KR20090074305A - 파력이용 동력생산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥동의 파력을 정격으로 하며 고출력의 동력으로 생산할 수 있는 파력이용 동력생산 방법에 관한 것으로, a) 회전고정축; 및 상기 회전고정축에 기능적으로 연설된 다수 개의 부하부재를 포함하는 맥동 파력을 정격회전력으로 변환하는 파력물레를 상기 회전고정축을 기준으로 파향 직선에 대하여 빗각으로 설비하는 단계; 및 b) 상기 a)단계의 설비된 파력물레에 파도의 수면파, 및 수중파로 선택되는 파도 에너지를 순차적으로 받아 파력물레를 작동시키는 단계를 포함하는 파력이용 동력생산 방법을 제공한다.

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Description

파력이용 동력생산 방법{METHOD FOR PREPARING POWER USING WAVE POWER}

본 발명은 맥동의 파력을 정격으로 하며 고출력의 동력을 생산 방법에 관한 것으로, 특히 수면파와 수중파를 이용하여 높은 동력을 생산하는 방법이다.

물의 파장 즉, 파도, 조수 등과 같은 자연의 유동에너지로부터 에너지를 얻는 파력발전에서 여러 가지 유용한 에너지 수득 방법이 시도가 되고 있지만 파상적인 맥동 에너지를 안정적인 정격에너지로 하는 문제점을 해결하는 효과적 에너지 수득방법이 요구되고 있다.

한편, 파도는 바람과 조류의 힘이 원인이 되어 생성되는 주기와 파장이 짧은 수면파(水面波)이며, 수면파 중에서 해면(海面), 또는 호면(湖面)등에서 일상적으로 나타나는 풍랑, 너울, 및 해안 근처의 얕은 바다에서 변형되는 연안쇄파(沿岸碎波)를 총칭한다. 이러한 파도는 일반적인 하천과 같은 물의 흐름과 달리 주기를 가진 물의 에너지 이동이기 때문에 이를 인간이 사용하기에 용이한 정격 동력으로 변환하기가 어려운 문제점을 갖는다. 특히 천해파(淺海波)는 복잡한 기복을 가지고 있어서, 위상속도(파도의 마루가 이동하는 겉보기 속도)와 주기(파도의 마루가 어떤 점을 지난 후 다음 마루가 지날 때까지의 시간)가 동일하지 않으며, 상대적으 로 에너지가 적은 장파에 해당하기 때문에 수심이 작은 곳에 전해지면 파속이 변하므로 이를 일정한 정격 동력으로 더욱 변환하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 고려하여, 파도와 같이 파상적으로 일직선상 이동하는 자연의 유동에너지를 맥동이 없이 안정된 정격회전력으로 변환하며 높은 동력을 얻을 수 있는 파력이용 동력생산 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 천해파와 같이 맥동이 일정하지 않은 파도에너지를 효과적으로 높고 일정한 정격동력으로 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 파도의 수면파와 수중파의 힘을 동시에 수득함으로서 매우 경제적이면서 높은 동력을 얻을 수 있는 파력이용 동력생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,

a) ⅰ) 회전고정축; 및

ⅱ) 상기 회전고정축에 기능적으로 연설된 다수 개의 부하부재

를 포함하는 파력을 회전력으로 변환하는 파력물레

를 상기 회전고정축을 기준으로 파향 직선에 대하여 빗각으로 설비하는 단계; 및

b) 상기 a)단계의 설비된 파력물레에 파도의 수면파, 및 파도의 수중파로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 파도 에너지를 가하여 파력물레를 작동시키는 단계

를 포함하는 파력이용 동력생산 방법을 제공한다.

본 발명의 파력이용 동력발생 방법은 파도와 같은 파상적인 맥동의 자연 유동에너지를 인간이 사용하기에 용이한 정격동력으로 생산할 수 있으며, 수면파와 수중파의 에너지를 동시에 수득함으로써 높은 동력을 얻을 수 있고, 구조물의 구조도 간단하여 파도를 직접 받는 해안, 호안, 구조물 등에 손쉽게 설치와 실시가 용이하다.

본 발명자는 바다의 파상적으로 발생되는 파도의 파력으로부터 동력을 얻는 파도에너지 이용방법에 대하여 연구한 결과, 파도와 같이 파상적이고 일직선상으로 이동하는 자연의 유동에너지를 회전고정축에 순차적으로 부하를 받을 수 있는 부하부재를 연설시키면, 파도의 에너지가 순차적로 가해져 맥동이 없는 안정된 회전력을 얻을 수 있게 되고, 수면파와 수중파를 동시에 받으면 더욱 높은 에너지를 얻을 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성 하였다.

본 발명은 이를 위하여 다수 개의 부하판(loading plate), 수차(WATER WHEEL) 또는 물레(SPINNING WHEEL) 등의 파도를 받아 그 힘으로 회전고정축을 회전시키는 부하부재가 연설되는 동력전달축인 회전고정축을 파도방향 직선에 대하여 빗각으로 설비함으로써 연설된 다수 개의 부하부재가 맥동의 파도에너지를 순차적으로 받도록 하여 일정한 속도로 안정하게 회전고정축을 회전시켜 정격동력을 출력하도록 하였다.

본 발명은 상기와 같이 회전고정축에 다수 개의 부하판, 수차, 또는 물레의 부하부재가 연설되어 부하부재의 회전에 의해 일 방향으로 이동하는 파도에너지를 회전에 너지로 변환하여 동력을 생산하는 장치를 파력물레라 칭하였다.

이와 같은 파력물레를 파도방향 직선에 대하여 수직 각도로 회전고정축을 설비하면 연설된 다수 개의 부하부재를 작동시킬 수 있으나 파도의 맥동으로 정격동력을 수득 할 수가 없고, 또한 파력물레를 파도방향 직선에 대하여 동일 각도로 회전고정축을 설비하면 파도 일부분의 한정된 에너지를 수득하게 됨으로써 높은 동력을 얻기가 어렵게 된다.

이에 비하여 본 발명과 같이 파력물레를 파도방향 직선에 대하여 빗각으로 회전고정축을 설비하면 맥동의 파도를 연설된 부하부재가 모두 파도의 부하를 받을 수 있으며, 부하부재가 연설된 파력물레의 제1 부하부재로부터 제2 부하부재, 및 다음의 부하부재까지 순차적으로 파도 에너지를 받기 때문에 파도의 맥동을 상쇄하여 균일하고 안정된 정격동력을 얻을 수 있게 된다. 따라서 파도의 맥동에 영향을 받지 않도록 빗각으로 설비된 회전고정축에 연설되는 부하부재는 제1 부하부재와 마지막 부하부재의 거리가 파도의 일파장보다 길게 연설되어 2개 이상 파도를 접 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다수 개의 부하부재에 맥동의 파도를 순차적으로 부딪치게 함으로써 맥동이 분산된 파도 에너지가 다수 개의 부하부재를 통하여 하나의 축으로 집중되도록 하여 높은 출력을 얻는다. 따라서 대부분의 파도에 적용할 수 있으며, 파도의 수면파, 및 수중파에 모두 적용될 수 있다. 파도의 수면파는 수면상에서 나타나는 파도의 파동을 의미하며, 수중파는 파도가 육지에 부딪힌 후 수중으로 흘러가는 파도의 수중흐름을 의미한다. 낮은 수심에서 나타나는 천해파(淺海波)는 이러한 수 면파와 수중파를 모두 가지고 있으며, 맥동이 일정하지 않은 것에도 불구하고 본 발명의 방법을 사용하면 맥동의 대소 및 주기에 영향 없이 균일하고 안정한 정격동력을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 방법은 연설된 부하부재의 종류와 파력물레의 설치위치에 따라서 바다로부터 연안으로 이동하는 수면상의 수면파, 연안으로부터 바다로 이동하는 수면상의 수면파, 바다로부터 연안으로 이동하는 수중상의 수중파, 또는 연안으로부터 바다로 이동하는 수중상의 수중파에 모두 적용이 가능하며, 수면파와 수중파를 동시에 적용할 수도 있다.

본 발명의 방법에 적용되는 파력물레는 연안 및 해저에 지지대를 통하여 고정 설비될 수 있으며, 파력물레는 설비 길이가 길어지고 또한 구부러지는 것을 고려하여 회전고정축을 유니버셜 조인트 등을 통하여 연결할 수 있다. 또한 더 높은 동력을 얻기 위하여 파력물레의 회전고정축을 스크류, 리본, 또는 스파이럴형으로 하고 원주상에 다수 개의 수차 또는 물레, 또는 블레이드 부하판을 직접 설비하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 도면에 따른 실시예는 본 발명의 방법을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 파력이용 동력생산 방법의 일실시예를 나타낸 것으로, 바다 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 프로펠러타입 다수 개의 부하부재(200)로 연설한 것이다. 다수 개의 부하부재는 순차적으로 파도(500)를 맞게 되어 파도의 수면파 또는 수중파의 맥동을 균일한 힘으로 회전고 정축(100)을 회전시켜 동력을 발생시킨다.

도 2는 본 발명의 파력이용 동력생산 방법의 다른 일실시예를 나타낸 것으로, 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 나선형 리본 날개를 부하부재(200)로 연설한 것이다. 나선형 리본 날개는 순차적으로 파도(500)를 맞게 되어 파도의 수면파 또는 수중파의 맥동에 영향없이 균일한 속도로 회전고정축(100)을 회전시켜 동력을 발생시킨다. 이때 리본 바디에 파도의 저항을 더욱 많이 받을 수 있는 별도의 부재를 설치하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 파력이용 동력생산 방법의 또 다른 일실시예를 나타낸 것으로, 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 유동되는 물을 담는 구조의 부하부재(200)를 연설한 것이다. 흐름에너지가 적고 파장에너지가 많은 파도일 경우 수면파(502)의 물을 순간적으로 가두어 물의 무게와 병행하여 회전고정축(100)을 회전시키어 동력을 발생 시킨다. 이때 에너지를 수득하지 않는 위치의 부하부재(200)가 물에 대한 저항을 최소화 할 수 있게 부하부재 바디(BODY)에 체크밸브를 기능적으로 설치하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 파력이용 동력생산 방법의 또 다른 일실시예를 나타낸 것으로, 상기 수면파(502)에너지와 수면파가 연안(600)에 부딪친 후 수중의 바다방향으로 나가는 수중파(503) 에너지를 동시에 수득하는 방법으로 수면파(502)에너지가 상부 위치의 부하부재(200)에 순차적으로 부하를 가할 때 수중파(503)는 하부 위치의 부 하부재9201)를 순차적으로 부하를 가하여 회전고정축(100)을 회전시킨다. 따라서 수면파(501)에너지와 수중파(503)에너지를 동시에 수득하므로 보다 높은 출력을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명은 파도와 같이 파상적이며 일직선상의 자연의 유동에너지를 맞이하여, 맞이하는 방향에 대하여 빗각으로 설비한 축에 각각 파도를 맞는 각도로 부하부재가 다수 개 설비되어 순차적으로 파도를 맞으면서 회전고정축을 회전시킴으로써 맥동의 영향 없이 안정된 회전력을 얻고 수면파 에너지와 수중파에너지를 동시에 수득함으로 높은 출력의 동력을 얻는다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 프로펠러타입 다수 개의 부하판을 부하부재(200)로 연설한 파력이용 동력생산 방법을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 나선형 리본 날개를 부하부재(200)로 연설한 파력이용 동력생산 방법을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예인 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에는 물을 담을수 있는 구조의 부하부재(200)로 연설한 파력이용 동력생산 방법을 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예인 수면 위에 파도방향(501) 직선에 대하여 빗각 45 °로 파도방향(501)과 대향되는 바다 측으로 뻗어 나오게 회전고정축(100)을 설비하고, 회전고정축(100)에 연설된 부하부재(200)가 수면파에너지와 수중파에너지를 동시 수득하는 파력이용 동력생산 방법을 나타낸 사시도이다.

도면부호 100은 회전고정축, 200은 부하부재, 500은 파도, 501는 파도방향, 502는 수면파, 503은 수중파, 600은 연안, 700은 지지대이다.

Claims (6)

1. a) ⅰ) 회전고정축; 및

   ⅱ) 상기 회전고정축에 기능적으로 연설된 다수 개의 부하부재

   를 포함하는 파력을 회전력으로 변환하는 파력물레

   를 상기 회전고정축을 기준으로 파향 직선에 대하여 빗각으로 설비하는 단계; 및

   b) 상기 a)단계의 설비된 파력물레에 파도의 수면파, 및 파도의 수중파로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 파도 에너지를 가하여 파력물레를 작동시키는 단계

   를 포함하는 파력이용 동력생산 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계 ⅱ)의 부하부재가 부하판, 수차, 또는 물레인 파력이용 동력생산 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 b)단계의 파력물레는 연설된 부하부재가 제1 부하부재로부터 제2 부하부재, 및 다음의 부하부재까지 순차적으로 파도 에너지를 받는 파력이용 동력생산 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계의 파력물레는 제1 부하부재로부터 마지막 부하부재까지의 설비거리가 파도 에너지의 일파장보다 긴 파력이용 동력생산 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계의 설비는 상기 ⅰ)의 회전고정축을 파향과 대향되도록 연안으로부터 바다로 뻗어 나오고, 파향 직선에 대하여 빗각으로 설비하여 바다를 포함하는 연안에 설치하는 파력이용 동력생산 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 b)단계의 파도 에너지가 천해파(淺海波)인 파력이용 동력생산 방법.

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