KR102581083B1 - 수중매입형 소수력 발전장치 - Google Patents

수중매입형 소수력 발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102581083B1
KR102581083B1 KR1020230075186A KR20230075186A KR102581083B1 KR 102581083 B1 KR102581083 B1 KR 102581083B1 KR 1020230075186 A KR1020230075186 A KR 1020230075186A KR 20230075186 A KR20230075186 A KR 20230075186A KR 102581083 B1 KR102581083 B1 KR 102581083B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
culvert
outlet
water
casing
sub
Prior art date
Application number
KR1020230075186A
Other languages
English (en)
Inventor
강동우
Original Assignee
강동우
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강동우 filed Critical 강동우
Priority to KR1020230075186A priority Critical patent/KR102581083B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102581083B1 publication Critical patent/KR102581083B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/02Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/186Spiral or volute casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

본 발명은 생산비용 저감, 공사기간 단축, 진동 및 소음을 최소화할 수 있도록 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작하여 설치되는 수중매입형 소수력 발전장치에 관한 것으로, 육면체 형상으로 내부를 좌측챔버 및 우측챔버로 구획하면서 상단은 서로 연통되도록 내부에 바이패스벽이 형성되고, 상기 우측챔버의 전면 하부에 물이 유입되는 메인유입구가 관통 형성되며, 상기 우측챔버의 후면 하부에 물이 유출되는 메인유출구가 관통 형성된 물저장조와, 육면체 형상으로 상기 물저장조의 후방에 연결 설치되고, 전면에 상기 우측챔버의 메인유출구와 연통되도록 서브유입구가 관통 형성되며, 하부에 서브유출구가 관통 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 서브유출구에 수직으로 설치되고, 상기 서브유출구를 통해 유출되는 물에 의해 프로펠러가 회전하여 발전하는 수차발전기와, 전면이 폐쇄되고, 후면이 개방된 육면체 형상으로 상기 물저장조 및 케이싱의 하면에 연결 설치되고, 상면에 상기 케이싱의 서브유출구와 연통되도록 배출구가 관통 형성된 암거와, 상기 암거의 배출구와 연통되도록 상기 암거의 내부에 설치되는 배출관을 포함하고, 상기 물저장조, 케이싱 및 암거 각각은, 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작되어 조립 시공되고, 철골구조물에 의해 서로 연결 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

수중매입형 소수력 발전장치{SUBMERGED TYPE SMALL HYDROELECTRIC POWER GENERATOR}
본 발명은 소수력 발전장치에 관한 것으로 것으로, 보다 상세하게는 진동 및 소음을 최소화할 수 있도록 수중에 수직으로 매입하여 설치되고, 저낙차에도 고효율 및 가성비가 좋은 수중매입형 소수력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치를 말한다. 발전기는 보통 몸체와, 상기 몸체에 회전되게 장착되어 외력에 의해 회전하는 회전축과, 상기 회전축과 함께 회전하며 다수로 권선되어 있는 코일로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 외측에 구비되며 상기 몸체의 내측에 고정 장착되는 자석으로 구성된 고정자를 포함한다.
상기 회전축이 외력에 의해 회전하면, 상기 회전축에 결합된 코일이 회전하면서 상기 자석에서 발생하는 자기장에 의해 상기 코일 내부에는 기전력을 통한 전류가 흐르게 된다. 이러한 발전기는 상기 회전축을 회전시키는 동력원에 따라 수력, 화력, 풍력 및 원자력 등으로 분류된다.
특히 수력에 의한 발전기는 주로 물의 낙차를 이용하여 상기 회전축을 회전시키는데, 이러한 회전축을 회전시키는 장치를 수차(turbine)라고 한다. 즉, 수차 발전기는 물의 낙차를 이용하여 수차를 통해 발전기의 회전축을 회전시켜 전력을 생산하는 장치이다.
이러한 수차 발전기는 크게 반동형과 충동형의 2가지로 분류할 수 있고, 반동형은 수차 전후 물의 압력 차이에서 에너지를 얻는 타입으로 수위 차이가 작지만 유량이 큰 조건에 적합하며, 프란시스형이나 프로펠러형 및 튜브형 등이 있다. 반면, 충동형은 물의 흐름의 운동에너지를 터빈에 충돌시켜 에너지를 얻는 타입으로 유량은 적지만 수위 차이가 큰 조건에 적합하며, 펠톤형이나 타고형 및 크로스 흐름형 등이 있다.
우리나라의 경우 충동형 수차보다는 반동형 수차가 대부분이며, 프란시스형에 비해 보다 낙차가 작은 소수력에 사용되는 프로펠러 수차의 경우 낙차나 부하에 따라 프로펠러를 가변형으로 만든 것을 카플란 수차라고 한다. 즉, 우리나라 전역 대부분에는 채산성에 맞게 수차 발전기가 설치되어 있는 현실이다.
최근에는 기후변화에 따른 환경정책의 문제로 인해 소수력 발전을 통하여 수력에너지를 더욱 확보하기 위해, 즉 산간 및 하천 지역의 소규모 댐에 저장된 물을 이용할 뿐만 아니라, 육상 양식장, 생활하수, 폐수처리장, 저수지, 보의 배수로, 건물의 배관 등으로부터도 수력에너지를 확보하고자 한다.
이때, 경관을 해치지 않으면서 진동 및 소음을 최소화할 수 있도록 소수력 발전장치를 수중에 매입하여 설치하는 수중매입형 소수력 발전장치에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있고, 상기 수차 발전기를 수중매입시 회전축이 수평으로 설치되는 수평식 발전기와 수직식 발전기로 나눌 수 있다.
예컨대, 수평식 발전기의 경우 등록특허공보 제10-1654899호의 '소수력 발전장치', 등록특허공보 제10-1622638호의 '소수력 발전 패키지 시스템' 및 등록특허공보 제10-1850367호의 '고효율 층류 레벨 제어가 가능한 소수력발전 시스템' 등이 있다. 이러한 수평식 발전기는 발전부와 수차부가 수평으로 수중에 매입되어 설치되기 때문에 시공 및 관리가 어렵고, 최대한 방수를 하더라도 내부로 물이 침투되기 쉬워 누전, 부식, 윤활특성 저하 등으로 인하여 파손 및 고장의 우려가 높은 단점이 있다.
반면에, 수직식 발전기의 경우 등록특허공보 제10-1663248호의 '수중 매입형 소수력 발전 장치' 및 등록특허공보 제10-2140490호의 '수중발전기의 내부상태를 확인할 수 있는 소수력 발전장치' 등이 있다. 이러한 수직식 발전기는 발전부와 수차부가 수직으로 수중에 매입되어 설치되기 때문에 수평식에 비하여 시공 및 관리가 쉽다는 장점이 있다. 특히, 본 출원인이 발명하여 출원 및 등록한 등록특허 제10-2396186호의 '수중매입형 소수력 발전장치'에서는 수직식 발전기의 단점인 물의 침투에 따른 누전 및 부식의 문제를 해결하기도 하였다.
그러나, 종래 기술에 따른 수중매입형 소수력 발전장치에 있어서, 수직식 수차발전기가 내부에 설치되는 케이스 또는 메인케이싱을 스테인리스 스틸로 제작할 경우 생산비용이 과다해지고, 제작 및 조립시 스텐 용접을 수행해야 하며, 외부로부터의 낙석과 같은 갑작스러운 하중 발생시 쉽게 파손될 우려가 있다는 문제가 있다.
또한, 수직식 수차발전기가 내부에 설치되어 물이 저장되는 물저장조와 물이 배출되는 암거를 콘크리트 일체형으로 설치할 경우 공사기간이 길어지고, 단순히 물저장조에 저장된 물의 수위차에 의해서만 발전이 이루어지므로 발전효율이 떨어지며, 장마와 같이 급격하게 물이 유입되는 경우 물의 배출이 원활하지 않다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 물이 유입되어 저장 및 바이패스되는 물저장조와 별도로 수직식 수차발전기가 설치되는 케이싱 및 물이 배출되는 암거 각각을 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작하여 설치함으로써, 생산비용을 저감시키면서 공사기간을 단축시키고, 진동 및 소음을 최소화할 수 있는 수중매입형 소수력 발전장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치는, 육면체 형상으로 내부를 좌측챔버 및 우측챔버로 구획하면서 상단은 서로 연통되도록 내부에 바이패스벽이 형성되고, 상기 우측챔버의 전면 하부에 물이 유입되는 메인유입구가 관통 형성되며, 상기 우측챔버의 후면 하부에 물이 유출되는 메인유출구가 관통 형성된 물저장조와, 육면체 형상으로 상기 물저장조의 후방에 연결 설치되고, 전면에 상기 우측챔버의 메인유출구와 연통되도록 서브유입구가 관통 형성되며, 하부에 서브유출구가 관통 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 서브유출구에 수직으로 설치되고, 상기 서브유출구를 통해 유출되는 물에 의해 프로펠러가 회전하여 발전하는 수차발전기와, 전면이 폐쇄되고, 후면이 개방된 육면체 형상으로 상기 물저장조 및 케이싱의 하면에 연결 설치되고, 상면에 상기 케이싱의 서브유출구와 연통되도록 배출구가 관통 형성된 암거와, 상기 암거의 배출구와 연통되도록 상기 암거의 내부에 설치되는 배출관을 포함하고, 상기 물저장조, 케이싱 및 암거 각각은, 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작되어 조립 시공되고, 철골구조물에 의해 서로 연결 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 물저장조는, 상기 좌측챔버의 하면에 바이패스홀이 관통 형성되고, 상기 암거는, 상면에 상기 좌측챔버의 바이패스홀과 연통되도록 바이패스배출홀이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 암거는, 전방의 제1 암거, 중앙의 제2 암거 및 후방의 제3 암거가 순차로 연결 설치되고, 상기 제1 암거의 상면에 상기 바이패스배출홀이 관통 형성되며, 상기 제2 암거의 상면에 배출구가 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 물저장조는, 상면에 개폐가능하게 설치된 저장조커버를 더 포함하고, 상기 케이싱은, 내부에 상기 수차발전기를 설치 및 탈거할 수 있도록 상면에 개폐가능하게 설치된 케이싱커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이싱은, 상기 서브유입구로부터 상기 서브유출구로 물이 이동하는 유로가 나선형의 편심 모양으로 물이 이동하도록 유로의 단면적이 점차 축소되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수차발전기는, 상기 프로펠러의 상방으로 외주면에 방사상으로 결합되어 상기 케이싱의 서브유출구 내주면에 설치되고, 상기 케이싱의 서브유입구로 유입된 물을 상기 프로펠러를 향해 가이드하는 복수의 베인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치는, 물이 유입되어 저장 및 바이패스되는 물저장조와 별도로 수직식 수차발전기가 설치되는 케이싱 및 물이 배출되는 암거 각각을 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작하여 설치함으로써, 생산비용을 저감시키면서 공사기간을 단축시키고, 진동 및 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치의 일 실시예를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 A-A'선에서 바라본 측단면도이며,
도 3은 도 1의 실시예 중 암거를 제1 암거, 제2 암거 및 제3 암거로 각각 분리하여 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예에서 암거를 설치한 설치한 후 물저장조 및 케이싱을 설치하는 과정을 도시한 사시도이며,
도 5는 도 4의 실시예에서 물저장조 및 케이싱을 암거에 설치한 후 철골구조물을 설치하는 과정을 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5의 실시예의 B-B'선에서 바라본 측단면도이며,
도 7은 도 2의 실시예에서 물저장조의 메인유입구를 통해 물이 유입되어 케이싱의 서브유입구 및 서브배출구를 통해 물이 이동하면서 수차발전기의 프로펠러가 회전하여 발전하는 과정을 도시한 측단면도이고,
도 8은 도 7의 실시예에서 물저장조의 메인유입구를 통해 물이 급격하게 대량으로 유입되는 경우 우측챔버의 수위가 높아지게 되면서 바이패스벽을 타고 좌측챔버로 물이 넘어가는 과정을 도시한 측단면도이며,
도 9는 도 6의 실시예를 참고하여 도 8의 실시예에서 바이패스벽을 타고 좌측챔버로 물이 넘어간 경우 좌측챔버의 바이패스홀을 통과하여 제1 암거의 바이패스배출홀을 통해 배출되는 과정을 도시한 측단면도이고,
도 10은 도 8 및 9의 실시예에서 물저장조 및 케이싱의 내부에 물이 이동하는 경로를 도시한 평단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치는, 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 물저장조(100), 케이싱(200), 수차발전기(300), 암거(400), 배출관(500) 및 철골구조물(600)을 포함하여 이루어진다.
물저장조(100)는 도 1, 2 및 4 내지 10에 도시된 바와 같이 육면체 형상으로 내부를 좌측챔버(120) 및 우측챔버(130)로 구획하면서 상단은 서로 연통되도록 내부에 바이패스벽(110)이 형성되고, 상기 우측챔버(130)의 전면 하부에 물이 유입되는 메인유입구(131)가 관통 형성되며, 상기 우측챔버(130)의 후면 하부에 물이 유출되는 메인유출구(132)가 관통 형성된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 물저장조(100) 중 상기 우측챔버(130)의 전면 하부에 관통 형성된 메인유입구(131)를 통해 상수와 연결된 유입관(도면부호 미도시)으로 흘러내려온 물이 우측챔버(130)의 내부로 유입되고, 우측챔버(130)의 후면 하부에 관통 형성된 메인유출구(132)를 통해 유출된다.
이때, 상기 물저장조(100)의 내부를 바이패스벽(110)을 통해 좌측챔버(120) 및 우측챔버(130)로 구획하는 이유는, 도 8 내지 10에 도시된 같이 우측챔버(130)에 유입된 물이 저장되면서 물의 유입이 급격하게 불어나 우측챔버(130)의 수위가 높아질 경우에는 바이패스벽(110)을 넘어 좌측챔버(120)로 불어난 물을 바이패스시키기 위함이다. 상기 좌측챔버(120)로 넘어간 물은 좌측챔버(120)의 측면이나 후면을 통해 배출할 수도 있으나, 후술하는 암거(400)로 배출하기 위하여 좌측챔버(120)의 하면에 관통 형성된 바이패스배출홀(121)을 통해 배출할 수 있다.
즉, 상기 물저장조(100)는 도 6, 9 및 10에 도시된 바와 같이 상기 좌측챔버(120)의 하면에 바이패스홀(121)이 관통 형성되고, 후술하는 암거(400)는 도 3, 4, 6 및 9에 도시된 바와 같이 상면에 상기 좌측챔버(120)의 바이패스홀(121)과 연통되도록 바이패스배출홀(420)이 관통 형성된다. 그에 따라, 바이패스벽(110)을 넘어 좌측챔버(120)로 넘어온 물은 좌측챔버(120)의 바이패스홀(121)을 통해 암거(400)의 바이패스배출홀(420)로 배출된다.
케이싱(200)은 도 1, 2 및 4 내지 10에 도시된 바와 같이 육면체 형상으로 상기 물저장조(100)의 후방에 연결 설치되고, 전면에 상기 우측챔버(130)의 메인유출구(132)와 연통되도록 서브유입구(210)가 관통 형성되며, 하부에 서브유출구(220)가 관통 형성된다.
즉, 도 7, 8 및 10에 도시된 바와 같이 상기 물저장조(100)의 우측챔버(130) 내부로 유입된 물은 메인유출구(132)를 통해 유출되고, 케이싱(200)의 서브유입구(210)를 통해 케이싱(200)의 내부로 흘러들어오면서 서브유출구(220)로 유출된다. 이러한 물의 흐름을 이용하여 후술하는 수차발전기(300)로 발전하는 것이다.
수차발전기(300)는 도 2, 7 및 8에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(200)의 서브유출구(220)에 수직으로 설치되고, 상기 서브유출구(220)를 통해 유출되는 물에 의해 프로펠러(310)가 회전하여 발전한다. 이러한 수차발전기(300)는 그 내부를 구체적으로 도시하지 않았으나, 널리 알려진 바와 같이 프로펠러(310)와 함께 회전하는 회전축이 회전하면서 발전부(로터 및 스테이터)를 발전시키는 것으로 그 구체적인 내용은 생략한다.
다만, 이러한 수차발전기(300)의 발전효율을 높이기 위하여 첫째, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(200)은 상기 서브유입구(210)로부터 상기 서브유출구(220)로 물이 이동하는 유로가 나선형의 편심 모양으로 물이 이동하도록 유로의 단면적이 점차 축소되게 형성된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 수차발전기(300)는 상기 프로펠러(310)의 상방으로 외주면에 방사상으로 결합되어 상기 케이싱(200)의 서브유출구(220) 내주면에 설치되고, 상기 케이싱(200)의 서브유입구(210)로 유입된 물을 상기 프로펠러(310)를 향해 가이드하는 복수의 베인(320)를 더 포함한다.
이를 통하여, 저낙차의 상수로부터 케이싱(200)의 내부로 흘러들어온 물이 나선형의 편심 모양의 유로를 따라 이동하면서 물의 흐름 및 속도를 점진적으로 상승시키고, 복수의 베인(320)에 의해 가이드되면서 수차발전기(300)의 프로펠러(310)에 회전력을 높여 발전효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.
암거(400)는 도 1 내지 9에 도시된 바와 같이 전면이 폐쇄되고, 후면이 개방된 육면체 형상으로 상기 물저장조(100) 및 케이싱(200)의 하면에 연결 설치되고, 상면에 상기 케이싱(200)의 서브유출구(220)와 연통되도록 배출구(410)가 관통 형성된다. 즉, 암거(400)는 명칭 그대로 지하에 매설 또는 복개를 해서 수면이 보이지 않도록 한 통수로이고, 전면이 폐쇄되고 후면이 개방된 육면체 형상과 같이 박스형 암거이다. 따라서, 케이싱(200)의 서브유출구(220)와 연통된 배출구(410)를 통해 암거(400)의 내부로 물이 배출되어 저수조나 배수로로 흘러 내려가게 된다.
배출관(500)은 도 2, 7 및 8에 도시된 바와 같이 상기 암거(400)의 배출구(410)와 연통되도록 상기 암거(400)의 내부에 설치된다. 이러한 배출관(500)을 두는 이유는 배출관(500)의 하단이 저수조나 배수로로 흘러가는 물에 잠기도록 하여 수차발전기(300)의 프로펠러(310)를 통과하는 물이 대기압에 노출되지 않도록 함으로써 수차발전기(300)의 발전효율을 향상시키기 위함이다.
여기서, 상기 물저장조(100), 케이싱(200) 및 암거(400) 각각은, 도 1 및 3 내지 5에 도시된 바와 같이 프리캐스트 콘크리트(PC, Precast Concrete)로 개별 제작되어 조립 시공되고, 철골구조물(600)에 의해 서로 연결 지지된다. 즉, 상술한 물저장조(100), 케이싱(200) 및 암거(400) 각각이 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작되기 때문에 제작 및 설치 편의성을 위하여 육면체 형상을 가지는 이유이다.
특히, 각각의 구성요소를 설치시 누수를 위해 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 오링이나 패킹의 설치 또는 마이크로 콘크리트의 주입시공 등이 추가될 수 있다. 또한 각각의 연결 설치를 위한 체결수단이 구비되거나 H형, I형 또는 사각빔 형상의 철골구조물(600)을 통해 서로 연결 지지하여 설치할 수도 있다.
상기 암거(400)는 도 1 내지 9에 도시된 바와 같이 전방의 제1 암거(401), 중앙의 제2 암거(402) 및 후방의 제3 암거(403)가 순차로 연결 설치되고, 상기 제1 암거(401)의 상면에 상기 바이패스배출홀(420)이 관통 형성되며, 상기 제2 암거(402)의 상면에 배출구(410)가 관통 형성된다.
한편, 상기 물저장조(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상면에 개폐가능하게 설치된 저장조커버(140)를 더 포함하고, 상기 케이싱(200)은 도 1, 2, 4 및 5에 도시된 바와 같이 내부에 상기 수차발전기(300)를 설치 및 탈거할 수 있도록 상면에 개폐가능하게 설치된 케이싱커버(230)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수중매입형 소수력 발전장치는, 물이 유입되어 저장 및 바이패스되는 물저장조(100)와 별도로 수직식 수차발전기(300)가 설치되는 케이싱(200) 및 물이 배출되는 암거(400) 각각을 프리캐스트 콘크리트로 개별 제작하여 설치함으로써, 생산비용을 저감시키면서 공사기간을 단축시키고, 진동 및 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 물저장조 110 : 바이패스벽
120 : 좌측챔버 121 : 바이패스홀
130 : 우측챔버
131 : 메인유입구 132 : 메인유출구
140 : 저장조커버
200 : 케이싱
210 : 서브유입구 220 : 서브유출구
230 : 케이싱커버
300 : 수차발전기
310 : 프로펠러 320 : 베인
400 : 암거 401 : 제1 암거
402 : 제2 암거 403 : 제3 암거
410 : 배출구 420 : 바이패스배출홀
500 : 배출관
600 : 철골구조물

Claims (6)

  1. 육면체 형상으로 내부를 좌측챔버 및 우측챔버로 구획하면서 상단은 서로 연통되도록 내부에 바이패스벽이 형성되고, 상기 우측챔버의 전면 하부에 물이 유입되는 메인유입구가 관통 형성되며, 상기 우측챔버의 후면 하부에 물이 유출되는 메인유출구가 관통 형성된 물저장조와,
    육면체 형상으로 상기 물저장조의 후방에 연결 설치되고, 전면에 상기 우측챔버의 메인유출구와 연통되도록 서브유입구가 관통 형성되며, 하부에 서브유출구가 관통 형성된 케이싱과,
    상기 케이싱의 서브유출구에 수직으로 설치되고, 상기 서브유출구를 통해 유출되는 물에 의해 프로펠러가 회전하여 발전하는 수차발전기와,
    전면이 폐쇄되고, 후면이 개방된 육면체 형상으로 상기 물저장조 및 케이싱의 하면에 연결 설치되고, 상면에 상기 케이싱의 서브유출구와 연통되도록 배출구가 관통 형성된 암거와,
    상기 암거의 배출구와 연통되도록 상기 암거의 내부에 설치되는 배출관을 포함하고,
    상기 물저장조, 케이싱 및 암거 각각은,
    프리캐스트 콘크리트로 개별 제작되어 조립 시공되고, 철골구조물에 의해 서로 연결 지지되는 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물저장조는,
    상기 좌측챔버의 하면에 바이패스홀이 관통 형성되고,
    상기 암거는,
    상면에 상기 좌측챔버의 바이패스홀과 연통되도록 바이패스배출홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 암거는,
    전방의 제1 암거, 중앙의 제2 암거 및 후방의 제3 암거가 순차로 연결 설치되고, 상기 제1 암거의 상면에 상기 바이패스배출홀이 관통 형성되며, 상기 제2 암거의 상면에 배출구가 관통 형성된 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 물저장조는,
    상면에 개폐가능하게 설치된 저장조커버를 더 포함하고,
    상기 케이싱은,
    내부에 상기 수차발전기를 설치 및 탈거할 수 있도록 상면에 개폐가능하게 설치된 케이싱커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은,
    상기 서브유입구로부터 상기 서브유출구로 물이 이동하는 유로가 나선형의 편심 모양으로 물이 이동하도록 유로의 단면적이 점차 축소되게 형성되는 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수차발전기는,
    상기 프로펠러의 상방으로 외주면에 방사상으로 결합되어 상기 케이싱의 서브유출구 내주면에 설치되고, 상기 케이싱의 서브유입구로 유입된 물을 상기 프로펠러를 향해 가이드하는 복수의 베인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중매입형 소수력 발전장치.
KR1020230075186A 2023-06-12 2023-06-12 수중매입형 소수력 발전장치 KR102581083B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230075186A KR102581083B1 (ko) 2023-06-12 2023-06-12 수중매입형 소수력 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230075186A KR102581083B1 (ko) 2023-06-12 2023-06-12 수중매입형 소수력 발전장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102581083B1 true KR102581083B1 (ko) 2023-09-20

Family

ID=88191448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230075186A KR102581083B1 (ko) 2023-06-12 2023-06-12 수중매입형 소수력 발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102581083B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101455033B1 (ko) * 2014-06-27 2014-10-27 코오롱글로벌 주식회사 유량 대응형 소수력발전장치의 제어방법
KR101622638B1 (ko) * 2015-12-04 2016-05-20 주식회사 대산 소수력 발전 패키지 시스템
KR102396186B1 (ko) * 2021-12-14 2022-05-10 우주케이 주식회사 수중매입형 소수력 발전장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101455033B1 (ko) * 2014-06-27 2014-10-27 코오롱글로벌 주식회사 유량 대응형 소수력발전장치의 제어방법
KR101622638B1 (ko) * 2015-12-04 2016-05-20 주식회사 대산 소수력 발전 패키지 시스템
KR102396186B1 (ko) * 2021-12-14 2022-05-10 우주케이 주식회사 수중매입형 소수력 발전장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10202960B2 (en) Systems and methods for hydroelectric systems
KR101041539B1 (ko) 유속 유량 조절형 초저낙차 수차의 구조
KR20100131078A (ko) 부유식 수력발전기
WO2004107527A2 (en) Low head, dynamic variable pitch, submersible hydro generator
Hidayat et al. Design and analysis of a portable spiral vortex hydro turbine for a Pico Hydro Power Plant
JP2009281142A (ja) 水力発電設備
JP2010529348A (ja) 水力発電所
KR102581083B1 (ko) 수중매입형 소수력 발전장치
KR102396186B1 (ko) 수중매입형 소수력 발전장치
JPH10299636A (ja) 同水多段式水力発電
KR20110006357A (ko) 이물질 유입이 가능한 잠수형 수차 발전기
KR101088101B1 (ko) 소수력 발전 시스템
JP6078364B2 (ja) 水流発電装置
GB2376508A (en) Turbine
KR20200002084A (ko) 무전력 양수 및 소수력발전 시스템
KR101348416B1 (ko) 모듈형 수직축 조류발전기
KR101092123B1 (ko) 상하수도관의 수압을 이용한 전기 발전장치
JP6675633B2 (ja) 発電装置
KR20150140057A (ko) 수차를 이용한 수력발전기
KR101278534B1 (ko) 소수력 발전시스템
KR101959850B1 (ko) 모듈화된 소수력 발전 시스템
KR101320636B1 (ko) 유수관용 수력발전장치
Swane Tidal power plant in Saemangeum
KR20240064954A (ko) 수차를 이용한 소수력발전 장치
WO2024110892A1 (en) Hydro-turbine and its deployment

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant