KR20130000162A - High-pressure stroage system having a lining with improved airtightness - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high pressure fluid reservoir including a lining with improved air tightness is provided to minimize the outflow of liquid stored in a reservoir with a lining of improved air tightness. CONSTITUTION: A high pressure fluid reservoir including a lining with improved air tightness includes a cavern(10). The cavern is formed by excavation of bedrock(g) to store a high pressure fluid. The cavern is mounted with a plug(20) on the opened end part to close the cavern. A lining(30) is composed of the materials including cement to prevent an outflow of fluid in the cavern and is installed along the inner surface of the cavern. A moisturizing unit introduced moisture into the inner part of the lining, and maintains a wetting state for the lining. An injection hole(31) is formed inside the lining along the longitudinal direction of the lining. A pressurization unit applies pressure to inject water into the injection hole. A pressurization unit use pressure of compressed air stored in the cavern to inject water into the injection hole. A suction hole(32) is formed inside the lining along the longitudinal direction of the lining. A suction unit provides suction force for moisture in the inside of the lining to be inhaled to the suction hole. The injection and suction holes are prepared respectively with plural numbers. The injection hole and suction hole are by turns arranged along the peripheral direction of the lining. The multiple suck holes are interconnected with each other so that the suction force is applied together to multiple suck holes. A sensor is installed inside the lining to measure the water saturation degree of the lining.

Description

기밀성이 향상된 라이닝을 구비하는 고압 유체저장조{High-pressure stroage system having a lining with improved airtightness}High-pressure stroage system having a lining with improved airtightness

본 발명은 지하공간에 형성되는 저장조에 관한 것으로서, 특히 천연가스, 압축공기 등의 고압의 유체를 저장할 수 있도록 라이닝이 형성되어 있는 고압의 유체 저장조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a storage tank formed in an underground space, and more particularly, to a high pressure fluid storage tank in which a lining is formed to store a high pressure fluid such as natural gas and compressed air.

최근 관심이 높아지고 있는 신재생에너지와 원자력에너지 개발의 활성화를 위해서는 잉여전력의 저장수단과 신속한 첨두부하 대응 방법의 개발이 병행되어야 한다. 그 방법의 하나로서 잉여전력으로 압축공기를 저장한 후 이 압축공기를 필요한 때에 가스터빈 발전에 활용하는 CAES-G/T (Compressed Air Energy Storage Gas Turbine System) 기술에 대한 국내외 관심이 높아지고 있다. In order to revitalize the development of renewable energy and nuclear energy, which have recently been gaining attention, it is necessary to develop a means of storing surplus power and a rapid peak load response method. As one of the methods, domestic and foreign interest in the CAES-G / T (Compressed Air Energy Storage Gas Turbine System) technology, which stores compressed air with surplus power and utilizes it for power generation of gas turbines, is increasing.

최근 미국에서도 대규모 풍력발전단지에서 발생하는 잉여전력을 저장하는 버퍼시설의 유력한 후보로서 CAES식 발전이 큰 주목을 받고 있으며, 국내 산업계에서도 이미 CAES 발전에 대한 관심을 나타내고 있다.Recently, the CAES-type power generation has attracted great attention as a strong candidate for buffer facilities that store surplus power generated in large-scale wind farms, and the domestic industry has already shown interest in CAES power generation.

현재 운영 중인 CAES 방식의 발전소는 독일의 Huntorf 발전소와 미국의 McIntosh 발전소가 있으며 이들은 암염층을 용해시켜 만든 동굴을 압축공기 저장 공간으로 활용하고 있다. 그러나 암염층이 존재하지 않는 국내에서 CAES방식의 발전소를 건설할 경우 지형적 특성상 지하 암반터널에 압축공기를 저장하는 방식이 채택될 가능성이 크다. 아직까지는 세계적으로 암반 터널식 CAES 발전소의 건설경험이 전무한 실정이지만 암반터널식 압축공기 저장시설에 대한 관심은 꾸준히 증가하고 있다.Currently operating CAES-based power plants include the Huntorf power plant in Germany and the McIntosh power plant in the United States, which utilize caves made by melting rock salt as compressed air storage. However, if a CAES-type power plant is constructed in Korea where there is no rock salt layer, the compressed air is likely to be stored in underground rock tunnels due to the topography. Although there is no experience in the construction of rock tunnel CAES power plants in the world, interest in rock tunnel compressed air storage facilities is steadily increasing.

압축공기 저장시설의 설계에 있어서 중요한 포인트 중 하나는 압축공기 저장시설의 기밀성을 확보하는 것이다. 압축공기 저장조의 경우 최소 50bar 이상의 고압으로 유체가 저장되기 때문에 기밀성이 확보되지 않는다면 유체가 암반에 형성된 균열을 통해 용이하게 유출될 수 있기 때문이다. One of the important points in the design of compressed air storage facilities is to ensure the confidentiality of the compressed air storage facilities. In the case of a compressed air reservoir, since the fluid is stored at a high pressure of at least 50 bar, if the airtightness is not secured, the fluid can easily flow out through a crack formed in the rock.

압축공기 저장조의 기밀성을 확보하는데 있어서, 기본 모암의 물성과 더불어 라이닝의 구성이 큰 영향을 미친다. 이에 경제적이면서도 기밀성이 개선된 라이닝 설계기술을 확보하는 것은 국가에너지 개발계획의 차질 없는 수행을 위해 매우 중요한 과제로 여겨지고 있다. In securing the airtightness of the compressed air storage tank, the configuration of the lining, in addition to the physical properties of the base mother has a great influence. Therefore, securing economic and confidential lining design technology is considered to be a very important task for smooth implementation of the national energy development plan.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기밀성이 향상된 라이닝을 구비하여 저장유체의 유출을 최소화할 수 있도록 구조가 개선된 고압의 유체저장조를 제공하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an object of providing a high-pressure fluid storage tank having an improved structure to minimize leakage of the storage fluid by providing a lining with improved airtightness.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 유체저장조는, 고압의 유체를 저장하기 위한 것으로서 암반을 굴착하여 형성되는 캐번(cavern), 상기 캐번에 저장되는 유체가 유출되는 것을 방지하기 위하여 콘크리트 재질로 상기 캐번의 내면을 따라 타설되는 라이닝 및 상기 라이닝 내부에 수분을 도입하여 상기 라이닝이 습윤상태를 유지하게 하기 위한 수분제공수단을 구비하는 것에 특징이 있다. High pressure fluid storage tank according to the present invention for achieving the above object, a cavern formed by excavating a rock as a storage for the high pressure fluid, a concrete material to prevent the fluid stored in the cavern to flow out It is characterized in that it is provided with a lining that is poured along the inner surface of the cavern and a moisture providing means for introducing the moisture into the lining to maintain the wet state of the lining.

본 발명에 따르면, 상기 수분제공수단은, 상기 라이닝의 길이방향을 따라 상기 라이닝의 내부에 형성되는 주입홀과, 압력을 인가하여 상기 주입홀에 물을 주입하기 위한 가압수단을 포함한다. According to the present invention, the water supply means includes an injection hole formed in the lining along the longitudinal direction of the lining, and pressing means for injecting water into the injection hole by applying pressure.

그리고 상기 가압수단은 상기 캐번에 저장된 압축공기의 압력을 이용하여 상기 주입홀에 물을 주입할 수 있다. The pressurizing means may inject water into the injection hole using the pressure of the compressed air stored in the cavern.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 상기 라이닝의 길이방향을 따라 상기 라이닝의 내부에 형성되는 흡입홀과, 상기 라이닝 내부의 수분이 상기 흡입홀로 흡입될 수 있도록 흡인력을 제공하는 흡인수단을 더 구비한다. In addition, the embodiment of the present invention further includes a suction hole formed in the lining along the longitudinal direction of the lining, and suction means for providing a suction force so that the moisture in the lining can be sucked into the suction hole.

그리고 상기 주입홀과 흡입홀은 각각 복수 개 마련되며, 상기 주입홀과 흡입홀은 상기 라이닝의 둘레방향을 따라 교대로 배치되는 것이 바람직하다. The injection hole and the suction hole may be provided in plural, and the injection hole and the suction hole may be alternately disposed along the circumferential direction of the lining.

또한, 상기 흡입홀은 복수 개 마련되며, 상기 복수의 흡입홀에 흡인력이 함께 인가될 수 있도록 상기 복수의 흡입홀은 상호 연통되어 있으며, 마찬가지로 상기 복수의 주입홀에도 압력이 함께 인가될 수 있도록 상기 복수의 주입홀은 상호 연통되어 있는 것이 바람직하다. In addition, a plurality of suction holes are provided, and the plurality of suction holes are in communication with each other so that suction force can be applied to the plurality of suction holes, and similarly, the pressure can be applied to the plurality of injection holes. It is preferable that the plurality of injection holes communicate with each other.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 라이닝의 수분포화도를 측정하도록 상기 라이닝의 내부에 설치되는 센서를 더 구비한다. In one embodiment of the present invention further comprises a sensor installed inside the lining to measure the degree of water saturation of the lining.

본 발명에서는 복수의 주입홀을 통해 물을 콘크리트 라이닝에 공급함으로써 콘크리트 라이닝의 수분포화도를 증가시켜 캐번 내의 압축공기가 라이닝을 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다. In the present invention, by supplying water to the concrete lining through a plurality of injection holes there is an advantage that it is possible to increase the water saturation of the concrete lining to prevent the compressed air in the cavern flow out to the outside through the lining.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 주입홀과 더불어 흡입홀을 설치하여, 주입홀로부터 콘크리트 라이닝 내부로 물이 침투되는 것을 촉진시킬 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention by installing a suction hole in addition to the injection hole, it is possible to promote the penetration of water from the injection hole into the concrete lining.

본 발명에서는 콘크리트 라이닝 내부의 수분포화도를 증가시킴으로써 기밀성을 향상시킴과 동시에, 암반으로부터 유입되는 지하수를 배출시켜 과잉지하수압에 따른 캐번의 안정성 문제를 해결할 수 있다는 이점이 있다. In the present invention, by increasing the degree of water saturation inside the concrete lining to improve the airtightness, and discharge the groundwater flowing from the rock has the advantage that can solve the stability problem of the cavern according to the excess groundwater pressure.

도 1은 물포화도의 함수인 상대투과계수곡선이 나타나 있는 그래프이다.
도 2는 건조상태와 습윱상태의 콘크리트 블록의 투과계수를 비교한 그래프이다.
도 3 및 도 4는 압축공기 지하 공동에 대한 해석결과로서, 도 3과 도 4는 각각 물포화도 30% 및 70%일 때의 시간에 따른 공동, 라이닝 및 암반의 압력변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 지하에 형성된 고압의 유체저장조의 개략적 단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 개략적 단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선 개략적 단면도이다.
도 8은 도 5의 Ⅷ-Ⅷ선 개략적 단면도이다.
1 is a graph showing the relative permeability coefficient curve as a function of water saturation.
Figure 2 is a graph comparing the transmission coefficient of the concrete block in the dry state and the wet state.
3 and 4 are the analysis results for the compressed air underground cavity, Figures 3 and 4 are graphs showing the pressure change of the cavity, lining and rock over time when the degree of water saturation 30% and 70%, respectively.
5 is a schematic cross-sectional view of a high pressure fluid reservoir formed underground in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.
7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5.
8 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5.

본 발명에 따른 유체저장조는 천연가스 등 다양한 유체를 고압으로 저장하기 위한 것인데, 본 실시예에서는 CAES(Compressed Air Energy Storage) 시스템에 사용되며 고압의 압축공기를 저장하기 위한 유체저장조를 예로 들어 설명하기로 한다. The fluid storage tank according to the present invention is for storing various fluids such as natural gas at high pressure. In this embodiment, a fluid storage tank used for a compressed air energy storage (CAES) system and storing high pressure compressed air will be described as an example. Shall be.

CAES 시스템은 압축공기를 저장하기 위한 공동인 유체저장조, 이 유체저장조에 공기를 압축하여 저장하기 위한 압축기, 유체저장조로부터 공급받은 고압의 공기를 이용하여 발전을 하는 터빈, 압축기 및 터빈과 캐번을 연결하기 위한 연결라인 및 복수의 열교환기를 구비한다. 본 실시예는 CAES 시스템에서 압축공기를 저장하기 위한 유체저장조에 관한 것이다. CAES system is a cavity for storing compressed air, a compressor for compressing and storing air in the fluid storage tank, and a turbine, compressor, and turbine that generate electricity by using high pressure air supplied from the fluid storage tank. It is provided with a connection line and a plurality of heat exchangers. This embodiment relates to a fluid reservoir for storing compressed air in a CAES system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CAES 시스템에 채용된 고압의 유체저장조에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail with respect to the high-pressure fluid reservoir employed in the CAES system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 지하에 형성된 고압의 유체저장조의 개략적 단면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 개략적 단면도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of a high pressure fluid storage tank formed underground according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a schematic cross-sectional view of the VI-VI line of FIG.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 고압의 유체저장조(100)는 캐번(10)과 플러그(20) 및 라이닝(30)을 구비한다. 5 and 6, the high pressure fluid reservoir 100 according to the present embodiment includes a cavern 10, a plug 20, and a lining 30.

캐번(10, cavern)은 고압의 유체를 저장하기 위한 공동으로서 지하의 심부에 형성된다. 캐번(10)에 저장되는 유체, 본 실시예에서는 CAES 시스템의 압축공기는 적어도 5MPa 이상의 고압으로 저장되는 것이 일반적이다. 이러한 고압의 유체를 저장하기 위해서는 기밀성 및 안정성의 측면에서 지하의 수백미터 심부에 캐번을 형성하는 것이 바람직하다. 국내의 지질조건에서는 암염층 등이 없기 때문에 캐번(10)은 주로 지하의 암반(g)을 굴착하여 형성한다. Cavern 10 is a cavity for storing high pressure fluid and is formed in the basement deep. Fluid stored in the cavern 10, in this embodiment the compressed air of the CAES system, is typically stored at a high pressure of at least 5 MPa or more. In order to store such high pressure fluids, it is desirable to form caverns in the depths of several hundred meters underground in terms of airtightness and stability. Since there is no rock salt layer in domestic geological conditions, Cavern 10 is mainly formed by excavating underground rock (g).

캐번(10)의 형태는 다양할 수 있지만, 본 실시예와 같이 수평방향을 따라 길게 배치되는 터널형이 일반적이다. 터널의 길이는 규모에 따라 다르지만, 수십 미터에서 수백 미터의 규모로 캐번(10)을 형성할 수 있다.Although the shape of the cavern 10 may vary, a tunnel type that is disposed long in the horizontal direction as in the present embodiment is generally used. The length of the tunnel varies depending on the scale, but can form the cavern 10 on the scale of tens of meters to hundreds of meters.

또한 사일로(silo) 형태의 캐번이 사용될 수도 있다. 사일로 형태의 캐번은 굴착과 시공에 어려움이 있지만, 터널 형태에 비하여 구조적으로 훨씬 안정하다는 이점이 있다. It is also possible to use a silo-type cavern. The silo type cavern has difficulty in excavation and construction, but has the advantage of being much more structurally stable than the tunnel type.

캐번(10)을 굴착하면 개방된 단부가 형성되는데, 이 개방된 단부에는 플러그(20)가 설치되어 캐번(10)을 폐쇄한다. 플러그(20)는 캐번으로부터 멀어질수록 직경이 점차 커지다가 다시 작아지는 형태의 쐐기형, 캐번으로부터 멀어질수록 직경이 점차 작아지는 테이펴형 또는 블럭형 등이 사용될 수 있다. When the cavern 10 is excavated, an open end is formed, and the plug 20 is installed at the open end to close the cavern 10. The plug 20 may have a wedge shape in which the diameter gradually increases as the distance from the cavern increases and decreases again, and a tapered or block shape in which the diameter gradually decreases as the distance from the cavern decreases.

지상의 압축기로부터 압축된 공기는 연결라인을 통해 캐번(10)에 고압으로 저장되며, 발전이 필요한 시점에는 캐번(10)의 압축공기를 연결라인을 통해 지상으로 송출하여 터빈을 가동시킨다.   The compressed air from the ground compressor is stored at high pressure in the cavern 10 through the connection line, and when the power generation is required, the compressed air of the cavern 10 is sent to the ground through the connection line to operate the turbine.

발파 및 굴착에 의해 캐번(10)을 형성하면 라이닝(30)을 설치한다. 라이닝(30)은 캐번(10) 내의 압축공기가 암반(g)의 균열을 통해 유출되는 것을 막기 위한 밀폐기능과 압축공기의 압력을 주변의 암반으로 전달하는 역할을 수행한다. When the cavern 10 is formed by blasting and excavation, the lining 30 is installed. The lining 30 serves to seal the compressed air in the cavern 10 to prevent leakage of the compressed air through the crack of the rock g and to transmit the pressure of the compressed air to the surrounding rock.

라이닝(30)의 구성은 다양할 수 있다. 예컨대, 스틸 라이너와 백필(back fill) 콘크리트를 사용할 수도 있으며, 본 실시예에서는 시멘트를 주재료로 하여 콘크리트로만 라이닝을 설치한다. The configuration of lining 30 may vary. For example, a steel liner and backfill concrete may be used. In this embodiment, the lining is installed only with concrete using cement as a main material.

즉, 굴착에 의해 캐번(10)이 형성되면 숏크리트(미도시)를 이용하여 굴착면을 안정화시키고, 라이닝폼을 이용하여 숏크리트가 타설된 면에 일정한 두께로 콘크리트를 타설하여 라이닝(30)을 시공한다. That is, when the cavern 10 is formed by excavation, the excavation surface is stabilized using shotcrete (not shown), and the lining 30 is constructed by pouring concrete with a predetermined thickness on the surface on which the shotcrete is poured using a lining foam. do.

상기한 바와 같이, 캐번(10)의 굴착면에 콘크리트 라이닝(20)을 설치하고, 캐번(10)에 압축공기가 저장되면, 압축공기는 콘크리트와 암반(g)의 공극 또는 균열을 통해 유출될 수 있으며, 압축공기의 유출을 최소로 하는 것이 매우 중요한 기술적 과제이다. As described above, when the concrete lining 20 is installed on the excavation surface of the cavern 10, and compressed air is stored in the cavern 10, the compressed air may flow out through the pores or cracks of the concrete and the rock g. It is possible to minimize the leakage of compressed air, which is a very important technical task.

본 발명에서는 콘크리트 라이닝(30)의 기밀성능을 향상시키기 위해 콘크리트 내의 공극을 수분으로 포화시키는 방법을 채택하였다. 보다 상세히 설명하기로 한다. In the present invention, in order to improve the airtight performance of the concrete lining 30, a method of saturating the voids in the concrete with water was adopted. It will be described in more detail.

콘크리트 라이닝의 기밀성능은 투기계수를 통해 평가할 수 있다. 투기계수는 콘크리트 라이닝 구성입자 사이의 공극구조를 통해 저장공기가 통과할 수 있는 정도를 나타내는 물성으로 공극내부의 기체포화도(혹은 물포화도)에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이는 공극내부에 존재하는 물과 같은 여타 유체가 캐번에 저장된 압축공기의 흐름을 방해하는 저항으로 작용하기 때문이다. 이는 도 1에 도시된 바와 같은 물포화도의 함수인 상대투과계수곡선 등으로 설명될 수 있다. 도 1의 그래프에 나타난 바와 같이, 물 포화도가 증가할 수록 공기의 투과계수는 저하된다.The airtight performance of concrete linings can be assessed by means of dumpers. The permeable water is known to be influenced by the degree of gas saturation (or water saturation) in the pores as a property that indicates the amount of storage air can pass through the pore structure between the concrete lining particles. This is because other fluids, such as water, present in the voids act as a resistance to the flow of compressed air stored in the cavern. This can be explained by the relative permeability coefficient curve or the like which is a function of the degree of water saturation as shown in FIG. As shown in the graph of FIG. 1, as the water saturation increases, the air permeation coefficient decreases.

도 2는 건조상태와 습윤상태의 콘크리트 블록의 투과계수를 비교한 것인데, 도 2를 참조하면 건조상태의 콘크리트 블록과 습윤상태의 콘크리트 블록은 투기계수에서 100~1,000배까지 기밀성능에서 차이가 발생할 수 있음을 알 수 있다.  Figure 2 is a comparison of the transmission coefficients of the concrete block in the dry state and wet state, referring to Figure 2, the dry concrete block and the concrete block in the wet state may cause a difference in airtight performance up to 100 ~ 1,000 times in the permeability It can be seen that.

도 3 및 도 4는 압축공기 지하 공동에 대한 해석결과로서, 도 3과 도 4는 각각 물포화도 30% 및 70%일 때의 시간에 따른 공동, 라이닝 및 암반의 압력변화를 나타낸 그래프이다. 3 and 4 are the analysis results for the compressed air underground cavity, Figures 3 and 4 are graphs showing the pressure change of the cavity, lining and rock over time when the degree of water saturation 30% and 70%, respectively.

도 3 및 도 4를 참조하면, 캐번 내부의 압력(파란색 라인)과 라이닝 내부의 압력(초록색 라인) 및 암반의 압력(빨간색 라인)이 나타나 있는데, 캐번과 라이닝의 압력은 비슷한 추세를 그리고, 암반의 압력만이 진폭이 작게 나타나고 있다. 3 and 4, the pressure inside the cavern (blue line) and the pressure inside the lining (green line) and the pressure on the rock (red line) are shown. The pressure between the cavern and lining shows a similar trend, Only the pressure is showing small amplitude.

도 3에 도시된 바와 같이 콘크리트 라이닝의 초기 물포화도가 30%인 경우, 즉 공기포화도가 70%인 경우 시간의 경과에 따라 캐번 내의 압력저하가 현저하지만, 도 4에 도시된 바와 같이 콘크리트 라이닝의 초기 물포화도가 70%로 높은 경우 시간의 경과에도 캐번 내 압력변화가 크지 않다는 것을 알 수 있다. 캐번 내의 압력의 감소는 압축공기의 유출을 의미한다. As shown in FIG. 3, when the initial water saturation of the concrete lining is 30%, that is, when the air saturation is 70%, the pressure drop in the cavern is remarkable as time passes, but as shown in FIG. If the initial water saturation is high as 70%, it can be seen that the change in pressure in the cavern is not significant even over time. The decrease in pressure in the cavern means the outflow of compressed air.

이상기체 방정식을 이용하여 공기의 누출량을 계산한 결과 콘크리트 라이닝의 초기 물포화도가 30%인 경우에는 공기누출 손실율이 12%인데 반해, 초기 물포화도가 70%인 경우에는 공기누출 손실율이 0.8%에 불과하였다. Air leakage loss was calculated using the ideal gas equation, and the air leakage loss rate was 12% when the initial water saturation degree of concrete lining was 30%, whereas the air leakage loss rate was 0.8% when the initial water saturation degree was 70%. It was only.

이러한 실험결과를 토대로 본 발명에서는 캐번(10)을 감싸고 있는 콘크리트 라이닝(30)의 공극에 수분을 공급하여 수분포화도를 증가시킴으로써 습윤라이닝을 구성하기로 하였다. Based on the experimental results, in the present invention, the wet lining was configured by supplying moisture to the pores of the concrete lining 30 surrounding the cavern 10 to increase the degree of water saturation.

습윤라이닝을 형성하기 위하여, 본 발명에서는 라이닝(30)에 수분을 공급하기 위한 수분제공수단을 구비한다. In order to form the wet lining, the present invention includes a moisture providing means for supplying moisture to the lining (30).

본 실시예에서 수분제공수단으로는 복수의 주입홀(31), 복수의 흡입홀(32)을 구비한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 복수의 주입홀(31)은 라이닝(30) 내에 형성되며, 캐번(10)의 길이방향을 따라 라이닝(30)의 일단부부터 타단부까지 길게 배치된다. 또한 주입홀(31)은 라이닝(30)의 둘레방향을 따라 상호 이격되어 복수 개 배치된다. In the present embodiment, the water supply means includes a plurality of injection holes 31 and a plurality of suction holes 32. 5 and 6, the plurality of injection holes 31 are formed in the lining 30, and are disposed to extend from one end to the other end of the lining 30 along the longitudinal direction of the cavern 10. In addition, a plurality of injection holes 31 are spaced apart from each other along the circumferential direction of the lining 30.

복수의 주입홀(31)의 각 일단부는 모두 막혀있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 타단부는 상호 연통되어 있다. 따라서, 복수의 주입홀(31)은 타단부, 본 실시예에서는 플러그(20)의 반대편에서 모두 연통된다. 복수의 주입홀(31)중 적어도 하나의 주입홀을 통해 물이 공급되며, 주입홀(31)들은 모두 연통되어 있으므로 물이 복수의 주입홀(31)에 모두 공급된다. Each end of each of the plurality of injection holes 31 is blocked, and as shown in FIG. 7, the other ends communicate with each other. Therefore, the plurality of injection holes 31 communicate with each other at the other end, in this embodiment, on the opposite side of the plug 20. Water is supplied through at least one injection hole of the plurality of injection holes 31, and since the injection holes 31 are all in communication, water is supplied to all of the plurality of injection holes 31.

물을 주입홀(31)에 공급하기 위한 가압수단이 필요한데, 별도의 동력원을 채용할 수도 있지만, 본 실시예에서는 캐번(10) 내의 압축공기를 사용한다. 캐번(10)과 지상의 시설(터빈, 압축기)을 연결하여 압축공기의 통로로 작용하는 연결라인(c)에서 밸브(v)에 의하여 분기된 분기관(b)을 수조(w)와 연결하고, 수조(w)와 적어도 하나의 주입홀(31)을 연결하는 공급관(p)을 형성한다. Although pressurizing means for supplying water to the injection hole 31 is required, a separate power source may be employed, but in this embodiment, compressed air in the cavern 10 is used. The branch pipe (b) branched by the valve (v) in the connection line (c) acting as a passage of compressed air by connecting the cavern 10 and the ground facilities (turbine, compressor) and the water tank (w) , The supply pipe (p) connecting the water tank (w) and at least one injection hole (31) is formed.

상기한 구성에서 압축공기의 압력으로 수조 내의 물을 복수의 주입홀(31)로 공급할 수 있다. 상기한 바와 같이, 복수의 주입홀(31)로 일정 수압 이상으로 물이 공급되면, 물은 주입홀(31)로부터 콘크리트 라이닝(30) 내부로 콘크리트 내부의 공극을 통해 침입하여 콘크리트 라이닝(30)의 함수율을 증대시켜 기밀성을 향상시킨다. In the above configuration, water in the water tank may be supplied to the plurality of injection holes 31 at the pressure of the compressed air. As described above, when water is supplied to the plurality of injection holes 31 by a predetermined hydraulic pressure or more, the water penetrates into the concrete lining 30 from the injection hole 31 through the pores in the concrete and the concrete lining 30 It improves airtightness by increasing the moisture content of.

또한, 본 발명에서는 물이 주입홀(31)로부터 콘크리트 내부로 침투하는 것을 촉진하고자 복수의 흡입홀(32)을 형성한다. 주입홀(31)과 마찬가지로 복수의 흡입홀(32)도, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 일단부는 막혀 있고 타단부는 상호 연통되도록 형성되며, 콘크리트 라이닝(30)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. In addition, in the present invention, a plurality of suction holes 32 are formed to promote the penetration of water from the injection hole 31 into the concrete. Like the injection hole 31, the plurality of suction holes 32, as shown in Figs. 5 and 8, one end is blocked and the other end is formed to communicate with each other, along the longitudinal direction of the concrete lining (30) It is formed long.

그리고 복수의 흡입홀(32) 중 적어도 하나는 지상에 설치된 펌프 등의 흡입구동원(s)과 배출관(d)을 통해 연결된다. 펌프(s)에서 흡인력을 인가하면 복수의 흡입홀(32)에 음압이 형성됨에 따라 압력구배에 의하여 주입홀(31)로부터 흡입홀(32)을 향해 물의 흐름이 형성되므로, 라이닝 내부로 물의 침투가 촉진된다. At least one of the plurality of suction holes 32 is connected through a suction driving source s such as a pump installed on the ground and the discharge pipe d. When a suction force is applied from the pump s, as a negative pressure is formed in the plurality of suction holes 32, a flow of water is formed from the injection hole 31 toward the suction hole 32 by the pressure gradient, so that water penetrates into the lining. Is promoted.

또한, 복수의 흡입홀(32)은 암반(g)으로부터 유입되는 지하수를 배출시키는 작용을 수행한다. 지하수가 암반(g)으로부터 라이닝(30)으로 과다하게 유입되면 과잉지하수압이 걸려 캐번(10)의 역학적 안정성에 문제가 생기므로, 흡입홀(32)을 통해 지하수를 배출시킬 수 있다. In addition, the plurality of suction holes 32 serve to discharge groundwater flowing from the rock g. When the groundwater is excessively introduced from the rock (g) into the lining (30), excessive groundwater pressure is applied, which causes a problem in the mechanical stability of the cavern 10, and the groundwater may be discharged through the suction hole 32.

흡입홀(32)로부터 배출된 물은 다시 수조(w)로 유입되어 물을 순환시킬 수 있다. Water discharged from the suction hole 32 may flow into the water tank (w) again to circulate the water.

도면에서는 수조, 펌프 등이 지상에 설치되고, 각종 라인(p,d)들이 별개로 도시되었지만, 이러한 구성은 다양하게 변경될 수도 있다. 중요한 점은 캐번 내의 압축공기를 가압수단으로 활용하여 주입홀(31)에 물을 공급한다는 점과, 흡입홀(32)에 흡인력을 제공하여 주입홀(31)로부터 물의 침투를 촉진시키고 흡입홀이 지하수의 배출로로도 작용한다는 점이다. 이러한 작용을 수행하기 위한 기계적, 물리적 구성은 다양하게 구성할 수 있다는 점을 첨언한다. 물론, 주입홀에 대한 가압수단으로 압축공기를 사용하지 않고 별도의 구동원을 사용할 수도 있을 것이다. In the figure, a water tank, a pump, and the like are installed on the ground, and various lines p and d are separately shown, but this configuration may be variously changed. The important point is to supply water to the injection hole 31 by using the compressed air in the cavern as a pressurizing means, and to provide a suction force to the suction hole 32 to promote the penetration of water from the injection hole 31 and the suction hole is It also acts as an outlet for groundwater. It is to be noted that the mechanical and physical configurations for performing this action can be configured in various ways. Of course, it is also possible to use a separate drive source without using the compressed air as the pressing means for the injection hole.

또한, 본 실시예에서는 콘크리트 라이닝(30) 내부의 수분포화도를 측정할 수 있는 센서(39)가 설치된다. 센서(39)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 지상의 CAES 콘트롤 타워와 연결되어 콘크리트 라이닝(30)의 수분포화도를 전송한다. 콘트롤 타워에서는 센서(39)로부터 전송된 데이터를 기초로 콘크리트 라이닝(30)에 물을 공급할지를 결정할 수 있다. In addition, in the present embodiment, a sensor 39 capable of measuring the degree of water saturation inside the concrete lining 30 is installed. The sensor 39 is connected to the CAES control tower on the ground through a wired or wireless communication network to transmit the water saturation degree of the concrete lining (30). The control tower may determine whether to supply water to the concrete lining 30 based on the data transmitted from the sensor 39.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 복수의 주입홀을 통해 물을 콘크리트 라이닝(30)에 공급함으로써 콘크리트 라이닝(30)의 수분포화도를 증가시켜 캐번(10) 내의 압축공기가 라이닝(30)을 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. As described above, in the present invention, by supplying water to the concrete lining 30 through a plurality of injection holes, the degree of water saturation of the concrete lining 30 is increased so that the compressed air in the cavern 10 is externally provided through the lining 30. Can be prevented from leaking.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 주입홀(31)과 더불어 흡입홀(32)을 설치하여, 주입홀(31)로부터 콘크리트 라이닝(30) 내부로의 물의 침투를 촉진시킬 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention by installing the suction hole 32 in addition to the injection hole 31, it is possible to promote the penetration of water from the injection hole 31 into the concrete lining (30).

본 발명에서는 상기한 구성을 통해 콘크리트 라이닝(30) 내부의 수분포화도를 예컨대 70% 이상의 수준으로 유지함으로써 기밀성을 향상시킴과 동시에, 암반으로부터 유입되는 지하수를 배출시켜 과잉지하수압에 따른 캐번의 안정성 문제를 해결할 수 있다. In the present invention, while maintaining the degree of water saturation in the concrete lining (30) at the level of 70% or more through the above-described configuration, while improving the airtightness, and discharge the groundwater flowing from the rock bed to solve the stability problem of Cavan according to the excess groundwater pressure I can solve it.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

100 ... 고압의 유체저장조 10 ... 캐번
20 ... 플러그 30 ... 콘크리트 라이닝
31 ... 주입홀 32 ... 흡입홀
39 ... 센서 g ... 암반
100 ... high pressure fluid reservoir 10 ... cavern
20 ... plug 30 ... concrete lining
31 ... injection hole 32 ... suction hole
39 ... sensor g ... rock

Claims (9)

고압의 유체를 저장하기 위한 것으로서 암반을 굴착하여 형성되는 캐번;
상기 캐번에 저장되는 유체가 유출되는 것을 방지하기 위하여 시멘트를 포함하는 재질로 상기 캐번의 내면을 따라 타설되는 라이닝; 및
상기 라이닝 내부에 수분을 도입하여 상기 라이닝이 습윤상태를 유지하게 하기 위한 수분제공수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
Cavern formed by digging the rock as to store the fluid of high pressure;
Lining is poured along the inner surface of the cavern with a material containing cement to prevent the fluid stored in the cavern to flow out; And
And a moisture providing means for introducing water into the lining to maintain the lining in the wet state.
제1항에 있어서,
상기 수분제공수단은,
상기 라이닝의 길이방향을 따라 상기 라이닝의 내부에 형성되는 주입홀과, 압력을 인가하여 상기 주입홀에 물을 주입하기 위한 가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 1,
The moisture providing means,
And a pressurizing means for injecting water into the injection hole by applying pressure to the injection hole formed in the lining along a longitudinal direction of the lining.
제2항에 있어서,
상기 가압수단은 상기 캐번에 저장된 압축공기의 압력을 이용하여 상기 주입홀에 물을 주입하는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 2,
The pressurizing means is a high pressure fluid storage tank, characterized in that for injecting water into the injection hole using the pressure of the compressed air stored in the cavern.
제2항에 있어서,
상기 라이닝의 길이방향을 따라 상기 라이닝의 내부에 형성되는 흡입홀과,
상기 라이닝 내부의 수분이 상기 흡입홀로 흡입될 수 있도록 흡인력을 제공하는 흡인수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 2,
A suction hole formed in the lining along a longitudinal direction of the lining;
And a suction means for providing a suction force so that the water in the lining can be sucked into the suction hole.
제4항에 있어서,
상기 주입홀과 흡입홀은 각각 복수 개 마련되며,
상기 주입홀과 흡입홀은 상기 라이닝의 둘레방향을 따라 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
5. The method of claim 4,
A plurality of injection holes and suction holes are respectively provided,
The injection hole and the suction hole is a high pressure fluid storage tank, characterized in that arranged alternately along the circumferential direction of the lining.
제4항에 있어서,
상기 흡입홀은 복수 개 마련되며,
상기 복수의 흡입홀에 흡인력이 함께 인가될 수 있도록 상기 복수의 흡입홀은 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
5. The method of claim 4,
The suction hole is provided in plurality,
The high pressure fluid storage tank, characterized in that the plurality of suction holes are in communication with each other so that the suction force is applied to the plurality of suction holes together.
제2항에 있어서,
상기 주입홀은 복수 개 마련되며,
상기 복수의 주입홀에 압력이 함께 인가될 수 있도록 상기 복수의 주입홀은 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 2,
The injection hole is provided in plurality,
And a plurality of injection holes are in communication with each other so that pressure can be applied to the plurality of injection holes.
제1항에 있어서,
상기 라이닝의 수분포화도를 측정하도록 상기 라이닝의 내부에 설치되는 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 1,
And a sensor installed inside the lining to measure the degree of water saturation of the lining.
제1항에 있어서,
상기 라이닝의 재료는 콘크리트인 것을 특징으로 하는 고압의 유체저장조.
The method of claim 1,
High-pressure fluid reservoir, characterized in that the material of the lining is concrete.
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