KR20110138464A - 선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 수력발전 시스템은, 선박의 전진시 해수가 유입될 수 있도록 선수부의 흘수선 아래에 형성되는 해수유입구와, 상기 해수유입구를 통해 유입된 해수를 배출하도록 선미부에 형성되는 해수배출구와, 일측이 상기 해수유입구와 연통되고 타측이 상기 해수배출구와 연통되어 상기 유입된 해수의 이동통로를 형성하는 해수통로와, 상기 해수통로를 통해 유동하는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 발전설비를 포함한다.

Description

선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박{Hydro-power generation system for a ship and ship having the same}
본 발명은 선박 등에 사용되는 발전설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
최근 유가의 급등과 환경문제로 인해 전 산업분야에서 고효율, 친환경적인 제품의 개발을 서두르고 있다. 이러한 추세는 조선산업과 같은 해양산업분야에서도 마찬가지이다.
국제해사기구(IMO)는 지난 2008년 선박에서 배출되는 질소산화물 등의 환경오염물질을 17g/1kWh 이내가 되도록 규제하는 한편, 2011년부터는 14.4g/1kWh 이내가 되도록 규제를 강화하기로 하였다. 이에 따라 각국의 조선업체에서는 화석연료의 사용량을 줄여 환경오염을 줄이고, 에너지효율이 증대된 친환경 선박의 개발에 힘쓰고 있는 실정이다.
한편, 선박의 에너지효율을 높이는 방법에는 선박의 주 동력원인 엔진의 효율을 높여 운항시 소모되는 연료량을 절감하는 방법이 있다. 그러나 엔진의 효율을 높이는 것은 기술적으로 한계가 있으며, 기본적으로 화석연료를 사용한다는 점에서 근본적인 해결책이 될 수는 없다.
따라서 친환경적인 대체에너지를 선박에 적용하여 선박의 에너지효율을 높이고 화석연료의 사용량을 줄이는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들은 해수를 이용하여 전력을 생산함으로써, 선박의 에너지효율을 높이는 선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박을 제공하고자 한다.
또한, 친환경적 에너지원인 해수를 이용함으로써, 화석연료의 사용에 따른 환경오염물질의 배출을 저감시키는 선박용 수력발전 시스템 및 이를 구비한 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 전진시 해수가 유입될 수 있도록 선수부의 흘수선 아래에 형성되는 해수유입구; 상기 해수유입구를 통해 유입된 해수를 배출하도록 선미부에 형성되는 해수배출구; 일측이 상기 해수유입구와 연통되고, 타측이 상기 해수배출구와 연통되어 상기 유입된 해수의 이동통로를 형성하는 해수통로; 및 상기 해수통로를 통해 유동하는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 발전설비;를 포함하는 선박용 수력발전 시스템이 제공될 수 있다.
이때, 상기 해수유입구는 상기 선박의 선수부에 좌우 양측으로 대칭되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수배출구는 상기 해수유입구보다 흘수선을 기준으로 낮은 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수통로는 상기 선박의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수통로는 상기 선박의 선수부에서 선미부 방향으로 하향(下向) 경사지도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 발전설비는, 상기 해수통로 내측에 장착되는 터빈과, 상기 터빈과 연결되어 상기 터빈을 통해 전달되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 해수유입구에는 해수 중에 부유하는 이물질이 여과되도록 그레이팅(grating)이 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기와 같은 선박용 수력발전 시스템을 구비한 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 선박의 운항시 선수부로 유입되는 해수를 이용하여 전력을 생산함으로써, 선박의 에너지효율을 높일 수 있다.
또한, 친환경적 에너지원인 해수를 이용함으로써, 화석연료의 사용에 따른 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 수력발전 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박용 수력발전 시스템의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 선박용 수력발전 시스템의 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 수력발전 시스템(100)을 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 선박용 수력발전 시스템(100)의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 선박용 수력발전 시스템(100)은 선박의 선수부(10)에 형성되는 해수유입구(110)를 포함한다.
해수유입구(110)는 선수부(10)의 외판을 관통하는 홀(hole)의 형태로 형성될 수 있다. 따라서 선박의 전진시 선수부(10) 측으로 유동하는 해수는 해수유입구(110)를 통해 선체 내부로 유입될 수 있다. 또한, 해수유입구(110)는 해수가 원활하게 유입될 수 있도록 흘수선(Draft line, 20) 아래에 형성될 수 있다.
한편, 선수부(10)에는 복수개의 해수유입구(110)가 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 해수유입구(110)는 선수부(10)의 좌우 양측에 대칭되도록 형성될 수 있다. 상기와 같은 경우, 선수부(10)의 좌우 양측으로 해수가 유입됨으로써, 해수 유입에 따른 선체동요를 저감시킬 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 해수유입구(110)가 선수부의 좌우 양측에 각각 하나씩 형성된 경우를 중심으로 설명한다.
한편, 해수유입구(110)에는 그레이팅(grating, 미도시)이 장착될 수 있다. 그레이팅(110a)은 해수 유입시 해수 중에 부유하는 이물질을 여과한다. 따라서 그레이팅(110a)은 상기 이물질이 선체 내부로 유입되는 것을 방지한다.
선박용 수력발전 시스템(100)은 선박의 선미부(30)에 형성되는 해수배출구(120)를 포함한다. 해수배출구(120)는 선미부(30)의 외판을 관통하는 홀의 형태로 형성될 수 있다. 따라서 해수유입구(110)를 통해 선체 내부로 유입된 해수는 해수배출구(120)를 통해 선체 외부로 배출될 수 있다.
해수배출구(120)는 흘수선(20)을 기준으로 해수유입구(110)보다 낮은 위치에 형성될 수 있다. 상기와 같은 경우, 높이 차로 인해 선체 내측으로 유입된 해수가 원활하게 배출될 수 있다.
한편, 선미부(30)에는 복수개의 해수배출구(120)가 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 선미부(30)의 좌우 양측에 각각 해수배출구(120)가 형성된 경우를 중심으로 설명한다.
선박용 수력발전 시스템(100)는 선체 내측으로 유입된 해수의 이동통로가 되는 적어도 하나의 해수통로(130)를 포함한다.
이때, 해수통로(130)는 일측이 해수유입구(110)와 연통하고, 타측이 해수배출구(120)와 연통된다. 따라서 해수유입구(110)를 통해 유입된 해수는 해수통로(130)의 내측으로 유동하여 해수배출구(120)를 통해 배출된다.
한편, 해수통로(130)는 선체의 길이방향을 따라 선수부(10)에서 선미부(30)까지 형성될 수 있다. 이때, 해수통로(130)는 선수부(10)에서 선미부(30) 방향으로 하향(下向) 경사지도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 경우, 높이 차로 인해 해수유입구(110)를 통해 유입된 해수가 원활하게 배수될 수 있다. 또한, 높이 차로 인한 위치에너지를 발생시켜 후술할 발전설비(140)의 발전량을 증대시킬 수 있다.
한편, 해수통로(130)는 복수개가 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 선체의 좌우 양측에 각각 해수통로(130)가 형성된 경우를 중심으로 설명한다.
한편, 선박용 수력발전 시스템(100)은 해수통로(130)를 통해 유동하는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 발전설비(140)를 포함한다.
발전설비(140)는 터빈(141) 및 발전기(142)를 구비할 수 있다. 이때, 터빈(141)는 해수통로(130)의 내측에 장착될 수 있다. 따라서 터빈(141)은 해수통로(130)의 내측을 유동하는 해수에 의해 회전될 수 있다. 또한, 발전기(142)는 터빈(141)과 연결되어 터빈(141)을 통해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환시킨다.
한편, 터빈(141)는 해수통로(130)에 복수개가 장착될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 터빈(141)이 좌우 양측의 해수통로(130)에 각각 두 개씩 장착된 경우를 중심으로 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 선박용 수력발전 시스템(100)의 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 3을 참고하면, 선박이 전진하면서 해수유입구(110)를 통해 선체의 내측으로 해수가 유입된다. 이때, 해수유입구(110)에 장착된 상기 그레이팅은 해수 중에 부유하는 이물질을 여과한다.
따라서 상기 그레이팅은 선체 내측으로 상기 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 상기 이물질이 터빈(141) 등에 걸려 고장을 일으키는 것을 방지한다.
한편, 해수유입구(110)를 통해 유입된 해수는 해수통로(130)를 통해 유동한다. 이때, 해수통로(130)가 선수부(10)에서 선미부(30) 측으로 하향 경사지도록 형성되어 해수의 유동이 원활히 이루어질 수 있다.
한편, 상기와 같이 해수통로(130)를 유동하는 해수는 해수통로(130)의 내측에 체결된 제 1 터빈(141a)을 회전시킨다. 제 1 터빈(141a)이 회전함에 따라 운동에너지가 발생되고, 상기 운동에너지는 제 1 터빈(141a)에 연결된 발전기(142)로 전달된다. 발전기(142)는 상기 운동에너지를 전기에너지로 변환시킨다.
한편, 제 1 터빈(141a)을 통과한 해수는 제 2 터빈(141b)측으로 유동하여, 제 2 터빈(141b)을 회전시킨다. 제 2 터빈은 상기 제 1 터빈(141a)과 같이 발전기(142)로 운동에너지를 전달하고, 발전기(142)는 상기 운동에너지를 전기에너지로 변환시킨다.
한편, 제 2 터빈(141b)를 통과한 해수는 해수배출구(120) 측으로 유동하여, 해수배출구(120)를 통해 선체 외측으로 배출된다. 이때, 해수배출구(120)가 해수유입구(110)보다 흘수선(20)을 기준으로 낮은 위치에 형성되어 해수의 배출이 원활히 이뤄질 수 있다.
상기와 같이, 선박용 수력발전 시스템(100)는 해수를 이용하여 선박의 운항시 자체적으로 전력을 생산할 수 있다. 따라서 선박용 수력발전 시스템(100)는 선박의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 선박용 수력발전 시스템(100)은 화석연료 등의 사용 없이 친환경 에너지원인 해수를 사용하여 전력을 생산할 수 있다. 따라서 선박용 수력발전 시스템(100)은 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있다.
한편, 선박용 수력발전 시스템(100)은 태양광 발전, 풍력 발전 등 다른 대체에너지 기술에 비하여 비교적 적은 비용으로 설비가 가능하다. 따라서 선박용 수력발전 시스템(100)은 친환경 선박의 제조단가를 절감시킬 수 있다.
이하, 선박용 수력발전 시스템(100)을 구비하는 선박에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따르면, 선체 또는 선체의 내측에 선박용 수력발전 시스템(100)을 구비하는 선박이 제시된다.
본 실시예의 경우, 선박용 수력발전 시스템(100)의 구체적 구성 및 기능은 전술한 선박용 수력발전 시스템(100)과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
선박용 수력발전 시스템(100)을 구비하는 선박은 운항중 자체적으로 전력을생산할 수 있어 에너지 효율이 높다. 또한, 선박용 수력발전 시스템(100)을 구비하는 선박은 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 선박용 수력발전 시스템
110: 해수유입구
120: 해수배출구
130: 해수통로
140: 발전설비

Claims (8)

  1. 선박의 전진시 해수가 유입될 수 있도록 선수부의 흘수선 아래에 형성되는 해수유입구;
    상기 해수유입구를 통해 유입된 해수를 배출하도록 선미부에 형성되는 해수배출구;
    일측이 상기 해수유입구와 연통되고, 타측이 상기 해수배출구와 연통되어 상기 유입된 해수의 이동통로를 형성하는 해수통로; 및
    상기 해수통로를 통해 유동하는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 발전설비;를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수유입구는 상기 선박의 선수부에 좌우 양측으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수배출구는 상기 해수유입구보다 흘수선을 기준으로 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수통로는 상기 선박의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수통로는 상기 선박의 선수부에서 선미부 방향으로 하향(下向) 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 발전설비는,
    상기 해수통로 내측에 장착되는 터빈과,
    상기 터빈과 연결되어 상기 터빈을 통해 전달되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수유입구에는 해수 중에 부유하는 이물질이 여과되도록 그레이팅(grating)이 장착되는 것을 특징으로 하는 선박용 수력발전 시스템.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 항의 선박용 수력발전 시스템을 구비한 선박.
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