KR20110059537A

KR20110059537A - 조류력 발전장치

Info

Publication number: KR20110059537A
Application number: KR1020100116111A
Authority: KR
Inventors: 정규화
Original assignee: 정규화
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2011-06-02
Also published as: KR101229932B1

Abstract

이 발명은 물속 조류의 이동방향에 따라 유동하고, 조류의 흐름이 다소 약하거나 느린 곳에서도 지속적이고 효과적인 발전을 이룰 수 있는 조류력 발전장치에 관한 것이다. 이 발명의 조류력 발전장치는 조류를 유입시키는 조류유입구(211)와, 조류유입구와 대향하여 형성되며 유입된 조류를 배출시키는 조류배출구(212)와, 조류유입구를 통해 유입된 조류를 조류배출구 쪽으로 유동시키는 조류유동통로(213), 및 조류유동통로의 일측에 형성된 수용공간(214)을 갖는 하우징(210)과; 조류유동통로 쪽으로 일부분이 노출되도록 수용공간에 설치되어 조류유입구로부터 유입되어 조류유동통로를 따라 유동하는 조류력에 의해 회전동작하는 다수의 회전날개를 갖는 회전체(220); 및 회전체의 일측에 결합되어 회전체의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기(250)를 포함하며, 조류유입구 및 조류배출구가 조류유동통로보다 넓은 횡방향 단면적을 갖도록 구성된다.

Description

조류력 발전장치{A tidal current power electronic power plant}

이 발명은 강이나 바다 등에서 발생하는 조류의 흐름을 이용한 조류력 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물속 조류의 이동방향에 따라 유동하고, 조류의 흐름이 다소 약하거나 느린 곳에서도 지속적이고 효과적인 발전을 이룰 수 있는 조류력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 조류력 발전장치는 바다 또는 강에서 발생하는 물의 흐름을 이용하여 전기를 발전토록 한 장치이다.

조류력 발전은 유속이 빠른 곳에 수차발전기(터빈)를 설치해 전기를 생산하는 것을 말하며, 자연적인 조류의 흐름을 그대로 이용한다는 점에서, 댐에 바닷물을 가뒀다가 흘려보내면서 낙차를 이용해 터빈을 돌려 전기를 만드는 조력발전과 구분된다.

그리고, 상기와 같은 조류력 발전장치에 대해서는 다수가 알려져 있으나, 그 중 하나를 설명하면 도 1에 도시된 바와 같이, 발전기(21)가 중앙부에 형성된 부력 선(20)과; 상기 부력 선(20)이 특정 위치에서 안정적으로 정지해 있도록 로프(24)를 매달아 바닥에 고정하는 고정장치와, 축(41)에 결합되어 해류에 의해 회전되는 발전날개(40)와; 그 일단에 상기 발전날개(40)가 형성되고 다른 일단은 상기 부력선(20)에 회동 가능하게 축 결합된 날개 지지 암(30)과; 상기 날개 지지 암(30)을 회동시키는 회동기어(31)와, 이 회동기어(31)를 회전시키도록 결합된 구동기어(33)와, 이 구동기어(33)를 정·역회전시키는 구동모터(34)로 구성된 구동장치와; 상기 발전날개(40)의 회전력을 상기 발전기(21)에 전달하도록, 상기 발전날개(40)의 축단에 일체로 설치되는 제1스프로킷(50)과, 상기 날개 지지 암(30)의 회동 축(32)과 나란한 축에 제1스프로킷(50)과 제1체인(54)으로 연결되는 제2스프로킷 및, 상기 제2스프로킷과 동일 축 상에서 일체로 회전되면서 제2체인(55)으로 발전기(21)와 연결되는 제3스프로킷(52) 등으로 이루어지는 동력전달장치로 구성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 발전장치는, 바다 또는 강에 고정 설치되기 때문에 부력선의 방향이 바뀌지 않아 밀물과 썰물 등에 의해 발생하는 조류의 흐름 방향이 바뀌는 곳에서는 발전효과가 매우 작아 사용에 어려움이 있고, 조류의 흐름이 사방으로 불규칙하게 변화되는 곳에서는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 종래의 조류력 발전장치는 대다수가 수면에 부유하면서 발전날개의 일부분은 수중에 잠기고 일부분은 수면 위로 위치하여 물살의 흐름에 의해 회전하는 수차를 구성하고 있어, 바람이 불거나, 파도가 다소 심하게 칠 때에는 발전날개의 동작이 원활하게 이루어지지 못해 발전효율이 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 조류의 흐름에 유동하면서 발전을 이루도록 한 조류력 발전장치가 개시되어 있으나, 조류의 흐름이 느리거나 약한 곳에서는 회전날개를 갖는 회전체의 동작이 원활하지 못해 발전능력이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조류의 흐름방향이나 기상 상태에 상관없이 항상 동작하며, 조류의 흐름이 다소 약하거나 느린 곳에서도 회전체의 회전날개가 용이하게 회전동작되도록 함으로써, 지속적이고 원활한 발전을 이룰 수 있는 조류력 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 조류력 발전장치는, 조류를 유입시키는 조류유입구와, 조류유입구와 대향하여 형성되며 유입된 조류를 배출시키는 조류배출구와, 조류유입구를 통해 유입된 조류를 조류배출구 쪽으로 유동시키는 조류유동통로, 및 조류유동통로의 일측에 형성된 수용공간을 갖는 하우징과; 조류유동통로 쪽으로 일부분이 노출되도록 수용공간에 설치되어 조류유입구로부터 유입되어 조류유동통로를 따라 유동하는 조류력에 의해 회전동작하는 다수의 회전날개를 갖는 회전체; 및 회전체의 일측에 결합되어 회전체의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기를 포함하며, 조류유입구 및 조류배출구는 조류유동통로보다 넓은 횡방향 단면적을 갖는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 조류유입구는 조류유동통로 쪽을 향해 일정 구간에서 그 횡방향 단면적이 점점 작아지는 호퍼 구조를 가지며, 조류배출구는 조류유동통로의 끝부분에서 그 횡방향 단면적의 크기가 커지는 단차진 구조를 가질 수 있다.

이 발명의 회전체는 다수의 회전날개가 물레 형태로 하나의 회전부재에 설치된 독립형 회전체이거나, 서로 다른 직경을 갖는 두 개의 회전부재와, 두 개의 회전부재를 벨트 형태로 연결하며 표면에 다수의 회전날개가 각각 회전가능하게 설치된 밴드로 구성된 복수형 회전체일 수 있다.

이 발명의 복수형 회전체는 회전날개의 회전 범위를 제한하는 회전제한부재를 더 가질 수 있다.

이 발명의 하우징은 조류배출구 쪽으로 돌출되어 복수형 회전체를 회전시키기 위해 사용되었던 회전날개를 접힌 상태로 수용공간 내에 수용되도록 가이드하는 가이드 부재를 더 가질 수 있다.

이 발명의 수용공간은 가이드 부재에 의해 접힌 상태로 가이드된 회전날개가 최대한 접힌 상태로 조류와의 간접 및 저항을 최소화한 상태에서 이동하는 구조 및 크기를 가질 수 있다.

이 발명의 복수형 회전체는 하우징의 수용공간에 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.

이 발명의 조류유입구에는 조류유동통로의 크기와 동일하거나 작은 크기의 구멍으로 이루어진 거름망이 더 설치될 수 있다.

이 발명은 일측은 바닥면에 고정되고 타측은 하우징의 일측에 고정되어 조류의 흐름방향에 따라 조류유입구의 방향을 조정하는 방향조절수단을 더 구비할 수 있다.

이 발명은 회전체를 감싸는 하우징의 구조개선을 통해 조류의 흐름이 약하거나 느린 곳에서도 회전체의 지속적인 동작을 이룰 수 있고, 조류의 흐름에 따라 방향이 능동적으로 전환될 수 있도록 함으로써, 조류가 형성되는 거의 모든 지역에서 항상 지속적이고 뛰어난 발전력 향상을 이룰 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 이 발명은 회전체를 구성하는 회전날개가 조류의 흐름 방향에 따라 일정 각도 범위 내에서 펼쳐지거나 접히도록 구성되어, 회전날개가 조류의 흐름 방향에 대향하여 위치할 때에는 회전날개가 최대한 펼쳐져 조류와의 저항면적을 최대화하여 회전체의 회전력을 강하게 하고, 회전체를 회전시키는데 사용되지 않는 회전날개의 경우에는 최대한 접어 수용공간 내에 수용하여 조류와의 간접 및 저항을 최소화할 수 있으므로, 회전체의 발전효과를 극대화하는 효과가 있다.

또한, 이 발명은 회전체를 구성하는 회전부재를 서로 다른 직경으로 구성해, 어느 한쪽의 회전부재에 큰 토크가 발생하면 다른 쪽의 회전부재에는 큰 회전속도를 가짐에 따라 회전체를 통한 발전효과를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 조류력 발전장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 이 발명에 따른 조류력 발전장치의 독립형 회전체를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 이 발명에 따른 조류력 발전장치의 복수형 회전체를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 7a는 이 발명에 따른 복수형 회전체의 회전날개 및 밴드에 형성된 걸림턱과 스토퍼를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7b는 이 발명에 따른 복수형 회전체의 회전날개에 형성된 받침대를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 이 발명에 따른 조류력 발전장치를 부력선에 설치한 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 이 발명에 따른 방향조절수단을 나타낸 도면이다.
도 10은 이 발명에 따른 조류력 발전장치를 수중 바닥에 설치한 사용 상태를 나타낸 도면이다.

아래에서, 이 발명에 따른 조류력 발전장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 조류력 발전장치(200)는 하우징(210)과 회전체(220) 및 발전기(250)로 대별되어 이루어진다.

하우징(210)은 일측으로는 밀물과 썰물 때문에 일어나는 물의 흐름 즉, 조류(潮流)를 유입시키는 조류유입구(211)가 형성되고, 대향하는 타측으로는 유입되는 조류를 배출시키는 조류배출구(212)가 형성된다. 또한, 하우징(210)은 조류유입구(211)를 통해 유입된 조류를 조류배출구(212) 쪽으로 유동시키는 조류유동통로(213)를 갖는다.

여기서, 조류유입구(211) 및 조류배출구(212)는 조류유동통로(213)에 비해 그 횡방향 단면적이 상대적으로 크게 구성되고, 조류유입구(211)와 조류배출구(212)는 동일 유사한 횡방향 단면적을 갖도록 구성된다. 즉, 조류유입구(211)는 조류유동통로(213) 쪽을 향해 일정 구간에서 그 횡방향 단면적이 점점 작아지는 일반적인 호퍼 구조를 가지며, 조류배출구(212)는 조류유동통로(213)의 끝부분에서 그 횡방향 단면적의 크기가 커지도록 단차된 구조를 갖는다(도 6 참조).

이 실시예의 하우징(210)은 조류가 조류유입구(211)로 다소 느리게 유입되더라도 조류유동통로(213)를 지날 때는 유속이 빨라지게 되면서 조류가 통과하는 힘이 보다 강하게 발생하게 되어 회전체(220)를 빠르고 강하게 회전시켜 발전효과를 높일 수 있다. 또한, 이 실시예의 하우징(210)은 조류유동통로(213)를 통과한 조류가 넓은 단면적의 조류배출구(212)를 통해 보다 빠르게 배출됨에 따라, 조류유동통로(213)를 따라 유동하는 조류의 유속을 극대화함과 더불어 조류유입구(211)에서 발생할 수 있는 와류현상을 최소화하여 회전체(220)를 통한 발전효과를 극대화할 수 있다. 즉, 조류의 흐름이 다소 약하거나 느린 곳에서도 하우징(210)의 내부에 형성되는 회전체(220)가 용이하게 회전동작하게 되므로, 강이나 바다 등, 조류가 형성되는 거의 모든 지역의 수중에서 항상 지속적이고 뛰어난 발전을 이룰 수 있다.

한편, 하우징(210)은 조류유동통로(213)의 일측으로 회전체(220)를 수용하는 수용공간(214)을 더 갖도록 구성된다. 여기서, 수용공간(214)은 회전체(220)의 대략 반정도를 수용하고 나머지 반정도는 조류유동통로(213) 쪽으로 노출시키는 형태를 갖는다. 따라서, 회전체(220)의 회전날개(232, 243) 중에서 조류유동통로(213) 쪽으로 노출됨에 따라 조류의 흐름 방향에 대향하여 위치하는 회전날개는 조류와의 저항면적을 넓혀 회전체(220)의 회전력을 강하게 하고, 수용공간(214) 내에 수용되는 회전날개(232, 243)는 조류와의 간섭과 저항이 최소화되거나 없게 된다. 한편, 회전체(220)가 조류유동통로(213) 쪽으로 노출되더라도 회전체(220)의 회전날개(232, 243)와 하우징(210)의 바닥면과의 사이에는 일정 간격을 두는 조류유동통로(213)가 형성되어 조류의 와류현상을 최소화함과 더불어 유입된 조류의 힘을 유지하게 된다. 여기서, 회전날개(232, 243)와 하우징(210)의 바닥면 간의 간격은 후술할 거름망(211a)의 크기를 결정하는 요소가 된다.

상기와 같이 하우징(210)에 수용공간(214)을 형성함으로써, 회전체(220)의 회전날개(232, 243) 중에서 유입되는 조류의 흐름 방향에 역방향으로 이동하는 회전날개(232, 243)들은 수용공간(214) 내에 수용되어 조류의 흐름에 영향을 받지 않고 보다 용이한 회전을 이루게 된다.

한편, 조류유입구(211)에는 회전체(220)의 회전날개(232, 243)와 하우징(210)의 바닥면과의 사이에 형성되는 조류유동통로(213)의 단면적의 크기와 동일하거나 작은 크기(지름)의 구멍으로 이루어진 거름망(211a)이 설치된다. 여기서, 거름망(211a)은 각 구멍의 크기를 조류유동통로(213)의 크기보다 크게 할 경우에는 해초, 쓰레기 등과 같은 이물질이 유입되어 조류유동통로(213)를 막거나, 조류의 원활한 흐름을 방해하여 발전 중지와 같은 문제를 일으킬 수 있다. 그러나, 각 구멍의 크기를 조류유동통로(213)의 단면적의 크기보다 작게 할 경우에는 이물질이 유입되더라도 조류유동통로(213)를 따라 용이하게 통과하여 조류배출구(212)를 통해 배출될 수 있기 때문에 조류의 원활한 흐름을 유지할 수 있게 된다.

회전체(220)는 조류의 흐름에 의해 회전하는 다수의 회전날개(232)가 물레 형태로 하나의 회전부재(231)에 형성된 독립형 회전체(230)로 구성되거나, 또는 다수의 회전날개(243)가 밴드(242)에 형성되고, 밴드(242)가 두개의 회전부재(241, 241a)에 연결되어 회전동작하는 복수형 회전체(240)로 구성된다.

또한, 독립형 회전체(230)의 회전부재(231)에는 하나의 발전기(250)가 직접 결합되어 회전날개(232)의 회전에 의해 얻어진 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하게 된다.

복수형 회전체(240)는, 일측의 회전부재(241)는 직경이 크고, 타측의 회전부재(241a)는 일측의 회전부재(241)에 비해 직경이 작게 형성된다. 또한, 복수형 회전체(240)는 하우징(210) 내에서 경사지게 설치될 수 있고, 직경이 큰 회전부재(241)가 앞쪽에 위치하면, 직경이 작은 회전부재(241a)가 뒤쪽에 위치하는 형태로 배열된다. 상기와 같이 복수형 회전체(240)를 구성함에 있어서 서로 다른 직경의 회전부재(241, 241a)를 이용한 것은, 두 개의 회전부재(241, 241a)가 서로 다른 회전 기어비를 가짐에 따라, 어느 한쪽의 회전부재(241 또는 241a)에 큰 토크가 발생하면 다른 쪽의 회전부재(241 또는 241a)에는 큰 회전속도를 가짐에 따라 회전체(240)를 통한 발전효과를 향상시킬 수 있기 때문이다.

한편, 복수형 회전체(240)의 각각의 회전부재(241, 241a)에는 운동에너지를 전기에너지로 생산하기 위한 발전기(250)가 각각 일체로 결합된다. 따라서, 조류의 흐름에 보다 능률적인 회전동작이 이루어져 전기의 생산효율을 향상시키게 된다.

여기서, 복수형 회전체(240)의 각 회전부재(241, 241a)는 롤러형태나 스프로킷 형태로 형성되고, 회전부재(241, 241a)의 내측에는 베어링(미도시)이 형성되며, 외측으로는 타이밍벨트와 같이 요철 형태로 이루어지는 밴드(242)가 결합되어 확실한 회전을 이루도록 구성된다.

한편, 복수형 회전체(240)를 경사지게 설치함으로써, 수평상태로 설치했을 때보다 회전날개(243)가 조류의 흐름으로부터 보다 빠르고 강하게 회전되므로, 수평으로 설치된 것에 비해 더 큰 발전효율을 높일 수 있다.

그리고, 밴드(242)에는 회전날개(243)가 일정 각도 범위 내에서만 회전 가능하도록 설치된다. 즉, 회전날개(243)는 밴드(242)에 힌지 결합되어 조류의 흐름 방향에 따라 일정 각도 범위 내에서 펼쳐지거나 접히도록 구성된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 밴드(242)에는 회전날개(243)가 조류의 흐름 방향에 대향하여 위치하게 될 때 대략 수직방향을 이루는 각도 이상 뒤로 넘어가지 않도록 회전을 구속하는 스토퍼(242a)가 형성되고, 회전날개(243)에는 스토퍼(242a)에 걸리는 걸림턱(243a)이 형성된다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 회전날개(243)의 힌지 결합부위에는 밴드(242)의 표면에 접촉함에 따라 회전날개(243)의 회전을 제한하는 받침대(242b)가 설치될 수 있다. 즉, 이 실시예의 복수형 회전체(240)는 회전날개(243)의 회전 범위를 제한하는 스토퍼(242a)와 걸림턱(243a) 또는 받침대(242b)와 같은 회전제한부재를 밴드(242) 및/또는 회전날개(243)에 갖도록 구성된다.

상기와 같이 회전날개(243)를 일정 각도 범위 내에서만 회전 가능하도록 구성함에 따라, 회전날개(243)가 조류의 흐름 방향에 대향하여 위치할 때에는 회전날개(243)가 최대한 펼쳐져 조류와의 저항면적을 최대화하여 회전체(220)의 회전력을 강하게 하고, 회전날개(243)가 수용공간(214) 내에 수용될 때에는 회전날개(243)를 최대한 접어 조류와의 저항면적을 최소화할 수 있다.

한편, 하우징(210)에는 조류배출구(212) 쪽으로 돌출되어 회전체(220)를 회전시키기 위해 사용되었던 회전날개(243)가 보다 원활하게 접힌 상태로 수용공간(214) 내에 수용되도록 가이드하는 가이드 부재(215)가 설치된다. 그리고, 수용공간(214)은 가이드 부재(215)에 의해 접힌 상태로 가이드된 회전날개(243)가 가능한 최대한 접힌 상태로 이동함에 따라 조류와의 간접 및 저항을 최소화할 수 있는 구조 및 크기로 형성된다.

발전기(250)는 전기 발전을 위한 것으로서, 회전체(220)의 일측으로 일체로 결합되어 조류력에 의해 회전날개(232, 243)가 회전하면서 발생시키는 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 역할을 한다. 이와 같이, 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 전기 발전기의 원리는 이미 널리 알려진 주지의 사실임으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 이 발명의 조류력 발전장치(200)는, 보다 많은 전력을 생산하기 위해 수직(종)방향으로 다층을 이루도록 형성되거나 또는 수평(횡)방향으로 다열을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라서는 단독으로 설치할 수도 있다.

또한, 이 발명의 조류력 발전장치(200)는 조류가 발생하는 바다 또는 강 등의 수중에 고정 설치되거나, 부력선(270)의 저면이나, 측면 등에 유동가능하도록 설치된다.

그리고, 이 발명의 조류력 발전장치(200)가 바다 또는 강 등에 부유하며 조류의 흐름에 의해 유동하는 바지선과 같은 부력선(270)의 저면이나 측면 등에 설치될 경우, 하우징(210)에는 수직방향으로 부력선(270)과의 연결을 위한 연결대(280)가 설치되고, 연결대(280)의 내측으로는 발전기(250)를 통해 생산된 전기를 축전기(미도시)로 저장하기 위한 케이블(미도시)이 설치된다.

조류력 발전장치(200)가 부력선(270)에 설치될 경우, 조류의 흐름에 따라 용이하게 회전되도록 항상 조류의 흐름 방향으로 유동하게 앞쪽 또는 뒤쪽에 닺 등을 이용하여 한쪽 부분만이 고정되고, 조류의 흐름에 따라 자유롭게 방향이 바뀔 수 있도록 저면은 뾰족하지 않고 대체로 평평하게 형성된다.

도 8은 발전효율을 높이기 위해 조류력 발전장치(200)를 수직 방향으로 하나 이상 층을 이루도록 연결대(280)를 이용해 설치한 것을 도시한 것이다.

또한, 이 발명의 조류력 발전장치(200)가 수중 지반에 설치될 경우, 조류의 흐름을 따라 하우징(210)의 조류유입구(211) 방향을 조정하는 방향조절수단(260)을 더 갖도록 구성된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 방향조절수단(260)은 지반에 고정 설치되는 지주(261)와, 지주(261)의 상단 내부로 형성되어 조류의 흐름에 따라 회전동작하도록 형성된 동력원인 모터(262)와, 모터(262)에 결합되어 연동하는 제1기어(263)와, 제1기어(263)와 결합되어 상호 연동하는 제2기어(264)로 이루어진다. 여기서, 제2기어(264)의 축은 조류력 발전장치(200)의 하우징(210)과 결합되어 연동하도록 형성되는 것이 바람직하다.

방향조절수단(260)에는 조류의 흐름 방향에 따라 모터(262)의 회전각을 조절하기 위한 타임센서(미도시) 등이 설치된다. 즉, 회전체(220)가 조류력에 의해 회전하여 전기를 생산하는 방향으로 회전하게 되는 것이다. 예컨대, 밀물일 때 조류의 흐름이 좌측에서 우측으로 이동한다면, 썰물일 때 조류의 흐름은 반대로 우측에서 좌측으로 이동하게 되므로, 방향조절수단(260)이 조류의 흐름에 맞춰 180° 또는 360° 회전하도록 타임센서가 구동된다. 이와 같이, 시간에 따라 동작하는 타임센서의 원리는 이미 널리 알려진 주지의 사실임으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 이 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조류가 발생하는 바다 또는 강 등의 수중에 고정 설치되거나, 부력선(270)의 저면에 유동가능하도록 설치된 조류력 발전장치(200)의 하우징(210) 일측으로 형성된 조류유입구(211)로는 조류가 유입되면서 하우징(210)의 내부에 형성된 회전체(220)의 회전날개(232, 243)를 회전시킨다. 즉, 조류유입구(211)를 통해 저속으로 유입되던 조류는 조류유동통로(213)를 통과하면서 그 유속이 빨라지고, 고속의 유속으로 회전체(220)의 회전날개(232, 243)를 회전시킨다. 이때, 회전날개(243)는 최대한 펼쳐져 조류와의 저항면적을 최대화하여 회전체(220)의 회전력을 강하게 한다. 이러한 회전체(220)의 회전력에 의해 회전부재(231, 241, 241a)에 연결된 발전기(250)가 가동되면서 회전운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하게 된다. 이에 따라, 발전기(250)에서 생산된 전력은, 그 필요에 따라 연계 설비부(미도시)로 보내져, 일반 전력 수요 시설 등에서 사용할 수 있게 된다.

한편, 회전체(220)를 회전시키던 회전날개(243)가 더 이상 조류의 흐름 방향에 대향하여 있는 않은 상태에 위치하면 가이드 부재(215)에 의해 접혀진 후, 조류와의 간접 및 저항을 최소화하는 상태로 수용공간(214)을 따라 이동하게 된다. 그리고, 조류유동통로(213)를 통과한 조류는 조류유동통로(213)보다 넓은 단면적의 조류배출구(212)를 통해 보다 빠르게 배출됨에 따라, 조류유동통로(213)를 따라 유동하는 조류의 유속을 극대화함과 더불어 조류유입구(211)에서 발생할 수 있는 와류현상을 최소화하여 회전체(220)를 통한 발전효과를 극대화시킨다.

이상에서 설명한 이 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 이 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

200 : 조류력 발전장치 210 : 하우징
211 : 조류유입구 211a : 걸림망
212 : 조류배출구 213 : 조류유동통로
214 : 수용공간 215 : 가이드 부재
220 : 회전체 230 : 독립형 회전체
231 : 회전부재 232 : 회전날개
240 : 복수형 회전체 241, 241a : 회전부재
242 : 밴드 242a: 스토퍼
242b : 받침대 243 : 회전날개
243a : 걸림턱 250 : 발전기
260 : 방향조절수단 261 : 지주
262 : 모터 263 : 제1기어
264 : 제2기어 270 : 부력선
280 : 연결대

Claims

수중에 설치되는 조류력 발전장치에 있어서,
조류를 유입시키는 조류유입구와, 상기 조류유입구와 대향하여 형성되며 유입된 조류를 배출시키는 조류배출구와, 상기 조류유입구를 통해 유입된 조류를 상기 조류배출구 쪽으로 유동시키는 조류유동통로, 및 상기 조류유동통로의 일측에 형성된 수용공간을 갖는 하우징과;
상기 조류유동통로 쪽으로 일부분이 노출되도록 상기 수용공간에 설치되어 상기 조류유입구로부터 유입되어 상기 조류유동통로를 따라 유동하는 조류력에 의해 회전동작하는 다수의 회전날개를 갖는 회전체; 및
상기 회전체의 일측에 결합되어 상기 회전체의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전기를 포함하며,
상기 조류유입구 및 상기 조류배출구는 상기 조류유동통로보다 넓은 횡방향 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조류유입구는 상기 조류유동통로 쪽을 향해 일정 구간에서 그 횡방향 단면적이 점점 작아지는 호퍼 구조를 가지며, 상기 조류배출구는 상기 조류유동통로의 끝부분에서 그 횡방향 단면적의 크기가 커지는 단차진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 회전체는 상기 다수의 회전날개가 물레 형태로 하나의 회전부재에 설치된 독립형 회전체인 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 회전체는 서로 다른 직경을 갖는 두 개의 회전부재와, 상기 두 개의 회전부재를 벨트 형태로 연결하며 표면에 상기 다수의 회전날개가 각각 회전가능하게 설치된 밴드로 구성된 복수형 회전체인 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 4에 있어서,
상기 복수형 회전체는 상기 회전날개의 회전 범위를 제한하는 회전제한부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 5에 있어서,
상기 하우징은 상기 조류배출구 쪽으로 돌출되어 상기 복수형 회전체를 회전시키기 위해 사용되었던 상기 회전날개를 접힌 상태로 상기 수용공간 내에 수용되도록 가이드하는 가이드 부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 6에 있어서,
상기 수용공간은 상기 가이드 부재에 의해 접힌 상태로 가이드된 상기 회전날개가 최대한 접힌 상태로 조류와의 간접 및 저항을 최소화한 상태에서 이동하는 구조 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 7에 있어서,
상기 복수형 회전체는 상기 하우징의 수용공간에 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 조류유입구에는 상기 조류유동통로의 크기와 동일하거나 작은 크기의 구멍으로 이루어진 거름망이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
일측은 바닥면에 고정되고 타측은 상기 하우징의 일측에 고정되어 조류의 흐름방향에 따라 상기 조류유입구의 방향을 조정하는 방향조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조류력 발전장치.