KR19990080154A

KR19990080154A - 부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전장치

Info

Publication number: KR19990080154A
Application number: KR1019980013182A
Authority: KR
Inventors: 민계식
Original assignee: 김형벽; 현대중공업 주식회사
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-11-05

Abstract

본 발명은 해양 파로부터 에너지를 추출하는 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 부유식 또는 고정식 해양 구조물에 부력 통을 설치하여 파도에 의해 부력통이 상승 하강의 상하 운동을 반복적으로 행함으로서 전기를 만들 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

해양 구조물(16)을 수직으로 관통하는 복수개의 홀(24)을 형성하고 그 하부에 복수개의 대형 부력통(22)을 설치하는 것과, 상기의 부력통(22) 상부면에는 상기의 홀(24) 내측으로 부력을 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조(12)와 연결 막대(14)를 연결 설치하는 것과, 상기 연결 막대(14)를 크랭크샤프트(10)에 연결하고, 크랭크샤프트(10)를 다시 발전기(20)에 연결하여 크랭크샤프트(10)의 회전으로 인해 발전기(20)를 구동시켜 발전을 하는 것과, 크랭크샤프트(10)의 끝단 부에 가속 기어(18)를 연착시켜 크랭크샤프트(10)의 회전을 가속시키는 것으로 구성되어진 부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전장치이다.

Description

부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전장치

본 발명은 해양파로부터 에너지를 추출하는 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 부유식 또는 고정식 해양 구조물에 부력통을 설치하여 파도에 의해 부력통이 상승 하강의 상하 운동을 반복적으로 행함으로서 전기를 만들 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

해양파 에너지는 태양 에너지와 마찬가지로 아무리 사용하여도 고갈되지 않는 무한 청정 에너지라고 할 수 있다.

그러므로 인류 미래를 위한 대체 에너지원으로서의 큰 기대를 가지고 가용 에너지 추출 방법에 대한 연구가 오랫동안 수행되어 오고 있다.

특히 작은 파도의 조그만 부분에도 엄청난 에너지가 함유되어 있기 때문에 최근에는 파도에너지로 부터 전기를 생산하는 파력 발전에 대하여 연구가 집중되고 있는 것이 현 실정이다.

오늘날 파도에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전 방식은 거의 압축 공기방식을 채택하고 있다.

이 방식은 도 1에 도시한 바와 같이 수면 위에 떠 있는 밀폐된 용기(100)위에 공기가 통하는 구멍 홀(102)이나 관을 설치하여 파도의 산(104)이 용기(100)를 지날 때는 용기(100) 속의 공기를 압축하여 공기가 밖으로 나가고 파도의 골이 지날 때는 공기를 빨아들이게 되므로 공기가 안으로 들어오게 되는 것이다.

상기와 같은 방법을 이용하여 즉 공기의 흐름을 이용하여 공기 터빈(106)을 돌리고 공기 터빈(106)이 발전기(108)를 구동시키도록 하여 발전을 하는 것이다.

이와 같은 압축 공기식 파력 발전 방식은 이미 많은 개발이 이루어져 있고 이웃 나라인 일본에서는 방파제에 상기와 같은 방식을 적용하여 약 60㎾/hr 규모의 압축 공기식 파력 발전소를 건설한 바도 있다.

그러나 상기의 압축 공기식 파력 발전장치의 방식은 초기 투자비가 높고 투자에 비하여 효율이 낮으며 특히 큰 출력을 낼 수 없기 때문에 대용량 발전기로는 부적합하다는 치명적인 결점을 가지고 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 부유식 또는 고정식 해양 구조물에 부력통을 설치하여 파도에 의해 부력통이 상승 하강의 상하 운동을 반복적으로 행함으로서 전기를 만들 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적 달성을 위해 해양 구조물을 수직으로 관통하는 복수개의 홀을 형성하고 그 하부에 복수개의 대형 부력통을 설치하는 것과, 상기의 부력통 상부면 에는 상기의 홀 내측으로 부력을 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조와 연결 막대를 연결 설치하는 것과, 상기 연결 막대를 크랭크샤프트에 연결하고 크랭크샤프트를 발전기에 연결하여 크랭크샤프트의 회전으로 인해 발전기를 구동시켜 발전을 하는 것과, 크랭크샤프트의 끝단 부에 가속 기어를 연착시켜 크랭크샤프트의 회전을 가속시켜 발전기의 효율을 극대화 할 수 있는 것을 제공함에 있는 것이다.

도 1 은 종래의 압축 공기식 파력 발전장치의 개념도

도 2 는 본 발명 부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전 장치의 개념도

도 3 은 본 발명 부력 통으로 부터 크랭크샤프트까지의 동력 전달 개념도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 크랭크샤프트

(12) : 부력 집중 구조

(14) : 연결 막대

(16) : 해양 구조물

(18) : 가속 기어

(20) : 발전기

(22) : 부력통

(24) : 홀

(26) : 파도

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명 부력통으로 부터 크랭크샤프트까지의 동력 전달 개념도를 도시한 것이다.

해양 구조물(16)을 수직으로 관통하는 복수개의 홀(24)을 형성하고 그 하부에 복수개의 대형 부력통(22)을 설치하는 것과, 상기의 부력통(22) 상부면에는 상기의 홀(24) 내측으로 부력을 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조(12)와 연결 막대(14)를 연결 설치하는 것과, 상기 연결 막대(14)를 크랭크샤프트(10)에 연결하고 크랭크샤프트(10)를 발전기(20)에 연결하여 크랭크샤프트(10)의 회전으로 인해 발전기(20)를 구동시켜 발전을 하는 것과, 크랭크샤프트(10)의 끝단 부에 가속 기어(18)를 연착시켜 크랭크샤프트(10)의 회전을 가속시키는 것으로 구성되어진 것이다.

본 발명의 작용은 다음과 같다.

부유식 또는 고정식으로 관통되는 홀(24)이 형성된 해양 구조물(16)의 하부에 자동차 엔진의 기통 및 피스톤과 흡사한 대형 부력통(22)을 복수개 설치한다.

상기 부력통(22)의 기하학적 형상은 경우에 따라 원통형 혹은 6면체형(상자형), 또는 구형 등 임의로 선정할 수 있으며 내부가 빈 가볍고 튼튼한 물체로 만들어 파도가 지나갈 때 큰 부력이 발생하도록 한다.

상기의 부력통(22) 상부면 에는 해양 구조물(16)에 형성된 홀(24) 내측을 관통하며 부력을 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조(12)와 연결 막대(14)를 수직으로 연결 설치하고 연결 막대(14)로 하여금 크랭크샤프트(10)를 회전할 수 있도록 구성하였다.

파도(26)가 지나갈 때 부력 통(22)은 큰 부력을 받게되어 위로 올라가고 파도가 지나간 후에는 다시 아래로 내려가므로 이때에 연결 막대(14)는 크랭크샤프트(10)를 회전시키게 되는 것이다.

상기의 작동은 자동차 엔진의 작동 원리와 동일하나 자동차 엔진에서는 혼합 기체에 점화하여 폭발 행정이 일어날 때 피스톤에 큰 힘이 가해져서 피스톤이 아래로 내려가는 것과 반대로 파도(26)의 산이 지날 때 부력통(22)에 큰 부력이 작용하여 자동차 엔진의 피스톤 역할을 하는 부력통이 위로 올라가게 되는 점이 다르다고 할 수 있는 것이다.

부력통(22)은 파도(26)의 산이 지나갈 때 매우 큰 힘(부력)을 발생하므로 발생된 강력한 힘을 여러 곳으로부터 한곳으로부터 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조(12)가 필요한 것이다.

즉 발명의 개념은 해양파 에너지에 의하여 구동되는 저속엔진이라 할 수 있다.

그리고 크랭크샤프트(10)에 발전기(20)를 연결하여 크랭크샤프트(10)의 강력한 회전력으로 발전기(20)를 구동함으로써 발전을 하게 되는 것이다.

이때에 발전기(20)의 발전 효율을 높이기 위하여 가속 기어(18)를 크랭크샤프트(10)에 연착시키면 더욱 더 효과적인 발전을 할 수 있는 것이다.

특히 어떤 특정된 지역에 있어서 해양파는 기상 조건에 따라 파고는 크게 변하지만 파도(26)의 주기 및 길이 즉 파장은 크게 변하지 않는다는 점을 활용하여 어떤 특정 지역에서 발생하는 해양파의 특성을 측정한 후 해양 구조물(16)의 크기 및 부력통의 배치를 해양파의 특성에 맞추어 적절히 설계하면 여러 개의 기통을 갖는 내연 기관과 거의 동일한 특성을 가지고 작동할 수 있는 것이다.

그러므로 본 발명은 극히 구조가 간편하여 제작이 용이하고, 운영 및 보수 유지가 용이한 것은 물론 초기 투자 및 운영비가 극히 저렴하며, 필요에 따라 장소 변경, 즉 이동이 가눙하며 가장 큰 특징으로는 대용량의 발전을 할 수 있는 것이다.

Claims

해양 구조물(16)을 수직으로 관통하는 복수개의 홀(24)을 형성하고 그 하부에 복수개의 대형 부력통(22)을 설치하는 것과, 상기의 부력통(22) 상부면에는 상기의 홀(24) 내측으로 부력을 한곳으로 모아주는 부력 집중 구조(12)와 연결 막대(14)를 연결 설치하는 것과, 상기 연결 막대(14)를 크랭크샤프트(10)에 연결하고, 크랭크샤프트(10)를 다시 발전기(20)에 연결하여 크랭크샤프트(10)의 회전으로 인해 발전기(20)를 구동시켜 발전을 하는 것과, 크랭크샤프트(10)의 끝단 부에 가속 기어(18)를 연착시켜 크랭크샤프트(10)의 회전을 가속시키는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전장치.
제 1항에 있어서;

부력통(22)의 기하학적 형상은 경우에 따라 원통형 혹은 6면체형(상자형), 또는 구형 등 임의로 선정할 수 있으며 내부가 빈 가볍고 튼튼한 물체로 만들어 파도가 지나갈 때 큰 부력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 부력과 크랭크샤프트를 이용한 파력 발전장치.