KR20100062142A - 조력발전장치 - Google Patents

Abstract

본원발명의 조력발전장치는 증속기와 발전기를 포함하며, 부력선 상에 설계되는 조력발전장치에 있어서, 상기 부력선 표면 및 수심 일정 깊이까지 원통부를 형성하고, 상기 원통부는 물의 흐름에 따라 양 방향으로 개폐가 가능하도록 형성된 가변덮개부가 형성되고, 상기 원통부 내에는 회전축과 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전날개부를 포함하여 구성하도록 하는 것에 의해, 보다 효율이 좋은 조력발전장치를 제공하도록 한다.

조력, 원통부, 바가지부, 가변덮개, 개폐부재

Description

조력발전장치{Tidal power generating apparatus}

본 발명은 조력발전장치에 관한 것으로, 특히 물의 표면과 수심에 설비를 설치하여 물의 표면과 수심의 물 유동성 전부를 이용하여 발전을 행할 수 있도록 한 조력발전장치에 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 함으로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 많은 어려움이 예견되고 있으며, 공해도 큰 문제가 되고 있다. 또한, 원자력발전의 경우는 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점을 안고 있다. 따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

한편, 석유나 석탄자원이 필요 없고 방사능이나 핵폐기물 문제가 없는 발전방법으로는 태양열발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 가운데 조 수간만의 차이에 따라 조수가 수평이동하는 힘을 이용한 것이 조력발전이다.

다시 말해, 간조에서 만조로 갈수록 점차 해수면이 차오르게 되고, 이에 따라 조수가 연안쪽으로 수평이동하게 되는데, 이러한 조수의 유입방향 쪽에 수차를 설치하여 수차가 조수에 의해 회전되면 그 회전력에 의해 발전기를 구동하여 이로부터 전력을 생산하는 방식이 조력발전으로, 지구와 달이 존재하는 한 항상 균일한 조수의 수평이동이 이루어지게 되므로 조력발전에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.

보다 구체적으로는, 동일한 장소에서 보다 높은 효율을 얻을 수 있는 조력발전장치를 개발하기 위해 많은 노력이 행해지고 있다. 예를 들어, 일본특개평 제10-115278호에는 프로펠러형의 수차를 케이싱으로 덮은 후, 정류한 조류를 상기 수차에 흐르도록 하여 발전 효율을 증가시키도록 한 조력발전장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 조력발전장치는 조류를 정류하도록 하는 점에 그치고 있기 때문에 조력발전의 효율을 향상시키는 데에는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 문제를 해결할 수 있는 보다 효율이 좋으면서도 간단한 구성을 구비한 조력발전장치를 강구하게 되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 기술적 목적은 물의 표면과 수심의 물의 유동성 전부를 이용하여 발전을 행할 수 있는 조력발전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 조력발전장치는 물의 흐름의 유동성을 이용하기 위해 회전날개바가지가 구비된 회전날개를 이용하고, 상기 회전날개바가지를 물의 양방향의 흐름에 따라 구동이 가능하도록 하는 것에 의해 조류의 양 방향의 흐름을 모두 이용하여 발전을 행할 수 있도록 한 것을 그 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해, 본원발명의 조력발전장치는 증속기와 발전기를 포함하며, 부력선 상에 설치되는 조력발전장치에 있어서, 상기 부력선 표면 및 수심 일정 깊이까지 원통부를 형성하되, 상기 원통부는 물의 흐름에 따라 양 방향으로 개폐가 가능하도록 마련되는 두 개의 가변덮개부와, 상기 원통부 내에 형성된 회전축 및 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전날개부를 포함하여 구성되며, 상기 가변덮개부는 물의 양 방향 흐름에 따라 개폐가능하도록 형성된 제1 가변덮개와 상기 제1 가변덮개의 대응되는 반대측에 마련되는 제2 가변덮개로 구성된다.

본원발명에 따른 조력발전장치의 가변덮개부는 그 외부표면에 물의 흐름에 따라 상기 가변덮개부의 이동을 가능하도록 하는 개폐부재를 설치하고, 상기 개폐부재는 일 단은 상기 가변덮개부의 표면에 부착하고, 타단은 그 내부에 공간을 갖도록 넓게 확장하도록 형성하여, 물의 흐름에 따른 유동을 상기 가변덮개부에 정확히 반영할 수 있도록 한다. 상기 개폐부재는 상기 가변덮개부 외부표면에 지그재그로 그 방향을 달리하여 설치되어, 물의 양 방향 유동흐름을 모두 반영할 수 있도록 한다.

본원발명에 따른 회전날개부는 그 끝단에 물의 흐름을 정확히 반영할 수 있도록 회전날개바가지부를 부착한다. 본원발명에 따른 조력발전장치는 물의 유속을 보다 빠르게 할 수 있도록, 원통부 전후로 유선형부재를 추가로 장착하도록 한 것을 그 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 목적은 이 기술분야에서 숙련된 당업자에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확해질 것이다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따른 조력발전장치는 물의 표면 및 수심에 따라 흐르는 조류의 흐름을 모두 이용할 수 있도록 형성하여, 발전효율의 향상을 가 져오도록 한 기술적 장점이 있다.

또한, 본원발명에 따른 조력발전장치는 물의 양 방향 흐름을 효율적으로 이용할 수 있도록 함으로서 발전효율의 향상을 가져올 수 있도록 한다.

이상에서의 서술은 특정의 실시 예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이하, 첨부되는 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 조력발전장치는 증속기(7)와 발전기(8)를 포함하며, 부력선(1) 상에 설계되는 조력발전장치에 있어서, 상기 부력선(1) 표면 및 수심 일정 깊이까지 원통부(2)를 형성하고, 상기 원통부(2)는 물의 흐름에 따라 양 방향으로 개폐가 가능하도록 형성된 가변덮개부(13)를 형성하고, 상기 원통부(2) 내에는 회전축(3)과 상기 회전축(3)을 중심으로 회전하도록 구성된 회전날개부(11)를 포함하여 구성하도록 한다.

본 발명에 따른 조력발전장치의 상기 가변덮개부(13)는 물의 양 방향 흐름에 따라 개폐가능하도록 형성된 제1 가변덮개(13a)와 상기 제1 가변덮개(13a)의 반대측에 마련되는 제2 가변덮개(13b)로 구성되어, 물의 양 방향 흐름에 의한 모든 변화를 반영할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 조력발전장치의 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)는 그 표면에 물의 흐름에 따라 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)의 이동을 가능하도록 하는 개폐부재(15)를 설치하되, 상기 개폐부재(15)의 일 단은 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)의 외부 표면에 부착하여 형성하고, 타단은 그 내부에 공간을 갖도록 넓게 확장하도록 형성하여 물의 유동을 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)에 정확히 반영할 수 있도록 하는 구성으로 설계하도록 한다. 또한, 이렇게 형성된 개폐부재(15)는 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)에 지그재그로 그 방향을 달리하여 설치하도록 하여, 물의 양 방향 흐름을 모두 반영할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 조력발전장치의 회전날개부(11)는 그 끝단에 물의 흐름을 정확히 반영할 수 있도록 바가지 형상을 갖도록 형성된 회전날개바가지부(11a)를 설계하도록 한다.

본 발명에 따른 조력발전장치는 물의 유속을 보다 빠르게 할 수 있도록, 원통부(2) 전후로 유선형부재(17)를 설계하도록 한 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 조력발전장치의 구체적인 구성을 살펴보도록 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 조력발전장치의 개략도가 개시되어 있는 바, 본 발명에 따른 조력발전장치는 부력선(1) 상에, 증속기(7)와 발전기(8)를 포함하여 설계하고, 특히 물의 표면 및 수심의 일정 길이 이하로 원통부(3)를 설계하고, 상기 원통부(3) 내에 물의 양 방향 흐름에 따라 회전하도록 형성된 회전날개부(11)를 설계하도록 한다. 상기 회전날개부(11)는 회전축(3)을 중심으로 회전하게 되며, 상기 회전축(3)은 상기 원통부(2) 양 단에 마련되는 베어링부재(4, 12)에 의해 회전을 하도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 조력발전장치는 회전축(3)에 의한 회전력을 회전축 고정풀리(10)와 벨트(5)에 의해 출력축 베벨기어(6)로 전달하며, 그 후, 상기 출력축 베벨기어(6)는 증속기에 연결되어 발전기에 필요로하는 만큼 회전을 증속하도록 한다. 그 후, 상기 증속기(7)에서 증속된 동력은 상기 도면에 도시되어 있는 발전기(8)에서 발전을 행하도록 구성되어 있다. 본 발명의 명세서에서는 조력발전을 행하기 위한 기본적인 구성에 대하여 언급하도록 하고 있으나, 이에 해당하는 각 구성부품은 이미 공지된 기술에 해당한다는 점에서, 본 발명의 명세서에서는 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c에는 본 발명의 기술적 특징인 원통부(2)의 구체적인 구성이 개시되어 있는 바, 상기 도면을 참고하여 이하에서 설명하기로 한다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조력발전장치의 원통부(2)는 물의 흐름에 따라 양 방향으로 개폐가 가능하도록 형성된 가변덮개부(13)가 형성되어 있는 바, 상기 가변덮개부(13)는 물의 양 방향 흐름에 따라 개폐가능하도록 형성된 제1 가변덮개(13a)와 상기 제1 가변덮개(13a)의 반대측에 대응되도록 마련되는 제2 가변덮개(13b)로 구성된다.

상기 도 2b 및 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 가변덮개(13a, 13b)는 물의 양 방향 흐름에 따라 서로 다르게 개폐가 행해지도록 구성되어 있다는 점에서, 언제든지 물의 흐름만 있으면, 항상 상기 원통부(2) 내에 형성된 회전날개부(11)의 회전을 가능하도록 한 것을 기술적 특징으로 한다. 도 2b에는 물의 흐름이 좌에서 우로 흐르는 경우 제1 가변덮개(13a)가 개방되고, 제2 가변덮개(13b)가 폐쇄되도록 되어 있는 모습을 나타내고 있으며, 도 2c에는 물의 흐름이 우에서 좌로 흐르는 경우 제1 가변덮개(13a)가 폐쇄되고, 제2 가변덮개(13b)가 개방하도록 되어 있는 모습이 도시되어 있다.

한편, 상술한 바와 같은 가변덮개(13a, 13b)의 이동은 상기 가변덮개(13a, 13b)의 표면에 형성된 개폐부재(15)에 의해 그 움직임이 가능하도록 되는 바, 상기 개폐부재(15)의 구체적인 형상은 도 3에 도시되어 있다. 상기 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 개폐부재(15)는 일 단이 가변덮개(13a, 13b)의 외부표면에 부착되고, 타 단은 그 내부에 공간이 형성되도록 넓게 확장되어 개방하는 형상으로 형성된다. 이러한 개폐부재(15)의 형상은 물의 유동에 의한 흐름을 보다 정확하게 반영할 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 이렇게 형성된 상기 개폐부재(15)는 상기 가변덮개(13a, 13b)의 표면에 지그재그로 그 방향을 서로 달리하여 형성되어 있는 바, 본원발명에 따른 개폐부재(15)는 이렇게 형성되어 있음으로 인해 물의 양 방향에 의한 흐름을 보다 정확하게 반영할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 조력발전장치의 원통부(2)는 그 내부에 회전날개부(11)를 형성하도록 하여, 물의 유동에 의한 흐름을 발전에 반영하도록 하고 있는 바, 본 발명에 따른 조력발전장치는 상술한 바와 같은 유속에 의한 흐름을 보다 정확히 반영하도록 하기 위해, 상기 회전날개부(11)의 끝단을 바가지 형상으로 형성하도록 한다. 상기 회전날개바가지부(11a)는 그 형상적 특징으로 인하여, 물의 유동에 의한 흐름을 보다 정확히 회전날개부(11)에 반영할 수 있다는 기술적 장점이 있다. 한편, 이와 같은 구성에 의한 동작적 특징이 도 2b 및 도 2c에 구체적으로 도시되어 있다.

구체적으로, 상술한 바와 같은 구성에 의해 형성된 원통부(2) 내의 회전날개부(11)의 구동을 도 2b 및 도 2c를 참고하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 물의 흐름이 좌에서 우로 흐르는 경우에 는 제1 가변덮개(13a)는 개방되고, 제2 가변덮개(13b)는 폐쇄된다. 따라서 물의 유동에 의한 흐름은 개방된 제1 가변덮개(13a) 부분에만 영향을 미치게 된다. 이렇게 형성된 물의 유동은 회전날개부(11)의 바가지부(11a)에 영향을 미치게 되고, 이러한 영향으로 인하여 상기 회전날개부(11)는 회전을 행하게 된다. 한편, 본 발명에 따른 원통부(2)는 보다 원활하게 회전날개부(11)의 회전이 행해질 수 있도록 상기 제1 가변덮개(13a)가 개방되는 경우, 상기 회전날개부(11)의 바가지부(11a)가 원통부(2)의 외부로 도출되도록 상기 회전날개부(11)를 설계하도록 한다.

도 2c에는 물의 유동이 우에서 좌로 흐르는 경우에 동작을 도시하고 있는 바, 본 동작은 상기 물의 유동이 좌에서 우로 흐르는 경우의 반대되는 동작으로 상기 원통부는 구동하게 됨으로, 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상술한 바와 같은 동작에 의해 본 발명에 따른 조력발전장치의 원통부(2)의 회전날개부(11)가 회전하게 된다.

도 4에는 본 발명에 따른 조력발전장치의 또 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 조력발전장치의 원통부(2)는 그 외부 전후로 유선형부재(17)를 설치하도록 한다. 즉, 원통부(2) 전후로 유선형부재(17)를 설계하도록 하는 것에 의해, 물의 유동에 의한 흐름을 보다 빠르게 형성하도록 함으로써, 상기 원통부(2) 내에 형성된 회전날개부(11)의 회전을 보다 빠르게 구성할 수 있다는 기술적 장점 이 있다.

또한, 본원발명에 따른 조력발전장치는 바다의 조력뿐만 아니라, 강의 유동성이나 바다 해류의 유동성 또는, 간척지만의 배수유동성, 제철수 방유 유동성 등 물의 유동성이 있는 곳에서는 언제든지 그 이용발전이 가능하다는 기술적 장점이 있다.

도 1은 본원발명에 따른 조력발전장치의 개략도이다.

도 2a는 본원발명에 따른 조력발전장치의 원통부의 확대도이다.

도 2b와 도 2c는 본원발명에 따른 조력발전장치의 원통부 내의 회전날개의 물의 양 방향 흐름에 의한 움직임을 도시한다.

도 3은 본원발명에 따른 조력발전장치의 원통부의 가변덮개부의 구체적인 구성을 도시한다.

도 4는 본원발명에 따른 조력발전장치의 다른 실시예를 도시한다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 부력선 2 : 원통부

3 : 회전축 7 : 증속기

8 : 발전기 11 : 회전날개부

13 : 가변덮개부 15 : 개폐부재

17 : 유선형부재

Claims (7)

1. 증속기(7)와 발전기(8)를 포함하며, 부력선(1) 상에 설치되는 조력발전장치에 있어서,

   상기 부력선(1) 표면 및 수심 일정 깊이까지 원통부(2)를 형성하되, 상기 원통부(2)는 물의 흐름에 따라 양 방향으로 개폐가 가능하도록 마련되는 두 개의 가변덮개부(13)와, 상기 원통부(2) 내에 형성된 회전축(3) 및 상기 회전축(3)을 중심으로 회전하도록 구성된 회전날개부(11)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가변덮개부(13)는 물의 양 방향 흐름에 따라 개폐가능하도록 형성된 제1 가변덮개(13a)와 상기 제1 가변덮개(13a)의 대응되는 반대측에 마련되는 제2 가변덮개(13b)로 구성된 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)는 그 외부표면에 물의 흐름에 따라 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)의 이동을 가능하도록 하는 개폐부재(15)를 설치한 것을 특 징으로 하는 조력발전장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 개폐부재(15)는 일 단은 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)의 표면에 부착하고, 타단은 그 내부에 공간을 갖도록 넓게 확장하도록 형성하여, 물의 흐름에 따른 유동을 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b)에 정확히 반영할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 개폐부재(15)는 상기 가변덮개부(13, 13a, 13b) 외부표면에 지그재그로 그 방향을 달리하여 설치되어, 물의 양 방향 유동흐름을 모두 반영할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 회전날개부(11)는 그 끝단에 물의 흐름을 정확히 반영할 수 있도록 회전날개바가지부(11a)를 부착하도록 한 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 조력발전장치는 물의 유속을 보다 빠르게 할 수 있도록, 원통부(2) 전후로 유선형부재(17)를 추가로 장착하도록 한 것을 특징으로 하는 조력발전장치.

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