KR20020039675A - 해류를 이용한 발전 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해류 발전 설비에 관한 것이다. 이것은 단지 조수 간만의 에너지를 이용하는 공지된 조수 발전 설비 뿐만이 아니라, 전 해양에서 끊임없이 발생하는 해류로부터 에너지를 얻는 발전 설비를 포함한다.
본 발명은 해류의 흐름으로부터 동력학적 에너지(kinetic energy)를 얻고 그 얻어진 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 해류 발전 설비를 고안하는것을 제안한다. 이러한 경우에 있어서, 본 발명에 따른 해류 수력 발전 설비는 수위(water level) 아래, 예를 들어 수위 아래 50m 이상에서 사용되며, 해류의 유속이 비교적 낮을 때 조차, 예를 들어 1.5m/sec 또는 그 이하의 영역에서도 이용 가능한 비교적 많은 양의 전력을 생산할 수 있다. 그것은 수력 발전설비가 예를 들어 직경이 10m이상일 때, 바람직하게는 30m 내지 120m인 수차바퀴(water wheel) 또는 로터(rotor)(터빈 또는 프로펠러)를 갖는 경우에 달성된다.

Description

해류를 이용한 발전 설비{POWER STATION USING OCEAN CURRENTS}
이러한 해류는 일반적으로 넓은 영역의 정상(stationary) 흐름 시스템이며, 이의 생성은 결정적으로 해수면상에 바람의 추력(thrust force)(취송류: drift current), 내부 압력 힘(경사류; gradient current), 지구의 회전(코리올리의 힘), 및 해저 및 해변의 지형에 기인할 수 있다. 가장 중요한 해류로는 예를 들어, 남북 적도 해류(the North and South Equatorial Current), 큐로시오 해류(the Kuroshio), 동오스트레일리안 해류(the Australian Current), 걸프 해류(the Gulf Stream), 브라질 해류(the Brazil Current), 아귤라스 해류(Agulhas Current), 북태평양 해류(North Pacific Current), 북 아틀랜틱 해류(the North Atlantic Current), 편서풍(the West Wind Drift), 캘리포니아 해류(the Californian Current), 훔볼트 해류(the Humboldt Current), 카나리 해류(the Canary Current),벵겔라 해류(the Benguela Current), 서부 오스트레일안 해류(the Western Australian Current), 적도 역해류(the Equatorial Countercurrents), 알래스카 해류(the Alaska Current), 노르웨이 해류(the Norwegian Current), 서 스피츠버그 해류(the West Spitsbergen Current), 동 그린랜드 해류(the East Greenland Current), 라브라도 해류(the Labrador Current), 일민거 해류(the Irminger Current), 오야시오 해류(the Oyashio) 및 포클랜드 해류(the Falklands current)가 있다. 해양의 알려진 표면 흐름 이외에, 대서양과 태평양에는 현저히 약 100m(또는 그 이상의 깊이)의 깊이에서 서쪽으로 지향된 남적도 해류 아래의 적도상에서 동쪽 방향으로 직접 흐르는 적도 저류(최대 2.5m/sec 유속)가 있다.
본 발명은 해류 발전 설비에 관한 것이다. 이것은 단지 조수 간만의 에너지를 이용하는 공지된 조수 발전 설비 뿐만이 아니라, 전 해양에서 끊임없이 발생하는 해류로부터 에너지를 얻는 발전 설비를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 해류 수력 발전 설비의 단면도를 도시한 예시도.
본 발명은 해류의 흐름으로부터 동력학적 에너지(kinetic energy)를 얻고 그 얻어진 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 해류 발전 설비를 고안하는것을 제안한다. 이러한 경우에 있어서, 본 발명에 따른 해류 수력 발전 설비는 수위(water level) 아래, 예를 들어 수위 아래 50m 이상에서 사용되며, 해류의 유속이 비교적 낮을 때 조차, 예를 들어 1.5m/sec 또는 그 이하의 영역에서도 이용 가능한 비교적 많은 양의 전력을 생산할 수 있다. 그것은 수력 발전설비가 예를 들어 직경이 10m이상일 때, 바람직하게는 30m 내지 120m인 수차바퀴(water wheel) 또는 로터(rotor)(터빈 또는 프로펠러)를 갖는 경우에 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 해류 수력 발전 설비의 단면도를 예시도로써 도시한다. 이러한 발전 설비는 매우 높은 강도를 갖는 환형의(annular) 하우징을 갖는다. 동시에 상기 환형의 하우징은 집중장치(concentrator)[덕트 캐스팅(duct casting)]의 방식으로 되어 있으며, 따라서 링 내부로 통과하는 물의 유속이 증가되고, 하우징의 중앙 부분에는 회전하면서 동시에 발전기의 발전기 로터를 구동시키는 수차바퀴나 로터(물의 유속에 의해 구동됨)가 제공된다. 이러한 경우에 있어서, 발전기는 터빈에 샤프트와 함께 조합되는 것이 아니라 발전기 로터의 폴 휠(pole wheel)이 상기 수차 바퀴에 외부에서 고정되는 것이다. 따라서, 발전 설비의 수차 바퀴 또는 로터는 수력 발전 설비의 하우징내에 발전기 스테이터에 의해 둘러싸여진 발전기 로터를 지지한다. 상기 수차바퀴에서 수행되는 힘(force)은 상기 하우징 링을 통해 통과하는 지지 스파이더(spider)상에 위치하는 베어링(bearing)에 의해 수행된다.
바람직하게는 상기 수력 발전 설비의 로터 또는 수차 바퀴 및/또는 하우징은, 그곳을 통해 흐를 수 있는 공동(cavity)을 가지고 있으며, 따라서 물에 관하여 상기 수력 발전 설비의 평형 상태가 발생한다. 그것은 상기 수력 발전 설비의 베어링 배치가 단지 흐르는 물의 추력을 계속해서 수행시키는 것을 보장한다.
상기 공동은 상기 수력 발전 설비를 설비 위치로 이동할때에는 공기로 충진될 수 있다. 그후, 선박은 상기 설비의 위치까지 부유상태로 상기 수력 발전 설비를 이송할 수 있다. 상기 수력 발전 설비가 설비의 지정된 위치에 도착하자 마자 상기 공동들은 - 수반되는 필요조건에 따라 - 물, 바람직하게는 바닷물로 넘치게 되며, 따라서 상기 수력 발전 설비는 천천히 바닥으로 가라앉게 된다. 상기 수력 발전 설비의 교환이나 수리가 필요하다면, 물은 다시 상기 공동밖으로 배출될 수 있다.
상기 수력 발전 설비가 저면에 직접적으로 고정되는 것 및/또는 해저상에 고정되는 적절한 케이블 또는 체인에 의한, 또는 다른 구조물들에 의해 해저로부터의 일정 공간상에 고정되는 것이 가능하다.
발전기에 의해 생성되는 에너지는 케이블 수단에 의해 전달되며, 에너지 망(energy network)으로 직접 공급된다. 해류 수력 발전 설비에 의해 생성되는 에너지가 해수 탈염(desalination) 설비에 전력을 공급하기 위하여 사용되는 것 역시 가능하다.
해류가 상대적으로 낮은 유속을 가지고 있을지라도, 다음 수치에 대한 예시는, 각각의 해류 속도가 얼마나 높은지, 그리고 발전 설비의 수차 바퀴의 직경이 얼마나 큰지에 따라서 매우 많은 량의 전기 에너지(그리고 500KW 이상에 상응하는 전력)가 생성될 수 있다는 것을 분명히 한다.
따라서, 예를 들어 1.5 m/sec의 해류 속도와 25m의 직경을 갖는 수차 바퀴로 500KW의 전력을 생산하는 것은 가능하다. 상기 수차 바퀴의 직경이 80m로 증가한다면, 5MW의 전력 생산이 가능하다. 36m의 수차 바퀴의 직경으로 1MW의 전력 생산 역시 가능하다.
만일, 해류의 속도가 증가한다면, 전력량은 그것에 관련하여 제3의 전력으로 증가할 것이다.
본 발명에 따른 해류 발전 설비의 특별한 장점은 상기 발전 설비가 실제적으로 환경에 역으로 영향을 미치지 않는 곳에서 사용될 수 있다는 것이다. 동시에 해류 발전 설비는 거의 고갈되지 않으며 그 움직임이 매우 정확하게 예측가능한 에너지 원을 이용할 수가 있다. 수력 발전 설비의 크기에도 불구하고, 상기 공동으로 물이 유입 또는 배출되는 것에 의하여, 상기 발전 설비는, 발전 설비가 원양선의 일반적인 견인 아래에 있기 때문에 선적상 어떠한 역 영향도 끼치지 않는 해류속에서 매우 정확하게 위치를 잡을 수 있다.
본 발명에 따른 해류 발전 설비는 역시 조수에 의해 규칙적으로 발생하는 조수 간만의 흐름을 이용하기 위해 사용될 수 있다는 데에 주시해야 한다. 그러한 목적을 위하여, 로터 블레이드가 양 방향으로부터의 흐름(두개의 다른 방향으로 회전)을 변화시킬 수 있거나, 바람직하게는 흐름 방향으로 회전할 수 있도록 디자인되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 해류 발전 설비는 발전 설비가 실제적으로 환경에 역으로 영향을 미치지 않는 곳에서 사용될 수 있다는 것이다. 동시에 해류 발전 설비는 거의무진장하며 그 움직임이 매우 정확히 예측가능한 에너지 원을 이용할 수가 있다. 수력 발전 설비의 크기에도 불구하고, 상기 공동으로 물이 유입 또는 배출되는 것에 의하여, 상기 발전 설비는, 발전 설비가 원양선의 일반적인 견인 아래에 있기 때문에 선적상 어떠한 역 영향도 끼치지 않는 해류속에서 매우 정확하게 위치를 잡을 수 있다.

Claims (5)

  1. 발전기가 발전기 로터에 연결된 로터에 의해 구동되는, 발전기 로터와 발전기 스테이터를 포함하는 발전기를 수용하는 하우징을 포함함을 특징으로 하는 이송가능한 해류 발전 설비
  2. 발전 설비의 발전기의 발전기 로터를 지지하는 적어도 하나의 로터 블레이드를 갖는 로터를 구비한 해류 발전 설비.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 로터 블레이드(프로펠러)는 물이 유입될 수 있으며 그곳으로부터 다시 배출될 수 있는 적어도 하나의 공동을 가짐을 특징으로 하는 해류 발전 설비.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 설비의 하우징이, 적어도 부분적으로는, 발전 설비내로 통과하는 물의 유속을 증가시키는 집중장치로 형성됨을 특징으로 하는 해류 발전 설비.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 설비의 하우징은 물이 유입되고 그곳으로부터 다시 배출될 수 있는 폐쇄된 공동을 가짐을 특징으로 하는 해류 발전 설비.
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