트(140)의 각각의 동작 또는 협력된 동작에 의해 선체(110)가 수중에서 승강함에 따라 선체(110) 내부로 유입되는 해수를 유입경로를 통해 유입시켜 수용하는 것으로, 밸러스트 워터의 저장과 체인 호이스트(140)의 감김 동작에 선체(110)의 흘수가 깊어지면 주변 해수가 유입경로를 통해 유입되어 내부가 채워지고, 밸러스트 워터의 배출과 체인 호이스트(140)의 풀림 동작에 선체(110)의 흘수가 얕아지면 저장된 해수가 유입경로를 통해 외부로 유출되어 내부가 비워진다.
해수 발전모듈(160)은 해수 수용탱크(150)에 설치되어 해수 수용탱크(150)에 유입되는 해수 또는 배출되는 해수를 이용하여 발전을 수행하는 것으로, 동력발생유닛 및 발전유닛을 포함한다. 동력발생유닛은 선체(110)에 유입되는 해수 또는 배출되는 해수의 이동에 의해 회전 가능하도록 결합되어 동력을 발생시키는 것으로, 회전축은 물론, 상기 회전축에 결합되어 유체의 흐름에 따라 회전하는 임펠러, 프로펠러, 유선형상의 날개 등의 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 발전유닛은 동력발생유닛에서 발생된 동력을 이용하여 전력을 생산하는 것으로, 그 세부 구성은 익히 알려진 공지된 구성이 차용될 수 있으며, 이에 그 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 동력발생유닛은 선체(110)의 길이방향을 중심으로 해수 수용탱크(150)의 측면에 대칭되게 설치되되, 선체(110)의 높이방향과 길이방향을 따라 복수 개로 설치되어 수평방향으로 균형을 이룬 상태에서 주입되는 여러 해수의 물길을 이용하여 동력을 발생시키는 것이 바람직하다. 이때, 그 중, 제1 동력발생유닛이 해수 수용탱크(150)의 측면 하부에 설치되어 해수 수용탱크(150)로부터 유출되는 해수의 이동에 의해 회전함으로써 동력을 발생시키고, 제2 동력발생유닛이 해수 수용탱크(150)의 측면 상부에 설치되어 해수 수용탱크(150)에 유입되는 해수의 이동에 의해 회전함으로써, 동력을 발생시킨다.
제어장치(미도시)는 상술한 시스템(100)의 세부 구성들 중, 워터 유출입모듈(130) 및 체인 호이스트(140)의 동작을 제어하는 것으로, 도면에는 도시하지 않았으나 선체(110)에 설치된 감지센서를 통해 측정된 베슬의 흘수 또는 수위정보를 전달받아 워터 유출입모듈(130) 및 체인 호이스트(140)를 각각 또는 함께 제어하여 선체(110)의 흘수 또는 수위를 조절한다.
이때, 제어장치는 워터 유출입모듈(130)과 체인 호이스트(140)를 동시에 동작시키거나, 워터 유출입모듈(130)을 우선적으로 동작시켜 밸러스트 워터만으로 흘수를 깊게 한 후, 체인 호이스트(140)를 통해 부족한 흘수를 깊게 하는 것이 바람직하다. 아울러, 흘수를 얕게 할 때에도 역시 워터 유출입모듈(130)과 체인 호이스트(140)를 동시에 동작시키거나, 밸러스트 워터를 배출한 후 부족한 흘수를 얕게 하는 것이 바람직하다. 즉, 체인 호이스트(140)는 워터 유출입모듈(130)을 보조하도록 사용되는 것이 바람직하나, 워터 유출입모듈(130)의 동작과 별개로 독립적으로 동작할 수 있음은 물론이다.
한편, 제어장치는 선체(110)가 부유하는 지역의 조수간만의 차가 큰 경우, 썰물인 상태에서 체인 호이스트(140)를 통해 선체(110)를 해저면 또는 앵커에 체인(141)으로 고정시켜, 밀물에 해수 수용탱크(150)로 해수를 유입시키고 돌아오는 썰물에 해수 수용탱크(150)로부터 유입된 해수가 배출되도록 하여 수중에서 선체(110)가 승강하여 해수를 끌어들이거나 배출하여 발전하는 수력 발전 시스템(100)을 선체(110)를 고정시켜 해수가 유입 또는 유출되게 하여 발전하는 조력 발전 시스템(100)으로 사용되게 할 수 있다.
아울러, 본 에너지 발전 및 저장 시스템(100)은 도면에는 도시하지 않았으나 해수 발전모듈(160)에 전기적으로 연결되어 해수 발전모듈(160)에 의해 생산된 전력을 저장하는 축전 모듈이 포함될 수 있음은 자명하다.
도 2 및 도 3에는 선체(110)의 수중에서의 승강 동작이 나타나 있다. 아래에서는 도 2 및 3을 참조하여 선체(110)의 승강 동작을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 앞서 도 1에서 설명된 내용과 중복되는 내용은 설명의 편의를 위해 약술하거나 생략하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절기능을 이용한 에너지 발전 및 저장 시스템(100)은 선체(110)를 반잠수식으로 수중에서 승강시켜 선체(110) 내 형성된 해수 수용탱크(150)에 해수를 유입 또는 유출시킴으로써, 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 것으로, 선체(110)의 승강을 위한 구성인 밸러스트 탱크(120)와 워터 유출입모듈(130) 그리고, 체인 호이스트(140)의 구성을 포함한다.
우선, 선체(110)를 하강시키기 위해 제어장치(170)는 워터 유출입모듈(130)을 이용하여 밸러스트 탱크(120)에 해수를 주입시키는 동시에 체인 호이스트(140)를 통해 선체(110)의 하부와 해저면 또는 앵커에 연결된 체인(141)을 감아 선체(110)를 수중으로 하강시킨다. 선체(110)가 하강하여 흘수가 낮아지면 부력에 따른 수압에 의해 해수가 해수 수용탱크(150)에 유입되며, 해수의 유입경로에는 설치된 해수 발전모듈(160)을 통해 해수의 운동 에너지로 발전한다.
이후, 제어장치는 선체(110)를 상승시키기 우해 워터 유출입모듈(130)을 이용하여 밸러스트 탱크(120)의 해수를 배출하는 동시에 체인 호이스트(140)를 통해 체인(141)을 감아 선체(110)를 수중에서 상승시킨다. 이러한 과정을 통해 선체(110)가 상승하여 흘수가 높아지면 해수 수용탱크(150) 내 수용된 해수의 위치 에너지에 의해 해수 수용탱크(150)의 해수는 밖으로 유출되며, 역시 해수의 유출경로에 설치된 해수 발전모듈(160)을 통해 해수의 운동 에너지로 발전한다.
이때, 제어장치는 워터 유출입모듈(130) 및 체인 호이스트(140)가 별도의 동력발전수단 또는 축전 모듈에 저장된 전력을 이용하여 동작되도록 하되, 축전 모듈에 저장된 전력을 우선적으로 이용하여 동작하게 하는 것이 바람직하다.
한편, 제어장치(170)는 감지센서를 통해 해상 조건을 파악하여 선체(110)가 부유하는 지역이 조수간만의 차가 큰 지역인 경우, 썰물인 상태에서 워터 유출입모듈(130)을 통해 밸러스트 탱크(120)에 해수를 유입시켜 채우는 동시에 체인 호이스트(140)를 통해 체인(141)을 감은 상태로 고정시켜, 선체(110)의 흘수를 낮춘 상태에서 선체(110)의 승강 과정이 동작되지 않도록 한다. 이에, 흘수가 낮아진 상태에서의 해수 수용탱크(150)는 밀물일 때, 해수면의 수위가 높아져 해수가 해수 수용탱크(150)에 유입되고, 썰물일 때, 해수면의 수위가 낮아져 해수 수용탱크(150)에 유입된 해수가 유출되어 해수의 운동 에너지를 통해 발전할 수 있다.
이때, 아울러, 상술한 밸러스트 탱크(120)와 체인 호이스트(140)를 이용한 선체(110)의 승강 과정은 조수간만의 차와 연계되어 실시될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 조수간만의 차가 작은 지역인 경우, 제어장치(170)는 조수간만의 차에 비례하여 선체(110)의 승강 높이를 높게 설정할 수 있고, 조수간만의 차가 큰 지역인 경우, 조수간만의 차에 비례하여 선체(110)의 승강 높이를 낮게 설정함으로써, 선체(110)의 승강 과정이 조수간만의 차와 연계되어 실시되게 할 수 있다.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 다른 실시예와 또 다른 실시예에 따른 베슬의 흘수 조절기능을 이용한 에너지 발전 및 저장 시스템이 나타나 있다. 이하에서는 다른 실시예와 또 다른 실시예의 에너지 발전 및 저장 시스템을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 상술한 일 실시예의 구성들에서 체인 호이스트(140)의 구성을 사용하지 않고 밸러스트 탱크(120)와 워터 유출입모듈(130)만을 사용하여 일 실시예의 선체 승강 동작에 따른 에너지 발전을 실시할 수 있다.
이를 통해, 선체(110)의 흘수가 아주 깊게 형성되도록 할 수는 없겠으나, 선체(110)가 일정 깊이만큼 하강하여 해수 수용탱크(150)의 해수 유입경로가 해수면 아래로 잠겨 해수 수용탱크(150) 내에 해수가 유입되도록 함으로써, 보다 적은 에너지를 이용하여 발전할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 일 실시예의 구성들에서 밸러스트 탱크(120)와 워터 유출입모듈(130)의 구성을 사용하지 않고 체인 호이스트(140)만을 사용하여 일 실시예의 선체 승강 동작에 따른 에너지 발전을 실시할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 에너지 발전 및 저장 시스템
110 : 선체 120 : 밸러스트 탱크
130 : 워터 유출입모듈 140 : 체인 호이스트
141 : 체인 150 : 해수 수용탱크
160 : 해수 발전모듈

Claims (20)

  1. 수면에 부유하는 선체;
    상기 선체의 하부에 밸러스트 워터를 저장함으로써, 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 밸러스트 탱크;
    상기 선체의 하부에 설치되어 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시키거나, 상기 밸러스트 탱크에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키는 워터 유출입모듈;
    상기 선체의 하부와 해저면 또는 상기 해저면에 고정된 앵커를 체인으로 수직하게 연결하며, 상기 체인을 감거나 풀어 상기 선체가 상기 해저면에 가까워지도록 하거나 멀어지게 함으로써, 상기 선체의 흘수가 조절되도록 하는 체인 호이스트;
    상기 선체 내 상기 밸러스트 탱크의 상부에 배치되어, 상기 밸러스트 탱크에 유입되어 채워지는 밸러스트 워터와 상기 체인 호이스트에 의해 감겨지는 상기 체인에 의해 상기 선체의 흘수가 깊어지면 주변 해수가 부력에 의해 측면에 형성된 해수의 유입경로를 통해 내부로 유입되어 채워지며, 상기 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되고 상기 체인 호이스트에 의해 감겨진 상기 체인이 풀려져 상기 선체의 흘수가 얕아지면, 위치 에너지에 의해 채워진 해수가 상기 유입경로를 통해 외부로 유출되어 비워지는 해수 수용탱크;
    상기 해수 수용탱크의 유입경로에 설치되며, 유입되는 해수 및 유출되는 해수의 이동에 따른 운동 에너지를 이용하여 발전하는 해수 발전모듈; 및
    상기 워터 유출입모듈과 상기 해수 발전모듈의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하며,
    해상 조건에 따른 상기 선체의 흘수 또는 수위를 측정하여 상기 제어장치에 제공하는 감지센서를 더 포함하며,
    상기 제어장치는,
    상기 감지센서에 측정된 상기 선체의 흘수 또는 수위정보에 따라, 상기 밸러스트 탱크가 상기 수면보다 위에 위치하는 경우, 상기 워터 유출입모듈이 상기 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크로 유입시키는 동작과 상기 체인 호이스트가 상기 체인을 감는 동작을 함께 실시하되, 상기 체인 호이스트의 동작보다 상기 워터 유출입모듈의 동작이 선행되도록 하거나, 상기 워터 유출입모듈의 동작이 선행되어 종료된 후 상기 체인 호이스트의 동작이 실시되게 하며, 상기 밸러스트 탱크가 상기 수면보다 아래에 위치하는 경우, 상기 워터 유출입모듈이 상기 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크로부터 배출시키는 동작과 상기 체인 호이스트가 상기 체인을 푸는 동작을 함께 실시하되, 상기 체인 호이스트의 동작보다 상기 워터 유출입모듈의 동작이 선행되도록 하거나, 상기 워터 유출입모듈의 동작이 선행되어 종료된 후 상기 체인 호이스트의 동작이 실시되게 하며,
    상기 해수 발전모듈에 전기적으로 연결되어 생산된 전력을 저장하는 축전 모듈을 더 포함하며,
    상기 제어장치는,
    상기 워터 유출입모듈이 별도의 동력발전수단 및 상기 축전 모듈에 저장된 전력을 이용하여 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시키거나 상기 밸러스트 탱크에 채워진 밸러스트 워터를 외부로 배출시키되, 상기 축전 모듈에 저장된 전력을 우선적으로 이용하여 동작하게 하며, 상기 체인 호이스트 역시 별도의 동력발전수단 및 상기 축전 모듈에 저장된 전력을 이용하여, 상기 체인이 감기도록 하거나 풀리도록 하되, 상기 축전 모듈에 저장된 전력을 우선적으로 이용하여 동작하게 하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터 유출입모듈은,
    상기 선체의 일부를 개방 또는 폐쇄하여 상기 밸러스트 탱크를 개폐하는 개폐 밸브;
    상기 개폐 밸브와 상기 밸러스트 탱크를 연결하여 밸러스트 워터의 유입경로를 제공하는 유입 관로;
    상기 개폐 밸브와 상기 밸러스트 탱크를 연결하여 밸러스트 워터의 배출경로를 제공하는 배출 관로; 및
    상기 배출 관로에 설치되어 상기 밸러스트 탱크에 수용된 밸러스트 워터를 펌핑하여 상기 배출 관로와 상기 개폐 밸브를 통해 배출하는 배출 펌프를 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 체인은,
    상기 선체의 길이방향과 폭방향을 따라 복수 개로 대칭되게 설치되어, 상기 체인 호이스트에 의해 각각 또는 함께 감기거나 풀림으로써, 상기 선체의 흘수가 수평방향으로 균형을 이룬 상태에서 조절되도록 하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 선체가 부유하는 지역의 조수간만의 차가 큰 경우, 썰물일 때, 상기 워터 유출입모듈을 통해 상기 밸러스트 탱크에 밸러스트 워터를 유입시켜 채운 상태에서 상기 체인 호이스트를 통해 상기 선체를 해저면 또는 상기 앵커에 상기 체인으로 고정시켜, 밀물에 상기 해수 수용탱크로 해수를 유입시키고 돌아오는 썰물에 상기 해수 수용탱크로부터 상기 유입된 해수가 배출되도록 하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
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  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수 발전모듈은,
    상기 선체에 유입되는 해수 또는 배출되는 해수의 이동에 의해 회전가능하도록 결합되어 동력을 발생시키는 동력발생유닛; 및
    상기 동력발생유닛에서 발생된 동력을 이용하여 전력을 생산하는 발전유닛을 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 동력발생유닛은,
    상기 선체의 길이방향을 중심으로 상기 해수 수용탱크의 측면에 대칭되게 설치되되, 상기 선체의 길이방향을 따라 복수 개로 설치되는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 동력발생유닛은,
    상기 해수 수용탱크의 측면에 상기 선체의 높이방향을 따라 복수 개로 설치되는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 동력발생유닛은,
    상기 해수 수용탱크의 측면 하부에 설치되어 상기 해수 수용탱크로부터 유출되는 해수의 이동에 의해 회전함으로써, 동력을 발생시키는 제1 동력발생유닛; 및
    상기 해수 수용탱크의 측면 상부에 설치되어 상기 해수 수용탱크로부터 유입되는 해수의 이동에 의해 회전함으로써, 동력을 발생시키는 제2 동력발생유닛을 포함하는 에너지 발전 및 저장 시스템.
  20. 청구항 1의 에너지 발전 및 저장 시스템을 포함하는 선박.
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