KR102405706B1 - 부상식 조류발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부상식 조류발전기에 관한 것으로서, 상호 이격 배치되며, 해수에 부유되게 마련되는 복수 개의 부유체; 상기 복수 개의 부유체에 위치별로 결합하며, 상기 복수 개의 부유체를 한 몸체로 연결하는 복수 개의 연결 지지부; 및 상기 연결 지지부에 고정되게 마련되되 상하로 배치되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 복수 개의 수직형 터빈 유닛을 포함하며, 상기 수직형 터빈 유닛은, 상기 연결 지지부에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 수직형 터빈 샤프트; 상기 수직형 터빈 샤프트에 마련되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수직형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 나선형 터빈 날개; 상기 수직형 터빈 샤프트의 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 발전 저장장치; 및 상기 발전 저장장치에 연결되되 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

부상식 조류발전기{Tidal Current Generator}
본 발명은, 부상식 조류발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 부상식 조류발전기에 관한 것이다.
조류발전(tidal stream power generation)은 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 높은 유속을 이용하여 전기를 생산하는 방식을 일컫는다.
여기서, 조류는 재생 가능한 비(非)고갈성 운동에너지로서 조류발전은 조류의 자연적인 흐름으로 수차발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 방식을 말한다.
조류발전은 운동에너지를 회전에너지로 변환하여 터빈을 돌린다는 점에서 원리상 풍력발전과 유사하다. 밀도를 비교했을 때 해수가 공기보다 약 840배 정도 크므로, 풍력발전보다 에너지 밀도가 높다.
조수의 낙차를 이용한 조수발전과는 달리 바닷물의 흐름을 이용하는 발전 방식이므로 발전 설비를 설치할 때, 저수지 확보를 위한 댐이나 둑 등의 건설이 필요 없으며, 선박과 어류의 이동을 방해하지 않아 환경친화적 에너지 시스템에 해당한다.
발전 방식은 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유체의 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 전자유체발전 방식과 조수간만의 차를 이용하여 조류의 운동에너지를 회전에너지로 변환시키는 발전기를 이용한 방식이 있다.
발전기를 이용하는 방식은 물살의 발향과 회전축의 방향이 이루는 각도에 따라 수평축 터빈 방식과 수직축 터빈 방식으로 나뉘며, 조류발전 시스템의 운용 방식에 따라 부상식, 침지식 등으로 구분할 수 있는데, 대표적인 것이 도 1과 같은 방식이다.
도 1과 같은 방식이 조류발전기 혹은 조류발전 시스템의 가장 일반적인 형태이기는 하지만, 도 1을 비롯한 현존 방식은 조수간만의 차가 커 유속이 빠른 지형에서만 발전 가능하며, 역으로 빠른 유속 때문에 발전 설비 설치가 어려운데, 특히 구조가 복잡해서 초기 투자비용이 높은데도 불구하고 발전효율이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0098871호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0034296호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0108862호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-7009912호
본 발명의 목적은, 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 부상식 조류발전기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 상호 이격 배치되며, 해수에 부유되게 마련되는 복수 개의 부유체; 상기 복수 개의 부유체에 위치별로 결합하며, 상기 복수 개의 부유체를 한 몸체로 연결하는 복수 개의 연결 지지부; 및 상기 연결 지지부에 고정되게 마련되되 상하로 배치되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 복수 개의 수직형 터빈 유닛을 포함하며, 상기 수직형 터빈 유닛은, 상기 연결 지지부에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 수직형 터빈 샤프트; 상기 수직형 터빈 샤프트에 마련되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수직형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 나선형 터빈 날개; 상기 수직형 터빈 샤프트의 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 발전 저장장치; 및 상기 발전 저장장치에 연결되되 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기에 의해 달성된다.
해수의 흐름 상에서 상기 수직형 터빈 유닛이 지그재그 방향으로 배열되며, 상기 나선형 터빈 날개들은 상기 수직형 터빈 샤프트를 기준으로 방사상으로 배치되며, 상기 발전 저장장치가 상기 수직형 터빈 샤프트의 양단부 영역에 각각 배치될 수 있다.
상기 발전 저장장치는, 상기 수직형 터빈 샤프트에 연결되고 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전을 전달하는 로터; 상기 로터에 동축적으로 연결되며, 상기 로터의 회전속도를 증속하는 증속기; 상기 증속기에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기; 상기 발전기에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기; 상기 전력변환기에서 변환된 전력을 저장하는 배터리; 및 상기 로터, 상기 증속기, 상기 발전기, 상기 전력변환기 및 상기 배터리를 일체로 지지하는 장치 하우징을 포함할 수 있다.
상기 부유체에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 적어도 하나의 수평형 터빈 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 수평형 터빈 유닛은, 상기 부유체와 연결되는 제1 및 제2 연결부를 구비하는 유닛 바디; 상기 유닛 바디에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 수평형 터빈 샤프트; 상기 수평형 터빈 샤프트에 마련되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수평형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 수평 나선형 터빈 날개; 상기 수평형 터빈 샤프트의 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 수평형 발전 저장장치; 및 상기 수평형 발전 저장장치에 연결되되 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 수평형 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 수평 발전형 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 조류발전기의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
도 4는 수직형 터빈 유닛의 정면도이다.
도 5는 도 4의 발전 저장장치 영역에 대한 확대도이다.
도 6은 도 2의 부상식 조류발전기에 대한 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도이다.
도 8은 도 7의 수직형 터빈 유닛에 대한 정면도이다.
도 9는 도 8의 발전 저장장치 영역에 대한 확대도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도이다.
도 11은 도 10의 수평형 터빈 유닛 영역의 확대 구조도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도, 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도, 도 4는 수직형 터빈 유닛의 정면도, 도 5는 도 4의 발전 저장장치 영역에 대한 확대도, 그리고, 도 6은 도 2의 부상식 조류발전기에 대한 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 부상식 조류발전기(100)는 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있도록 한다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 부상식 조류발전기(100)는 부유체(110), 연결 지지부(115) 및 수직형 터빈 유닛(120)을 포함할 수 있다.
부유체(110)는 상호 이격 배치되며, 해수에 부유되게 마련되는 물체이다. 고무 튜브의 형태가 될 수도 있고, 혹은 뗏목 형태가 될 수도 있다.
본 실시예에서 부유체(110)는 전후단부가 첨예한 첨예부(110a)를 이룬다. 부유체(110)의 전후단부에 첨예부(110a)가 형성되기 때문에 해수를 부유체(110)들 사이의 공간으로 가이드하는데 유리하다.
연결 지지부(115)는 복수 개의 부유체(110)에 위치별로 결합하며, 복수 개의 부유체(110)를 한 몸체로 연결하는 역할을 한다.
그뿐만 아니라 연결 지지부(115)는 수직형 터빈 유닛(120)을 지지한다. 본 실시예에서 수직형 터빈 유닛(120)은 연결 지지부(115) 하나당 하나씩 연결된다. 하지만, 이의 구조에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다. 즉 하나의 연결 지지부(115)에 2개 이상의 수직형 터빈 유닛(120)이 공용으로 설치될 수도 있을 것인데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
한편, 수직형 터빈 유닛(120)은 연결 지지부(115)에 고정되게 마련되되 상하로 배치되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 역할을 한다. 많은 개수의 수직형 터빈 유닛(120)이 적용되면 그만큼 발전량이 많아져서 유리하다.
본 실시예의 경우, 복수 개의 수직형 터빈 유닛(120)이 해수의 흐름 상에서 지그재그 배열된다. 이처럼 수직형 터빈 유닛(120)들이 지그재그 배열되기 때문에 앞쪽의 수직형 터빈 유닛(120)에 가려 뒤쪽의 수직형 터빈 유닛(120)이 해수의 영향을 받지 못하는 현상을 예방할 수 있다.
모든 수직형 터빈 유닛(120)들의 구조는 동일하다. 즉 수직형 터빈 유닛(120)은 수직형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
수직형 터빈 샤프트(130)는 연결 지지부(115)에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 축이다.
수직형 터빈 샤프트(130)가 잘 회전할 수 있게끔 나선형 터빈 날개(135)가 수직형 터빈 샤프트(130)에 결합한다. 즉 나선형 터빈 날개(135)는 수직형 터빈 샤프트(130)에 마련되며, 해수 유속 에너지를 받아 수직형 터빈 샤프트(130)를 회전시키는 역할을 한다. 용어 그대로 나선형 터빈 날개(135)는 스크루처럼 나선형 형상으로 이루어진다.
또한, 효율이 높아질 수 있게 하나의 수직형 터빈 샤프트(130)를 기준으로 복수 개의 나선형 터빈 날개(135)가 적용될 수 있는데, 나선형 터빈 날개(135)들은 수직형 터빈 샤프트(130)를 기준으로 방사상으로 배치된다.
한편, 전술한 것처럼 수직형 터빈 샤프트(130)는 회전하는 물체라서 회전에너지를 발생시킨다. 이에, 이러한 회전에너지를 사용해서 전기에너지를 생산하고 저장하기 위해 발전 저장장치(140)가 마련된다.
즉 발전 저장장치(140)는 수직형 터빈 샤프트(130)의 적어도 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 역할을 한다. 본 실시예에서 발전 저장장치(140)가 수직형 터빈 샤프트(130)의 양단부 영역에 각각 배치된다. 따라서, 공간대비 발전효율이 높아지는 이점이 있다.
이러한 발전 저장장치(140)는 수직형 터빈 샤프트(130)에 연결되고 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전을 전달하는 로터(141)와, 로터(141)에 동축적으로 연결되며, 로터(141)의 회전속도를 증속하는 증속기(142)와, 증속기(142)에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기(143)와, 발전기(143)에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기(144)와, 전력변환기(144)에서 변환된 전력을 저장하는 배터리(145)와, 로터(141), 증속기(142), 발전기(143), 전력변환기(144) 및 배터리(145)를 일체로 지지하는 장치 하우징(146)을 포함할 수 있다. 발전 저장장치(140)들의 배터리(145)에 저장된 전기는 한데 취합되어 관리될 수 있다.
이처럼 발전 저장장치(140)에서 전기가 생산되고 저장되기 위하여 수직형 터빈 유닛(120)에는 컨트롤러(150)가 탑재된다.
컨트롤러(150)는 발전 저장장치(140)에 연결되되 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(150)는 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 그리고 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(151)는 본 실시예에서 발전 저장장치(140)에 연결되되 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(152, MEMORY)는 중앙처리장치(151)과 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(151)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(150)는 발전 저장장치(140)에 연결되되 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(152)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(152)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도, 도 8은 도 7의 수직형 터빈 유닛에 대한 정면도, 도 9는 도 8의 발전 저장장치 영역에 대한 확대도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 부상식 조류발전기(200) 역시, 부유체(110) 및 수직형 터빈 유닛(220)을 포함할 수 있다.
수직형 터빈 유닛(220)의 장치 하우징(246)이 전술한 실시예의 연결 지지부(115) 역할을 겸할 수 있다. 즉 수직형 터빈 유닛(220)의 장치 하우징(246)에 별도의 연결장치 혹은 커넥터를 마련해서 부유체(110)에 연결되게 할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 수직형 터빈 유닛(220)을 이루는 발전 저장장치(240)의 구조가 전술한 실시예와 상이하다. 즉 본 실시예의 발전 저장장치(240)는 수직형 터빈 샤프트(130)에 연결되고 수직형 터빈 샤프트(130)의 회전을 전달하는 로터(241)와, 로터(241)에 동축적으로 연결되는 기어 조립체(248)와, 기어 조립체(248)에 연결되고 회전속도를 증속하는 증속기(242)와, 증속기(242)에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기(243)와, 발전기(243)에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기(244)와, 전력변환기(244)에서 변환된 전력을 저장하는 공용 배터리(245)와, 로터(241), 증속기(242), 발전기(243), 전력변환기(244) 및 공용 배터리(245)를 일체로 지지하는 장치 하우징(246)을 포함할 수 있다.
이러한 구조에서 기어 조립체(248)는 몇 개의 베벨 기어 조합으로 이루어질 있다. 따라서, 증속기(242), 발전기(243) 및 전력변환기(244)는 한 쌍으로 마련될 수 있다. 대신, 공용 배터리(245)는 한 개 적용되어 공용으로 사용될 수 있다. 이러한 구조가 적용되면, 최소의 공간에서 최대의 발전효율을 끌어낼 수 있는 장점이 있다.
본 실시예가 적용되더라도 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부상식 조류발전기의 개략적인 평면 구조도이고, 도 11은 도 10의 수평형 터빈 유닛 영역의 확대 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 부상식 조류발전기(300)는 수평형 터빈 유닛(320)이 더 적용되는 것을 제외하고 제1 실시예의 부상식 조류발전기(100)와 동일하다.
본 실시예에 적용되는 수평형 터빈 유닛(320)은 수직형 터빈 유닛(120)들과 마찬가지로 전기 생산을 위해 마련된다. 다만, 그 구조가 상이하다.
이러한 수평형 터빈 유닛(320)은 유닛 바디(325), 수평형 터빈 샤프트(330), 수평 나선형 터빈 날개(335), 수평형 발전 저장장치(340) 및 수평 발전형 컨트롤러(350)를 포함할 수 있다.
유닛 바디(325)는 수평형 터빈 유닛(320)의 외관 구조를 이루며, 수평형 터빈 샤프트(330), 수평 나선형 터빈 날개(335), 수평형 발전 저장장치(340) 및 수평 발전형 컨트롤러(350) 등의 구조를 지지한다.
내부로 물이 유입되어야 하기 때문에 유닛 바디(325)는 전후좌우의 벽체가 막히지 않은 빗살 구조를 이룬다. 이러한 유닛 바디(325)에는 부유체(310)의 제1 및 제2 결합부(314,315)와 회전 가능하게 결합하는 제1 및 제2 연결부(326,327)가 마련된다.
그리고, 유닛 바디(325)의 일측에는 회전판(329)이 결합한다. 회전판(329)으로 인해 수평형 터빈 유닛(320)의 회전이 자유롭게 진행될 수 있다.
수평형 터빈 샤프트(330)는 유닛 바디(325)에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 축이다.
수평형 터빈 샤프트(330)는 에어 탱크(332) 내에 배치되되 에어 탱크(332)와 한 몸체로 연결되고 수평형 발전 저장장치(340)와 연결되어 회전에너지를 수평형 발전 저장장치(340)로 공급한다. 에어 탱크(332) 없이 수평형 터빈 샤프트(330)만 존재할 수도 있는데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
수평형 터빈 샤프트(330)가 잘 회전할 수 있게끔 수평 나선형 터빈 날개(335)가 수평형 터빈 샤프트(330)에 결합한다.
즉 수평 나선형 터빈 날개(335)는 수평형 터빈 샤프트(330)와 한 몸체를 이루는 에어 탱크(332)에 연결되며, 해수 유속 에너지를 받아 수평형 터빈 샤프트(330)를 회전시키는 역할을 한다. 용어 그대로 수평 나선형 터빈 날개(335)는 스크루처럼 나선형 형상으로 이루어진다.
또한, 효율이 높아질 수 있게 하나의 수평형 터빈 샤프트(330)를 기준으로 복수 개의 수평 나선형 터빈 날개(335)가 적용될 수 있는데, 수평 나선형 터빈 날개(335)들은 수평형 터빈 샤프트(330)를 기준으로 방사상으로 배치된다.
한편, 전술한 것처럼 수평형 터빈 샤프트(330)는 회전하는 물체라서 회전에너지를 발생시킨다.
이에, 이러한 회전에너지를 사용해서 전기에너지를 생산하고 저장하기 위해 수평형 발전 저장장치(340)와 이의 컨트롤을 위한 수평 발전형 컨트롤러(350)가 마련되는데, 이들의 구조와 기능은 전술한 제1 실시예의 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
본 실시예가 적용되더라도 조수간만의 차가 그리 크지 않아 유속이 낮은 지형일지라도 적용할 수 있음은 물론 구조가 콤팩트해서 초기 투자비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : 부상식 조류발전기 110 : 부유체
115 : 연결 지지부 120 : 수직형 터빈 유닛
130 : 수직형 터빈 샤프트 135 : 나선형 터빈 날개
140 : 발전 저장장치 141 : 로터
142 : 증속기 143 : 발전기
144 : 전력변환기 145 : 배터리
146 : 장치 하우징 150 : 컨트롤러

Claims (5)

  1. 상호 이격 배치되며, 해수에 부유되게 마련되는 복수 개의 부유체;
    상기 복수 개의 부유체에 위치별로 결합하며, 상기 복수 개의 부유체를 한 몸체로 연결하는 복수 개의 연결 지지부; 및
    상기 연결 지지부에 고정되게 마련되되 상하로 배치되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 복수 개의 수직형 터빈 유닛을 포함하며,
    상기 수직형 터빈 유닛은,
    상기 연결 지지부에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 수직형 터빈 샤프트;
    상기 수직형 터빈 샤프트에 마련되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수직형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 나선형 터빈 날개;
    상기 수직형 터빈 샤프트의 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 발전 저장장치; 및
    상기 발전 저장장치에 연결되되 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    해수의 흐름 상에서 상기 수직형 터빈 유닛이 지그재그 방향으로 배열되며,
    상기 나선형 터빈 날개들은 상기 수직형 터빈 샤프트를 기준으로 방사상으로 배치되며,
    상기 발전 저장장치가 상기 수직형 터빈 샤프트의 양단부 영역에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발전 저장장치는,
    상기 수직형 터빈 샤프트에 연결되고 상기 수직형 터빈 샤프트의 회전을 전달하는 로터;
    상기 로터에 동축적으로 연결되며, 상기 로터의 회전속도를 증속하는 증속기;
    상기 증속기에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기;
    상기 발전기에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기;
    상기 전력변환기에서 변환된 전력을 저장하는 배터리; 및
    상기 로터, 상기 증속기, 상기 발전기, 상기 전력변환기 및 상기 배터리를 일체로 지지하는 장치 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부유체에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 적어도 하나의 수평형 터빈 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평형 터빈 유닛은,
    상기 부유체와 연결되는 제1 및 제2 연결부를 구비하는 유닛 바디;
    상기 유닛 바디에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 수평형 터빈 샤프트;
    상기 수평형 터빈 샤프트에 마련되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수평형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 수평 나선형 터빈 날개;
    상기 수평형 터빈 샤프트의 어느 일측 단부 영역에 각각 결합하며, 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 수평형 발전 저장장치; 및
    상기 수평형 발전 저장장치에 연결되되 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 수평형 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 수평 발전형 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 조류발전기.
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