KR102375271B1 - 양방향 유속증속 수력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전수차와 수력발전기의 일체형 구조로 해수에 신속한 설치 및 유지보수가 가능하고, 양방향 수차와 양방향 흐름유도 구조물에 의해 발전 효율을 높일 수 있도록 한 양방향 유속증속 수력발전장치에 관한 것이다. 본 발명은 입/출구부가 형성되고, 유로를 형성하도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 유로 상에 설치되어 전기를 발생하도록 설치되는 발전기 어셈블리를 포함하는 양방향 유속증속 수력발전장치로서, 상기 하우징은, 내측에 발전기와 연결된 회전수차가 설치되기 위한 제1 케이스; 상기 제1 케이스에 일단이 결합되며, 양쪽 개방된 전방에서 후방까지 내측에 유로를 형성하도록 설치되는 제2 케이스; 상기 제2 케이스의 개방 부위에 연결 설치되며, 해양수의 유속과 유량에 대응하여 유로 상의 수위를 조절 가능하도록 설치되는 수위 조절 케이스; 및, 상기 하우징을 받치면서 지지하도록 바닥에 설치되는 받침 프레임을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징은 유로 상에 하나의 모듈 구조물로 설치되거나 타 하우징을 상호 대칭으로 연결하는 직력 모듈 구조물로 연속 설치 가능하게 이루어짐을 특징으로 하는 양방향 유속증속 수력발전장치를 개시한다.

Description

양방향 유속증속 수력발전장치{Moving fluid increase of water generator device}

본 발명은 양방향 유속증속 수력발전장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 수차와 수력발전기의 일체형 구조로 해수에 신속한 설치 및 유지보수가 가능하고, 양방향 수차와 양방향 흐름유도 구조물에 의해 발전 효율을 높일 수 있도록 한 양방향 유속증속 수력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수력(수중) 발전은 화력 발전이나 원자력 발전과 달리 환경오염물질을 배출하지 않는 재생에너지라는 장점이 있다. 그러나 많은 양의 물이 흐르면서 높은 위치에너지를 얻을 수 있는 지형이 매우 한정적이며, 댐이나 방조제 건설시 매우 큰 비용이 발생하고 환경파괴가 따른다는 문제점이 있다. 또한, 계절에 따라 유량의 차이가 있는 경우 안정적인 전기 생산을 보장하기 어렵다는 단점이 있다.

이에, 적은 양의 유량으로도 발전을 할 수 있는 소수력 발전이 대안으로 제시된다. 소수력 발전은 종래의 수력발전 시 많은 양의 물의 위치에너지를 이용했던 것에 비하여, 적은 양의 물을 흐름 유도장치 내부로 흘려보내고, 흐름 유도장치에서 높은 압력으로 물을 내보내며 터빈을 회전시킴으로써 전기를 생산하는 차이가 있다. 따라서 소수력 발전은 자연적으로 흐르는 물을 활용할 수 있고, 화력발전소 냉각수, 하수처리수, 해류양식순환수, 저수지 등 본연의 목적으로 사용하고 난 후에 버려지는 수자원을 활용하여, 기존의 수로나 시설물의 배수 또는 취수 구역에 설치할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 우리나라 서해안은 조수간만의 차가 11m 이상으로 세계적인 조수간만의 차이가 있어 조력발전의 조건이 최적의 입지 조건으로 시화 조력발전소를 설치하여 가동 중에 있다. 서해안 지역의 하수처리장과 해수양식장의 하수처리 이후 및 해수방류수를 해양으로 방류하는 경우에 약 6시간 간격으로 조수간만의차, 즉 밀물과 썰물로 인해 단방향 수력 발전설비로는 육상에서 해상으로 방류할 때만 발전하여 최대 하루 12시간만 발전하고, 밀물 때는, 역방류하여 발전이 매우 어려워 발전이 불가하여 적은 발전량과 경제성이 없어 설치할 수가 없었다.

특히, 국내에는 계통전력망이 연계되어 있지 않은 3000여 개의 섬이 산재하여 있어 이와 같은 도서지역에서 소비되는 연료를 대체할 수 있는 재생에너지가 절실히 요구된다. 또한, 국내에는 많은 섬들 주변에 낮은 유속의 조류가 발생하고 있어 이를 활용하는 흐름식 발전 기술개발이 필요하다. 아울러 도서지역은 소비전력이 높지 않고, 많은 비용과 어려운 공사가 필요한 한전계통 연계가 어려워서 이를 충족시킬 소형조류발전과 저속발전시스템의 개발이 필요한 실정이다.

따라서 종래에 다양한 형태의 흐름 유도식 발전기들이 제시되었으나, 흐름 유도 장치 내부가 협소한 이유로 작업에 어려움과 이물질 등이 쉽게 들어가거나 유량 증가에 따라 내부 압력이 증가할 경우 내부 발전기가 파손되거나 흐름 유도 장치를 보호하는 방수부가 파손되어 수밀성이 저하되는 등 문제가 있었다.

이러한 이유로 출원인은 특허 제10-1932965호 입구부의 하부를 개방하고 발전기를 하우징의 외부에 장착한 발전기(100')를 제안하였다. 여기서는 도 1에 도시한 것처럼, 하우징의 출구부의 상면에 발전기(400')를 설치하고, 터빈(200')의 회전축(300')을 동력전달장치(500')에 연결하고, 동력전달장치(500')의 회전축(502')을 발전기(400')의 로터에 연결하였다. 동력전달장치(500')는 베벨기어를 포함하여 회전축(300')의 회전력을 회전축(502')으로 수직 방향으로 전달하도록 구성되어 있다. 그러나, 상기 구조는 동력전달장치(500')의 메카니즘 씰(mechanism seal)의 제작이 까다롭고 카본 등 소재의 수급의 제약으로 제작에 병목 현상이 발생하여 제작 보수 납기 지연의 원인이 되고 또한 기어 박스의 조립이 어려우며 하우징 내부에 위치한 동력전달장치(500')의 유지 보수가 어려운 단점이 있다. 특히, 터빈(200')의 회전력이 수직으로 전달되므로 동력이 소실 및 효율 저하가 되는 문제가 있었다. 이에 본 발명은 이상의 개발 경과를 토대로 제안을 필요로 하였다.

한국등록특허공보 B1 10-1932965호

따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수차와 수력발전기의 일체형 구조를 제공하여 해수에 신속한 설치 및 유지보수가 가능하고, 양방향 수차와 양방향 흐름유도 구조물에 의해 발전 효율을 높일 수 있도록 한 양방향 유속증속 수력발전장치를 제공하기 위함이다.

본 발명의 다른 목적은, 흐르는 유속과 유량만으로 발전하는 발전설비로, 하수처리장 해수방류수, 해수양식장, 바다하구둑 등에 수중에 설치하여 발전하므로 양방향 흐름식 수력발전을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 회전수차와 수력발전기의 일체형구조로 해수의 흐름에 따라 양방향에서 발전할 수 있게 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차설계로 양방향 수차와 양쪽의 흐름 유도장치를 장착하여 수중에 신속하게 설치할 수 있도록 하여 경제성 확보가 쉽지 않은 해양에너지의 경제성 확보와 청정에너지를 창출 할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 해양수로에 빠른 유속과 일정방향으로 장소에 흐름식 발전 수차를 부유식 구조에 발전설비를 장착하여 해수 흐름에 따라 유동적으로 발전할 수 있으면서 흐름식 수차를 관로에 형성하여 발전기, 날개(수차)가 유속증속장치와 합체가 되어 압력에너지와 운동에너지를 활용할 수 있는 발전시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 국내 섬들 중 저유속 발생지역에서도 양방향 발전이 가능한 맞춤형 저속 양방향 발전시스템, 증속기어트레인을 사용하여 발생에너지의 동력전달을 증속하여 구동 발전시스템으로 발전기와 수차가 일체형 구조의 수력발전시스템, 저속의 조류에서도 발전할 수 있도록 유속을 증가시키는 유속증속장치 워터콘 발전시스템, 한전계통 연계가 없는 도서지역에 독립적으로 전력을 공급할 수 있는 독립형 발전시스템 개발을 이루도록 함에 있다.

본 발명의 또 다름 목적은 국내에 많은 섬 주변에 낮은 유속의 조류가 발생하고 있어 이를 활용하는 독립형 저속 조류발전기술 개발을 유도하여 도서지역에 소비전력이 높지 않고, 큰 비용과 어려운 공사가 필요한 한전계통 연계가 어려워서 이를 충족시킬 소형조류발전과 저속발전시스템으로 설치보급화 사업을 이루도록 함에 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 입/출구부가 형성되고, 유로를 형성하도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 유로 상에 설치되어 전기를 발생하도록 설치되는 발전기 어셈블리를 포함하는 양방향 유속증속 수력발전장치로서, 상기 하우징은, 내측에 발전기와 연결된 회전수차가 설치되기 위한 제1 케이스; 상기 제1 케이스에 일단이 결합되며, 양쪽 개방된 전방에서 후방까지 내측에 유로를 형성하도록 설치되는 제2 케이스; 상기 제2 케이스의 개방 부위에 연결 설치되며, 해양수의 유속과 유량에 대응하여 유로 상의 수위를 조절 가능하도록 설치되는 수위 조절 케이스; 및, 상기 하우징을 받치면서 지지하도록 바닥에 설치되는 받침 프레임을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징은 유로 상에 하나의 모듈 구조물로 설치되거나 타 하우징을 상호 대칭으로 연결하는 모듈 구조물로 연속 설치 가능하게 이루어짐을 특징으로 하는 양방향 유속증속 수력발전장치를 개시한다.

또한, 상기 제2 케이스와 상기 받침 프레임의 사이에 설치되어 상기 제2 케이스의 일단을 고정하면서 받쳐주도록 설치되는 고임 플레이트를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1 케이스는 일단은 내측에 통로가 형성되는 원통형 몸체와; 상기 몸체에서 타단으로 평판형태로 형성되어 상기 제2 케이스의 일단과 결합되기 위한 연결 플랜지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 케이스는 양쪽 개방된 전방에서 후방으로 높이와 폭이 증가하도록 원통 형태로 설치되는 제1 구획부와; 일단이 상기 제1 구획부와 일체로 연결 형성되며, 타단으로 상기 수위 조절 케이스와 연결 고정되는 제2 구획부와; 상기 제1 구획부의 원통 외주연을 감싸도록 등간격으로 연결 설치되어 보강력 및 상기 받침 프레임 위에 지지되기 위한 복수의 보강테두리를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 구획부는 상기 제1 구획부와 바로 맞대응하는 연결 부위 모서리면이 상기 제1 구획부의 원통 현상이 자연스럽게 연결되도록 균일하게 증가하는 라우딩 모서리 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 하우징은 전체 구조물의 기밀성과 보호를 위해 방수와 방청 및 녹 방지를 위한 도료를 도장하여 제작이 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수위 조절 케이스는 해양수가 출입하도록 전/후면이 개방된 플랜지부와; 상기 플랜지부의 상측에 개방 형성되는 상부 개방홀과; 상기 플랜지부의 밀폐된 양측면 상측 부위에 관통 형성되는 좌우 한 쌍의 측면 개방홀과; 상기 측면 개방홀을 수직으로 승하강하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 차단 게이트와; 상기 차단 게이트의 상측으로 나사 결합 설치되어 차단 게이트를 승하강 가능하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 작동 회전노브를 포함하여 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 케이스는 그 외주면을 따라 설치되는 바둑판 형태의 다수의 보강리브를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 발전기 어셈블리는 회전 가능한 회전수차와; 상기 회전수차와 연결된 회전축과; 상기 회전축에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하기 위한 발전기 및, 상기 양방향 회전수차와 회전축으로 동심 배열되어 동력전달을 변환 및 증속하여 동력을 발전기로 전달하는 기어트레인을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 회전수차는 해수의 흐름에 따라 양방향 발전을 가능하도록 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차 설계로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다,

또한, 상기 발전기 어셈블리는 좌우 한 쌍의 회전 가능한 양방향 제1,2 회전수차와; 상기 제1,2 회전수차와 회전축으로 동심 배열되어 동력을 전달받아서 전기를 생산하기 위한 발전기를 하나로 연결되는 일체형 구조로 구성하여 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 수차와 수력발전기의 일체형 구조를 제공하여 해수에 신속한 설치 및 유지보수가 가능하고, 양방향 수차와 양방향 흐름유도 구조물에 의해 발전 효율을 높일 수 있도록 하는 양방향 유속증속 수력발전장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 흐르는 유속과 유량만으로 발전하는 발전설비로, 하수처리장 해수방류수, 해수양식장, 바다 하구둑 등에 수중에 설치하여 발전하므로 양방향 흐름식 수력발전을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 수차와 수력발전기의 일체형구조로 해수의 흐름에 따라 양방향에서 발전할 수 있게 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차설계로 양방향 수차와 양쪽의 흐름유도장치를 장착하여 수중에 신속하게 설치할 수 있도록 하여 경제성 확보가 쉽지 않은 해양에너지의 경제성 확보와 청정에너지를 창출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 해양수로에 빠른 유속과 일정방향으로 장소에 흐름식 발전수차를 부유식 구조에 발전설비를 장착하여 해수흐름에 따라 유동적으로 발전할 수 있으면서 흐름식 수차를 관로에 형성하여 발전기, 날개(수차)가 유속증속장치와 합체가 되어 압력에너지와 운동에너지를 활용할 수 있는 발전시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 국내 섬들 중 저유속 발생지역에서도 양방향 발전이 가능한 맞춤형 저속 양방향 발전시스템, 증속 기어트레인을 사용하여 발생에너지의 동력전달을 증속하여 구동 발전시스템으로 발전기와 수차가 일체형 구조의 수력발전시스템, 저속의 조류에서도 발전할 수 있도록 유속을 증가시키는 유속증속장치 워터콘 발전시스템, 한전계통 연계가 없는 도서지역에 독립적으로 전력을 공급할 수 있는 독립형 발전시스템 개발을 이룰 수 있다.

또한, 본 발명은 국내에 많은 섬들 주변에 낮은 유속의 조류가 발생하고 있어 이를 활용하는 독립형 저속 조류발전기술 개발을 유도하여 도서지역에 소비전력이 높지 않고, 큰 비용과 어려운 공사가 필요한 한전계통 연계가 어려워서 이를 충족시킬 소형조류발전과 저속발전시스템으로 설치보급화사업을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 양방향 유속증속 흐름식 발전장치를 위한 조류 양방향으로 설치하는 하우징을 상호 대칭으로 하여 직렬 모듈 구조물로 연속 설치가 가능한 양방향 유속증속 수력발전장치를 제공할 수 있다.

또한, 사용 용도에 따라 화력발전소 등 발전소의 냉각수, 방류수의 배출 시점 도는 관로상에 설치하여 추가적인 수력발전시스템으로 연계 설치가 가능하다.

도 1 내지 도 11은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치를 보인 실시 예로서,
도 1은 종래의 발전기를 구비한 수력발전소의 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 양방향 유종증속 수력발전장치에 따른 전체 분해 예시도,
도 3은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 정면 설계 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 평면 설계 예시도,
도 5는 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 좌측 설계 예시도,
도 6은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 우측 설계 예시도,
도 7은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 다른 실시예의 정면 및 평면 설계 예시도,
도 8은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 다른 실시예의 좌측 및 우측 설계 예시도,
도 9는 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 수차와 일체형의 발전기를 보인 설계 예시도이다.
도 10은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 설치 예시도이다.
도 11은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 다른 설치 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 내지 도 11은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 실시 예이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치는, 입/출구부가 형성되고, 유로를 형성하도록 설치되는 하우징(100); 상기 하우징의 유로(P) 상에 설치되어 전기를 발생하도록 설치되는 발전기 어셈블리(200)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100)은 내측에 발전기(230)와 연결된 회전수차(210)가 설치되기 위한 제1 케이스(110); 상기 제1 케이스(110)에 일단이 결합되며, 양쪽 개방된 전방에서 후방까지 내측에 유로(P)를 형성하도록 설치되는 제2 케이스(120); 상기 제2 케이스(120)의 개방 부위에 연결 설치되며, 해양수의 유속과 유량에 대응하여 유로(P) 상의 수위를 조절 가능하도록 설치되는 수위 조절 케이스(130); 및 상기 하우징(100)을 받치면서 지지하도록 바닥에 설치되는 받침 프레임(140)을 포함하여 구성하게 된다.

상기 제1 케이스(110)는 일단은 내측에 통로(P)가 형성되는 원통형 몸체(111)와; 상기 몸체(111)에서 타단으로 평판형태로 형성되어 상기 제2 케이스(120)의 일단과 결합되기 위한 연결 플랜지(112)를 포함하여 구성하게 된다. 이때, 상기 제2 케이스(120)와 상기 연결 플랜지(112)의 결합은 사후 유지보수를 위하여 볼팅 결합이 바람직하다.

상기 제2 케이스(120)는 양쪽 개방된 전방에서 후방으로 높이와 폭이 증가하도록 원통 형태로 설치되는 제1 구획부(121)와; 일단이 상기 제1 구획부(121)와 일체로 연결 형성되며, 타단으로 상기 수위 조절 케이스(130)와 연결 고정되는 제2 구획부(123)와; 상기 제1 구획부(121)의 원통 외주연을 감싸도록 등간격으로 연결 설치되어 보강력 및 상기 받침 프레임 위에 지지되기 위한 복수의 보강테두리(125)를 더 포함하여 구성하게 된다. 이때 상기 제1 구획부(121)의 형태가 전방에서 후방으로 높이와 폭이 증가하도록 원통 형태를 이루도록 함으로써, 해양수의 유량 및 유속 증가에 따른 원활한 유로 흐름을 유도하기 위한 것으로서, 유량 및 유속이 대응하여 폭이 좁아지는 구간에서 원활하게 회전수차 쪽으로 원활한 해양수 흐름을 유도하기 위함이며, 상기 제2 구획부(123)는 그 폭이 사각형태로 완전 개방된 형태로서 자유롭게 해양수가 유입되는 구조이다.

한편, 도 2 내지 5를 참조하면, 상기 보강 테두리(125)는 일측은 원둘레 형태로 상기 제1 구획부(121)를 감싸는 형태로 형성되며, 타측은 수직으로 연장 형성되어 상기 받침 프레임(140)의 상측면에 용접 형태로 고정 형성하게 된다.

또한, 상기 제2 구획부(123)는 상기 제1 구획부(121)와 바로 맞대응하는 연결 부위 모서리면이 상기 제1 구획부(121)의 원통 현상이 자연스럽게 연결되도록 균일하게 증가하는 라운딩 모서리 곡면(123a)으로 형성하게 된다. 바람직하게는 상기 라운딩 모서리 곡면(123a)은 그 라운딩 형태의 폭이 상기 제2 구획부(123)의 사각 모서리 끝쪽으로 갈수록 그 라운딩 폭이 더욱 촘촘하고 긴밀하게 증가하는 형태로 형성되는 것이다. 즉, 제1 구획부의 원형 형태가 제2 구획부와 만나는 경계부위에서 자연스럽게 연결을 이루도록 함은 물론, 유로상 직각 형태보다는 해양수의 흐름을 더욱 자연스럽게 유도할 수 있다.

상기 수위 조절 케이스(130)는 해양수가 출입하도록 전/후면이 개방된 플랜지부(131)와; 상기 플랜지부(131)의 상측에 개방 형성되는 상부 개방홀(132)과; 상기 플랜지부(131)의 밀폐된 양측면 상측 부위에 관통 형성되는 좌우 한 쌍의 측면 개방홀(133)과; 상기 측면 개방홀(133)을 수직으로 승하강하도록 설치되어 개방 부위를 차단하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 차단 게이트(134)와; 상기 차단 게이트(134)의 상부로 나사 결합 설치되어 차단 게이트(134)를 승하강 가능하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 작동 회전노브(135)를 포함하여 구성하게 된다.

바람직하게는, 상기 플랜지부(131)는 사각 프레임 형태이나 그 안쪽에는 바닥과 연결되는 경사면(136)를 형성하여 유입되는 해양수의 흐름을 신속하고 원활히 유도할 수 있다.

또한, 상기 상부 개방홀(132)은 전면이 개방되어 유량 및 유속에 따른 해양수의 유입에 따른 상기 플랜지부(131)의 안쪽에서 유입되는 해양수가 넘쳐 흐름을 유도하기 위함이다.

또한, 상기 측면 개방홀(133)은 측면 상측 위치에서 일부 개방되어 상기 상부 개방홀(132)로 넘치는 해양수의 수위 정도에 따라 측면으로 해양수를 유도 배출할 수 있다. 이때 상기 측면 개방홀(133)은 상기 차단 게이트(134)의 통제를 받아 그 수문을 개방하거나 차단하도록 설치할 수 있다. 따라서 상기 차단 게이트(134)는 상측으로 상기 작동 회전노브(135)에 의해 수직 승하강 가능하게 설치할 수 있다.

한편, 상기 작동 회전노브(135)는 상측이 손잡이(135a)로 형성되고, 하측은 일정 길이를 갖는 나사봉(135b)으로 연결 구성하게 된다.

여기서, 상기 차단 게이트(134)와 상기 작동 회전노브(135)의 나사봉(135b이 나사 결합되어 상기 손잡이(135a)의 작동에 의해 나사봉(135b)의 길이 방향을 따라 상기 차단 게이트(134)가 수직 승하강 작동할 수 있다. 아울러, 상기 차단 게이트(134)의 양측 모서리 쪽으로 이에 대응하는 가이드 편(136)을 좌우 양측으로 구비할 수도 있다. 이때 상기 가이드 편은 일반적인 구조 형태로 슬라이딩 가능한 구조이면 족하며, 다양한 구성이 가능한 것으로 그 구체적 형태는 생략한다.

바람직하게는, 상기 하우징(100)은 전체 구조물의 기밀성과 보호를 위해 방수와 방청 및 녹 방지를 위한 도료를 도장하여 제작할 수 있다.

또한, 상기 제2 케이스(120)와 상기 받침 프레임(140)의 사이에 설치되어 상기 제2 케이스(120)의 일단을 고정하면서 받쳐주도록 설치되는 고임 플레이트(150)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 이는 상기 제2 케이스(120)를 상기 받침 프레임(140)에 상측에 더욱 견고하게 안착 설치하기 위함이다.

도 7은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 다른 실시예의 정면 및 평면 설계 예시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치에 따른 다른 실시예의 좌측 및 우측 설계 예시도이다. 이하 구성은 상기 구성에 따르며, 상기 수위 조절 케이스의 구성은 동일하여 이하 생략한다.

도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 양방향 유속증속 수력발전장치는, 입/출구부가 형성되고, 유로를 형성하도록 설치되는 하우징(100A); 상기 하우징(100A)의 유로(P) 상에 설치되어 전기를 발생하도록 설치되는 발전기 어셈블리(200)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100A)은 내측에 발전기(230)와 연결된 회전수차(210)가 설치되기 위한 제1 케이스(110A); 상기 제1 케이스(110A)에 일단이 결합되며, 양쪽 개방된 전방에서 후방까지 내측에 유로(P)를 형성하도록 설치되는 제2 케이스(120A); 상기 제2 케이스(120A)의 개방 부위에 연결 설치되며, 해양수의 유속과 유량에 대응하여 유로(P) 상의 수위를 조절 가능하도록 설치되는 수위 조절 케이스(130A); 및 상기 하우징(100A)을 받치면서 지지하도록 바닥에 설치되는 받침 프레임(140A); 및 상기 제2 케이스(120A)는 그 외주면을 따라 바둑판 형태의 다수의 보강리브(160A)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 케이스(120A)는 상기 제1 케이스(110A)와 인접하는 일단에서 상기 수위 조절 케이스(130A)와 인접하는 타단까지 타원 형태로 구성할 수 있으나, 타원 형태의 각 모서리 부위에 해당하는 부위는 타원 형태로 자연스럽게 연결되도록 균일하게 증가하는 라운딩 모서리 곡면(R)으로 형성하게 된다. 이는 상기 제2 케이스(120A)의 전체 형태가 타원 라운딩으로 곡면 형태로 형성하게 됨으로써, 유로 상에서 수직 및 직선 벽 형태보다는 해양수의 흐름을 더욱 자연스럽게 유도할 수 있다.

또한, 상기 보강리브(160A)는 타원 라운딩 형태의 상기 제2 케이스(120A)의 외측 전체 외주면을 따라 바둑판 형태로 형성되며, 상기 제1 케이스(110A) 쪽보다는 반대 방향으로 갈수록 그 간격 폭이 상대적으로 좁아지며 보강리브 갯수도 늘어나도록 형성하게 된다. 이로써 제2 케이스(120A)는 점점 그 폭이 넓어지는 길이 방향 폭 쪽에 상대적으로 상기 보강리브(160A)가 더 많아지도록 구성하여 보강성을 강화 할 수도 있다.

도 9를 참조하면, 상기 발전기 어셈블리(200)는 회전 가능한 회전수차(210)와; 상기 회전수차(210)와 연결된 회전축(220)과; 상기 회전축(220)에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하기 위한 발전기(230) 및, 상기 양방향 회전수차(210)와 회전축(220)으로 동심 배열되어 동력전달을 변환 및 증속하여 동력을 발전기로 전달하는 기어트레인(240)을 더 포함하여 구성하게 된다.

한편, 상기 회전수차(210)는 해수의 흐름에 따라 양방향 발전을 가능하도록 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차 설계로 구성할 수 있다.

또한, 상기 발전기 어셈블리(200)는, 좌우 한 쌍의 회전 가능한 양방향 제1,2 회전수차(210)(210A)와; 상기 제1,2 회전수차(210)(210A)와 회전축으로 동심 배열되어 동력을 전달받아서 전기를 생산하기 위한 발전기(230)를 하나로 연결되는 일체형 구조로 구성할 수도 있다.

도 10 내지 도 11을 참조하면, 상기 하우징(100)은 유로 상에 하나의 모듈 구조물로 설치할 수 있으나, 다른 하우징(100A)의 입/출구부와 상호 대칭으로 연결되는 직력 모듈 구조물로 연속 설치할 수 있다. 따라서 상기 회전수차의 형태가 단방향 또는 양방향에 관계없이 상기 하우징(100)(100A)을 이격거리 간격으로 연속설치가 가능한 것이다.

이하, 본 발명의 의한 양방향 유속증속 수력발전장치의 구성에 따른 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. 이하 설명은 상기 구조 설명에 따른다.

먼저, 양방향 회전수차, 발전기, 유속증속 하우징(100) 구조 등 크게 3종류의 구조가 수중에 잠겨서 회전수차의 회전을 통해 가동한다.

다음, 상기 수위 조절 케이스(130)의 전방으로 해수가 유입되어 유로(P)를 따라 해수가 들어오면서 회전수차를 걸쳐 반대 방향으로 빠져 난간다. 이와 동시에 회전수차(210)의 회전에 의해 발전기(230)가 작동을 할 수 있다,

한편, 해양수의 유량 및 유속 정도에 따라 유로의 흐름을 원활히 하기 위하여 상기 수위 조절 케이스(130)에 설치된 상부 개방홀(132)에 의해 유량 및 유속에 따른 해양수의 유입에 따라 넘쳐 흐름을 유도할 수 있다.

또한, 상기 측면 개방홀(133)은 측면 상측 위치에서 일부 개방되어 상기 상부 개방홀(132)로 넘치는 해양수의 수위 정도에 따라 측면으로 해양수를 유도 배출할 수 있다. 이때 상기 측면 개방홀(133)은 상기 차단 게이트(134)의 통제를 받아 그 수문을 개방하거나 차단하도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 의한 양방향 유속증속 수력발전장치는 유속과 대치되어 저항받는 전/후 구간에 꼬깔 형태의 하우징을 제공함과 동시에, 양방향 회전수차는 해수의 흐름에 따라 양방향에서 발전할 수 있도록 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차설계로 양방향 수차와 양쪽의 흐름유도용 하우징 형태로 신속한 설치와 발전 효율을 극대화 할 수 있다. 아울러, 흐름 유도용 하우징은 수력발전기의 기밀성을 높이고, 보호하기 위해 방수구조와 방청 및 녹 방지 도료를 충분히 도장하여 해수에도 충분히 부식을 방지 할 수 있도록 설치할 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100, 100A : 하우징
110 : 제1 케이스
111 : 몸체
112 : 연결 플랜지
120 : 제2 케이스
121 : 제1 구획부
123 : 제2 구획부
125 : 보강 테두리
130 : 수위 조절 케이스
131 : 플랜지부
132 : 상부 개방홀
133 : 측면 개방홀
135 : 차단 게이트
135 : 작동 회전노브
140 : 받침 프레임
150 : 고임 플레이트
200 : 발전기 어셈블리

Claims (8)

1. 입/출구부가 형성되고, 유로를 형성하도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 유로 상에 설치되어 전기를 발생하도록 설치되는 발전기 어셈블리를 포함하는 양방향 유속증속 수력발전장치로서,
   상기 하우징은 내측에 발전기와 연결된 회전수차가 설치되기 위한 제1 케이스; 상기 제1 케이스에 일단이 결합되며, 양쪽 개방된 전방에서 후방까지 내측에 유로를 형성하도록 설치되는 제2 케이스; 상기 제2 케이스의 개방 부위에 연결 설치되며, 해양수의 유속과 유량에 대응하여 유로 상의 수위를 조절 가능하도록 설치되는 수위 조절 케이스; 및 상기 하우징을 받치면서 지지하도록 바닥에 설치되는 받침 프레임을 포함하고, 상기 하우징은 유로 상에 하나의 모듈 구조물로 설치되거나 타 하우징을 상호 대칭으로 연결하는 모듈 구조물로 연속 설치 가능하게 이루어며,
   상기 제2 케이스는,
   양쪽 개방된 전방에서 후방으로 높이와 폭이 증가하도록 원통 형태로 설치되는 제1 구획부와; 일단이 상기 제1 구획부와 일체로 연결 형성되며, 타단으로 상기 수위 조절 케이스와 연결 고정되는 제2 구획부와; 상기 제1 구획부의 원통 외주연을 감싸도록 등간격으로 연결 설치되어 보강력 및 상기 받침 프레임 위에 지지되기 위한 복수의 보강 테두리를 더 포함하여 구성하되;
   상기 제2 구획부는 상기 제1 구획부와 바로 맞대응하는 연결 부위 모서리면이 상기 제1 구획부의 원통 현상이 자연스럽게 연결되도록 균일하게 증가하는 라운딩 모서리 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는
   양방향 유속증속 수력발전장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 수위 조절 케이스는,
   해양수가 출입하도록 전/후면이 개방된 플랜지부와;
   상기 플랜지부의 상측에 개방 형성되는 상부 개방홀과;
   상기 플랜지부의 밀폐된 양측면 상측 부위에 관통 형성되는 좌우 한 쌍의 측면 개방홀과;
   상기 측면 개방홀을 수직으로 승하강하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 차단 게이트와;
   상기 차단 게이트의 상측으로 나사 결합 설치되어 차단 게이트를 승하강 가능하도록 설치되는 좌우 한 쌍의 작동 회전노브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는
   양방향 유속증속 수력발전장치.
   
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 발전기 어셈블리는,
   회전 가능한 회전수차와;
   상기 회전수차와 연결된 회전축과;
   상기 회전축에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하기 위한 발전기 및,
   양방향 회전수차와 회전축으로 동심 배열되어 동력전달을 변환 및 증속하여 동력을 발전기로 전달하는 기어트레인을 더 포함하며,
   상기 회전수차는 해수의 흐름에 따라 양방향 발전을 가능하도록 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차 설계로 이루어짐을 특징으로 하는
   양방향 유속증속 수력발전장치.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 발전기 어셈블리는 좌우 한 쌍의 회전 가능한 양방향 제1,2 회전수차와;
   상기 제1,2 회전수차와 회전축으로 동심 배열되어 동력을 전달받아서 전기를 생산하기 위한 발전기를 하나로 연결되는 일체형 구조로 구성됨을 특징으로 하는
   양방향 유속증속 수력발전장치.

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