KR20020048918A - 조류나 류수를 이용하여 발전용 동력을 얻기 위한 장치. - Google Patents

Abstract

본 고안은 조류와 강물 같은 류수(流水)를 이용한 발전용 동력장치의 회전체 날개를 구성함에 있어 길고 넓은 장방형 널판으로 흐르는 물을 수직으로 가로막을 때 발생하는 엄청난 수압을 회전날개에 적용시켜 발전용으로 동력화 하는데 목적이 있다. 이하 날개 구성체 개체를 익선키판(날개翼,부채扇,타키,널板)이라 칭하고 개폐 강판을 키판이라 칭함. 익선키판의 골조를 회전시의 누수로 인한 감압과 압력분산을 고려하여 삼각 관으로 하고 장관(9)과 횡관(9a)으로 구성하며, 사다리 꼴을 하며 연결하여 중첩하고 바둑판 꼴로 구성 용접하여 안정화하였으며, 장관에 다수의 정첩(도8)(9b)을 삽입 용접하고 다수의 정첩에 키판(9c)을 달아 매달고 키판 끝(9d)을 약 45°각도로 꺾어 선박의 키의 역할처럼 기능 판으로 형성하여 줌으로써 도2처럼 12개 조의 익선키판이 회전하면 밀물 때 닫히고 썰물 때 열리는 자동개폐 수문의 원리로, 좌방 향에서 닫혔을 때 수압을 받아 우회전하게 되며 우방 향에 있을 때 열리는 연속 동작이 이루어지고, 기능 판인 키의 원리에 의해 360°회전하여 류수의 방향에 다시 돌아 왔을 때 키판이 닫히며 수압을 받아 계속 회전하는 익선키판 회전날개의 원리를 개발 고안한 것으로써, 서해나 남해의 조류의 평균 류속이 초당 1m 이상인 것을 감안하면 서해나 남해 어디서나 대량발전 적지로써 세계 초유의 에너지 생산기지의 면모를 갖추어 전기에너지 부족현황을 충족하고도 남아 물 부족 국가에서 담수화 플랜트 건설로 물 부족 국가의 오명과 에너지 난을 극복하게 되고 에너지원 수출국가의 틀을 견고히 하여 국가발전에 크게 기여할 것임.

Description

조류나 류수를 이용하여 발전용 동력을 얻기 위한 장치. {Using the tide current or running water, A equipment to get generating power of electricity.}

건설이나 유지에 고비용이 들어가는 원자력 및 화력을 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방법과 댐을 건설하여 낙차의 수압을 이용하여 터빈을 돌려 생산하는 방식이 주력을 이루고 있다. 극소수이기는 하지만 바다에 댐을 건설하고 조수간만의 차를 이용한 조력발전과 바람의 힘을 이용한 풍력발전이 있다. 이러한 수력,풍력,조력발전 방식들은 모두 프로펠러(에너지 전환 효율23%: 자료 해향연구원)의 원리에 근거한 것들이다. 조류발전 방식으로는 울돌목 현지에서 미국의 소련 망명 과학자인 노스이스턴대 명예교수 고를로프 박사와 한국의 해양연구원 염기대 박사 팀이 연구 가동 중인 헬리컬 터빈(에너지 전환 효율35%:자료 해양연구원)은 넓이가 20cm, 길이 130cm의 날개 세 개를 100cm 지름의 원통형 회전 체에 부착한 나선형으로 구성되어 있으나 효율성 면에서 본 고안에 미치지 못 한다 할 것이다. 이러한 나선형이나 프로펠러 식은 현대과학에 다용도화 되는 현황이며 현재의 대량발전 방식도 이 범주를 벗어나지 못하고 있다.

이상과 같은 난제를 해결하기 위하여 해양에너지 시대의 개척만이 유일하다고 생각함으로 본 고안은 익선키판 원리를 개발하여 회전날개에 적용시킨 것이다. 이것은 장방형의 크고 넓은 판을 두 사람이 양쪽에서 수직으로 잡고 흐르는 물을 가로막았을 때 엄청난 중압감을 느끼게 될 것이다. 이러한 가압현상을 회전날개에 적용시켜 고효율의 수차로 인하여 동력을 발생시키는 방법인 것이다. 본 고안의 원리는 장방형의 크고 넓은 판을 두 사람이 양쪽에서 수직으로 잡고 흐르는 물을 가로막았을 때 엄청난 중압감을 느끼게 될 것이다. 이러한 가압현상을 회전날개에 적용시켜 동력을 발생시키는 방법인 것이다. 또한 익선키판 원리라고 지칭하는 이유는, 우리 나라의 물레방아가 적은 물의 중압과 지렛대의 역학을 이용한 것처럼 이 익선키판을 류수 중에서 중첩되게 옆으로 뉘여서 설치한 상태로써 장방형의 넓은 12개 조의 날개(도1)(도8)를 매달아 흐르는 물을 벽체와 같이 수직으로 가로막은 날개가 좌측에 위치할 때 수압을 받아 우회전하고 우측에 위치할 때 키판(9c)이 열려 수압을 받지 않고 회전하므로 고효율의 동력장치인 것이다.

도1은 발전용 동력장치의 정단면 대표 도로써 좌측 날개는 수심 3m에서 각개 조의 키판(9c)이 닫혀져 시계 방향으로 회전하는 모습이고 우측 날개는 수압 때문에 각개 조의 키판(9c)이 열려 익선키판 날개체의 골조(9)(9a)와 끝에 키(9d)가 보이며 회전하는 도면

도2는 날개 체가 시계 방향으로 회전하며 동력을 얻는 평면도,

도3은 파일과 보 부분 상세도,

도4는 파일상두 부분 마감도,

도5는 축 상부의 M1 기어에 외삽된 캬프링과 레치기어,

도6은 지체 삽입관 보강 소원판,

도7은 지체 삽입관 보강 대원판,

도8은 지체장관과 지체횡관으로 된 익선키판 골조에 정첩을 삽입한 상태와 정첩에 매달린 강판의 개폐 운동상태를 나타낸 상세도로 시계 방향으로 회전할 때의 상태,

도9는 도7의 시계 방향 회전에서 시계 반대 방향으로 회전시킬 때의 익선키판 조립상태 상세도,

도10은 익선키판 지체 삽입관에 지체관이 삽입 된 상태 도면,

도11은 삼각관 제작 설명 상세도,

도12는 도11의 과정에 앞서 정첩 삽입구를 프레스로 제거하는 도면임.

1 ; 지층에서 회전축을 잡아 주는 회전축 지지관

2 ; 지지관 캡

3 ; 지지관 캡에 내삽입 된 회전축 베어링

4 ; 베어링과 베어링 사이의 와샤

5 ; 익선키판의 중량을 받혀 주는 롤러 베어링

6 ; 회전축에 핀으로 고정시킨 캬프링

6a ; 익선키판 본체관 하부에 고정시킨 캬프링

6b,6c ; 핀

7 ; 인양고리가 달린 인양보강 철판

7a ; 인양고리

8 ; 익선키판 본체관

8a ; 익선키판 지체삽입관

8b ; 지체삽입관 보강 소원판

8c ; 지체삽입관 보강 대원판

8d ; 지체삽입관 보강 대삼각관

8e ; 지체삽입관 보강 소삼각관

8f ; 지체 고정핀

8g ; 인양고리

9 ; 익선키판 지체장관

9a ; 익선키판 지체횡관

9b ; 지체장관에 삽입 용접한 정첩

9c ; 정첩에 매달린 키가 달린 강판

9d ; 키

10 ; 회전중심축

10a; 축 상부의 M1기어

11 ; 캬프링

11a; 캬프링과 회전축 사이의 레치기어

12 ; 캬프링이 달린 베벨기어

12a; 베어링

12b; 베벨기어 지지관

13 ; 베벨기어

13a; 발전실에 동력을 전달하는 축

14,14a,14b,14c ; 보 파이프

15 ; 보 받침 H빔

15a; 보 안정 파이프

16 ; 상판용 철판

16a,16b ; 난간대

17 ,17a,18 ; 해양 파일 기둥

17b ; 파일 상두 마감 철판

19 ; 체인블록 지지 H빔

20 ; 체인블록

20a; 체인블록 고리

21 ; 체인블록 핀

21a; 체인블록 고리

22 ; 발전 기계실

1 항, 기술적 과제를 해결하기 위한 수단.

2 항, 회전축(10) 및 M1기어(10a)와 레치기어.

3 항, 회전축 외곽시설 및 발전기계실(22).

4 항, 회전축 하단에 외삽 된 지지축관(1) 및 그 외 부품(2)(3).

5 항, 회전축에 외삽 된 베벨축관(12b) 및 베벨기어(12)(13)와 캬프링(11).

6 항, 익선키판(9)(9a)(9b)(9c)(9d)을 제작함에 있어,

7 항, 회전축(10)에 외삽 된 익선키판 본체(8)(8a)(8b)(8c)(8d)(8e).

8 항, 익선키판의 조립과 인양해체 및 보수교체.

9 항, 회전하는 이유(0°~360°).

10항, 조립 방법과 최종 공정 및 가동.

1 항 ; 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로써 동력원이 될 수차의 날개 즉 익선키판의 구성에 있어 유효수심 3m에서 수심 3m 전체를 커버하기 위하여서, 1단을 높이 1m 길이 6m의 스텐 강판을 높이 3m짜리의 3단으로 1조의 익선키판을 형성하여 벽체와 같이 수직으로 류수를 가로막아 그 수압으로 회전하는 12개 조로 구성 된 도1,도2와 같은 회전날개 체를 구성하였음. 이때에 류수의 압력을 고려하여 삼각관을 제작 사용하고 도1과 같은 날개 즉 익선키판의 지체장관을 제작함에 있어 도12와 같이 재단 절곡하여 삼각관(9)의 밑변에 정첩 삽입구(26)등이 형성 된 도1의 삼각지체장관(9)을 만들었고 도8의 정첩(9b)을 제작하여 각 정첩 삽입구에 삽입하여 전기저항 용접을 함으로써 지체장관(9)이 만들어지는 것이다. 또 하나의 지체장관을 나란히 하여 지체횡관(9a)을 사다리 꼴로 용접하여 1단의 골조를 만들었고 또 지체장관을 나란히 하여 사다리 꼴에서 도1의 우측과 같이 바둑판 꼴로 골조를 구성하고 지체장관에 장착 된 각 정첩에 키판(9c)을 도8과 같이 한쪽 위에 부착함으로써 자동개폐 수문과 같이 위쪽에 매달린 키판(9c)이 만들어져 익선키판을 형성하여 12개 조로 이루어진 회전체로 구성하였다. 계속 회전을 위한 조치로써 3단 각각의 키판 끝에 배의 키 역할을 하는 키(9d)를 부착 시켰다. 이렇게 하여 회전체를 구성함에 있어 도1 및 도2와 같이 12개 조로 된 회전체를 구성하게 되었다. 더 상세히는 발명의 구성 10항의 회전하는 이유에서 설명함.

2 항 ; 회전축(10)에 대하여 부언할 사항이 있다. 여기에서 사용한 회전축 재료는 파이프(외경406.4mm,두께16mm 물가정보 2002년 4월호 151쪽 우상단,이하 "물가정보 2002년 4월호"의 표기는 생략함)를 사용한 것이다. 이것은 류속이 초당 1m 정도의 서해나 남해의 장소 등지에서 사용토록 한 것이고, 초당 6.19m(자료; 해양연구원) 이상의 빠른 류속을 가진 해남군과 진도군 사이에 있는 울돌목 등지에서는 동일외형의 환강봉을 사용하기가 부족하여 류속에 따라 탄력성 있게 선별 사용해야 할 것이다. 여기 고안 된 회전축은 상단 부위에 M1기어(10a)를 도1과 같이 파고 캬프링(11)에 레치기어(11a)를 파서 M1기어와 맞물리게 되도록 하여 상하 운동이 자유롭게 하였다. 또 보 아래 부위 회전축(10)에 핀(21)을 박고 그 양편에 고리(21a)를 장착하여 익선키판(9)(9a)(9b)(9c)(9d)과 본체를 인양하여 조립과 보수를 할 때에 체인블록 걸이로 사용토록 하였다.

3 항 ; 회전축 외곽 시설로써 기둥(17)(18)을 박기 위하여 토석층에 깊이 천공하고 해양파일(직경800mm,두께16mm 151쪽 하우단)로 기둥을 박고 또 한 쪽 편엔 네 개의 기둥(18)(18a)(18b)(18c)을 박아 도13(14d)(14f)(15)(15a)과 같이 보강한 그 위에 강관파일재(직경609.6mm,두께16mm 151쪽 상우하단) 네 본(14)(14a)(14b)(14c)으로도1,도3과 같이 보 보강재(14d)(14e)(14f)(14g)(14h) 등으로 보강 된 보를 제작하여 그 위에 도1과 같이 얹고 보 상단에 상판용 철판(16)을 깔고 네 개의 기둥 위쪽에는 중량급 발전 기계실(22)과 또 다른 구간에는 난간대(16a)(16b)를 설치하여 안전시설을 하였으며 보 아래쪽에는 H빔을 설치하고 여러 개의 체인블록을 장착하도록 하여 익선키판의 조립과 수리 및 보수를 할 수 있게 하였다.

4 항 ; 도1과 같이 회전축 하단에 외삽 된 지지관(1)은 회전축을 아래쪽에서 잡아 주는 중심 핵으로써 수중 아래쪽 토석층에 깊이 천공하여 깊이 박아 하강침몰이나 좌우 여러 방향으로 움직임이 없도록 현지에 맞게 시공하여야 하며 도1과 같이 회전축에 외삽 된 지지관(1) 상단의 축(10)에 외삽 되고 베어링(3)이 내삽 된 캡(2)을 세워 준다.

5 항 ; 회전축(10)에 외삽 된 베벨축관(12b)은 수중의 회전축(10) 지지관(1)과 더불어 보의 중앙에서 회전축의 핵을 이루는 회전축에 외삽 된 관으로써 완전한 수직을 요하는 핵심이다. 베벨축관은 도1과 같이 보의 상단에 필요한 정도의 여유가 요구된다. 상단에는 베어링(12a)과 캬프링이 달린 베벨기어(12)를 장착해야 하기 때문이다. 캬프링이 달린 베벨기어는 베벨축관의 내경 보다 큰 공간의 구멍이 요구된다. 이것은 내삽 된 회전축의 여유 공간이 많이 필요하기 때문이다. 도1과 같이 캬프링(11)이 캬프링 베벨기어(12)에 조립 된 상태에서는 회전축(10)의 동력이 베벨기어(13)로 전달되어 발전기를 작동시키게 된다. 그러나 캬프링(11)을 위로 밀어 올려 분리시킬 때에는 회전축의 동력은 끊겨 베벨기어(12)가 중지되는 것이다. 이 때를 이용하여 수리 및 보수 등의 작업을 할 수 있는 것이다. 또 다시 캬프링(11)을 아래로 내리면 자동으로 재조립되어 동력원이 발전기에 전달되는 것이다.

6 항의 가 ; 익선키판을 제작함에 있어 발전 유효 수심이 3m에서 류속이 초당 1m에 기준 하여 고안 된 것이다. 유효 수심 3m를 모두 동력화 하기 위한 조치로 익선키판의 넓이도 3m로 한 것이다. 그리하여 일반 시중에서 구할 수 있는 스텐 강판의 넓이 1m, 길이 2m짜리 세 장을 택하여 1m를 중첩함으로써 수류 3m를 가로막을 수 있는 높이가 되어 3매 1조의 익선키판으로 구성한 것이다. 그러나 류속이 빠른 해협이나 혹은 태풍 등 더욱 안전을 고려한다면 넓이 1m짜리를 반으로 나누어 넓이 0.5m짜리로 구성하면 (1m ÷2)×6매= 3m의 수심을 모두 가로막을 수 있는 6매 1조의 익선키판으로 구성 할 수도 있는 것이다. 그러나 익선키판의 길이는 제작자가 여러 가지 입지 상황을 고려하여 결정 할 일이다. 본 고안은 스텐 강판으로 두께 2mm에 1m×2m 크기를 사용, 3단 1조의 익선키판으로 수심 3m의 류수를 가로막는 형태의 날개인 키판(9c)을 만들 수 있는 회전체 날개로 구성하였다. 그러므로 익선키판의 골조(9)(9a)도 도1의 우측과 같이 지체장관(9)을 4본(本)을 사용하였고 지체횡관(9a)은 7본(가감은 상황에 따라 결정한다)으로 구성하였다. 그러므로 3매 1조의 익선키판이 구성 된 것이다. 또한 도2와 같이 12조 1기의 회전체로 구성하였음으로 12개의 익선키판이 요구된다.

6 항의 나 ; 익선키판 골조의 구성에 있어 류수의 압력을 분산시키기 위한 조치로 삼각지체장관(9)을 제작함에 있어 사다리꼴지체장관(9) 혹은 삼각주관을 공통으로 사용 할 수 있으나 도12와 같이 철판에 정첩삽입구(26)(26a)(26b)(26c).....등을 프레스로 절단 제거하여 도12(25)(25a) 선상의 철판 밑에 25a의 각도에 놓고 가압절곡하고 각도(24a)(23a)도 이상과 같이 절곡하면 원하는 삼각관에 정첩삽입구가 형성 된 삼각관을 얻을 수 있다. 또 삼각횡관도 같은 방법으로 절곡하여 삼각관 밑변 중앙 접촉 부위를 전기저항 용접으로 완성한다. 형성 된 삼각지체장관(9)에 형성 된 정첩삽입구(26)(26a)(26b)(26c).....등에 도8과 같이 정첩(9b)을 삽입하고 전기저항 용접하면 삼각지체장관(9)이 완성되는 것이다. 여기에 삼각지체횡관(9a)을 도1의 우측과 같이 용접하면 바둑판 꼴의 익선키판 골조가 완성되고 도8과 같이 각 정첩에 매달린 상태의 키판(9c)이 되어 자동개폐 수문과 같은 역할을 한다.

6 항의 다 ; 그러나 상기 익선키판도 키(9d)가 없으면 개폐 기능을 다 하지 못 한다. 그러므로 날개 끝 즉 익선키판 끝에 키를 장착시키므로 키판(9b)의 개폐 동작에 결정적인 역할을 하게 된다. 여기에 키판의 높이는 1단을 높이 1m 길이는 2m+2m+2m=6m로 연결하여 1단으로 하면 1단의 면적은 6㎡이다. 이것을 도1과 같이 3단 1조 즉 익선키판 1조의 키판 면적은 6㎡ ×3(단)=18㎡인 것이다. 키판의 중량을 줄이기 위하여 두께 2mm짜리를 사용하였으나 키(9d)의 역할을 하는 데에는 역부족이다. 그리하여 두께가 4mm이며 가로 1m 세로 1m짜리의 스텐 강판을 2mm 키판에 붙이고 키(9d)로 사용하기 위하여 0.4m를 약 45°각도로 류수의 상황에 맞게 꺾어 키의 역할을 분담 시켰다. 또한 도2와 같이 익선키판은 12조로 구성시킨 것이다. 그러나 류수의 압력을 받아 동력원이 될 수 있는 익선키판은 5개조이다. 1조의 키판 면적이 18㎡ 이므로 5조의 면적은 90㎡이다. 고로 90㎡의 키판이 류수를 가로막고 회전하는 동력원이 되는 것이다.

7 항의 가 ; 축에 외삽 된 익선키판 본체관(8)(외경 508.0mm ,두께 16mm, 151쪽 우상중단)은 강관파일재를 사용한 것으로 본체관 하부와 캬프링(6a) 상부위를 회전축(10)에 장착 고정하고, 캬프링(6a) 하부는 회전축 캬프링(6)에 외삽된다. 캬프링(6a)과 익선키판 본체관(8)에 부속 된 12조 48개의 지체삽입관(8a)은 물론하고 각 지체삽입관에 익선키판 지체관(9)을 도1과 같이 조립하고, 이에 총 중량을 받혀 줄 롤러베어링(4)을 회전축에 외삽하여 도1과 같이 회전날개 체로 구성한다.

7 항의 나 ; 익선키판 삽입관(8a)은 도12의 방식으로 제작 된 삼각 관으로 도10과 같이 삽입관(8a) 안에 익선키판 지체관(9)이 내삽 또는 분리 작업이 이루어 질 수 있도록 제작한다.

7 항의 다 ; 지체삽입관(8a)을 본체관(8)에 부착 용접함에 있어 1조의 익선키판 지체관이 4본(本)이므로 삽입관의 밑변이 본체관과 나란히 수직 방향으로 360°사이에 4본씩 30°간격으로 12조의 지체삽입관을 부착 용접하여 도10과 같이 각 지체관이 각 삽입관에 내삽되게 하고 익선키판을 도1 도2와 같이 수직으로 축 중심에서 각 30°간격으로 정확하게 조립한다. 이때에 삽입관(8)의 밑변과 꼭지점의 거리가 본체관(8) 원주의 1/12이 초과되어 중첩되는 것이다. 또한 중첩되는 만큼만 지체삽입관의 밑변에 꼭지점이 중첩 내삽 되도록 파내고 용접 부착함으로 더욱 견고하게 되는 것이다.

7 항의 라 ; 지체삽입관(8a)의 길이는 도2와 같이 키판(9c)이 회전 중에 수압을 피해 열렸을 때 키판과 지체장관(9)과의 충돌을 막을 수 있는 공간 확보에 영향이 크다. 본 고안에서 키판의 넓이를 1m의 강판으로 사용하였음으로 90°각도로 열렸을 때를 보면, 키판 넓이와 지체장관의 안전공간을 합하여 1.3m의 안전거리가 필요하다. 이때에 익선키판이 12조이므로 1.3m×12(조)=15.6m의 원주가 요구된다. 직경을 구하고 그 반경이 회전축(10) 중심에서 키판과의 거리이므로 접촉을 피할 수 있는 삽입관(8a)의 길이가 결정된다

7 항의 마 ; 익선키판 본체의 보강 작업은 지체삽입관(8a)을 본체관(8)에 용접 부착한 상태에서 도7의 보강대원판(8c)을 본체관에 외삽 된 상태로 지체삽입관 1단 12본 밑과 2단과 3단 밑에 각각 용접하고 소원판(8b)은 각 단 위쪽에서 각 삽입관(8a)에 용접하여 옆으로 움직임이 없게 하고 또 대삼각관(8d)과 소삼각관(8a)을 도1의 자리에서 용접하여 삽입관(8a)이 상하로 움직임이 없도록 하였다. 또 삽입관(8a) 끝 부위에 각 조 마다 인양보강철판(7)을 양쪽에서 아래위로 붙여 연결하고 상단에는 고리(8a)를 부착하여 익선키판 전체를 인양,조립,교체,수리 등에 사용하도록 하였다. 또한 익선키판의 지체관(9)을 내삽 고정시키기 위하여 핀(8f)을 도1과 같이 장착하였다.

8 항 ; 익선키판의 조립과 인양 해체 그리고 보수 교체에 있어 익선키판의 골조(9)(9a) 및 익선키판 본체 생산에는 고도의 용접 생산기술이 요구된다. 1,2mm의 오차는 열과 냉각의 과정에서 많은 편차를 발생하기 때문에 가동중인 발전 플랜트 시설에서 익선키판의 조립 해체나 신품 교체 작업 등이 신속 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다. 보의 아래쪽에 장착 된 체인블록 지지 H빔(19)에 여러 개의 체인블록(20)의 고리(20a)와 인양 보조핀(21)에 장착 된 고리(21a) 등을 이용하여 익선키판 본체의 각 고리(8g)(7a)와 연결하여 물 밖으로 인양,해체,보수,교체 등을 신속하게 수행하도록 하였다. 인양 될 때에는 익선키판 본체관(8) 하부에 장착 된캬프링(6a)과 익선키판 본체관(8)에 부착 된 삽입관 등은 물론 삽입 조립 된 익선키판(9)(9a)(9b)(9c)(9d) 등이 인양되나 회전축(10) 등은 인양되지 않고 회전축도 회전을 중지하게 된다. 그러나 다시 수중에 넣으면 캬프링(6)(6a)은 재조립되고 정상 가동체제로 전환하게 된다. 이상의 작업은 회전축의 중심을 옮기지 않고 인양 중량을 줄이기 위한 조치이기도 하다.

9 항 ; 익선키판이 회전하는 이유를 상세히 설명하면, 도2에서 키판(9c)의 상부 위가 다수의 정첩(9b)에 매달려 있음으로 자체 중량에 의해 전부 닫혀 있게 되나, 류수 중에서는 좌측 키판은 류수의 수압을 받아 회전동력화 되어 우회전하고 반대쪽인 우측 키판은 류수의 수압을 받아 열리게 되어 수압을 받지 않는 상태가 된다. 더 상세하게는 12조의 익선키판(9)(9a)(9b)(9c)(9d)이 회전할 때 키판이 0°방향과 180°방향은 류수의 일직선상에 있어 수압의 영향을 받지 않게 되나 30°,60°,90°,120°,150°방향에 위치할 때는 키판은 수압을 받아 우회전하며 동력원이 된다. 그러나 210°,240°,270°,300°,330°방향에 위치할 때는 키판이 수압의 힘으로 열리게 되어 개방된 상태가 되므로 마치 자동개폐 수문이 열려 있는 것처럼 된다. 이 개방된 키판이 0°방향으로 다시 도달하게 되면 약 45°하향한 키(9d)가 수압을 받아 키판을 아래로 내려 줌으로서 닫아지게 되어 다시 처음의 회전이 시작되는 것이다. 마치 한국형 물레방아 수차를 옆으로 뉘여 설치하여 물의 중압에 의해 회전하는 현상을 응용한 것이다.

10 항 ; 조립 방법과 최종 공정으로 회전축 조립에 있어 보 중앙에 많은 공간이 요구된다. 작업선상에서 크레인으로 인양함에 있어 크레인에 매달렸을 때 완전 수직상태가 되도록 회전축 상단을 결속하여 인양할 수 있도록 한다.

10 항의 가 ; 작업선상에서 회전축(10)을 인양 조립하기 위하여 결속하는 위치는 핀(21)을 꽂은 그 아래이고 그 윗 부위에 베벨축관(12b)을 외삽하여 둔다.

10 항의 나 ; 회전축 아래 부위에서는 익선키판 본체관(8)을 도1의 상태가 되도록 외삽하고 캬프링(6)을 회전축에 외삽하여 수개의 핀(6c)으로 회전축에 고정시킨다.

10 항의 다 ; 베어링(5)과 와샤(4)와 베어링(3)이 내삽 된 캡(2)을 외삽하여 회전축을 인양할 때 자체중량에 의해 회전축이 밑으로 빠져나가지 않도록 결속함에 있어 회전축 지지관(1)에 내삽이 완료 된 후에 결속 물을 물위에서 풀어 낼 수 있도록 하였다.

10 항의 라 ; 회전축(10)을 인양 조립함에 있어 회전축이 위치할 보의 사이에 인양 와이어가 오도록 하여 인양 작업이 진행됨에 있어 보에 접촉하는 일이 없도록 하면서 하 부위에 위치한 회전축 지지관(1)에 수직으로 내삽 시킴으로써 캡(2)은 도1과 같이 축 하 부위 작업이 끝맺음되므로 결속 물을 제거한다.

10 항의 마 ; 회전축에 외삽 된 베벨축관(12b) 작업에 있어 도1과 같이 회전축 지지관관(1)과 베벨축관이 회전축과 같이 수직으로 세워야 한다. 베벨축관을 보에 고정시키기 위한 H빔을 전기저항 용접으로 제작함에 있어 H빔의 상하인 B변의 넓이를 베벨축관(12b)의 외경 보다 넓게 제작하여 H빔의 A변 중앙 부위에 베벨축관을 삽입 할 수 있도록 구멍을 뚫고 구멍 중앙 부위를 1//2로 절단하고 또 두 토막을 제작하여 보(14)(14c) 위에 걸치도록 각 반원 부를 베벨축관 하 부위에 용접하여 보에 볼트 너트로 고정시키고 또 보(14)(14b) 사이의 H빔은 상판용 철판(16) 작업에 지장없는 높이로 용접하고 보에 볼트로 고정시켜 회전축의 재조립에 대비한다..

10 항의 바 ; 베벨기어 작업에 있어 상판 설치를 하기까지 작업 순서에 따라 베벨축관 상단에 베어링(12b)을 외삽하고 캬프링이 달린 베벨기어(12)에 내삽하여 발전 시설까지 동력이 전달 되도록 한다.

10 항의 사 ; 익선키판의 조립에 있어 제작 된 익선키판(9)(9a)(9b)(9c)(9d)은 회전축(10)에 외삽 된 익선키판 본체의 각 삽입관(8a)에 익선키판 지체장관(9)을 도1과 같이 12조 전체를 조립 핀(8f)으로 고정시키고 조립이 끝난 회전날개 체를 회전축의 아래쪽으로 내려 줌으로써 캬프링(6)과 캬프링(6a)이 자동 결합하여 가동 체제가 완성된다.

이러한 류수에서의 동력화 장치는 서해나 남해,영국해협,프랑스 등의 해협은 물론이고 조수간만의 차가 있어 류수가 있는 곳이면 세계 어느 해협이나 발전 플랜트 적지이며, 아마존강과 양자강 등 세계적인 강은 물론이고 물이 흐르는 강마다 발전 플랜트 건설 적지로써, 이루 수를 헤아릴 수 없을 만큼 많은 적지마다 익선키판 발전 플랜트를 건설하여 만성적인 세계 전력 부족현상을 해결 할 것이다. 또한 수심이 30cm 이상이면 류속에 큰 장애 없이 대소 발전 장치의 적지인 것이다. 이러한 발전이 가능한 규격품 발전장치(Module)를 생산 보급함으로서 자가발전 충족 시대가 이루어져 산간오지나 연안 도서벽지의 전력 난은 물론 군소 부대 및 산골짜기 야영장에도 불을 환하게 밝힐 것이다. 또한 수심이 깊으면 익선키판의 키판 높이를 높이고, 수심이 얕으면 익선키판의 높이를 낮추고, 수심이 얕고 넓은 바다의 조류에서는 익선키판의 높이를 낮고 길게 함으로서 해류에서의 발전 플랜트 건설에 영향을 전혀 주지 않는 이상적인 발전방식이다. 특히 초속 1m 이상의 조류를 가진 서해나 남해는 세계 제일의 발전 플랜트 적지로서 최적의 요건을 가지고 있으며 저 비용으로 건설함은 물론이고 짧은 시간에 건설이 가능하며 규격품 생산으로 양산화 할 수 있어 전력의 대량생산 기지화를 이룰 수 있다. 또한 360°다방향으로 부터 밀려오는 압력을 한 방향으로 회전시키는 익선키판 날개 회전체야말로 모든 유동체는 물론 태풍도 흡수하여 발전용 동력으로 이용 할 수 있으며 모든 인류가 지향하는 깨끗한 환경친화적인 에너지인 것이다. 또한 북한의 어려움을 부담 없이 지원할 수 있으며 남북경협 사업으로 좋은 결실이 있을 것이다. 고유가 시대에서 전기 부족란에 직면해 있는 현대 국가들의 난국 해결의 열쇠가 되어 류수가 있는 국가라면 세계 어느 나라에나 발전 플랜트를 수출하고, 고유가 시대에 에너지 대체 효과가 크므로 모든 제품의 생산단가를 낮출 수 있으므로 수출 경쟁력을 크게 향상시켜 국익신장에 크게 이바지 할 익선키판 발전 장치는 해양에너지 시대가 왔음을 알릴 것이다.

Claims (8)

1. 원하는 삼각관을 절곡 제작함에 있어 밑변 중앙에 접속자리가 오게 하고, 그 접속하는 자리 한쪽 변에 정첩 삽입구를 형성하기 위하여 프레스로 절단 제거하고 밑변의 반과 우변이 시작되는 자리의 각, 동일 넓이의 좌변과 우변이 만나는 자리의 삼각정첩 각, 또 좌변과 밑변이 만나는 자리의 각을 밑변의 우각과 좌각에 해당하는 밑판을 깔고 절곡하고 또 삼각 정첩 각에 해당하는 밑판을 깔고 절곡하여 원하는 삼각관을 전기저항 용접하여 제작하는 방법(독립항).
2. 청구항 1에 있어서 삼각관의 밑변 중앙에 정첩 삽입구가 형성되어 있고 그 삽입구에 정첩을 역으로 조립 삽입한 후 용접하여 고정시키고 삼각관을 나란히 하거나 옆으로 하여 사다리 꼴 또는 중첩하여 용접하고 바둑판 꼴로 골조를 형성하는 방법(종속항).
3. 장방형의 키판(9c) 끝편을 약45°의 필요한 각도로 꺾어 류수의 수압을 받아 아래로 밀려 내려가도록 배의 키의 원리를 연출하는 키(9d)를 만드는 방법(독립항)
4. 청구항 3에 있어 장방형의 키판을 청구항 2의 바둑판 꼴로 하고 장착 된 수개의 정첩에 도8과 같이 부착시켜 류수의 수압을 받아 회전할 때 도1과 도2의 좌측 키판 처럼 닫혀 수압을 받아 회전 동력화 되고, 도1과 도2의 우측 키판 처럼 우측에 있을 때는 자동수문이 열리는 상태가 되어 수압을 받지 않게 되고 류수의 360°방향에 돌아오면서 아래쪽으로 향한 키(9d)가 류수의 수압을 받고 키판(9c)을 아래로 닫아 줌으로써 수압을 받아 다시 회전을 계속하도록 한 기술과 반대로 조립하였을 때에는 역으로 좌회전하는 기술을 청구함(독립항).
5. 익선키판 본체관(8) 밑에 캬프링(6a)을 장착 고정시키고 회전축에 외삽 된 익선키판 본체관에 지체삽입관(8a)을 상하 일직선상에 적절한 위치에 수 개의 삼각관을 나열 용접하고 익선키판 본체관에서의 360°각을 여러 각으로 나눈 각에 맞춰 나열 용접하고 상하 방향과 옆으로 설정한 각도를 벗어나지 않도록 원판 보강이나 삼각 보강 판을 사용 고정하여 청구 2항의 익선키판 지체관(9)을 삽입할 수 있게 하고 핀으로 고정시켜 익선키판 회전날개 체로 구성하는 방법(독립항).
6. 청구항 5에 있어 회전날개 체가 형성 된 상태에서 회전날개 체를 보강하기 위한 지체장관의 각 끝과 각 중간을 연결하여 원을 구성하며, 보강 파이프와 기타 보강 파이프를 장착하여 한국형 물레방아 수차처럼 튼튼하게 만드는 방법(종속항).
7. 회전축(10)을 밑에서 잡아주는 회전축지지관(1)을 토석층 깊이 천공하여 고정시키는 방법과 회전축에 외삽 될 지지관캡(2)을 제작함에 있어 베어링(3)을 내삽하고 캡을 씌우는 방법, 회전축에 외삽되고 날개체 전체를 밑에서 받혀 주는 롤러베어링(4)을 사용하는 방법, 베어링(4) 위의 회전축에 외삽 된 캬프링(6)을 회전축에 고정시켜 사용하는 방법, 캬프링(6a)을 회전축에 외삽 된 익선키판 본체관(8) 하단에 외삽 되도록 장착 고정시켜 사용하는 방법, 익선키판 본체를 물위로 인양하면 캬프링(6)과 캬프링(6a)이 분리되고 아래로 내리면 자동 조립되므로 회전날개 체가 회전하면서 회전축을 돌리는 방법, 또 회전축에 핀(21)을 박고 고리(21a)를 장착하여 익선키판 본체를 인양하는데 사용할 수 있도록 한 것, 또 회전축에 외삽되고 보에 부착 해체가 되도록 한 베벨축관과 캬프링이 달린 베벨기어를 제작하는 방법, 베어링(12a)이 내삽 된 캬프링이 달린 베벨기어를 베벨축관(12a)에 외삽하는 방법, 회전축(10) 상단에 M1기어(10a)를 파고 캬프링(11)의 내부에 레치기어(11a)를 파서 M1기어와 레치기어가 짝꿍이 되도록 하여 상하 운동이 자유롭게 하는 방법과 캬프링(11)을 위로 올리면 캬프링이 달린 베벨기어(12)가 회전축(10)과 분리되고 캬프링(11)을 아래로 내리면 캬프링이 자동 조립되어 회전축(10)의 회전동력이 베벨기어를 움직여 발전기를 돌릴 수 있게 하는 방법(독립항).
8. 청구항 7에 있어 회전축과 회전날개를 보호하는 차원의 외곽 시설을 도1과 같이 기둥(17)(17a)(18)(18a)(18b)(18c)을 해양파일로 하여 토석층 깊이 천공하여 박고 흔들리지 않게 보강 고정시키는 방법, 보를 도1과 같이 4본(本)의 강관파일재를 사용하여 보강 제작하는 방법, 도3과 같이 기둥상단 사이를 H빔으로 보를 설치하고 안전시설을 하는 방법, 보를 얹고 고정시키는 방법, 보위에 상판을 깔고 안전시설과 발전기계실을 건설하고 수상용 보트를 운용 할 수 있게 한 방법(종속항).