KR20110098065A - 물막이형 공기압 에너지 생산장치 - Google Patents

물막이형 공기압 에너지 생산장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물막이형 공기압 에너지 생산장치에 관한 것이다.
본 발명은 외주면에 다수의 날개를 구비하여 조수의 흐름에 의해 상기 날개가 수압을 받아 회전하는 터빈; 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈에 의해 발생된 회전력을 증폭시키는 증폭기어; 상기 증폭기어에 연결되어 증폭된 회전력으로 압축된 공기에너지를 생산하는 공기압 발생장치; 상기 터빈을 수면 근방으로 부상시키기 위한 공기탱크; 상기 터빈이 회전가능하도록 상기 공기탱크에 고정시키는 회전축; 및 상기 공기탱크를 해저의 지면에 고정시키는 위치고정수단; 을 포함하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 제공한다.

Description

물막이형 공기압 에너지 생산장치{Energy generating facilities using air pressure}
본 발명은 공기압 에너지 생산장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흐르는 강물이나 조류, 조력을 이용하여 압축 공기를 생산하는 장치에 관한 것이다.
조력발전은 조수의 유입 방향 쪽에 수차발전기를 설치하여 수차가 조수에 의해 회전되면 그 회전력에 의해 발전기를 구동하여 이로부터 전력을 생산하는 방식이다. 일반적으로 조력발전은 수력발전과 같이 저수지를 확보하기 위해 별도의 댐을 막을 필요가 없으며, 선박의 이동이 자유로움은 물론, 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적인 대체에너지 시스템이다. 상기 해양을 이용한 조력발전은 21세기 들어 지구촌에 고갈되어 가는 화석연료나 석유 및 천연가스 등 부존 자원의 고갈을 대비할 수 있고, 화석연료 등의 연소에 의한 이산화탄소 등의 유해가스 배출 또는 원자력 발전시 핵폐기물 처리 문제 등과 같은 환경오염 문제를 일으키지 않는 에너지 수급방안으로서, 현재 조력발전에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있다.
상기한 바와 같이 조수를 이용하여 발전을 하는 조력발전장치는, 종래에는 주로 밀물시 바닷물을 가두어 두었다가 필요시에 이를 배출시키면서 발전을 하도록 하거나 조수 간만의 차에 의한 해수의 흐름을 이용하는 정도의 발전장치가 주류를 이루는 것이었다. 이러한 종래의 조력발전장치는 통상 바닷물에 떠있을 수 있는 부력체에 회전날개와 발전기가 설치됨으로써 밀물 및 썰물에 의한 강력한 조력이 상기 회전날개를 회전시키며, 이때 회전날개에서 생성된 회전력을 동력전달장치를 통해 발전기를 구동시킴으로써 전력을 생산할 수 있는 구조이다. 그러나, 상기와 같은 종래의 조력발전장치는 크기가 커서 실물제작시 충분한 전력을 생산할 수 있을 정도의 회전력을 생성하지 못할 뿐만 아니라, 조수의 방향과 조력에 따라 조력발전을 효율적으로 할 수 없게 되는 상황이 발생한다는 단점이 있다. 또한, 상기 조력발전장치가 해저면에 고정되어 있어서, 비교적 수심이 낮은 곳에만 설치되고 있다는 제한이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력생산 등에 이용할 수 있는 압축된 공기를 생산하기 위해서, 해상에 부유 상태로 존재하여 방향의 전환과 장소의 이동에 유리하여 조류 또는 조력의 효율적인 이용이 가능한 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외주면에 다수의 날개를 구비하여 조수의 흐름에 의해 상기 날개가 수압을 받아 회전하는 터빈; 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈에 의해 발생된 회전력을 증폭시키는 증폭기어; 상기 증폭기어에 연결되어 증폭된 회전력으로 압축된 공기에너지를 생산하는 공기압 발생장치; 상기 터빈을 수면 근방으로 부상시키기 위한 공기탱크; 상기 터빈이 회전가능하도록 상기 공기탱크에 고정시키는 회전축; 및 상기 공기탱크를 해저의 지면에 고정시키는 위치고정수단; 을 포함하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 제공한다.
여기서, 상기 터빈에 구비된 날개는 탄성이 있는 고무재질인 것이 바람직하다. 이로써, 상기 날개의 꺾임을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 터빈에 구비된 날개는 나선형으로 구비된 것이 바람직하다. 이로써, 상기 날개의 회전에 의한 어류 등의 피해를 줄일 수 있고, 상기 날개의 손상도 줄일 수 있다.
여기서, 상기 위치고정수단은 상기 공기탱크에 연결된 앵커로 구성된 것이 바람직하다. 이로써, 비교적 수심이 깊은 곳에 상기 물막이 에너지발생시설을 설치할 수 있고, 조수의 방향에 크게 구애받지 않고 조력의 효율적인 이용이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 효율적, 친환경적으로 에너지를 발생시킬 수 있는 공기압 생산장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 터빈에 구비된 날개가 탄성이 있는 고무재질로 이루어짐으로써 상기 날개의 꺾임을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 터빈에 날개가 나선형으로 구비됨으로써 해수면에 근접해 있는 어류 또는 해상 식물 등의 피해를 줄일 수 있고, 상기 어류, 해상 식물 또는 그 밖의 부유물에 의해 날개가 훼손되는 피해를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 앵커에 의해 상기 공기탱크가 유동성 있게 고정됨으로써, 비교적 수심이 깊은 곳에 상기 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 설치할 수 있고, 조수의 방향에 구애받지 않고 조력의 효율적인 이용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에서 나선형의 날개가 구비된 터빈이 장착된 것을 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 물막이형 공기압 에너지 생산장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 물막이형 공기압 에너지 생산장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B'에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 1에서 나선형의 날개가 구비된 터빈이 장착된 것을 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 물막이형 공기압 에너지 생산장치는 터빈(100), 증폭기어(110), 공기압 발생장치(120), 공기탱크(130), 회전축(140), 위치고정수단(150)을 포함한다.
조수의 흐름에 따라 회전을 하는 터빈(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 중앙부를 관통하는 회전축(140)에 의해 상기 공기탱크(130)에 연결된다. 상기 터빈(100)이 공기탱크(130)에 연결됨으로써, 상기 날개(102)가 구비된 터빈(100)을 수면 상에 부상시킬 수 있다. 상기 터빈(100)의 외주면에는 조수의 흐름에 의한 수압을 받는 다수의 날개(102)가 구비되어 있어서, 조수의 흐름에 따라 상기 다수의 날개(102)가 수압을 받으면 상기 회전축(140)을 중심으로 상기 터빈(100)이 회전하여 회전력을 발생시킨다. 또한 상기 터빈(100) 내부에는 복수 개의 금속성 구슬(101)이 내장되어 있어서 상기 터빈(100) 및 날개(102) 등의 무게중심을 아래로 향하게 해준다. 상기 터빈(100)에 의해 발생된 회전력은 상기 터빈(100)에 연결된 증폭기어(110)에 의해 증폭된다. 상기 증폭기어(110)는, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(140) 상에 구비되되 상기 터빈(100)의 내부에 설치되도록 구비될 수도 있고, 상기 회전축(140) 상에 구비되되 상기 터빈(100)과는 다른 연결수단에 의해 연결되어 상기 터빈(100)의 외부에 설치될 수도 있다. 상기 증폭된 회전력은 상기 공기탱크(130)와 연결된 실린더(132)에 전달되어 압축된 공기를 발생시켜서 상기 공기탱크(130)에 저장시킨다. 상기와 같이 압축된 공기는 공기 탱크(130)에 저장되어 필요한 경우 공기토출관(120)을 통해 배출되어 전력 등을 발생시킬 수 있는 에너지가 된다. 상기 압축된 공기에너지를 전기력으로 전환시키는 방법은 통상 사용되는 방법과 동일하므로 설명을 생략한다. 상기 날개(102)가 구비된 터빈(100), 증폭기어(110) 등이 연결된 공기탱크(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 위치고정수단(150)에 의해 고정된다. 상기 위치고정수단(150)은 상기 공기탱크(130)가 조수의 흐름에 따라 떠내려가지 않도록 고정을 하는 역할을 한다.
상기 터빈(100)에 구비된 날개(102)는 탄성이 있는 고무재질인 것이 바람직하다. 상기 날개(102)를 탄성이 있는 고무재질로 제조한 경우, 조수의 흐름에 의해 상기 날개(102)가 받는 수압에 의한 상기 날개(102)의 파손을 방지할 수 있다.
상기 터빈(100)에 구비된 날개(102)는 터빈(100)의 길이보다 작은 너비를 갖고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 날개(102)가 상기 터빈(100)의 외주면에 나선형으로 구비된 것이 바람직하다. 상기 날개(102)를 상기와 같이 나선형으로 구비함으로써, 상기 날개(102)가 회전할 경우, 해수면에 근접해 있는 어류 또는 해상 식물이 상기 복수의 날개(102) 사이로 빠져나갈 수 있어서 물막이형 공기압 에너지 생산장치에 의한 해양 동식물의 피해를 줄일 수 있다. 또한, 상기 어류, 해상 식물 또는 그 밖의 부유물이 상기 날개(102)에 충돌하여 상기 날개(102)가 훼손되는 피해를 줄일 수 있다.
상기 공기탱크(130)가 해수면 상의 일정한 반경 내에서는 부유할 수 있도록 상기 위치고정수단(150)으로는 앵커가 사용될 수 있다. 상기 위치고정수단(150)인 앵커의 일실시예로서, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 로프의 단부에 소정의 무게를 가진 석재 또는 철재의 고정수단이 장착된 위치고정수단(150)이 될 수 있다. 상기 로프는 상기 공기탱크(130) 등이 설치되는 해수의 수심보다 길이가 긴 것이 바람직하다. 상기 석재 또는 철재의 고정수단은 상기 터빈(100), 증폭기어(110) 등이 구비된 공기탱크(130)가 조수의 흐름에 떠내려가지 않도록 고정시킬 수 있을 정도의 무게를 가진 것이 바람직하다. 상기 석재 또는 철재의 고정수단은 갈고리 모양을 가진 경우, 해저 지면에 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 상기 로프는 상기 공기탱크(130)에 구비된 홀에 삽입되어 일정한 체결수단에 의해 상기 로프가 상기 홀에서 빠지지 않도록 체결된다. 상기 위치고정수단(150)이 장착된 공기탱크(130)에 상기 터빈(100)과 증폭기어(110)가 회전축(140)에 의해 장착되어 강이나 바다 등에 설치되는 경우, 상기 터빈(100) 및 증폭기어(110) 등이 장착된 공기탱크(130)는 상기 로프의 반경 내에서 강이나 바다의 해수면 상에서 부유할 수 있지만, 강물의 흐름 또는 조수의 흐름에 의해 떠내려가지 않도록 해저의 지면에 고정된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
100 : 터빈
102 : 날개
110 : 증폭기어
130 : 공기탱크
140 : 회전축
150 : 위치고정수단

Claims (4)

  1. 외주면에 다수의 날개를 구비하여 조수의 흐름에 의해 상기 날개가 수압을 받아 회전하는 터빈;
    상기 터빈에 연결되어 상기 터빈에 의해 발생된 회전력을 증폭시키는 증폭기어;
    상기 증폭기어에 연결되어 증폭된 회전력으로 압축된 공기에너지를 생산하는 공기압 발생장치;
    상기 터빈을 수면 근방으로 부상시키기 위한 공기탱크;
    상기 터빈이 회전가능하도록 상기 공기탱크에 고정시키는 회전축; 및
    상기 공기탱크를 해저의 지면에 고정시키는 위치고정수단;
    을 포함하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터빈에 구비된 날개는 탄성이 있는 고무재질인 것을 특징으로 하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터빈에 구비된 날개는 터빈의 길이보다 작은 너비를 갖고, 상기 날개가 상기 터빈의 외주면에 나선형으로 구비된 것을 특징으로 하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치고정수단은 상기 공기탱크에 연결된 앵커로 구성된 것을 특징으로 하는 물막이형 공기압 에너지 생산장치.
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