KR102521962B1 - 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템 - Google Patents

발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치는, 해수면에 부유한 상태로 전기를 생성하는 발전 장치로, 태양열을 이용하여 전기를 생성하는 태양열 발전모듈와, 파력(波力)을 이용하여 전기를 생성하는 파력 발전모듈을 포함하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생성 시스템은 상기한 발전 장치와, 발전 장치에서 생성한 전기와 해수를 이용하여 수소를 생성하는 수소 생성 장치, 그리고 수소 생성 장치로부터 생성된 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장 장치를 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면 친환경적이면서도 기상환경에 자유롭게 발전할 수 있는 효과가 있으며, 원양에서 생성한 전기 에너지를 육지까지 송전하기 위한 시설이 요구되지 않아 시설 비용을 절약할 수 있다.

Description

발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템{Power Generator and Hydrogen Generation Systems Using the Same}
본 발명은 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 발전모듈과 파력 발전모듈을 함께 구비하여 맑은 날에는 태양열을 이용하여 전기를 생성하고 흐리고 파도가 높은 날에는 파력을 이용하여 전기를 생산함으로써 기상환경에 자유롭게 친환경적으로 발전할 수 있으며, 생성한 전기 에너지와 해수를 이용해 수소를 생성하고 또한 생성한 수소를 선박에 공급하는데 사용하여, 원양에서 생성한 전기 에너지를 육지까지 송전하기 위한 시설이 요구되지 않는 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템을 제공하는 것이다.
발전 장치(발전기)란 역학적 힘이나 열 등 외부의 요인으로부터 전기를 얻는 장치를 말한다. 대표적인 발전 장치의 방식으로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력 발전 장치 및 핵분열을 이용하는 원자력 발전 장치를 들 수 있을 것이다.
그러나 화력 발전 장치는 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 자원 고갈 문제, 공해 유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.
그리고 원자력 발전 장치는 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 시설투자에 막대한 비용이 요구되고, 혐오시설로 인식되어 건설준비단계에서부터 지역주민들에 의한 강력한 저항을 받을 수밖에 없으며, 폐기물 처리가 쉽지 않을 뿐만 아니라 경미한 사고일지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항시 존재하는 문제점이 있다.
이러한 화력 발전 장치와, 원자력 발전 장치의 문제점을 해결하기 위해 근래에는 바다, 태양과 같은 자연을 에너지원으로 이용하여 자원 고갈 및 환경오염의 염려가 없는 파력 발전 장치, 태양열 발전 장치 등의 친환경적인 발전 장치를 주목하고 있다.
그러나 파력 발전 장치와 태양열 발전 장치는 기상환경에 영향이 크기 때문에 기상에 따라서는 발전용량이 미비하다는 한계점이 있다. 구체적으로, 파력 발전 장치의 경우 비교적 파도가 잔잔한 맑은 날씨에는 발전용량이 미비하며, 반대로 태양열 발전 장치는 흐린 날씨에는 발전이 미비하다는 문제점이 존재한다.
대한민국 등록특허 제10-1932625호 대한민국 등록특허 제10-1068894호 대한민국 등록특허 제10-2250159호 대한민국 등록특허 제10-1101316호
본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 맑은 날에는 태양열을 이용하여 전기를 생성하고, 흐리고 파도가 높은 날에는 파력을 이용하여 전기를 생산하여, 기상환경에 자유로울 수 있는 친환경적인 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은, 전기 에너지와 해수를 이용해 수소를 생성하고, 또한 생성한 수소를 선박에 공급하는데 사용하여, 원양에서 생성한 전기 에너지를 육지까지 송전하기 위한 시설이 요구되지 않는 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은, 태양열 집열판에 오염이 발생하여 발전용량이 저하되면 이를 감지하고 스스로 태양열 집열판의 오염을 제거할 수 있는 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치는, 해수면에 부유한 상태로 전기를 생성하는 발전 장치로, 태양열을 이용하여 전기를 생성하는 태양열 발전모듈와, 파력(波力)을 이용하여 전기를 생성하는 파력 발전모듈을 포함한다.
이때, 발전 장치는 육각형의 판 형상으로 이루어진 적어도 하나의 집열판과, 집열판 하측에 개별 결합하는 적어도 하나의 부력체를 더 포함할 수 있다.
또한, 집열판은 다수개 구비되고, 다수개의 집열판은 서로 간에 허니콤(honeycomb) 구조를 이루도록 연결 배치될 수 있다
또한, 발전 장치는 부력체 사이를 서로 연결하고 회전 운동을 발생시키는 회전 링크를 더 포함하고, 회전 링크는 파랑에 의해 부력체간의 높이 차가 발생하면 회전 및 위치에너지에 의한 운동이 발생하며, 파력 발전모듈은 회전 링크의 회전 및 위치에너지에 의한 운동을 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
또한, 회전 링크는 상호 연결된 두 개의 부력체 중 어느 하나에 결합되는 제1 링크부와, 상호 연결된 두 개의 부력체 중 나머지 하나에 결합되는 제2 링크부, 그리고 제1 링크부와 제2 링크부를 상호 연결하고, 파랑에 의한 제1 링크부와 제2 링크부 간의 배치 각도 변화에 따라 회전 운동하는 회전 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 발전 장치는 각각의 집열판으로부터 생성된 발전용량을 감지하는 발전용량 감지부와, 부력체에 개별 배치되고, 배치된 부력체의 부력을 조절하도록 작동하는 부력 조절수단, 그리고 감지한 발전용량에 기초하여 집열판의 이상 상태를 판단하고 이상 상태로 판단한 집열판에 결합된 부력체의 부력이 일시적으로 감소하도록 부력 조절수단을 작동 제어하는 부력 제어부를 할 수 있다.
또한, 부력 조절수단은 부력체에 수용 배치되되 일단부가 부력체로부터 하향 노출되는 해수 유입관과, 해수 유입관에 배치되어 해수가 부력체 내부로 유입되도록 작동하는 유입 펌프와, 부력체에 수용 배치되되 일단부가 부력체로부터 상향 노출되는 해수 배출관, 그리고 해수 배출관에 배치되어 해수가 부력체 내부로부터 배출되도록 작동하는 배출 펌프를 포함하고, 부력 제어부는 유입 펌프를 소정 시간 동안 작동 제어한 후 배출 펌프를 소정 시간 동안 작동 제어하여, 부력체의 부력이 일시적으로 감소하도록 할 수 있다.
또한, 해수 배출관의 노출된 일단부는, 부력체 내부의 해수가 집열판으로 배출되도록 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생성 시스템은 상기한 발전 장치와, 발전 장치에서 생성한 전기와 해수를 이용하여 수소를 생성하는 수소 생성 장치, 그리고 수소 생성 장치로부터 생성된 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장 장치를 포함할 수 있다.
또한, 수소 저장 장치에 저장된 수소를 선박에 공급하는 수소 공급 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 파력 발전모듈과 태양열 발전모듈을 함께 구비하여 파력과 태양열을 둘 다 이용하여 전기를 생산함으로써 친환경적이면서도 기상환경에 자유롭게 발전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 해수면에서 태양열을 집열하므로 집열 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 전기 에너지와 해수를 이용해 수소를 생성하고, 또한 생성한 수소를 선박에 공급하는데 사용하여, 원양에서 생성한 전기 에너지를 육지까지 송전하기 위한 시설이 요구되지 않아 시설 비용을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양열 집열판에 오염이 발생하여 발전용량이 저하되면 이를 감지하고 스스로 태양열 집열판의 오염을 제거할 수 있어, 오염에 의한 발전용량 저하를 차단할 수 있으며 집열판의 오염에 따른 보수 관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생성 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치를 상측에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 도 3의 A-A선 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치가 파력을 이용하여 전기를 생성하는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 장치의 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단에 의해 부력체의 부력이 작아지는 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단에 의해 부력체의 부력이 커지는 모습을 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치의 기능 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생성 시스템의 기능 블록도이다.
본 실시예에 따른 발전 장치 및 이를 이용한 수소 생성 시스템은 기상환경에 자유로울 수 있으며 친환경적으로 전기를 생성하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 수소 생성 시스템의 본 실시예에 따른 발전 장치(10)는 해수면에 부유한 상태로 배치되어 태양열과 파력(波力)을 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 발전 장치(10)는 맑은 날에는 태양열을 이용하여 전기를 생성하며 파도가 높을 때에는 파력을 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 물론, 날이 맑으면서 파도가 높을 때에는 태양열과 파력을 모두 이용하여 전기를 생성할 수 있다.
도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 발전 장치(10)는 전기를 생성하는 태양열 발전모듈(11)과 파력(波力)을 이용하여 전기를 생성하는 파력 발전모듈(12)을 함께 구비할 수 있다. 이때, 발전 장치(10)에는 집열판(13)이 구비되며, 태양열 발전모듈(11)은 집열판(13)에서 집열한 태양열을 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 또한, 발전 장치(10)에는 회전운동을 발생시키는 회전 링크(14)가 구비되며, 파력 발전모듈(12)은 회전 링크(14)에서 생성한 회전 운동을 이용하여 전기를 생성할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 파력 발전모듈(12)은 파력을 이용하여 리니어 방식으로 전기를 생성하도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 본 실시예에 따른 발전 장치(10)는 대기가 청정하여 태양열 집열에 유리하도록 육지로부터 비교적 먼 원양에 설치될 수 있다.
한편, 이와 같이 발전 장치(10)에서 생성한 전기는 별도의 전달 시설이 구비되어 육지로 전달될 수 있지만, 상기와 같이 원양에 설치된 발전 장치(10)로부터 생성된 전기를 육지까지 전달하기 위한 시설을 구비, 관리하기 위해서는 막대한 비용이 발생하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 발전 장치(10)에서 생성된 전기 에너지는 육지로 전달되지 않고, 발전 장치(10) 주변에서 수소 에너지로 전환되고 수소를 이용하여 운행하는 선박 등에 공급할 수 있다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 수소 생성 시스템은 상기한 발전 장치(10)와 함께, 수소를 생성하는 수소 생성 장치(30)와, 생성한 수소를 저장하는 수소 저장 장치(50), 그리고 저장한 수소를 선박 등에 공급하는 수소 공급 장치(70)를 구비할 수 있다.
수소 생성 장치(30)는 해수를 전기분해하여 수소를 생성할 수 있다. 발전 장치(10)로부터 생성된 전기는 수소 생성 장치(30)에 직접적으로 공급되거나, 또는 별도의 저장 장치에 저장되었다가 수소 생성 장치(30)로 공급될 수 있다.
이를 위해, 수소 생성 장치(30)는 발전 장치(10) 주변에서 부유하거나 또는 발전 장치(10) 하측 수중에 배치될 수 있으며, 발전 장치(10)로부터 전기를 공급받도록 직간접적으로 연결될 수 있다. 수소 생성 장치(30)는 이와 같이 발전 장치(10)로부터 제공받은 전기와 주변의 해수를 이용하여 수소를 생성할 수 있다.
수소 생성 장치(30)에서 생성한 수소는 수소 저장 장치(50)에 저장될 수 있다. 수소 저장 장치(50)는 수소 생성 장치(30)로부터 수소를 제공받도록 수소 생성 장치(30)에 연결될 수 있다. 이때, 수소 저장 장치(50)는 저장된 수소의 온도를 낮게 유지해야 하는데 바람직하게 상대적으로 온도가 낮은 바닷속 깊은 곳(예를 들면 수심 200m 이상)에 배치되어 별도의 온도조절 장치를 구비하지 않을 수 있다.
수소 공급 장치(70)는 수소 저장 장치(50)에 저장된 수소를 제공받아 수소를 이용해 운행되는 선박 등에 제공할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따른 수소 생성 시스템은 원양에서 생성한 전기를 육지로 제공하지 않고, 수소로 전환하여 선박 등에 공급하므로, 원양에서 생성한 전기 에너지를 육지까지 송전하기 위한 시설이 요구되지 않아 시설 비용을 절약할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치를 상측에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 도 3의 A-A선 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고 도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치가 파력을 이용하여 전기를 생성하는 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는, 도 3과 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 발전 장치(10)를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
상술한 바와 같이 집열판(13)은 해수면에 부유한 상태로 태양열을 집열할 수 있다. 집열판(13)이 해수면에 부유하기 위해 집열판(13) 하측에는 부력체(15)가 개별 결합할 수 있다. 부력체(15) 내에는 부력을 위한 부력 공간이 구비될 수 있으며, 태양열 발전모듈(11), 파력 발전모듈(12) 등의 구성이 배치될 수 있는 배치 공간이 구비될 수 있다. 이때, 부력 공간과 배치 공간은 서로 분리된 공간이며, 배치 공간은 배치된 구성들을 보호하도록 기밀을 유지할 수 있다. 즉, 배치 공간은 외부로부터 해수가 유입되지 않도록 밀폐된 공간일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 발전 장치에서 파력 발전모듈(12)은 파력에 의한 회전운동을 이용하여 전기를 생성한다. 이와 같이 파력을 이용하여 회전운동을 발생시키기 위해 본 실시예에 따른 발전 장치(10)는 부력체(15)를 다수개 구비하며, 다수개의 부력체(15)는 서로 간에 회전 링크(14)에 의해 연결될 수 있다.
회전 링크(14)는 파랑에 의해 부력체(15) 간에 높이 차가 발생하면 회전 운동을 발생시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 링크(14)는 상호 연결된 두 개의 부력체(15-1, 15-3) 중 어느 하나에 결합하는 제1 링크부(141)와, 상호 연결된 두 개의 부력체(15-1, 15-3) 중 다른 하나에 결합하는 제2 링크부(143), 그리고 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143)를 상호 연결하는 회전 연결부(145)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 회전 연결부(145)는 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143)를 상호 간에 힌지결합시킬 수 있다. 즉, 회전 연결부(145)는 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143)를 상호 연결하되 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143) 간의 배치 각도는 회전 가능하다. 따라서, 도 5의 (a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이 파랑에 의해 상호 연결된 두 개의 부력체(15-1, 15-3)에 높이 차가 발생하면, 두 개의 부력체에 각각 연결된 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143) 간에 배치각도가 변화하게 된다. 이때, 회전 연결부(145)는 제1 링크부(141)와 제2 링크부(143) 중 어느 하나에만 고정되어 나머지 링크부에 대해 상대적인 회전 운동이 발생할 수 있다. 회전 연결부(145)의 회전 운동은 기계식 또는 펌프식으로 파력 발전모듈(12)에 전달되어 전기 생성에 사용될 수 있다.
다수개의 부력체(15)는 확장성 향상을 위해 6개의 부력체(15)가 중심에 배치되는 부력체(15)로부터 육각 방향으로 연결될 수 있다. 이때, 부력체(15) 상측에 개별 결합되는 집열판(13) 또한 부력체(15)와 마찬가지로 다수개 구비되게 될 수 있다.
부력체(15) 간의 육각 방향 연결에 따라 다수개의 집열판(13)은 도 3에 도시된 바와 같이, 6개의 집열판(13-2)이 중심에 배치되는 집열판(13-1)으로부터 육각 방향으로 이격 배치되는 배치 형상을 갖게 된다. 이와 같은 집열판(13)은 이러한 배치 형상에서 최대한 넓은 면적을 갖기 위해 육각형의 판 형상으로 제작될 수 있다. 이에 따라, 다수개의 집열판(13)은 서로 간에 허니콤(honeycomb) 구조를 이루도록 연결 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 장치의 기능 블록도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단의 일례를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단에 의해 부력체의 부력이 작아지는 모습을 도시한 도면이다. 그리고 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 조절수단에 의해 부력체의 부력이 커지는 모습을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 장치(10')는 집열판(13)에 오염이 발생하여 발전용량이 저하되면 이를 감지하고 스스로 집열판(13)의 오염을 제거할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 장치(10')는 태양열 발전모듈(11), 파력 발전모듈(12), 집열판(13), 회전 연결부(145) 외에도 태양열 발전모듈(11) 또는 파력 발전모듈(12)의 발전용량을 감지하는 발전용량 감지부(16)와, 네트워크를 통해 별도의 관리 서버와 통신하는 통신부(17)와, 집열판(13)의 이상 상태를 판단하는 부력 제어부(18), 그리고 각 부력체(15)의 부력을 조절하는 부력 조절수단(19)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 장치의 태양열 발전모듈(11), 파력 발전모듈(12), 집열판(13) 및 회전 연결부(145)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치의 태양열 발전모듈(11), 파력 발전모듈(12), 집열판(13) 및 회전 연결부(145)와 동일하거나 그 특징을 포함하도록 구성되므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 발전 장치의 발전용량 감지부(16)는 태양열 발전모듈(11)의 발전용량과 파력 발전모듈(12)의 발전용량을 감지하며, 이때, 발전용량 감지부(16)는 태양열 발전모듈(11)의 발전용량을 집열판(13)별로 각각 감지할 수 있다.
발전용량 감지부(16)는 감지한 태양열 발전모듈(11)의 발전용량 감지 정보와 파력 발전모듈(12)의 발전용량 감지 정보를 통신부(17)로 제공하며, 통신부(17)는 제공받은 감지 정보를 연결된 네트워크를 통해 별도의 관리 서버로 전송할 수 있다. 따라서, 관리자는 관리 서버에서 수신한 감지 정보를 모니터 가능하며, 수신한 감지 정보와 발전 장치가 설치된 지역의 기상환경에 따른 기대 발전 용량을 비교하여 각 발전 장치의 이상 여부를 판단 가능하다.
발전용량 감지부(16)에서 감지한 태양열 발전모듈(11)의 발전용량 감지 정보는 부력 제어부(18)로도 제공될 수 있다. 부력 제어부(18)는 발전용량 감지부(16)로부터 제공받은 태양열 발전모듈(11)의 발전용량 감지 정보에 기초하여 각 집열판(13)의 이상 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 부력 제어부(18)는 각각의 집열판(13)으로부터 생성된 발전용량을 서로 간에 비교하고, 비교 결과 발전용량이 다른 집열판(13)에 비해 기준치 이상 낮은 집열판(13)을 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 집열판(13)의 이상 상태는 기계적 고장에 의한 것일 수 있지만, 집열판(13)의 단순 오염에 의한 것일 수 있다. 본 실시예에 따른 발전 장치(10')는 단순 오염에 의한 집열판(13)의 이상 상태 발생시 이를 즉각적이고 자체적으로 해결하기 위해, 이상 상태로 판단된 집열판(13)이 해수에 의해 세척되도록 할 수 있다. 부력 제어부(18)는 부력 조절수단(19)을 작동 제어하여 이상 상태로 판단된 집열판(13)이 일시적으로 해수에 잠기도록 하거나 또는 집열판(13)의 배치 높이를 해수면과 가깝게 하여 파랑에 의해 집열판(13)이 세척되도록 할 수 있다.
도 7를 참조하여 부력 조절수단(19)을 구체적으로 살펴보면, 부력 조절수단(19)은 다수개 구비되어 부력체(15)의 부력 공간에 개별 수용 배치되되 일단부가 부력체(15)로부터 하향 노출되는 해수 유입관(191)과, 해수 유입관(191)에 배치되어 해수(s)가 부력체(15) 내부의 부력 공간으로 유입되도록 작동하는 유입 펌프(193)와, 부력체(15)의 부력 공간에 수용 배치되되 일단부가 부력체(15)로부터 상향 노출되는 해수 배출관(195), 그리고 해수 배출관(195)에 배치되어 해수(s)가 부력체 내부의 부력 공간으로부터 배출되도록 작동하는 배출 펌프(197)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 7 내지 도 9에는 설명의 편의를 위해 부력 공간이 부력체(15) 내부 전체 공간을 차지하는 것처럼 도시되어 있으나, 상술한 바와 같이 부력체(15) 내부에는 부력 공간과 분리된 배치 공간이 구비되므로, 부력 공간은 부력체(15) 내부에서 일부 공간만을 차지한다.
해수 유입관(191)은 일단부가 부력체(15)로부터 하향 노출되어 해수(s)에 잠겨있으며 타단부가 부력체(15) 내부 부력 공간에 배치될 수 있다. 부력 제어부(18)는 집열판(13)을 이상 상태로 판단시, 이상 상태로 판단한 집열판(13) 하측 부력체(15)에 수용된 유입 펌프(193)를 식별한다. 그리고 부력 제어부(18)는 식별한 유입 펌프(193)를 소정 시간 작동 제어할 수 있다. 유입 펌프(193)가 작동하면 도 8에 도시된 바와 같이 해수 유입관(191)을 통해 해수(s)가 부력체(15) 내부에 유입되고, 이에 따라 부력체(15)의 부력이 줄어들어 부력체와 결합한 집열판(13)이 해수(s)에 잠기거나 또는 해수면과 가까운 높이에 배치되어 해수(s)에 의해 세척된다.
해수 배출관(195)은 일단부가 부력체(15)로부터 상향 노출되며, 이에 따라 해수 배출관(195)의 일단부는 해수 유입관(191)과 달리 공기 중에 노출되게 된다. 해수 배출관(195)의 타단부는 해수 유입관(191)과 마찬가지로 부력체(15) 내부 부력 공간에 배치될 수 있다. 이때 해수 배출관(195)의 타단부 끝단은 부력 공간의 바닥에 근접하게 배치될 수 있다. 부력 제어부(18)는 유입 펌프(193)를 소정 시간 동안 작동 제어한 후, 작동 제어한 유입 펌프(193)와 같은 부력체(15) 내에 배치되는 배출 펌프(197)를 소정 시간 동안 작동 제어할 수 있다. 배출 펌프(197)가 작동하면 도 9에 도시된 바와 같이 해수 배출관(195)을 통해 부력 공간 내의 해수(s)가 부력체(15) 외부로 배출되고, 이에 따라 부력체(15)의 부력이 커져 부력체와 결합한 집열판(13)의 높이가 높아져 평소 상태로 되돌아 갈 수 있다.
바람직하게, 해수 배출관(195)의 노출된 일단부는 부력체(15) 내부에 수용되었던 해수(s)가 집열판(13)으로 배출되도록 배치되어 해수 배출관(195)을 통해 배출되는 해수(s)가 집열판(13)을 추가 세척하도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 태양광 집열판에 오염이 발생하여 발전용량이 저하되면 이를 감지하고 스스로 태양열 집열판의 오염을 제거할 수 있어, 오염에 의한 발전용량 저하를 차단할 수 있으며 집열판의 오염에 따른 보수 관리가 용이한 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 발전 장치
11: 태양열 발전모듈
12: 파력 발전모듈
13: 집열판
14: 회전 링크
141: 제1 링크부
143: 제2 링크부
145: 회전 연결부
15: 부력체
16: 발전용량 감지부
17: 통신부
18: 부력 제어부
19: 부력 조절수단
191: 해수 유입관
193: 유입 펌프
195: 해수 배출관
197: 배출 펌프
30: 수소 생성 장치
50: 수소 저장 장치
70: 수소 공급 장치

Claims (10)

  1. 해수면에 부유한 상태로 전기를 생성하는 발전 장치로,
    태양열을 이용하여 전기를 생성하는 태양열 발전모듈;
    파력(波力)을 이용하여 전기를 생성하는 파력 발전모듈;
    육각형의 판 형상으로 이루어진 적어도 하나의 집열판;
    상기 집열판 하측에 개별 결합하는 적어도 하나의 부력체;
    각각의 상기 집열판으로부터 생성된 발전용량을 감지하는 발전용량 감지부;
    상기 부력체에 개별 배치되고, 배치된 상기 부력체의 부력을 조절하도록 작동하는 부력 조절수단; 및
    상기 감지한 발전용량에 기초하여 상기 집열판의 이상 상태를 판단하고, 이상 상태로 판단한 집열판에 결합된 부력체의 부력이 일시적으로 감소하도록 상기 부력 조절수단을 작동 제어하는 부력 제어부를 포함하고,
    상기 부력 조절수단은
    상기 부력체에 수용 배치되되 일단부가 상기 부력체로부터 하향 노출되는 해수 유입관;
    상기 해수 유입관에 배치되어 해수가 상기 부력체 내부로 유입되도록 작동하는 유입 펌프;
    상기 부력체에 수용 배치되되 일단부가 상기 부력체로부터 상향 노출되는 해수 배출관; 및
    상기 해수 배출관에 배치되어 해수가 상기 부력체 내부로부터 배출되도록 작동하는 배출 펌프를 포함하며,
    상기 부력 제어부는 상기 유입 펌프를 소정 시간 동안 작동 제어한 후 상기 배출 펌프를 소정 시간 동안 작동 제어하여, 상기 부력체의 부력이 일시적으로 감소하도록 하는 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 집열판은 다수개 구비되고, 다수개의 상기 집열판은 서로 간에 허니콤(honeycomb) 구조를 이루도록 연결 배치되는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 발전 장치는
    상기 부력체 사이를 서로 연결하고 회전 운동을 발생시키는 회전 링크를 더 포함하고,
    상기 회전 링크는 파랑에 의해 상기 부력체간의 높이 차가 발생하면 회전 및 위치에너지에 의한 운동이 발생하며, 상기 파력 발전모듈은 상기 회전 링크의 회전 및 위치에너지에 의한 운동을 이용하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전 링크는
    상호 연결된 두 개의 부력체 중 어느 하나에 결합되는 제1 링크부;
    상호 연결된 두 개의 부력체 중 나머지 하나에 결합되는 제2 링크부; 및
    상기 제1 링크부와 제2 링크부를 상호 연결하고, 파랑에 의한 상기 제1 링크부와 제2 링크부 간의 배치 각도 변화에 따라 회전 운동하는 회전 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 해수 배출관의 노출된 일단부는, 상기 부력체 내부의 해수가 상기 집열판으로 배출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  9. 상기 제 1 항에 기재된 발전 장치;
    상기 발전 장치에서 생성한 전기와 해수를 이용하여 수소를 생성하는 수소 생성 장치; 및
    상기 수소 생성 장치로부터 생성된 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장 장치를 포함하는 수소 생성 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수소 저장 장치에 저장된 수소를 선박에 공급하는 수소 공급 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 생성 시스템.


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