KR20110122932A

KR20110122932A - 집단주거지역의 마이크로 발전시스템과 이를 이용한 발전방법

Info

Publication number: KR20110122932A
Application number: KR1020100042294A
Authority: KR
Inventors: 이기태; 조승호
Original assignee: 롯데건설 주식회사; 동해기연(주)
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-11-14
Also published as: KR101200550B1

Abstract

본 발명은 집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관의 수압을 에너지원으로 하여 발전기를 가동하되, 주거지역에서의 물 사용에 지장을 초래하지 않으면서 전력을 생산하도록 하기 위하여, 집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관(2)에 앞쪽 급수관(6)을 접속 연통하고 상기 집단주거지역에 하나 이상 비치되는 저수조(4)로 뒤쪽 급수관(8)을 연장 배치하되, 이들 앞쪽 급수관(6)과 뒤쪽 급수관(8) 사이로 전동밸브(14)를 갖춘 미소수력발전기(16)가 도중에 설치된 다수의 발전 관로(18)와, 전동개폐밸브(20)를 갖춘 우회 관로(22)를 병렬 배치하고, 상기 뒤쪽 급수관(8)에는 유수량검출센서(24)가 설치된 마이크로 발전시스템을 제공하고, 또한 상기 발전 관로(18)로 상기 고압상수도관(2)의 수돗물이 흐르도록 하여 상기 발전 관로(18)에 비치된 미소수력발전기(16)에서 전력이 생산되도록 하되, 컨트롤러(36)의 입력단으로 상기 뒤쪽 급수관(8)에 설치된 유수량검출센서(24)의 유수량 부족신호가 입력되면, 상기 컨트롤러(36)가 발전 관로(18)에 병렬 배치된 우회 관로(22)의 전동개폐밸브(20)를 개방하도록 제어하여, 상기 앞쪽 급수관(6)의 물이 직접 뒤쪽 급수관(8)으로 공급되게 하는 마이크로 발전방법을 제공하는 것이다.

Description

집단주거지역의 마이크로 발전시스템과 이를 이용한 발전방법{micro power generation system in mass residence area and method therefor}

본 발명은 소수력발전에 관한 것으로서, 특히 대단위 아파트와 같은 주거건물의 밀집 지역으로 공급되는 상수도의 압력을 에너지원으로 하는 집단주거지역의 마이크로 발전시스템과 이를 이용한 발전방법에 관한 것이다.

물을 이용한 발전방법으로는 높은 곳에서 떨어지는 물의 낙차를 이용하여 발전하는 수력발전과, 건물에서 버려지는 물을 한 곳으로 모아 상당한 낙차를 가지고 배수하여 얻어지는 에너지로 수차를 돌려 발전하는 소수력발전이 알려져 있다.

특허문헌 1은 건물의 각층에서 버려지는 오수나 빗물을 하나의 배수관으로 집수하고 상당한 낙차로 배수되게 하고, 상기 배수관의 하부에 발전기를 비치해서 집수 낙하하는 오수나 빗물로 발전하는 방식을 개시하고 있다.

또, 특허문헌 2는 외부로부터 격리된 상수도관이나 오 폐수 배관의 도중에 장착하여 전력을 생산하기에 적합한 수력발전장치를 개시하고 있다.

상기 특허문헌 2에 개시된 수력발전장치는 미소수력 발전기의 일종으로 관내의 수압을 에너지원으로 발전하는 것이기 때문에 인위적으로 물을 압송하는 상수도관 등에 설치하면 에너지 회수 효과를 기대할 수 있다.

한국 공개특허, 공개번호 특2001-0027971호, 한국 등록실용신안 제20-0400666호,

소수력발전을 도모함에 있어서, 건물의 오수나 빗물로 전력을 생산하는 방식은 현실적으로 발전에 충분한 낙차와 수량을 얻기가 어려우므로 실현성이 적다.

상수도관과 같이 항상 일정 압력의 물이 공급되는 급수관의 도중에 발전기를 배치하는 방식은 단독주택에서는 약한 수압으로 생산할 수 있는 전력량이 극소하여 실현성이 낮은 문제가 있으나, 아파트, 주상복합건물과 같은 집단주거지역으로 공급되는 상수도관의 수압은 4kg/cm² 이상의 고압으로 압송되기 때문에 효율 좋은 마이크로 발전(미소수력발전)을 기대할 수 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 수돗물의 수압을 에너지원으로 하여 발전기를 가동하되, 주거지역에서의 물 사용에 지장을 초래하지 않고 전력을 생산하는 구성으로 된 집단주거지역의 마이크로 발전시스템을 제공함에 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 상수도를 에너지원으로 하여 발전기를 가동하되, 이 발전기의 가동상태가 비정상으로 되면 수돗물의 공급을 우회하도록 하여 주거지역의 물 사용에 지장을 초래하지 않게 하는 집단주거지역의 마이크로 발전방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관에 앞쪽 급수관을 접속 연통하고 상기 집단주거지역에 하나 이상 비치되는 저수조로 뒤쪽 급수관을 연장 배치하되, 이들 앞쪽 급수관과 뒤쪽 급수관 사이로 전동밸브를 갖춘 미소수력발전기가 도중에 설치된 다수의 발전 관로와, 전동개폐밸브를 갖춘 우회 관로를 병렬 배치하고, 상기 뒤쪽 급수관에는 유수량검출센서를 설치한 구성으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 발전시스템은 상기 구성에 더하여, 앞쪽 급수관과 뒤쪽 급수관 사이로 긴급수동밸브를 도중에 구비한 긴급해제 관로를 상기 발전 관로와 우회 관로에 함께 병렬 배치한 구성으로도 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 발전시스템에서 상기 뒤쪽 급수관에 배치되는 유수량검출센서는 초음파센서를 적용할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관의 물이 앞쪽 급수관과 뒤쪽 급수관을 경유하여 상기 집단주거지역에 비치된 저수조로 공급되게 하고, 상기 앞쪽 급수관과 뒤쪽 급수관 사이로 다수 병렬 배치된 발전 관로로 상기 고압상수도관의 수돗물이 흐르도록 하여 상기 발전 관로에 비치된 미소수력발전기에서 전력이 생산되도록 하되, 컨트롤러의 입력단으로 상기 뒤쪽 급수관에 설치된 유수량검출센서의 유수량 부족신호가 입력되면, 상기 컨트롤러가 발전 관로에 병렬 배치된 우회 관로의 전동개폐밸브를 개방하도록 제어하여 상기 앞쪽 급수관의 물이 직접 뒤쪽 급수관으로 공급되도록 하는 방법으로 구현될 수 있다.

본 발명은 소수력발전을 집단주거지역으로 부설되는 상수도관과 급수관로 사이로 통상의 미소수력발전기를 복수로 병렬배치하여 상수도의 내부 수압으로 상기 미소수력발전기를 가동하여 발전하는 것이므로 종래의 건물 오 폐수와 빗물을 수집하여 낙하시켜 발전하는 소수력 방식에 비하여 고효율의 발전을 완성할 수 있다.

게다가 설비에 있어서도 건물에 발전을 위한 전용의 관로를 형성할 필요가 없이 기존의 상수도와 급수관로 사이로 설치하는 것이기 때문에 적은 비용으로 간단하게 설비할 수 있고, 발전 에너지는 물공급으로 소멸하는 수돗물의 수압에 의존하는 것이기 때문에 전력을 생산하기 위한 에너지원을 별도로 마련할 필요도 없어 매우 경제성 있고 자원 재활용이 우수한 발명이다.

도 1은 본 발명의 발전방법을 구현하는 발전설비의 개념도.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 미소수력발전기의 정면도.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 발전방법을 설명하기 위한 개략 구성도로서, 집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관(2)은 집단주거지역에 하나 이상 비치되는 저수조(4)까지 부설된다. 고압상수도관(2)에서 연장된 앞쪽 급수관(6)과 상기 저수조(4)로 연장되는 뒤쪽 급수관(8) 사이에는, 긴급수동밸브(10)를 도중에 구비한 긴급해제 관로(12), 전동밸브(14)를 갖춘 미소수력발전기(16)가 도중에 설치된 발전 관로(18), 전동개폐밸브(20)를 갖춘 우회 관로(22)가 각각 병렬 배치되고 상기 발전 관로(18)는 다수로 배치된다.

그리고 뒤쪽 급수관(8)에는 유수량검출센서(24)가 설치된다. 상기 저수조(4)에는 종래와 마찬가지로 수위센서(26)가 비치되어서 뒤쪽 급수관(8)에 배열된 전동급수밸브(28)를 수위에 맞춰 개폐하게 되어 있다.

상기 미소수력발전기(16)의 전 후단 측에는 도 2로 나타낸 바와 같이, 전단 측 압력스위치(30)와, 후단 측 압력스위치(32)가 배치되어 있다.

상기 압력스위치(30)(32)는 각각 미소수력발전기(16)의 입구 측 수압과 출구 측 수압이 소정압력 이상으로 되면 스위칭 온 되는 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 각 미소수력발전기(16)에서 생산되는 전력은 제어반(34)에 축전되고, 가로등이나 주차장 조명 등의 전원으로 활용된다.

그리고 상기 유수량검출센서(24)와 각 미소수력발전기(16)의 전 후단 측 압력스위치(30)(32)가 스위칭 온 될 때 발생하는 신호는 컨트롤러(36)의 입력단으로 인가되도록 결선 되고, 상기 컨트롤러(36)의 출력단은 각 발전 관로(18)에 비치된 전동밸브(14)와, 우회 관로(22)에 비치된 전동개폐밸브(20)로 결선 된다.

상술한 구성으로 된 본 발명 마이크로 발전시스템은 저수조(4)로 급수가 행해질 때마다 발전을 개시하게 된다.

즉, 긴급수동밸브(10)와 전동개폐밸브(26)가 폐쇄되어 있고, 발전 관로(18)의 전동밸브(14)만 개방된 상태에서, 고압 상수도관(2)의 수압은 발전 관로(18)를 거쳐 미소수력발전기(16)로 작용하게 되지만, 이 경우 뒤쪽 급수관(8)에서 물 흐름이 생기지 않으면 상기 양 급수관(6)(8)의 수압이 같아져서 미소수력발전기(16)는 가동되지 않는다.

그러나 전동급수밸브(28)를 개방하고 저수조(4)로 물을 공급할 때는 뒤쪽 급수관(8)의 물이 빠져나가면서 수압이 앞쪽 급수관(6)보다 낮아지게 되고, 그 수압 차이로 발생하는 물 흐름을 타고 미소수력발전기(16)는 종동 회전하면서 전력을 생산하게 되는 것이며, 이러한 전력 생산은 뒤쪽 급수관(8)에서의 물 흐름이 정지되어 수압 차이가 소멸하면 같이 멈춰지고, 이러한 과정을 반복하면서 전력을 생산하게 된다.

한편, 컨트롤러(36)는 발전에 문제가 생기면 전동개폐밸브(20)를 개방하고 발전 관로(18)의 전동밸브(14)를 차단하도록 제어한다. 더 구체적으로 컨트롤러(36)는 각 미소수력발전기(16)에 배치된 전단 측 압력스위치(30)와 후단 측 압력스위치(32)의 스위칭 온 신호에 따라 적절하게 제어한다. 예로서 양 압력스위치(30)가 스위칭 온 신호이면 미소수력발전기(16)로 들어오는 물과 흘러나가는 물이 같은 때이므로 정상발전으로 판단하여 그 상태를 유지하도록 제어한다.

또한, 전단 측 압력스위치(30)는 스위칭 온이지만 후단 측 압력스위치(32)가 스위치 오프 일 때는 물이 미소수력발전기(16)를 통과할 수 없거나 정상 이하의 유수량으로 흘러나가는 것이 되므로 비정상 발전으로 판단하고 해당 발전 관로(18)의 전동밸브(14)를 차단하여 비정상 가동되고 있는 미소수력발전기(16)로 물 공급을 중단함과 동시에 이를 경보 하여 관리자가 대처하도록 제어한다.

또 다른 제어 예로서, 유수량검출센서(24)가 컨트롤러(36)로 신호를 입력하면 이 신호는 뒤쪽 급수관(8)의 물부족을 의미하는 것이므로, 우회 관로(22)의 전동개폐밸브(20)를 개방하여 고압 상수도관(2)의 물이 직접 뒤쪽 급수관(8)으로 흐르도록 조치함으로써 저수조(4)로의 물공급이 순조롭지 못하게 되는 일이 없도록 제어한다.

그리고, 저수조(4)의 수위센서(26)는 플로우트를 수면에 띄워서 수위 변동을 검출하는 플로우트 센서가 적합하다.

또한, 본 발명의 시스템은 정전이나 고장 기타의 원인으로 제어장치에 전원이 인가되지 않아 제어가 불가능한 사태가 벌어졌을 때에도 관리자가 긴급해제 관로(12)의 긴급수동밸브(10)를 개방하는 것으로, 앞쪽 급수관(6)의 물이 직접 뒤쪽 급수관(8)으로 공급되는 것이기 때문에 저수조(4)로의 물공급에 차질이 생기지 않는다…

상기 유수량검출센서(24)는 뒤쪽 급수관(8)에 관통 배치되어서 관내로 초음파를 발산하고 반사되는 초음파를 수신한 데이터를 통해 관내를 흐르는 물의 양을 측정하는 초음파센서이며, 검출 값이 적정량 이하의 유수량에 해당할 때에 신호를 송출하는 것이다.

2: 고압 상수도관 4: 저수조
6: 앞쪽 급수관 8: 뒤쪽 급수관
10: 긴급수동밸브 12: 긴급해제 관로
14: 전동밸브 16: 미소수력발전기
18: 발전 관로 20: 전동개폐밸브
22: 우회 관로 24: 유수량검출센서
26: 수위센서 28: 전동급수밸브
30: 전단 측 압력스위치 32: 후단 측 압력스위치
34: 제어반 36: 컨트롤러

Claims

집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관(2)에 앞쪽 급수관(6)을 접속 연통하고 상기 집단주거지역에 하나 이상 비치되는 저수조(4)로 뒤쪽 급수관(8)을 연장 배치하되, 이들 앞쪽 급수관(6)과 뒤쪽 급수관(8) 사이로 전동밸브(14)를 갖춘 미소수력발전기(16)가 도중에 설치된 다수의 발전 관로(18)와, 전동개폐밸브(20)를 갖춘 우회 관로(22)를 병렬 배치하고, 상기 뒤쪽 급수관(8)에는 유수량검출센서(24)를 설치한 구성으로 되어 있는 집단주거지역의 마이크로 발전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 앞쪽 급수관(6)과 뒤쪽 급수관(8) 사이로 긴급수동밸브(10)를 도중에 구비한 긴급해제 관로(12)를 상기 발전 관로(18)와 우회 관로(22)에 함께 병렬 배치한 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 집단주거지역의 마이크로 발전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 뒤쪽 급수관(8)에 배치된 유수량검출센서(24)는 관내로 초음파를 발산하고 반사되는 초음파를 수신한 데이터로 관내의 유수량을 측정하는 초음파센서로 구성되어 있음을 특징으로 하는 집단주거지역의 마이크로 발전시스템.
집단주거지역으로 부설되는 고압상수도관(2)의 물이 앞쪽 급수관(6)과 뒤쪽 급수관(8)을 경유하여 상기 집단주거지역에 비치된 저수조(4)로 공급되게 하고, 상기 앞쪽 급수관(6)과 뒤쪽 급수관(8) 사이로 다수 병렬 배치된 발전 관로(18)로 상기 고압상수도관(2)의 수돗물이 흐르도록 하여 상기 발전 관로(18)에 비치된 미소수력발전기(16)에서 전력이 생산되도록 하되, 컨트롤러(36)의 입력단으로 상기 뒤쪽 급수관(8)에 설치된 유수량검출센서(24)의 유수량 부족신호가 입력되면, 상기 컨트롤러(36)는 발전 관로(18)에 병렬 배치된 우회 관로(22)의 전동개폐밸브(20)를 개방하여 상기 앞쪽 급수관(6)의 물이 직접 뒤쪽 급수관(8)으로 공급 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 집단주거지역의 마이크로 발전방법.