KR20100123950A - 조력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 조력발전장치에 관한 것이다. 본 발명은, 다수의 수문이 마련된 방조제에 설치되어 발전터빈에 의해 발전을 행하는 조력발전장치에 있어서, 상기 방조제와 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치한 제 2 둑과; 상기 방조제와 제 2 둑에서 수직방향으로 설치한 제 1 및 제 2 홈과; 상기 방조제와 상기 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 설치되어 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체와; 다수개의 발전터빈을 갖고 상기 복수의 부구체에서 회전가능하게 설치되며 양단이 상기 제 1 및 제 2 홈으로 외출된 회전축과; 상기 회전축의 양단에 설치된 제 1 및 제 2 체인기어와; 상기 방조제와 상기 제 2 둑에서 회전가능하도록 고정된 제 3 내지 제 6 체인기어와; 상기 제 1 및 제 2 체인기어와 상기 제 3 내지 제 6 기어를 폐루프상으로 연결하는 제 1 및 제 2 체인과; 상기 회전축의 방조제 측과 상기 제 2 둑 측에 설치된 제 3 내지 제 6 체인기어 중 어느 하나에 축설되어 상기 회전축의 회전에 의해 발전하는 발전기로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 지금까지의 조력발전에 의한 전기 생산량을 무한정 대량생산 체제로 전환 시킬 수 있는 이점과 아울러, 특히 기존 방조제 설치와는 달리 기존 방조제에서 일정한 간격을 두고 방조제를 따라 제 2 둑을 설치하여 기존의 방조제와 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 다수의 터빈이 설치된 회전축이 간조 및 만조 때 바닷물의 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체에서 회전할 수 있도록 함으로써, 이중 방조제를 설치할 필요가 없기 때문에 추가비용면에서 훨씬 유리한 이점과 아울러 수위 차에 관계없이 24시간 동안 효율적인 발전을 행하는 효과가 있다.
조력발전장치, 발전터빈, 부구체, 제 1 내지 제 6 체인기어, 체인

Description

조력발전장치{Tidal power generating apparatus}
본 발명은 조력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 조력발전을 위한 수문에 직접 발전터빈을 설치하지 않고, 기존 수문이 설치된 방조제에서 일정한 간격을 두고 방조제를 따라 적어도 하나 이상의 제 2 둑(구조물 또는 방조제 등)을 쌓아 기존의 방조제와 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 다수의 발전터빈이 설치된 회전축이 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체에서 회전하여 발전을 행할 수 있도록 한 조력발전장치에 관한 것이다.
지금까지 사용되고 있는 조력발전 원리는, 바닷물이 가장 높이 올라왔을 때 물을 가두었다가 물이 빠지는 힘을 이용해 발전터빈이 회전하면서 발전을 행할 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 조력발전은 수력발전소와 비슷한 원리인데 그 차이점은 수력발전의 낙차가 수십m인데 비해 조력발전은 낙차가 보통 10m이하라는 점이다. 따라서 효율이 좋은 터빈발전기를 개발하는 것이 관건이라고 할 수 있는데, 이는 밀물 때 수문을 닫아 두었다가 수문을 열면 물이 쏟아져 들어오면서 발전터빈을 돌려 발전을 하게 되고, 썰물 때는 발전터빈이 반대방향으로 회전하면서 다시 발전하게 된다. 조력발전은 조석이 발생하는 지점이 결정되면 하구나 만을 방조제로 막아 해수를 가두고 터빈발전기를 설치하여 외해와 조지내의 해수를 가두고 터빈발전기를 설치하여 외해와 조지내의 수위 차를 이용하여 발전하는 방식으로서 해양에너지에 의한 발전방식 중에서 먼저 개발되었으며, 이와 같은 조력발전의 장점은 발전을 하는 지점이 결정되면 그 지점에 있어서 조위의 변화를 예측할 수 있고 청정 에너지란 점이나 효율성 면에서는 많이 뒤떨어지고 있다. 단점으로는 간만의 차기 크지 않으면 유효낙차가 적어 이용할 없고 1년을 통하여 평균의 조차가 7m 이상 필요하므로 한정된 지역에서만 이용할 수 있다는 것이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 조력발전은 물을 가두기 위해 그 입구에 긴 방조제 등을 건설하는 건설비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한 이용할 수 있는 낙차가 20m 내외로 댐을 이용한 수력발전의 수십 분의 1 정도로 매우 작은 문제점도 있다. 그리고 종래의 조력발전은, 발전기가 연속 운전할 수 없는 것, 또는 임의의 시간에 운전할 수 없다는 단점과 아울러 발전은 조석의 시간에 좌우되며 또한 1일 4회로 나누어진다. 따라서 전력이 필요한 주간에는 발전을 할 수 없고 전력이 남아도는 야간에 발전하는 일이 빈번하기 때문에 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 지금까지의 조력발전에 의한 전기 생산량을 무한정 대량생산 체제 로 전환 시킬 수 있는 것이며, 특히 본 발명에 따른 조력발전장치는 기존 방조제 설치와는 달리 기존 방조제에서 일정한 간격을 두고 방조제를 따라 제 2 둑을 설치하여 기존의 방조제와 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 다수의 터빈이 설치된 회전축이 간조 및 만조 때 바닷물의 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체에서 회전할 수 있도록 함으로써 물의 수위 차에 관계없이 24시간 동안 효율적인 발전을 행할 수 있도록 한 조력발전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 다수의 수문이 마련된 방조제에 설치되어 발전터빈에 의해 발전을 행하는 조력발전장치에 있어서, 상기 방조제와 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치한 제 2 둑과; 상기 방조제와 제 2 둑에서 수직방향으로 설치한 제 1 및 제 2 홈과; 상기 방조제와 상기 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 설치되어 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체와; 다수개의 발전터빈을 갖고 상기 복수의 부구체에서 회전가능하게 설치되며 양단이 상기 제 1 및 제 2 홈으로 외출된 회전축과; 상기 회전축의 양단에 설치된 제 1 및 제 2 체인기어와; 상기 방조제와 상기 제 2 둑에서 회전가능하도록 고정된 제 3 내지 제 6 체인기어와; 상기 제 1 및 제 2 체인기어와 상기 제 3 내지 제 6 체인기어를 폐루프상으로 연결하는 제 1 및 제 2 체인과; 상기 회전축의 방조제 측과 상기 제 2 둑 측에 설치된 제 3 내지 제 6 체인기어 중 어느 하나에 축설되어 상기 회전축의 회전에 의해 발전하는 발전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 조력발전장치에 의해 달성된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 조력발전장치는, 지금까지의 조력발전에 의한 전기 생산량을 무한정 대량생산 체제로 전환 시킬 수 있는 이점과 아울러, 특히 기존 방조제 설치와는 달리 기존 방조제에서 일정한 간격을 두고 방조제를 따라 제 2 둑을 설치하여 기존의 방조제와 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 다수의 터빈이 설치된 회전축이 간조 및 만조 때 바닷물의 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체에서 회전할 수 있도록 함으로써, 이중 방조제를 설치할 필요가 없기 때문에 추가비용면에서 훨씬 유리한 이점과 아울러 수위 차에 관계없이 24시간 동안 효율적인 발전을 행하는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
이에 앞서 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 이미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 1 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 조력발전소의 평면도이며, 도 2는 도 1에 따른 측 단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 사시도이다.
이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조력발전장치는, 기존 다수의 수문(100)을 갖는 방조제(200)와 일정한 간격을 두고 제 2 둑(10)을 설치하는데 제 2 둑(10)은 적어도 하나 이상 설치하는 것이 바람직하며, 여기서 제 2 둑은 방조제, 콘크리트구조물 등을 칭한다.
방조제(200)와 제 2 둑(10)의 양측에는 수직방향으로 제 1 및 제 2 홈(20)(20')을 다수 설치하는데 이는 이하에서 설명될 회전축(50)이 복수의 부구체(30)(30')에 의해 승, 하강할 때 상하 복수의 부구체(30)(30')에 설치된 하나의 회전축(50)이 회전하면서 이동할 수 있는 정도이면 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 방조제(200)와 제 2 둑(10) 사이의 물길에는 바닷물의 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체(30)(30')를 다수 설치하며 상기 부구체는 전, 후면이 유선형으로 형성되는 것이 유속의 저항을 피할 수 있어 바람직하다. 그리고 복수의 부구체(30)(30')에는 다수개의 발전터빈(40)을 갖고 복수의 부구체(30(30')에서 회전가능하도록 하나의 회전축(50)을 설치하며, 회전축(50)의 양단은 상기 제 1 및 제 2 홈(20)(20')으로 외출 된다. 여기서 방조제(200)와 제 2 둑(10)에 설치된 제 1 및 제 2 홈(20)(20')의 수는 이들에 설치될 회전축(50) 수와 동일하게 양측 한 조로 설치된다.
본 발명에 따른 회전축(50)의 양단에는 발전터빈(40)의 회전에 따라 회전하는 회전축(50)과 함께 회전할 수 있도록 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')을 설치하 고 있다. 그리고, 상기 방조제(200)와 상기 제 2 둑(10)의 외벽에는 외벽에 고정되어 회전가능하도록 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61')를 설치하고 있으며, 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')와 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61')에는 폐루프상으로 연결하는 제 1 및 제 2 체인(70)(70')을 설치하여 회전력을 전달하도록 하고 있다.
또한, 회전축(50)의 방조제(200) 측과 제 2 둑(10) 측에 설치된 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61') 중 어느 하나의 체인기어(60)에는 회전축(50)의 회전에 의해 발전하는 발전기(80)를 설치하고 있다. 여기서 발전기(80)와 회전축(50) 사이에는 회전축의 증속을 위해 증속기(도시치 않음)를 설치할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조력발전장치는, 간조 때와 만조 때 전기를 생산한다.
즉, 만조 때는, 외해로부터 바닷물이 방조제(200)의 수문(100)을 통해 호수로 유입되면 방조제(200)와 제 2 둑(10) 사이에 마련된 물길을 통하여 바닷물은 4노트의 힘으로 흘러들어오게 된다. 이때 부구체(30)(30')는 바닷물의 부력에 의해 점차적으로 부상하게 되고, 따라서 발전터빈(40)은 지면으로부터 상승하며 회전축(50)은 회전하면서 방조제(200)와 제 2 둑(10)에 수직방향으로 설치된 제 1 및 제 2 홈(20)(20')을 따라 점차적으로 상승하게 된다.
이와 같이 바닷물이 유입되는 만조시간에는 발전터빈(40)의 회전에 따라 회전축(50)이 회전하고 따라서 회전축(50)의 양단에 설치된 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')가 회전한다. 따라서 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')와 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61')에 페루프상으로 마련된 제 1 및 제 2 체인(70)(70')이 회전하며, 결과적으로 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61') 중 어느 하나의 체인기어(60)에 설치된 발전기(80)는 전기를 생산하고 생산된 전기는 전선(도시치 않음)을 통해 육지에 마련된 축전기(도시치 않음)에 보내져 축전 된다.
한편, 간조 때는, 바닷물이 호수로부터 방조제(200)의 수문(100)을 통해 외해로 유출되면 방조제(200)와 제 2 둑(10) 사이에 마련된 물길을 통하여 바닷물은 4노트의 힘으로 흘러나간다. 이때 부구체(30)(30')는 바닷물의 부력에 의해 점차적으로 부상하게 됨과 아울러 호수의 물이 점차적으로 빠져 나가 수위가 낮아지면 점차적으로 하강하면서 발전터빈(40)은 회전하고 따라서 회전축(50)은 만조 때와 반대방향으로 회전하면서 방조제(200)와 제 2 둑(10)에 수직방향으로 설치된 제 1 및 제 2 홈(20)(20')을 따라 점차적으로 하강하게 된다.
이와 같이 바닷물이 유출되는 간조시간에는 발전터빈(40)의 역회전에 따라 회전축(50)이 역회전하고 따라서 회전축(50)의 양단에 설치된 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')가 역회전한다. 따라서 제 1 및 제 2 체인기어(51)(51')와 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61')에 페루프상으로 마련된 제 1 및 제 2 체인(70)(70')이 회전하며, 결과적으로 제 3 내지 제 6 체인기어(60)(60')(61)(61') 중 어느 하나의 체인기어(60)에 설치된 발전기(80)는 전기를 생산하고 생산된 전기는 전선(도시치 않음)을 통해 육지에 마련된 축전기(도시치 않음)에 보내져 축전 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 조력발전장치는, 지금까지의 조력발전에 의한 전 기 생산량을 24시간 동안 무한정 대량생산 체제로 전환 시킬 수 있는 것이며, 특히 본 발명에 따른 조력발전장치는 기존 방조제 설치와는 달리 기존 방조제에서 일정한 간격을 두고 방조제를 따라 제 2 둑을 설치하여 기존의 방조제와 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 다수의 터빈이 설치된 회전축이 간조 및 만조 때 바닷물의 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체에서 회전할 수 있으므로 변화하는 바닷물의 수위 차에서도 효율적인 발전을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 조력발전소의 평면도,
도 2는 도 1에 따른 측 단면도,
도 3은 도 2에 따른 사시도이다.
- 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 제 2 둑 20, 20' : 제 1 및 제 2 홈
30, 30' : 부구체 40 : 터빈
50 : 회전축 51, 51' : 제 1 및 제 2 체인
60, 60' : 제 3 및 제 4 체인기어 61, 61' : 제 5 및 제 6 체인기어
70, 70' : 제 1 및 제 2 체인 80 : 발전기

Claims (1)

  1. 다수의 수문이 마련된 방조제에 설치되어 발전터빈에 의해 발전을 행하는 조력발전장치에 있어서,
    상기 방조제와 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치한 제 2 둑과;
    상기 방조제와 제 2 둑에서 수직방향으로 설치한 제 1 및 제 2 홈과;
    상기 방조제와 상기 제 2 둑 사이에서 흐르는 물길에 설치되어 부력에 의해 승, 하강하는 복수의 부구체와;
    다수개의 발전터빈을 갖고 상기 복수의 부구체에서 회전가능하게 설치되며 양단이 상기 제 1 및 제 2 홈으로 외출된 회전축과;
    상기 회전축의 양단에 설치된 제 1 및 제 2 체인기어와;
    상기 방조제와 상기 제 2 둑에서 회전가능하도록 고정된 제 3 내지 제 6 체인기어와;
    상기 제 1 및 제 2 체인기어와 상기 제 3 내지 제 6 기어를 폐루프상으로 연결하는 제 1 및 제 2 체인과;
    상기 회전축의 방조제 측과 상기 제 2 둑 측에 설치된 제 3 내지 제 6 체인기어 중 어느 하나에 축설되어 상기 회전축의 회전에 의해 발전하는 발전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
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