KR20130038446A - 깔때기관을 이용한 해류발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 깔때기관을 이용한 해류발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정한 방향으로 흐르는 바닷물 속에 깔때기관을 설치해서 유속을 빠르게 하고 이 빠른 유속이 유선형 날개나 수차 케이스 내부에 흐르도록 하여 효율적으로 발전할 수 있는 깔때기관을 이용한 해류발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 깔때기관을 이용한 해류발전장치는, 해류 지역에 설치되어 해류의 유속을 빠르게 하는 깔때기관과, 상기 깔때기관의 출구측에 설치되고 그 무게중심에 해류의 방향과 직각방향으로 중심축이 수평으로 끼워져 상기 중심축을 중심으로 상하 운동하는 유선형 구조물과, 상기 유선형 구조물의 꼬리부분에 연결되어 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 크랭크축과, 상기 크랭크축에 연결되어 교류전기를 발생하는 발전기를 구비하는 단위발전유닛; 상기 발전기에서 출력되는 교류전기를 전파정류하여 직류로 변환하는 정류회로; 상기 정류회로에서 출력된 직류에 포함된 리플을 제거하는 평활회로; 및 상기 평활회로에서 출력되는 직류 전압을 축전하거나 사용할 수 있도록 공급하는 축전 및 공급부를 포함하여 구성된다.

Description

깔때기관을 이용한 해류발전장치 {OCEAN STREAM POWERED DEVICE USING FUNNEL PIPE}
본 발명은 깔때기관을 이용한 해류발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정한 방향으로 흐르는 바닷물 속에 깔때기관을 설치해서 유속을 빠르게 하고 이 빠른 유속이 유선형 날개나 수차 케이스 내부에 흐르도록 하여 효율적으로 발전할 수 있는 깔때기관을 이용한 해류발전장치에 관한 것이다.
종래의 발전으로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전, 물의 위치에너 지를 이용하는 수력발전, 바람의 운동에너지를 이용하는 풍력발전, 태양열을 에너지원으로 하는 태양열발전, 핵분열을 이용하는 원자력발전, 파도를 에너지원으로 하는 파력발전, 해류의 수심에 따른 온도 차이를 이용하는 해양온도차발전, 조수 간만의 차이를 이용하는 조력발전 및 조수 간만의 차이나 지형적인 영향 등으로 해류를 에너지원으로 하는 해류발전 등이 있다.
그 중 화력발전 및 수력발전은 막대한 건설비가 요구되며, 화력발전은 화석에너지에 따른 공해문제를 발생하며, 수력발전은 댐 건설후 광범위한 지역의 수몰에 따른 생태계의 변화는 물론 심한 경우에는 해당지역의 기후까지도 변화시키는 2차적인 환경문제가 제기되고 있는 실정이다.
또한, 풍력발전 및 태양열발전은 기상상태의 영향에 지배되므로, 바람이 없는 경우 및 태양복사에너지가 차단되는 경우에는 발전시스템을 가동시킬 수 없다.
또한, 원자력발전은 방사선 누출을 차단하기 위해 시설 투자에 막대한 비용이 소비되며, 또한 폐기물 처리에 막대한 비용을 소비해야 하는 등의 여러 제약이 따르는 문제가 있으며, 한 번의 사고라도 발생하면 심각한 환경파괴를 초래하는 위험이 항상 존재한다.
파력발전 및 해양온도차발전은 입지조건에 적당한 지역이 상당히 제한적임에 따라 보편적으로 적용되기가 어려운 문제가 있는 실정이다.
또한, 조력발전은 조석현상에 의한 조수 간만의 차이를 이용하는 것으로, 조석현상은 달과 태양의 인력에 의해 지배적으로 발생하며, 지구가 공전할 때 생기는 원심력의 차이도 영향을 미친다.
조력발전은 조수 간만의 차이가 발생하는 지역의 하구나 만을 댐으로 막아 해수를 가두고 수차발전기를 설치하여 수위차를 이용하여 발전하는 방식이다.
상기 조력발전은 발전을 하는 장소가 결정되면 조위의 변화를 예측할 수 있으며, 청정에너지라는 유리한 측면이 있지만, 갯벌을 황폐화시키고, 방대한 지역이 요구되어 해양 환경에 막대한 영향을 미치며, 실제로 사용할 수 있는 에너지로 변환하기 위한 최소 유효낙차는 약 5m로, 적어도 약 5m 이상의 조수차가 발생하는 장소에 시스템이 설치되어야 하며, 보다 큰 효율을 얻기 위해서는 댐을 기준으로 서로 다른 측에 위치한 조수의 차이가 커야 한다.
해류의 운동에너지를 적극적으로 이용하는 해류발전은 조수 간만의 차이가 큰 지역뿐만 아니라 해류 속도가 빠른 지역도 적당한 입지조건에 해당하며, 조력발전을 하기 위해 요구되는 5m이상의 조수차 보다 작아도 실질적으로 발전할 수 있다는 측면에서 다른 발전시스템에 비해 유리하다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 해류발전장치는 해저면 등의 지반에 하단이 고정되며, 수면 위로 상단이 돌출되는 지지파일(500)이 구비되고, 상기 지지파일(500) 수직면 일측에는 로터(510)가 구비되는 기어박스(520)가 구비되되, 상기 기어박스(520)의 수면 위 또는 수면 아래로의 이송을 위한 상하이동장치(530)가 상기 지지파일(500) 수직면 상에 구비되고, 상기 지지파일(500) 상부면에는 발전장치의 유지 또는 수리를 위한 상부구조물(540)이 구비되는 구성이다.
한편, 해류발전에서 얻을 수 있는 발전출력은 발전기의 효율에 비례하고 해류 속도의 3제곱에 비례하므로 높은 유속은 해류발전에 절대적으로 유리하다.
이와 같이 해류발전장치는 해류의 고속 혹은 저속 조건에 따라 성능이 좌우됨으로 해류 속도가 낮은 때에도 작동하는 장치가 필요하나, 종래의 해류발전장치는 저속에서는 작동이 어려워 전력에너지를 효율적으로 생산할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일정한 방향으로 흐르는 바닷물 속에 깔때기관을 설치해서 유속을 빠르게 하고 이 빠른 유속을 이용하여 발전함으로써 발전설비의 가동률을 높이고, 전력에너지를 효율적으로 생산해낼 수 있도록 한 깔때기관을 이용한 해류발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 깔때기관을 이용한 해류발전장치는 입구의 단면적은 넓고 출구의 단면적은 작은 형상으로서 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 해류의 유속을 빠르게 하는 깔때기관과, 유선형 형상으로서 상기 깔때기관의 출구측에 설치되고 그 무게중심에 해류의 방향과 직각방향으로 중심축이 수평으로 끼워져 상기 중심축을 중심으로 상하 운동하는 유선형 구조물과, 상기 유선형 구조물의 꼬리부분에 연결되어 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 크랭크축과, 상기 크랭크축에 연결되어 교류전기를 발생하는 발전기를 구비하는 단위발전유닛;
상기 발전기에서 출력되는 교류전기를 전파정류하여 직류로 변환하는 정류회로;
상기 정류회로에서 출력된 직류에 포함된 리플을 제거하는 평활회로; 및
상기 평활회로에서 출력되는 직류 전압을 축전하거나 사용할 수 있도록 공급하는 축전 및 공급부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 깔때기관을 이용한 해류발전장치는 입구의 단면적은 넓고 출구의 단면적은 작은 형상으로서 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 해류의 유속을 빠르게 하는 깔때기관과, 수차축에 축삽된 다수의 날개가 상기 깔때기관의 빠른 유속에 의해 회전하는 수차와, 상기 수차축에 연결되어 교류전기를 발생하는 발전기를 구비하는 단위발전유닛;
상기 발전기에서 출력되는 교류전기를 전파정류하여 직류로 변환하는 정류회로;
상기 정류회로에서 출력된 직류에 포함된 리플을 제거하는 평활회로; 및
상기 평활회로에서 출력되는 직류 전압을 축전하거나 사용할 수 있도록 공급하는 축전 및 공급부를 포함하여 구성된다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 일정한 방향으로 흐르는 바닷물 속에 깔때기관을 설치해서 유속을 빠르게 하고 이 빠른 유속을 이용하여 발전함으로써 발전설비의 가동률을 높이고, 전력에너지를 효율적으로 생산할 수 있다.
도 1은 종래 해류발전장치의 일례를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해류발전장치의 블록 구성도,
도 4는 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제1예시도,
도 5는 도 4에 나타낸 크랭축의 각도를 나타내는 예시도,
도 6은 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제2예시도,
도 7a와 도 7b는 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제3예시도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.
공기 중에서 비행기가 유선형의 날개로 인하여 위로 떠오르는 양력이 발생되는데, 본 발명은 이 원리를 이용하여 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 유선형 날개(1)를 설치한다.
상기 해류가 유선형 날개(1)를 만나면 유선형 날개(1)의 형상에 의해 유선형 날개(1)의 상부와 하부에 해류의 속도차가 발생한다.
즉, 유선형 날개(1)의 상부로 흐르는 해류속도(V1)는 유선형 날개(1)의 하부로 흐르는 해류속도(V2)에 비해 빠르다.
그런데 유체역학에서 압력(P)과 속도(V)를 곱한 값은 항상 일정하여(베르누이 정리) 압력과 속도가 반비례하는 관계이므로, 유선형 날개의 상부로 흐르는 해류의 압력(P1)은 유선형 날개(1)의 하부로 흐르는 해류압력(P2)에 비해 작게 되어 유선형의 물체가 위로 떠오르는 양력을 받게 된다.
이때 유선형 날개(1)의 무게중심에 중심축(2)을 해류의 방향과 직각방향으로 수평으로 끼우면 중심축(2)을 중심으로 유선형 날개(1)의 꼬리부분이 상승하여 해류와 만나 큰 압력을 받게 되고, 이에 의해 다시 하강하였다가 해류와 만나 다시 상승하게 된다.
또한, 유량(Q)은 단면적(A)과 속도(V)의 곱이므로, 단면적(A)과 속도(V)는 서로 반비례한다.
따라서 바닷물이 흐르는 해류 지역에 도 2와 같이 깔때기관(3)을 설치하면, 깔때기관(3)을 통한 입출 유량이 같고, 입구 단면적(A') 보다 출구 단면적(A")이 작으므로 입구의 속도(V')보다 깔때기관(3)을 통과한 출구의 속도(V")가 빠르게 된다.
이와 같이 유속(V")을 빠르게 하여 빨라진 유체를 유선형 날개(1)의 머리 상부로 보내면 유선형 날개(1)의 꼬리부분의 속도(V2)가 더욱 빨라져서 압력차가 더 커지므로 유선형 날개(1)의 상하 운동이 더 크게 일어나게 된다.
본 발명은 이와 같이 커진 상하 운동을 회전 운동으로 변환하여 발전을 하거나, 상기 빠른 유속을 이용해서 수차를 회전시켜 발전을 함으로써 효율적으로 전기를 발생할 수 있다.
여기서 상기 깔때기관(3)은 경사진 단차를 두고 입구에서 출구로 갈수록 지름이 작아지는 다단 깔때기관을 사용할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해류발전장치의 블록 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 해류발전장치(4)는 단위발전유닛(10a,…,10n), 과전압보호회로(20), 정류회로(30), 평활회로(40), 전압조절기(45) 및 축전 및 공급부(50)를 포함하여 구성된다.
단위발전유닛(10a,…,10n)은 깔때기관을 통과한 빠른 유속을 이용하여 발전하는 것으로, 미세한 전력을 모아 일정한 교류 전력을 출력한다.
정류회로(30)는 상기 단위발전유닛(10a,…,10n)에서 출력하는 교류(AC)를 전파정류하여 직류(DC)로 변환한다.
상기 정류회로(30)로는 예를 들어 전류가 병렬 연결된 전기 전도체로 분리되고 회로망이 둘러싼 도체에 재결합하는 브리지 회로로 구성할 수 있다.
평활회로(40)는 상기 정류회로(30)의 출력에 포함된 맥류분(脈流分)을 감소하기 위하여 사용하는 저역필터이다.
상기 평활회로(40)는 예를 들어 콘덴서(C)와 인덕터(L)나 저항(R)으로 구성된다.
즉, 상기 정류회로(30)와 평활회로(40)는 상기 단위발전유닛(10a,…,10n)으로부터 수집된 전력을 정류하고, 리플을 제거하는 과정을 거쳐 일정 전압의 직류로 변환하여 출력한다.
축전 및 공급부(50)는 상기 평활회로(40)에서 출력되는 직류 전압을 충전하거나 사용할 수 있도록 공급한다.
과전압보호회로(20)는 상기 단위발전유닛(10a,…,10n)을 통해 과전압 또는 과전류가 인가되는 경우, 또는 정류회로(30)와 평활회로(40) 또는 축전 및 공급부(50)에서 과전압 또는 과전류가 단위발전유닛(10)으로 인가되는 경우 이를 차단하여 발전장치(4)의 내부 구성을 보호한다.
전압조절기(45)는 상기 단위발전유닛(10a,…,10n)의 출력전압이 떨어져 평활회로(40)에서 출력되는 직류전압이 낮은 경우, 일시적으로 축전 및 공급부(50)에서 평활회로(40)로 전류가 흐르는 역류현상을 방지한다.
도 4는 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제1예시도이다.
도시된 바와 같이 단위발전유닛(10')은 깔때기관(100), 유선형 구조물(110), 크랭크축(120), 다단 변속기어(130), 발전기(140)를 포함하여 구성된다.
깔때기관(100)은 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 입구는 좁고 출구는 넓은 단면적을 갖는 형상으로 인해 해류의 유속을 빠르게 한다.
유선형 구조물(110)은 해류의 저항을 줄이기 위하여 앞쪽의 상부 머릿부분은 곡선으로 형성되고, 뒤쪽의 상부 꼬리부분으로 갈수록 뾰족하게 형성되는 유선형 형상을 한다.
이 유선형 구조물(110)의 내부가 일정량 바닷물로 채워져 부력이 작용하지 않게 되고, 그 무게중심에 대칭되게 물이 채워져 유선형 구조물(110)이 좌우 균형을 이루게 된다.
상기 유선형 구조물(110)의 무게중심에 해류의 방향과 직각방향으로 수평으로 중심축(112)을 끼워 유선형 구조물(110)이 중심축(112)을 중심으로 상하 운동할 수 있도록 하되, 상기 중심축(112)이 바닷속에 설치된 고정구조물(미도시)에 장착되어 중심축(112)은 움직이지 않게 고정되며 상기 중심축(112)에는 다수의 유선형 구조물(110)이 설치된다.
상기 유선형 구조물(110)의 소재는 바닷물의 염분에 의해 녹이 스는 것을 방지하기 위해 철제에 FRP 코팅을 하거나, 탄소섬유 코팅을 한다.
상기 깔때기관(100)의 출구측에 유선형 구조물(110)의 머리 상부가 위치하도록 설치되어 상기 깔때기관(100)을 통해 빨라진 유속에 의해 상기 유선형 구조물(110)의 꼬리부분이 더 큰 압력을 받아 유선형 구조물(110)의 상하 운동이 더 크게 일어나게 된다.
상기 유선형 구조물(110)의 꼬리부분에는 링크(114)를 통해 크랭크축(120)이 연결되어 상기 유선형 구조물(110)의 상하 왕복 운동이 회전 운동으로 변환된다.
상기 크랭크축(120)은 일측에 제1원동기어(132a)가 설치되는 주축(122)과, 상기 주축(122)에 마련되는 복수의 밸런스웨이트(124)와, 링크(114)를 통해 복수의 유선형 구조물(110)의 꼬리부분에 각각 연결되고 상기 복수의 밸런스웨이트(124) 에 마련되어 상기 주축(122)의 중심선 상을 기준으로 일정높이 편심되게 설치되는 것에 의해 주축(122)이 회전 운동하도록 하는 크랭크(126)로 구성된다.
여기서는 하나의 주축(122)에 3개의 크랭크(126)가 120°각도로 이격되게 형성된 것을 보여준다.
다단 변속기어(130)는 크랭크축(120)의 주축(122)에 설치되는 제1원동기어(132a)와, 상기 제1원동기어(132a)에 치합되는 제1피동기어(134a)와, 상기 제1피동기어(134a)와 동축에 설치되는 제2원동기어(132b)와, 상기 제2원동기어(132b)에 치합되는 제2피동기어(134b)와, 상기 제2피동기어(134b)와 동축에 설치되는 제3원동기어(132c)와, 상기 제3원동기어(132c)에 치합되는 제3피동기어(134c)로 구성되되, 각각 치합되는 원동기어와 피동기어 간((132a,134a),(132b,134b),(132c,134c))에는 원동기어의 기어수가 피동기어의 기어수보다 많아 피동기어의 회전수가 증가하고, 따라서 제1피동기어(134a)에서 제2피동기어(134b), 제3피동기어(134c)로 갈수록 빠르게 회전한다.
이렇게 빠르게 회전하는 제3피동기어(134c)과 동축에 발전기(140)를 설치하면 효율적으로 전기에너지를 얻게 된다.
상기 발전기(140)는 전자유도현상을 이용하여 기계적 회전에너지를 전기에너지로 변환하고 이때 전자유도현상은 플레밍의 오른손 법칙을 이용한다.
상기 다단 변속기어(130)로 3단으로 이루어진 변속기어를 예를 들어 설명하였으나 2단 또는 4단 이상으로 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 다단 변속기어(130)를 통하지 않고 직접 크랭크축(120)의 주축(122)에 발전기(140)를 연결하여 발전을 할 수 있음은 물론이다.
이러한 방법으로 단위발전유닛(10')을 소정의 간격을 갖도록 상하 및/또는 종횡으로 설치해서 대형으로 만들어 해류가 지나가는 지역에 설치하면 지속적으로 자연의 힘에 의한 공해없는 전기를 얻을 수 있다.
도 5는 도 4에 나타낸 크랭축의 각도를 나타내는 예시도이다.
도시된 바와 같이 상하 왕복 운동의 상사점과 하사점에서 크랭크축(120) 회전이 멈추는 현상을 막기 위해 상사점에서 약 10°기울인 각도(θ)에서 크랭크(126)가 오도록 하고, 이 크랭크(126)와 120°각도(θ')로 갖고 나머지 크랭크가 오도록 한다.
도 6은 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제2예시도이다.
도 4와 같이 단위발전유닛(10')의 크랭크축(120), 다단 변속기어(130), 발전기(140)가 바닷속에 설치되는 경우 방수 문제, 녹방지 문제가 대두하고, 작업성과 경제성이 떨어질 수밖에 없는 바, 이를 방지하기 위해 수면 위에 설치대(160)를 마련하고, 이 설치대(160)에 크랭크축(120), 다단 변속기어(130), 발전기(140)를 설치한다.
이때 바닷물 속의 유선형 구조물(110)과 수면 위의 크랭크축(120)을 링크(114)와 지렛대(미도시)를 통해 연결하여 수심과 파도 등의 원인으로 유선형 구조물(110)의 상하 왕복 운동이 작더라도 지렛대 원리를 이용하여 크랭크축(120)의 회전 운동을 크게 할 수 있다.
도 7a와 도 7b는 도 3에 나타낸 단위발전유닛의 제3예시도이다.
도시된 바와 같이 단위발전유닛(10")은 깔때기관(200), 수차(210), 다단 변속기어(220), 발전기(230)를 포함하여 구성된다.
깔때기관(200)은 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 입구는 좁고 출구는 넓은 단면적을 갖는 형상으로 인해 해류의 유속을 빠르게 한다.
여기서는 깔때기관(200)으로 경사진 단차를 두고 입구에서 출구로 갈수록 단면적이 작아지는 다단 깔때기관을 사용하되, 그 출구측에 노즐(202)이 결합된다.
상기 깔때기관(200)의 출구측에 구비되는 수차(210)는 수차축(211)에 결합되는 다수의 날개(212)와, 상기 날개(212)가 수용되고 횡으로 수차축(211)이 관통하며 일측으로 상기 깔때기관(200)의 노즐(202)이 삽입되는 스파이럴 케이스(213)와, 상기 노즐(202) 반대측의 스파이럴 케이스(213)에 결합되는 배수관(214)을 포함하여 구성된다.
상기 배수관(214)에는 배수관(214)을 통해 물이 스파이럴 케이스(213) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(가 구비된다.
이때 수차축(211)에는 다수의 수차(212)가 결합될 수 있고, 수차축(211)도 다수(211a,211b) 구비될 수 있다.
상기 다수 수차축(211a,211b)의 일단에는 각각 기어(215a,215b)가 결합되고 각 기어(215a,215b)는 서로 치합되어 이 중 한 기어(215a)의 수차축(211a)에는 다단 변속기어(220)의 제1원동기어(222a)가 결합된다.
즉, 큰 에너지를 얻기 위해 수차축(211)을 따라서 수차(210)를 직렬로 여러 개 설치하고, 또 수차축(211)도 제1수차축(211a)과 병렬되게 제2수차축(211b), 제3수차축(미도시)을 병렬로 여러 개 설치하여, 각 수차축(211a,211b)에 결합된 기어(215a,215b)로 각각의 회전력을 제1수차축(211a)에 전달하도록 한다.
다단 변속기어(220)는 수차(210)의 제1수차축(211a)에 설치되는 제1원동기어(222a)와, 상기 제1원동기어(222a)에 치합되는 제1피동기어(224a)와, 상기 제1피동기어(224a)와 동축에 설치되는 제2원동기어(222b)와, 상기 제2원동기어(222b)에 치합되는 제2피동기어(224b)와, 상기 제2피동기어(224b)와 동축에 설치되는 제3원동기어(222c)와, 상기 제3원동기어(222c)에 치합되는 제3피동기어(224c)로 구성되되, 각각 치합되는 원동기어와 피동기어 간((222a,224a),(222b,224b),(222c,224c))에는 원동기어의 기어수가 피동기어의 기어수보다 많아 피동기어의 회전수가 증가하고, 따라서 제1피동기어(224a)에서 제2피동기어(224b), 제3피동기어(224c)로 갈수록 빠르게 회전한다.
이렇게 빠르게 회전하는 제3피동기어(134c)과 동축에 발전기(230)를 설치하면 효율적으로 전기에너지를 얻게 된다.
상기 발전기(230)는 전자유도현상을 이용하여 기계적 회전에너지를 전기에너지로 변환하고 이때 전자유도현상은 플레밍의 오른손 법칙을 이용한다.
상기 다단 변속기어(220)로 3단으로 이루어진 변속기어를 예를 들어 설명하였으나 2단 또는 4단 이상으로 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 다단 변속기어(220)를 통하지 않고 직접 수차(210)의 제1수차축(211a)에 발전기(140)를 연결하여 발전을 할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 구성요소중 기어(215)와 다단 변속기어(220)와 발전기(230)는 수면 위에 설치대(미도시)를 마련하여 상기 설치대에 설치할 수도 있다.
이러한 방법으로 단위발전유닛(10")을 소정의 간격을 갖도록 상하 및/또는 종횡으로 설치해서 대형으로 만들어 해류가 지나가는 지역에 설치하면 지속적으로 자연의 힘에 의한 공해없는 전기를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 깔때기관을 이용한 해류발전장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 단위발전유닛 20: 과전압보호회로
30: 정류회로 40: 평활회로
50: 축전 및 공급부 100,200: 깔때기관
110: 유선형 구조물 120: 크랭크축
130,220: 다단 변속기어 140,230: 발전기
210: 수차

Claims (10)

  1. 입구의 단면적은 넓고 출구의 단면적은 작은 형상으로서 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 해류의 유속을 빠르게 하는 깔때기관과, 유선형 형상으로서 상기 깔때기관의 출구측에 설치되고 그 무게중심에 해류의 방향과 직각방향으로 중심축이 수평으로 끼워져 상기 중심축을 중심으로 상하 운동하는 유선형 구조물과, 상기 유선형 구조물의 꼬리부분에 연결되어 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 크랭크축과, 상기 크랭크축에 연결되어 교류전기를 발생하는 발전기를 구비하는 단위발전유닛;
    상기 발전기에서 출력되는 교류전기를 전파정류하여 직류로 변환하는 정류회로;
    상기 정류회로에서 출력된 직류에 포함된 리플을 제거하는 평활회로; 및
    상기 평활회로에서 출력되는 직류 전압을 축전하거나 사용할 수 있도록 공급하는 축전 및 공급부를 포함하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크랭크축과 발전기는 서로 치합되는 원동기어와 피동기어로 이루어지는 다단 변속기어로 연결되고, 원동기어와 피동기어 간에는 원동기어의 기어수가 피동기어의 기어수보다 많은 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크랭크축, 다단 변속기어와 발전기는 수면 위에 구비되는 설치대에 설치되는 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유선형 구조물의 내부에 바닷물이 채워지되, 그 무게중심의 좌우 양측에 대칭되게 바닷물이 채워진 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  5. 입구의 단면적은 넓고 출구의 단면적은 작은 형상으로서 한 방향으로 지속적으로 바닷물이 흐르는 해류 지역에 설치되어 해류의 유속을 빠르게 하는 깔때기관과, 수차축에 축삽된 다수의 날개가 상기 깔때기관의 빠른 유속에 의해 회전하는 수차와, 상기 수차축에 연결되어 교류전기를 발생하는 발전기를 구비하는 단위발전유닛;
    상기 발전기에서 출력되는 교류전기를 전파정류하여 직류로 변환하는 정류회로;
    상기 정류회로에서 출력된 직류에 포함된 리플을 제거하는 평활회로; 및
    상기 평활회로에서 출력되는 직류 전압을 축전하거나 사용할 수 있도록 공급하는 축전 및 공급부를 포함하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수차축과 발전기는 서로 치합되는 원동기어와 피동기어로 이루어진 다단 변속기어로 연결되고, 원동기어와 피동기어 간에는 원동기어의 기어수가 피동기어의 기어수보다 많은 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다단 변속기어와 발전기는 수면 위에 구비되는 설치대에 설치되는 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수차는 수차축에 결합되는 다수의 날개와, 상기 날개가 수용되고 횡으로 수차축이 관통하며 일측으로 상기 깔때기관의 노즐이 삽입되는 스파이럴 케이스와, 상기 노즐 반대측의 스파이럴 케이스에 결합되는 배수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 수차축을 따라서 수차를 직렬로 여러 개 설치하고 또 수차축을 병렬로 여러 개 설치하여, 각 수차축에 축삽된 기어로 각각의 회전력을 어느 하나의 수차축에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
  10. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 깔때기관은 경사진 단차를 두고 입구에서 출구로 갈수록 단면적이 작아지는 다단 깔때기관으로서, 그 출구측에 노즐이 결합되는 것을 특징으로 하는 깔때기관을 이용한 해류발전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090079479A (ko) * 2008-01-18 2009-07-22 이재민 조력발전장치
KR20110089479A (ko) * 2010-02-01 2011-08-09 경종만 조력발전 시스템
KR101049217B1 (ko) * 2011-04-06 2011-07-13 부산대학교 산학협력단 양력 발전장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020080759A1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-23 주식회사 인진 파력 발전용 부유체 및 이를 포함하는 파력 발전 장치
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