KR20100033099A - 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치에 관한 것으로서, 특히 다수개의 프로펠러가 일정 간격으로 연속하게 장착된 다수개의 샤프트를 장착하고, 조수유도수단을 이용하여 프로펠러에서 배출된 조수와 새로 유입된 조수의 속도를 증가시켜 각각의 프로펠러가 잘 회전되도록 함으로써 좁은 면적에서 많은 양의 전력을 생산하고, 생산된 전력을 소비처인 육지로 이송하는 전력이송장치를 포함하여 아래 여섯 가지 각각의 장치로 이루어져 있다.
첫째, 연속 프로펠러 장치
둘째, 조수유도수단
셋째, 조수의 압력을 높이기 위한 가수압장치
넷째, 네 곳에 앵카를 설치한 고정식앵카
다섯째, 물 위에 설치한 부력수단
여섯째, 전력이송장치
본 발명은 방조제를 막아 조력 발전 설비를 건설하는 기존 방조제 건설에 비하여 생태계 파괴 문제, 건설 비용 문제, 어업 보상 문제, 갯벌 보전 문제와 같은 어려운 문제들을 거치지 않고, 조력을 이용하여 저렴한 건설 비용으로 전력을 생산할 수 있으며, 특히 유속이 빠른 여울목이나 섬과 섬 사이의 좁은 곳에 본 발명의 조력 발전 장치를 설치하면 좁은 여울목이 더 좁아지는 병목현상이 되므로 같은 비용으로 몇 배의 효과를 얻을 수 있는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치는, 조수의 흐름에 의해 무동력으로 회전되어 전력을 생산하는 전력생산수단과; 조수의 흐름을 상기 전력생산수단 측으로 유도하는 조수유도수단과; 상기 전력생산수단을 수면 근방으로 부상시키기 위한 부력수단과; 상기 부력수단을 해저의 지면과 연결하는 위치고정수단으로 이루어지되, 상기 전력생산수단은, 상기 조수유도수단 방향으로 배치되는 샤프트와; 상기 샤프트에 일정한 간격으로 장착된 다수개의 프로펠러와; 상기 샤프트의 끝단에 연결되어 전력을 생산하는 발전장치로 이루어지고, 상기 프로펠러와 프로펠러 사이에는 조수순환부가 형성되며, 상기 조수유도수단은 다수개로 이루어져 각각의 상기 프로펠러의 전방에 배치되어, 상기 프로펠러로 유입되는 조수의 속도가 증가되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
연속 프로펠러 장치, 조수유도수단, 가수압장치, 고정식앵카, 부력수단, 전력이송장치

Description

연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치 { FLOATING TIDAL POWER GENERATION SYSTEM HAVING PROPELLERS }
본 발명은 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 샤프트에 다수개의 프로펠러를 일정 간격으로 연속하게 장착하고, 조수유도수단을 이용하여 프로펠러에서 배출된 조수와 새로운 유입된 조수의 속도를 증가시켜 각각의 프로펠러가 잘 회전되도록 함으로써 좁은 면적에서 많은 양의 전력을 생산할 수 있는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치에 관한 것이다.
일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 화력발전의 경우 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 양의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 많은 어려움이 예견되고 공해도 큰 문제가 되고 있으며, 원자력발전의 경우는 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점을 안고 있다.
따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법 이 요구되고 있다.
한편, 석유나 석탄자원이 필요 없고 방사능이나 핵폐기물 문제가 없는 발전방법으로는 태양열발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 가운데 조수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용한 것이 조력발전이다.
간조에서 만조로 갈수록 점차 해수면이 차오르게 되고, 이에 따라 조수가 연안쪽으로 수평이동하게 된다.
조력발전은 이러한 조수의 유입방향 쪽에 수차를 설치하여 수차가 조수에 의해 회전되면 그 회전력에 의해 발전기를 구동하여 이로부터 전력을 생산하는 방식이다.
지구와 달이 존재하는 한 항상 균일한 조수의 수평이동이 이루어지게 되므로 조력발전에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
그런데, 종래 대부분의 조력 발전 장치들은 고정된 장소에 그리고 고정된 방향으로 수차를 설치하고 있다.
그러나 조수의 방향과 조력은 시간에 따라 수시로 변하게 되므로, 종래의 조력 발전 장치는 조수의 변화에 따라 효율적으로 발전을 하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 부력수단은 양 측면 혹은 조력 발전 장치의 밑에 설치되어 있어 부력수단 자체가 조류의 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
본 발명은 하나의 샤프트에 다수개의 프로펠러를 일정 간격으로 연속하게 장착하고, 조수유도수단을 이용하여 프로펠러에서 배출된 조수와 새로운 유입된 조수의 속도를 증가시켜 각각의 프로펠러가 잘 회전되도록 함으로써 좁은 면적에서 많은 양의 전력을 생산할 수 있는 연속 프로펠러가 장착된 조력 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치는, 조수의 흐름에 의해 무동력으로 회전되어 전력을 생산하는 전력생산수단과; 조수의 흐름을 상기 전력생산수단 측으로 유도하는 조수유도수단과; 상기 전력생산수단을 수면 근방으로 부상시키기 위한 부력수단과; 상기 부력수단을 해저의 지면과 연결하는 위치고정수단으로 이루어지되, 상기 전력생산수단은, 상기 조수유도수단 방향으로 배치되는 샤프트와; 상기 샤프트에 일정한 간격으로 장착된 다수개의 프로펠러와; 상기 샤프트의 끝단에 연결되어 전력을 생산하는 발전장치로 이루어지고, 상기 프로펠러와 프로펠러 사이에는 조수순환부가 형성되며, 상기 조수유도수단은 다수개로 이루어져 각각의 상기 프로펠러의 전방에 배치되어, 상기 프로펠러로 유입되는 조수의 속도가 증가되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 조수유도수단은, 각각의 상기 프로펠러의 전면 양측에 경사지게 장착되는 측면판을 포함하여 이루어지되, 상기 측면판은 상기 프로펠러의 전면에서 멀어 질수록 점점 벌어지게 형성된다.
상기 조수유도수단은, 상기 조수순환부의 바닥에 장착되는 제2저면판을 포함하여 이루어지되, 상기 제2저면판에는 상하 방향으로 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 하부에서 흐르는 조수는 상기 관통부의 상하부 압력 차이에 의해 상기 관통부를 통해 상기 조수순환부로 유입된다.
상기 측면판을 외측 방향으로 돌출되게 형성하되, 앞 부분에 장착된 상기 측면판보다 뒷 부분에 장착된 다른 상기 측면판이 더 돌출 형성되어 측면에서 흐르는 조수를 상기 조수순환부 측으로 유도한다.
상기 조수유도수단은, 상기 프로펠러의 전방 상부에 회전 가능하게 장착되어 조수의 유량을 조절하는 가수압장치를 포함하여 이루어진다.
상기 부력수단은 상기 조수수환부의 상부에 배치되고, 하단 가운데 부분에 위로 볼록한 곡선부가 형성되되, 상기 곡선부의 전방에는 상기 프로펠러가 배치되어, 상기 프로펠러에서 배출된 조수가 상기 곡선부에 의해 형성된 공간을 통해 유동한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하나의 샤프트에 다수개의 프로펠러를 장착하고, 조수유도수단이 각각의 프로펠러로 유입되는 조수의 속도를 증가시켜 효율적으로 많은 양의 전력을 생산할 수 있다.
둘째, 두 개의 측면판이 프로펠러의 전면에서 멀어질수록 점점 벌어지는 형상으로 장착되므로, 프로펠러의 전방에서 유입되는 조수를 프로펠러의 가운데 부분으로 모아주게 되어 조수의 속도가 증가하며, 이로 인해 프로펠러가 더 잘 회전하게 된다.
셋째, 조수순환부의 하부에 관통부가 형성된 제2저면판이 장착되고, 관통부의 하부에서 흐르는 조수가 관통부를 통해 유입되므로 각각의 프로펠러에 대해 속도가 빠른 조수를 유도할 수 있으므로 다수개의 프로펠러를 빨리 회전시킬 수 있다.
넷째, 앞 부분에 장착된 측면판보다 뒷 부분에 장착된 다른 측면판이 더 돌출 형성됨으로써, 측면에서 흐르는 조수는 측면판에 부딪혀 조수순환부 내부로 유도되고, 이로 인해 프로펠러가 더 잘 회전하게 된다.
다섯째, 프로펠러의 전방 상부에 가수압장치를 회전 가능하게 장착함으로써, 조수에 따라 가수압장치를 회전시켜 각도를 조절하여 사용함으로써 조수의 유량을 조절할 수 있다.
여섯째, 부력수단의 하단 가운데 부분에 위로 볼록한 곡선부가 형성됨으로써, 상기 프로펠러에서 배출된 조수가 곡선부에 의해 형성된 공간을 통해 유동되므로 조수에 대한 부력수단의 저항력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A에서 바라본 단면도이며, 도 3은 도 1 의 B-B에서 바라본 단면도이고, 도 4는 도 1의 C-C에서 바라본 단면도이며, 도 5는 제2실시예의 단면도이고, 도 6은 제3실시예의 사시도이며, 도 7는 도 1의 분해사시도이고, 도 8은 제4실시예의 분해사시도이며, 도 9는 제5실시예의 분해사시도이고, 도 10은 부력수단과 가수압장치의 사시도이며, 도 11은 위치고정수단의 사시도이고, 도 12는 수차의 정면도이며, 도 13은 드럼의 사시도이고, 도 14는 전선의 일부분의 정면도이며, 도 15는 전력이송장치의 사시도이다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속 프로펠러가 장착된 조력 발전 장치는, 전력생산수단과, 조수유도수단과, 부력수단(900)과, 위치고정수단(1000) 등으로 이루어진다.
상기 전력생산수단은 조수의 흐름에 의해 무동력으로 회전되어 전력을 생산한다.
상기 전력생산수단은 샤프트(100)와 프로펠러(200)와 발전장치(300)로 이루어진다.
상기 샤프트(100)는 조수가 흐르는 방향으로 길게 형성되고, 상기 부력수단(900)의 하부에 회전 가능하게 장착된다.
상기 프로펠러(200)는 다수개로 이루어져 상기 샤프트(100)에 일정한 간격으로 고정 장착된다.
연속의 상기 프로펠러(200) 장치는 한 개의 샤프트에 새로운 조수가 유입되는 이적거리를 두고 상기 프로펠러(200)를 설치하며 역시 같은 방법으로 제2 내지 제3 제4의 상기 프로펠러(200)를 연속적으로 설치한다.
수심이 깊은 곳에서는 상기 프로펠러(200)를 크게 하면서 강폭의 길이에 맞춰 여러개의 상기 프로펠러(200)를 설치할 수 있으며, 수심이 낮은 곳에서는 상기 프로펠러(200)를 작게 제작하여 강폭의 길이와 동일하게 여러개를 설치하여 좁은면적에서 많은 전력을 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 상기 샤프트(100)에 상기 프로펠러(200) 3개를 장착하였다.
위와 같은 상기 프로펠러(200)가 장착된 상기 샤프트(100) 또한 3개를 장착하였다.
즉, 본 실시예에서는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 프로펠러(200)를 가로와 세로 각각 3개씩 장착하여 총 9개를 장착하였다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 프로펠러(200) 3개를 장착한 상기 샤프트(100)를 아래에 3개, 중간에 3개, 위에 3개를 장착할 수도 있다.
조수 간만의 차이가 큰 갯고랑 또는 강에 설치하면 아래에 장착된 프로펠러(200)가 회전하고, 강물의 수위가 높아지면 여러개의 프로펠러(200)가 회전하게 되고, 홍수가 나는 등 강물의 수위가 더 높아지면 상기 부력수단(900)에 의해서 물위로 뜨게 되고 프로펠러(200)는 연속적으로 회전하여 많은 전력을 생산한다.
도 6의 제3실시예에 따른 조력 발전 장치는 아래에 장착된 9개의 프로펠러(200)가 회전하고, 물이 서서히 차기 시작하면 중간에 장착된 9개의 프로펠러(200)과 아래에 장착된 프로펠러(200)와 같이 회전하게 되며, 물이 더 차기 시작하면 위에 장착된 9개의 프로펠러(200)가 아래와 중간에 장착된 프로펠러(200)와 같이 돌게 되므로 이와 같은 방법으로 다수개의 상기 프로펠러(200)를 연속으로 장 착하여 수십개의 상기 프로펠러(200)를 회전시켜 전력을 얻을 수 있다.
상기 샤프트(100)의 끝단에는 상기 샤프트(100)의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전장치(300)가 장착된다.
상기 샤프트(100)의 회전에 의해 전력을 생산하는 상기 발전장치(300)는 공지된 기술을 사용하면 충분하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 발전장치(300)에서 육지로 전력을 이송하는 전력이송장치(1200)가 상기 위치고정수단(1000)에 장착되고, 상기 위치고정수단(1000)은 고정줄(1020)에 의하여 장착된다.
상기 전력이송장치(1200)는 수차(1210)와 드럼(1220)으로 이루어지고, 상기 전력이송장치(1200)에는 육지로 전력을 이송하는 출력전선(1110)이 장착되어 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 수차(1210)의 양 측면에는 조수유입관(1211)과 조수배출관(1212)이 장착되어 있으며, 상기 조수배출관(1212)에는 체크밸브(1213)가 장착되어 조수가 상기 조수유입관(1211)으로 유입되어 상기 수차(1210)를 회전시키고 상기 조수배출관(1212)을 통해 배출되도록 한다.
이때 상기 체크밸브(1213)가 장착되어 있어 조수가 상기 조수배출관(1212)으로 유입되지 않으므로 상기 수차(1210)는 한 방향으로만 회전한다.
떠 있는 프로펠러 조력 발전 장치의 문제점은 바다에서 생산된 전력을 수요처인 육지로 공급하는 문제가 가장 난제로 대두되어 왔는데, 상기 전력이송장치(1200)로 문제점을 해결하였다.
조력 발전 장치에서 생산된 전력은 상기 출력전선(1110)과 전선(1100)을 통 하여 육지선로와 연결하는 과정은 다음과 같다.
상기 전선(1100)을 보호하기 위하여 상기 전선(1100)에 천과 철심으로 만들어진 피복을 씌우는 방법과, 고압고무 호스 속으로 상기 전선(1100)을 넣어 사용하는 두 가지 방법 중 하나를 택하여 도 14에 도시된 바와 같이 상기 전선(1100)을 와이어로프(1230)와 묶는다.
이때, 상기 전선(1100)을 보호하기 위하여 도 14에 도시된 바와 같이 상기 전선(1100)을 상기 와이어로프(1230)보다 느슨하게 묶는다.
상기 와이어로프(1230)를 고정줄(1020)과 같이 묶어 상기 와이어로프(1230)와 고정줄(1020)이 같이 돌도록 하며 이때 상기 전선(1100)도 따라서 같이 돌게 한다.
떠 있는 조력 발전 장치는 밀물과 썰물 때마다 방향이 바뀌므로 상기 고정줄(1020)과 전선(1100)이 꼬이게 되는데 이때 상기 고정줄(1020)에 꼬이는 상기 전선(1100)은 콘크리트 구조물(1010)에 설치된 드럼(1220)에 의하여 강제로 풀리게 된다.
또한 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 전력이송장치(1200)는 고정식이므로 유입되는 조수가 밀물이나 썰물 중 한곳만 유입되기 때문에 하루 12두시간은 계속 상기 전선(1100)을 감으려고 한다.
상기 전선(1100)이 여유가 있으면 감기고 여유가 없으면 수차는 돌아가려고는 하지만 상기 전선(1100)이 당기고 있기 때문에 돌지는 않는다.
상기 고정줄(1020)에 감긴 상기 전선(1100)은 어느 정도 감기고 나면 풀어지 려고 하는 자기 작용으로 인하여 풀리게 되어 상기 전선(1100)은 상기 드럼(1220)에 되감기게 된다.
상기 드럼(1220)은 도 11 또는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 수차(1210)와 같이 붙어 있으므로 상기 드럼(1220)과 수차(1210)는 같이 회전한다.
상기 드럼(1220)과 수차(1210)의 둘레가 상기 고정줄(1020)의 수십배에 달하므로 상기 드럼(1220)이 한바퀴만 풀려도 상기 전선(1100) 길이가 길기 때문에 가는 상기 고정줄(1020)을 수십번 감고도 남으므로 이 장치는 조력 발전 장치의 전력 이송 문제를 해결하는 획기적인 장치이다.
이때, 상기 드럼(1220)에는 기억자 L보(1221)가 회전 가능하게 장착되어 상기 전선(1100)은 상기 기억자 L보(1221) 내에 삽입된다.
본 발명의 조력 발전 장치의 회전시에 상기 기억자 L보(1221)는 회전되어 상기 전선(1100)의 방향을 잡아준다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발전장치(300)는 조수가 유입되지 않도록 밀폐된 공간으로 형성한다.
또한 상기 발전장치(300)는 상기 샤프트(100)의 끝 부분에 장착된 상기 프로펠러(200)와 거리를 벌려 장착함으로써, 상기 프로펠러(200)에서 배출되는 조수가 잘 빠지도록 한다.
상기 프로펠러(200)를 잘 회전시키기 위하여 상기 프로펠러(200)의 전방 및/또는 하부에는 조수의 흐름을 상기 프로펠러(200)의 전방으로 유도하는 상기 조수유도수단이 장착된다.
상기 조수유도수단은 다수개로 이루어져 각각의 상기 프로펠러(200)의 전방 및/또는 하부에 배치되어, 상기 프로펠러(200)로 유입되는 조수의 속도가 증가 되도록 유도한다.
제1의 프로펠러(200)를 통과한 약해진 조수는 조력 발전 장치 밑부분에서 유입되는 빠른 조수와 본 발명의 측면에 설치한 상기 조수유도수단을 통하여 유입된 새로운 조수와 혼합되어 약간의 이적거리를 통과하면서 처음의 조수와 같은 힘을 얻게 되어 제2의 프로펠러(200)를 회전시키고 같은 방법으로 제3, 제4의 프로펠러(200)를 가동한다.
상기 조수유도수단은 제1저면판(400)과, 제2저면판(500)과, 측면판(600)과, 가수압장치(700)와, 조수순환부(800)로 이루어진다.
상기 제1저면판(400)과 제2저면판(500)은 상기 전력생산수단의 하부에 장착되어 바닥면을 형성한다.
상기 제1저면판(400)은 사각형의 판 형상으로 형성되고, 상기 프로펠러(200)의 하부에 장착된다.
상기 제1저면판(400)에 의해 상기 프로펠러(200)의 전방으로 유입된 조수는 하부로 빠져나가지 않는다.
상기 제1저면판(400)의 상부 양측에는 사각형의 판 형상으로 형성된 상기 측면판(600)이 장착된다.
상기 측면판(600)은 각각의 상기 프로펠러(200)의 전면 양측에 경사지게 장착된다.
즉, 상기 측면판(600)은 상기 프로펠러(200)의 전면에서 멀어질수록 점점 벌어지게 형성된다.
이때 상기 측면판(600)의 높이는 높게 형성되게 함으로써, 상기 측면판(600)과 제1저면판(400)이 이루는 내부 공간으로 유입된 조수가 상기 측면판(600)의 상부로 나가지 못하도록 함이 바람직하다.
본 실시예에서는 본 발명인 조력 발전 장치의 측면에서 흐르는 조수를 더 효과적으로 유입시킬 수 있도록 하기 위해, 상기 측면판(600)을 외측 방향으로 돌출되게 형성하였다.
그리고 앞 부분에 장착된 상기 측면판(600)보다 뒷 부분에 장착된 다른 상기 측면판(600)을 더 돌출 형성되게 함으로써 측면에서 흐르는 조수를 상기 조수순환부(800) 측으로 더 잘 유도되도록 하였다.
자세하게는 앞 부분에 장착된 상기 측면판(600)보다 뒷 부분에 장착된 다른 상기 측면판(600)이 외부로 더 돌출 형성되게 한다.
그러므로 본 발명의 조력 발전 장치의 측면에 가장 인접하게 흐르는 조수는 앞 부분에 돌출되게 장착된 측면판(600)에 걸려 상기 조수순환부(800)내부로 유입되고, 측면에서 약간 더 멀리 떨어져 흐르는 조수는 측면판(600)에 걸리지 않고 뒤로 흘러가게 된다.
이때, 앞 부분의 측면판(600)에 걸리지 않고 뒤로 흘러온 조수는 더 많이 돌출되도록 뒷 부분에 장착된 측면판(600)에 의해 다른 상기 조수순환부(800) 내부로 유입된다.
상기 제2저면판(500)은 상기 프로펠러(200)와 프로펠러(200)의 사이 공간 하부에 배치되고, 상기 제1저면판(400)과 연결되도록 장착된다.
상기 제2저면판(500)에는 상하 방향으로 관통된 관통부(510)가 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2저면판(500)의 상부 즉, 상기 프로펠러(200)와 프로펠러(200)의 사이 공간에는 상기 조수순환부(800)가 형성된다.
유입된 조수는 상기 프로펠러(200)를 회전시키면서 상기 프로펠러(200)의 후면으로 이동하게 되고, 이동된 조수는 속도가 느려지게 된다.
상기 프로펠러(200) 후면의 속도가 느려진 조수의 압력은 높고, 상기 관통부(510)의 하부를 흐르는 빠른 속도의 조수는 압력이 낮기 때문에, 느려진 조수는 압력차에 의해 상기 관통부(510)의 전방 하부로 이동된다.
이로 인해 상기 관통부(510)의 하부를 흐르는 빠른 속도의 조수는 상기 관통부(510)의 후방을 통해 상기 조수순환부(800)로 유입된다.
즉, 상기 관통부(510)의 상부와 하부에 흐르는 조수의 압력이 다르기 때문에, 상기 관통부(510)의 하부에서 흐르는 조수는 상기 관통부(510)를 통해 상기 관통부(510)의 상부로 유입된다.
따라서 상기 조수순환부(800)에서는 상기 프로펠러(200)에서 배출된 조수와, 상기 관통부(510)의 하부를 흐르는 조수와, 상기 조수순환부(800)의 측면에서 흐르는 조수가 압력 차이에 의해 순환되고, 이로 인해 빠른 조수가 유입되므로 순환된 조수는 빠른 속도로 뒤에 위치한 상기 프로펠러(200)를 연속적으로 회전시킨다.
또한 상기 프로펠러(200)의 전방 상부에는 상기 가수압장치(700)가 회전 가 능하게 장착되어 상기 프로펠러(200)로 유입되는 조수의 유량을 조절한다.
상기 가수압장치(700)의 원리는 조수의 속도에 따라 상하좌우로 움직이도록 하여 상기 프로펠러(200)의 전방 상부에 설치하고, 유입되는 조수를 약 45도 내지 60도로 막아줌으로써 조수의 속도를 증가시킬 수 있다.
이때, 본 실시예의 조력 발전 장치의 무게에 의해 상기 부력수단(900)이 가라 앉게 되므로, 상기 부력수단(900)의 밑 부분과 상기 프로펠러(200)와의 간격을 두고 상기 가수압장치(700)를 필요에 따라 상하로 이동시켜 수위 조절할 수 있도록 하였다.
위 조력 발전 장치의 무게만큼 상기 부력수단(900)은 가라앉게 되고 그 가라앉은 수심 위에 조수의 압력을 높이는 댐의 수문과 같은 역할을 하는 상기 가수압장치(700)를 설치하여 45도 내지 60도 각도로 회전시킴으로써 조수에 압력을 가하게 되고, 압력된 조수는 상기 프로펠러(200) 상단 부위에 힘을 가하므로 더 많은 동력을 얻을 수 있다.
상기 가수압장치(200)는 댐의 수문과 흡사하나 다른점은 댐의 수문은 고정되어 유량의 조절 기능만 갖고 있으나 본 발명은 각도 조절뿐만 아니라 상하로 움직이므로 수심의 깊이에 따라 깊이 사용할 수 있고, 낮게도 사용할 수 있으며 앞뒤로 이동이 가능하고, 조수를 어느 지점에서 어느 각도로 얼마의 깊이를 결정하여 사용할 수 있는 네 가지 기능을 갖춘 발명 장치이다.
상기 조수순환부(800)의 상부에는 상기 전력생산수단을 수면 근방으로 부상시키기 위한 부력수단(900)이 장착된다.
종래의 상기 부력수단(900)은 상기 부력수단(900)을 조력 발전 장치의 측면 또는 밑 부분에 설치함으로써, 상기 전력생산수단으로 흐르는 조수가 상기 부력수단(900)에 의해 막히게 되는 등 조력 발전 장치 자체가 조수의 저항을 받았다.
그러나 본 실시예의 조력 발전 장치는 상기 부력수단(900)을 상기 조수순환부(800)의 상부 즉, 상기 전력생산수단의 상부에 설치함으로써 상기 전력생산수단의 측면 또는 밑 부분으로 조수가 쉽게 유입되기 때문에 상기 조수유도수단을 효과적으로 설치할 수 있고 여러개의 상기 프로펠러(200)를 연속적으로 설치할 수 있으며, 동력을 얻고자 하는 상기 프로펠러(200)를 상기 부력수단(900)의 면적만큼 더 크게 장착할 수 있으므로 같은 단위면적과 같은 비용으로 더 많은 동력을 얻을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 부력수단(900)의 하단 가운데 부분에는 위로 볼록한 곡선부(910)가 형성된다.
상기 곡선부(910)의 전방에는 상기 프로펠러(200)가 배치되어, 상기 프로펠러(200)에서 배출된 조수가 상기 곡선부(910)에 의해 형성된 공간을 통해 후방으로 원할하게 유동하도록 한다.
만일 상기 부력수단(900)의 하단이 곡선이 아닌 직선으로 형성된다면, 상기 프로펠러(200)에서 배출된 조수가 상기 부력수단(900)에 걸려 잘 유동하지 못하기 때문에 상기 부력수단(900)의 하단을 상기 곡선부(910)로 형성함이 바람직하다.
도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1저면판(400)의 하부에는 상기 부력수단(900)을 해저의 지면과 연결하는 상기 위치고정수단(1000)이 장착된다.
상기 위치고정수단(1000)은 조수의 흐름에 따라 회전 가능하도록 장착함으로써, 효율적으로 조수를 이용하도록 하였다.
상기 위치고정수단(1000)은 콘크리트 구조물(1010)의 모서리에 네 개의 짧은 앵카(1040)를 장착하여 위치가 변하지 않도록 고정한다.
상기 콘크리트 구조물(1010)에 미리 심어놓은 상기 고정줄(1020)에 조력 발전 장치를 고정시키고, 조력 발전 장치가 밀물과 썰물 때 반대방향으로 돌아가므로 이 상기 고정줄(1020)이 회전 가능하도록 회전부재(1030)를 장착한다.
조수의 속도는 지형과 위치에 따라 속도가 빠른 곳, 느린 곳 천차만별이므로 발전량을 최대한 높이려면 조수가 가장 빠른 곳에 조력 발전 장치를 설치하여야 한다.
기존 설치 방식은 한 개의 상기 앵카(1040)만 설치하여 썰물 때 고정되었던 상기 앵카(1040)가 밀물 때는 반대 방향으로 돌아서게 되므로 반대방향으로 돌아선 상기 앵카(1040)는 수십 미터 혹은 수백미터를 끌려가다가 자리를 잡게 되므로 처음 유속이 가장 빠른 위치를 선정하여 설치한 발전장치는 유속이 가장 약한 다른 엉뚱한 위치에 가 있게 되므로 발전 장치 동력은 현저히 떨어지게 된다.
이런 문제를 해결하기 위해 상기 콘크리트 구조물(1010)에 네 곳의 상기 앵카(1040)를 설치함으로써 조력 발전 장치가 처음 설치한 장소에 계속 고정되어 전력을 생산할 수 있도록 하였다.
따라서 본 발명은 상기 조수유도수단은 앞 부분에 장착된 상기 프로펠러(200)에서 사용한 조수를 뒷 부분에 장착된 상기 프로펠러(200)에 재사용할 수 있는 장치이다.
즉 조력 발전 장치의 양 측면에 조수가 유입되도록 상기 측면판(600)을 장착하고, 상기 제2저면판(500)에는 상기 관통부(510)를 형성하여 상기 관통공(510)의 하부를 흐르는 조수와 앞 부분에 장착된 상기 프로펠러(200)에서 사용한 조수를 혼합하게 한다.
이로 인해 상기 관통부(510)의 후방에서는, 앞 부분에 장착된 상기 프로펠러(200)에서 사용한 조수가 상기 관통부(510)의 후방에서 새로운 에너지원으로 변하게 되므로 뒷 부분의 상기 프로펠러(200)를 회전시킨다.
그러므로 본 실시예의 조력 발전 장치는 조수가 가장 빠른 위치를 선택하여 넓이와 길이를 자유자재로 제작 설치할 수 있으며, 좁은 공간에 많은 상기 프로펠러(200)를 설치함으로써 빠른 조수를 효과적으로 이용하여 많은 전력을 얻을 수 있다.
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.
본 실시예의 조력 발전 장치는 상기 부력수단(900)에 의해 물 위에 떠 있는 상태가 된다.
이때, 상기 부력수단(900)의 반 정도가 물에 잠기게 되고, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 프로펠러(200)는 물에 완전히 잠긴 상태이다.
본 실시예의 조력 발전 장치를 조수가 흐르는 방향으로 상기 위치고정수단(1000)을 이용하여 고정시킨다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프로펠러(200)의 전방 하부에는 상기 제1저면판(400)이 장착되고, 상기 프로펠러(200)의 전방 양측에는 상기 측면판(600)이 장착되고, 상기 프로펠러(200)의 전방 상부에는 상기 가수압장치(700)가 장착되어 있다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 조수는 상기 제1저면판(400)과 측면판(600)과 가수압장치(700)를 따라 상기 프로펠러(200)의 전방으로 흘러들어가게 된다.
이때, 상기 제1저면판(400)과 측면판(600)과 가수압장치(700)에 의해 형성된 내측 공간은 상기 프로펠러(200)와 가까워질수록 좁아지는 형상으로 형성되었기 때문에, 내측 공간으로 흘러들어간 조수의 속도는 빨라지게 된다.
따라서 속도가 빨라진 조수에 의해 상기 프로펠러(200)는 더 잘 회전하게 된다.
상기 프로펠러(200)가 회전함으로써 조수는 상기 프로펠러(200)의 후면으로 이동하게 되고, 이동된 조수는 속도가 느려지게 된다.
속도가 느려진 조수의 압력은 상승하게 되고, 상기 관통부(510)의 하부를 흐르는 빠른 속도의 조수는 압력이 낮기 때문에, 느려진 조수는 압력차에 의해 상기 관통부(510)의 전방 하부로 이동된다.
상기 프로펠러(200)의 후면에 위치하던 느려진 조수가 상기 관통부(510)의 하부로 이동하게 됨으로써, 상기 조수순환부(800)에 있던 조수는 상기 프로펠러(200)의 후면으로 이동된다.
이로 인해 상기 관통부(510)의 하부를 흐르는 빠른 속도의 조수는 상기 관통부(510)의 후방을 통해 상기 조수순환부(800)로 유입된다.
따라서 상기 조수순환부(800)의 후방에 배치되는 상기 프로펠러(200)는 상기 조수순환부(800)로 유입된 빠른 속도의 조수로 인하여 회전하게 되고, 이와 같은 방법으로 다수개의 상기 프로펠러(200)는 회전하게 된다.
또한 앞 부분에 장착된 상기 측면판(600)보다 뒷 부분에 장착된 다른 상기 측면판(600)이 외부로 더 돌출 형성되게 한다.
그러므로 측면에서 흐르는 조수의 일부는 앞 부분에 돌출되게 장착된 상기 측면판(600)에 걸려 상기 조수순환부(800)내부로 유입되고, 측면에서 흐르는 조수의 다른 일부는 상기 측면판(600)에 걸리지 않고 뒤로 흘러가게 된다.
이때, 앞 부분의 상기 측면판(600)에 걸리지 않고 뒤로 흘러온 조수는 더 많이 돌출되도록 뒷 부분에 장착된 상기 측면판(600)에 의해 다른 상기 조수순환부(800) 내부로 유입되는 것이다.
따라서 빠른 속도의 조수가 계속 유입됨으로써 상기 프로펠러(200)를 연속적으로 더 잘 회전하게 된다.
또한 상기 위치고정수단(1000)을 사용하여 썰물 때에는 썰물 방향으로, 밀물 때에는 밀물 방향으로 조력 발전 장치를 회전하도록 함으로써 24시간 전력 생산을 한다.
위와 같이 본 발명은 하나의 샤프트에 다수개의 프로펠러를 일정 간격으로 연속하게 장착하고, 조수유도수단을 이용하여 프로펠러에서 배출된 조수와 새로운 유입된 조수의 속도를 증가시켜 각각의 프로펠러가 잘 회전되도록 함으로써 좁은 면적에서 많은 양의 전력을 생산할 수 있다.
본 발명인 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A에서 바라본 단면도,
도 3은 도 1의 B-B에서 바라본 단면도,
도 4는 도 1의 C-C에서 바라본 단면도,
도 5는 제2실시예의 단면도,
도 6은 제3실시예의 사시도,
도 7는 도 1의 분해사시도,
도 8은 제4실시예의 분해사시도,
도 9는 제5실시예의 분해사시도,
도 10은 부력수단과 가수압장치의 사시도,
도 11은 위치고정수단의 사시도,
도 12는 수차의 정면도,
도 13은 드럼의 사시도,
도 14는 전선의 일부분의 정면도
도 15는 전력이송장치의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 샤프트, 200 : 프로펠러, 300 : 발전장치, 400 : 제1저면판, 500 : 제2저면판, 510 : 관통부, 600 : 측면판, 700 : 가수압장치, 800 : 조수순환부, 900 : 부력수단, 910 : 곡선부, 1000 : 위치고정수단, 1010 : 콘크리트 구조물, 1020 : 고정줄, 1030 : 회전부재, 1040 : 앵카, 1100 : 전선, 1110 : 출력전선, 1200 : 전력이송장치, 1210 : 수차, 1211 : 조수유입관, 1212 : 조수배출관, 1213 : 체크밸브, 1220 : 드럼, 1221 : 기억자 L보, 1230 : 와이어로프.

Claims (6)

  1. 조수의 흐름에 의해 무동력으로 회전되어 전력을 생산하는 전력생산수단과;
    조수의 흐름을 상기 전력생산수단 측으로 유도하는 조수유도수단과;
    상기 전력생산수단을 수면 근방으로 부상시키기 위한 부력수단과;
    상기 부력수단을 해저의 지면과 연결하는 위치고정수단으로 이루어지되,
    상기 전력생산수단은,
    상기 조수유도수단 방향으로 배치되는 샤프트와;
    상기 샤프트에 일정한 간격으로 장착된 다수개의 프로펠러와;
    상기 샤프트의 끝단에 연결되어 전력을 생산하는 발전장치로 이루어지고,
    상기 프로펠러와 프로펠러 사이에는 조수순환부가 형성되며,
    상기 조수유도수단은 다수개로 이루어져 각각의 상기 프로펠러의 전방에 배치되어, 상기 프로펠러로 유입되는 조수의 속도가 증가되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조수유도수단은,
    각각의 상기 프로펠러의 전면 양측에 경사지게 장착되는 측면판을 포함하여 이루어지되,
    상기 측면판은 상기 프로펠러의 전면에서 멀어질수록 점점 벌어지게 형성되 는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 조수유도수단은,
    상기 조수순환부의 바닥에 장착되는 제2저면판을 포함하여 이루어지되,
    상기 제2저면판에는 상하 방향으로 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 하부에서 흐르는 조수는 상기 관통부의 상하부 압력 차이에 의해 상기 관통부를 통해 상기 조수순환부로 유입되는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 측면판을 외측 방향으로 돌출되게 형성하되,
    앞 부분에 장착된 상기 측면판보다 뒷 부분에 장착된 다른 상기 측면판이 더 돌출 형성되어 측면에서 흐르는 조수를 상기 조수순환부 측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 조수유도수단은,
    상기 프로펠러의 전방 상부에 회전 가능하게 장착되어 조수의 유량을 조절하는 가수압장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부력수단은 상기 조수수환부의 상부에 배치되고, 하단 가운데 부분에 위로 볼록한 곡선부가 형성되되,
    상기 곡선부의 전방에는 상기 프로펠러가 배치되어, 상기 프로펠러에서 배출된 조수가 상기 곡선부에 의해 형성된 공간을 통해 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 연속 프로펠러가 장착된 떠 있는 조력 발전 장치.
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