KR20130115556A - 조류 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전시 밸러스트 탱크에 해수를 채워 중력으로 조류 발전기를 해저면에 고정시키고 유지 보수시에 밸러스트 탱크를 비워 부력으로 조류 발전기를 해수면으로 떠오르게 한 조류 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치된 조류 발전기; 및 상기 지지대의 상하운동을 가이드하는 가이드부를 포함하되, 상기 지지대는 해수를 공급/배출하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하고, 상기 조류 발전기 운전시 해저면에 고정되도록 상기 밸러스트 탱크에 해수를공급하고, 상기 조류 발전기 보수시 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출시켜 상기 조류 발전기가 해수면 위로 부양되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치가 제공된다.

Description

조류 발전 장치{APPARATUS FOR GENERATING USING TIDAL CURRENT}

본 발명은 조류 발전 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 운전시 밸러스트 탱크에 해수를 채워 중력으로 조류 발전기를 해저면에 고정시키고 유지 보수시에 밸러스트 탱크를 비워 부력으로 조류 발전기를 해수면으로 떠오르게 한 조류 발전 장치에 관한 것이다.

신 재생 에너지로서 해양에너지는 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상승하강 운동을 이용하여 전기를 생산하는 조력발전, 해양표면층의 온수와 심해 냉수와의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 해양온도차발전, 해양의 바람에 의한 파도의 에너지를 이용하는 파력발전, 조류의 흐름이 빠른 곳에 터빈을 설치해 해수의 운동에너지를 이용하여 발전하는 조류발전 등이 있다.

조류발전은 해수의 빠른 흐름 즉, 자연적인 해수의 흐름을 이용하는 방식으로, 조류발전에 사용하는 수차 발전기의 종류는 터빈 방식, 다리우스 방식, 사보니우 방식과 이들의 변형 또는 개량형태의 수차발전기들이 개발되고 있다.

위와 같은 조류발전기는 조력댐이 없이 발전에 필요한 수차발전기만을 설치하기 때문에 비용이 적게 드는 반면, 적지를 선정하는데 어려움이 있고, 조력발전에 비해 자연적인 흐름의 세기에 따라 발전량이 좌우된다는 단점이 있지만, 해수 유통이 자유롭고 해양환경에 미치는 영향이 거의 없어 조력발전에 비해 친 환경적인 것으로 평가되고 있다.

종래의 조류 발전 장치는 조류의 흐름을 이용하여 전기를 생산하기 위해서 해수의 운동에너지에 의해 회전하는 수차 및, 수차의 회전력을 전기에너지로 변환하는 증속기와 발전기를 포함하는 발전장치, 그리고 발전장치를 해양 또는 수로에 고정하기 위한 지지 구조물로 구성된다.

종래의 조류 발전 장치는 조류 자원분포에 따라 대용량(500kW 또는 그 이상)의 발전장치(수차+증속기+발전기)를 지지구조물을 통해 해저 바닥에 고정하거나, 또는 해수면에 부유시키는 배치 구조를 이루고 있다.

그러나, 종래의 조류 발전 장치는 바닷물의 흐름을 이용하여 발전하는 장치로, 장치의 특성상 물속에 설치됨으로 인해 유지 보수에 많은 어려움이 따른다.

조류 발전기의 유지 보수를 위해 수중 작업을 필요로 하거나 값 비싸고 유지가 어려운 기계식 승강 설비 구조를 적용하여 해수면 위로 조류 발전기를 승강시켜야 한다.

따라서 조류 발전기의 유지 보수를 용이하게 하기 위해서는 조류 발전기를 운전시에 수중에 위치하게 하고 유지 보수시에 해수면 위로 위치하게 하는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 운전시 밸러스트 탱크에 해수를 채워 중력으로 조류 발전기를 해저면에 고정시키고 유지 보수시에 밸러스트 탱크를 비워 부력으로 조류 발전기를 해수면으로 떠오르게 한 조류 발전 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치된 조류 발전기; 및 상기 지지대의 상하운동을 가이드하는 가이드부를 포함하되, 상기 지지대는 해수를 공급/배출하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하고, 상기 조류 발전기 운전시 해저면에 고정되도록 상기 밸러스트 탱크에 해수를공급하고, 상기 조류 발전기 보수시 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출시켜 상기 조류 발전기가 해수면 위로 부양되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치가 제공된다.

상기 지지대의 하부에는 상기 해저면에 안착될 수 있도록 받침다리가 설치된 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 조류 발전 장치는 상기 지지대의 밸러스트 탱크에 해수의 공급/배출을 위한 연결관이 설치되고, 상기 연결관의 단부는 상기 지지대로부터 수직방향으로 이어져 상기 해수면위에 노출되는 것이 바람직하다.

상기 연결관은 복수개이고, 상기 복수개의 연결관 중 하나의 연결관은 상기 해수의 공급/배출을 위한 호스이고, 다른 하나의 연결관은 공기의 공급/배출을 위한 호스인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치된 조류 발전기; 상기 지지대의 상하운동을 가이드하는 가이드부; 및 상기 지지대에 설치되어 해수를 공급/배출하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하되, 상기 조류 발전기 운전시 해저면에 고정되도록 상기 밸러스트 탱크에 해수를공급하고, 상기 조류 발전기 보수시 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출시켜 상기 조류 발전기가 해수면 위로 부양되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면 운전시 밸러스트 탱크에 해수를 채워 중력으로 조류 발전기를 해저면에 고정시키고 유지 보수시에 밸러스트 탱크를 비워 부력으로 조류 발전기를 해수면으로 떠오르게 함으로써 최소의 비용으로 유지보수 작업을 가능하게 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조류 발전 장치를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 2는 도 1에 도시된 밸러스트 탱크를 비워 해수면위로 조류 발전기를 노출시킨 상태를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조류 발전 장치를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조류 발전 장치는 크게 조류 발전기(1)와, 조류 발전기(1)가 놓이는 지지대(2)와, 지지대(2)의 상하운동을 가이드하는 가이드부(3)를 포함하여 구성된다. 지지대(2)는 선박에 적용하고 있는 밸러스트 탱크(미도시)를 포함한다.

지지대(2)는 밸러스트 탱크에 해수를 채우면 중력으로 해저면에 고정되고, 밸러스트 탱크에 해수를 비우면 부력으로 해수면 위로 노출된다.

본 실시예에서는 지지대(2)의 내부에 밸러스트 탱크가 설치된 것으로 설명하고 있지만, 지지대(2)의 주변에 밸러스트 탱크가 설치될 수 있다. 바람직하게는 지지대(2)의 저부에 설치될 수 있다.

조류 발전기(1)는 지지대(2)의 상부에 설치되어, 조류의 흐름을 이용하여 전기를 생산한다. 즉, 조류 발전기(1)는 조류의 흐름에 따라 발생되는 회전력을 전기 에너지로 변환한다.

본 발명에 따른 조류 발전 장치는 조류의 흐름이 빠른 곳에 설치되어, 조류 발전기(1)를 통해 전기 생산의 안정성을 확보할 수 있도록 함이 바람직하다.

조류 발전기(1)의 운전시에는 해수면에 노출되지 않도록 지지대(2)의 밸러스트 탱크에 해수를 공급하여 해저면에 닿도록 한다. 이때 지지대(2)의 하부에는 해저면에 안착될 수 있도록 받침다리(21)가 설치된다. 본 실시예에서는 지지대(2)의 모서리마다 받침다리(21)가 각각 설치되어 총 4개의 받침다리(21)가 설치된 것을 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 조류 발전기(1)를 기준으로 좌우 또는 상하 방향으로 각각 하나씩 설치될 수도 있다.

지지대(2)에는 밸러스트 탱크로 해수를 공급하거나 밸러스트 탱크로부터 해수를 배출시키기 위한 연결관(4)이 설치된다. 연결관(4)의 일측 단부는 지지대(2)의 상면에 설치되어 지지대(2)의 내부에 배치된 밸러스트 탱크와 연결되어 있고, 타측 단부는 지지대(2)의 상면으로부터 수직방향으로 이어져 해수면위에 노출되어 있다. 해수면 위로 노출된 연결관(4)의 단부를 미도시된 작업선의 펌프와 연결시켜 펌프를 통해 해수를 밸러스트 탱크에 공급한다. 또한 작업선의 펌프를 통해 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 해역 또는 정해진 저장공간으로 배출시킨다.

연결관(4)은 복수개로, 하나의 연결관(예를 들면 제 1 연결관)은 밸러스트 탱크에 해수를 공급하거나 밸러스트 탱크에서 해수를 배출시키기 위한 호스이고, 다른 하나의 연결관(예를 들면 제 2 연결관)은 공기를 밸러스트 탱크로 공급하거나 밸러스트 탱크에 있는 공기를 배출시키기 위한 호스이다. 이에 따라 작업선의 펌프를 통해 제 1 연결관을 통해 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 경우 제 2 연결관을 통해 밸러스트 탱크에 저장된 공기가 배출되고, 제 1 연결관을 통해 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출하는 경우 제 2 연결관을 통해 밸러스트 탱크에 공기가 공급되어, 밸러스트 탱크에 해수를 원활하게 공급하거나 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 원활하게 배출할 수 있다.

항상 해수면위로 노출되도록 해수면부근의 연결관(4)에는 공기 주머니(미도시)가 설치된다.

이와 같은 연결관(4)은 플렉서블(flexible)한 호스이다. 이에 따라 지지대(2)가 해수면 위로 승강될 때 지지대(2)에 설치된 연결관(4)의 일측 단부와 해수면 위에 위치한 연결관(4)의 타측 단부 사이의 호스가 자유자재로 휘어질 수 있다.

지지대(2)의 상하 운동을 가이드 하는 가이드부(3)는 도 1에 도시된 조류 발전기(1)를 기준으로 좌측과 우측에 각각 하나씩 설치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 조류 발전기(1)의 안정적인 운전을 위해 3개 또는 4개의 가이드부를 통해 지지대(2)의 상하 운동을 가이드함이 바람직하다.

가이드부(3)는 일측이 해저면에 고정되고 타측이 해수면 위로 노출된 상태를 갖는다. 가이드부(3)는 원기둥 형상외에도 지지대(2)의 상하 운동을 원활하게 가이드하기 위한 형상이라면 가능하다.

이와 같은 구성을 갖는 조류 발전 장치는 조류 발전기(1)의 운전시 밸러스트 탱크에 해수를 공급하여 밸러스트 탱크를 채워 조류 발전기(1)를 수중에 위치하게 하였지만, 조류 발전기(1)의 유지보수시에 조류 발전기(1)를 해수면 위로 위치하게 할 수 있다.

이하에서는 조류 발전기(1)를 해수면 위로 위치시키는 조류 발전 장치를 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 지지대(2) 내부에 위치한 밸러스트 탱크 또는 지지대(2) 주변에 설치된 밸러스트 탱크에서 해수를 해역으로 배출시킨다. 이때 밸러스트 탱크에서 해수를 배출시 지지대(2)에 설치된 연결관(4)을 통하여 배출된다. 더 자세하게는 작업선의 펌프를 통해서 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 연결관(4)을 거쳐 흡입하여 원하는 공간, 예를 들면 해역으로 배출시킨다.

이와 같이 지지대(2)의 밸러스트 탱크에 저장된 해수가 배출되면 부력으로 지지대(2)의 상부에 설치된 조류 발전기(1)를 해수면 위로 떠오르게 한다. 이에 따라 해수면위로 노출된 조류 발전기(1)의 유지 보수 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

1 : 조류 발전기 2 : 지지대
21 : 받침다리 3 : 가이드부
4 : 연결관

Claims (5)

1. 지지대;
   상기 지지대의 상부에 설치된 조류 발전기; 및
   상기 지지대의 상하운동을 가이드하는 가이드부를 포함하되,
   상기 지지대는 해수를 공급/배출하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하고,
   상기 조류 발전기 운전시 해저면에 고정되도록 상기 밸러스트 탱크에 해수를공급하고,
   상기 조류 발전기 보수시 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출시켜 상기 조류 발전기가 해수면 위로 부양되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지대의 하부에는 상기 해저면에 안착될 수 있도록 받침다리가 설치된 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지대의 밸러스트 탱크에 해수의 공급/배출을 위한 연결관이 설치되고,
   상기 연결관의 단부는 상기 지지대로부터 수직방향으로 이어져 상기 해수면위에 노출되는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연결관은 복수개이고,
   상기 복수개의 연결관 중 하나의 연결관은 상기 해수의 공급/배출을 위한 호스이고, 다른 하나의 연결관은 공기의 공급/배출을 위한 호스인 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.
5. 지지대;
   상기 지지대의 상부에 설치된 조류 발전기;
   상기 지지대의 상하운동을 가이드하는 가이드부; 및
   상기 지지대에 설치되어 해수를 공급/배출하기 위한 밸러스트 탱크를 포함하되,
   상기 조류 발전기 운전시 해저면에 고정되도록 상기 밸러스트 탱크에 해수를공급하고,
   상기 조류 발전기 보수시 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 배출시켜 상기 조류 발전기가 해수면 위로 부양되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류 발전 장치.

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