KR20010000655A - 대기압 연통관내 고저유체 교합에 의한 수변압 흡인력수력발전 시스템. - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 결합 요소가 대형 연통관내 고저 유체교합에 의한 수변압 수력발전 시스템에 관한 것으로, 편차의 고수압유체를 하류 배분고수압물탱크로 이송시켜 저댐 연통관내 저수압유체와의 교합으로, 수변압과 흡인력을 발생시켜 발전하는 것을 구성 목적으로 한다.

이를 위하여 빗줄친 부분에 토사와 기초 콘크리트(20)로 저댐 (11)(12)의 기반을 형성하고, 결합 요소인 연통관(13)(14) 및 교합통로(29)와 배분고수압물탱크(15)를 성형 양생한 콘크리트골조와 흄관 및 철관으로 구성하여 편차의 고압유체가 연통관(13)(14)과 유체조절밸브(19)와 고수압물탱크(15)를 통해서 저압유체와 교합통로(29)에서 교합케 하고, 그 출수구(27)에 회전수차(25)와 발전기(26)를 설치하며, 유사시에 부족한 고수압물탱크(15)의 유체량(28)과 저댐(12)의 유체량(30)을 보충키 위한 취수모터(21)(23)와 조절밸브(22)(24)를 삽설하여 구성한다. 이는 교합통로의 고저유체교합으로 대기압 대형 연통관내 물길 소통과 수변압 흡인력을 발생시켜 공간 방류로써 저댐 수력발전이 가능하고, 강물이나 바닷물을 이용함으로써 경제적인 전기에너지 효과를 얻을 수 있다.

Description

대기압 연통관내 고저유체 교합에 의한 수변압 흡인력 수력발전 시스템.{Water-power generation system using suction force caused by water pressure difference which is generated by relative height difference of fluid in tow pipes.}

본 발명은 인류에게 다가올 화석 에너지의 고갈과 식량문제, 쓰레기와 공해문제 기상이변 등을 해결할 수 있는 물리적 대체 에너지인 전기를 얻는데 목적이 있다.

본 발명은 다수의 결합 요소가 연통관의 수평원리와 파스칼의 일정압 유체원리를 응용하여, 대기 고수압유체를 연통관과 배분고수압물탱크를 통해 낙차로 저수압 연통관내에 유입시켜 대형 연통관내의 소통과 그 교합으로 발생하는 고수일정압의 수변압 흡인력에 의하여 방류 수력발전이 성립되는 시스템의 구조와 기능적 기술에 관한 것이다.

이는 상류의 대기압 고유체를 연통관으로 이송, 직송낙차를 시키거나 높은 산상 또는 탑의 물탱크에 이송시켜 중력과 제 2의 대기압 낙차로 유체의 수압을 높여 가지고, 저댐 병열연통관 내의 공간을 인위적으로 채워서 연통관의 소통 역할을 원활히 수행케 하고, 관내 저수압유체량을 교합통로에서 파스칼의 일정압원리에 의한 고수일정압으로 합교하여 고유속의 흡인력을 발생케 해서 대량의 저댐 저유체로 방류 발전하는 수변압의 이치와 설비로써, 좁고 낮은 강물이나 바다 등, 물이 흐르거나 낙차 고수압에 비해 편차가 있는 곳이면 어디든 설치가 가능한 기술이다.

이를 이용한 종래의 기술로는 큰 댐을 만들어 큰 낙차를 시켜야만 하는 한정된 수력발전과 연통관의 원리를 이용한 자바라 호스펌프 및 파스칼의 일정압원리를 응용한 수력지렛대의 유압기와 유속측정기 같이 개별적인 것들이 있다.

그러나, 이들은 수력발전을 위한 경우 대기압으로 제한된 낙차의 힘 밖에는 얻을 수 없고, 저댐의 연통관은 규모가 확대될 경우 비례적으로 낙차의 출수구가 커지게 됨으로써, 출수구를 통한 대기의 공기 유입으로 연통관의 이치적인 조건을 상실하여 이를 활용할 수가 없다. 그리고 이러한 이치적 조건으로 수력발전을 할 경우에는 낙차 효율의 상실로 경제성이 떨어지는 원인적인 결함이 있다.

반면에 본 발명은 큰 댐을 작은 댐으로 대체해 효율적인 발전과 수몰지역을 억제함으로써 토지이용의 효율을 높이며, 적은 비용으로도 건설이 용이한 장점을 지니고, 특히 간만의 편차와 유속이 있는 바닷물을 이용하면 보다 많은 발전을 할 수 있으며, 선박의 경우 항해하는 속력에 비례해 고수압과 저수압의 유체량을 자체로 얻는 이동식 발전과 그 동력으로 전동기를 이용한 운행이 가능하다.

본 발명의 기술적 기능은 다수의 결합 요소로 조건적 원인이 되는 고수압의 성립과 최초 연통관내 공간의 매개물인 유체가 연통관 내부 양 끝을 통하여 빠져 흐르지 않게 보완하기 위해, 본 발명의 회로도와 같이 저수압 연통관과 배분고수압물탱크에 각기 조절벨브를 설치하고, 교합통로에 수변압 조절밸브를 설치하여, 각 기능의 작용으로 연통관내 유체의 소통과 동시에, 수변압의 조절을 용이하도록 했다.

또한 파스칼의 유체 일정압원리와 연통관 수평원리를 응용한 것으로, 상류 저댐의 연통관 송출로 하류 저댐에 설치된 배분고수압물탱크에서 이루어지는 제 2의 대기 고수압 낙차로 저수압 연통관내의 저수압유체와 교합시켜 고수일정압을 이루는 수변압과 공간방류의 시스템을 구성함으로 흡인력을 발생시켜 발전하는 기능적 효과를 달성토록 하였다.

이는 매개체가 액체일 뿐 대기중의 공기를 기계적으로 압축시켜 기체를 밀어내는 에어컴프레샤와 같은 이치로써, 지속적인 중력과 대기압의 요소적 힘으로 작용하게 되는데, 이러한 방류발전의 논리는 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다는 유체역학과 에너지 보존의 법칙에 의해 가능하게 되고, 전력(W)이 전류(I)와 전압(V)으로 이루어진 것처럼, 전류만 있으면 변압기에 의하여 전압을 조절하듯이 유체량만 있으면 상기와 같은 수변압 장치를 이용해 저수압 유체도 대기 연통관내에서 지속적인 고수일정압을 얻어 병열의 연통관과 수력발전기로 대량의 발전이 가능함을 제시하는 것이다.

이러한 논리를 정리하면, 고수압과 저수압이 교합하면 모두 고수압 유체로 변환하고 병행하는 방향으로 고수일정압과 흡인력을 발생시키면서 단면적이 큰 저유체의 유속과 유체량을 증가시키는 데, 이들 증가유체량은 고수압과 흡인력에 비례한다.

이러한 수변압을 전기적인 W = IV와 같은 이치로써 수식해보면 다음과 같다.

W(전력) = 출수 유체량 I(전류) = 고수압이나 저수압 유체량

V(전압) = 대기 낙차수압 X(교합발전 잉여전력) = 흡인력과 잉여유체량

출수 고수압 유체량 : W = I V

출수 저수압 유체량 : w = i v

독립 출수합계 유체량 : Ww = W + w

수변압 출수합계 유체량 : 2WX = V (I + i)

흡인력과 잉여유체량 : wX = 2WX - Ww

도 1은 본 발명의 대형 연통관내 고저수압유체의 교합으로 발생하는 수변압 흡인력 수력발전 시스템의 전체 형태를 도시한 측단면 회로도.

도 2는 배분고수압물탱크와 연계된 병열연통관과 교합통로 출수구의 정단면 회로도.

상기 목적을 달성하기 위해 전체 회로도면과 같이 고도 편차가 있는 상류에 저댐을 설치하는 한편, 담수된 고수압유체를 이송하기 위한 저수로연통관을 매설하여 하류의 배분고수압물탱크를 통한 저댐의 연통관과 연결함과 동시에, 유체량의 조절을 위한 조절밸브를 각기 역할의 위치에 맞도록 삽설함으로써 구성된다. 그리고 이들의 결합 요소는 댐과 연통관의 구성을 위한 양생 콘크리트골조와 흄관 및 철관과 기타, 발전시설 등의 전체적인 구조체계로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 병열연통관식 도면을 참고하여 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성 실시예에 따른 전체 회로도면이고, 도 2는 병열의 배분고수압물탱크(15)와 병열연통관내 교합통로(29)의 정단면 회로도이다. 빗줄친 부분은 댐을 형성하는 토사와 기초 콘크리트(20)로써 취수구(32)와 저댐(11)(12)의 기반을 형성하고, 그 위에 저댐(12)의 결합 요소와 관련된 상하류의 연통관(13)(14)과 교합통로(29)를 삽설하고 배분고수압물탱크(15)는 앞서 목형으로 성형 양생된 콘크리트골조이며 연통관은 흄관 및 철관으로 구성한다.

이러한 결합 요소로 구성된 상류 저댐(11)의 출수구에 유체조절밸브(19)의 장치와 상류 저수로연통관(13)을 매설하여 하류 저댐(12)위에 설치된 배분고수압물탱크(15)입수구의 유체조절밸브(31)와 연결하고, 같은 시기에 설치된 하류 저댐(12)에는 연통관(14)의 교합통로(29)와 배분고수압물탱크(15)에 따른 각각의 유체조절밸브(16)(17)와 수변압 조절밸브(18)를 삽설하여, 그 출수구(27)에 회전수차(25)와 발전기(26)를 설치하고, 유사시에 부족한 배분고수압물탱크(15)의 유체량(28)과 하류 저댐(12)의 유체량(30)을 보충하기 위해 취수구(32)를 통한 배분고수압물탱크(15)의 취수모터(21)와 조절밸브(22), 저댐(12)의 취수모터(23)와 조절밸브(24)를 각각의 위치와 기능에 맞게 설치함으로써 달성된다.

본 발명의 연통관내(29) 고저수압의 교합현상에 의한 수변압 흡인력 수력발전 시스템은 모든 밸브를 잠근 상태로 작동함에 있어, 상류댐(11)에서 상류연통관(13)과 조절밸브(31)를 개문 관통하여 송출된 유체를 하류댐(12)의 배분고수압물탱크(15)에 담수(28)하는 것을 시작으로, 고수압물탱크조절밸브(17)를 열어 고수압유체를 교합통로(29)에 유입시킨 다음, 저댐연통관(14)의 조절밸브(16)를 열어 연통관내 교합통로(29)의 공간을 채워 줌으로써, 연통관 원리의 조건인 소통을 원활히 수행케 하고, 이를 수변압 조절밸브(18)의 개통과 송출로 흡인력을 발생시켜 고수압과 흡인력에 비례되는 저댐(12) 유체량(30)을 유입해 공간 방류로 출수구(27)에 설치된 수차(25)를 회전시켜 발전기(26)를 가동함으로써 전기에너지를 얻게 된다. 이에 배분고수압물탱크와 병열연통관을 이용함으로써 대량의 발전이 가능하게 되고, 배분고수압물탱크(15)와 저댐의 유체량이 부족할 경우에는 각기 취수밸브(22)(24)를 열어 취수펌프(21)(23)를 가동함으로써 유체량을 보충토록 한 것이다.

전술한 기술 내용으로부터 자명하듯이, 본 발명에 따라 상류의 저댐(12)이나 고수압물탱크(15)를 이용한 대형 연통관 소통과 고저유체교합(29)으로 발생된 고수일정압의 수변압흡인력 수력발전 시스템에 의하면 유체의 편차나 유속이 있는 곳이면 어디든 장소에 구애됨이 없이 본 발명을 이용해 보다 효율적인 수력발전이 가능하다. 특히 항해하는 선박에 장착할 경우 항속에 비례되는 고저수압의 유체량과 유속을 자체로 얻어 자족발전을 하게 됨으로써, 그 동력에 의하여 전동기를 이용한 운행이 가능하며, 기타 저댐의 건설로 원가절감은 물론, 물과 매몰될 토지를 효율적으로 이용할 수 있고, 고갈되어 가는 화석에너지의 대체와 식량문제 등, 기타 공해로 발생되는 기상이변의 해소에 도움이 되는 환경 친화적인 전기 대체에너지로써 다목적인 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (2)

1. 본 발명은 물의 효율적 이용과 수력발전의 효율을 높이기 위해 편차의 상류와 하류에 저댐(11)(12)을 만들고, 이에 담수된 고수압유체량을 연통관으로 이송하여 직송 낙차시키거나, 배분고수압물탱크(15)에 의한 제 2의 낙차 고수압으로 각각의 대형 교합연통관(13)(14)(29)에 연계시켜 유체조절 밸브장치(16)(17)(18)를 이용해 고유체를 조절함으로써 연통관의 소통과 교합통로(29)의 고저유체 교합으로 수변압 흡인력을 발생시켜 방류하는 힘으로 수차를 회전시키는 병열연통관 교합통로(29) 수력발전의 이치와 구성에 있어서, 편차의 상하류 저댐(11)(12)이 연통관(13)(14)으로 연결되어, 상류의 고유체가 배분고수압물탱크(15)를 거쳐 고수압과 저수압의 유체교합으로 고수일정압의 수변압 흡인력을 발생시키는 병열연통관 교합통로(29) 장치와, 이에 따른 각각의 병열연통관 유체조절밸브(11)(16)(17)(18)(31)로 연계된 수차발전기와, 부족한 유체량 충족을 위한 취수펌프(21)(23)와 조절밸브(22)(24)의 회로에 의하여 연계 순환으로 작용하는 대기압 대형 연통관내 고저 유체교합의 수변압 흡인력 수력발전 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   유체의 편차나 유속이 있는 곳이면 어디든 장소에 구애됨이 없이 본 발명을 이용해 보다 효율적인 수력발전이 가능한 것으로써, 본 시스템을 항해하는 선박에 장착하여 항속에 비례되는 고저수압의 유체량과 유속을 얻어 자족발전을 하면서 운행하는 이동선박 시스템.