KR102374093B1 - 직경 가변이 가능한 터빈 시스템 - Google Patents

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박세완
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안현정
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한국해양과학기술원
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Abstract

본 발명은 직경 가변이 가능한 터빈 시스템에 관한 것으로, 파랑에 의해 공기가 압축 또는 팽창되는 공간이 구비되는 진동수주챔버; 상기 진동수주챔버의 압축 또는 팽창된 공기를 유도하는 덕트; 상기 덕트 내에 구비되고, 공기의 유동에 따라 회전되어 전력을 생성하는 터빈; 상기 진동수주챔버로 유입 또는 배출되는 파력을 모니터링하여 상기 터빈으로 입력되는 입력에너지 값을 실시간 계측하는 에너지계측부; 및 상기 에너지계측부에서 계측된 입력에너지 값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 터빈은, 직경이 상이한 다중의 터빈으로 구성되어, 상기 입력에너지 값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용되는 것을 특징으로 한다.

Description

직경 가변이 가능한 터빈 시스템 {A TURBINE SYSTEM WITH VARIABLE DIAMETER}
본 발명은 직경 가변이 가능한 터빈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 직경이 상이한 다중의 터빈으로 구성되어 입력에너지값에 적합한 용량의 터빈시스템이 선택적으로 적용됨으로써, 파력발전장치의 가동률을 증대시킬 수 있는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템에 관한 것이다.
해양의 재생 가능한 청정에너지를 이용한 발전기술은 화석연료의 사용에 따르는 환경오염과 자원고갈 문제를 극복할 수 있는 중요한 대체 에너지 활용기술의 하나로 인식되고 있다. 그중 조수차이, 파력, 해류, 온도차 발전 등 해양에서 제공 받을 수 있는 에너지자원을 활용하려는 노력이 선진국을 중심으로 있어 왔고, 이미 실용화되어 상용발전으로 확대된 경우도 있다. 실제 해양에서 발전 가능한 다양한 에너지원 중에서 조차를 이용한 조력발전은 변동성이 적어 프랑스의 랑스 지역에 발전소가 건립되어 구동중이지만, 경제성 있는 발전을 위해서는 조차 및 저수량이 커야하는 단점이 있다.
이에 반해 파랑은 모든 해역에 폭넓게 분포하므로 가용 에너지원이 풍부하고 설치가능한 해역이 광범위하여 가장 활발한 연구가 진행되고 있는 해양에너지 자원이다. 또한, 한반도의 지형적 특성에 비추어 그 활용가치가 높은 장점을 가진다.
파랑의 운동 및 위치에너지를 물체의 운동에너지로 변환하여 전기를 생산하는 파력발전은 파랑에너지를 활용하여 직접적으로 기계장치를 구동시키는 초창기의 가동물체형 파력발전 시스템 개발에서 시작되어, 근래에는 파랑에너지를 유체의 운동에너지로 1차 변환하고, 이를 다시 기계장치의 운동에너지로 2차 변환하는 파력발전 방식에 대한 연구가 활발하다. 이런 예로는 공기의 흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전과 물의 흐름을 이용하는 월파형 파력발전이 대표적이다.
일반적으로 파랑 에너지는 태양 에너지나 풍력 에너지 등에 비하여 예측이 가능하여 전력망을 이용하여 급송할 수 있다는 점에서 수익성이 높다. 이러한 파랑에너지를 이용한 발전기 중 진동수주형 파력발전은 구조가 간단하고 방파제 등 기존의 구조물과 복합 이용이 용이하여 국내외적으로 널리 개발하고 있는 추세이다.
또한, 진동수주형 파력발전 시스템은 파랑에너지를 공기의 유동에너지로 변환하고, 공기의 유동에너지를 이용하여 터빈 등의 회전을 통한 기계적 에너지로 변환하며, 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하게 된다.
또한, 파랑에너지는 계절의 영향을 많이 받게 되어 계절 및 해상 바람 조건에 따라 입력되는 파랑 에너지의 편차가 많이 발생한다.
따라서, 진동수주형 파력발전 시스템은 파랑에너지의 편차에 따라 터빈으로 이동되는 공기의 유량이 변하므로 전력 생산량이 불규칙한 문제점이 있고, 파랑에 의한 파고, 파주기 등에 의한 변화에 따라 안정적으로 정격용량의 전력을 생산하기 어려울 뿐 아니라 발전 장치의 가동률이 저하되는 문제점을 갖게 된다.
따라서, 계절이나 해상 바람 조건에 따라 파력발전장치로 입력되는 파랑에너지 값 즉, 입력에너지값을 계측하여 입력에너지에 적합한 규모의 터빈 시스템을 선택적으로 적용할 수 있도록 직경이 상이한 다중의 터빈을 구성하고 계측된 입력에너지에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용될 수 있도록 구성됨으로써, 파력발전장치의 가동률을 증대시킬 수 있는 터빈 시스템의 개발이 요구되고 있다.
[특허문헌] KR 10-2137086호 (등록일자 2020년 07월17일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 덕트 내에 구비되어 전력을 생성하는 터빈, 진동수주챔버로 유입 또는 배출되는 파력을 모니터링하여 상기 터빈으로 입력되는 에너지를 실시간 모니터링하는 에너지계측부 및 상기 에너지계측부에서 계측된 입력에너지값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 터빈은 제1터빈 및 상기 제1터빈 내부에 구비되고 상기 제1터빈보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈으로 구성되어, 계측된 입력에너지값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용됨으로써, 파력발전장치의 가동률을 증대시킬 수 있는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템은 파랑에 의해 공기가 압축 또는 팽창되는 공간이 구비되는 진동수주챔버; 상기 진동수주챔버의 압축 또는 팽창된 공기를 유도하는 덕트; 상기 덕트 내에 구비되고, 공기의 유동에 따라 회전되어 전력을 생성하는 터빈; 상기 진동수주챔버로 유입 또는 배출되는 파력을 모니터링하여 상기 터빈으로 입력되는 입력에너지 값을 실시간 계측하는 에너지계측부; 및 상기 에너지계측부에서 계측된 입력에너지 값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 터빈은, 직경이 상이한 다중의 터빈으로 구성되어, 상기 입력에너지 값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 터빈은, 제1터빈; 및 상기 제1터빈 내부에 구비되고, 상기 제1터빈보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1터빈은, 내부에 일정 부피의 공간부를 갖는 제1케이싱; 및 상기 제1케이싱의 외주면에 장착되어, 유체의 왕복 유동에너지를 회전에너지로 변환하는 제1블레이드;를 포함하고, 상기 제1케이싱은, 양측단에 확장 및 수축이 가능한 가변형 면적확장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 면적확장부는, 확장시, 상기 제1케이싱 양측단이 상기 덕트 내주면에 밀착되도록 제1케이싱의 허브가 개방되면, 상기 제1케이싱 내부 공간부로 공기가 유동하여 상기 제2터빈이 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 면적확장부는, 수축시, 상기 제1케이싱 공간부를 폐쇄하여 상기 제1터빈 외주변으로 공기가 유동하여 상기 제1터빈이 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2터빈은, 제2케이싱; 및 상기 제2케이싱의 외주면에 장착되는 제2블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 상기 제어부는, 상기 입력에너지값을 기설정된 기준값에 따라 제1터빈 적용 용량 또는 제2터빈 적용 용량인지를 분류하는 에너지분류모듈; 상기 입력에너지값이 제1터빈 적용 용량 시, 상기 면적확장부를 수축하여 상기 제1터빈이 작동되도록 제어하는 제1터빈제어모듈; 및 상기 입력에너지값이 제2터빈 적용 용량 시, 상기 면적확장부를 확장하여 상기 제2터빈이 작동되도록 제어하는 제2터빈제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템에 의하면, 전력을 생성하는 터빈이 직경이 상이한 제1터빈 및 상기 1터빈 내부에 구비되고 상기 제1터빈보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈으로 구성되어 계측된 입력에너지값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용됨으로써, 파력발전장치의 가동률을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 제1터빈의 양측단에 확장 및 수축이 가능한 가변형 면적확정부를 포함함으로써, 입력에너지값에 따라 상기 제1터빈 또는 상기 제2터빈이 선택적으로 적용되도록 하는 효과가 있다.
또한, 에너지계측부에서 계측된 입력에너지값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부를 구비하여, 파력에 의한 입력에너지값이 클 경우에는 상기 면적확장부를 수축하여 덕트로 공기가 유동함으로써 상기 제1터빈이 작동되도록 제어하는 효과가 있다.
또한, 상기 제어부는 입력에너지값이 작을 경우에는 상기 면적확장부를 확장하여 상기 제1케이싱 양측단이 상기 덕트 내주면에 밀착되도록 상기 제1케이싱 허브를 개방함으로써, 상기 제1케이싱 내부 공간부로 공기가 유동하여 제2터빈이 작동되도록 제어하는 효과가 있다.
아울러, 면적확장부를 확장 및 수축시키는 작동만으로도 간단하고 효율적으로 직경이 상이한 터빈이 선택적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 터빈의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1터빈의 면적확장부가 확장된 상태를 나타낸 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터빈의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 사용상태를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
본 발명에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템(1)은 해상에서 발생되는 파랑(10)의 왕복운동에 따라 공기를 유동시켜 터빈을 발전시키는 파력발전 장치에 적용되는 터빈 시스템으로, 도 1에 도시된 바와 같이 진동수주챔버(100), 덕트(200), 터빈(300), 에너지계측부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
상기 진동수주챔버(100)는 파랑(10)에 의해 공기가 압축 또는 팽창되는 공간이 구비된다.
구체적으로, 상기 진동수주챔버(100)는 파도에 의한 공기의 흐름을 변환하여 전기에너지로 변환하기 위해 파도가 유입되는 구성으로, 파도에 의한 물이 유입되는 유입부(미도시) 및 유입부 상부에 구비된 공기 압축부(미도시)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 진동수주챔버(100)는 전체적으로 내부에 공간을 구비하고, 이 공간이 외벽에 의해 둘러싸여 형성되는 일종의 컨테이너 구조로 구성되며, 외벽의 일 측에는 파도에 의한 물이 유입되는 유입부가 개구되고, 내부의 공간에는 유입부로 유입된 물에 의해 공기가 압축되는 공기 압축부를 갖는다.
즉, 내부 공간의 일부는 물이 유입되어 물로 채워지며, 물로 채워진 공간의 상부가 공기 압축부가 된다.
상기 공기 압축부는 유입부로 물이 유입되어 수면이 상승하게 되면, 상승한 만큼 부피가 줄어들게 되고, 줄어든 부피만큼 공기를 압축시킨다.
파력발전장치는 상기 진동수주챔버(100)의 공기 압축부의 부피 변화로 인한 공기의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 구성으로, 공기 압축부의 일 측에 연결되어 공기 압축부의 공기가 유입되는 덕트(200) 및 상기 덕트(200) 내에 구비되어 발전하는 터빈(300)을 포함할 수 있다.
상기 덕트(200)는 상기 진동수주챔버(100)의 압축 또는 팽창된 공기를 유도하도록 구비된다.
구체적으로, 상기 덕트(200)는 상기 진동수주챔버(100)의 공기압축부 일측에 연결되어 공기 압축부의 부피 감소로 인해 밀려난 공기가 유입되는 것으로, 일 측이 개구되고 내부가 빈 공간을 갖는 일종의 파이프 형태로 구성됨이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 덕트(200)는 내부에 유동하는 공기에 의해 회전하여 발전하는 터빈(300)이 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 터빈의 구성을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제1터빈의 면적확장부가 확장된 상태를 나타낸 상태도이며, 도 4는 본 발명에 따른 터빈의 구성을 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 상기 터빈(300)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 덕트(200) 내에 구비되고, 공기의 유동에 따라 회전되어 전력을 생성하도록 구성된다.
또한, 상기 터빈(300)는 직경이 상이한 다중의 터빈으로 구성되어, 터빈(300)에 입력되는 에너지값에 따라 적합한 터빈(300)이 선택적으로 적용될 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 터빈(300)은 직경이 크고 내부에 일정 부피의 공간부를 갖는 제1터빈(310) 및 상기 제1터빈(310) 내부에 구비되고 상기 제1터빈(310)보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈(320)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 터빈(300)은 직경이 크게 구성되어 큰 용량을 갖는 제1터빈(310)과 직경이 작게 구성되어 작은 용량을 갖는 제2터빈(320)으로 구성되어, 파력이 클 때는 제1터빈(310)이 발전하도록 하고, 파력이 작을 때는 제2터빈(320)이 발전할 수 있도록 가변형으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1터빈(310) 및 제2터빈(320)은 하나의 회전축(600)에 연결되어 배치될 수 있다.
상기 제1터빈(310)은 상기 덕트(200) 내부에 배치되고, 내부 공간부에 제2터빈(320)을 수용하도록 구성된다.
또한, 상기 제1터빈(310)은 내부에 일정 부피의 공간부(311c)를 갖는 제1케이싱(311) 및 상기 제1케이싱(311)의 외주면에 장착되어, 유체의 왕복 유동에너지를 회전에너지로 변환하는 제1블레이드(312)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1케이싱(311)은 양측단에 확장 및 수축이 가능한 가변형 면적확장부(311a)를 포함할 수 있다.
상기 면적확장부(311a)는 상기 제1터빈(310)의 양측부에 배치되는 것으로, 터빈(300)으로 유입되는 파랑의 입력에너지 값에 따라 확장 또는 수축되어 제1터빈(310) 또는 제2터빈(320)이 선택적으로 발전할 수 있도록 상기 제1터빈(310)의 내부 공간부를 개방 또는 폐쇄하게 한다.
구체적으로, 상기 면적확장부(311a)는 입력에너지 값이 클 경우, 용량이 큰 제1터빈(310)이 발전에 적용될 수 있도록 수축되고, 입력에너지값이 작을 경우, 용량이 작은 제2터빈(320)이 발전에 적용될 수 있도록 확장되게 된다.
보다 구체적으로, 상기 면적확장부(311a)는 입력에너지 값이 작을 경우, 상기 제1케이싱(311) 양측단이 상기 덕트(200) 내주면에 밀착되도록 상기 제1케이싱(311) 허브(311b)를 개방하여, 상기 제1케이싱(311) 내부 공간부(311c)로 공기가 유동하여 상기 제2터빈(320)이 회전할 수 있도록 작동된다.
이 때, 상기 면적확장부(311a)는 상기 제1터빈(310)을 둘러싼 덕트(200) 내부 공간으로 공기가 유입되지 않도록 제1케이싱(311) 양측단의 허브(311b) 확장 시 면적확장부(311a)가 상기 덕트(200) 내주면에 밀착될 수 있도록 구성된다.
이 경우, 덕트(200)로 유입된 공기는 개방된 제1터빈(310)의 내부 공간부로 유동하여 제1터빈(310) 내부에 배치된 제2터빈(320)를 회전시킬 수 있게 된다.
또한, 입력에너지값이 작을 경우 상기 면적확장부(311a)는 수축되어, 상기 제1케이싱(311) 공간부(311c)를 폐쇄하여 상기 제1터빈(310) 외주변으로 공기가 유동하여 상기 제1터빈(310)이 회전할 수 있도록 한다.
또한, 상기 면적확장부(311a)는 상기 제어부(500)의 제어에 따라 작동될 수 있다.
또한, 상기 면적확장부(311a)는 도시되지는 않았지만 다수개의 금속편들이 연결된 상태로 상기 허브측으로 절첩되어 제1케이싱 내부를 밀폐시키고, 다수개의 금속편들이 펼쳐짐에 따라 허브가 개방되어 제1터빈 내부 공간부가 개방될 뿐 아니라 면적확장부의 단면적 증대를 통해 상기 덕트 내주면에 밀착되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 면적확장부(311a)는 상술한 구성에 한정되지 않고, 제1터빈(310) 양측단을 확장 또는 수축할 수 있는 공지의 것을 제한 없이 적용실시할 수 있다.
상기 제2터빈(320)은 상기 제1터빈(310) 내부에 구비되고, 상기 제1터빈(310)보다 작은 직경으로 구성된 것으로, 입력에너지 값이 작을 경우 상기 면적확장부(311a)가 확장되어 공기의 유동을 받아 회전할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제2터빈(320)은 제2케이싱(321) 및 상기 제2케이싱(321)의 외주면에 장착되는 제2블레이드(322)를 포함할 수 있다.
상기 에너지계측부(400)는 상기 진동수주챔버(100)로 유입 또는 배출되는 파력을 모니터링하여 상기 터빈(300)으로 입력되는 입력에너지를 실시간 모니터링하도록 구성된다.
또한, 상기 에너지계측부(400)는 계측된 에너지값을 상기 제어부(500)로 전송하여 상기 제어부(500)가 파력에 적합한 터빈(300)이 작동될 수 있도록 상기 터빈(300) 즉, 상기 면적확장부(311a)의 작동을 제어하게 된다.
또한, 상기 에너지계측부(400)는 파력을 모니터링하여 터빈(300)으로 유입되는 입력에너지 값을 측정할 수 있는 공지의 것을 제한 없이 적용실시할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제어부의 사용상태를 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 상기 제어부(500)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 에너지계측부(400)에서 계측된 입력에너지 값을 전송받아 상기 터빈(300)의 작동을 제어하도록 구성된다.
따라서, 상기 제어부(500)는 에너지분류모듈(510), 제1터빈제어모듈(520) 및 제2터빈제어모듈(530)을 포함할 수 있다.
상기 에너지분류모듈(510)은 상기 에너지계측부(400)에서 전송된 입력에너지 값을 기설정된 기준값에 따라 제1터빈(310) 적용 용량 또는 제2터빈(320) 적용 용량인지를 분류하는 모듈일 수 있다.
상기 제1터빈제어모듈(520)은 상기 입력에너지 값이 제1터빈(310) 적용 용량 시, 상기 면적확장부(311a)를 수축하여 상기 제1터빈(310)이 작동되도록 제어한다.
상기 제2터빈제어모듈(530)은 상기 입력에너지 값이 제2터빈(320) 적용 용량 시, 상기 면적확장부(311a)를 확장하여 상기 제1케이싱 허브(311b)가 개방됨으로써, 상기 제2터빈(320)이 작동되도록 제어하는 모듈일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2터빈제어모듈(530)은 파력의 입력에너지 값이 작은 경우임을 전달받고, 상기 제2터빈(320)이 적용될 수 있도록 상기 면적확장부(311a)를 확장하여 공기가 제1터빈(310)의 내부 공간부로 이동하여 상기 제2터빈(320)의 제2블레이드(322)가 회전할 수 있도록 제어하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 직경 가변이 가능한 터빈 시스템에 의하면, 전력을 생성하는 터빈이 직경이 상이한 제1터빈 및 상기 1터빈 내부에 구비되고 상기 제1터빈보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈으로 구성되어 계측된 입력에너지값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용됨으로써, 파력발전장치의 가동률을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 제1터빈의 양측단에 확장 및 수축이 가능한 가변형 면적확정부를 포함함으로써, 입력에너지값에 따라 상기 제1터빈 또는 상기 제2터빈이 선택적으로 적용되도록 하는 효과가 있다.
또한, 에너지계측부에서 계측된 입력에너지값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부를 구비하여, 파력에 의한 입력에너지값이 클 경우에는 상기 면적확장부를 수축하여 덕트로 공기가 유동함으로써 상기 제1터빈이 작동되도록 제어하는 효과가 있다.
또한, 상기 제어부는 파력에 의한 입력에너지값이 작을 경우에는 상기 면적확장부를 확장하여 상기 제1케이싱 양측단이 상기 덕트 내주면에 밀착되도록 상기 제1케이싱 허브를 개방함으로써, 상기 제1케이싱 내부 공간부로 공기가 유동하여 제2터빈이 작동되도록 제어하는 효과가 있다.
아울러, 면적확장부를 확장 및 수축시키는 작동만으로도 간단하고 효율적으로 직경이 상이한 터빈이 선택적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1 : 직경 가변이 가능한 터빈 시스템
10 : 파랑, 파도
100 : 진동수주챔버 200 : 덕트
300 : 터빈 310 : 제1터빈
311 : 제1케이싱 311a : 면적확장부
311b : 허브 311c : 공간부
312 : 제1블레이드 320 : 제2터빈
321 : 제2케이싱 322 : 제2블레이드
400 : 에너지계측부 500 : 제어부
510 : 에너지분류모듈 520 : 제1터빈제어모듈
530 : 제2터빈제어모듈 600 : 회전축

Claims (7)

  1. 파랑에 의해 공기가 압축 또는 팽창되는 공간이 구비되는 진동수주챔버;
    상기 진동수주챔버의 압축 또는 팽창된 공기를 유도하는 덕트;
    상기 덕트 내에 구비되고, 공기의 유동에 따라 회전되어 전력을 생성하는 터빈;
    상기 진동수주챔버로 유입 또는 배출되는 파력을 모니터링하여 상기 터빈으로 입력되는 입력에너지 값을 실시간 계측하는 에너지계측부; 및
    상기 에너지계측부에서 계측된 입력에너지 값을 전송받아 상기 터빈의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 터빈은,
    직경이 상이한 다중의 터빈으로 구성되어, 상기 입력에너지 값에 따라 적합한 터빈이 선택적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터빈은,
    제1터빈; 및
    상기 제1터빈 내부에 구비되고, 상기 제1터빈보다 작은 직경으로 구성된 제2터빈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1터빈은,
    내부에 일정 부피의 공간부를 갖는 제1케이싱; 및
    상기 제1케이싱의 외주면에 장착되어, 유체의 왕복 유동에너지를 회전에너지로 변환하는 제1블레이드;를 포함하고,
    상기 제1케이싱은,
    양측단에 확장 및 수축이 가능한 가변형 면적확장부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 면적확장부는,
    확장시, 상기 제1케이싱 양측단이 상기 덕트 내주면에 밀착되도록 제1케이싱의 허브가 개방되면, 상기 제1케이싱 내부 공간부로 공기가 유동하여 상기 제2터빈이 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 면적확장부는,
    수축시, 상기 제1케이싱 공간부를 폐쇄하여 상기 제1터빈 외주변으로 공기가 유동하여 상기 제1터빈이 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2터빈은,
    제2케이싱; 및
    상기 제2케이싱의 외주면에 장착되는 제2블레이드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력에너지값을 기설정된 기준값에 따라 제1터빈 적용 용량 또는 제2터빈 적용 용량인지를 분류하는 에너지분류모듈;
    상기 입력에너지값이 제1터빈 적용 용량 시, 상기 면적확장부를 수축하여 상기 제1터빈이 작동되도록 제어하는 제1터빈제어모듈; 및
    상기 입력에너지값이 제2터빈 적용 용량 시, 상기 면적확장부를 확장하여 상기 제2터빈이 작동되도록 제어하는 제2터빈제어모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 직경 가변이 가능한 터빈 시스템.
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