KR20110122933A - 수력발전장치가 구비된 부유체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수력발전장치가 구비된 부유체에 관한 것으로서, 강이나 하천 또는 바다에서 부유체의 이동 또는 정박시 조류의 물살에 의해 수차가 동작되어지도록 하여 수력을 이용한 발전효과를 나타내기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 물위에 떠있을 수 있도록 제작된 부유체(10)에 있어서, 상기 부유체(10) 하부에는 조류의 유입 및 유출이 이루어지는 조류 유동공(11)이 형성되어져 있으며; 상기 조류 유동공(11)에는 유입된 조류의 유동에 의해 동작되어지는 수차(20)가 설치되고; 상기 수차(20) 일측에는 발전기(30)가 연결 구성되며; 상기 조류 유동공(11)의 하부에는 조류를 안내하기 위한 바닥면(12)이 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

수력발전장치가 구비된 부유체{A HYDROELECTRIC POWER GENERATION TYPE FLOAT BODY}

본 발명은 수력발전장치가 구비된 부유체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바지선이나 선박 등과 같은 해양 또는 하천에 떠있게 되는 부유체에 수력발전장치를 구비한 것이다.

일반적으로 선박은 외부로 부터 연료를 공급받지 않는 이상 자체적으로 이용할 수 있는 에너지원이 제시되어 있지 않기 때문에 연료 소모량이 많고 비효율적일 뿐만 아니라 선박 자체가 수질 오염원이라는 인식이 팽배해지는 등의 문제점을 야기 하였다.

또한, 종래에는 물에 떠있는 선박이 자체적으로 활용할 수 있는 에너지원으로 돛을 달아 풍력을 이용하는 방안이 활용되고 있으나 이는 바람이 항로에 대해 반대방향으로 부는 경우에는 무용지물일 뿐만 아니라 선박의 다른 시설물에 대한 에너지원으로 활용할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 최근에는 이러한 선박 바닥에 수로를 형성하고, 이 수로에 수차 등을 설치하여 조류력에 의해 수차가 유동되어짐으로서 전기를 얻을 수 있는 발전장치를 설치하는 기술이 제안되고 있다.

그러나, 종래기술에서 제안되어진 발전장치가 구비된 선박은 수로를 이루는 하부 바닥면이 개방된 형태를 이루고 있기 때문에 효과적인 조류력이 전달되지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 물이 유입되는 수로의 하부가 개방되어져 있기 때문에 물의 흐름이 안정적으로 수차에 전달되지 못하게 되어, 조류가 수차를 원활하게 회전시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 수로의 사방이 막혀지고 입구부와 출구부만이 개방된 형태를 이루도록 함으로서 조류의 유입 및 유출에 따른 물막이판의 유동이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

또한, 이러한 부유체가 선박 형태의 바지선 뿐만 아니라 부교로도 활용 가능하도록 하여 부교의 상판에 설치된 가로등과 같은 시설물의 전기공급이 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 부유체는, 물위에 떠있을 수 있도록 제작된 부유체에 있어서, 상기 부유체 하부에는 조류의 유입 및 유출이 이루어지는 조류 유동공이 형성되어져 있으며; 상기 조류 유동공에는 유입된 조류의 유동에 의해 동작되어지는 수차가 설치되고; 상기 수차에는 발전기가 연결 구성되며; 상기 조류 유동공의 하부에는 조류를 안내하기 위한 바닥면이 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차는 2개가 쌍을 이루어 입구부와 출구부측 상부에 각각 구성된 회동드럼과, 상기 회동드럼에 회전력을 전달하기 위해 연결 설치된 컨베어 체인과, 상기 컨베어 체인에 일정 간격으로 결합된 다수의 물막이판으로 구성되며, 상기 발전기는 일측 회동드럼의 회동축과 연결 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물막이판은 힌지핀에 의해 컨베어 체인에 회동 가능하게 연결되어져 있으며, 일측에는 물막이판이 수직상태가 유지되어질 수 있도록 컨베어 체인을 지지하기 위한 지지대가 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부유체의 상부에는 차량통행용 상판이 일체로 구성된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 강이나 하천 또는 바다에서 부유체의 이동 또는 정박시 조류의 물살에 의해 수차가 동작되어짐에 따른 발전이 이루어질 수 있게 됨으로서 효과적인 수력발전 효과를 나타내게 된다.

특히, 하부의 바닥면이 조류의 이동을 안정적으로 안내하는 기능을 하게 됨으로서 발전효율을 극대화 할 수 있게 된다.

또한, 부유체 상부에 차량 통행용 상판을 구성시킴으로서 부교로의 설치상태에서도 발전효과를 나타내게 됨을 알 수 있다.

도 1은 본 발명 수력발전 부유체의 외관 사시도.
도 2는 본 발명 수력발전 부유체의 상판 제거상태 사시도.
도 3은 본 발명 부유체의 내부 평면 구조도.
도 4는 본 발명 부유체의 정면 구조도.
도 5는 본 발명에서의 부유체 측 단면도.
도 6은 도 5의 A부 확대도.
도 7은 본 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 5의 B부에 슬릿통공 형성상태 확대도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명 수력발전 부유체의 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명 수력발전 부유체의 상판 제거상태 사시도이며, 도 3은 본 발명 부유체의 내부 평면 구조도이고, 도 4는 본 발명 부유체의 정면 구조도이며, 도 5는 본 발명에서의 부유체 측 단면도이고, 도 6은 도 5의 A부 확대도이며, 도 7은 본 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 5의 B부에 슬릿통공 형성상태 확대도를 각각 나타낸다.

먼저, 본 실시 예에 따른 수력 발전장치가 구비된 부유체(10)의 전체적인 구조를 도 1 내지 도 6을 통해 살펴보면, 선박형 구조를 이루는 부유체(10) 하부에는 조류의 이동이 가능하도록 입구부(11a)와 출구부(11b)를 각각 형성하는 조류 유동공(11)을 형성시키게 되는데, 조류 유동공(11)의 하부가 개방되는 것을 방지하며 입구부(11a)를 통해 유입된 조류를 출구부(11b)측으로 안내하기 위한 바닥면(12)이 함께 구비되어져 있다.

그리고, 조류 유동공(11) 내에는 조류의 유동력에 의한 발전이 이루어질 수 있도록 하는 수차(20) 및 발전장치가 장착되어지게 되는데, 이러한 수차(20)는 조류 유동공(11) 상부 양측에 쌍을 이루며 설치된 회동드럼(21)과, 양측 회동드럼(21)을 연결하며 구성된 컨베어 체인(22)으로 이루어지며, 상기 컨베어 체인(22)상에는 다수의 물막이판(23)이 일정 간격으로 구성되어져 있다.

즉, 물막이판(23)은 힌지핀(24)에 의해 회동 가능하게 컨베어 체인(22)에 연결되어져 있으며, 물막이판(23) 일측에는 컨베어 체인(22)과의 지지를 위한 지지대(25)가 구비됨으로서 물막이판(23)이 조류력에 대항하여 수직으로 세워진 상태가 유지되도록 하여 최대의 조류력이 작용되어질 수 있도록 하였다.

따라서, 물막이판(23)은 하부에 위치된 상태에서는 자중에 의해 수직으로 세워진 상태에서 지지대(25)에 의해 더이상 뒤로 밀려나지 않게 되는 반면, 상부로 이동되어 원위치로 이동되는 경우에는 힌지핀(24)을 축으로 눕혀진 상태를 이루게 되는 것이다.

또한, 회동드럼(21)의 회동축(21a)은 부유체(10) 내부에 설치된 발전기(30)와 연결됨으로서 회동드럼(21)의 회전력에 의한 운동에너지가 발전기(30)에서 전기에너지로 변환되어질 수 있도록 구성하였다.

또한, 조류 유동공(11)의 입구부(11a)에는 내측으로 갈수록 폭(d)이 점차 감소하는 경사안내면(14)을 양측에 구성시킴으로서 보다 큰 유속이 물막이판(23)에 작용되어질 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 부유체(10) 상부에는 차량통행용 상판(40)이 일체로 구성되도록 함으로서, 강이나 하천에 임시 도로를 연결하는 부교기능을 수행할 수 있도록 함이 바람직하다.

도면 중 미설명 부호 26은 회동드럼(21)을 포함하는 수차(20) 구조물을 지지하기 위한 지지프레임을 나탄내다.

이와 같은 구조를 이루는 본 발명 수력 발전장치가 구비된 부유체의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명의 부유체(10)는 바지선 이나 일반 선박 또는 하천 설치용 가설교량(부교)의 용도로 사용되어질 수 있게 되며, 부유체(10)가 수면에 부유된 상태에서 운행을 하거나 또는 정지된 상태에서 수로를 이루는 조류 유동공(11)을 통해 조류가 유입되어지게 되면 이러한 조류의 힘에 의해 수차(20)가 동작되어짐으로서 발전기(30)를 통한 발전기 이루어지게 된다.

즉, 입구부(11a)를 통해 유입된 조류의 힘이 물막이판(23)에 작용되어지면 물막이판(23)이 후단측으로 이동되어지게 되고, 이에 따라 컨베어 체인(22)이 동작되어지면서 회동드럼(21)의 회동이 이루어지게 된다.

따라서, 계속적인 조류의 유입이 이루어짐에 따라 다수의 물막이판(23)이 순차적으로 밀려서 이동되어지면서 연속적인 컨베어 체인(22) 및 회동드럼(21)의 회동이 이루어지게 되고 이러한 운동에너지는 회동축(21a)을 통해 발전기(30)에서의 발전동작이 이루어져 전기에너지가 만들어지게 되는 것이다.

특히, 조류의 유입이 이루어지는 입구부(11a) 양측에 형성된 경사 안내면(14)에 의해 폭(d)이 급격히 감소되어짐으로서 조류의 압력이 극대화 되어지게 됨으로 보다 큰 작용력이 물막이판(23)에 작용되어지게 된다.

또한, 물막이판(23)이 컨베어 체인(22)을 따라 이동하는 과정에서 입구부(11a)에서 출구부(11b)측으로 이동되어질 때에는 도 5에서와 같이 지지대(25)가 컨베어 체인(22)을 지지하여 줌으로서 물막이판(23)이 수직으로 세워진 상태가 유지됨으로 최대의 조류력이 작용되어질 수 있게 되며, 출구부(11b)에서 입구부(11a)측으로 원위치 이동하게 되는 경우에는 물막이판(23)이 힌지핀(24)을 축으로 눕혀진 상태를 이루게 됨으로 설치 공간을 최소화 할 수 있게 됨과 함께 물의 저항력을 감소시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 이와 같이 발전기(30)에서 만들어진 전기는 별도의 축전기(미도시)에 저장시키거나 또는 선박 운행에 필요한 각종 장비의 전기공급에 활용되어질 수 있게 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유체(10) 구조를 나타낸 것이다.

즉, 도시된 바와 같이 하부의 바닥면(12)에 조류의 유입이 가능하도록 다수의 슬릿통공(13)이 일정 간격으로 형성되되, 상기 슬릿통공(13)은 바닥면(12)의 후단측으로 갈수록 점차 상향되어지는 일정 각도(θ)의 경사형태로 형성시킴이 바람직하다.

이러한 추가적인 슬릿통공(13) 구조를 이룸으로서 입구부(11a)를 통해 유입되는 조류의 힘에 더하여 바닥면(12)의 슬릿통공(13)을 통해 유입되는 힘이 더하여지게 됨으로 물막이판(23)에 가해지는 힘이 더욱 극대화 되어질 수 있게 되는 것이다.

특히, 입구부(11a)로 유입되는 수평방향 유동력 뿐만 아니라 조류의 상향 유동력이 슬릿통공(13)을 통해 내부로 유입되어 물막이판(23)에 작용되어질 수 있게 됨으로 보다 효과적인 전기발전에 따른 에너지 효율을 이룰 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 수력발전장치 부유체 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 바지선이나 부교 등의 부유체가 설명 및 도시되었으나, 이 외에도 다양한 부유시설물에 본 발명의 수력발전장치가 적용되어질 수 있게 된다.

또한, 회동드럼(21)에 감겨진 동력 전달부재로서 컨베어 체인(22) 외에도 와이어 또는 벨트 형태가 사용되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 부유체 11 : 조류 유동공
11a: 입구부 11b: 출구부
12 : 바닥면 13 : 슬릿통공
14 : 경사 안내면 20 : 수차
21 : 회동드럼 21a: 회동축
22 : 컨베어 체인 23 : 물막이판
24 : 힌지핀 25 : 지지대
26 : 지지프레임 30 : 발전기
40 : 차량통행용 상판

Claims (6)

1. 물위에 떠있을 수 있도록 제작된 부유체(10)에 있어서,
   상기 부유체(10) 하부에는 조류의 유입 및 유출이 이루어지는 입구부(11a)와 반대측 출구부(11b)를 이루는 조류 유동공(11)이 형성되어져 있으며;
   상기 조류 유동공(11)에는 유입된 조류의 유동에 의해 동작되어지는 수차(20)가 설치되고;
   상기 수차(20) 일측에는 발전기(30)가 연결 구성되며;
   상기 조류 유동공(11)의 하부에는 조류를 안내하기 위한 바닥면(12)이 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수차(20)는 2개가 쌍을 이루어 입구부(11a)와 출구부(11b)측 상부에 각각 구성된 회동드럼(21)과, 상기 회동드럼(21)에 회전력을 전달하기 위해 연결 설치된 컨베어 체인(22)과, 상기 컨베어 체인(22)에 일정 간격으로 결합된 다수의 물막이판(23)으로 구성되며, 상기 발전기(30)는 일측 회동드럼(21)의 회동축(21)과 연결 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 물막이판(23)은 힌지핀(24)에 의해 컨베어 체인(22)에 회동 가능하게 연결되어져 있으며, 일측에는 물막이판(23)이 수직상태가 유지되어질 수 있도록 컨베어 체인(22)을 지지하기 위한 지지대(25)가 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조류 유동공(11)의 입구부(11a)에는 내측으로 갈수록 폭(d)이 점차 감소하는 경사안내면(14)이 양측에 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부유체(10)의 상부에는 차량통행용 상판(40)이 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바닥면(12)에는 조류의 유입이 가능하도록 다수의 슬릿통공(13)이 일정 간격으로 형성되되, 상기 슬릿통공(13)은 조류의 이동방향으로 점차 상향되어지는 일정 각도(θ)의 경사형태로 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치가 구비된 부유체.

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