KR20120108751A - 보조날개를 가진 발전장치 - Google Patents

Abstract

보조날개를 가진 발전장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 보조날개를 가진 발전장치는, 허브로부터 방사상으로 연장되며 다수의 날개로 이루어지며 해류의 흐름에 의하여 회전하는 회전체와, 회전체의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전수단으로 이루어지는 발전체 지지체 및 발전체를 사이에 두고 한 쌍이 지지체에 회전가능하게 결합되어 있어 해류의 흐름방향에 따라 방향전환이 가능한 보조날개를 포함한다.

Description

보조날개를 가진 발전장치{Power generator having auxiliary blade}

본 발명은 보조날개를 가진 발전장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 발전효율을 증가시킬 수 있는 보조날개를 가진 발전장치에 대한 것이다.

일반적으로 발전장치에는 석탄이나 석유 등의 연료를 사용하여 전기를 생성하는 화력발전장치와, 물의 낙차 또는 간만의 차를 이용하는 수력발전장치 그리고 원자력을 이용한 원자력발전장치 등이 대표적이다.

상기의 발전장치들 중 화력발전장치는 공해를 유발시킬 뿐 아니라 온난화 현상의 원인을 제공하고 있으며, 원자력발전장치는 핵연료의 사용에 따른 안정성에 심각한 문제점이 있다.

그리고 수력발전장치에는 물의 낙차를 이용하는 수로식, 댐식, 양수식 등이 있으며, 또는 조수 간만의 차를 이용하는 조력발전식이 있다.

상기한 여러 수력발전장치들 중 댐식(dam 式) 수력발전의 경우에는 화력발전장치 및 원자력발전장치와 같이 연료를 사용하지 않고 전기를 생성할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 흐르는 강물을 가두어야 하므로 넓은 지역이 수몰되어 수몰지역의 주민을 이주시켜야 할 뿐 아니라 자연생태계를 파손시키는 등의 문제가 발생하게 되고, 또한 댐을 건축하는데에는 많은 시간과 인력 그리고 엄청난 건축비가 소요되는 문제점이 있으며, 또한 조수 간만의 차를 이용하는 조력발전장치는 넓은 연해나 연안에 거대한 댐을 건설해야 하기 때문에 막대한 건설비용이 소요될 뿐 아니라 해안의 일부를 바다와 차단하게 되므로 생태계가 파괴되고, 간조시에만 발전이 가능하고 만조시에는 발전이 불가능하게 되어 건설비에 비하여 발전효율이 저조한 문제점이 있어 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결코자, 해수면에 침지된 상태로 해저면에 고정설치되는 고정구조물에 흐르는 해수의 유동을 이용하는 발전장치가 개발되고 있다. 이러한 발전장치는, 흐르는 해수의 유동을 이용하여 그 해수의 유동에 따라서 회전하는 날개와 상기 블레이드의 회전력을 이용하여 발전하는 발전체를 포함한다. 이러한 발전장치는, 해수의 유동을 이용해야 한다는 점에서 친환경적이라는 장점이 있으나, 해수의 유동이 강하지 않거나 해수의 유동이 일정하지 않는 지역에는 설치하기 어렵다는 단점이 있었다. 즉, 해수의 유동이 강하지 않은 경우에는 충분한 전력을 생산하기 어려워서 전체적인 발전효율이 떨어지게 된다. 따라서, 설치할 장소가 비교적 한정되어 있어서 범용적이지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는 더욱 상세하게는 해수의 흐름을 극대화하여 해수의 흐름을 빠르게 유입될 수 있도록 하고, 해수의 방향과 연동하여 회전함으로써 전체적인 발전효율을 향상시킬 수 있는 보조날개를 가진 발전장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 허브로부터 방사상으로 연장되며 다수의 날개로 이루어지며 해류의 흐름에 의하여 회전하는 회전체와, 상기 회전체의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전수단으로 이루어지는 발전체 지지체 및 상기 발전체를 사이에 두고 한 쌍이 상기 발전체를 지지하고, 각각은 상기 지지체에 회전가능하게 결합되어 있어 해류의 흐름방향에 따라 방향전환이 가능한 보조날개 를 포함하는 보조날개를 가진 발전장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 보조날개에서 상기 발전체와 마주보는 면에 배치되는 지지레일 및 일측은 상기 발전체에 연결되고 타측은 상기 지지레일에 슬라이드가능하게 연결되는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지레일은, 상기 보조날개의 면을 따라서 곡선형태로 연장될 수 있다.

또한, 상기 지지레일은 보조날개의 상측과 하측에 각각 설치될 수 있다.

또한, 상기 가이드부는, 상기 지지레일에 슬라이드가능하게 연결되는 미끄럼부재와, 일측은 상기 발전체에 연결되고 타측은 상기 미끄럼부재에 연결되는 가이드봉을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 허브로부터 방사상으로 연장되며 다수의 날개로 이루어지며 해류의 흐름에 의하여 회전하는 회전체와, 상기 회전체의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전수단으로 이루어지는 발전체 해저면에 고정설치되는 바닥판 상기 바닥판에 힌지식으로 연결되어 해류의 흐름방향에 따라 상하방향으로 회전가능한 지지체 및 상기 발전체를 사이에 두고 한 쌍이 상기 발전체를 지지하고, 각각은 상기 지지체에 좌우방향으로 회전가능하게 결합되어 상기 해류의 흐름방향에 따라 방향전환이 가능한 보조날개를 포함하는 발전장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 바닥판에는 상기 지지체가 회전하였을 때 상기 지지체의 단부가 탄력적으로 접촉할 수 있는 고무부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 발전체가 보조날개의 사이에 배치되어 있어서 해수의 유속이 발전체를 향하여 빠르게 유입될 수 있으며 이에 따라서 발전효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은, 한 쌍의 보조날개가 각각 회전가능한 상태로 되어 있어서 유체의 유동방향에 따라 연동하여 해수를 유입시킬 수 있으며 이에 따라서 많은 양의 유체가 발전체로 유입될 수 있도록 하여 발전효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 3의 작동모습을 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 발전장치가 다수개 설치된 모습을 나타내는 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치를 나타내는 정면도.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 개시된 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치(10)는, 바닷속 등에 설치되어 해류의 흐름을 이용하여 전기를 발생시키는 것이다. 이러한 발전장치(10)는, 발전체(20), 지지체(50), 보조날개(30)를 포함한다.

상기 발전체(20)는 회전체(21)와 발전수단(22)을 포함한다.

상기 회전체(21)는, 허브(211)와, 상기 허브(211)로부터 방사상으로 연장되는 다수의 날개(212)를 포함한다. 이러한 회전체(21)는 해류의 흐름에 의하여 회전할 수 있다.

상기 허브(211)는, 해류에 의한 저항을 최소한으로 하기 위하여 아치의 형태를 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상을 이룰 수 있다.

상기 허브(211)는 상기 발전수단(22)과 회전축에 의하여 연결되며 상기 허브(211)의 회전은 상기 회전축에 의하여 발전수단(22)에 전달될 수 있다.

상기 날개(212)는, 상기 허브(211)로부터 방사상으로 연장되는 것으로서, 해류의 흐름을 효과적으로 이용할 수 있도록 하이드로포일 단면의 형태를 가질 수 있다. 이러한 날개(212)는 3개의 날개(212)가 동일간격으로 허브(211)상에 배치될 수 있으며, 2개 또는 그 이상의 날개(212)가 허브(211)상에 배치될 수 있다.

상기 발전수단(22)은, 상기 회전체(21)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 것이다. 이러한 발전수단(22)은, 허브(211)와 동축상에 배치되는 것이다. 이러한 발전수단(22)의 내부구조는 종래기술과 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 지지체(50)는, 해저면에 고정설치되는 것으로서 상기 보조날개(30)를 지지하기 위한 구성이다. 이러한 지지체(50)는 각각의 보조날개(30)의 하측에 배치되며 그 중앙에는 상기 보조날개(30)를 회전지지하기 위한 회전핀(51)이 결합된다.

상기 보조날개(30)는, 상기 발전체(20)를 사이에 두고 한 쌍이 상기 지지체(50)에 일방향으로 회전가능하게 결합되는 구성이다. 이러한 보조날개(30)는 해류의 흐름방향에 따라서 방향전환이 가능한 구조를 이루고 있다. 이러한 보조날개(30)들은 대칭적인 하이드로포일의 단면형상을 가지고 있어 그 내부를 흐르는 해수의 유속이 중앙에서 빠르게 할 수 있게 된다.

이러한 보조날개(30)는 회전핀(51)에 의하여 그 하단이 상기 지지체(50)의 중앙측에 회전가능하게 결합될 수 있다.

상기 발전체(20)와 보조날개(30)는 연동수단(40)에 의하여 해류의 흐름에 따라서 연동되어 회전할 수 있다.

이러한 연동수단(40)은, 지지레일(42)과 가이드부(41)로 이루어진다.

상기 지지레일(42)은, 상기 보조날개(30)에서 상기 발전체(20)와 마주보는 면상에 배치되는 것으로서 그 보조날개(30)의 면방향을 따라서 곡선형태로 연장되어 형성된다. 이러한 지지레일(42)은 상기 보조날개(30)의 회전핀과 수직한 방향으로 연장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 가이드부(41)는, 일측은 상기 발전체(20)에 연결되고 타측은 상기 지지레일(42)에 슬라이드가능하게 연결되는 것이다. 이러한 가이드부(41)는 가이드봉(411)과, 미끄럼부재(412)로 이루어진다. 상기 가이드봉(411)은 일측이 상기 발전체(20)에 고정연결되고 타측은 상기 미끄럼부재(412)에 고정연결되는 것이다. 상기 지지레일(42)은 상기 보조날개(30)의 상측과 하측에 각각 하나씩 설치될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(41)는 상기 지지레일(42)과 대응되는 수만큼 배치될 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치(10)는 다음과 같은 작용효과를 가진다.

도 2에 도시된 바와 같이 해저면에 설치된 발전장치(10)에서, 해류의 방향이 정면에서 유입되어 들어오는 것이 아니라 정면에서 좌우방향으로 일정각도 기울어진 방향에서 해류가 흘러들어오는 경우에 보조날개(30) 및 발전체(20)는 그 해류의 흐름방향에 맞게 회전하면서 많은 양의 해류가 발전장치(10)로 유입될 수 있도록 한다.

구체적으로는, 보조날개(30)는 지지체(50)에 대하여 회전핀(51)에 의하여 회전가능하게 지지되어 있으므로 해류의 흐름에 의하여 회전할 수 있다. 상기 보조날개(30)는 한 쌍이 배치되어 있으므로 한 쌍의 보조날개(30)가 함께 해류의 흐름에 따라서 회전하게 된다. 이와 함께, 그 보조날개(30)와 연동수단(40)에 의하여 연결되어 있는 발전체(20)도 그 보조날개(30)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있다. 즉, 보조날개(30)가 회전하게 되면 가이드부(41)는 지지레일(42)을 따라서 슬라이드 이동하게 되며 이에 따라서 가이드부(41)와 연결되어 있는 발전체(20)는 소정각도로 회전하게 된다. 상세하게는 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 보조날개(30)가 발전기를 사이에 두고 좌측과 우측에 배치되어 있을 때, 한 쌍의 보조날개(30) 중 우측에 배치된 보조날개(30)가 시계방향으로 회전하게 되면 그 우측에 배치된 보조날개(30)에 형성된 지지레일(42)과 슬라이드 결합되는 가이드부(41)는 후방으로 이동하게 된다. 또한, 좌측에 배치된 보조날개(30)가 시계방향으로 회전하게 되면 지지레일(42)을 따라서 가이드부(41)가 전방으로 이동하게 된다. 한편, 상기 가이드부(41)들과 각각 고정결합되어 있는 발전체(20)는 상기 가이드부(41)의 이동과 함께 회전하게 된다. 이때 발전체(20)는 그 날개(212)의 회전축방향이 항상 지지레일(42)의 길이방향에 대하여 수직한 방향을 유지하면서 회전할 수 있게 된다.

이와 같이 보조날개(30)가 해류의 흐름에 따라서 회전하고, 그 보조날개(30)와 함께 발전체(20)가 연동되어 회전하게 되므로, 해류의 유입되는 양이 항상 일정할 수 있으며 결국에는 항상 많은 양의 해류가 발전체(20)를 통과하여 흐를수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 보조날개(30)가 입구와 출구측보다는 중앙이 불룩한 하이드로포일의 단면형태를 가지고 있으므로, 유입된 해류의 흐름이 보조날개(30)의 사이에서 가속화될 수 있게 된다. 이와 같이 해류의 속도가 가속화됨에 따라서 보다 발전효율이 향상될 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수개가 해저면 상에 배치될 수 있다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전장치(10)는 도 4와 같이 다수개가 배치되는 경우에도 각각의 보조날개(30)의 회전각이 일정각도 이하로 제한될 수 있어서 인접한 발전장치(10)와 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 보조날개(30)의 회전각은 지지레일(42)의 길이에 따라서 정해지는데, 인접한 발전장치(10)와의 간격을 좁게 설치할 필요가 있는 경우에는 그 지지레일(42)의 길이를 짧게 하여 회전각을 줄이면 된다. 이와 반대로 회전각을 넓게 유지할 필요가 있는 경우에는 지지레일(42)의 길이를 길게 하면 된다. 이와 같이 본 실시예에 따른 발전장치(10)는 지지레일(42)의 길이를 조정함으로서 최대회전각을 조정할 수 있어 간편하다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치를 도시한 것으로서, 도 5에 도시된 발전장치에는 상하방향으로 발전장치가 회전할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서는 좌우방향으로 회전하는 보조날개를 지지하는 지지체가 해저면에 상하방향으로 회전할 수 있다는 특징이 더 부가된다.

즉, 도 5에 도시된 실시예에서는, 지지체(50)가 하이드로포일의 형태로 구성된다. 또한, 상기 지지체(50)의 하단에는 상측으로 돌출된 힌지부(61)를 가지는 바닥판(60)이 설치된다. 상기 바닥판(60)은 해저면상에 설치되며 상기 바닥판(60)의 일부구간에는 상기 지지체(50)가 회전하였을 때 그 지지체(50)의 단부가 탄력적으로 접촉할 수 있는 고무부재(60a)가 설치될 수 있다. 상기 지지체(50)는 상기 보조날개(30)의 회전방향인 일방향과 수직한 방향을 중심축으로 하여 회전할 수 있도록 상기 바닥판(60)의 힌지부(61)에 회전가능하게 힌지연결된다. 이때 상기 지지체(50)는 그 양단이 상기 힌지부(61)에 의하여 서로 힌지연결될 수 있다.

이러한 도 5에 도시된 실시예에 의하면, 해수의 흐름이 해저면에 대하여 대략 수평방향으로 유입되는 경우에는 상기 지지체도 해저면에 대하여 수평한 상태를 유지하게 된다. 한편, 도 6에 도시된 바와 같이 해수의 흐름이 해저면에 대하여 일정각도로 경사진 방향, 예를 들어 상측에서 하측을 향하여 유입되는 경우에는 그 지지체(50)가 해류의 흐름각도에 따라서 회전하게 된다. 이와 같이 지지체(50)가 일방향과 수직한 방향을 회전축으로 하여 회전하게 되는 경우에는 그 보조날개(30) 및 발전체(20)도 지지체와 함께 회전하게 된다. 결국 본 실시예에 따르면 항상 일정한 양의 해류가 그 보조날개의 사이에 유입될 수 있어 보다 발전효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 발전장치는 바닷속 등에만 설치되는 것이 아니라 유체, 즉 공기, 가스 등을 포함할 수 있다. 이에 따라서 풍력발전장치 등에서도 보조날개를 이용하여 사용함에 따라서 보다 발전효율 향상을 도모할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 발전장치는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로서 사용될 수 있음은 물론이다.

10...발전장치 20...발전체
30...보조날개 40...연동수단
50...지지체

Claims (7)

1. 허브로부터 방사상으로 연장되며 다수의 날개로 이루어지며 해류의 흐름에 의하여 회전하는 회전체와, 상기 회전체의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전수단으로 이루어지는 발전체
   지지체 및
   상기 발전체를 사이에 두고 한 쌍이 상기 발전체를 지지하고, 각각은 상기 지지체에 회전가능하게 결합되어 있어 해류의 흐름방향에 따라 방향전환이 가능한 보조날개를 포함하는 보조날개를 가진 발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발전체와 마주보는 상기 보조날개의 면에 배치되는 지지레일 및
   일측은 상기 발전체에 연결되고 타측은 상기 지지레일에슬라이드가능하게 연결되는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조날개를 가진 발전장치
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지레일은,
   상기 보조날개의 면의 형상을 따라서 연장되는 것을 특징으로 하는 보조날개를 가진 발전장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 지지레일은
   보조날개의 상측과 하측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 보조날개를 가진 발전장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 지지레일에 슬라이드가능하게 연결되는 미끄럼부재 및
   일측은 상기 발전체에 연결되고 타측은 상기 미끄럼부재에 연결되는 가이드봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조날개를 가진 발전장치.
6. 허브로부터 방사상으로 연장되며 다수의 날개로 이루어지며 해류의 흐름에 의하여 회전하는 회전체와, 상기 회전체의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전수단으로 이루어지는 발전체
   해저면에 고정설치되는 바닥판
   상기 바닥판에 힌지식으로 연결되어 해류의 흐름방향에 따라 상하방향으로 회전가능한 지지체 및
   상기 발전체를 사이에 두고 한 쌍이 상기 발전체를 지지하고, 각각은 상기 지지체에 좌우방향으로 회전가능하게 결합되어 상기 해류의 흐름방향에 따라 방향전환이 가능한 보조날개를 포함하는 발전장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 바닥판에는 상기 지지체가 회전하였을 때 상기 지지체의 단부가 탄력적으로 접촉할 수 있는 고무부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보조날개를 가진 발전장치.

Images