KR20090127205A

KR20090127205A - 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기모듈을 장착한 파력발전소 시스템

Info

Publication number: KR20090127205A
Application number: KR1020080053415A
Authority: KR
Inventors: 박정일
Original assignee: 박정일
Priority date: 2008-06-07
Filing date: 2008-06-07
Publication date: 2009-12-10

Abstract

본 발명은 청정에너지 중의 하나인 파도의 파력을 이용하여 전기를 생산하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템에 관한 것으로서, 고무풍선에 바람을 넣을 때 사용하는 수동식 공기펌프의 원리를 응용하여, 손 대신에 파도의 파력을 이용하는 파력식 대형 공기펌프를 통하여 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 방출하여 공기터빈을 돌려 전기를 생산하는 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템에 관한 것이다.

재래의 파력발전 방식은 파도의 진동주기를 갖는 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 돌려 전기를 생산하는 방식을 사용하고 있으나, 어떤 방식의 터빈을 사용하든 변동유속을 갖는 파도의 특성상 심한 출력 변동의 문제점이 지적되고 있는 상황이다.

본 발명에서는 파도의 변동유속을 직접 이용하기 보다는 그 파력을 이용하여 대형의 파력식 공기펌프를 통해 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 방출하여 공기터빈을 돌려 전기를 생산하므로 출력의 변동이 없다는 장점이 있다. 또한, 일단 초대형 고무풍선에 공기를 대량으로 압축해 놓으면 아무 때고 예를 들어 전력 소모가 심한 여름 폭서기에 전력을 집중하여 생산할 수 있는 장점도 있다.

한편, 본 발명에서는 밀폐된 초대형 기체 저장고 안에 영구 저장된 이산화탄 소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기대신에 압축하여 사용할 경우, 영구적으로 밀폐시켜 저장해야 할 환경유해기체들을 이용하여 오히려 친환경적이며 청정한 에너지를 무제한 양산해 낼 수 있다는 장점을 갖고 있다.

청정에너지, 파도, 파력, 대형 공기펌프, 초대형 고무풍선, 환경유해기체

Description

압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템 {A Wave-Power Generator Module to use Compressed Air and A Wave-Power Plant System equipped with the Wave-Power Generator Module}

본 발명은 청정에너지 중의 하나인 파도를 이용한 파력발전의 기술분야에 관한 것이다.

본 발명은 풍력, 조력, 조류 등과 같은 청정에너지들 중의 또 다른 하나인 파도를 이용한 발전의 기술분야에 관한 것으로서, 재래의 파력발전 방식은 파도의 진동주기를 갖는 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 돌려 전기를 생산하는 방식을 사용하고 있으나, 어떤 방식의 터빈을 사용하든 변동유속을 갖는 파도의 특성상 심한 출력 변동과 같은 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템에서는, 파도의 변동유속을 직접 이용하기 보다는 그 파력을 이용하여 대형의 파력식 공기펌프를 통해 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 방출하여 공기터빈을 돌려 전기를 생산함으로써 출력 변동의 문제점을 없애는 기술에 관한 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 재래의 파력발전 방식은 파도의 진동주기를 갖는 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 돌려 전기를 생산하는 방식을 사용하고 있으나, 어떤 방식의 터빈을 사용하든 변동유속을 갖는 파도의 특성상 심한 출력 변동과 같은 문제가 있을 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 파도의 변동유속을 직접 이용하기 보다는 그 파력을 이용하여 파력식 대형 공기펌프를 통해 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 방출하여 공기터빈을 돌려 전기를 생산함으로써 출력 변동의 문제점을 없애는 것이 첫 번째 주요 과제이다.

한편, 본 발명에서는 밀폐된 초대형 기체 저장고 안에 영구적으로 폐기되어 저장된 이산화탄소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기 대신에 압축하여 사용함으로써, 필요할 경우 지하 수천 킬로미터 아래에 밀폐시켜 영구적으로 폐기시켜야 할 골치 덩어리 환경유해기체들을 파력을 이용하여 오히려 친환경적이며 청정한 에너지를 무제한 양산해 낼 수 있도록 하는 것이 두 번째 주요 과제이다.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위해, 파도의 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 직접 돌려 발전시키기 보다는, 고무풍선에 바람을 넣을 때 사용하는 수동식 공기펌프의 원리를 응용하여 손 대신에 파도의 파력을 이용하는 파력식 대형 공기 펌프를 통하여 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 일정하게 방출하여 공기터빈을 돌려 발전시키는 것이다.

또한, 상기 두 번째 과제를 해결하기 위해, 밀폐된 초대형 기체 저장고 안에 영구적으로 폐기되어 저장된 이산화탄소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기 대신에 초대형 고무풍선 안에 압축시켜 사용하는 것이다.

아래에서, 본 발명에 따른 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템의 바람직한 구체적 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1에서 먼저 본 발명의 명칭 중 "파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템"의 일예로써 대형 부유식 파력발전소 시스템(100)의 파도가 밀려오는 전방에 가압판(210)(=일반 소형 고무풍선용 수동식 공기펌프의 손잡이에 해당)과 연결봉(220)과 피스톤(230)과 실린더(240)로 구성된 파력식 대형 공기펌프(200)가 제공된다.

그 다음으로 상기 파력식 대형 공기펌프(200)에 연결된 초대형 고무풍선(300)이 제공된다.

그 다음으로 역시 상기 초대형 고무풍선(300)에 연결된 공기터빈(400)이 제공된다.

본 발명의 명칭 중 "압축공기를 이용한 파력발전기 모듈"은 상기 파력식 대형 공기펌프(200)와 상기 초대형 고무풍선(300)과 상기 공기터빈(400)으로 구성된 다.

상기 "파력발전기 모듈"의 발전 방식을 설명하면, 파도(500)가 상기 가압판(210)을 때리면 그 파력이 상기 연결봉(220)을 통해 상기 피스톤(230)을 밀어 상기 실린더(240) 안 상기 피스톤(230) 전방 쪽 공간(250)의 공기를 상기 파력식 대형 공기펌프(200)와 상기 초대형 고무풍선(300)과의 연결부에 장착된 공기 주입구(310)를 통해 상기 초대형 고무풍선(300) 안으로 밀어 넣는다. 이때 상기 초대형 고무풍선(300) 안에 공기가 충분히 축적되면 상기 초대형 고무풍선(300)의 탄력으로 상기 초대형 고무풍선(300) 안의 공기는 압축된다. 이때, 상기 초대형 고무풍선(300) 안의 압축공기가 충분한 양으로 저장되면 상기 초대형 고무풍선(300)과 상기 공기터빈(400)의 연결부에 장착된 공기 배출구(320)를 통해 상기 압축공기를 일정하게 방류시켜 상기 공기터빈(400)으로 발전을 시키면 되는 것이다.

문제는 상기 파도(500)의 파력에 의해 전진된 상기 피스톤(230)과 상기 연결봉(220)과 상기 가압판(210)을 원위치로 후퇴시키는 방법이다. 그 후퇴시키는 힘은 네(4)가지 정도가 가능하다.

첫째 ; 상기 가압판(210) 배면의 해수(510)가 아래로 빠져나가는 힘

둘째 ; 상기 실린더(240)를 도면의 좌측으로 기울여 상기 피스톤(230)과 상기 연결봉(220)과 상기 가압판(210) 전체중력의 경사면에 대한 하향 분력

셋째 ; 상기 실린더(240)내의 상기 피스톤(230) 후방 쪽 공간(260)의 음압(이때 상부 환기구(270)는 항상 닫혀있어야 한다.

넷째 ; 상기 가압판(210) 뒤쪽의 스프링(280)의 탄성력

상기 네(4)가지의 힘 중 어느 각각 또는 조합으로 상기 파도(500)의 파력에 의해 전진된 상기 피스톤(230)과 상기 연결봉(220)과 상기 가압판(210)을 원위치로 후퇴시킬 수 있다.

이때, 상기 피스톤(230)이 원위치로 후퇴하면서 상기 실린더(240) 안 상기 피스톤(230) 전방 쪽 공간(250)으로 상부 공기 흡입구(290)를 통해 새로운 공기가 흡입된다. 상부 공기 흡입구(290)를 통해 흡입된 새로운 공기가 다음번 상기 피스톤(230) 운동으로 상기 초대형 고무풍선(300) 안으로 연속적으로 밀려들어가 압축되는 것이다. 그리고 일반 공기를 압축시켜 파력발전을 할 때는 상기 공기터빈(400)의 도면 왼쪽 공기 밀폐구(410)를 항상 열어 놓아야한다.

한편, 이산화탄소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기 대신에 초대형 고무풍선 안에 압축시켜 사용하고자 할 때는, 상기 공기 밀폐구(410)로 상기 "파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템" 안의 전체 공기를 빼내고 영구 밀폐시킨 후, 그 대신에 상기 초대형 고무풍선(300)의 도면 오른쪽 중간쯤에 제공된 환경유해기체 주입구(330)로 환경유해기체를 주입시키고 상기에 설명한 압축공기를 이용한 파력발전 과정을 반복 하게 되면, 바로 밀폐된 초대형 기체 저장고 안에 영구적으로 폐기되어 저장된 이산화탄소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기 대신에 활용하여 오히려 파력으로 친환경적인 청정에너지를 무한정 얻을 수 있게 되는 것이다.

[효과]

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템에서는 파도의 변동유속을 직접 이용하기 보다는 그 파력을 이용하여 대형의 파력식 공기펌프를 통해 공기를 초대형 풍선에 충분히 채워 저장한 후 필요할 때 풍선에 저장된 압축공기를 방출하여 공기터빈을 돌려 전기를 생산하므로 고정출력의 발전을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 일단 초대형 고무풍선에 공기를 대량으로 압축해 놓으면 아무 때고 예를 들어 전력 소모가 심한 여름 폭서기에 전력을 집중하여 생산할 수 있는 효과도 있다.

한편, 본 발명에서는 밀폐된 초대형 기체 저장고 안에 영구 저장된 이산화탄소와 같은 지구온난화에 악영향을 미치는 환경유해기체들을 공기대신에 압축하여 사용할 경우, 영구적으로 밀폐시켜 저장해야 할 환경유해기체들을 이용하여 오히려 친환경적이며 청정한 에너지를 무제한 양산해 낼 수 있다는 효과도 있다.

이상에서 본 발명의 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템을 도시한 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 대형 부유식 파력발전소 시스템

200 : 파력식 대형 공기펌프

210 : 가압판 220 : 연결봉

230 : 피스톤 240 : 실린더

250 : 피스톤(230) 전방 쪽 공간 260 : 피스톤(230) 후방 쪽 공간

270 : 상부 환기구 280 : 가압판(210) 뒤쪽 스프링

290 : 공기 흡입구

300 : 초대형 고무풍선

310 : 공기 주입구 320 : 공기 배출구(방류구)

330 : 환경유해기체 주입구

400 : 공기터빈 410 : 공기 밀폐구

500 : 파도

510 : 가압판(210) 배면의 해수

Claims

가압판과 연결봉과 피스톤과 실린더로 구성된 파력식 대형 공기펌프가 제공되고,

상기 파력식 대형 공기펌프에 초대형 고무풍선이 연결되고,

상기 초대형 고무풍선에 공기터빈이 연결되는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈.
제1항의 상기 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈이 해상의 대형 부유식 구조물위에 장착되는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템.
제1항의 상기 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈이 해안에 고정된 대형 구조물위에 장착되는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템.
제1항, 제2항, 그리고 제3항에 있어서,

상기 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈에서 압축공기 대신에 압축된 환경유해기체를 이용하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 파력발전기 모듈과 그 파력발전기 모듈을 장착한 파력발전소 시스템.