KR20070093225A - 수력발전 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수력발전 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명은 강이나 하천의 폭 방향 중간부에 물의 흐름방향을 따라서 교각에 의해 적정높이로 길게 건설되되 하류 쪽이 수평에 대해 하향 경사지게 구축되며 상류 쪽 일정부분은 물속에 잠기고 하류 쪽 일정부분은 강이나 하천의 밖으로 인출되는 수로와, 이 수로의 하단 출구 아래에 소정높이만큼 이격되도록 강이나 하천 변에 수평으로 설치되고 유체저항을 유도하는 다수의 날개를 외주에 일정각도 간격으로 구비하여 수로에서 낙수되는 물에 의해 회전되는 수차와, 이 수차와 연동하도록 동력전달수단으로 연결되고 강이나 하천 변에 설치되어 수차의 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기를 구비한다.

본 발명은 대규모 댐을 건설하지 않고서도 비교적 큰 용량의 전기를 안정적으로 생산할 수 있어 환경파괴와 생태계파괴를 초래하지 않으며, 수량이나 유속에도 구애받지 않고 항시 일정수준으로 발전할 수 있다.

수력발전, 수차, 강, 낙수, 발전기, 수로

Description

수력발전 방법 및 장치{Water-power generating method and apparatus}

도1a 및 도1b는 강 또는 하천의 지형적 특성을 개략적으로 나타낸 단면도들,

도2는 본 발명에 의한 수력발전 장치를 개략적으로 나타낸 사시도,

도3은 본 발명에 의한 수력발전 장치의 개략적인 평면도,

도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 발췌 단면도,

도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 발췌 단면도,

도6a 및 도6b는 본 발명에 의한 수력발전 장치의 다른 실시예를 나타낸 요부를 발췌 평면도와 단면도,

도7a 및 도7b는 본 발명에 의한 수력발전 장치의 또다른 실시예를 나타낸 요부 발췌 사시도와 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 수로 11: 입구

12: 출구 13: 교각

14: 철망 15: 가이드

16: 벽 17: 방류슬롯

20: 수차 21: 날개

30: 발전기 40: 증속기

50: 캐빈 R: 강

W: 강물 LA: 평균수위

LT: 최고수위 LB: 최저수위

본 발명은 수력발전(水力發電)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강이나 하천의 폭 중간에 상류 쪽만 물속에 잠기는 수로를 적정높이로 길게 설치하고, 이 수로의 하류 쪽을 강 또는 하천의 밖으로 유도하여 수로에서 떨어지는 물로 수차(water mill)를 회전시킴으로써 생태계를 파괴하지 않고서도 비교적 큰 용량의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론 발전에 이용된 물을 농업용수나 공업용수로 활용할 수 있도록 된 수력발전 방법 및 장치에 관한 것이다.

주지하다시피 전기(電氣)는 일상생활에서부터 모든 산업에 걸쳐 광범위하게 이용되는 가장 기본적인 에너지로써 인류의 생활에 없어서는 안 될 대단히 중요한 요소(factor)이다.

특히, 근래 들어 첨단산업의 발달과 더불어 전기를 에너지로 사용하는 다양한 제품들이 속속 등장하면서 전기의 사용량이 급격히 증가하고 있는 바, 현대에 있어 안정적인 전력수급은 무엇보다 중요하다.

전기를 생산하기 위한 발전방식으로는 수력발전과 화력발전 및 원자력발전으로 대별할 수 있는데, 이들 중 여러 가지 측면에서 수력발전이 가장 보편적으로 이용되고 있다.

수력발전은 지형적 조건을 이용, 강에 그를 가로지르는 거대한 댐(dam)을 건설하여 다량의 물을 저수(貯水)한 뒤, 댐의 상부에 마련된 수문을 통해서 방출되는 물의 낙차에 따른 힘으로 터빈(turbine)을 돌려 발전기를 가동함으로써 전기를 생산하게 된다.

따라서 수력발전은 계절적 요인이나 가뭄 등에 별다른 영향을 받지 않고 언제나 일정량의 물을 방출할 수 있어 대규모의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론, 화력발전이나 원자력발전과 달리 환경오염의 우려도 적을 뿐 아니라 특히 발전을 위해 건설된 댐에 저수된 물을 농업용수나 공업용수 등으로 활용할 수 있는 장점을 가진다.

그렇지만, 이러한 수력발전은 댐의 건설기간이 상당히 길고 막대한 비용과 인력이 소요될 뿐 아니라, 특히 댐 건설로 인한 심각한 자연생태계의 파괴와 함께 수몰지역 주민에 대한 보상 문제 등으로 그 확충에 심한 저항이 따르고 있다.

한편, 이와 같은 수력발전의 문제점을 감안하여 예컨대 대한민국 특허공고번호 제1987-2370호 및 제94-10971호와 실용신안등록번호 제20-359792호 등에는 하천 수 등의 조류력(current energy)에 의해 수차를 회전시켜서 발전기를 구동하는 소위 조류발전장치들이 제시되어 있으나, 이러한 조류발전장치들은 발전량이 매우 적기 때문에 대규모의 송전은 불가하고 국소적으로만 이용할 수밖에 없을 뿐 아니라 일정속도 이상의 유속을 갖는 지역에 설치해야 하는 제약이 따르며, 특히 수량에 따라 유속도 달라지기 때문에 안정적으로 발전하기 곤란한 문제가 있다.

또한, 물의 조류력에 의해 회전하는 수차를 수위변화에 대응하여 승강시켜야 하므로 구조가 복잡할 뿐 아니라 수위변화에 따라 승강하는 수차의 회전동력을 발전기에 전달하기가 상당히 어려운 문제도 있다.

즉, 수차는 수위변화에 따라 레벨이 달라지므로 수차의 회전동력을 발전기에 전달하기 위해서는 발전기 자체를 수차의 레벨변화에 대응하여 승강시키거나 또는 동력전달수단을 수차의 레벨변화에 따라 그 변화폭만큼 가변될 수 있도록 구성해야 하는 바, 장치의 구성이 상당히 복잡해지고 동력전달의 정확성을 확보하기 곤란해지는 것이다.

본 출원인은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 강폭의 중간에 상류 쪽이 개구된 대략 ㄷ자형의 가두리 둑을 길게 설치하고, 둑의 하단에 수차와 발전기를 설치하여 둑 상부의 수문에서 낙수되는 물로 수차를 돌려 발전하는 수력발전 장치를 대한민국 특허출원번호 제10-2005-71690호로 출원한 바 있다.

그런데, 이러한 본 출원인의 선출원 기술의 경우, 강폭의 중간에 가두리 둑을 높고 길게 건설하는 것이기 때문에 강이나 하천의 자연경관이 크게 훼손될 우려 가 있을 뿐 아니라 둑 안에 갇힌 어류의 이동이 어려워 생태계 혼란이 야기될 소지가 다분하다.

특히, 강이나 하천 내부, 즉 가두리 둑에 수차와 발전기 등의 제반 발전설비를 구축하여 발전에 이용된 물이 그대로 다시 하천으로 흘러가므로 가뭄 시 등에 농업용수 및 공업용수로 재이용할 수 없으며, 발전 및 송전 설비의 구축에도 적잖은 어려움이 따른다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 댐을 건설하지 않고서도 강이나 하천의 물을 적정높이에서 낙수시켜 수차를 돌려줌으로써 자연생태계를 파괴하지 않으면서 비교적 큰 용량의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론, 자연경관의 훼손을 최소화하면서 발전에 이용된 물을 농업용수 및 공업용수로 재차 활용할 수 있는 수력발전 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 수량이나 유속 등에 구애받지 않고 항시 일정하게 고효율로 발전할 수 있으며, 수차 등의 발전관련 설비와 송전설비의 건설도 용이하고 수차의 회전력을 발전기에 간편하고 정확하게 전달시킬 수 있는 수력발전 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 상술한 수력발전 방법을 구현하는데 적합한 수력발전 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 수력발전 방법은, 강이나 하천 내에 상류 쪽 일정부분이 물속에 잠기는 적정높이의 수로를 교각을 이용하여 물이 자연적으로 흐를 수 있도록 하천 등을 따라 길게 설치하되, 수로의 하류 쪽은 강이나 하천의 밖으로 인출시키고, 수로의 하단이 위치하는 강이나 하천 변에 서로 연동하는 수차와 발전기를 설치하여, 수로의 하단 출구에서 낙수되는 물의 힘에 의해서 수차를 회전시킴으로써 발전기를 구동하여 발전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이러한 발전방법을 구현하기 위한 본 발명에 의한 수력발전 장치는, 강이나 하천의 폭 방향 중간부에 물의 흐름방향을 따라서 교각에 의해 적정높이로 길게 건설되되 하류 쪽이 수평에 대해 하향 경사지게 구축되며, 상류 쪽 일정부분은 물속에 잠기고 하류 쪽 일정부분은 강이나 하천의 밖으로 인출되는 수로; 이 수로의 하단 출구 아래에 소정높이만큼 이격되도록 강이나 하천 변에 수평으로 설치되고, 유체저항을 유도하는 다수의 날개를 외주에 일정각도 간격으로 구비하여 수로에서 낙수되는 물에 의해 회전되는 수차; 이 수차와 연동하도록 동력전달수단으로 연결되고, 강이나 하천 변에 설치되어 수차의 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명 수력발전 장치의 한 바람직한 특징에 의하면, 수차와 발전기 사이에 증속기를 더 구비하여 수차의 회전동력을 최대한 증대시켜 발전기에 전달함으로써 발전효율의 향상을 도모한다.

본 발명 수력발전 장치의 다른 바람직한 특징에 의하면, 수로의 폭이 상류 쪽에서 하류 쪽으로 갈수록 점차 좁아져 유속을 증대시킴으로써 발전효율의 향상을 도모한다.

본 발명 수력발전 장치의 또다른 바람직한 특징에 의하면, 수로의 입구에 역V형의 가이드를 설치함과 함께 수로의 입구와 상부에 철망이 설치되어 물결에 쓸려오는 자갈이나 모래 및 부유물 등을 차단함으로써 수로의 내부를 항시 양호한 상태로 유지시키고 수차의 손상을 방지한다.

이에 따라 본 발명은, 강이나 하천을 가로지르는 대규모의 댐을 건설하거나 하천 내에 둑을 구축하지 않고서도 강이나 하천의 물을 적정높이에서 낙수시켜 수차를 돌려줄 수 있으므로 자연생태계를 파괴하지 않으면서 비교적 큰 용량의 전기를 안정적으로 생산할 수 있을 뿐 아니라, 수로가 교각에 의해 건설되어 자연경관의 훼손도 최소화되게 된다.

특히, 수차가 강이나 하천의 밖에 위치되므로 발전에 이용된 물을 농업용수 및 공업용수 등으로 재차 활용할 수 있어 물의 효율적 이용이 가능하다.

또한, 강 또는 하천의 수량이나 유속 등에도 구애받지 않고 항시 일정하게 고효율로 발전할 수 있으며, 수차의 회전력을 발전기에 간편하고 정확하게 전달시킬 수 있게 된다.

그러므로 본 발명은, 수력발전의 신뢰성과 안정성 향상, 발전비용 절감 및 생태계 안정과 물의 이용효율 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이 하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 우선 본 발명의 수력발전 장치가 설치될 강이나 하천(이하 ‘강’을 예로 들어 설명한다)의 형태적 특성에 대해 살펴보기로 한다.

일반적으로 강(R)의 폭은 매우 다양한데, 큰 강(R)의 경우 하구의 폭이 수㎞에 이르기도 하며, 대체로 상류 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아진다. 그리고 강(R)의 폭은 도1a에 도시한 바와 같이 중앙부는 깊고, 양 가장자리로 갈수록 얕아지는 형태를 취하고 있다.

따라서 강(R)을 거슬러 올라가 그 폭이 500m라 가정할 때, 예컨대 그 중앙부에만 대략 50~100m정도의 폭을 갖는 둑을 설치한다 하더라도 강물(W)의 흐름에는 별다른 영향을 미치지 않을 뿐 아니라, 댐과 달리 강(R)을 완전히 가로지르지 않기 때문에 생태계에 미치는 영향도 거의 없다.

또한, 강(R)은 도1b에 도시한 바와 같이 그 바닥에 경사를 가지기 때문에 물(W)이 상류에서 하류로 흐르게 된다. 이러한 강바닥의 경사도는 지역에 따라 다르나, 예를 들어 200m의 길이(L)에서 1m의 높이차이(H)를 갖는다고 가정하면 길이(L)가 2000m일 경우 약10m의 높이차이(H)가 발생된다.

여기서, 강(R)의 200m 길이(L)에서 높이차이(H)가 1m이하이거나 또는 그 이상일 수도 있음은 물론이며, 이는 전적으로 강(R)이 위치한 지형적 특성에 따라 좌우됨을 밝혀둔다.

이와 같은 강(R)의 형태적 특성에 기초하여 본 발명에 의한 수력발전 장치는, 도2 내지 도5에 도시한 바와 같이 강(R)의 내부에 물의 흐름방향을 따라 소정높이로 길게 설치되되 하단의 출구(12)는 강 밖에 위치되는 수로(10)와, 이 수로(10)의 하단 출구(12)에서 낙수되는 물(W)에 의해 회전되는 수차(20)와, 이 수차(20)의 회전동력으로 전기를 생성하는 발전기(30)를 포함하여 구성된다.

수로(10)는 구조적 강도를 위해 철근콘크리트 구조물로 구성되는 것이 바람직하며, 교량과 마찬가지로 일정간격으로 배치되는 다수의 교각(13)들에 의해 강바닥에 지지된다. 이러한 수로(10)는 양호한 수량(水量) 확보를 위해 수심이 가장 깊은 강(R)의 폭 방향 중간에 위치되어 강(R)의 길이방향을 따라 길게 설치되는데, 그 길이는 발전에 필요한 최소한의 수로(10)의 하단 출구(12)와 수차(20)간의 높이(h)에 따라 결정된다.

즉, 위에서 언급한 바와 같이, 예컨대 강(R)의 길이(L)가 200m일 때, 바닥의 높이(H) 차이가 1m일 경우, 발전에 필요한 낙수높이(h)를 10m라 하면, 약 2㎞의 길이로 건설되는 것이다.

수로(10)의 상류 쪽 입구단부는 일정부분이 물속에 잠기고, 하류 쪽 출구단부는 강(R)의 밖으로 꺾여서 인출된다. 이러한 수로(10)는 물(W)이 자연적으로 흐를 수 있도록 하류의 출구(12) 쪽으로 갈수록 수평에 대해 적정 각도(θ)로 하향 경사를 갖는다.

이때, 수량이 극히 적은 가뭄 시에 대처하기 위해 수로(10)의 상류 쪽 단부 는 가능한 한 물속에 잠기는 길이가 길수록 바람직하며, 이를 위해 수로(10)는 강바닥의 경사도와, 수로(10)의 길이 및 낙수 높이(h) 등을 감안하여 수평에 대한 기울기를 적절히 설정한다. 즉, 수로(10)의 기울기가 클수록 그 상류쪽 입구단부가 물속에 잠기는 길이가 길어지지만, 이 경우 하류쪽 출구단부의 낙수높이(h)가 낮아져 수로(10)를 그만큼 길게 구축해야 되므로 이들 요소들을 적절히 감안하여 설정하는 것이다.

여기서, 별도로 도시하지는 않았으나, 수로(10)의 하류 쪽 단부를 꺾지 않고, 수로(10)를 강(R)에 대해 비스듬히 배치하여 그 출구(12)가 강(R) 밖으로 인출되도록 건설할 수도 있음은 물론이다.

수로(10)는 상면이 개구된 채널(channel)형 단면을 가지며, 상류쪽의 입구(11)는 물(W)의 유입이 용이하도록 넓은 폭으로 형성되고, 하류의 출구 쪽으로 갈수록 점차 폭이 감소되는 형태를 취한다. 이는 가뭄 시에도 발전에 필요한 수량을 충분히 확보할 수 있게 함과 동시에 수로(10)를 따라 흐르는 물(W)의 유속을 증가시켜 발전효율을 향상시키기 위함이다.

수차(20)는 수로(10)의 출구(12) 하부에 위치하도록 강(R) 밖에 설치된다. 수차(20)는 원통형으로 구성되어 강변에 나란하게 구축된 두 지지블록(22)에 회전 가능하게 수평으로 지지된다. 이때, 수차(20)는 수로(10)의 출구(12)와 일정높이, 바람직하기로는 발전에 요구되는 최소한의 낙수높이(h)이상 이격되어 위치된다.

수차(20)의 외주에는 낙수되는 물에 충분히 접촉하여 유체저항을 크게 유발 함으로써 수차(20)를 용이하게 회전시키기 위한 다수의 날개(21)들이 일정각도 간격으로 구비된다. 이러한 날개(21)는 유체로부터 보다 큰 힘을 받아 수차(20)가 원활하게 회전될 수 있도록 물의 낙수 반대방향을 향해 적정 각도로 기울어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 수차(20)는 내식성이 좋으면서 기계적 강도가 우수한 금속, 예컨대 스테인리스로 제작될 수 있으며, 또한 기계적 강도가 우수한 ABS수지 등의 엔지니어링 플라스틱으로 제작될 수도 있다.

발전기(30)는 강변에 캐빈(cabin:50) 등의 구조물을 설치하여, 그 내부에 설치된다. 그런데, 발전기(30)가 수차(20)와 직접 연결될 경우 그 회전수는 전적으로 수로(10)에서 낙수되는 물(W)의 위치에너지에만 의존하게 되어 충분히 높은 회전수를 얻기는 곤란한 바, 바람직하기로 발전기(30)는 증속기(40)를 통해서 수차(10)와 연결된다.

즉, 발전기(30)는 다수의 기어(gear)들의 조합으로 이루어진 증속기(40)의 출력축에 연결되고, 증속기(40)의 입력축이 수차(20)에 연결되는 것이다. 이때, 수차(20)와 증속기(40) 및 발전기(30)는 도시된 바와 같이 직접 연결될 수도 있고, 또는 별도로 도시하지는 않았지만, 전동수단을 통해 연결될 수 있다.

한편, 이와 같은 본 발명 수력발전 장치는 가능한 한 강바닥의 경사도가 큰 곳을 택하여 설치하는 것이 경제적으로 유리하다. 즉, 수로(10)의 하단 출구(12)의 높이는 동일한 길이로 설치할 경우 강바닥의 경사도에 따라 달라지는 바, 경사도가 크면 하단 출구(12)의 높이를 동일하게 구축하면서도 수로(10)의 길이를 짧게 할 수 있어 공사비를 줄일 수 있음은 물론 공기(工期)도 단축할 수 있으므로 강바닥의 경사도가 큰 곳에 설치하는 것이다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 수력발전 장치의 작용에 대해 설명한다.

본 발명의 수로(10)는 강(R)의 폭 방향 중간부위에서 거의 수평에 가깝도록 강(R)을 따라 길게 설치되어 하단의 출구(12)가 지면으로부터 충분히 높게 구축되는 바, 상류 쪽의 입구(11)를 통해 강물(W)의 일부가 그 내부로 지속적으로 유입되어 흐르면서 하단의 출구(12)에서 위치에너지를 가지고 강(R) 밖으로 힘차게 낙수된다.

따라서 수로(10)의 하단 출구(12) 하부에 설치된 수차(20)가 낙수되는 물(W)의 힘에 의해 지속적으로 회전하게 되는데, 수로(10)에서 방출되는 물(W)의 양은 거의 일정하므로 수차(20)는 일정한 속도로 회전하게 된다.

즉, 본 발명 장치의 수로(10)는 상류의 입구(11) 쪽은 넓은 폭으로 구성되고, 하류의 출구(12) 쪽으로 갈수록 점차 폭이 감소되는 바, 유입되는 수량이 많지 않더라도 출구(12)에서 낙수되는 수량은 거의 일정할 뿐 아니라 유속도 빨라져 수차(20)가 거의 일정한 속도로 회전할 수 있는 것이다.

이와 같이 수차(20)가 지속적으로 회전되면, 이의 회전동력은 캐빈(50)내에 설치된 증속기(40)로 전달되고, 이 증속기(40)에 의해 최대의 회전수로 변환되어 발전기(30)로 전달된다.

그러면, 발전기(30)가 고속으로 회전하여 전기를 생산하고, 이렇게 생산된 전기에너지는 도시하지 않는 축전지 등에 저장되거나 송전시설을 통해 필요한 장소로 공급된다.

한편, 본 발명의 수차(20)는 강(R) 밖에 위치하므로, 수차(20)를 돌려 발전에 이용된 물(W)은 별도로 마련한 수로를 통해 농업용수나 공업용수로 재활용할 수 있게 된다.

도6a 및 도6b에는 본 발명의 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.

이 실시예는 전술한 실시예의 구성에서, 수로(10)의 상부와 상단 입구(11)에 수초나 목재 등의 부유물이 그 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 부유물이 유입되지 못하도록 사전에 걸러주기 위한 철망(14)이 설치된 구성이다.

이러한 철망(14)은 도시된 바와 같이 수로(10)의 상부 전체에 걸쳐 설치될 수도 있지만, 부유물의 유입을 방지하기 위한 것이므로 예컨대 기록적인 최고수위 (LT)시에 물속에 잠기는 위치를 고려하여 수로(10)의 상류쪽 입구(11)에서부터 하류 쪽으로 일정거리만큼만 설치되어도 무방하다.

아울러 수로(10)의 입구(11)에는 바람직하기로 강바닥을 따라 물결에 쓸려 내려오는 모래나 자갈 등이 수로(10)의 내부로 유입되는 방지하기 위한 가이드(15)가 함께 설치된다. 이러한 가이드(15)는 강물(W)이 수로(10)의 내부로 유입될 수 있도록 수로(10)의 입구(11) 높이보다 낮은 높이를 가지고 수중에 잠기며, 모래나 자갈 등이 가이드(15) 앞에 쌓이지 않고 수로(10)의 외측으로 용이하게 쓸려갈 수 있도록 중간이 상류를 향해 뾰족하게 돌출된 대략 역V자 형태를 갖는다.

예컨대, 부유물이나 자갈 등이 수로(10)로 유입될 경우, 상당한 높이에서 떨어지기 때문에 수차(20)의 손상우려가 크므로 수로(10)의 입구(11) 쪽에 철망(14)과 가이드(15)를 설치해 주는 것이다.

한편, 도7a 및 도7b에는 본 발명의 또다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.

이 실시예는 전술한 실시예들의 구성에서, 수로(10)의 하류 출구(12)를 벽(16)으로 막은 뒤. 이 벽(16)의 상부쪽에 방류슬롯(17)을 형성한 구성이다. 바람직하기로는 하단의 출구(12) 쪽으로 갈수록 수로(10)의 폭이 좁아지는 대신 높이(깊이)를 크게 하여 항상 일정량의 물(W)을 저수할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이러한 실시예의 경우, 수로(10)의 하단이 벽(16)으로 막혀 있기 때문에 수로(10)에 항시 물(W)이 저수되어 있게 되며, 방류슬롯(17)에서 외부로 방출되는 수량만큼 그 상류쪽 입구(11)에 지속적으로 물(W)이 유입되고, 초과 유입량은 수로(10)의 개구된 상부를 통해 밖으로 흐르므로 수량에 관계없이 수로(10)는 항시 물(W)로 채워져 있게 되며, 따라서 발전의 중단 없이 항시 동일한 수준으로 안정적으로 발전할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 수력발전 방법 및 장치에 의하면, 강이나 하천을 가로지르는 대규모의 댐을 건설하거나 하천 내에 둑을 구축하지않고서도 강이나 하천의 물을 적정높이에서 낙수시켜 수차를 돌려줄 수 있으므로 자연생태계를 파괴하지 않으면서 비교적 큰 용량의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론, 수로가 교각에 의해 건설되어 자연경관의 훼손도 최소화되게 된다.

특히, 수차가 강이나 하천의 밖에 위치되므로 발전에 이용된 물을 농업용수 및 공업용수 등으로 재차 활용할 수 있어 댐시설과 마찬가지로 물의 효율적 이용이 가능하다.

또한, 강 또는 하천의 수량이나 유속 등에도 구애받지 않고 항시 일정하게 고효율로 발전할 수 있으며, 수차의 회전력을 발전기에 간편하고 정확하게 전달시킬 수 있게 된다.

그러므로 본 발명은, 수력발전의 신뢰성과 효율성 및 안정성 향상은 물론 발전비용의 절감과 생태계안정 등에 크게 기여하는 매우 우수한 효과를 가진다.

Claims (7)

1. 강이나 하천 내에 상류 쪽 일정부분이 물속에 잠기는 적정높이의 수로를 교각을 이용하여 물이 자연적으로 흐를 수 있도록 하천 등을 따라 길게 설치하되, 수로의 하류 쪽은 강이나 하천의 밖으로 인출시키고,

   상기 수로의 하단이 위치하는 강이나 하천 변에 서로 연동하는 수차와 발전기를 설치하여,

   상기 수로의 하단 출구에서 낙수되는 물의 힘에 의해서 수차를 회전시킴으로써 발전기를 구동하여 발전하는 것을 특징으로 하는 수력발전 방법.
2. 강이나 하천의 폭 방향 중간부에 물의 흐름방향을 따라서 교각에 의해 적정높이로 길게 건설되되 하류 쪽이 수평에 대해 하향 경사지게 구축되며, 상류 쪽 일정부분은 물속에 잠기고 하류 쪽 일정부분은 강이나 하천의 밖으로 인출되는 수로;

   상기 수로의 하단 출구 아래에 소정높이만큼 이격되도록 강이나 하천 변에 수평으로 설치되고, 유체저항을 유도하는 다수의 날개를 외주에 일정각도 간격으로 구비하여 상기 수로에서 낙수되는 물에 의해 회전되는 수차;

   상기 수차와 연동하도록 동력전달수단으로 연결되고, 강이나 하천 변에 설치되어 수차의 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 수로의 폭이 상류 쪽의 입구에서 하류 쪽의 출구로 갈수록 점차 좁아지는 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 수차의 회전동력을 소정비율로 증대시켜 상기 발전기에 전달하는 증속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수로의 입구와 상부에 이물질을 걸러주기 위한 철망이 더 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 수로의 입구에 설치되며, 수로의 입구보다 낮은 높이로 이루어져 자갈이나 모래의 유입을 방지하는 역V형태의 가이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.
7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수로의 하단 출구가 벽으로 차폐되고, 상기 벽의 상부 쪽에 물이 낙수되는 방류슬롯이 구비된 것을 특징으로 하는 수력발전 장치.

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