KR102407239B1 - Pumping-up power generation system using tunnel - Google Patents

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KR102407239B1
KR102407239B1 KR1020220007655A KR20220007655A KR102407239B1 KR 102407239 B1 KR102407239 B1 KR 102407239B1 KR 1020220007655 A KR1020220007655 A KR 1020220007655A KR 20220007655 A KR20220007655 A KR 20220007655A KR 102407239 B1 KR102407239 B1 KR 102407239B1
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홍종수
홍승준
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홍종수
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Abstract

본 발명은 터널을 이용한 양수발전시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템은 산의 기 설정된 높이에 터널 형상으로 형성되어 내부에 용수를 저장하고 제1 개폐부를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 상부터널부와, 상기 상부터널부 보다 기 설정된 높이의 하부에 터널 형상으로 형성되어 내부에 상기 용수를 저장하고, 제2 개폐부를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 하부터널부와, 내부가 비어 있는 관 형상으로 형성되어, 일측이 상기 상부터널부의 상기 제1 개폐부와 연결되어 상기 용수를 하부로 이송시키는 제1 유로부와, 상기 제1 유로부를 통해 낙하하는 상기 용수를 이용하여 전기를 생산하는 제1 발전부와, 상기 하부터널부에 저장된 상기 용수를 상기 상부터널부로 이송시키는 순환부를 포함한다.The present invention relates to a pumped pumping power generation system using a tunnel, wherein the pumped pumped power generation system using a tunnel according to an embodiment of the present invention is formed in a tunnel shape at a preset height of a mountain to store water therein, and to open and close the first opening and closing part. An upper tunnel part for discharging or storing the water, and a lower part formed in a tunnel shape at a lower portion of a predetermined height than the upper tunnel part to store the water therein, and a lower part for discharging or storing the water by opening and closing the second opening and closing part A tunnel part, a first flow path part formed in a tubular shape with an empty interior, one side of which is connected to the first opening/closing part of the upper tunnel part to transport the water downward, and the water falling through the first flow path part It includes a first power generation unit for generating electricity by using, and a circulation unit for transferring the water stored in the lower tunnel unit to the upper tunnel unit.

Description

터널을 이용한 양수발전시스템{PUMPING-UP POWER GENERATION SYSTEM USING TUNNEL}Pumped water power generation system using tunnel {PUMPING-UP POWER GENERATION SYSTEM USING TUNNEL}

본 발명은 터널을 이용한 양수발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산에 터널을 이중으로 형성하여 낙차를 이용하여 발전을 하는 기술이 개시된다.The present invention relates to a pumped water power generation system using a tunnel, and more particularly, a technology for generating power using a fall by forming a double tunnel in a mountain is disclosed.

대한민국은 산이 국토의 2/3가 산림이 차지하고 있으며, 상당수의 산이 해발 600m 이상의 높이를 가지고 있다. 그러나, 대다수의 산은 활용되지 않고 있어 국토의 절반 이상이 방치된 상태가 되고 있다. 결국 대한민국은 좁은 토지 안에 다수의 사람이 밀집하여 생활하고 있으며, 특히 에너지 관련한 수요가 폭증하는데 반해 이에 대한 마땅한 해결책이 없는 형편이다.In Korea, two-thirds of the country's mountainous land is covered by forests, and many of the mountains have a height of more than 600m above sea level. However, most of the mountains are not used, and more than half of the country is left unattended. After all, in Korea, a large number of people live densely in a small land, and there is no proper solution to this, especially while the demand for energy is exploding.

최근에는 안전상의 이유로 원자력 발전을 중단한 가운데 탄소배출량 저감 때문에 화력발전 등의 전통적인 발전시스템도 폐쇄해야하는 형편이다. 따라서, 정부는 탄소배출량을 줄이면서도 늘어나는 전력수요량에 맞게 안정적인 전력을 생산해야하는 부담을 안고 있다. 이러한 상황에서 신재생에너지로 태양광발전이나 풍력발전 등이 주목받고 있으나 에너지 효율의 한계로 기존의 발전시스템을 대체하기에는 턱없이 부족한 형편이다.Recently, nuclear power generation has been suspended for safety reasons, and traditional power generation systems such as thermal power generation have to be shut down due to carbon emission reduction. Therefore, the government is burdened with the need to produce stable electricity to meet the increasing demand for electricity while reducing carbon emissions. In this situation, solar power generation and wind power generation are attracting attention as new and renewable energy, but they are insufficient to replace the existing power generation system due to limitations in energy efficiency.

종래의 기술 중 양수발전은 지리적인 조건이 맞는 곳에서만 허용하고 있어 이를 대중화하는데 한계가 있다. 즉, 주변에 하천이나 강을 이용하여 양수발전을 하고 있으나, 환경적 조건이 가뭄이 발생하는 등 물이 부족한 경우에는 발전에 제약이 있다는 한계가 있다.Among the prior art, pumped-water power generation is permitted only where the geographical conditions are suitable, and there is a limit to popularizing it. In other words, pumped water power generation is performed using nearby rivers or rivers, but there is a limitation in that power generation is limited when water is scarce due to environmental conditions such as drought.

종래의 기술 중 대한민국 등록특허공보 제10-0961733호(2010년 5월 28일 등록)는 터널형 저수 설비를 갖는 다단계 수력 발전 시스템에 관한 것으로, 물을 저장하기 위하여 수로를 횡단하여 형성되는 댐, 및 상기 댐의 상류 지역의 지하에 저수 장소를 형성하기 위해 마련되는, 말단이 폐쇄된 터널 형태인 적어도 하나의 저수 설비를 포함하는 수력 발전 시스템이 개시된다.Among the prior art, Republic of Korea Patent Publication No. 10-0961733 (registered on May 28, 2010) relates to a multi-stage hydroelectric power generation system having a tunnel-type water storage facility, a dam formed across a waterway to store water, and at least one water storage facility in the form of a tunnel with an end closed, which is provided to form a water storage site underground in an upstream area of the dam.

그러나, 상기 종래의 기술은 댐을 형성하기 위해 주변 지역을 수몰해야 하므로 입지의 제한이 많으며, 발전 효율에도 한계가 있다.However, the prior art has many limitations in location and power generation efficiency because the surrounding area must be submerged in order to form a dam.

본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 산에 복수의 터널을 형성하여 양수발전을 함으로써 환경훼손을 최소화하면서 발전시스템을 마련할 수 있는 터널을 이용한 양수발전시스템을 제공하기 위함이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a pumped pumped power generation system using a tunnel that can provide a power generation system while minimizing environmental damage by forming a plurality of tunnels in a mountain to generate pumped power.

또한, 산의 경사면을 따라 용수를 낙하시키면서 복수 회에 걸친 발전이 가능하도록 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 터널을 이용한 양수발전시스템을 제공하기 위함이다.In addition, it is to provide a pumped pumping power generation system using a tunnel that can increase power generation efficiency by allowing power generation over multiple times while dropping water along the slope of the mountain.

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또한, 산불 진압을 위해 소방헬기로 용수를 공급하여 신속하게 산불 진압을 할 수 있는 터널을 이용한 양수발전시스템을 제공하기 위함이다.In addition, it is to provide a pumped water power generation system using a tunnel that can quickly extinguish a forest fire by supplying water to a fire-fighting helicopter for suppression of forest fires.

본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템은 산의 기 설정된 높이에 터널 형상으로 형성되어 내부에 용수를 저장하고 제1 개폐부를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 상부터널부와, 상기 상부터널부 보다 기 설정된 높이의 하부에 터널 형상으로 형성되어 내부에 상기 용수를 저장하고, 제2 개폐부를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 하부터널부와, 내부가 비어 있는 관 형상으로 형성되어, 일측이 상기 상부터널부의 상기 제1 개폐부와 연결되어 상기 용수를 하부로 이송시키는 제1 유로부와, 상기 제1 유로부를 통해 낙하하는 상기 용수를 이용하여 전기를 생산하는 제1 발전부와, 상기 하부터널부에 저장된 상기 용수를 상기 상부터널부로 이송시키는 순환부를 포함한다.A pumped water power generation system using a tunnel according to an embodiment of the present invention comprises: an upper tunnel part formed in a tunnel shape at a preset height of a mountain to store water therein, and to discharge or store the water by opening and closing the first opening and closing part; It is formed in a tunnel shape at a lower part of a predetermined height than the upper tunnel part to store the water inside, and a lower tunnel part for discharging or storing the water by opening and closing the second opening/closing part, and a tube shape with an empty inside, , a first flow path part connected to the first opening and closing part of the upper tunnel part on one side to transport the water downward, and a first power generation part generating electricity using the water falling through the first flow path part; and a circulation unit for transferring the water stored in the lower tunnel unit to the upper tunnel unit.

또한, 내부가 비어 있는 관 형상으로 형성되어, 일측이 상기 제1 발전부와 연결되어 상기 제1 발전부를 통과한 용수를 하부로 이송시키는 제2 유로부와, 상기 제2 유로부를 통해 낙하하는 상기 용수를 이용하여 전기를 생산하고, 상기 용수를 상기 하부터널부로 유입시키는 제2 발전부를 더 포함할 수 있다.In addition, a second flow path part formed in a tube shape with an empty interior, one side of which is connected to the first power generation unit to transport water passing through the first power generation unit to the lower part, and the second flow path part falling through the second flow path part A second power generation unit for generating electricity using water and introducing the water into the lower tunnel unit may be further included.

또한, 상기 상부터널부 또는 상기 하부터널부의 양측으로 분기되어 상기 용수를 저장하는 복수의 보조터널부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a plurality of auxiliary tunnel parts branched to both sides of the upper tunnel part or the lower tunnel part to store the water.

또한, 상기 상부터널부와 연결되어 상기 산의 화재를 감지하고, 화재를 감지시 상기 상부터널부의 상기 용수를 분사하는 화재진압부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a fire suppression unit connected to the upper tunnel unit to detect the fire of the mountain, and to spray the water of the upper tunnel unit when the fire is detected.

또한, 상기 순환부는 상기 상부터널부로부터 기 설정된 높이의 상부에 위치하는 용수저장소의 수위가 기 설정치 미만인 경우 상기 상부터널부 또는 상기 하부터널부에 저장된 상기 용수를 상기 용수저장소로 공급할 수 있다.In addition, the circulation unit may supply the water stored in the upper tunnel part or the lower tunnel part to the water reservoir when the water level of the water reservoir located above the preset height from the upper tunnel part is less than a preset value.

이에 따라, 산에 복수의 터널을 형성하여 양수발전을 함으로써 환경훼손을 최소화하면서 발전시스템을 마련할 수 있다.Accordingly, it is possible to provide a power generation system while minimizing environmental damage by forming a plurality of tunnels in the mountain to generate pumped power.

또한, 산의 경사면을 따라 용수를 낙하시키면서 복수 회에 걸친 발전이 가능하도록 하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.In addition, power generation efficiency can be improved by enabling power generation over multiple times while dropping water along the slope of the mountain.

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또한, 산불 진압을 위해 소방헬기로 용수를 공급하여 신속하게 산불 진압을 할 수 있다.In addition, it is possible to quickly extinguish forest fires by supplying water to a fire-fighting helicopter for extinguishing forest fires.

도 1은 터널을 이용한 양수발전시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 하부터널부에서 상부터널부로 용수를 펌핑하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 상부터널부와 제1 유로부의 연결관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 하부터널부와 제2 유로부의 연결관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 보조터널부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 화재진압부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a block diagram of a pumped water power generation system using a tunnel.
FIG. 2 is an exemplary view for explaining pumping of water from the lower tunnel part to the upper tunnel part in the pumped water power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .
FIG. 3 is an exemplary view for explaining the connection relationship between the upper tunnel part and the first flow path part in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .
FIG. 4 is an exemplary view for explaining the connection relationship between the lower tunnel part and the second flow path part in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .
FIG. 5 is an exemplary view for explaining that an auxiliary tunnel unit is added in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .
6 is an exemplary view for explaining that a fire suppression unit is added in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 보호자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used are terms selected in consideration of functions in the embodiment, and the meaning of the terms may vary depending on the intention or precedent of a guardian or operator. Therefore, the meaning of the terms used in the embodiments to be described below, when specifically defined in the present specification, follow the definition, and when there is no specific definition, it should be interpreted as a meaning generally recognized by those skilled in the art.

도 1은 터널을 이용한 양수발전시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 하부터널부에서 상부터널부로 용수를 펌핑하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 상부터널부와 제1 유로부의 연결관계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 하부터널부와 제2 유로부의 연결관계를 설명하기 위한 예시도이다.1 is a configuration diagram of a pumped-up power generation system using a tunnel, FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining pumping water from a lower tunnel part to an upper tunnel part in the pumped pumped power generation system using a tunnel according to FIG. 1, FIG. 3 is It is an exemplary view for explaining the connection relationship between the upper tunnel part and the first flow path in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1, and FIG. 4 is the lower tunnel part and the second flow path in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. It is an exemplary diagram for explaining the connection relationship of negative.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템(100)은 상부터널부(110), 하부터널부(120), 제1 유로부(130), 제1 발전부(140) 및 순환부(150)를 포함한다.1 to 4 , the pumped pumping power generation system 100 using a tunnel according to an embodiment of the present invention includes an upper tunnel unit 110 , a lower tunnel unit 120 , a first flow path unit 130 , and a first It includes a power generation unit 140 and a circulation unit 150 .

상부터널부(110)는 산의 기 설정된 높이에 터널 형상으로 형성된다. 상부터널부(110)의 길이 및 폭은 사용자의 설계에 의해 가변될 수 있다. 상부터널부(110)는 후술하는 하부터널부(120) 보다 150m 이상 높이 설치되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이는 용수의 낙차를 이용하여 최소 1번 내지 2번의 발전이 가능하도록 하기 위함이다.The upper tunnel part 110 is formed in a tunnel shape at a preset height of the mountain. The length and width of the upper tunnel part 110 may be changed by a user's design. The upper tunnel part 110 is preferably installed 150 m or more higher than the lower tunnel part 120 to be described later, but is not necessarily limited thereto. This is to enable power generation at least once or twice by using the fall of the water.

또한, 상부터널부(110)는 내부에 용수를 저장하고 제1 개폐부(111)를 개폐하여 용수를 배출 또는 저장한다. 제1 개폐부(111)는 전자식으로 개폐가 가능하다. 제1 개폐부(111)의 개방 정도에 따라 용수의 배출량이 결정된다. 제1 개폐부(111)는 제1 유로부(130)와 연결되어 용수를 배출하게 된다. 제1 개폐부(111)는 하부터널부(120)로부터 용수가 공급되어 채워지는 경우 제1 개폐부(111)를 폐쇄하여 용수를 저장한다.In addition, the upper tunnel unit 110 stores water therein, and opens and closes the first opening/closing unit 111 to discharge or store water. The first opening and closing part 111 can be opened and closed electronically. The amount of water discharged is determined according to the degree of opening of the first opening/closing part 111 . The first opening/closing unit 111 is connected to the first flow path unit 130 to discharge water. When the first opening/closing unit 111 is filled with water supplied from the lower tunnel unit 120, the first opening/closing unit 111 is closed to store water.

하부터널부(120)는 산의 기 설정된 높이에 터널 형상으로 형성된다. 하부터널부(120)는 상부터널부(110) 보다 기 설정된 높이의 하부에 형성된다. 예를 들어, 상부터널부(110)보다 150m 아래에 형성되는 것이 바람직하다. 하부터널부(120)의 길이 및 폭은 사용자의 설계에 의해 가변될 수 있다. 하부터널부(120)는 상부터널부(110)보다 길이가 길게 형성되는 것도 가능하다. 이는 발전 외에 논이나 밭에 가뭄이 들 경우 용수를 공급하기 위한 저수지 역할을 하기 위함이다.The lower tunnel part 120 is formed in a tunnel shape at a preset height of the mountain. The lower tunnel part 120 is formed at a lower portion of a preset height than the upper tunnel part 110 . For example, it is preferable to be formed 150m lower than the upper tunnel portion (110). The length and width of the lower tunnel part 120 may be changed by a user's design. The lower tunnel part 120 may be formed to have a longer length than the upper tunnel part 110 . This is to serve as a reservoir to supply water in case of drought in rice fields or fields other than power generation.

또한, 하부터널부(120)는 제2 개폐부(121)를 개폐하여 용수를 배출 또는 저장한다. 제2 개폐부(121)는 전자식으로 개폐가 가능하다. 예를 들어, 하부터널부(120)는 상부터널부(110)로부터 제1 유로부(130)를 통해 낙하한 용수를 저장한다. 하부터널부(120)는 야간이나 전력 사용량이 적은 시간에 다시 상부터널로 공급하기 위해 용수를 배출한다. 하부터널부(120)는 바다와 인접한 경우 바닷물을 용수로 저장하는 것도 가능하다. 이 경우, 하부터널부(120)는 해저터널 형태로 형성될 수도 있다.In addition, the lower tunnel part 120 opens and closes the second opening and closing part 121 to discharge or store water. The second opening and closing part 121 can be opened and closed electronically. For example, the lower tunnel unit 120 stores water that has fallen from the upper tunnel unit 110 through the first flow path unit 130 . The lower tunnel unit 120 discharges water to supply it back to the upper tunnel at night or when power consumption is low. When the lower tunnel part 120 is adjacent to the sea, it is also possible to store seawater as water. In this case, the lower tunnel part 120 may be formed in the form of an undersea tunnel.

제1 유로부(130)는 내부가 비어 있는 관 형상으로 형성된다. 제1 유로부(130)는 산의 경사면에 형성되어 용수가 이를 따라 낙하하도록 유도한다. 제1 유로부(130)의 내측면에는 용수가 낙하하면서 와류 형상이 일어나도록 가이드가 형성될 수도 있다. 제1 유로부(130)의 일측은 제1 개폐부(111)와 연결되어 상부터널부(110)로부터 용수를 공급받아 하부로 이송시킨다. 제1 유로부(130)의 타측은 제1 발전부(140)와 연결된다. 이에 따라, 일정량의 용수를 상부터널부(110)로부터 공급받아 낙하시킬 수 있다.The first flow path part 130 is formed in a tubular shape with an empty interior. The first flow path 130 is formed on the slope of the mountain to induce water to fall along it. A guide may be formed on the inner surface of the first flow path part 130 so that a vortex shape occurs while water falls. One side of the first flow path part 130 is connected to the first opening/closing part 111 to receive water from the upper tunnel part 110 and transport it to the lower part. The other side of the first flow path 130 is connected to the first power generation unit 140 . Accordingly, a predetermined amount of water may be supplied from the upper tunnel unit 110 and dropped.

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제1 발전부(140)는 제1 유로부(130)를 통해 낙하하는 용수를 이용하여 전기를 생산한다. 예를 들어, 제1 발전부(140)는 터빈 형태로 구현하여 낙하하는 용수에 의해 회전하면서 전기를 발생시킬 수 있다. 제1 발전부(140)는 생산한 전기를 축전기에 저장하여 외부의 송전탑 등으로 전기를 공급할 수 있다. 제1 발전부(140)는 하부터널부(120)와 연결되어 낙하한 용수를 하부터널부(120)로 공급할 수 있다. 제1 발전부(140)는 생산된 전기의 일부를 상부터널부(110)의 제1 개폐부로 공급하여 구동시키는 것도 가능하다.The first power generation unit 140 generates electricity using water falling through the first flow path unit 130 . For example, the first power generation unit 140 may be implemented in the form of a turbine to generate electricity while rotating by falling water. The first power generation unit 140 may store the generated electricity in a capacitor to supply electricity to an external power transmission tower or the like. The first power generation unit 140 may be connected to the lower tunnel unit 120 and supply the dropped water to the lower tunnel unit 120 . It is also possible for the first power generation unit 140 to supply a portion of the generated electricity to the first opening/closing unit of the upper tunnel unit 110 to drive it.

또한, 제1 발전부(140)는 산의 경사면에 형성된 태양전지패널과 연결되어 전기를 생산하는 것도 가능하다. 다시 말해, 제1 발전부(140)는 복합발전으로 상부터널부(110)로부터 용수가 낙하하는 경우 터빈을 이용하여 발전을 하고, 일사량이 높은 낮시간에는 태양전지패널을 이용하여 전기를 생산하는 것도 가능하다. 이는 용수가 이동하지 않는 시간에도 전기를 생산하기 위함이다. 제1 발전부(140)는 태양전지패널로부터 생산된 전기를 상부터널부(110)의 제1 개폐부로 공급하여 구동시키는 것도 가능하다. 이에 따라, 전기의 발전량을 늘릴 수 있다.In addition, the first power generation unit 140 is connected to the solar panel formed on the slope of the mountain, it is also possible to produce electricity. In other words, the first power generation unit 140 generates electricity using a turbine when water falls from the upper tunnel unit 110 due to combined power generation, and generates electricity using a solar panel during the daytime when the amount of insolation is high. It is also possible This is to generate electricity even when water does not move. It is also possible for the first power generation unit 140 to supply electricity generated from the solar panel to the first opening/closing unit of the upper tunnel unit 110 to drive it. Accordingly, the amount of electricity generated can be increased.

순환부(150)는 하부터널에 저장된 용수를 상부터널로 이송시킨다. 순환부(150)는 하부터널에 있는 용수를 상부터널부(110)로 순환시키는 역할을 한다. 예를 들어, 순환부(150)는 펌프 형태로 구현할 수 있다. 순환부(150)는 상부터널부(110)의 용수 저장용량을 감지하여, 기 설정치 미만인 경우 하부터널부(120)의 용수를 펌핑하여 상부터널부(110)로 이송시킨다. 이 경우, 순환부(150)는 제1 발전부(140)에서 생산된 전기를 이용하여 구동될 수 있다. 순환부(150)의 구동시간은 전략사용량이 기 설정치 미만인 시간에 구동되는 것이 바람직하다. 이는 전기 수요량이 적은 시간대에 상부터널부(110) 용수를 공급하도록 하여 전력의 부족을 줄이기 위함이다.The circulation unit 150 transfers the water stored in the lower tunnel to the upper tunnel. The circulation unit 150 serves to circulate water in the lower tunnel to the upper tunnel unit 110 . For example, the circulation unit 150 may be implemented in the form of a pump. The circulation unit 150 detects the water storage capacity of the upper tunnel unit 110 , and pumps the water from the lower tunnel unit 120 when it is less than a preset value and transfers the water to the upper tunnel unit 110 . In this case, the circulation unit 150 may be driven using electricity generated by the first power generation unit 140 . The driving time of the circulation unit 150 is preferably driven at a time when the strategic usage amount is less than a preset value. This is to reduce the shortage of electricity by supplying water to the upper tunnel unit 110 during a time when electricity demand is low.

또한, 순환부(150)는 상부터널로부터 기 설정된 높이의 상부에 위치하는 용수저장소(151)로 용수를 공급할 수 있다. 여기서, 용수저장소(151)는 소방헬기 등에 용수를 공급하기 위해 저장된 저장소이다. 이 경우, 순환부(150)는 순환배관(152)을 통해 용수를 용수저장소(151)로 이송시킬 수 있다. 순환부(150)는 용수저장소(151)의 수위가 기 설정치 미만인 경우 상부터널부(110) 또는 하부터널부(120)에 저장된 용수를 용수저장소(151)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 소방헬기는 주변의 저수지를 가지 않고도 산불 진화시 용이하게 용수를 공급받아 화재를 신속히 진압할 수 있다.In addition, the circulation unit 150 may supply water from the upper tunnel to the water storage 151 located above the predetermined height. Here, the water storage 151 is a storage stored to supply water to a firefighting helicopter or the like. In this case, the circulation unit 150 may transfer the water to the water storage 151 through the circulation pipe 152 . The circulation unit 150 may supply water stored in the upper tunnel unit 110 or the lower tunnel unit 120 to the water storage unit 151 when the water level in the water storage unit 151 is less than a preset value. Accordingly, the fire-fighting helicopter can quickly extinguish the fire by receiving water easily when extinguishing a wildfire without going to a nearby reservoir.

또한, 순환부(150)는 하부터널부(120)에 저장된 용수를 상부터널부(110)로 이송시키는 경우 이를 상부터널부(110)보다 높은 위치에서 낙하하면서 소수력 발전을 하여 전기를 생산하는 것도 가능하다. 이는 상부터널부(110)로 용수를 공급하면서 추가적인 발전이 가능하도록 하여 발전량을 늘리기 위함이다. 순환부(150)는 발전된 전기를 이용하여 물의 전기분해를 통해 수소를 생산하는 것도 가능하다. 생산된 수소는 소방헬기나 각종 펌프 등에 공급되어 친환경 전력원으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 수소를 이용한 친환경 발전이 가능하다.In addition, when the circulation unit 150 transfers the water stored in the lower tunnel unit 120 to the upper tunnel unit 110, it is dropped from a position higher than the upper tunnel unit 110 to generate electricity by generating small-scale hydroelectric power. It is possible. This is to increase the amount of power generation by enabling additional power generation while supplying water to the upper tunnel unit 110 . The circulation unit 150 may also produce hydrogen through electrolysis of water using the generated electricity. The produced hydrogen can be supplied to firefighting helicopters or various pumps and used as an eco-friendly power source. Accordingly, eco-friendly power generation using hydrogen is possible.

또한, 순환부(150)는 상부터널부(110)나 하부터널부(120)의 용수를 이용하여 산의 경계면에 형성된 골프장, 스키장 등에 용수를 공급하는 것도 가능하다. 이는 용수의 일부를 여름철에 골프장에 공급하여 잔디의 성장을 촉진시킬 수 있으며, 겨울철에 스키장에 용수를 공급하여 눈을 생산할 수 있다. 이는 용수가 기 설정된 수위 이상인 경우에는 남는 용수를 골프장이나 스키장 등에 사용함으로써 부가적인 수익 창출이 가능하도록 할 수 있다. 이 경우, 상부터널부(110)와 하부터널부(120)를 굴착하면서 발생한 토사를 골프장이나 스키장으로 건설하는데 사용할 수 있다.In addition, the circulation unit 150 may supply water to a golf course, a ski resort, etc. formed on the boundary surface of the mountain by using the water of the upper tunnel unit 110 or the lower tunnel unit 120 . This can promote the growth of grass by supplying a portion of water to the golf course in summer, and supply water to the ski slope in winter to produce snow. In this case, when the water is above a preset water level, it is possible to generate additional revenue by using the remaining water at a golf course or a ski slope. In this case, the earth and sand generated while excavating the upper tunnel part 110 and the lower tunnel part 120 can be used to construct a golf course or a ski resort.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템(100)은 제2 유로부(160) 및 제2 발전부(170)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the pumped pumping power generation system 100 using a tunnel according to an embodiment of the present invention may further include a second flow path unit 160 and a second power generation unit 170 .

제2 유로부(160)는 내부가 비어 있는 관 형상으로 형성된다. 제2 유로부(160)는 산의 경사면에 형성되어 용수가 이를 따라 낙하하도록 유도한다. 제2 유로부(160)의 내측면에는 용수가 낙하하면서 와류 형상이 일어나도록 복수의 블레이드가 형성될 수도 있다. 제2 유로부(160)는 제1 발전부(140)와 제2 발전부(170) 사이에 연결되어 용수를 이동시킨다. 이에 따라, 제1 유로부(130)와 제2 유로부(160)에 의해 상부터널부(110)로부터 하부터널부(120)로 용수가 이동하게 되면서 제1 발전부(140), 제2 발전부(170)에 의해 2회에 걸쳐 발전이 이뤄지게 되어 발전효율을 높일 수 있다.The second flow passage 160 is formed in a tube shape with an empty interior. The second flow path 160 is formed on the slope of the mountain to induce water to fall along it. A plurality of blades may be formed on the inner surface of the second flow passage 160 to form a vortex shape as the water falls. The second flow path 160 is connected between the first power generation unit 140 and the second power generation unit 170 to move water. Accordingly, as water moves from the upper tunnel part 110 to the lower tunnel part 120 by the first flow path part 130 and the second flow path part 160 , the first power generation unit 140 and the second power generation unit 140 . Power is generated twice by the unit 170, so that the power generation efficiency can be increased.

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제2 발전부(170)는 제2 유로부(160)를 통해 낙하하는 용수를 이용하여 전기를 생산한다. 예를 들어, 제2 발전부(170)는 터빈 형태로 구현하여 낙하하는 용수에 의해 회전하면서 전기를 발생시킬 수 있다. 제2 발전부(170)는 생산한 전기를 축전기에 저장하여 외부의 송전탑 등으로 전기를 공급할 수 있다. 제2 발전부(170)는 생산된 전기의 일부를 하부터널부(120)의 제2 개폐부(121)나, 순환부(150)로 공급하여 구동시키는 것도 가능하다.The second power generation unit 170 generates electricity using water falling through the second flow path unit 160 . For example, the second power generation unit 170 may be implemented in the form of a turbine to generate electricity while rotating by falling water. The second power generation unit 170 may store the generated electricity in a capacitor to supply electricity to an external power transmission tower or the like. The second power generation unit 170 may supply a portion of the generated electricity to the second opening/closing unit 121 of the lower tunnel unit 120 or the circulation unit 150 to be driven.

또한, 제2 발전부(170)는 산의 경사면에 형성된 태양전지패널과 연결되어 전기를 생산하는 것도 가능하다. 다시 말해, 제2 발전부(170)는 복합발전으로 상부터널부(110)로부터 용수가 낙하하는 경우 터빈을 이용하여 발전을 하고, 일사량이 높은 낮시간에는 태양전지패널을 이용하여 전기를 생산하는 것도 가능하다. 이는 용수가 이동하지 않는 시간에도 전기를 생산하기 위함이다. 제2 발전부(170)는 태양전지패널로부터 생산된 전기를 하부터널부(120)의 제2 개폐부(121)나, 순환부(150) 등으로 공급하여 구동시키는 것도 가능하다. 이에 따라, 전기의 발전량을 늘릴 수 있다.In addition, the second power generation unit 170 is connected to the solar panel formed on the slope of the mountain, it is also possible to produce electricity. In other words, the second power generation unit 170 generates electricity using a turbine when water falls from the upper tunnel unit 110 due to combined power generation, and uses a solar panel to generate electricity during the daytime when the amount of insolation is high. It is also possible This is to generate electricity even when water does not move. The second power generation unit 170 may supply electricity generated from the solar panel to the second opening/closing unit 121 or the circulation unit 150 of the lower tunnel unit 120 to drive it. Accordingly, the amount of electricity generated can be increased.

도 5는 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 보조터널부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary view for explaining that an auxiliary tunnel unit is added in the pumped pumping power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템(100)은 보조터널부(180)를 더 포함할 수 있다.1 to 5 , the pumped pumping power generation system 100 using a tunnel according to an embodiment of the present invention may further include an auxiliary tunnel unit 180 .

보조터널부(180)는 상부터널부(110) 또는 하부터널부(120)의 양측으로 분기되어 용수를 저장한다. 다시 말해, 보조터널부(180)는 상부터널부(110) 또는 하부터널부(120)의 좌우 양측으로 복수로 형성되어 용수를 저장하는 탱크 역할을 한다. 이 경우, 보조터널부(180)의 길이 및 폭은 사용자의 설계에 의해 달라질 수 있다. 각 보조터널부(180)에는 제3 개폐부(181)가 형성되어 용수의 배출이나 저장을 관리할 수 있다. 복수의 보조터널부(180)는 제3 개폐부(181)가 독립적으로 제어될 수 있다.The auxiliary tunnel unit 180 is branched to both sides of the upper tunnel unit 110 or the lower tunnel unit 120 to store water. In other words, the auxiliary tunnel unit 180 is formed in plurality on the left and right sides of the upper tunnel unit 110 or the lower tunnel unit 120 to serve as a tank for storing water. In this case, the length and width of the auxiliary tunnel unit 180 may be changed by the user's design. A third opening/closing unit 181 may be formed in each auxiliary tunnel unit 180 to manage the discharge or storage of water. In the plurality of auxiliary tunnel units 180 , the third opening/closing unit 181 may be independently controlled.

예를 들어, 보조터널부(180)는 상부터널부(110)의 용수의 수위에 따라 보조터널부(180)에 저장된용수의 배출 여부를 결정할 수 있다. 이는 발전량을 극대화하기 위한 것으로 상부터널부(110)가 용수를 배출하면서 수위가 낮아지면 보조터널부(180)의 용수를 추가로 배출하여 발전량을 늘릴 수 있다. 이는 전력 수요에 따라 발전량을 조절하기 위함이다. 또한, 보조터널부(180)는 여름철에 장마 등으로 홍수의 우려가 있는 경우 하부터널부(120)에 저장된 용수를 상부터널부(110) 및 보조터널부(180)로 저장하여 홍수에 대비하는 것도 가능하다. 이는 장마철에 용수를 상부터널부(110) 및 보조터널부(180)로 이송시켜 산 하부에 거주하는 주민들에게 피해를 최소화하기 위함이다.For example, the auxiliary tunnel unit 180 may determine whether to discharge the water stored in the auxiliary tunnel unit 180 according to the water level of the upper tunnel unit 110 . This is to maximize the amount of power generation, and when the water level is lowered while the upper tunnel unit 110 discharges water, water from the auxiliary tunnel unit 180 is additionally discharged to increase the amount of power generation. This is to adjust the amount of power generation according to the power demand. In addition, the auxiliary tunnel unit 180 stores the water stored in the lower tunnel unit 120 in the upper tunnel unit 110 and the auxiliary tunnel unit 180 when there is a risk of flooding due to the rainy season in summer to prepare for flooding. It is also possible This is to minimize damage to the residents living in the lower part of the mountain by transferring water to the upper tunnel part 110 and the auxiliary tunnel part 180 during the rainy season.

도 6은 도 1에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템에서 화재진압부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view for explaining that a fire suppression unit is added in the pumped water power generation system using the tunnel according to FIG. 1 .

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터널을 이용한 양수발전시스템(100)은 화재진압부(190)를 더 포함할 수 있다.1 to 6 , the pumped water power generation system 100 using a tunnel according to an embodiment of the present invention may further include a fire suppression unit 190 .

화재진압부(190)는 상부터널부(110)와 연결되어 산의 화재를 감지한다. 예를 들어, 화재진압부(190)는 연기나 온도를 감지하여 화재를 감지할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 화재진압부(190)는 화재를 감지시 상부터널의 용수를 분사할 수 있다. 이 경우, 화재진압부(190)는 기 설정된 반경 범위로 용수를 분사할 수 있다. 화재진압부(190)는 제1 유로부(130)에서 분기된 소방호스를 이용하여 산불을 진압하는 것도 가능하다. 인느 화재가 상부터널부(110)와 거리가 먼 곳에 위치한 경우 소방호스를 이용하여 산불을 진압하도록 하기 위함이다.The fire suppression unit 190 is connected to the upper tunnel unit 110 to detect an acid fire. For example, the fire suppression unit 190 may detect a fire by sensing smoke or temperature, but is not limited thereto. The fire suppression unit 190 may spray water from the upper tunnel upon detecting a fire. In this case, the fire suppression unit 190 may spray water in a preset radius range. The fire suppression unit 190 may suppress a forest fire using a fire hose branched from the first flow path unit 130 . This is to suppress the forest fire by using a fire hose when the fire is located in a far place from the upper tunnel unit 110 .

또한, 화재진압부(190)는 화재가 발생한 지역의 범위가 넓은 경우에는 소방헬기에 화재신호를 전송할 수 있다. 소방헬기는 상부터널부(110) 또는 기 설정된 위치에 형성된 용수저장소(151)로부터 용수를 공급받아 화재를 진압할 수 있다. 용수저장소(151)에는 상부터널부(110) 또는 하부터널부(120)의 용수가 순환부(150)를 통해 공급될 수 있다. 화재진압부(190)는 기상청의 일기예보를 감지하여 건조지수가 기 설정치를 초과하면 화재 예방을 위해 용수를 분사하는 것도 가능하다. 이는 산불의 발생을 미리 예방하기 위한 것으로, 발전용량 후 남아 있는 상부터널부(110)의 용수를 이용하는 것도 가능하다.In addition, the fire suppression unit 190 may transmit a fire signal to the fire fighting helicopter when the range of the area where the fire occurred is wide. The fire-fighting helicopter can suppress a fire by receiving water from the upper tunnel unit 110 or a water storage 151 formed at a preset location. Water of the upper tunnel part 110 or the lower tunnel part 120 may be supplied to the water storage 151 through the circulation part 150 . The fire suppression unit 190 detects the weather forecast of the Korea Meteorological Administration, and when the dryness index exceeds a preset value, it is also possible to spray water to prevent fire. This is to prevent the occurrence of a forest fire in advance, and it is also possible to use the water of the upper tunnel unit 110 remaining after the power generation capacity.

이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.In the above, the present invention has been mainly described with reference to the preferred embodiments described with reference to the drawings, but is not limited thereto. Accordingly, the present invention should be interpreted by the description of the claims intended to cover obvious modifications that can be derived from the described embodiments.

100 : 양수발전시스템
110 : 상부터널부
111 : 제1 개폐부
120 : 하부터널부
121 : 제2 개폐부
130 : 제1 유로부
140 : 제1 발전부
150 : 순환부
151 : 용수저장소
152 : 순환배관
160 : 제2 유로부
170 : 제2 발전부
180 : 보조터널부
181 : 제3 개폐부
190 : 화재진압부100: pumped water power generation system
110: upper tunnel part
111: first opening and closing part
120: lower tunnel part
121: second opening and closing part
130: first flow path part
140: first power generation unit
150: circulation unit
151: water storage
152: circulation pipe
160: second flow path part
170: second power generation unit
180: auxiliary tunnel unit
181: third opening and closing part
190: fire suppression unit

Claims (5)

산의 기 설정된 높이에 터널 형상으로 형성되어 내부에 용수를 저장하고 제1 개폐부(111)를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 상부터널부(110);
상기 상부터널부(110) 보다 기 설정된 높이의 하부에 터널 형상으로 형성되어 내부에 상기 용수를 저장하고, 제2 개폐부(121)를 개폐하여 상기 용수를 배출 또는 저장하는 하부터널부(120);
내부가 비어 있는 관 형상으로 형성되어, 일측이 상기 상부터널부(110)의 상기 제1 개폐부(111)와 연결되어 상기 용수를 하부로 이송시키는 제1 유로부(130);
상기 제1 유로부(130)를 통해 낙하하는 상기 용수를 이용하여 전기를 생산하는 제1 발전부(140); 및
상기 하부터널부(120)에 저장된 상기 용수를 상기 상부터널부(110)로 이송시키는 순환부(150)를 포함하는 터널을 이용한 양수발전시스템.an upper tunnel unit 110 formed in a tunnel shape at a predetermined height of the mountain to store water therein, and to discharge or store the water by opening and closing the first opening/closing unit 111;
a lower tunnel portion 120 formed in a tunnel shape at a lower portion of a predetermined height than the upper tunnel portion 110 to store the water therein, and to discharge or store the water by opening and closing the second opening and closing portion 121;
a first flow path unit 130 formed in a tube shape with an empty interior, one side of which is connected to the first opening/closing unit 111 of the upper tunnel unit 110 to transport the water to the lower side;
a first power generation unit 140 for generating electricity using the water falling through the first flow path unit 130; and
A pumped water power generation system using a tunnel including a circulation unit 150 for transferring the water stored in the lower tunnel unit 120 to the upper tunnel unit 110 . 제1항에 있어서,
내부가 비어 있는 관 형상으로 형성되어, 일측이 상기 제1 발전부(140)와 연결되어 상기 제1 발전부(140)를 통과한 용수를 하부로 이송시키는 제2 유로부(160); 및
상기 제2 유로부(160)를 통해 낙하하는 상기 용수를 이용하여 전기를 생산하고, 상기 용수를 상기 하부터널부(120)로 유입시키는 제2 발전부(170)를 더 포함하는 터널을 이용한 양수발전시스템.According to claim 1,
a second flow path unit 160 formed in a tube shape with an empty interior, one side of which is connected to the first power generation unit 140 to transport water passing through the first power generation unit 140 to the lower side; and
Pumping water using the tunnel further comprising a second power generation unit 170 for generating electricity using the water falling through the second flow path unit 160 and introducing the water into the lower tunnel unit 120 . power generation system. 제1항에 있어서,
상기 상부터널부(110) 또는 상기 하부터널부(120)의 양측으로 분기되어 상기 용수를 저장하는 복수의 보조터널부(180)를 더 포함하는 터널을 이용한 양수발전시스템.According to claim 1,
The pumped pumping power generation system using a tunnel further includes a plurality of auxiliary tunnel units 180 branched to both sides of the upper tunnel unit 110 or the lower tunnel unit 120 to store the water. 제1항에 있어서,
상기 상부터널부(110)와 연결되어 상기 산의 화재를 감지하고, 화재를 감지시 상기 상부터널부(110)의 상기 용수를 분사하는 화재진압부(190)를 더 포함하는 터널을 이용한 양수발전시스템.According to claim 1,
Pumped pumping power generation using a tunnel further comprising a fire suppression unit 190 connected to the upper tunnel unit 110 to detect the fire of the mountain, and spray the water of the upper tunnel unit 110 when a fire is detected system. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 순환부(150)는,
상기 상부터널부(110)로부터 기 설정된 높이의 상부에 위치하는 용수저장소(151)의 수위가 기 설정치 미만인 경우 상기 상부터널부(110) 또는 상기 하부터널부(120)에 저장된 상기 용수를 상기 용수저장소(151)로 공급하는 터널을 이용한 양수발전시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The circulation unit 150,
When the water level of the water reservoir 151 located above the preset height from the upper tunnel part 110 is less than the preset value, the water stored in the upper tunnel part 110 or the lower tunnel part 120 is converted into the water. A pumped water power generation system using a tunnel that supplies to the storage 151 .
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