KR20110107881A

KR20110107881A - 바지선 위에 설치한 수평형 수차를 이용한 파력발전설비

Info

Publication number: KR20110107881A
Application number: KR1020100027019A
Authority: KR
Inventors: 홍문표
Original assignee: 홍문표
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-10-05

Abstract

본 발명은 바지선 상에 설치한 복수의 수차를 파도에너지로 회전시켜 발전하는 바지선식 파력발전설비에 관한 것으로, 파도에너지를 충분히 흡수하고, 파도의 충격으로부터 바지선을 보호하고 변환효율을 높이며, 안전하게 정박하여 발전기능을 충분히 발휘할 수 있도록, 수면과 수심 3m 사이에 떠있는 납작한 등변 삼각형의 견고한 바지선의 칸막이 위에 배치한 복수의 수차가 파도에너지로 연쇄적으로 회전할 때 모든 수차가 에너지를 균일하게 흡수할 수 있도록 통과수로와 날개 사이에 공간을 두거나 수차의 높이를 조절하고, 각 수차 에너지를 대형에너지로 통합하여 회전속도를 균일하게 하며, 에너지의 크기에 따라 다단계로 발전하거나 자동변속장치로 가속하여 발전효율을 향상시키며, 발전기능을 충분히 발휘할 수 있도록 해안 또는 해상에 안전하게 정박하여, 낮은 파도에서도 재생력이 무한한 파도에너지를 활용하여 전기를 연속적으로 생산할 수 있고, 공장에서 건조(建造)하여 이동 설치가 가능하며, CO₂배출이 전혀 없는 것을 특징으로 한다.

Description

바지선 위에 설치한 수평형 수차를 이용한 파력발전설비{Wave power generation apparatus with the horizontal water turbines on the barge}

본 발명은 파도가 통과하는 바지선 위에 설치한 수차를 회전시켜 발전하는 파력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수면에 띄운 단면이 납작한 이등변 삼각형 또는 사다리꼴인 바지선 위에 설치한 복수의 수평형 수차 밑으로 관성에너지가 거의 감소하지 않은 파도를 통과시켜 수차를 연쇄적으로 회전시킨 복수의 수차 에너지를 하나의 대형 에너지로 통합하여 균일한 회전력으로 양질의 전력을 생산하는 파력발전설비에 관한 것이다.

파도는 바람, 조류, 지진 등으로부터 에너지를 흡수하여 관성력(inertial force)을 가지고 진행(진행파)하거나 정지(정재파) 상태로 파장을 형성하여 에너지를 계속 흡수하면 파장이 더욱 높아지고, 에너지 공급이 중단되거나 물체에 부딪히면 관성력이 소멸한다.

관성력은 물의 흐름은 거의 없이 에너지만 파도를 타고 이동하여 에너지가 주로 수면에 집중되어 있고 수심이 깊을수록, 그리고 파도주기가 빨라질수록 진행속도가 빨라지며, 수심이 깊은 곳으로 내려갈수록 진행속도가 느려지고 에너지의 크기가 감소한다.

파도에너지가 주로 뭉쳐있는 파도는 수면에서 3~8초 간격으로 한 지점을 통과하고 파고와 파장이 일정하지 않으며 파장이 길 때는 1~2개의 작은 파도가 중간에 끼어 있을 때도 있고, 바람이 부는 방향으로 진행하지만 해안에서는 주로 육지를 향해 진행하며, 수심이 깊은 곳에서는 에너지가 이동할 때마다 나뭇가지가 바람에 흔들리듯이 물의 흐름이 밀려갔다가 다시 제자리로 돌아온다.

그러나 수심이 낮아져 바닥경사가 수면 위로 이어지면 파도가 상당한 량의 물을 몰고 올라갔다가 관성력이 떨어져 다시 흘러내려 오면서 뒤이어 올라가는 파도와 부딪쳐 관성력을 떨어뜨린다.

본 발명에서 이용하고자 하는 것은 진행파로, 파도에너지가 바지선 밑으로 들어가지 못하도록 바지선의 경사면 하부를 수심 3m 이상 잠기도록 정박하면, 관성력이 거의 소진되지 않은 파도에너지가 상당히 많은 량의 물을 몰고 통과수로로 상륙하여 선체가 파도의 충격과 물의 중력으로 가라앉았다가 부력으로 다시 올라오면서 빠른 속도로 통과하므로 통과수로에 배치한 수차를 회전시킨다.

그러나 엄청난 파도에너지가 경사면을 타고 올라올 때 바지선 반대편에 그 중력을 감당할 수 있는 하중으로 균형을 이루지 못하면 선체가 파도가 상륙하는 방향으로 기울어져 뒤집어 지거나 대형의 파도에너지가 밑으로 들어가는 순간 심각한 손상을 입을 수 있다.

발전기의 저항은 연속적인데 비해 파도가 수차 1개를 통과할 수 있는 시간은 불과 2초가 채 안 되므로 1개의 통과 수로에 수차를 1대만 설치하면 다음 파도가 상륙할 때까지 회전속도가 급속도로 느려지므로, 수차 한대만으로는 파도에너지를 충분히 흡수할 수 없을 뿐만 아니라 바지선 폭이 좁을수록 균형을 잡기 어려워 전복될 위험도가 더욱 높아진다.

그러므로 앞서 상륙한 파도가 바지선을 벗어나기 전에 다음 파도가 상륙할 수 있도록 바지선 폭이 충분히 넓고, 하나의 파도가 지날 때마다 3~6대의 수차가 연쇄적으로 회전하여 에너지를 흡수할 수 있도록 배치하며, 각 수차 동력을 하나로 통합하여 발전기에 회전에너지가 중단 없이 공급될 수 있도록 한다.

다만, 통과수로 바닥과 수차날개와의 간격이 모두 일정하면 파도가 약할 때는 1번 수차의 회전속도가 가장 빠르고 배치된 순서대로 앞쪽의 수차가 에너지를 흡수한 만큼 통과 유속이 느려지므로 마지막 수차는 건성으로 따라 회전하거나 유속보다 빨리 회전하여 관성회전자의 역할을 할 것이며, 파고가 높을 때는 1번 수차의 충격이 너무 커서 파손되거나 선체 위쪽으로 물보라를 일으키면서 솟구칠 수도 있다.

그러므로 1개의 통과수로에 배치된 모든 수차가 에너지를 골고루 흡수하고 특히 파고가 높을 때는 파도의 일부 에너지가 수차날개를 무저항으로 통과할 수 있는 공간을 만들어주거나 통과수로 바닥과 수차 사이의 간격을 넓혀줌으로써 1, 2번 수차의 충격을 완화할 필요가 있다.

파도의 높이에 따라서 흡수하는 에너지의 크기가 다양하므로 파도가 약할 때는 발전기의 부하로 발전이 안 되거나 발전량이 적을 수 있고, 파도가 높을 때는 발전량이 증가할수록 부하도 커지지만 흡수한 에너지량에 비해 발전효율이 떨어질 수 있으므로 자동변속장치를 이용하여 가속하거나 발전기를 2대 이상 설치하여 회전속도 또는 발전량에 따라 다단계로 발전함으로써 발전효율을 높일 수 있을 것이다.

파도가 상륙할 때마다 선체가 기울어지므로 충격에 의해 선체의 기울어짐이나 손상을 즉시 복원시키는 수평조절이나 수면에 일정한 높이로 부상하도록 부력을 조절하는 것은 큰 의미가 없다.

흡수한 에너지(발전량)만큼의 충격을 바지선이 감당해야 하므로 닻과 닻줄만으로 정박할 때 5m 이상의 높은 파도를 견뎌내기 어렵고, 파도가 높을수록 전복될 위험률이 높아지므로 교각이나 기둥 사이에 정박하는 것이 가장 안전하며, 해상에 정박할 때는 항상 파도가 진행하는 방향에 정면으로 향할 수 있도록 한다.

[문헌 1] PCT/DK 2004/000705, 2004. 10. 14. [문헌 2] KR 10-2001-0006385 2001. 02. 09. 1쪽, 2-5쪽, 도면 1 [문헌 3] KR 10-2002-0062137 2002. 10. 11. 1쪽, 4-8쪽 도면 1 및 2 [문헌 4] KR 20-2007-0010207 2007. 06. 21. 1쪽, 2-3쪽, 도면 1-3 [문헌 5] US 2006/0140724 A1 2006. 06. 29. 1쪽, 도 1-3

[문헌 6] 홍기용, 신승호, 홍석원,. 한국연안의 해역특성을 고려한 파력발전방식의 적용성 분석. 한국해양환경공학회 2004년도 추계학술대회 논문집 243-249쪽 [문헌 7] 함영복, 공태우,. 파력발전기술. 기계저널 제48권 제6호 17-20쪽 [문헌 8] Daum 백과사전. 파도. 1-2쪽. (검색일; 2008. 11. 250

그러므로 바지선 상에 복수의 수차를 설치하여 한 개의 파도에너지를 연쇄적으로 흡수하고, 파도의 충격으로부터 바지선을 보호하며, 발전효율을 높이고, 해안이나 해상에 안전하게 정박하여 발전기능을 충분히 발휘하도록 함으로써, 파도가 있고 전력이 필요한 곳에서는 어디서든지 발전할 수 있는 바지선식 파력발전설비를 개발하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 수차를 제작할 때 원형판(33) 및 중격판(33b)으로 드럼(25)과 결합하여 보강한 수차샤프트와, 해안 배치용은 호형의 날개를 드럼과 원형판에 부착하고, 해상용은 평면형의 끝을 Y형 강으로 가공하여 휘어짐을 방지하고, 드럼(25)과 원형판(33)에 부착하는 복수의 날개와 파도가 통과할 때 받는 충격을 모든 날개에 분산할 수 있도록 상기 날개를 복수의 중간 원형판(33a)과 밴드(35)로 보강한다.

특히 높은 파도가 밀려왔을 때 일부 파도에너지가 날개에 주는 충격을 줄일 수 있도록 상기 날개 중앙에 구멍(83)을 뚫거나, 날개와 드럼 사이, 또는 안쪽 날개와 외부 날개 사이에 공간을 형성하여 원형판(33)이나 날개지주(74)에 부착하고 날개의 숫자를 늘려서 변환효율을 높인다.

바지선(12a)의 높이가 3m 이상이고, 폭은 1개 이상의 파도가 통과하고 있는 동안 다음 파도가 상륙할 수 있는 넓이로 하며, 길이는 목표발전량에 따라 복수의 통과수로(23)와 칸막이(36)를 감안하여 길이를 조절하고, 통과수로의 단면이 해안선 배치용은 사다리꼴, 해상 배치용은 이등변 삼각형으로 한다.

한 개의 바지선에 칸막이로 나누어지는 폭 3~6m인 복수의 통과수로마다 3~6대의 수차를 배치하고, 원형 지붕을 덮은 수차 상단에 발전기를 배치한다.

상기 바자선식 파력발전설비를 완전히 조립한 상태에서 바지선이 수면과 수심 3m 사이에 떠있도록 부력을 조절하기 위해서 바지선의 하부골격의 외 측 테두리를 공기 주입장치(밸브)를 부착한 파이프로 제작하고, 칸막이(36) 기둥을 하부골격(37)과 결합하여 통과수로(23) 바닥과 함께 강판이나 강화합성수지 패널로 마감하고, 내부를 중도리(38)까지 발포우레탄(57)으로 채워 부력을 강화한다.

수차 구동부를 중도리 위에 위치하는 구동부지지대(45a)에 고정하고, 양쪽 구동부지지대를 상기 수차 사이에서 천장(30)골격과 원형지붕으로 결속하며, 지붕을 천장골격에 경첩으로 결속하고 추녀를 1쌍의 가로대(75)로 보정하며, 천장골격 위에 설치하는 상판(28)에 발전기를 배치하고, 파도와 정면으로 부딪치는 모든 면을 쐐기형으로 마감하여 파도의 충격을 최소화한다.

파고 충격의 크기에 따라서 상기 각 수차의 높이가 자동 조절될 수 있도록 복수의 상기 구동부지지대를 중도리 또는 칸막이 기둥에 결속하고 상기 구동부지지대 밑에 복수의 쇼크옵서버(shock absorber)(59)를 장착하여 파고에 따라서 수차가 오르내릴 수 있도록 하고, 구동부지지대(45a)에 이탈방지 핀(34)을 부착하여 탈선을 방지한다.

상기 통과수로 1개마다 배치한 복수의 수차 회전에너지를 체인기어(43)로 연결하여 메인샤프트(32a)에 통합하고, 상기 메인샤프트의 회전속도를 이용한 프로펠러(66)의 풍력으로 부상높이가 조절되는 터치판과 리미트스위치(49)로 전자석에 전원을 접속하는 회전속도 감지장치(도 9)와 동력접속장치(44)로 메인샤프트에 복수의 발전기를 체인으로 연결된 접속기어(60)를 메인샤프트의 기어와 접속 또는 차단하여 흡수한 에너지의 크기(회전속도)에 따라서 다단계로 발전할 수 있도록 하거나 발전량에 따라서 발전기 가동률을 조절한다.

해상에 배치하는 바지선식 파력발전선은 파도가 상륙하는 방향에 따라서 회전방향이 바뀌더라도 발전기의 회전방향이 일방향이 되도록, 수차 측 기어(52) 옆에 한쪽에는 제1기어(53)가, 반대쪽에는 맞물려 회전하는 제2기어(54)와 제3기어(55)가 장착된 회전방향 전환장치를 결속하여, 수차가 발전기와 같은 방향으로 회전할 때는 리미트스위치(49a)가 전자석(29a)에 전원을 연결하여 제1기어(53)를 수차 측 기어(52)와 제4기어(56)에 동시에 접속하도록 상기 접속 지지대(45b)를 당기고, 수차가 반대방향으로 회전할 때는 상기 전자석에 전원이 차단되고 스프링(41)이 상기 접속 지지대를 밀어 제2기어(54)는 수차 기어(52)에, 제3기어(55)는 제4기어(56)에 각각 접속하여 상기 메인샤프트에 동력을 연결하는 제5체인기어(57)의 회전방향이 일정하도록 함으로서 위상변환장치를 생략하고, 동력을 전달하는 기어를 이용하여 가속한다.

상기 바지선식 파력발전설비를 해상에 정박할 때, 정박위치가 항상 고정되도록 해저에 고정한 닻 및 연줄 식으로 연결한 닻줄과 부력장치에 의해 수직으로 부상하는 2개의 정박 포인트(71), 또는 1개의 정박 포인트와 수상구조물에 양쪽 끝을 각각 고정하고 상기 바지선식 파력발전설비 측면에 부착한 활차(68)를 통과하여 상기 바지선식 파력발전장치를 파도의 진행 방향으로 회전시키는 제1와이어(82a)와,

상기 바지선식 파력발전장치(12) 모서리에 양쪽 끝을 각각 고정하고 상기 정박 포인트(71)에 부착한 활차(68)를 통과하여 상기 바지선식 파력발전장치가 한쪽으로 쏠리는 것을 방지하는 제2와이어(82b)와, 상기 바지선식 파력발전설비의 측면에 경첩으로 부착한 ㄱ 자형 방향키(102)로 선체의 통과수로가 항상 파도가 진행하는 방향으로 향하도록 한다.

바지선식 파력발전설비를 수심 10m 내외의 해안선에 정박할 때는, 모서리와 선체의 길이에 따라 해저에 복수의 기둥을 수직으로 세워 상부를 트러스(72)로 연결하고, 상기 선체에 부착한 활차 또는 링이 기둥(70)을 궤도로 상하로 움직이도록 하며, 지붕(31) 또는 하부골격에 고정하여 기둥 상단에 부착한 활차를 통해 늘어뜨린 로프나 체인에 추(69)를 매달고 상기 추가 기둥에 고정한 차단 턱(64) 이상 올라가지 못하도록 높이를 제한함으로써 심하게 기울어지거나 전복되는 것을 예방한다.

방파제가 필요한 항구나 조력발전소 등에는 수면에 부상할 수 있도록 배면에 부력괴를 부착한 호 형의 방파벽을 상기 기둥이나 상기 바지선식 파력발전설비와 경첩으로 부착하는 Y 형 또는 상하, 좌우 4개의 지지대로 연결하여 바지선식 파력발전설비를 통과한 파도를 막아줌으로써 배면이 정온수면을 유지하도록 한다.

관성력이 거의 소진되지 않은 파도에너지를 직접 활용하므로 1m 이하의 낮은 파도에서도 중단 없이 발전할 수 있고 바지선 크기에 따라 대량 발전도 가능하므로 해상 어디서든지 파도에너지를 영원히 고갈될 수 없는 신 재생에너지원으로 최대한 활용할 수 있다.

공장에서 제작하고 해상으로 운반할 수 있으므로 제작비용과 생산비가 절감되고, 설비를 보완하여 방파제 역할도 겸할 수 있으며, 자가발전이 불가피한 해안가 오지나 섬, 해상에서의 전기 생산원가를 크게 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

제1도는 수평형 수차의 구조(사시도)
제2도는 3가지 형의 해상 배치용(평면형) 수평형 수차의 횡단면도
제3도는 3가지 형의 해안 배치용(평면형) 수평형 수차의 횡단면도
제4도는 바지선식 파력발전설비 평면도
제5도는 발포 우레탄을 채운 칸막이의 단면도
제6도는 해안선 배치용 바지선식 파력발전설비 횡단면도
제7도는 해안선 배치용 바지선식 파력발전설비 종단면도
제8도는 해상 배치용 바지선식 파력발전설비 횡단면도
제9도는 해상 배치용 바지선식 파력발전설비 종단면도
제10도는 다단계 발전을 위한 발전기 동력 접속장치 구조
제11도는 회전속도 감지센서의 구조
제12도는 회전방향 전환 및 가속장치의 구조
제13도는 정박포인트를 이용한 파력발전설비의 정박장치(해상정박)
제14도는 기둥을 이용한 바지선식 파력발전설비의 정박장치(해안정박)
제15도는 바지선식 파력발전설비를 이용한 방파제 설치 단면도

이하 도면을 참조하여 바지선식 파력발전장치에 대하여 상세하게 설명한다.

수차의 지름이 클수록 파도로부터 받는 충격이 적고 에너지는 커지지만 회전속도가 느려지고 제작비용이 증가하므로, 수차의 반지름을 설치지역 평균 파도높이의 2/3 내외로 도 1과 같이 수차 샤프트(32)를 지름이 수차의 회전반경에 따라 60~120cm인 드럼(25)에 원형판(33) 및 중격판(33b)으로 용접하여 보강하고, 호형 또는 평면형에 Y형 앵글을 부착하여 가공한 8~16개의 날개(26)를 드럼(25)과 원형판(33)에 부착하며, 수차(21)의 길이에 따라 중간 원형판(33a)을 일정한 간격으로 날개(26) 사이에 부착하고, 날개(26)의 끝을 원형 밴드(35)로 서로 결속하여 파도의 충격으로 날개가 휘어지거나 파손되는 것을 예방한다.

바지선(12a)의 높이를 3m 이상으로 하여 상단이 수면에 위치할 때 하단이 수심 3m 이하에 위치하도록 하고, 폭은 도 4와 같이 1개의 통과수로(23)에 수차(21)를 3대 내지 6대씩 배치하여 1개 이상의 파도가 바지선(12a)을 통과하고 있는 동안 다음 파도가 상륙함으로써 무게중심의 균형을 이루어 심하게 기울어지는 것을 방지하고 1개의 통과수로(23)에 있는 복수의 수차(21)가 바지선을 통과하는 파도의 관성에너지를 충분히 흡수할 수 있도록 1개 통과수로에 배치하는 수차의 수에 따라서 18~25m 이상으로 넓히며, 길이는 상기 통과수로(23)와 칸막이(36)의 수를 감안하여 목표 발전량에 따라 조절하고, 통과수로의 단면이 1번 수차가 받는 충격을 다음 수차에 분배할 수 있도록 해안선 배치용은 도 6과 같이 사다리꼴, 해상 배치용은 도 8과 같이 이등변 삼각형으로 건조한다.

바지선식 파력발전설비를 완전히 조립하여 정온상태의 수면에 띄웠을 때 통과수로(23)의 중앙부가 수면에 약간 드러날 정도로 부력을 조절할 수 있도록 도 5 및 도 6과 같이 칸막이 기둥(70)을 상기 하부골격(37)과 결합하여 강판이나 강화합성수지 패널로 마감한 폭 0.9~1.2m의 칸막이(36) 내부를 중도리(38)까지 발포우레탄(57)으로 채우며, 일부를 파이프로 제작한 통과수로(23) 하부골격(37)의 공기량으로 부상높이를 조절한다.

도 6과 같이 통과수로(23)마다 중도리(38)에 결속한 구동부지지대(45a)에 수차(26) 구동부를 결합하고, 수차(26)와 수차 사이에서 양쪽 구동부지지대(45a)를 천장(30)골격과 원형 지붕으로 결속하며, 양쪽 끝은 평면형 지붕(31)을 천장(30)골격에 경첩으로 결속하고 상도리(38a) 끝에 있는 가로대(75)에 얹어 수차가 상하로 움직일 때 지붕도 함께 움직이도록 한다.

파고가 높을 때 일부 파도를 충격 없이 통과시킴으로써 설비의 손상을 최소화할 수 있도록 도 2 또는 도 3과 같이 날개(26)에 구멍을 뚫거나 2형처럼 날개(26)와 드럼 (25) 사이, 또는 3형과 같이 안쪽 날개(26)와 외부 날개 사이에 공간을 두어 일부 파도를 통과시키도록 날개(26)를 중간 원형판(33a)이나 날개지주(74)에 부착하고, 파도의 충격이 클 때 수차(21)와 통과수로(23) 바닥과의 간격이 넓어지도록 도 8 및 도 9와 같이 구동부 지지대(45a)를 쇼크옵서버(shock absorber)(39)로 떠받쳐 상기 구동부지지대(45a)가 중도리(38)와 상도리(38a) 사이에서 진동 없이 가볍게 오르내릴 수 있도록 한다.

이때에 구동부지지대(45a)가 기둥(70) 사이에 끼거나 탈선하지 않도록 상기 구동부지지대(45a)에 부착한 이탈방지 핀(34)으로 잡아주고 양쪽 구동부 지지대(45a)를 수차(21) 사이의 천장(30) 골격으로 견고하게 결속함으로써 뒤틀림을 방지하며 발전기(27) 상판(28) 지지골격을 구동부지지대(45a)에 부착하여 수차(21)와 함께 오르내리도록 한다.

각 수차는 파도가 지날 때만 에너지를 흡수하므로 한 개의 통과수로(23)에 배치된 모든 수차(21)의 회전에너지를 체인(42)으로 메인샤프트(32a)에 연결하여 회전속도가 균일한 대형에너지로 통합하고, 파고에 따라 발전효율을 높일 수 있도록 2대 이상의 발전기(27)를 한 메인샤프트(32a)에 결속할 때, 발전량에 따라 자동접속 스위치로 발전기 가동률을 조절하거나, 도 11과 같은 회전속도 감지센서로 도 10의 전자석(29)에 전원을 접속 또는 차단하는 발전기동력접속장치로 발전기(27) 가동률을 조절할 수 있다.

해상에서 발전할 때는 파도의 진행방향이 수시로 변하고 파도가 상륙하는 방향에 따라 수차(21)의 회전방향이 바뀌므로 위상변환장치를 사용하거나 발전기가 언제나 일정한 방향으로 회전하도록 도 12와 같이 수차기어(52)가 반대방향으로 회전할 때는 제2기어(54)와 제3기어로 동력이 접속되고, 일방향으로 회전할 때는 제1기어(53)로 접속하여 메인샤프트(32a)는 항상 일방향으로 회전하도록 하는 회전방향 전환장치가 필요하다.

바지선식 파력발전설비(12)를 해상에 정박할 때, 수심이 얕은 대륙붕에서는 2개의 정박포인트(71)를 세우고 수심이 깊은 곳에는 해저에 닻과 닻줄로 고정한 2기의 수상구조물이나 부력장치를 부착한 정박포인트를 설치하여, 도 13과 같이 기능이 다른 두 줄의 와이어(82)와 바지선 측면에 부착된 방향키(62)로 선체가 항상 파도가 진행하는 방향으로 향하도록 조정한다.

해안에 가까이 정박할 때, 대개 파도가 육지를 향하여 진행하므로 수심 5~10m 이내의 해안에 도 14와 같이 기둥(70)을 세워 정박하거나 닻과 닻줄로 정박한다.

상기 파력발전선은 파도의 세기에 따라서 파도에너지를 20~40%까지 흡수하여 배면에는 파도가 상당히 억제되지만 60% 이상의 관성에너지가 아직 남아있으므로, 파도가 높을 때는 파력발전설비(12)를 넘어간 파도를 막을 수 있도록 도 15와 같이 수면에 뜰 수 있도록 부력괴를 부착한 호형의 방파벽(73)을 Y형 또는 4개의 지지대로 기둥(70)에 경첩으로 결속하여 파도를 수면 아래로 유도하여 배후 수면이 정온상태를 유지하도록 함으로써 가두리양식장, 항구, 조지식 파력발전소, 부유식 조류발전설비 등에 방파제로 겸용한다.

해저케이블로 육지 또는 수상구조물에 있는 변전소에 송전하고, 중앙제어실에서 감시와 운전이 자동감지센서에 의해 자동화가 가능하며, 순회 전담 수리반에 관리를 맞길 수 있고, 온라인(on line)으로도 관리할 수도 있다.

12; 바지선식 파력발전설비 12a; 바지선 21; 수차(수평형 수차)
22; 파도, 평균 수위 23; 통과수로 24; 수차 커버, 수차집
25; 드럼 26; 수차 날개 27; 발전기
28; 상판 29; 전자석 30; 천장
31; 지붕 32 (수차)샤프트 32a; 메인샤프트
33; 원형판 33a; 중간원형판 33b; 중격판
34; 이탈방지 핀 35; 밴드 36; 칸막이
37; 하부 골격 37a; 파이프 38; 중도리
38a; 상도리 38b; 하도리 39; 쇼크업쇼버
41; 스프링 42; 체인 43; 체인기어
44; 동력접속장치 45; 지지대 45a; 구동부 지지대
46; 베어링 47; 접속지지대 축 48; 부력괴
49; 리미트 스위치 50; 윤활유 집 51; 회전방향전환장치
52; 수차 기어 53; 제1기어 54; 제2기어
55; 제3기어 56; 제4기어 57; 제5기어
58; 아이들 기어 59; 메인기어 60; 2차 기어
61; 1차기어 62; 방향키 63; 경첩
64; 차단턱 65; 가속기어 66; 프로펠러
67; 터치판 68; 활차 69; 추
70; 기둥 71; 정박포인트 72; 트러스
73; 방파벽 74; 날개지주 75; 가로대
82; 로프 82a; 제1와이어 82b; 제2와이어
83; 구멍

Claims

원형판(33) 및 중격판(33b)으로 드럼(25)과 결합한 수차샤프트와,
해안 배치용은 호형의 날개를 드럼과 원형판에 부착하고, 해상용은 평면형 날개의 끝을 Y형강으로 가공하여 드럼(25)과 원형판(33)에 부착한 복수의 날개와,
상기 날개를 복수의 중간 원형판(33a)과 밴드(35)로 보강한 수차(21).
청구항 1에 있어서,
상기 날개 중앙에 구멍(83)을 뚫거나, 날개와 드럼 사이, 또는 안쪽 날개와 외부 날개 사이에 공간을 두고 중간 원형판(33a)이나 날개지주(74)에 부착하여 외부날개의 숫자를 늘리는 것을 특징으로 하는 수차.
바지선(12a)의 높이가 3m 이상이고, 폭은 3개 이상의 수차를 설치하여 1개 이상의 파도가 통과하고 있는 동안 다음 파도가 상륙할 수 있는 넓이, 길이는 목표발전량에 따라 복수의 통과수로(23)와 칸막이(36)를 감안하며, 단면이 해안선 배치용은 사다리꼴, 해상 배치용은 이등변 삼각형을 특징으로 하는 바지선(12a)과,
상기 각 통과수로마다 배치하는 복수의 상기 수차와,
상기 수차 상단에 배치하는 발전기로 구성하는 바지선식 파력발전설비.
상기 바지선 골격 일부를 공기 주입장치(밸브)를 부착한 파이프로 제작하는 하부골격(37)과,
상기 칸막이(36) 기둥을 상기 하부골격(37)과 결합하여 상기 통과수로(23)와 함께 강판이나 강화합성수지 패널로 마감하고, 내부를 중도리(38)까지 발포우레탄(57)으로 채워 부력을 강화하는 칸막이(36)와,
상기 중도리에 위치하는 구동부지지대(45a)에 구동부를 고정하는 복수의 상기 수차(21)와,
상기 양쪽 구동부지지대를 상기 수차 사이에서 결속하는 천장(30)골격과,
상기 천장골격에 경첩으로 결속한 양쪽 지붕(31)과,
상기 지붕의 추녀를 상하에서 보정하는 1쌍의 가로대(75)와,
발전기를 배치하는 받침대를 상기 천장골격 위에 설치하는 상판(28)과,
파도와 정면으로 부딪치는 모든 면을 쐐기 형으로 마감하는 것을 특징으로 하는 바지선식 파력발전설비.
청구항 4에 있어서,
상기 구동부지지대 밑에 장착한 복수의 쇼크옵서버(shock absorber)(59)와,
상기 구동부지지대(45a)에 부착한 이탈방지 핀(34)과,
파고의 충격에 따라서 상기 각 수차의 높이가 자동 조절될 수 있도록 복수의 상기 구동부지지대를 이중경첩 등으로 결속하는 것을 특징으로 하는 바지선식 파력발전설비.
상기 통과수로 1개에 배치한 복수의 수차 회전에너지를 체인기어(43)로 연결하여 메인샤프트(32a)에 통합하는 동력연결장치와,
상기 메인샤프트의 회전속도를 이용한 프로펠러(66)의 풍력으로 부상높이가 조절되는 터치판과 리미트스위치(49)로 전자석에 전원을 접속하는 회전속도 감지장치(도 11)와,
상기 메인샤프트에서 복수의 발전기에 체인으로 연결된 접속기어(60)를 상기 전자석으로 상기 메인샤프트의 기어와 접속 또는 차단하는 동력접속장치(44)(도 8)와,
상기 동력접속장치를 상기 메인샤프트의 기어(59)에 접속하는 것을 특징으로 하는 바지선식 파력발전설비.
수차 측 기어(52) 한쪽에는 제1기어(53)가, 반대쪽에는 서로 맞물려 회전하는 제2기어(54)와 제3기어(55)가 장착된 접속지지대(45b)가 수차가 일방향으로 회전할 때는 리미트스위치(49a)가 전자석(29a)에 전원을 연결하여 제1기어(53)를 수차 측 기어(52)와 제4기어(56)에 동시에 접속하여 수차와 같은 방향으로 회전하도록 상기 접속 지지대(45b)를 당기고,
수차가 반대방향으로 회전할 때는 상기 전자석에 전원이 차단되고 스프링(41)이 상기 접속 지지대를 밀어 제2기어(54)는 수차 기어(52)에, 제3기어(55)는 제4기어(56)에 접속하여 수차와 반대방향으로 회전하도록 하여 상기 메인샤프트에 동력을 연결하는 제5체인기어(57)의 회전방향이 일정하도록 것을 특징으로 하는 바지선식 동력변환설비(12).
정박위치가 고정되도록 해저에 고정한 닻 및 연줄 식으로 연결한 닻줄과 부력장치에 의해 수직으로 부상하는 2개의 정박포인트(71), 또는 상기 1개의 정박포인트와 수상구조물에 양쪽 끝을 각각 고정하고 상기 바지선식 파력발전설비 측면에 부착한 활차(68)를 통과하는 제1와이어(82a)와,
상기 바지선식 파력발전장치(12) 모서리에 양쪽 끝을 각각 고정하고 상기 정박포인트(71)에 부착한 활차(68)를 통과하는 제2와이어(82b)와,
상기 바지선식 파력발전설비의 측면에 경첩으로 부착한 ㄱ 자형의 방향키(102)를 포함하는 바지선식 파력발전설비 정박포인트식 정박장치.
상기 바지선식 파력발전장치 모서리와 선체의 길이에 따라 해저에 수직으로 타설하고 상부를 트러스(72)로 연결한 복수의 기둥(70)과,
상기 바지선식 파력발전설비에 부착한 활차 또는 링과,
상기 바지선식 파력발전설비의 지붕(31) 또는 하부골격에 고정하여 기둥 상단에 고정한 활차를 통해 늘어뜨린 로프나 체인에 매달린 추(69)와,
상기 기둥에 부착하는 차단 턱(64)을 포함하는 바지선식 파력발전설비의 기둥식 정박장치.
배면에 부력괴를 부착한 호 형의 방파벽과,
상기 방파벽을 상기 기둥이나 상기 바지선식 파력자번설비와 경첩으로 부착하는 Y 형 또는 상하, 좌우 4개의 지지대로 방파벽 역할을 겸하는 바지선식 파력발전장치.