KR200224891Y1 - 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 해류나 조수 및 하천유수의 운동에너지를 이용하여 날개를 회전시키고 상기 날개의 회전력으로부터 전기에너지를 얻는 발전장치를 구성함에 있어서, 특히 상기 날개를 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물에 관한 것으로서, 구조적인 취약성과 시공 공법상의 어려움을 해결하기 위하여 사전에 다수 콘크리트 블럭(7a, 7b)(8a, 8b)을 제작하여 준비하고 상기 콘크리트 블럭(7a, 7b)(8a, 8b)을 수중에 투입하여 적층 시설하며 이렇게 형성된 구조물을 기초로 날개(1)의 회전축(3)을 회전 가능하게 지지하기 위한 지지봉(23) 및 지지대(25)를 설치하여, 구조적으로 견고하고 시공이 간편하여 시공기간이 단축되는 효과가 제공되는 것이다.

Description

조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물 { Footing structure for Generator by tidal and running water power }

본 고안은 해류나 조수 및 하천유수의 운동에너지를 이용하여 날개를 회전시키고 상기 날개의 회전력으로부터 전기에너지를 얻는 발전장치에 있어서, 특히 상기 날개를 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물에 관한 것이다.

근래 에너지 문제는 국내 뿐아니라 국제적으로도 큰 문제가 아닐 수 없다. 특히 발전용으로 가장 널리 사용되고 있는 화석에너지는 대기오염과 함께 한정된 화석에너지 자원의 고갈이라는 문제점을 안고 있다.

이에 따라 세계적으로 대체 에너지의 개발이 추진되고 있는 실정이며, 그 일 예로서 원자력에너지나 태양열에너지, 자연에너지등을 들 수 있다.

현재 화석에너지의 대체 에너지로서는 원자력에너지가 주종을 이루나 이는 핵 폐기물의 처리와 방사능 유출로 인한 폐해가 커 논란의 대상이 되고 있는 실정이다. 풍력을 이용한 발전설비도 있지만, 이는 국내 실정에 비추어 충분한 전력을 얻기 어려운 문제점이 있다. 또한 수력발전은 건설 비용이 많이 들고, 넓은 지역을 수몰시켜 댐을 건설해야 하기 때문에 환경파괴가 발생하는 문제점이 있다.

이러한 제반 문제점을 감안하여 최근에는 자연하천수나 해류 및 조수 간만의 차를 응집하여 전기에너지로 변환하는 소수력(small hydro power)발전이 개시되어 있다.

예를 들어 대한민국 특허공보 제 1994-10971호, 실용신안공보 제 1993-7900호에는 조력발전용 수차가 개시되어 있다. 그러나 상기한 발전장치는 수력발전의 원리를 이용하기 때문에 지리적인 제약이 많은 문제점이 있다.

또한 등록실용신안공보 제 18999호에는 본 고안의 종래기술을 이루는 발전장치가 개시되어 있는데, 이는 조력이나 유수력을 이용하여 날개를 회전시키고 날개에 축삽되어 서로 맞물린 대기어와 소기어를 교대로 설치하여 발전기를 돌림으로써 작은 유속의 하천수나 조류 및 해류를 이용하여 큰 에너지를 얻을 수 있도록 한다.

여기서 상기 날개는 조력 및 유수력을 이용하기 때문에 수중에 설치되어야 하는바, 이를 지지하기 위한 기초구조물 또한 수중에 설치해야 하는 데 이는 작업의 어려움은 물론 설치후 재료의 분리가 일어나 불량한 기초구조물이 되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 앞서 설명한 기초구조물의 구조적인 취약성과 시공상의 어려움을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사전에 다수 콘크리트 블럭을 제작하여 준비하고, 상기 콘크리트 블럭을 수중에 투입하여 적층 시설하며, 이렇게 형성된 구조물을 기초로 날개를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지봉 및 지지대를 시설하여 된 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

상기 기술적 과제는 조력이나 유수력을 이용하여 날개를 회전시키고 상기 날개의 회전력으로부터 전기에너지를 발생시키는 발전장치를 구성함에 있어서, 상기 날개를 회전 가능하게 지지하기 위하여, 수중 지반에 상부 돌출부와 하부 오목부가 상호 안정되게 결합되도록 하고 물의 흐름저항을 줄여주도록 유선형으로 형성되고 구멍이 구비된 다수개의 콘크리트 블럭이 적층 설치되고, 한편 지지봉과 지지대로 구성하되 지지봉 내부에 H빔을 삽입 설치한 다음 시멘트 혹은 콘크리트를 타설하여 형성되어 지하 암반층에 항타공법을 응용하여 박음 설치된 지지수단에 의해 상기 다수개의 콘크리트 블럭은 끼워져 결합되며 상기 지지수단에 설치되는 상기 날개의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물을 제공하므로써 달성된다.

도 1은 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의

실시예를 나타낸 사시도

도 2는 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의

실시예의 단면도

도 3은 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의

실시예의 분해사시도

도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 절개사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1-날개 3-회전축

7a,7b- 하부콘크리트 블럭 9-구멍

11-지지수단 13-볼록부

15-오목부 17-뻘층

19-박음부 21-암반층

23-지지봉 23a-H빔

23b-시멘트 혹은 콘크리트 25-지지대

8a, 8b- 콘크리트 블럭

이하 첨부 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 실시 형태를 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의 실시예를 나타낸 사시도, 도 2는 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의 실시예의 단면도, 도 3은 본 고안에 의한 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물의 실시예의 분해사시도, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 절개사시도이다.

먼저 본 고안의 기본이 되는 발전장치를 설명하면, 조수 간만의 차가 있거나 물이 흐르는 적당한 곳에 복수개의 날개(1)가 달린 회전축(3)을 직설하고, 상기 회전축(3)의 상부에 대기어(5)를 축삽되어 형성되는 주회전체(50)와, 상기 주회전체(60)의 대기어(5)와 맞물리는 소기어(52)를 이웃하여 설치하되 그 소기어 의 회전축 상부에 대기어를 함께 설치하여 이웃된 소기어(52) 및 대기어(5)와 서로 맞물리도록 연결되는 여러개의 종회전체(60)와 , 최종 종회전체(60)의 소기어(52)의 회전축에 발전축을 연결하여 전기에너지를 발생할 수 있도록 구성한다.

여기서 본 고안은 상기한 주회전체(50)의 날개(1)를 보다 안정적으로 지지하기 위하여, 수중 지반에 적층시킬때 고정력을 증가시키기 위해 박음부(19)가 구비된 콘크리트 블럭(8b)을 최하단에 위치시킨 후 다수 콘크리트 블럭(8a)을 적층시켜 기초구조물을 시공한다.

상기 콘크리트 블럭(8a, 8b)은 유속을 증대시키고 구조적인 안전성을 도모하기 위하여 유선형으로 형성한다. 또한 적층되는 상,하부 콘크리트 블럭(8a, 8b)의 결합성을 향상시키기 위하여, 콘크리트 블럭(7a, 7b)(8a, 8b)의 상부 모서리를 깍아내어 상부에 볼록부(13)와 하부에 오목부(15)를 형성한다. 상기 볼록부(13)와 오목부(15)는 콘크리트 블럭(7a, 7b)(8a, 8b)의 적층시 상호 끼워 맞춤되어 작업성과 결합성을 향상시킬 수 있다.

또한 콘크리트 블럭의 적층 구조에서, 최하부의 콘크리트 블럭(7b)(8b)은 수중 지반이 뻘층(17)으로 되어 있을 때를 고려하여, 상기 뻘층(17)에 안정적으로 박혀질 수 있도록 다수개의 박음부(19)를 구비하도록 형성한다.

본 고안은 주회전체(50)의 날개(1)를 지지하기 위한 수단으로 수중 지면에 박음 설치되도록 콘크리트 블럭(8a, 8b)을 적층시킨 후, 두 개의 적층 된 콘크리트 블럭(8a, 8b)의 상단부에 하부에는 여러개의 날개(1)가 축설되고 상부에는 대기어(5)가 축설되며 도시하지 않은 베어링을 개재하여 회전 가능하게 축삽 지지 하는 지지대(25)가 설치되어 이루어진다.

한편 상기 종회전체(60)의 지지봉(23)은 내부에 H빔(23a)을 삽입 설치하고, 그 내부에 몰탈 시멘트 혹은 콘크리트(23b)를 타설하므로 보강 구조를 실현할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 발전장치용 기초구조물을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

주회전체(50)를 제작할 때 사전에 제작된 다수의 콘크리트 블럭(8a, 8b)을 수중에 투입하여 지반상에 적층 시설하며, 이때 지반이 뻘층(17)으로 되어 있으면 박음부(19)를 갖는 콘크리트 블럭(8b)을 최하부에 설치하여 안정된 하부 구조를 설치하고, 그 상부에 다수의 콘크리트 블럭(8a)이 적층된다.

상기 두 개의 적층 된 콘크리트 블럭(8a, 8b)의 상단부에 하부에는 여러개의 날개(1)가 축설되고 상부에는 대기어(5)가 축설되며 도시하지 않은 베어링을 개재하여 회전 가능하게 축삽 지지하는 지지대(25a)가 설치되어 이루어진다.

이어서 종회전체(60)를 제작할 때는 적층된 콘크리트 블럭(7a, 7b)의 구멍(9)을 관통하도록 지지봉(23)을 설치하되 그 하단이 수중 지반의 암반층(21)에 항타공법을 응용하여 박음 설치되도록 한다. 이때 상기 지지봉(23)은 구조적인 보강을 위하여 중공이 형성된 스테인레스 스틸 재질의 파이프 내부에 H빔(23a)을 삽입한 다음 다시 몰탈 시멘트 혹은 콘크리트를 타설한다.

지지봉(23)은 적어도 두 개 이상의 것을 설치하고, 그 지지봉(23)의 사이에 지지대(25b)를 연결 설치한다. 지지봉(23)과 지지대(25b)는 사전에 연결할 수도 있다.

상기 주회전체의 지지대(25a)의 종회전체의 지지대(25b)의 중간부에는 그 상부에 대기어(5)와 소기어(52)가 각각 구비되고 도시하지 않은 베어링이 축설된 회전축(3)을 축삽되게 설치함으로써 본 고안을 실현할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 시공전에 콘크리트 블럭을 미리 제작하여 준비하고 이를 수중에 투입할때 항타공법을 응용하여 박음 설치된 지지봉에 끼워지게 적층시킴으로써, 종래와 달리 기초구조물의 시공이 간편하여 시공비를 대폭 절감시킴은 물론 시공기간을 단축시킬 수 있으며, 날개의 안정된 지지는 물론 발전장치 전체의 견고한 지지구조를 실현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 고안에 의하면 발전장치의 안정된 시설로 소수력발전의 이용 효율을 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 조력이나 유수력을 이용하여 날개를 회전시키고, 상기 날개의 회전력으로부터 전기에너지를 발생시키는 발전장치에 있어서,

   외형이 유선형으로 형성되고 내부에 복수의 구멍(9)이 구비되며 상부면의 상부 볼록부(13)와 하부면의 하부 오목부(15)가 서로 끼워져 순차적으로 적층되어 이루어진 다수의 콘크리트 블럭(7a)(8a);

   내부에 복수의 구멍(9)이 형성되며 상부면에 상부 볼록부(13)가 구비되어 상기 콘크리트 블럭(7a)(8a)의 하부 오목부(15)에 끼워져 결합되고 하부면에 쐐기형의 박음부(19)가 다수 형성되어 이루어진 하부 콘크리트 블럭(7b)(8b);

   중공이 형성된 스테인레스 스틸 재질의 파이프 내부에 H빔(23a)을 삽입한 다음 다시 몰탈 시멘트를 타설하여 된 지지봉(23);

   적층된 두개의 콘크리트 블럭(8a, 8b)을 관통하는 상기 지지봉(23)의 상단부에 하부에는 여러개의 날개(1)가 축설되고 상부에는 대기어(5)가 축설되며 베어링(도시하지 않음)을 개재하여 회전 가능하게 축삽 지지하는 지지대(25a)가 설치되어 된 주회전체(50);

   적층된 콘크리트 블럭(7a, 7b)의 구멍(9)을 관통하는 지지봉(23)와 종회전체의 지지대(25b)의 중간부에는 그 상부에 대기어(5)와 소기어(52)가 각각 구비되고 도시하지 않은 베어링이 축설된 회전축(3)을 축삽되게 설치하여 된 종회전체(60);

   로 구성됨을 특징으로 하는 조력 및 유수력 발전장치용 적층 기초구조물.