KR20090128594A - 해양발전소 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무한 청정에너지 중의 하나인 해양에너지 즉, 바람, 조류, 파도, 조차(조수간만의 차이)를 이용하여 전기를 생산하는 해양발전소 시스템에 관한 것으로서, 무동력 수동식 윈치를 이용하여 물체를 권양하는 원리를 응용하여,

제1단계 : 사람의 손 대신에 해양에너지 즉, 바람, 조류, 파도, 조차(조수간만의 차이)를 이용하여 무동력 수동식 윈치를 작동시키고,

제2단계 : 무동력 수동식 윈치를 통하여 중력블록을 들어 올려 중력블록 아래에 부착된 고무튜브에 공기를 흡입시켜 위치에너지를 충분히 저장한 후,

제3단계 : 아무 때고 필요할 때 무동력 수동식 윈치를 풀어 중력블록의 중력으로 고무튜브를 내리눌러 고무튜브에 저장된 공기를 방류시켜 고무튜브 하단에 연결된 공기터빈을 돌려 전기를 생산하는 해양발전소 시스템에 관한 것이다.

재래의 해양발전 방식은, 본 발명에서처럼 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 전기를 생산하지 않고, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 일예로써, 파도의 경우 파도의 진동주기를 갖는 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 돌려 전기를 생산하는 방식을 사용하고 있으나, 어떤 방식의 터빈을 사용하든 변동유속을 갖는 파도의 특성상 심한 출력변동의 문제점이 지적되고 있는 상황이다. 또 다른 일예로 조력발전 시스템은 일정 지역을 제방으로 막고 그 중간 지점에 조력터빈을 설치하여 발전하는 방식이다. 이 방식은 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점이 있 다.

본 발명에서는, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산하기 보다는, 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산함으로써, 재래의 해양발전방식 일예로써 파도로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산할 때처럼 심한 출력변동의 문제점을 보완하는 장점이 있으며, 또 다른 일예로써 재래의 조력발전 시스템의 경우처럼 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점도 보완할 수 있는 장점이 있다.

또한, 일단 고무튜브에 공기를 대량으로 저장해 놓으면 아무 때고 예를 들어 전력 소모가 심한 하루 중 저녁이나, 일 년 중 여름 폭서기에 전력을 집중하여 생산할 수 있는 장점도 있다.

한편, 본 발명에서는 주민들이 자기 지역에 건설을 꺼리는 쓰레기 소각장이나, 화장장 등과 같은 님비시설물들을 위치에너지 축적용 중력블록 대용으로 활용할 경우 해양에너지와 님비시설물들을 결합시켜 청정한 에너지를 무제한 양산해 낼 수 있다는 장점을 갖고 있다.

해양에너지, 바람, 조류, 파도, 조차, 해양발전소, 님비시설물

Description

해양발전소 시스템 {A Ocean-Power Plant System}

본 발명은 무한 청정에너지 중의 하나인 해양에너지 즉, 바람, 조류, 파도, 조차(조수간만의 차이)를 이용하여 전기를 생산하는 해양발전소의 기술분야에 관한 것이다.

본 발명은 무한 청정에너지 중의 하나인 해양에너지 즉, 바람, 조류, 파도, 조차(조수간만의 차이)를 이용하여 전기를 생산하는 해양발전소의 기술분야에 관한 것으로서,

재래의 해양발전 방식은, 본 발명에서처럼 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산하지 않고, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 일예로써, 파도의 경우 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 발생할 수 있다. 또 다른 일예로써 재래의 조력발전 시스템의 경우는 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점이 있다.

본 발명의 해양발전소 시스템에서는, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산하기 보다는, 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산함으로써, 재래의 해양발전방식 일예로써 파도로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산할 때처럼 심한 출력 변동의 문제점을 보완하며, 또 다른 일예로써 재래의 조력발전 시스템의 경우처럼 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점을 보완하는 기술에 관한 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 재래의 해양발전 방식은 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 일예로써, 파도의 경우 파도의 진동주기를 갖는 변동유속을 이용하여 웰즈터빈 등을 돌려 전기를 생산하는 방식을 사용하고 있으나, 어떤 방식의 터빈을 사용하든 변동유속을 갖는 파도의 특성상 심한 출력변동의 문제점이 발생할 수가 있다. 또 다른 일예로 조력발전 시스템은 일정 지역을 제방으로 막고 그 중간 지점에 조력터빈을 설치하여 발전하는 방식으로 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점이 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 해양발전소 시스템에서는, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산하기 보다는, 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산함으로써, 재래의 해양발전방식 일예로써 파도로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산할 때처럼 심한 출력 변동의 문제점을 보완하며, 또 다른 일예로써 재래의 조력발전 시스템의 경우처럼 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점을 보완하는 것이 첫 번째 주요 과제이다.

한편, 본 발명에서는 주민들이 자기 지역에 건설을 꺼리는 쓰레기 소각장이나, 화장장 등과 같은 님비시설물들을 위치에너지 축적용 중력블록 대용으로 활용할 경우 해양에너지와 님비시설물들을 결합시켜 무한 청정에너지를 양산해 낼 수 있도록 하는 것이 두 번째 주요 과제이다.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위해, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산하기 보다는, 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산해 내는 것이다.

또한, 상기 두 번째 과제를 해결하기 위해, 주민들이 자기 지역에 건설을 꺼리는 쓰레기 소각장이나, 화장장 등과 같은 님비시설물들을 위치에너지 축적용 중력블록 대용으로 활용하는 것이다.

아래에서, 본 발명에 따른 해양발전소 시스템의 바람직한 구체적 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1에서 본 발명의 해양발전소 시스템(100)에는

파도가 밀려오는 전방에 가력판(210)과 왕복운동봉(220)으로 구성된 운동에너지 흡수부(200)가 제공된다.

그 다음으로 상기 운동에너지 흡수부(200)의 상기 왕복운동봉(220)과 연결된 지렛대(310)와 무동력 수동식 윈치(320)와 중력블록(330)과 상기 중력블록(330) 아래 부착된 고무튜브(340)로 구성된 위치에너지 축적부(300)가 제공된다.

그 다음으로 상기 위치에너지 축적부(300)의 상기 고무튜브(340) 아래쪽 공기 출입구(410)와 공기터빈(420)으로 구성된 전기 발전부(400)가 제공된다.

본 발명의 해양발전 방식을 설명하면, 파도(500)가 상기 가압판(210)을 때리면 그 파력이 상기 왕복운동봉(220)을 통해 상기 지렛대(310)을 밀어 상기 무동력 수동식 윈치320)를 감는다. 상기 무동력 수동식 윈치320)가 감기면서 상기 중력블록(330)을 들어 올린다. 이때 상기 고무튜브(340)가 상기 중력블록(330)과 함께 따라 올라가면서 상기 공기출입구(410)를 통해 상기 고무튜브(300) 안에 공기가 흡입된다. 상기 과정을 반복하여 상기 중력블록(330)이 상기 에너지 축적부(300)의 상부까지 인양되어 상기 고무튜브(340) 안에 공기가 충분한 양으로 저장되면 상기 무동력 수동식 윈치(320)를 풀어 상기 중력블록(330)의 중력으로 상기 고무튜브(340)를 내리누르면 상기 고무튜브(340)에 저장된 공기가 상기 공기 출입구(320)를 통해 일정하게 방류되면서 상기 공기터빈(400)을 돌려 전기를 발전시키는 것이다.

문제는 상기 파도(500)의 파력에 의해 전진된 상기 가력판(210)과 상기 왕복운동봉(220)을 원위치로 후퇴시키는 방법이다. 그 후퇴시키는 힘은 두(2)가지 정도가 가능하다.

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

둘째 ; 전진된 상기 왕복운동봉(220)을 원위치로 당기는 스프링(230)의 탄성 력

상기 두(2)가지의 힘 중 어느 한 가지 또는 둘 모두로 상기 파도(500)의 파력에 의해 전진된 상기 가력판(210)과 상기 왕복운동봉(220)을 원위치로 후퇴시킬 수 있다.

한편, 주민들이 자기 지역에 건설을 꺼리는 쓰레기 소각장이나, 화장장 등과 같은 님비시설물들을 위치에너지 축적용 중력블록 대용으로 활용할 경우 해양에너지와 님비시설물들을 결합시켜 골치 아픈 민원을 해결하면서 동시에 무한 청정에너지를 양산해 낼 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 해양에너지의 일예로써 파도를 이용한 해양발전 시스템에 대해 설명하였다. 파도 외에 바람이나 조류와 같은 흐름에너지는 풍차나 물레방아 등을 이용해 회전운동으로 바꾸고 회전운동으로 상기 무동력 수동식 윈치(320)를 감아 위치에너지로 축적시켜 전기를 발전시킬 수 있다. 이때에는 풍차나 물레방아 등이 상기 운동에너지 흡수부(200)에 해당되는 것이다.

한편, 파도나 조차의 수면 상승 하강과 같은 위치에너지의 변화에 따른 상하운동에너지를 부력폰툰 등을 이용해 역시 상기 무동력 수동식 윈치(320)를 감아 위치에너지로 축적시켜 전기를 발전시킬 수 있다. 이때에는 역시 부력폰툰 등과 이에 연결된 왕복운동봉 등이 상기 운동에너지 흡수부(200)에 해당되는 것이다.

여기서 만약, 상기 위치에너지 축적부(300)가 심해의 해저에까지 연장되어 있고 상기 전기 발생부가 역시 해저에 제공되어 있다면, 상기 고무튜브에 저장되는 유체로서 공기 대신에 해수를 사용할 수도 있다. 이때 상기 공기터빈(420) 대신에 조력터빈과 같은 유체터빈을 사용해야 할 것이다.

본 발명의 정신은 해양에너지 즉, 바람, 조류, 파도, 조차(조수간만의 차이)의 운동에너지를 운동에너지 흡수부에서 흡수하고 흡수한 운동에너지를 위치에너지 축적부에 축적하고 축적된 위치에너지를 이용하여 전기 발전부에서 전기를 생산한다는 것이다.

이러한 본 발명의 정신을 적용한다면, 스포츠센터나 가정에 있는 각종 운동기구에 상기에서 설명한 운동에너지 흡수부를 연결하고 이를 건물 지하나 옥상이나 지붕에 설치된 위치에너지 축적부에 연결하여 각종 운동기구에서 발생하는 운동에너지를 위치에너지로 축적하여 필요할 때 공기터빈으로 발전을 시킨다면 스포츠센터나 각 가정이나 아파트 단지의 전력을 일부 충당할 수 있을 것이다. 이렇듯 각종 운동기구들은 사람들이 그들을 이용해 운동하여 체력도 보강하고 그 운동에너지로 전기를 얻어 전력도 일부 충당할 수 있는 무한 청정에너지원인 것이다.

[효과]

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 해양발전소 시스템에서는, 해양에너지로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산하기 보다는, 일단 해양에너지를 위치에너지로 충분히 축적시킨 다음 필요할 때 공기터빈을 돌려 비교적 일정한 출력으로 전기를 생산함으로써, 재래의 해양발전방식 일예로써 파도로 곧바로 직접 터빈을 돌려 전기를 생산할 때처럼 심한 출력변동의 문제점을 해결하는 효과가 있으며, 또 다른 일예로써 재래의 조력발전 시스템의 경우처럼 제방 건설에 막대한 건설비가 투입되어야 하는 경제적 단점을 해결하는 효과가 있다.

한편, 본 발명에서는 주민들이 자기 지역에 건설을 꺼리는 쓰레기 소각장이나, 화장장 등과 같은 님비시설물들을 위치에너지 축적용 중력블록 대용으로 활용할 경우 해양에너지와 님비시설물들을 결합시켜 민원도 해결하고 동시에 무한 청정에너지를 양산해 낼 수 있다는 효과도 있다.

이상에서 본 발명의 해양발전소 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 : 해양발전소 시스템

200 : 운동에너지 흡수부

210 : 가력판 220 : 왕복운동봉

230 : 스프링

300 : 위치에너지 축적부

310 : 지렛대 320 : 무동력 수동식 윈치

330 : 중력블록 340 : 고무튜브

400 : 전기 발생부

410 : 공기 출입구 420 : 공기터빈

500 : 파도

510 : 가력판(210) 배면의 해수

Claims (5)

1. 파력의 운동에너지를 흡수하기 위해 가력판과 왕복운동봉으로 구성된 운동에너지 흡수부가 제공되고,

   상기 운동에너지 흡수부와 연결된 지렛대와 무동력 수동식 윈치와 중력블록과 고무튜브로 구성된 위치에너지 축적부가 제공되고,

   상기 위치에너지 축적부와 연결된 공기 출입구와 공기터빈으로 구성된 전기 발생부가 제공되는 것을 특징으로 하는 해양발전소 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   파력의 운동에너지를 흡수하기 위해 가력판과 왕복운동봉으로 구성된 운동에너지 흡수부 대신에

   바람이나 조류와 같은 유체 운동에너지를 흡수하기 위해 풍차의 날개와 풍차의 회전축으로 구성된 운동에너지 흡수부가 제공되는 것을 특징으로 하는 해양발전소 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   파력의 운동에너지를 흡수하기 위해 가력판과 왕복운동봉으로 구성된 운동에너지 흡수부 대신에

   파도나 조차와 같이 수면이 상승 하강하는 위치변동에너지를 흡수하기 위해 부력폰툰과 부력폰툰에 연결된 왕복운동봉으로 구성된 운동에너지 흡수부가 제공되는 것을 특징으로 하는 해양발전소 시스템.
4. 제1항, 제2항, 그리고 제3항에 있어서,

   상기 해양발전 시스템의 원리를 응용하여,

   스포츠센터와 가정에 설치된 각종 운동기구에 상기 운동에너지 흡수부와 상기 위치에너지 축적부와 상기 전기 발전부가 연결되어 각종 운동기구에서 발생하는 운동에너지를 상기 운동에너지 흡수부에서 흡수하고 상기 위치에너지 축적부에 위치에너지로 축적하여 상기 전기 발전부를 통해 전기를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 해양발전 시스템.
5. 제1항, 제2항, 제3항, 그리고 제4항에 있어서,

   상기 위치에너지 축적부가 심해의 해저에까지 연장되어 있고,

   상기 전기 발생부가 역시 해저에 제공된다면,

   상기 고무튜브에 흡입되는 유체로서 공기 대신에 해수를 사용할 수도 있는 것을 특징으로 하는 해양발전 시스템.

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