KR200323255Y1 - 해류 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 해류의 물살이 센곳에 설치하여 해류의 흐름에 의해 발전날개를 돌려 높은 발전효율을 득할 수 있도록 하며, 기후나 주변 여건에 따라 또는 유지보수작업시 발전날개를 수중으로부터 들어올리기 용이한 발전장치에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 발전기가 장착된 부력선과, 상기 부력선이 특정 위치에서 안정적으로 정지해 있도록 로프를 매달아 바닥에 고정하는 고정장치와, 해류의 물살에 의해 회전되는 발전날개와, 일단에 상기 발전날개가 축착되고 다른 일단은 부력선에 회동가능하게 축결합된 날개지지아암과, 상기 날개지지아암을 회동시키는 구동장치와, 상기 발전날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달장치로 구성하여 그 구성에 의해 해류의 흐름을 가공함 없이 직접 발전날개에 전달하여 그 회전력을 발전장치의 구동에 활용함으로 발전 효율이 향상되고, 또한 조수간만의 차에 의해 발생되는 해류의 흐름 뿐만 아니라 자연적으로 발생되는 해류를 이용하기 때문에 발전효율이 향상되며, 또 발전날개가 회동아암에 의해 외부로 들어올려지도록 구성되어 있으므로 기후여건에 의해 발전장치의 안전이 우려될 때, 또는 발전날개의 수리 및 보수가 필요할 때 발전날개를 외부로 들어올릴 수 있으므로 발전장치의 안전을 유지할 수 있고 또 보수작업을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있도록 하였다.

Description

해류 발전장치{Ocean current generationg set}

본 고안은 해류 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해류의 물살이 센곳에 설치하여 해류의 흐름에 의해 발전날개를 돌려 높은 발전효율을 득할 수 있도록 하며, 기후나 주변 여건에 따라 또는 유지보수작업시 발전날개를 수중으로부터 들어올리기 용이한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 바다물의 흐름을 이용하여 발전을 하는 것은 조력발전기로서 주로 밀물시 바닷물을 가두어 두었다가 필요한 때에 배출시키면서 발전을 하도록 하거나 조수 간만의 차에 의해 발생되는 해수의 흐름을 이용하는 정도의 발전장치가 대부분이었다.

도 1은 종래의 기술에 따른 조력발전장치의 구조도이다

도시된 종래의 조럭발전장치는 부상체(1)의 상면 중앙부에 2개의 회전익차(2)(3)와 발전기(4)가 설치된 발전기 재치대(5)가 입설되었으며, 부상체(1)의 저면에 양측으로 조류도수관(6)(7)을 설치하여 그 선단면 (6a)(7a)의 도수분사공(6b)(7b)이 회전익차(2)(3)에 위치하도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해 조류를 해수면 위에 설치된 조류도수관(6)(7)으로 조류를 안내하여 회전익차(2)(3)을 회전시키고 이를 동력전달장치를 통해 발전기(4)를 구동시켜 발전을 하도록 된 것이다.

그러나 종래의 조력 발전장치는 해류의 흐름을 수면 위에 설치된 회전익차로 안내하여 과정에서 위치에너지의 손실을 가져오기 때문에 줄어 들어 발전효율이 떨어지고, 또 해수 표면의 물흐름만 이용하기 때문에 큰 힘을 얻지 못하는 단점이 있었다.

또한 종래의 조력 발전장치는 기후 여건 등에 따른 악조건의 발생시 발전장치를 보호하기 위한 어떠한 장치도 없어 기후 악조건시 발전장치의 안전을 보장하지 못하는 단점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 해류의 흐름을 가공함 없이 그대로 발전날개에 전달하여 그 회전력을 발전장치의 구동에 활용함으로 발전 효율을 향상시키도록 하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 조수간만의 차에 의해 발생되는 해류의 흐름 뿐만 아니라 자연적으로 발생되는 해류를 이용하도록 하여 발전효율을 향상시키도록 하는데 있다.

본 고안의 또다른 목적은 기후여건이나 조수간만의 차에 의해 수위가 높아지거나 발전장치의 안전이 우려될 때에 또는 발전날개의 수리 및 보수가 필요할 때 발전날개를 외부로 들어올릴 수 있도록 하고 또 수위에 따라 로프의 길이도 가변시킬 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 조력발전장치의 구조도.

도 2는 본 고안에 따른 해류 발전장치의 사시도.

도 3은 본 고안의 해류 발전장치의 측면도.

도 4는 본 고안의 해류 발전장치의 정면도.

도 5는 본 고안의 해류 발전장치의 요부확대도.

도 6은 본 고안의 해류 발전장치를 강이나 하천에 설치한 상태도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

20 - 부력선 21 - 발전기

22 - 스프링 23 - 나사축

24 - 로프 25 - 이동체

30 - 날개지지아암 31 - 회동기어

32 - 회동축 33 - 구동기어

34 - 구동모터 40 - 발전날개

41 - 날개축 50 - 제1스프로킷

52 - 제2스프로킷 53 - 제3스프로킷

54 - 제1체인 55 - 제2체인

60 - 보호판

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은,

발전기가 장착된 부력선과,

상기 부력선이 특정 위치에서 안정적으로 정지해 있도록 로프를 매달아 바닥에 고정하는 고정장치와,

해류의 물살에 의해 회전되는 발전날개와,

일단에 상기 발전날개가 축착되고 다른 일단은 부력선에 회동가능하게 축결합된 날개지지아암과,

상기 날개지지아암을 회동시키는 구동장치와,

상기 발전날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 해류 발전장치의 사시도이고, 도 3은 본 고안의 해류 발전장치의 측면도이며, 도 4는 본 고안의 해류 발전장치의 정면도이다.

도시된 바와 같이 발전기를 장착한 부력선(20)의 둘레와 바다 바닥에 닿 도는 고정구조물을 설치하여 이에 로프(24)로 결합시켜 그 위치를 안정적으로 유지시킨다.

발전장치가 설치되는 위치는 해류의 물살이 빠르고 그 해류가 바뀌지 않는 곳이면 더욱더 바람직하다.

또한 기후조건에 따른 해수면 상승이나 또는 조수간만의 차에 의한 수위의 변화에 좀더 능동적으로 적응하도록 하기 위해 해수면 수위에 따라 로프(24)의 길이도 어느정도 가변되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 로프(24)가 연결되는부력선(20)에 스프링(21), 즉 압축스프링을 안착하고 그 스프링(21)의 중앙부에 나사축(23)를 배치함과 동시에 그 하단에 로프(24)를 매달고 상부에는 스프링(21)의 상단에 지지되는 이동체(25)를 나사결합시킨다.

또한 부력선(20)에는 다수개의 날개지지아암(30)이 설치된다. 이 날개지지아암(30)의 일단은 부력선(20)에 회동가능하게 축결합되고 다른 일단에는 해류의 물살에 의해 회전되는 발전날개(40)의 날개축(41)이 회전가능하게 축착된다.

이 날개지지암은 별도의 구동장치에 의해 회동가능하도록 설치되는데, 그 구동장치는 부력선(20)에 고정되는 일단부 둘레에 회동기어(31)가 일체로 설치되고, 이 회동기어(31)를 회전시키도록 맞물리는 구동기어(33)가 설치되며, 이 구동기어(33)를 정·역회전시키는 구동모터(34)가 설치되어 구동모터(34)에 의해 구동기어(33)가 정역회전하여 날개지지아암(30)이 회동되도록 구성되도록 되어 있다.

또한 회동아암의 단부에 설치되는 발전날개(40)는 발전기와 동력전달장치로 연결되는데, 그 동력전달장치는 발전날개(40) 축단에 일체로 회전되게 설치되는 제1스프로킷(50)과, 날개지지아암(30)의 회동축(32)단과 나란한 축에 제1스프로킷(50)과 제1체인(54)으로 연결되는 제2스프로킷(51)을 설치하며, 제2스프로킷(51)과 동일축상에서 일체로 회전되면서 제2체인(55)으로 발전기(21)와 연결되는 제3스프로킷(52)으로 연결되도록 되어 있다.

또한 부력선(20)의 바닥에 세로형 보호판(60)이 전후로 길게 설치되어 있다. 보호판(60)의 하단은 발전날개(40)의 하단보다 더 길게 설치되는데, 이는 선체의방향을 유지하는 기능을 수행하는 기능과 아울러 수위가 낮은 곳의 바닥으로부터 발전날개(40)를 보호하는 기능을 동시에 갖는다.

이러한 구조로되어 있는 본 고안의 해류 발전장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

본 고안의 발전장치는 상술한 바와 같이 해류의 물살이 빠르고 그 위치가 변하지 않는 곳에 설치하는 것이 좋다. 그러한 위치를 조사하여 최적의 조건을 만족하는 곳에 본 고안의 발전장치를 설치한다. 설치시 부력선(20)의 사방에 로프(24)를 연결하고 그 로프(24)에 닿을 달아매거나 또는 해수 바닥에 고정구조물을 설치한 후 그 구조물에 로프(24)를 걸어 부력선(20)이 안정되게 그 자리를 유지할 수 있도록 한다.

설치가 완료된 상태에서 해류의 흐름이 발생되면 그 물살에 의해 발전날개(40)가 회전하게 되고, 발전날개(40)와 함께 날개축(41)이 회전하여 이와 일체로 회전되는 제1스프로킷(50)이 회전된다. 제1스프로킷(50)의 회전은 또 제1체인(54)으로 연결된 제2스프로킷(51)이 회전하게 되고 이와 동일축상의 제3스프로킷(53) 제2체인(55)을 통해 발전기를 가동시켜 발전을 하도록 하는 것이다.

발전날개(40)를 보수하거나 태풍과 같은 기후조건에 의해 날개를 보호해야 할 경우에는 구동모터(34)를 회전시켜 구동기어(33)를 회전시키고 이와 맞물린 회동기어(31)를 회전시켜 이와 일체로된 날기지지아암(30)을 회동시켜 외부로 들어올림으로써 장치의 안전을 지킬 수 있록 한다.

보수가 완료되거나 또는 기후조건이 정상화되어 다시 발전을 하고자 할 때에는 다시 구동모터(34)를 역으로 회전시켜 회동아암을 하부로 회동시킴으로써 해류에 의한 발전을 다시 시작하도록 한다.

또한 기후조건이나 또는 조수간만의 차에 의해 해수면이 과도하게 상승하게 될 경우에는 스프링(21)이 압축되어 그 텐션의 여유에 의해 로프(24)의 길이가 조절되다가 스프링(21)의 한계를 넘어설 경우에는 이동체(25)를 나사축(23)로부터 풀어 결국 나사축(23)의 길이를 로프(24)의 길이로 보상해주도록 함으로써 상승된 수위에 맞게 로프(24)의 길이를 조절해 준다.

만일 수위가 하강할 때에는 상기와 반대로 부력선(20)의 위치가 가변될 수가 있으므로 이를 방지하기 위해 나사축(23)의 이동체(25)를 감아 로프(24)의 길이를 줄여줌으로써 부력선(20)의 위치를 안정적으로 유지시켜 줄 수 있도록 한다.

한편, 본 고안의 발전장치는 해류를 이용하는 것이기는 하지만 도 6과 같이 하천이나 강에 설치하여 발전을 할 수도 있다.

즉 강이나 하천에 물살이 강한 곳을 선택하여 위치시키고 강이나 하천의 양측에 지지구조물을 설치하고 이 지지구조물에 로프(24)를 연결하여 발전장치의 부력선(20)을 고정함으로써 그 위치를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.

홍수시 물의 흐름에 방해가 될 때에는 로프(24)를 팽팽하게 들어올려 수면위로 발전장치를 들어올리거나 또는 발전날개(40)를 전술한 바와 같이 외부로 회동시켜 물의 저항을 줄일 수 있고 또 물과 함께 휩쓸려 떠내려오는 돌이나 협잡물로부터 안전하게 보호할 수가 있다.

또 하천이나 강에 발전장치를 설치하게 되면 갈수기에 수위가 떨어져 부력선(20)이 바닥에 가라앉을 수가 있다. 이때에는 발전날개(40)가 손상을 입을 수가 있는데, 본 고안의 부력선(20) 바닥에는 보호판(60)이 설치되어 있어 이 보호판(60)이 바닥에 먼저닿아 발전장치를 지지하게 됨으로 발전날개(40)는 안전하게 유지되며, 그 상태에서도 발전을 지속적으로 할 수가 있게 된다.

이상에서 살펴본 본 고안의 해류 발전장치에 의하면 해류의 흐름을 가공함 없이 직접 발전날개에 전달하여 그 회전력을 발전장치의 구동에 활용함으로 발전 효율이 향상되는 장점이 있다.

또한 조수간만의 차에 의해 발생되는 해류의 흐름 뿐만 아니라 자연적으로 발생되는 해류를 이용하기 때문에 발전효율이 향상되는 장점이 있다.

또 발전날개가 회동아암에 의해 외부로 들어올려지도록 구성되어 있으므로 기후여건에 의해 발전장치의 안전이 우려될 때, 또는 발전날개의 수리 및 보수가 필요할 때 발전날개를 외부로 들어올릴 수 있으므로 발전장치의 안전을 유지할 수 있고 또 보수작업을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 발전기가 장착된 부력선과,

   상기 부력선이 특정 위치에서 안정적으로 정지해 있도록 로프를 매달아 바닥에 고정하는 고정장치와,

   해류의 물살에 의해 회전되는 발전날개와,

   일단에 상기 발전날개의 날개축이 축착되고 다른 일단은 부력선에 회동가능하게 축결합된 날개지지아암과,

   상기 날개지지아암을 회동시키는 구동장치와,

   상기 발전날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달장치로 구성된 것을 특징으로 하는 해류 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정장치에는,

   부력선에 설치되는 스프링과 상기 스프링의 중앙부에서 이동가능하고 하부에 로프가 매달리는 나사축과, 상기 나사축의 상부에 나사결합되어 승하강되고 스프링의 상부에 지지되는 이동체가 더 구비된 것을 특징으로 하는 해류 발전장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 날개지지아암은,

   일단부에 회동기어가 일체로 설치되고, 이 회동기어를 회전시키도록 맞물리는 구동기어가 설치되며, 이 구동기어를 회전시키는 구동모터가 더 설치된 것을 특징으로 하는 해류 발전장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 동력전달장치는,

   상기 발전날개 축단에 제1스프로킷과,

   상기 날개지지아암의 회동축과 나란한 축에 상기 제1스프로킷과 제1체인으로 연결되는 제2스프로킷과,

   상기 제2스프로킷과 일체로 회전되면서 제2체인으로 발전기와 연결되는 제2스프로킷으로 연결되는 것을 특징으로 하는 해류 발전장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 부력선의 바닥에 날개의 깊이보다 큰 세로형 보호판이 전후로 설치하여 선체의 방향을 유지하면서 날개를 보호하도록 한 것을 특징으로 하는 해류 발전장치.