KR19990080153A - Aberration wave generator and method - Google Patents

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민계식
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김형벽
현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 수차식 파력발전장치 및 방법에 관한 것으로, 발명의 목적은 종래의 압축공기식 파력발전기와는 전혀 다른 새로운 방식을 사용하여 구조가 간단하고 제작이 용이하며, 운영(Operation) 및 보수유지가 용이하고, 초기투자 및 운영비가 극히 저렴하며, 필요에 따라 장소의 변경, 즉 이동이 가능하다는 점과 대용량의 발전이 가능하여 대규모의 산업용 발전을 할 수 있는 파력발전장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to an aberration wave generator and a method, and an object of the present invention is to use a new method that is completely different from the conventional compressed air wave generator, the structure is simple and easy to manufacture, operation and maintenance It is easy to provide, the initial investment and operation cost is extremely low, and it is possible to change the location, that is, move as needed, and to provide a wave power generation apparatus and method that can generate large-scale industrial power generation by enabling large-scale power generation. .

본 발명의 구성은 바다에 파도가 칠 때 히브(heave)운동(9) 및 핏치(pitch)운동(10)을 하는 부유체(7)의 하부에 부유체(7)의 운동방향에 관계없이 똑같은 방향으로만 캠버효과(camber effect)없이 받음각(angle of attack)효과에 의해서만 회전력이 발생하도록 제작된 수차(8)를 설치하고, 이 수차(8)를 부유체(7) 상부에 설치된 발전기(11)를 축(12)으로 연결하여 발전기(11)를 구동하여 전기를 발생하도록 구성된다.The configuration of the present invention is the same regardless of the direction of movement of the floating body 7 in the lower part of the floating body 7 which performs the heave movement 9 and the pitch movement 10 when the waves hit the sea. An aberration 8 is formed so that the rotational force is generated only by the angle of attack effect without the camber effect only in the direction, and the aberration 8 is installed on the floating body 7 above. Is connected to the shaft 12 to drive the generator 11 is configured to generate electricity.

Description

수차식 파력발전장치 및 방법Aberration wave generator and method

본 발명은 해양파로부터 에너지를 추출하는 수차(water turbine)식 파력발전장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water turbine wave power generator and method for extracting energy from ocean waves.

해양파 에너지(ocean wave energy)는 태양에너지와 함께 아무리 사용하여도 고갈되지 않는 무한청정에너지라고 할 수 있으며 인류의 미래를 위한 대체 에너지원(Energy source)으로서의 큰 기대를 가지고 가용에너지 추출방법에 대하여 오랫동안 연구를 수행하여 오고 있다.Ocean wave energy is an infinite clean energy that can not be exhausted no matter how much it is used together with solar energy. With regard to the method of extracting available energy with great expectation as an alternative energy source for human future It has been a long time research.

해양파가 지나갈 때 단위길이의 파도띠에 대한 가용 파도에너지는 다음의 식으로 표시된다.When ocean waves pass, the available wave energy for a wave band of unit length is expressed by the following equation.

위의 방정식에서 기호 E, ρ , g, A 는 다음을 나타낸다.Symbol in the equation above E, ρ, g, A Indicates the following.

E = 단위길이당 파도에너지 (newton-meter/meter) E = Wave energy per unit length (newton-meter / meter)

ρ = 해수의 밀도 (104.61269 kg-sec2/m4) ρ = Density of seawater (104.61269 kg-sec 2 / m 4 )

g = 중력가속도 (9.80665 m/sec2) g = Gravity acceleration (9.80665 m / sec 2 )

A = 파도의 진폭 (meter) A = Wave amplitude (meter)

예를 들어 진폭이 2m인 파도띠가 10초에 한번씩 지나갈 때 단위길이의 파도띠에 함유된 에너지는 대략 4,000 newton-meter가 되며 10m의 파도띠에 대한 동력(power)은 시간당 약 1,500kw에 이르게 된다.For example, when a two-meter waveband passes once every 10 seconds, the energy contained in the unit's waveband is approximately 4,000 newton-meters, and the power of the 10-meter waveband reaches approximately 1,500 kw per hour.

이와 같이 작은 파도의 조그만 부분에도 엄청난 양의 에너지가 함유되어 있을 뿐만 아니라 아무리 사용해도 고갈되지 않는 무한정한 파도에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전에 대하여 오래 전부터 많은 연구가 수행되어 왔다.Many researches have been conducted for a long time on wave power generation that generates electricity from infinite wave energy that is not only depleted even if it is used but also contains a tremendous amount of energy.

오늘날 파도에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전 방식은 거의 압축공기 방식을 채택하고 있다.Today, wave power generation, which generates electricity from wave energy, employs almost compressed air.

이 방식은 도 1에서 개념적으로 볼 수 있는 바와 같이 수면 위에 떠 있는 밀폐된 용기(1)위에 공기가 통하는 구멍(hole)(2)이나 관(pipe)이 있으며 파도의 산(crest)(3)이 용기를 지날때는 공기를 용기속의 공기를 압축하여 공기가 밖으로 나가고 파도의 골(trough)(4)이 지날때는 공기를 빨아들이게 되므로 공기가 안으로 들어오게 되는데 이러한 공기의 흐름을 이용하여 공기터빈(air-turbine)(5)을 돌리고 공기터빈이 발전기(6)를 구동시키도록 하여 발전을 하는 장치이다.This way, as conceptually shown in FIG. 1, there is a hole 2 or a pipe through which air flows on a closed container 1 floating on the surface of the water and a crest of waves 3. When passing through the container, the air is compressed by the air in the container, and when the trough (4) of the wave passes, the air is sucked in. Therefore, the air enters into the air. It is a device that generates electricity by turning the air-turbine (5) and causing the air turbine to drive the generator (6).

이러한 압축공기식 파력발전방식은 이미 많은 개발이 이루어졌고 이웃나라인 일본에서는 방파제에 이 방식을 적용하여 약 60kw/hr 규모의 압축공기식 파력발전소를 건설한 바 있다.The compressed air wave power generation method has been developed a lot, and neighboring Japan has constructed a compressed air wave power plant of about 60kw / hr by applying this method to breakwater.

그러나 상기와 같은 압축공기식 파력발전 방식은 초기 투자비가 높고 투자에 비하여 효율이 낮으며 특히 큰 출력을 낼 수 없기 때문에 대용량 발전기로는 부적합하다는 치명적인 결점을 가지고 있다.However, the compressed air wave power generation method as described above has a deadly disadvantage that it is not suitable as a large-capacity generator because the initial investment is high, the efficiency is low compared to the investment, and in particular, it cannot produce a large output.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 종래의 압축공기식 파력발전기와는 전혀 다른 새로운 방식을 사용하여 구조가 간단하고 제작이 용이하며, 운영(Operation) 및 보수유지가 용이하고, 초기투자 및 운영비가 극히 저렴하며, 필요에 따라 장소의 변경, 즉 이동이 가능하다는 점과 대용량의 발전이 가능하여 대규모의 산업용 발전을 할 수 있는 파력발전장치 및 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention for solving the above problems is to use a new method completely different from the conventional compressed air wave generator, the structure is simple and easy to manufacture, operation and maintenance is easy, the initial The investment and operation cost is extremely low, and it is possible to change the location, that is, move as needed, and to provide a wave power generation apparatus and method that can generate large-scale industrial power generation by enabling large-scale power generation.

상기와 같은 본 발명의 목적은 부유체(floation platform)에 수차(water-turbine)를 설치하고 파랑중 부유체의 히브운동과 핏치운동에 의하여 발생하는 수차의 회전력으로 발전기를 구동하여 발전을 하는 수차식 파력발전장치 및 방법을 제공함으로써 달성된다.The object of the present invention as described above is to install a water-turbine on the floating platform (water-turbine) and to generate power by driving the generator with the rotational force of the aberration generated by the heave motion and pitch motion of the floating body in the wave It is achieved by providing a differential wave power generation apparatus and method.

제 1 도는 압축공기식 파력발전장치의 개념도이고,1 is a conceptual diagram of a compressed air wave power generator,

제 2 도는 수차식 파력발전장치의 개념도이며,2 is a conceptual diagram of a water-wave generator,

제 3 도는 수차의 회전원리도 이다.3 is a rotation principle of the aberration.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 밀폐된 용기 (2) : 구멍(hole)(1): sealed container (2): hole

(3) : 파도의 산(crest) (4) : 파도의 골(trough)(3): crest of wave (4): trough of wave

(5) : 공기터빈(air-turbine) (6,11) : 발전기(5): air-turbine (6,11): generator

(9) : 히브운동 (8) : 수차(9): Hebrew movement (8): aberration

(7) : 부유체(floating platform) (10) : 핏치운동 (12) 축(7): floating platform (10): pitch movement (12) axis

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention to achieve the object as described above and to perform the task for eliminating the conventional drawbacks.

도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이 부선과 같은 대형 부유체(floating platform)(7)의 하부에 수력발전에 쓰이는 것과 같은 수차(water turbine)(8)를 설치한다.As can be seen in FIG. 2, a water turbine 8, such as used for hydropower, is installed at the bottom of a large floating platform 7 such as a barge.

바다에 파도가 칠 때 대형 부유체(7)는 수직운동, 즉 히브(heave)운동(9) 및 상하방향의 회전운동, 즉 핏치(pitch)운동(10)을 하게 된다.When the wave hits the sea, the large floating body 7 undergoes vertical movement, that is, heave movement 9 and up-and-down rotational movement, that is, pitch movement 10.

그러면 대형 부유체(7) 하부에 설치되어 있는 수차(water turbine)(8) 역시 해수 속에서 상하운동을 하게되며 이때 유체의 상대운동으로 인하여 수차(8)가 회전하게 된다.Then, the water turbine 8 installed under the large floating body 7 also moves up and down in seawater, and the water wheel 8 rotates due to the relative motion of the fluid.

다시 말해서 파도로 인하여 부유체(7)가 히브운동(9)과 핏치운동(10)을 하면, 즉 부유체(7)가 상하로 움직이면 부유체(7) 하부에 설치되어 있는 수차(water turbine)(8) 역시 깊은 물속에서 상하운동을 하게 되며 유체(해수)는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 수차(8)에 대하여 상대운동을 하게 되므로 이로 인하여 수차는 수력발전에서와 똑같은 원리에 의하여 회전을 하게 된다.In other words, when the floating body 7 moves to the heave movement 9 and the pitch movement 10 due to the waves, that is, when the floating body 7 moves up and down, a water turbine installed under the floating body 7 is provided. (8) also moves up and down in deep water and the fluid (sea water) is a relative movement with respect to the aberration (8), as shown in Figure 3 because of this aberration is rotated by the same principle as in hydro power generation Done.

도 3 은 수차가 회전하는 원리를 보여주고 있다.3 shows the principle of rotation of the aberration.

그리고 도 2에서 볼 수 있는 부유체(floating platform)(7)상부에 발전기(11)를 설치하고 수차(8)의 축(12)과 연결하여 수차(8)의 회전력으로 발전기(11)를 구동함으로써 발전을 하게 된다.Then, the generator 11 is installed on the floating platform 7 as shown in FIG. 2 and connected to the shaft 12 of the aberration 8 to drive the generator 11 with the rotational force of the aberration 8. By doing so, you develop.

이때 부유체(7)가 위로 움직이거나 아래로 움직이거나 관계없이, 즉 부유체(7)의 운동방향에 관계없이 수차(8)가 똑같은 방향으로 회전하도록 수차의 날개를 특별히 설계하였다.At this time, the blade of the aberration was specially designed such that the aberration 8 rotates in the same direction irrespective of whether the floating body 7 moves up or down, that is, regardless of the moving direction of the floating body 7.

즉, 수차의 회전력은 캠버효과(camber effect)없이 받음각(angle of attack)효과에 의해서만 발생하도록 하였으며 도 3은 부유체(7)의 운동방향에 관계없이 수차가 동일방향으로 회전하게 되는 원리를 보여주고 있다.That is, the rotational force of the aberration is generated only by the angle of attack effect without the camber effect, and FIG. 3 shows the principle that the aberration rotates in the same direction regardless of the movement direction of the floating body 7. Giving.

특히 본 발명은 파랑중 부유체(7)의 운동과 해양파 사이에 공진이 일어나도록 부유체(7)를 설계하여 큰 상대운동을 유발함으로써 소형 수차식 파력발전기에서도 대용량의 발전을 하도록 할 수 있다.In particular, the present invention can design the floating body 7 so that resonance occurs between the motion of the floating body 7 in the wave and the ocean wave, thereby causing a large relative motion, so that a large-capacity wave generator can generate large capacity. .

또한 상기와 같은 본 발명의 장치를 복수개로 증설하여 사용할 수 있음은 물론이다In addition, it is a matter of course that a plurality of devices of the present invention as described above can be expanded and used.

상기와 같은 본 발명은 구조가 간단하고 제작이 용이하며, 운영(Operation) 및 보수유지가 용이하고, 초기투자 및 운영비가 극히 저렴하며, 필요에 따라 장소의 변경, 즉 이동이 가능하다는 점과 대용량의 발전이 가능하여 대규모의 산업용 발전을 할 수 있다는 등의 효과가 있다.The present invention as described above is simple in structure, easy to manufacture, easy to operate (operation) and maintenance, extremely low initial investment and operating costs, and can be changed, that is, moved to a large capacity if necessary It is possible to develop large scale industrial development.

Claims (2)

파도에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전장치에 있어서,In the wave power generator for producing electricity from the wave energy, 바다에 파도가 칠 때 히브(heave)운동 및 핏치(pitch)운동을 하는 부유체의 하부에 부유체의 운동방향에 관계없이 똑같은 방향으로만 캠버효과(camber effect)없이 받음각(angle of attack)효과에 의해서만 회전력이 발생하도록 제작된 수차를 설치하고, 이 수차를 부유체 상부에 설치된 발전기를 축으로 연결하여 발전기를 구동하여 전기를 발생하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수차(water turbine)식 파력발전장치.Angle of attack effect without camber effect in the same direction regardless of the direction of the float's movement under the floating and pitch movement when the wave hits the sea An aberration wave generator, characterized in that the water turbine is installed to generate a rotational force only, and the aberration is connected to a generator installed on an upper portion of the float to drive the generator to generate electricity. 파도에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전방법에 있어서,In the wave power generation method for producing electricity from the wave energy, 부유체에 수차를 설치하고 파랑중 부유체의 히브운동과 핏치운동에 의하여 발생하는 수차의 회전력으로 발전기를 구동하여 발전을 하는 수차식 파력발전 방법.Aberration-type wave power generation method for generating power by installing aberrations on a floating body and driving a generator by the rotational force of aberration generated by a heave motion and a pitch motion of a floating body in a wave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020066123A (en) * 2001-02-09 2002-08-14 현대중공업 주식회사 Wave power generating apparatus and method thereof using water-turbine
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