KR20050012112A - 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박 - Google Patents

자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지를 절약하고 환경오염을 감소시키기 위한 선박에 관한 것으로서, 특히 선박을 운행하는 도중에 발생하는 바람, 해수 및 태양열로 발전하여 축전지를 충전하거나 해수를 동력원으로 이용함으로써, 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 공급하거나 선박의 추진력을 강화시켜 연료의 사용량을 크게 절감하고 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박에 관한 것이다.
본 발명은 선박 상부에 운행시 발생하는 바람에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 프로펠러(10); 상기 프로펠러(10)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(12); 선박 하부에 운행시 날개를 지나는 해수에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 터어빈(20); 상기 터어빈(20)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(21); 선박 지붕에 설치되어 있고 전도판 및 집열관을 갖는 태양열을 모으는 집열판(30); 상기 집열판(30)에서 전달된 열에 의하여 전기를 발생시키기 위한 열전소자(31)가 구비된 발전기(32); 상기 발전기(12)(21)(32)에서 발생된 전기를 저장하는 축전지(40); 그리고 선박을 관통하여 길게 형성되어 있으며 해수를 유입하고 배출하는 입구 및 출구가 구비된 해수유입관(50); 상기 해수유입관(50)의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하는 펌프(51)를 포함하고 있다.

Description

자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박{Ship Having Apparatus which Generates Electricity and Power Using the Force of Nature}
본 발명은 에너지를 절약하고 환경오염을 감소시키기 위한 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박을 운행하는 도중에 발생하는 바람, 해수 및 태양열로 발전하여 축전지를 충전하거나 해수를 동력원으로 이용함으로써, 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 공급하거나 선박의 추진력을 강화시켜 연료의 사용량을 크게 절감하고 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 연료로서 주로 벙커C유와 경유의 혼합유를 사용하고 있는데, 이러한 연료는 지구상에 무한정 존재하는 것이 아니므로 얼마 있지 않아 고갈된다고 하며 이러한 이유 때문에 해양산업분야 뿐만 아니라 기타 다른 산업분야에서도 대체에너지 개발을 서두르고 있다.
석유자원의 고갈에 대비하여 대체연료로서 유망한 것은 전기, 석탄액화유, 알코올, 식물성 기름 등이다. 그러나, 석탄을 사용하는 방법은 오래 전부터 연구되어 왔으나 연소시간이 증가하고 기관의 마모가 심하므로 더 이상의 개발이 어려운 실정이고 알코올이나 식물성 기름 등은 연구가 아직까지 미진한 것이 현실이므로 전기의 대체성에 주목하게 되었다.
그리고, 선박에는 선체에서 전기를 원활하게 사용하고 비상시를 대비할 수 있도록 하기 위해 자체적으로 발전기가 설치되어 있으며, 발전기는 엔진의 기계적운동에 의해 발생되는 에너지를 공급받아 이를 발전기 내부의 고정자와 회전자의 자계적 결합에 의해 전기에너지로 변환시켜 부하에 전기에너지를 직접 공급하거나 별도의 축전지에 저장하여 두었다가 필요한 경우에 공급한다.
한편, 혼합유 등의 석유연료는 연소시 유해한 가스를 발생하여 대기 및 해양오염을 일으키는데, 최근에는 선박의 수가 크게 증가하여 대기 및 해양환경을 크게 오염시키고 있으며 그에 따라 해양생물 뿐만 아니라 생태계 전반에 걸쳐 심각한 악영향을 주고 있어서 이에 대한 대책 마련도 시급한 실정이다.
따라서, 자연력인 바람, 해수 및 태양열 등을 활용하여 발생시킨 전기를 축전지에 저장해 두었다가 선체에 설치된 여러 가지 전기기구들에 직접 공급하거나 해수를 직접 동력원으로 사용해서 선박의 추진력을 강화시킴으로써, 혼합유의 사용량을 크게 절감시켜 에너지를 절약하고 나아가 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박의 제조가 필요하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 선박을 운행하는 도중에 발생하는 바람, 해수 및 태양열로 발전하여 축전지를 충전하거나 해수를 동력원으로 이용함으로써, 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 공급하거나 선박의 추진력을 강화시켜 연료의 사용량을 크게 절감하고 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박은 선박 상부에 운행시 발생하는 바람에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 프로펠러; 상기 프로펠러의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기; 선박 하부에 운행시 날개를 지나는 해수에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 터어빈; 상기 터어빈의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기; 선박 지붕에 설치되어 있고 전도판 및 집열관을 갖는 태양열을 모으는 집열판; 상기 집열판에서 전달된 열에 의하여 전기를 발생시키기 위한 열전소자가 구비된 발전기; 상기 발전기에서 발생된 전기를 저장하는 축전지; 그리고 선박을 관통하여 길게 형성되어 있으며 해수를 유입하고 배출하는 입구 및 출구가 구비된 해수유입관; 상기 해수유입관의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 터어빈은 해수의 부력에 의해 자유롭게 상하로 승강할 수 있도록 하는 승강수단을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 해수유입관은 선박 정면 중앙 및 정면 좌우를 관통하여 다수 개가 형성되고 그 입구에는 해수의 유입을 제어하여 선박의 주행방향을 조절할 수 있는 개폐밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박을 나타내는 전방 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 선박을 나타내는 후방 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 선박을 나타내는 사용상태 종단면도,
도 4는 본 발명에 따른 선박을 나타내는 사용상태 횡단면도,
도 5는 본 발명에 따른 선박에 구비된 전기발생장치를 나타내는 구성도이다.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 선박 10: 프로펠러
12: 발전기 20: 터어빈
21: 발전기 22: 승강수단
22a: 승강기 22b: 가이드홈
30: 집열판 31: 열전소자
32: 발전기 40: 축전지
50: 해수유입관 51: 펌프
52: 개폐밸브 53: 날개
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박을 나타내는 전방 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 선박을 나타내는 후방 사시도,도 3은 본 발명에 따른 선박을 나타내는 사용상태 종단면도, 도 4는 본 발명에 따른 선박을 나타내는 사용상태 횡단면도, 도 5는 본 발명에 따른 선박에 구비된 전기발생장치를 나타내는 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박은 선박 상부에 운행시 발생하는 바람에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 프로펠러(10); 상기 프로펠러(10)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(12); 선박 하부에 운행시 날개를 지나는 해수에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 터어빈(20); 상기 터어빈(20)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(21); 선박 지붕에 설치되어 있고 전도판 및 집열관을 갖는 태양열을 모으는 집열판(30); 상기 집열판(30)에서 전달된 열에 의하여 전기를 발생시키기 위한 열전소자(31)가 구비된 발전기(32); 상기 발전기(12)(21)(32)에서 발생된 전기를 저장하는 축전지(40); 그리고 선박을 관통하여 길게 형성되어 있으며 해수를 유입하고 배출하는 입구 및 출구가 구비된 해수유입관(50); 상기 해수유입관(50)의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하는 펌프(51)를 포함하고 있다.
그리고 상기 터어빈(20)은 해수의 부력에 의해 자유롭게 상하로 승강할 수 있도록 하는 승강수단(22)을 포함하고, 상기 해수유입관(50)은 선박 정면 중앙 및 정면 좌우를 관통하여 다수 개가 형성되고 그 입구에는 해수의 유입을 제어하여 선박의 주행방향을 조절할 수 있는 개폐밸브(52)가 구비되어 있다.
본 발명에 따른 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박의 프로펠러(10)는 선박 상부에 운행시 발생하는 바람을 받아들일 수 있도록 하나 이상이 형성되어 있고, 선박의 상면 또는 측면 등에 다양하게 형성시킬 수 있다.
상기 프로펠러(10)는 회전할 수 있도록 되어 있어 선박 운행시 정면을 통해 불어오는 바람뿐만 아니라 측면 및 선박을 타고 넘어온 후면 바람까지도 이용할 수 있으며, 선박은 소형보트에서부터 대형선박 등 다양한 종류에 적용이 가능하고, 바람에 의해 날개가 구동되어 회전하면서 전기를 발생시키기 위해 발전기(12)에 연결되어 있다.
터어빈(20)은 선박의 후미 하부에 운행시 터어빈(20)의 날개를 지나는 해수에 의하여 회전할 수 있도록 설치되어 있고, 상기 터어빈(20)의 회전에 의하여 전기를 발생시키기 위해 발전기(21)에 연결되어 있으며, 도 3에서 회전축을 따라 해수에 의해 교대로 이동하는 다수개의 날개가 부착되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 프로펠러나 기타 해수에 의해 구동할 수 있는 다양한 장치들이 사용될 수 있다.
그리고 상기 터어빈(20)은 해수의 부력에 의해 자유롭게 상하로 승강할 수 있도록 하는 승강수단(22)을 포함하고 있는데, 상기 승강수단(22)은 터어빈축과 연결된 좌우 승강기(22a)가 선박 후미에 설치된 가이드홈(22b)을 따라 승강하는 구조로 되어 있다.
집열판(30)은 태양열을 모으기 위해 선박 지붕에 설치되어 있고 일반적으로 사용되는 것과 같이 전도판, 집열관 및 단열층 등이 내설되어 있다.
발전기(12)(21)는 전기를 발생시키기 위해 상기 터어빈(11)(20)과 연결되어 있으며, 다른 발전기(32) 또한 전기를 발생시키기 위해 상기 집열판(30)과 연결되어 있으며 집열판(30)에서 전달된 열을 전기에너지로 변환시키는 열전소자(31)가 구비되어 있다.
상기 발전기(12)(21)(32)에서 발전된 전기는 정류기(미도시)를 거쳐 축전지에 저장되는데, 축전지(40)는 상기 발전기(12)(21)(32)에서 발생된 전기를 전달받아 저장하기 위해 발전기(12)(21)(32)와 연결되어 있고 납축전지나 알칼리전지 등이 사용된다.
해수유입관(50)은 선박을 관통하여 선박 내부를 따라 길게 형성되어 있으며 해수를 유입하고 배출하는 입구 및 출구가 구비되어 있고, 펌프(51)는 해수유입관(50)의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하기 위해 상기 해수유입관(50)의 끝단에 장착되어 있고, 상기 축전지(40)에 저장된 전기를 이용하여 구동될 수 있도록 축전지(40)와 연결되어 있다.
상기 해수유입관(50)은 선박 정면 중앙 및 정면 좌우를 관통하여 다수 개가 형성되고 그 입구에는 해수의 유입을 제어하여 선박의 주행방향을 조절할 수 있는 솔레노이드 개폐밸브(52)가 구비되어 있다.
그리고 선박의 좌우 양측으로 파도에 의해 상하로 이동하면서 해수를 선박 후미로 밀어 선박의 추진을 돕는 날개(53')가 형성되어 있고, 상기 날개(53')는 그 전단부가 크랭크축 및 커넥팅로드에 의해 선박과 연결되어 커넥팅로드의 회전에 의해 상하로 이동할 수 있는 구조로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박은 다음과 같이 작용한다.
본 발명에 따른 풍력, 수력 및 태양열을 이용한 전기발생장치가 구비된 선박의 프로펠러(10)는 선박 운행시 발생하는 바람에 의해 회전하며, 선박의 상면, 측면 등 여러 곳에 다수 개를 설치할 수 있으므로 전체적으로 한꺼번에 많은 양의 바람을 이용할 수 있고, 발전기(12)에 연결되어 있어서 흐르는 바람에 의해 날개가 구동되어 회전하면서 발전기(12)에 그 회전력을 전달하게 된다.
터어빈(20)은 선박의 후미 하부에 운행시 터어빈(20)의 날개를 지나는 해수에 의하여 회전하면서 그 회전력을 발전기(21)에 전달하여 전기를 발생시키게 되고, 승강수단(22)은 터어빈축과 연결된 좌우 승강기(22a)가 선박 후미에 설치된 가이드홈(22b)을 따라 승강하면서 해수의 부력에 의해 자유롭게 상하로 승강하게 된다.
그리고 전기를 발생시키기 위해 상기 터어빈(11)(20)과 연결되어 있는 발전기(12)(21)는 터어빈(11)(20)의 회전에 의한 기계적 운동에 의해 발생되는 에너지를 공급받아 이를 발전기 내부의 고정자와 회전자의 자계적 결합에 의해 전기에너지로 변환한다.
선박 지붕에 설치되어 있는 집열판(30)은 태양열을 모으게 되는데 내설되어 있는 전도판이 입사되는 태양광을 흡수하여 집열관에 전달하고 단열층이 입사된 태양열을 외부로 전도되지 않도록 한다.
그리고 상기 집열판(30)도 역시 발전기(32)에 연결되어 있어서 흡수된 태양열 에너지를 발전기(32)에 전달하게 되며, 발전기(32)에 구비된 열전소자(31)가 내부에 부착된 두 금속의 온도차에 의한 기전력을 발생시키게 된다.
상기 발전기(12)(21)(32)와 연결되어 있는 축전지(40)는 발전기(12)(21)(32)에서 발생된 전기를 정류기(미도시)를 거쳐서 전달받아 저장하여 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 공급할 수 있도록 하며, 이를 직접 동력원으로도 활용하면 연료의 사용량이 전체적으로 매우 감소하게 된다.
선박을 관통하여 선박 내부를 따라 길게 형성되어 있는 해수유입관(50)은 선박의 운행시 해수를 입구를 통해 다량 유입하고, 상기 해수유입관(50)의 끝단에 장착되어 있는 펌프(51)는 상기 축전지(40)에 저장된 전기를 이용하여 구동될 수 있으며 해수유입관(50)의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하여 선박의 추진력을 강화시키게 된다.
또한 상기 해수유입관(50)은 선박 정면 중앙 및 정면 좌우를 관통하여 다수 개가 형성되고 그 입구에는 솔레노이드 개폐밸브(52)가 구비되어 있어서, 정면 좌측만을 개방하는 경우 선박의 주행방향이 오른쪽으로 변하게 되고 반대로 정면 후측만을 개방하는 경우 선박의 주행방향이 왼쪽으로 변하게 되어 해수의 유입을 제어하면서 선박의 주행방향을 조절할 수 있게 된다.
한편 상기 해수유입관(50)의 후단(53)을 상기 터어빈(20)의 높이에 맞추어 형성시키는 경우 유입된 해수가 배출되면서 터어빈(20)의 날개를 돌려서 추진력을 더욱 강하게 발생시킬 수도 있다.
그리고 선박의 좌우 양측으로 형성된 날개(53')는 그 전단부가 크랭크축 및 커넥팅로드에 의해 선박과 연결되어 커넥팅로드의 회전에 의해 상하로 이동할 수 있는 구조로 되어 있어서, 파도에 의해 상하로 이동하면서 해수를 선박 후미로 밀어 선박의 추진을 돕게 된다.
따라서 선박을 운행하는 도중에 발생하는 자연력인 맞바람, 해수 및 태양열로 발전하여 축전지를 충전하고 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 직접 공급하게 됨으로써, 혼합유의 사용이 감소되어 에너지를 절약하고 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
또한 해수를 동력원으로 이용하여 선박의 추진력을 강화시켜 연료의 사용량을 크게 절감하고 유해물질의 발생을 줄여서 대기 및 해양오염을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박은 선박을 운행하는 도중에 발생하는 맞바람, 해수 및 태양열로 발전하여 축전지를 충전하거나 해수를 동력원으로 이용함으로써, 선박에 설치된 여러 가지 전기기구들에 전력을 공급하거나 선박의 추진력을 강화시켜 연료의 사용량을 크게 절감하고 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 유용한 효과를 발휘한다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 자명한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 선박 상부에 운행시 발생하는 바람에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 프로펠러(10);
    상기 프로펠러(10)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(12);
    선박 하부에 운행시 날개를 지나는 해수에 의하여 회전할 수 있도록 설치된 터어빈(20);
    상기 터어빈(20)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(21);
    선박 지붕에 설치되어 있고 전도판 및 집열관을 갖는 태양열을 모으는 집열판(30);
    상기 집열판(30)에서 전달된 열에 의하여 전기를 발생시키기 위한 열전소자(31)가 구비된 발전기(32);
    상기 발전기(12)(21)(32)에서 발생된 전기를 저장하는 축전지(40); 그리고
    선박을 관통하여 길게 형성되어 있으며 해수를 유입하고 배출하는 입구 및 출구가 구비된 해수유입관(50);
    상기 해수유입관(50)의 입구로 유입된 해수의 압력과 속도를 증가시켜 출구로 배출하는 펌프(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 터어빈(20)은 해수의 부력에 의해 자유롭게 상하로승강할 수 있도록 하는 승강수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 해수유입관(50)은 선박 정면 중앙 및 정면 좌우를 관통하여 다수 개가 형성되고 그 입구에는 해수의 유입을 제어하여 선박의 주행방향을 조절할 수 있는 개폐밸브(52)가 구비된 것을 특징으로 하는 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박.
KR1020040030018A 2004-04-20 2004-04-29 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박 KR100729416B1 (ko)

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