KR200389031Y1 - 조수를 이용한 수력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 조수간만의 차이를 이용하여 발전을 하는 조력발전설비에 수압을 이용한 수력발전원리를 적용시켜 발전효율이 보다 우수해지도록 하는 조수를 이용한 수력발전장치에 관한 것으로,

복수의 저수공간을 가진 채로 밀물시에 바닷물이 유입되어 저장되도록 해안에 댐이 설치되며, 상기 댐의 전방벽과 후방벽 및 중간벽에는 각각 바닷물의 유출입을 위한 입수통로와 퇴수통로 및 중간물통로가 형성되고, 상기한 중간물통로 및 퇴수통로에는 각각 물의 수압에 의해 동작되는 발전용 터빈이 형성되는 수력발전장치에 있어서, 상기한 중간물통로는 중간벽의 중앙 상측에 형성되고, 상기 퇴수통로는 상기 중간물통로보다 낮은 높이에 형성되고, 상기한 입수통로와 중간물통로 및 퇴수통로에는 각각 제어부의 제어에 의해 개폐되는 수문이 형성되어, 상기 중간물통로에 위치된 1차 발전용 터빈에서 1차 발전이 이루어지고, 상기 퇴수통로에 위치된 2차 발전용 터빈에서 2차 발전이 이루어진 후 퇴수는 썰물시에 댐의 외부로 방출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

조수를 이용한 수력발전장치{Power generating apparatus using tidewater}

본 고안은 조수를 이용한 수력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조수간만의 차이를 이용하여 발전을 하는 조력발전설비에 수압을 이용한 수력발전원리를 적용시켜 발전효율이 보다 우수해지도록 하는 조수를 이용한 수력발전장치에 관한 것이다.

물을 이용하여 전기를 발생시키는 발전방법으로는 물의 낙차를 이용한 수력발전과, 해안으로 바다물이 흘러 들어오고 나가는 조류의 유속을 이용한 조력발전 등이 있다.

수력발전설비의 경우에는 주로 강이나 저수지 등에서 댐을 설치하고, 그 댐에서 방출되는 물의 낙차로서 발전기 터빈을 회전시키게 되므로서 전기를 얻게 되는 것이다.

이에 비해서 조력발전설비의 경우에는 조수간만의 차이가 있는 해안가에 발전기 터빈을 설치하고 조류의 유속 및 유량에 의해서 상기 발전기 터빈이 구동되도록 하므로서 전기를 얻게 되는 것이다.

그런데 종래의 조력발전설비는 대부분이 바닷물의 조류에 의해서만 발전기 터빈이 회전되어 발전이 이루어지므로서, 물의 낙차를 이용한 수력발전에 비해서는 발전효율이 상대적으로 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 조수간만의 차이를 이용하여 발전을 하는 조력발전설비에 수압을 이용한 수력발전원리를 적용시켜 발전효율이 보다 우수해지도록 하는 조수를 이용한 수력발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

복수의 저수공간을 가진 채로 밀물시에 바닷물이 유입되어 저장되도록 해안에 댐이 설치되며, 상기 댐의 전방벽과 후방벽 및 중간벽에는 각각 바닷물의 유출입을 위한 입수통로와 퇴수통로 및 중간물통로가 형성되고, 상기한 중간물통로 및 퇴수통로에는 각각 물의 수압에 의해 동작되는 발전용 터빈이 형성되는 수력발전장치에 있어서,

상기한 중간물통로는 중간벽의 중앙 상측에 형성되고, 상기 퇴수통로는 상기 중간물통로보다 낮은 높이에 형성되고, 상기한 입수통로와 중간물통로 및 퇴수통로에는 각각 제어부의 제어에 의해 개폐되는 수문이 형성되어, 상기 중간물통로에 위치된 1차 발전용 터빈에서 1차 발전이 이루어지고, 상기 퇴수통로에 위치된 2차 발전용 터빈에서 2차 발전이 이루어진 후 퇴수는 썰물시에 댐의 외부로 방출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 의한 조수를 이용한 수력발전장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 수력발전장치의 평면구성도이고, 도 2는 본 고안에 의한 수력발전장치의 측단면구성도이며, 도 3은 밀물시의 댐에 저수가 이루어지고 있는 상태의 도면이고, 도 4는 밀물시의 댐에 저수가 이루어진 상태를 보인 도면이고, 도 5는 본 고안에 의한 수력발전장치에서 1차 발전되는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 고안에 의한 수력발전장치에서 2차 발전되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 10은 본 고안에 의해 형성된 수력발전장치를 지시하는 것이고, 도면부호 11은 댐을 지시하는 것이다.

상기한 수력발전장치(10)는 해안가에 설비되는 것으로, 밀물시에 개방된 입수통로(21)로 바다물이 유입된 후에 수문(31,32,33)이 폐쇄에 의해서 바닷물이 저장되고, 썰물시를 이용하여 바닷물이 외부로 방출되는 과정에서 수압을 이용한 발전이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여 썰물시에 바닷물이 완전히 빠지는 해안이나 수면이 낮아지는 해안의 지표면에 기초구조물(17)이 구성되고, 상기한 기초구조물(17)을 기초로 옹벽을 쌓아 그 내부에 소정크기의 저수공간을 확보하는 댐(11)이 구성된다. 댐(11)의 높이는 만조시의 수면보다 높은 위치로 형성된다.

댐(11)은 복수의 저수공간을 가지도록 전방벽(14)과 후방벽(15)의 사이에 중간벽(16)이 형성되는데, 상기한 전방벽(14)에는 밀물시에 바닷물이 유입될 수 있도록 입수통로(21)가 형성되고, 상기 후방벽(15)에는 썰물시에 댐(11)의 저수공간에 저장되었던 물이 해안으로 방출되도록 하기 위한 퇴수통로(23)가 형성되며, 상기한 중간벽(16)에는 제1저수공간(12)과 제2저수공간(13)을 연통시켜 제1저수공간(12)의 저수가 제2저수공간(13)으로 이동되도록 하기 위한 중간물통로(22)가 형성된다.

입수통로(21)는 바닷물의 원활한 유입을 위해서 전방벽(14)의 하부보다는 상부측에 형성되는 것이 바람직하고, 중간물통로(22)는 중간벽(16)의 중간보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 퇴수통로(23)는 썰물시에 저수가 원할히 방출되도록 하기 위해서 후방벽(15)의 하부측에 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 상기한 퇴수통로(23)는 중간물통로(22)의 높이보다 낮은 위치에 형성되어야만 한다.

그리고 상기한 중간물통로(22)와 퇴수통로(23)에는 각각 1차 발전용 터빈(41)과 2차 발전용 터빈(42)이 각각 장착된다. 상기 1차 발전용 터빈(41)은 제1저수공간(12)에서 제2저수공간(13)으로 저수가 이동되는 과정에서 수압에 의해서 수차가 회전되어 발전이 이루어지도록 구성된 것이고, 상기 2차 발전용 터빈(42)은 제2저수공간(13)에서 해안으로 물이 방출되는 과정에서 수압에 의해서 수차가 회전되어 발전이 이루어지도록 구성된 것이다.

상기한 입수통로(21), 중간물통로(22) 및 퇴수통로(23)에는 각각 제어부(50)의 제어에 의해서 개폐가 제어되는 제1수문(31), 제2수문(32), 제3수문(33)이 차례로 형성된다. 제1수문(31)은 밀물시에 개방되어 상기한 제1저수공간(12)으로 바닷물이 목표위치까지 유입된 후에 닫히도록 설정된다. 제1수문(31) 및 제2수문(32)은 관리자의 제어에 의해서 개폐가 이루어질 수 있도록 설정된다.

상기한 제1수문(31), 제2수문(32) 및 제3수문(33)의 개폐수단(51,52,53)은 기계식, 유압식, 공압식 등 제어부(50)의 제어에 의해서 동작되어 수문을 개폐할 수 있는 여러 수단들 중에서 선택될 수 있는 것이다.

이상과 같이 구성된 수력발전장치의 작동상태를 이하에 간단히 설명한다.

해수면의 높이가 상승되는 밀물시 상기한 댐(11)에 마련된 제1수문(31)은 개방된 상태가 되고, 제2수문(32)과 제3수문(33)은 닫힌 상태가 되도록 제어부(50)에서는 수문의 개폐수단(51,52,53)을 동작시키게 된다.

제1수문(31)이 개방된 입수통로(21)를 통해서 제1저수공간(12)에는 목표위치까지 바닷물이 유입된 후에 제어부(50)의 제어에 의해서 제1수문(31)이 닫히게 되므로서, 제1저수공간(12)에는 물이 저장된 상태가 된다. 이때, 제2저수공간(13)은 중간벽(16)의 제2수문(32)과 후방벽(15)의 제3수문(33)이 닫혀 있는 상태가 되므로서 비워있는 상태가 된다.

상기한 제1저수공간(12)에 저수가 이루어진 상태에서 발전을 담당하는 관리자는 상기한 제2수문(32)을 개방시켜 제1저수공간(12)의 저수가 제2저수공간(13)으로 이동되도록 하는데, 이 과정에서 중간물통로(22)에 마련된 1차 발전용 터빈(41)이 회전되어 1차발전이 이루어지게 된다. 제2수문(32)을 개방시키는 시점은 제1저수공간(12)에 저수가 이루어진 직후 또는 썰물시에 이루어질 수 있는 것이다.

그리고 제3수문(33)은 제2저수공간(13)으로 유입된 물은 간조 후에 해수면의 높이가 제3수문(33)보다 낮은 위치가 된 상태에서 개방이 이루어진다. 이 과정에서 퇴수통로(23)에 마련된 2차 발전용 터빈(42)이 회전되어 2차발전이 이루어지게 된다. 제3수문(33)의 개방으로 제2저수공간(13)의 저수는 2차 발전용 터빈(42)을 회전시킨 후에 퇴수통로(23)를 통해서 해안으로 방출된다.

상기한 1차 발전용 터빈(41)과 2차 발전용 터빈(42)에서 발전된 전기는 정류과정 등을 거친 후에 축전장치에 의해서 축전되거나, 송전이 이루어진다.

이상과 같이 해수면의 만조시에 댐(11)에 바닷물이 저장되고, 간조시에는 관리자의 제어에 의해서 제2수문(32) 및 제3수문(33)을 차례로 개방하게 되므로서, 제1저수공간(12)과 제2저수공간(13)에 저장된 저수의 높이 차이에 의한 수압 및 제2저수공간(13)과 해수면과의 높이 차이에 의한 수압에 의한 수력발전이 이루어지는 것이다.

이상과 같이 본 고안에 의해서 형성된 수력발전장치는 바닷물을 이용하여 발전을 하는 과정에서 조류의 유속이 아닌 저수의 높이 차이에 의한 수압을 통해서 발전용 터빈이 구동되므로서, 조류의 유속을 이용한 조력발전의 경우보다 발전효율이 증대될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 수력발전장치의 평면구성도.

도 2는 본 고안에 의한 수력발전장치의 측단면구성도.

도 3은 밀물시의 댐에 저수가 이루어지고 있는 상태.

도 4는 밀물시의 댐에 저수가 이루어진 상태를 보인 도면.

도 5는 본 고안에 의한 수력발전장치에서 1차 발전되는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 고안에 의한 수력발전장치에서 2차 발전되는 과정을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 수력발전장치 11 : 댐

12 : 제1저수공간 13 : 제2저수공간

14 : 전방벽 15 : 후방벽

16 : 중간벽 21 : 입수통로

22 : 중간물통로 23 : 퇴수통로

31 : 제1수문 32 : 제2수문

33 : 제3수문 41 : 1차 발전용 터빈

42 : 2차 발전용 터빈 50 : 제어부

51,52,53 : 개폐수단

Claims (1)

1. 복수의 저수공간을 가진 채로 밀물시에 바닷물이 유입되어 저장되도록 해안에 댐이 설치되며, 상기 댐의 전방벽과 후방벽 및 중간벽에는 각각 바닷물의 유출입을 위한 입수통로와 퇴수통로 및 중간물통로가 형성되고, 상기한 중간물통로 및 퇴수통로에는 각각 수압에 의해 동작되는 발전용 터빈이 형성되는 발전장치에 있어서,

   상기한 중간물통로(22)는 중간벽(16)의 중앙 상측에 형성되고, 상기 퇴수통로(23)는 상기 중간물통로(22)보다 낮은 높이에 형성되고, 상기한 입수통로(21)와 중간물통로(22) 및 퇴수통로(23)에는 각각 제어부(50)의 제어에 의해 개폐되는 수문(31,32,33)이 형성되어, 상기 중간물통로(22)에 위치된 1차 발전용 터빈(41)에서 1차 발전이 이루어지고, 상기 퇴수통로(23)에 위치된 2차 발전용 터빈(42)에서 2차 발전이 이루어진 후 퇴수는 썰물시에 댐(11)의 외부로 방출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 조수를 이용한 수력발전장치.