KR20010079105A - 부력과 중력을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력과 중력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면 주변에 해수면보다 낮은 깊이의 도크를 설치하여 그 내부에 부구를 좌우 유동없이 상하 이동만이 가능하도록 설치하여 물의 유입시 부상되는 부력으로 발전기를 작동시키고 하강시 중력에 의해 전기를 발전시킬 수 있도록 안출한 부력과 중력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 해수면 주변에 해수면 아래로 약 50∼80m 깊이에 설치하는 도크와, 전기 도크의 내부에 좌우 유동없이 상하 이동만이 가능하도록 설치하는 부구와, 부구의 상면 양측에 입설된 랙기어와 이에 치합되는 발전설비의 기어로 이루어져 부구의 승강시 발전설비를 가동시키는 회전부와, 도크의 물을 해수면으로 배수하는 펌프와 배수관으로 이루어진 배수장치와, 해수면과 도크의 최저부를 연결하는 수로에 설치되는 수차식 발전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 부력과 중력을 이용한 발전장치가 제공된다.

Description

부력과 중력을 이용한 발전장치{Power generation device using buoyancy and gravity}

본 발명은 부력과 중력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면 주변에 해수면보다 약 50∼80m 낮은 깊이의 도크를 설치하여 그 도크의 최대 부력 톤수의 2/1의 자체 중량을 가지는 부구를 좌우 유동없이 상하 이동만이 가능하도록 설치하여 물의 유입시 부상되는 부구의 압력으로 발전기를 작동시켜 전기를 얻고, 부력에 의한 발전 종료후 도크의 물을 값싼 별도의 심야전기를 이용한 펌핑으로 배수시켜 부구의 하강되는 중력으로 전기를 생산할 수 있게 한 부력과 중력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기 생산방법으로는 화력, 수력, 원자력 또는 조력을 이용한 대규모 발전과 풍력 및 태양에너지를 이용한 소규모 발전이 있다.

이중에서 우리나라는 자원과 입지조건으로 볼 때 대기오염과 방사능의 유출우려가 있는 화력발전과 원자력발전보다는 물의 낙차를 이용한 수력발전과 조수간만의 차이를 이용한 조력발전이 설비비는 막대한 반면에 한번 설치하면 유지비가 거의 들지 않고 전력을 안정되게 반영구적으로 얻을 수 있는 점에서 적합하여 많은 수력발전소가 설치되었고 조수간만의 차이가 심한 서해안에 조력발전시설을 국가적인 차원에서 추진하고 있으며 이는 여러 선진국에서도 많은 연구가 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 수력발전장치는 하천의 본류를 막아 만든 댐의 고낙차에 의해 발전하므로 일부지역에 국한되어 전국적으로 전기가 필요한 곳에 공급할 수 없는 문제점이 있었고, 조력발전장치는 조수간만의 차가 심한 해안에 땜을 건설하고 바다와 연한 땜의 일정위치에 스크류형식의 발전터빈을 설치하여 만조시 저장된 해수를 상기 발전터빈을 통하게 함으로써 발전을 얻을 수 있도록 한 것이므로 이는 간조시에는 저수지내의 수위와 바다의 수위차가 있어 발전이 가능하나 상기 수위가 같아지는 만조시에는 발전이 불가능하였으며 특히 공사비에 비해 전력의 발전량이 미비하여경제성이 낮은 폐단이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 폐단을 해소하기 위한 데 있는 것으로, 본 발명의 목적은 물위에 부상하는 부구의 부력을 이용하여 부구의 부상압력과 부구의 자중에 의한 하강압력을 발전에 이용하므로서 비교적 간단한 장치로서 많은 발전량을 얻고 해안가나 호수등 물이 있는 곳이면 어느 곳이나 간단히 설치하여 실용성과 경제성이 있는 부력과 중력을 이용한 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해수면 주변에 해수면 아래로 약 50∼80m 깊이에 설치하는 도크와, 전기 도크의 내부에 도크의 최대 부력 톤수의 2/1의 자체 중량을 가지고 좌우 유동없이 상하 이동만이 가능하도록 설치하는 부구와, 부구의 상면 양측에 입설된 랙기어와 이에 치합되는 발전설비의 기어로 이루어져 부구의 승강시 발전설비를 가동시키는 회전부와, 도크의 물을 해수면으로 배수하는 펌프와 배수관으로 이루어진 배수장치와, 해수면과 도크의 최저부를 연결하는 수로에 설치되는 수차식 발전기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1 은 부구가 상승된 상태의 구조도

도 2 는 부구가 하강된 상태의 구조도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 해수면 2 : 도크 3 : 부구

4 : 랙기어 5 : 기어 6 : 발전설비

7 : 펌프 8 : 배수관 9 : 수로

10 : 밸브 11 : 발전기

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 부구가 상승된 상태의 구조도이고, 도 2는 부구가 하강된 상태의 구조도로서, 본 발명은 해수면(1) 주변에 해수면 아래로 도크(2)가 설치되는 데 그 깊이는 발전량에 대응하는 깊이로서 전기를 생산할 수 있는 정도의 약 50∼80m 깊이로 설치된다. 그리고 전기 도크(2)의 내부에는 도크(2)의 최대 부력 톤수의 2/1의 자체 중량을 가지는 사각탱크로 된 부구(3)가 설치되며 당해 부구(3)는 좌우 유동되지 않고 상하 이동만이 가능하도록 설치된다.

전기 부구(3)의 상면 외측에는 랙기어(4)가 일정 높이로 입설되고 당해 랙기어(4)와 치합되는 기어(5)가 도크(2)의 측부에 설치되어 부구(3)의 승강에 따른 랙기어(4)와 기어(5)의 회전으로 기어(5)에 연결된 발전설비(6)를 작동시키게 되며, 도크(2)의 내부에는 도크(2)의 물을 해수면(1)으로 펌핑하는 펌프(7)의 배수관(8)이 밑바닥에 근접되게 설치되어 있고 해수면(1)과 도크(2)의 최저부를 연결하는 수로 (9)에는 수로(9)의 개폐용 밸브(10)와 수차식 발전기(11)가 설치되어 있다.

이와같이 된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도크(2)의 내부에 물이 해수면(1)으로 펌프(7)에 의해 모두 배출(이때 수로(9)의 밸브(10)는 차단된 상태임)되어 부구(3)가 자중으로 도크(2)의 내저부에 하강된 상태를 도시하고 있는 데 부구(3)의 하강과 동시에 부구(3)의 상면 외주연에 입설된 랙기어(4)가 도크(2)의 내부로 부구(3)와 함께 하강되어 최상단이 기어(5)와 맞물려 있게 된다.

이 상태에서 수로(9)에 설치된 밸브(10)를 열어 수로(9)를 개방하게 되면 해수면(1)의 물이 수로(9)를 통해 도크(2)의 내부에 강한 압력으로 빠르게 유입되어도크(2)의 내부에 자중으로 하강된 부구(3)를 부상시키게 되는 데 해수면(1)의 물이 도크(2)의 내부로 유입될 때 수로(9)에 설치된 수차식 발전기(11)의 수차를 회전시켜 발전기(11)를 작동시키므로서 1차 전기를 생산하게 되고 이어서 도크(2)의 내부로 유입된 물의 수위가 상승됨에 따라 부구(3)가 강한 상승압력을 받게 되는 데 이같은 상승압력은 부구(3)를 강한 압력으로 부상시키게 되므로 부구(3)가 상승됨과 동시에 이의 상면 외주에 설치된 랙기어(4)가 상승되어 이와 치합된 기어(5)를 회전시키게 되므로서 기어(5)와 연결된 발전설비(6)를 구동시켜 전기를 생산하게 된다.

즉, 도크(2)의 깊이는 발전에 필요한 약 50∼80m 깊이로 이루어져 있고 이에 입설된 랙기어(4)도 그에 상당하는 길이로 구성되어 기어(5)와 치합되어 있으므로 도크(2)의 최대 부력 톤수의 1/2의 자체 무게를 갖는 부구(3)가 도크(2)의 하부에서 좌우 유동없이 위로 상승되는 압력과 거리에 의해 발전설비(6)와 연결 설치된 기어를 매우 빠른 속도로 강하게 구동시키게 됨에 따라 발전설비(6)에서 충분한 발전을 일으키게 되는 것이다.

이어서 도크(2)의 수위면이 만수위가 되면 부구(3)의 상승압력이 상실되어 부력에 의한 발전이 끝나게 되는 데, 이때에는 수로(9)의 밸브(10)를 차단한 상태에서 펌프(7)를 제3의 전기로서 가동시켜 도크(2)의 최하단에 근접되게 설치한 배수관 (8)을 통해 물을 해수면(1)으로 배수시키게 되면 수위가 낮아지면서 부구(3)가 자중에 의해 강한 압력으로 빠르게 하강하여 랙기어(4)에 의해 기어(5)를 상기 부상시와는 역으로 회전시키게 됨에 따라 하강압력에 의한 기어(5)의 회전으로 발전설비(6)를 가동시키므로서 전기를 생산하게 된다.

이때 펌프(7)를 가동시키기 위해서는 별도의 전력이 필요하나 본 발명은 부구(3)의 상승압력이 작용할 때 수차식 발전기(11)에 의해 1차 전기생산과 랙기어 (4)와 치합된 기어(5)의 회전에 의한 2∼3차 전기생산이 이루어지므로 펌핑에 필요한 전기는 이로 부터 일부 사용하면되는 데 전기의 사용량을 보다 줄이기 위해서는 값이 저렴한 심야전기를 사용하여 도크(2)의 내부에 유입된 물을 모두 펌핑하여 배수시키면서 발생된 전기를 축전하게 되면 전기사용량을 줄일 수 있게 되며 특히 본 발명의 도크 시설을 몇개 연속으로 연결설치하여 이로 부터 얻은 발전량 일부를 펌핑하는 데 사용하게 되면 별도의 전원을 사용하지 않아도 되는 잇점이 있다.

이와같이 된 본 발명은 부구(3)의 부상하는 상승압력과 중력에 의한 하강압력을 이용하여 발전하게 되므로 발전시간과 발전량이 크고 비교적 간단한 구조에 의해 효율성있는 발전으로 경제성과 실용성이 있으며 해안가나 호수등 물이 있는 장소면 어느곳이나 설치가 가능하며 에너지를 전혀 사용하지 않아 공해발생의 우려가 없는 등 새로운 발전장치로서 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 해수면(1) 주변에 해수면 아래로 약 50∼80m 깊이에 설치하는 도크(2)와, 전기 도크(2)의 내부에 좌우 유동없이 상하 이동만이 가능하도록 설치하는 부구(3)와, 부구(3)의 상면 양측에 입설된 랙기어(4)와 이에 치합되는 발전설비(6)의 기어 (5)로 이루어져 부구(3)의 승강시 발전설비(6)를 가동시키는 회전부와, 도크(2)의 물을 해수면(1)으로 배수하는 펌프(7)와 배수관(8)으로 이루어진 배수장치와, 해수면(1)과 도크(2)의 최저부를 연결하는 수로(9)에 설치되는 수차식 발전기(11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 부력과 중력을 이용한 발전장치.