KR20170013801A - 수력발전시스템 - Google Patents

Abstract

유수의 이용 효율을 높일 수 있는 수차 및 수압관을 이용한 수력발전시스템이 개시된다. 본 발명의 수력발전시스템은, 일정량의 유량이 유입되어 1차로 저장되는 제 1 저수조와, 제 1 저수조의 하부에 지면과 수평방향으로 배치되고 제 1 저수조로부터 일정량의 유량이 유입되어 2차로 저장되며 일정유량을 지속적으로 유지하는 제 2 저수조와, 제 1 저수조의 출구단과 제 2 저수조의 입구단을 연결하는 제 1 수로, 제 2 저수조의 출구단과 하천을 연결하는 제 2 수로, 제 1 수로와 하천을 연결하는 제 3 수로, 제 2 저수조와 제 2 수로 사이에 형성되는 제 4 수로를 포함하는 수로와, 수로에 설치되는 수력발전용 수차와, 수로 상에 설치되어 유량의 유입 및 배출을 조절하는 수문을 포함할 수 있다.

Description

수력발전시스템{WATER POWER GENERATION SYSTEM}

본 발명은 수력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유수의 이용 효율을 높일 수 있는 수차 및 수압관을 이용하여 발전 효율을 높일 수 있는 수력발전시스템에 관한 것이다.

일반적인 발전방법으로는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전과, 바람의 풍력을 이용한 풍력발전, 원자력을 이용한 원자력발전 등이 있다.

그런데, 상술한 발전방법들은 발전설비를 가동시키기 위하여 막대한 자금과 대규모의 발전시설을 필요로 하며, 설치장소에 제약이 따른다. 대규모의 수력발전은 막대한 면적과 환경 및 생태교란이 우려되며, 화력발전은 화석연료로 인한 대기오염 및 지구온난화 등의 문제점이 있다. 특히, 원자력발전은 발전비용은 저렴하나 원자력발전설비에는 막대한 자금과 시간이 소요되며, 더욱 문제되는 것은 원자력발전의 내부고장과 지진 등의 외적요인으로 인한 고정 등은 원자력발전의 큰 문제점이며, 이미 러시아, 일본 등이 대표적인 예이다.

따라서, 근래에는 태양발전, 풍력발전과, 조력 및 수력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이면서 영구적으로 에너지원을 활용할 수 있는 발전방법들이 개발되어 적용되고 있다.

그러나, 태양에너지 또는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하여 전력 축전지 등에 저장하는 방식의 전력 생산방식은 날씨와 환경에 상당한 제약을 받게 된다. 그리고, 조력발전은 조수간만의 차가 심한 지역에 설치해야 전력을 생산할 수 있으므로 지역적으로 한정된 장소에만 적용할 수 밖에 없어 설치장소에 제약이 따른다. 또한, 수력발전의 경우에는 방대한 양의 물이 저류되는 댐을 필요로 하므로 이 역시 한정된 장소에만 적용할 수 밖에 없어 설치장소에 제약이 따른다. 아울러, 종래 수력발전의 경우 높은 위치에 있는 물의 낙차를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 방식이므로 댐과 같은 저수시설과 댐 아래쪽에 설치되는 발전설비 및 댐 상류의 수몰지구 등의 생태파괴 등 문제점이 많다.

따라서, 근래에는 작은 유수에 의하여 전기를 생산할 수 있는 구조의 소수력발전에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 소수력발전은 저수지 및 작은 규모의 하천 등에 설치가 가능하며 대규모 토목 공사를 수반하지 않고도 설치가 용이하므로 경제성과 환경요인 문제를 모두 해결할 수 있다.

그러나, 종래의 소수력발전을 구성함에 있어서 완만한 수로와 단순히 수차본체 외주에 날개를 형성한 구조의 수차를 이용하고 있기 때문에 이러한 수로 및 수차를 이용한 발전방식은 유수의 이용효율이 낮아 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-1984-0003739호(1984.09.15. 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0055354호(2011.05.25. 공개)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수차날개의 내부에서 회전에 의한 유수의 이용 효율을 높임으로써 수차의 회전력을 증대시킬 수 있는 수차와, 수압관의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시켜 수차를 회전시킬 수 있는 수압관을 이용하여 적은 유량으로도 발전 효율을 높일 수 있는 수력발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수력발전시스템은, 일정량의 유량이 유입되어 1차로 저장되는 제 1 저수조; 상기 제 1 저수조의 하부에 지면과 수평방향으로 배치되고, 상기 제 1 저수조로부터 일정량의 유량이 유입되어 2차로 저장되며, 일정유량을 지속적으로 유지하는 제 2 저수조; 상기 제 1 저수조의 출구단과 상기 제 2 저수조의 입구단을 연결하는 제 1 수로, 상기 제 2 저수조의 출구단과 하천을 연결하는 제 2 수로, 상기 제 1 수로와 하천을 연결하는 제 3 수로, 상기 제 2 저수조와 상기 제 2 수로 사이에 형성되는 제 4 수로를 포함하는 수로; 상기 수로에 설치되는 수력발전용 수차; 및 상기 수로 상에 설치되어 유량의 유입 및 배출을 조절하는 수문;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수차는 상기 제 4 수로에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

또한, 상기 수차는, 수력발전기와 연결되는 회전축; 상기 회전축이 고정되는 수차본체; 및 상기 회전축을 중심으로 상기 수차본체의 외주면을 따라 방사형으로 다수 개가 설치되고, 상기 수차본체의 회전방향과 일치되는 원호 형상의 회전 곡면을 가지며, 유수가 내부로 유입되어 상기 회전 곡면을 따라 회전하면서 유속이 증가하여 상기 수차본체에 회전력을 제공하는 수차날개;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수차날개는, 사각형상의 판재가 원호 형상의 곡면으로 형성되고, 유수유입구를 통해 유입되는 유수가 부딪힌 후 수차날개의 내부로 향하도록 유수의 유입을 가이드 하는 유수유입부; 및 상기 유수유입부의 후단에 일체형으로 연장 형성되고, 사각형상의 판재가 상기 유수유입부의 곡률 보다 큰 곡률을 갖는 회전 곡면으로 형성되며, 상기 유수유입부를 통해 내부로 유입된 유수를 상기 회전 곡면을 따라 회전시켜 유속을 증가시키는 유속증가부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유속증가부의 단부가 상기 유수유입부의 단부 안쪽을 향하도록 형성되어 상기 유속증가부에서 회전에 의해 유속이 증가된 유수가 상기 유수유입부를 향해 충돌하도록 하여 유수에 의한 회전력을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 수차날개는, 상기 유수유입부 및 상기 유속증가부의 양측면에 판재 형상으로 부착되어 상기 수차날개의 양측면을 밀봉하는 측면밀봉부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수차는, 상기 회전축에 설치되며, 상기 회전축이 회전할 때 상기 회전축에 관성력을 발생시켜 유속의 변화로 인한 수차의 회전력을 일정하게 유지시키는 플라이휠을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수차는, 유속 유량과 수로의 깊이에 따라 수차의 높낮이를 조절할 수 있는 수차높이조절부를 더 포함하며, 상기 수차높이조절부는, 지면에 수직으로 직립되게 설치되는 하부지지대; 상기 하부지지대의 상단에 길이방향으로 삽입되어 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상단부가 상기 회전축을 지지하는 상부지지대; 및 상기 하부지지대에 체결되며, 상기 상부지지대의 상하 이동 높이 조절 후 위치를 고정하는 고정볼트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수차가 다수 개일 경우 각각의 수차 회전축을 지지대로 서로 연결하여 지지하되, 상기 지지대는 다수 개의 수차가 배열되는 방향으로 길이 조절이 가능하다.

또한, 상기 수력발전시스템은, 상기 제 4 수로에 설치되고 상기 제 2 저주조로부터 유량이 유입되며 유량이 유속증가노즐을 통과하면서 발생하는 수로관 내의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시키는 수압관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수압관에 상기 수차가 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 수차는 상기 수압관 내 유량의 유속에 의해 회전할 수 있다.

또한, 상기 수압관은, 상면이 개방된 관 형상으로 형성되어 유수가 내부에서 이동하도록 수로를 형성하며, 상기 수차가 설치되는 수로관; 상기 수차보다 상부에 위치하도록 상기 수로관에 설치되며, 상기 수로관 내의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시키는 유속증가노즐; 및 상기 유속증가노즐이 설치된 상기 수로관 내의 수압을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 수로관의 상면을 밀봉되게 덮는 수로밀봉덮개;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수압관은, 상기 수로관에 설치된 제 1 수차보다 상부에 위치하도록 설치되며, 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 상기 제 1 수차를 회전시키도록 유속을 증가시키는 제 1 수압관; 및 상기 제 1 수차보다 하부에 위치하고 제 2 수차보다 상부에 위치하도록 설치되며, 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 상기 제 2 수차를 회전시키는 제 2 수압관;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유속증가노즐은, 상기 제 1 수압관의 내부에 설치되며, 상기 제 1 수차를 회전시키도록 상기 제 1 수압관 내 유량의 유속을 증가시키는 제 1 유속증가노즐; 및 상기 제 2 수압관의 내부에 설치되며, 상기 제 2 수차를 회전시키도록 상기 제 2 수압관 내 유량의 유속을 증가시키는 제 2 유속증가노즐;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유속증가노즐은, 유수방향으로 중앙 노즐 분사구가 점차적으로 작아지도록 형성되고 상기 중앙 노즐 분사구의 출구로 갈수록 유량의 단면적이 점차적으로 작아져 수압이 커짐에 따라 노즐 입구의 유속보다 노즐 출구의 유속이 증가하여 상기 수차를 회전시키는 메인분사노즐; 및 상기 메인분사노즐의 중앙 노즐 분사구 양측에 측면 노즐 분사구가 유수방향으로 점차적으로 커지도록 각각 형성되어 수압관 내 유량을 일정하게 유지시키는 보조분사노즐;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유속증가노즐은, 상기 수압관 내 유량의 많고 적음에 따라 상하 유속을 증가시켜 상기 수차를 회전시킬 수 있도록 상하 이단 노즐 형태로 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 수압관은, 상기 수로관의 내부 저면에 삽입되어 상기 수로관의 길이방향으로 설치되며, 상기 수압관의 유량을 일정하게 조절하는 유량조절관을 더 포함하되, 상기 유량조절관은 하면이 개방된 관 형태로 이루어지고 상기 유량조절관의 하면과 상기 수로관의 저면 사이의 공간으로 유량이 흐를 수 있도록 유로가 형성되며, 상기 유속증가노즐보다 상부에 유량유입구가 형성되고 상기 유속증가노즐보다 하부에 유량배출구가 형성되며, 상기 수압관에 과다 유량 유입 시 또는 유량 역류 시 유량이 상기 유속증가노즐의 상부에 위치한 상기 유량유입구를 통해 상기 유량조절관의 내부로 유입되어 상기 유량조절관과 상기 수로관 사이의 유로를 거친 후 상기 유속증가노즐의 하부에 위치한 상기 유량배출구를 통해 상기 수압관 내로 배출되도록 하여 유량 역류로 인해 상기 수압관의 유량이 넘치는 것을 방지하고 상기 수압관의 유량을 일정하게 조절할 수 있다.

또한, 상기 유량유입구와 상기 유량배출구에는 유수방향의 반대측 단부에 상향으로 경사지게 캡이 설치되어, 평상시에는 유량의 유속으로 인해 상기 유량유입구와 상기 유량배출구로 유량이 유입되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 수문은, 상기 제 1 저수조의 출구단과 연결되는 상기 제 1 수로의 상단부에 설치되며, 상기 제 1 저수조로부터 일정량의 유량을 상기 제 1 수로로 유입시키는 제 1 수문; 상기 제 2 저수조의 입구단과 연결되는 상기 제 1 수로의 하단부에 설치되며, 상기 제 1 수로를 통해 유입되는 유량을 상기 제 2 저수조로 유입시키며, 상기 제 2 저수조에 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 제 2 수문; 상기 제 2 저수조의 출구단과 연결되는 상기 제 2 수로의 상단부에 설치되며, 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 방출하여 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 유지시키는 제 3 수문; 상기 제 1 수로와 연결되는 상기 제 3 수로의 입구단에 설치되며, 상기 제 1 수로로 유량이 과다 유입 시 상기 제 3 수로를 통해 유량을 외부로 방출시켜 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 유지시키는 제 4 수문; 및 상기 제 2 저수조와 연결되는 상기 제 4 수로의 입구단에 설치되며, 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 방출하여 상기 제 4 수로에 설치된 상기 수압관으로 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 제 5 수문;을 포함할 수 있다.

본 발명의 수력발전시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 수차날개의 내부로 유입되는 유수가 유속증가부의 회전 곡면을 따라 지속적인 회전을 하면서 유속이 증가하여 유수의 이용 효율을 높임으로써, 수차의 회전력을 증대시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은 다수 개의 수차가 설치되는 수로에 수압관을 설치하고, 수압관에서 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시킴으로써, 적은 유량으로도 수차를 회전시킬 수 있다.

셋째, 본 발명은 개선된 수로, 수차 및 수압관을 이용하여 수력발전의 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수차의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수차의 분해사시도.
도 4는 도 2의A-A 선에 따른 단면도.
도 5는 도 3에 나타낸 수차날개의 사시도.
도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도.
도 7은 수차날개의 작동상태를 나타낸 상태도.
도 8은 수차의 높낮이를 조절하는 상태를 도시한 상태도.
도 9는 다수 개의 수차를 벨트를 이용하여 연결한 상태를 도시한 상태도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수압관의 사시도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수압관의 분해사시도.
도 12는 도 10의 C-C 선에 따른 단면도.
도 13은 도 11에 나타낸 유속증가노즐의 사시도.
도 14는 도 13의 평면도.
도 15는 도 13의 정면도.
도 16은 유속증가노즐의 작동상태를 나타낸 상태도.
도 17은 도 11에 나타낸 유량조절관의 사시도.
도 18은 도 17의 D-D 선에 따른 단면도.
도 19는 유량조절관의 작동상태를 나타낸 상태도.
도 20은 수압관에 수차가 설치된 상태를 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전시스템의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전시스템은 제 1 저수조(110), 제 2 저수조(120), 수압관(200), 수차(300), 수로(400) 및 수문(500)을 포함할 수 있다.

제 1 저수조(110)는 하천(1)과 연결되어 일정량의 유량이 유입되어 1차로 저장된다.

제 2 저수조(120)는 제 1 저수조(110)의 하부에 일정거리 이격되어 지면과 수평방향으로 배치된다. 제 2 저수조(120)는 후술할 제 1 수로(410)를 통해 제 1 저수조(110)로부터 일정량의 유량이 유입되어 2차로 저장된다. 또한, 제 2 저수조(120)는 일정유량을 지속적으로 유지하며, 후술할 수압관(200)에 유량을 일정하게 방출시킨다.

수압관(200)은 제 2 저수로(120)의 하부에 연결되어 경사지게 형성되는 후술할 제 4 수로(440)에 설치된다. 수압관(200)은 수로의 길이에 따라 다수 개를 설치하여 발전 효율을 높일 수 있다. 수압관(200)은 제 2 저주조(120)로부터 일정량의 유량이 유입되며, 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시켜 후술할 수차(300)를 회전시킨다. 수압관(200)은 도 10 내지 도 20을 참조하여 설명할 때 상세히 후술한다.

수차(300)는 수압관(200)에 설치되어 수압관(200) 내 유량의 유속에 의해 회전한다. 수차(300)는 수압관(200)이 설치되는 수로의 길이에 따라 다수 개 설치하여 발전 효율을 높일 수 있다. 수차는 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명할 때 상세히 후술한다.

수로(400)는 제 1 내지 제 4 수로(410, 420, 430, 440)를 포함할 수 있다. 제 1 수로(410)는 제 1 저수조(110)의 출구단과 제 2 저수조(120)의 입구단을 연결하도록 경사지게 형성된다. 제 2 수로(420)는 제 2 저수조(120)의 출구단과 하천(1)을 연결하도록 형성되고, 하부수로(421)의 중간부분에 제 4 수로(440)의 출구단이 연결된다. 제 3 수로(430)는 장마나 폭우 등으로 제 1 수로(410)로 유량이 과다 유입 시 이를 외부로 방출하기 위하여 제 1 수로(410)와 하천(1)을 연결하도록 형성된다. 제 4 수로(440)는 제 2 저수조(120)의 하부와 제 2 수로(420)의 하부수로(421) 사이에 경사지게 형성되고, 제 4 수로(440)의 내부에 수로의 길이방향을 따라 수압관(200)이 설치된다.

수문(500)은 수로 상에 설치되어 유량의 유입 및 배출을 조절한다. 수문(500)은 제 1 내지 제 5 수문(510, 520, 530, 540, 550)을 포함할 수 있다. 제 1 수문(510)은 제 1 저수조(110)의 출구단과 연결되는 제 1 수로(410)의 상단부에 설치되어 제 1 저수조(110)로부터 일정량의 유량을 제 1 저수로(110)로 유입시키는 역할을 한다. 제 2 수문(520)은 제 2 저수조(120)의 입구단과 연결되는 제 1 수로(410)의 하단부에 설치되어 제 1 수로(410)를 통해 유입되는 유량을 제 2 저수조(120)로 유입시키면서 제 2 저수조(120)에 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 제 3 수문(530)은 제 2 저수조(120)의 출구단과 연결되는 제 2 수로(420)의 상단부에 설치되어 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 방출하여 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 제 4 수문(540)은 제 1 수로(410)와 연결되는 제 3 수로(430)의 입구단에 설치되어 장마나 폭우 등으로 제 1 수문(510)을 통해 제 1 수로(410)로 유량이 과다 유입 시 제 3 수로(430)를 통해 유량을 외부로 방출시켜 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 제 5 수문(550)은 제 2 저수조(120)와 연결되는 제 4 수로(440)의 입구단에 설치되어 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 방출하여 제 4 수로(440)에 설치된 수압관(200)으로 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 수력발전시스템의 작동을 설명하면, 제 1 수문(510)을 개방하면 제 1 저수조(110)에서 일정량의 유량이 제 1 수로(410)로 방출되고 제 1 수로(410)를 거쳐 제 2 수문(520) 개방을 통해 제 2 저수조(120)에 유입된다. 이때, 제 2 수문(520)을 조절하여 제 2 저수조(120)에 유입되는 유량을 일정하게 유지시키고, 제 3 수문(530)을 조절하여 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 방출함으로써, 제 2 저수조(120)의 유량을 항상 일정하게 유지하게 된다.

또한, 장마나 폭우 등으로 제 1 수문(510)을 통해 제 1 수로(410)로 유량이 과다 유입 시 제 4 수문(540)을 조절하여 제 3 수로(430)를 통해 유량을 외부로 방출시킴으로써, 제 2 저수조(120)의 유량을 일정하게 유지하게 된다.

그리고, 제 5 수문(550)을 개방하면 제 2 저수조(120)로부터 수압관(200)으로 유량을 일정하게 방출된다. 수압관(200)에서는 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시켜 수차를 회전시킴으로써 적은 유량으로도 발전을 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수차의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수차의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의A-A 선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 3에 나타낸 수차날개의 사시도이고, 도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이며, 도 7은 수차날개의 작동상태를 나타낸 상태도이다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수차(300)는 회전축(310), 수차본체(320) 및 수차날개(330)를 포함할 수 있다.

회전축(310)은 후술할 수차본체(320)의 수차몸체(321)와 고정판(323)을 관통하여 고정된다. 회전축(310)은 발전기(10, 도 9 참조)의 회전축(11, 도 9 참조)과 연결되고, 유수에 의한 수차날개(330)의 회전력에 의해 수차본체(320)와 일체로 회전한다.

수차본체(320)는 회전축(310)에 고정된다. 수차본체(320)는 수차몸체(321) 및 고정판(323)을 포함할 수 있다. 수차몸체(321)는 원통 형상으로 형성되고, 원통의 양단 중심에 회전축홀(321a)이 형성되어 회전축(310)이 회전축홀(321a)을 관통하여 고정된다. 이러한 수차몸체(321)는 외주면에 설치되는 후술할 수차날개(330)를 지지하는 지지대 역할과 수차날개(330)에 가해진 유속의 회전력을 회전축(310)에 전달하는 역할을 한다. 고정판(323)은 수차몸체(321)의 양단에 각각 설치되도록 한 쌍으로 구성되고, 원판 형상으로 형성된다. 고정판(323)은 수차몸체(321)에 형성된 회전축홀(321a)과 동심이 되게 일치되도록 중앙에 회전축홀(323a)이 형성된다. 고정판(323)은 수차몸체(321)의 양측에서 수차날개(330)의 양측면을 고정볼트(325)로 체결하여 고정한다. 이를 위해 고정판(323)에는 수차날개(330)의 개수와 대응하도록 볼트구멍(323b)이 다수 개 형성된다.

수차날개(330)는 회전축(310)을 중심으로 수차본체(320)의 수차몸체(321) 외주면을 따라 일정 간격으로 방사형으로 다수 개가 설치된다. 각각의 수차날개(330)는 후술할 유속증가부(333)가 수차몸체(321)의 외주면에 지지된 상태에서 고정판(323)에 고정볼트(325)로 고정된다. 즉, 수차날개(330)의 유수유입구(331a) 반대측 하단은 수차몸체(321)를 지지대로 지지되고 수차날개(330)의 양측면은 고정볼트(325)로 고정판(323)에 고정된다. 이를 위해 수차날개(330)의 양측면에는 고정볼트(325)가 체결되는 볼트구멍(330a)이 형성된다. 이처럼, 수차날개(330)는 고정볼트(325)를 이용하여 수차본체(320)에 착탈 가능하게 결합되어 수차날개(330)의 손상 시 개별 교환 및 수리가 용이하다. 또한, 수차날개(330)는 고정판(323)의 외주면 밖으로 돌출되어 수차날개(330)에 유속의 저항을 많이 받아 회전력을 증가시킨다.

수차날개(330)는 수차본체(320)의 회전방향과 일치되는 원호 형상의 회전 곡면(333a)을 가지며, 유수가 내부로 유입되어 회전 곡면(333a)을 따라 회전하면서 유속이 증가하여 수차본체(320)에 회전력을 제공한다.

수차날개(330)는 유수유입부(331), 유속증가부(333) 및 측면밀봉부(335)를 포함할 수 있다.

유수유입부(331)는 사각형상의 판재가 원호 형상의 곡면으로 형성되고, 유수유입구(331a)를 통해 유입되는 유수가 부딪힌 후 수차날개(330)의 내부로 향하도록 유수의 유입을 가이드한다. 유수유입구(331a)는 유수유입부(331)의 판재 단부와 후술할 유속증가부(333)의 판재 단부 사이에 대략 사각형으로 개구되어 형성된다.

유속증가부(333)는 유수유입부(331)의 후단에 일체형으로 연장 형성되고, 사각형상의 판재가 유수유입부(331)의 곡률 보다 큰 곡률을 갖는 회전 곡면(333a)으로 형성되어 유수유입부(331)를 통해 내부로 유입된 유수를 회전 곡면(333a)을 따라 회전시켜 유속을 증가시킨다. 또한, 유속증가부(333)의 단부는 유수유입부(331)의 단부 안쪽을 향하도록 형성되어 유속증가부(333)에서 회전에 의해 유속이 증가된 유수가 유수유입부(331)를 향해 충돌하도록 하여 유수에 의한 회전력을 증가시킨다.

측면밀봉부(335)는 유수유입부(331)와 유속증가부(333)의 양측면에 판재 형상으로 부착되어 수차날개(330)의 양측면을 밀봉한다. 이처럼 측면밀봉부(335)를 통해 수차날개(330)의 양측면을 밀봉함으로써, 수차날개(330)의 내부로 유입되는 유수가 측면으로 배출되지 않도록 하여 유량의 손실 없이 유속증가부(333)로 모두 유입되도록 할 수 있다. 측면밀봉부(335)에는 볼트구멍(330a)이 형성되어 고정판(323)에 고정볼트(325)로 체결 고정된다.

수차날개(330)로 유량 유입 시 수차날개(330)의 내부에서 유량의 작동상태를 설명하면, 도 7(a)와 같이 유수(화살표로 표시함)가 유수유입부(331)의 내측면에 부딪힌 후 수차날개(330)의 내부로 향하게 된다. 도 7(b)와 같이 유수유입부(331)를 통해 내부로 유입되는 유수는 유속증가부(333)에서 회전 곡면(333a)을 따라 유속이 지속적인 회전을 하여 수차본체(320)에 회전력을 제공하게 된다. 도 7(c)와 같이 유속증가부(333)에서 회전된 유량이 유수유입부(331)를 향해 충돌하여 유수에 의한 회전력을 더욱 크게 증가시키게 된다. 따라서, 수차날개(330)의 내부에서 회전에 의한 유수의 이용 효율을 높임으로써 적은 유량으로도 수차의 회전력을 증대시킬 수 있다.

도 8은 수차의 높낮이를 조절하는 상태를 도시한 상태도이다.

수차(300)가 다수 개일 경우에는, 각각의 수차(300)가 분리되어 독립되게 설치되거나, 도 8에 도시된 바와 같이, 유량의 유속에 따라 다수 개의 수차 회전축(310)을 지지대(311)로 서로 연결하여 지지함으로써 발전의 효율을 높일 수 있다. 지지대는 다수 개의 수차가 배열되는 방향으로 길이 조절이 가능하며, 다수 개의 파이프관를 인출이 가능하도록 삽입 연결하여 제작할 수 있다.

또한, 수차(300)는 유속 유량과 수로의 깊이에 따라 수차(300)의 높낮이를 조절할 수 있는 수차높이조절부(340)를 포함할 수 있다.

수차높이조절부(340)는 하부지지대(341), 상부지지대(343) 및 고정볼트(345)를 포함할 수 있다.

하부지지대(341)는 원형 또는 사각형의 봉 형태로 제작되어 지면에 수직으로 직립되게 설치된다.

상부지지대(343)는 하부지지대(341)의 내경과 대략 동일한 외경을 갖는 봉 형태로 제작되고, 하부지지대(341)의 상단에 길이방향으로 삽입되어 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 상단부가 회전축(310)을 지지한다.

고정볼트(345)는 하부지지대(341)의 상단 측면에 형성된 볼트구멍에 체결되며, 상부지지대(343)의 상하 이동 높이 조절 후 위치를 고정한다.

도 9는 다수 개의 수차를 벨트를 이용하여 연결한 상태를 도시한 상태도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 다수 개의 수차(300)를 벨트(360)를 이용하여 연결함으로써 발전의 효율을 높일 수 있다.

수차(300)의 회전축(310) 양단에는 회전축(310)의 직경 보다 큰 직경을 갖는 플라이휠(350)이 각각 설치될 수 있다. 이러한 플라이휠(350)은 회전축(310)이 회전할 때 회전축(310)에 관성력을 발생시켜 유속의 변화로 인한 수차(300)의 회전력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 또한, 플라이휠(350)의 외측면에는 벨트풀리(351)가 돌출되어 회전축(310)과 일체로 형성될 수 있다. 수차(300)의 회전축(310) 각각에 형성된 벨트풀리(351)에 벨트(360)가 권취되어 각각의 회전축(310)을 하나로 연결할 수 있다. 다수 개의 수차(310) 중 어느 하나의 수차는 회전축(310)이 발전기(10)의 회전축(11)과 축 결합된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수압관의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수압관의 분해사시도이며, 도 12는 도 10의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력발전용 수압관(200)은 수로관(210), 유량조절관(220), 유속증가노즐(230) 및 수로밀봉덮개(240)를 포함할 수 있다.

수로관(210)은 제 4 수로(440)에 수로의 길이방향으로 설치된다. 수로관(210)은 상면이 개방되고 양단이 개구된 직사각형 관 형상으로 형성되어 제 2 저수조(120)로부터 유입되는 유수가 내부에서 이동하도록 수로를 형성한다. 수로관(210)에는 유량의 유속에 의해 회전하는 수차(300)가 다수 개 설치된다.

유량조절관(220)은 수로관(210)의 내부 저면에 설치되어 수압관(200)에 과다 유량 유입 또는 유량 역류 시 수압관(200)의 유량을 조절하는 역할을 한다. 유량조절관(220)은 제 1 유량조절관(221) 및 제 2 유량조절관(222)을 포함할 수 있다. 유량조절관(220)은 도 17 내지 도 19를 참조하여 설명할 때 상세히 후술한다.

유속증가노즐(230)은 수차(300)보다 상부에 위치하도록 수로관(210)에 설치되어 수로관(210) 내의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시키는 역할을 한다. 유속증가노즐(230)은 제 1 유속증가노즐(231) 및 제 2 유속증가노즐(232)을 포함할 수 있다. 유속증가노즐(230)은 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명할 때 상세히 후술한다.

수로밀봉덮개(240)는 유속증가노즐(230)이 설치된 수로관(210) 내의 수압을 일정하게 유지할 수 있도록 수로관(210)의 상면을 밀봉되게 덮는다. 즉, 수로관(210)의 개방된 상면을 수로밀봉덮개(240)로 밀봉을 하여 일종의 저수조가 형성되어 수압관이 된다. 수로밀봉덮개(240)는 직사각형의 판재 형태로 제작되며, 후술할 제 1 수압관(201)의 상부를 밀봉하는 제 1 수로밀봉덮개(241)와 제 2 수압관(202)의 상부를 밀봉하는 제 2 수로밀봉덮개(242)를 포함할 수 있다.

수압관(200)은 수로관(210)에 설치된 제 1 수차(301)보다 상부에 위치하도록 설치되어 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 제 1 수차(301)를 회전시키도록 유속을 증가시키는 제 1 수압관(201)과, 제 1 수차(301)보다 하부에 위치하고 제 2 수차(302)보다 상부에 위치하도록 설치되어 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 제 2 수차(302)를 회전시키는 제 2 수압관(202)을 포함할 수 있다.

수압관(200)에는 유속증가노즐(230)이 설치된다. 유속증가노즐(230)은 제 1 수압관(201)의 내부에 설치되어 제 1 수차(301)를 회전시키도록 제 1 수압관(201) 내 유량의 유속을 증가시키는 제 1 유속증가노즐(231)과, 제 2 수압관(202)의 내부에 설치되어 제 2 수차(302)를 회전시키도록 제 2 수압관(202) 내 유량의 유속을 증가시키는 제 2 유속증가노즐(232)을 포함할 수 있다.

도 13은 도 11에 나타낸 유속증가노즐의 사시도이고, 도 14는 도 13의 평면도이고, 도 15는 도 13의 정면도이며, 도 16은 유속증가노즐의 작동상태를 나타낸 상태도이다.

도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 유속증가노즐(230)은 메인분사노즐(233) 및 보조분사노즐(235)을 포함할 수 있다.

메인분사노즐(233)은 유수방향으로 중앙 노즐 분사구(233a)가 점차적으로 작아지도록 형성되어 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 수차(3000를 회전시키도록 유량의 유속을 증가시킨다. 메인분사노즐(233)은 두 개의 직사각형 판재를 서로 마주하도록 이격된 상태에서 수로관(210)의 저면에 직립되게 설치하고, 유수방향으로 중앙 노즐 분사구(233a)가 점차적으로 작아지도록 두 개의 직사각형 판재가 중앙으로 경사지게 배치된다. 따라서, 메인분사노즐(233)은 중앙 노즐 분사구(233a)로 갈수록 유량의 단면적이 점차적으로 작아져 수압이 커짐에 따라 노즐 입구의 유속(V1)보다 노즐 출구의 유속(V2)이 더 크게 된다.

보조분사노즐(235)은 메인분사노즐(233)의 양측에 두 개의 직사각형 판재를 유수방향과 나란하게 설치하여, 수압관(200) 내의 유량을 일정하게 유지시킨다. 보조분사노즐(235)은 메인분사노즐(233)의 중앙 노즐 분사구(233a) 양측에 측면 노즐 분사구(235a)를 각각 형성하게 되며, 측면 노즐 분사구(235a)는 유수방향으로 갈수록 점차적으로 커지도록 형성된다. 또한, 보조분사노즐(235)은 유량의 유속을 가속시켜 수차(300)를 회전시키는 보조역할을 하며, 또한, 연속된 제 1 및 제 2 수압관(201, 202)의 유량을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 또한, 수압관(200)으로 유입되는 유량을 막는 역할을 하여 수압관(200)에 일정 유량을 유지시키는 역할을 한다.

유속증가노즐(230)은 수압관(200) 내 유량의 많고 적음에 따라 상하 유속을 증가시켜 수차를 회전시킬 수 있도록 상하 이단 노즐 형태로 일체로 형성될 수 있다.

도 17은 도 11에 나타낸 유량조절관의 사시도이고, 도 18은 도 17의 D-D 선에 따른 단면도이며, 도 19는 유량조절관의 작동상태를 나타낸 상태도이다.

도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 유량조절관(220)은 수로관(210)의 내부 저면에 수로관(210)의 길이방향으로 설치되어 수압관(200)에 과다 유량 유입 또는 유량 역류 시 수압관(200)의 유량을 일정하게 조절하는 역할을 한다.

유량조절관(220)은 수로관(210)의 내부 저면에 삽입될 수 있도록 수로관(210)의 내측벽의 폭과 거의 동일한 폭을 가지며, 수로관(210)의 길이와 거의 동일한 길이를 가지는 직사각형의 긴 판재형 관 형태로 제작될 수 있다. 또한, 유량조절관(220)은 하면이 개방되고, 유량조절관(220)의 하면과 수로관(210)의 저면 사이의 공간으로 유량이 흐를 수 있도록 유로가 형성된다.

유량조절관(220)은 유속증가노즐(230)보다 상부에 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)가 형성되고, 유속증가노즐(230)보다 하부에 유량배출구(220c)가 형성된다. 또한, 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)와 유량배출구(220c)에는 유수방향의 반대측 단부에 상향으로 경사지게 캡(223)이 설치된다. 즉, 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)와 유량배출구(220c)의 개구면 상부는 캡(223)에 의해 막혀 있고, 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)와 유량배출구(220c)의 개구면 하부는 개방되어 있다. 따라서, 평상시에는 유량의 유속으로 인해 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)와 유량배출구(220c)로 유량이 유입되지 않게 된다. 또한, 유량조절관(220)의 하부에는 유량배출구(220c)보다 아래쪽에 유량차단판(220c)이 형성된다.

수문(500) 이상으로 수압관(200)에 과다 유량 유입 시 또는 수차(300) 고장 등으로 인한 유량 역류 시 유량이 유속증가노즐(230)의 상부에 위치한 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)를 통해 유량조절관(220)의 내부로 유입된다. 유량조절관(220)의 내부로 유입되어 흐르는 유량은 유량차단판(220c)에 의해 흐름이 차단된 후 유량차단판(220c)의 상측에 위치한 유량배출구(220c)를 통해 수압관(200) 내로 배출된다. 이때, 유량조절관(220)은 긴 직사각형에 수로관(210)의 벽면에 사방이 막혀 있어 제 1 및 제 2 유량유입구(220a, 220b)를 통해 유입된 유량은 유량배출구(220c)로만 유량이 배출된다. 따라서, 유량조절관(220)을 통해 유량 역류로 인한 수압관(200)의 유량이 넘치는 것을 방지하고 수압관의 유량을 일정하게 조절할 수 있다. 또한, 유량조절관(220)은 수압관(200)에 설치된 수차(300)의 작동에 문제가 없도록 수압관(200)의 유량을 일정하게 유지하는 역할도 한다.

유량조절관(220)은 제 1 수압관(201)의 내부 저면에 설치되어 제 1 수압관(201)의 유량을 일정하게 유지하는 제 1 유량조절관(221)과, 제 2 수압관(202)의 내부 저면에 설치되어 제 2 수압관(202)의 유량을 일정하게 유지하는 제 2 유량조절관(222)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 유량조절관(220)을 제 1 유량조절관(221)과 제 2 유량조절관(222)으로 별개로 제작한 구성을 예시하였으나, 제 1 유량조절관(221)과 제 2 유량조절관(222)이 하나로 일체형으로 형성되도록 유량조절관(220)을 제작할 수도 있다.

도 20은 수압관에 수차가 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 20에 도시된 바와 같이, 수압관(200)에는 수차(300)가 다수 개 설치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 수압관(201)과 제 2 수압관(202)을 수압관(200)의 길이방향으로 소정 간격을 두고 상하로 이격되게 설치한다. 또한, 제 1 수압관(201)과 제 2 수압관(202) 사이에는 다수 개의 수차가 일체로 결합된 제 1 수차(301)를 설치하고, 제 2 수압관(202)의 하부에는 다수 개의 수차가 일체로 결합된 제 2 수차(302)를 설치한다. 따라서, 제 1 수압관(201)에서 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시켜 제 1 수차(301)를 회전시키고, 제 2 수압관(202)에서 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시켜 제 2 수차(302)를 회전시킴으로써, 적은 유량으로도 수력발전 효율을 높일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 자격을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해 해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 제 1 저수조 120 : 제 2 저수조
200 : 수압관 201 : 제 1 수압관
202 : 제 2 수압관 210 : 수로관
220 : 유량조절관 221 : 제 1 유량조절관
222 : 제 2 유량조절관 230 : 유속증가노즐
231 : 제 1 유량증가노즐 232 : 제 2 유량증가노즐
233 : 메인분사노즐 235 : 보조분사노즐
240 : 수로밀봉덮개 241 : 제 1 수로밀봉덮개
242 : 제 2 수로밀봉덮개 300 : 수차
301 : 제 1 수차 302 : 제 2 수차
310 : 회전축 320 : 수차본체
321 : 수차몸체 323 : 고정판
325 : 고정볼트 330 : 수차날개
331 : 유수유입부 333 : 유속증가부
335 : 측면밀봉부 340 : 수차높이조절부
341 : 하부지지대 343 : 상부지지대
345 : 고정볼트 350 : 플라이휠
351 : 벨트풀리 360 : 벨트
400 : 수로 410 : 제 1 수로
420 : 제 2 수로 430 : 제 3 수로
440 : 제 4 수로 500 : 수문
510 : 제 1 수문 520 : 제 2 수문
530 : 제 3 수문 540 : 제 4 수문
550 : 제 5 수문

Claims (19)

1. 일정량의 유량이 유입되어 1차로 저장되는 제 1 저수조;
   상기 제 1 저수조의 하부에 지면과 수평방향으로 배치되고, 상기 제 1 저수조로부터 일정량의 유량이 유입되어 2차로 저장되며, 일정유량을 지속적으로 유지하는 제 2 저수조;
   상기 제 1 저수조의 출구단과 상기 제 2 저수조의 입구단을 연결하는 제 1 수로, 상기 제 2 저수조의 출구단과 하천을 연결하는 제 2 수로, 상기 제 1 수로와 하천을 연결하는 제 3 수로, 상기 제 2 저수조와 상기 제 2 수로 사이에 형성되는 제 4 수로를 포함하는 수로;
   상기 수로에 설치되는 수력발전용 수차; 및
   상기 수로 상에 설치되어 유량의 유입 및 배출을 조절하는 수문;을 포함하는 수력발전시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수차는 상기 제 4 수로에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수차는,
   수력발전기와 연결되는 회전축;
   상기 회전축이 고정되는 수차본체; 및
   상기 회전축을 중심으로 상기 수차본체의 외주면을 따라 방사형으로 다수 개가 설치되고, 상기 수차본체의 회전방향과 일치되는 원호 형상의 회전 곡면을 가지며, 유수가 내부로 유입되어 상기 회전 곡면을 따라 회전하면서 유속이 증가하여 상기 수차본체에 회전력을 제공하는 수차날개;를 포함하는 수력발전시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 수차날개는,
   사각형상의 판재가 원호 형상의 곡면으로 형성되고, 유수유입구를 통해 유입되는 유수가 부딪힌 후 수차날개의 내부로 향하도록 유수의 유입을 가이드 하는 유수유입부; 및
   상기 유수유입부의 후단에 일체형으로 연장 형성되고, 사각형상의 판재가 상기 유수유입부의 곡률 보다 큰 곡률을 갖는 회전 곡면으로 형성되며, 상기 유수유입부를 통해 내부로 유입된 유수를 상기 회전 곡면을 따라 회전시켜 유속을 증가시키는 유속증가부;를 포함하는 수력발전시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 유속증가부의 단부가 상기 유수유입부의 단부 안쪽을 향하도록 형성되어 상기 유속증가부에서 회전에 의해 유속이 증가된 유수가 상기 유수유입부를 향해 충돌하도록 하여 유수에 의한 회전력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 수차날개는, 상기 유수유입부 및 상기 유속증가부의 양측면에 판재 형상으로 부착되어 상기 수차날개의 양측면을 밀봉하는 측면밀봉부를 더 포함하는 수력발전시스템.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 수차는, 상기 회전축에 설치되며, 상기 회전축이 회전할 때 상기 회전축에 관성력을 발생시켜 유속의 변화로 인한 수차의 회전력을 일정하게 유지시키는 플라이휠을 더 포함하는 수력발전시스템.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 수차는, 유속 유량과 수로의 깊이에 따라 수차의 높낮이를 조절할 수 있는 수차높이조절부를 더 포함하며,
   상기 수차높이조절부는,
   지면에 수직으로 직립되게 설치되는 하부지지대;
   상기 하부지지대의 상단에 길이방향으로 삽입되어 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상단부가 상기 회전축을 지지하는 상부지지대; 및
   상기 하부지지대에 체결되며, 상기 상부지지대의 상하 이동 높이 조절 후 위치를 고정하는 고정볼트;를 포함하는 수력발전시스템.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 수차가 다수 개일 경우 각각의 수차 회전축을 지지대로 서로 연결하여 지지하되, 상기 지지대는 다수 개의 수차가 배열되는 방향으로 길이 조절이 가능하는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수력발전시스템은, 상기 제 4 수로에 설치되고 상기 제 2 저주조로부터 유량이 유입되며 유량이 유속증가노즐을 통과하면서 발생하는 수로관 내의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시키는 수압관을 더 포함하는 수력발전시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수압관에 상기 수차가 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 수차는 상기 수압관 내 유량의 유속에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 수압관은,
    상면이 개방된 관 형상으로 형성되어 유수가 내부에서 이동하도록 수로를 형성하며, 상기 수차가 설치되는 수로관;
    상기 수차보다 상부에 위치하도록 상기 수로관에 설치되며, 상기 수로관 내의 수압을 이용하여 유량의 유속을 증가시키는 유속증가노즐; 및
    상기 유속증가노즐이 설치된 상기 수로관 내의 수압을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 수로관의 상면을 밀봉되게 덮는 수로밀봉덮개;를 포함하는 수력발전시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수압관은,
    상기 수로관에 설치된 제 1 수차보다 상부에 위치하도록 설치되며, 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 상기 제 1 수차를 회전시키도록 유속을 증가시키는 제 1 수압관; 및
    상기 제 1 수차보다 하부에 위치하고 제 2 수차보다 상부에 위치하도록 설치되며, 수압을 이용하여 유량을 분사시켜 상기 제 2 수차를 회전시키는 제 2 수압관;을 포함하는 수력발전시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유속증가노즐은,
    상기 제 1 수압관의 내부에 설치되며, 상기 제 1 수차를 회전시키도록 상기 제 1 수압관 내 유량의 유속을 증가시키는 제 1 유속증가노즐; 및
    상기 제 2 수압관의 내부에 설치되며, 상기 제 2 수차를 회전시키도록 상기 제 2 수압관 내 유량의 유속을 증가시키는 제 2 유속증가노즐;을 포함하는 수력발전시스템.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 유속증가노즐은,
    유수방향으로 중앙 노즐 분사구가 점차적으로 작아지도록 형성되고 상기 중앙 노즐 분사구의 출구로 갈수록 유량의 단면적이 점차적으로 작아져 수압이 커짐에 따라 노즐 입구의 유속보다 노즐 출구의 유속이 증가하여 상기 수차를 회전시키는 메인분사노즐; 및
    상기 메인분사노즐의 중앙 노즐 분사구 양측에 측면 노즐 분사구가 유수방향으로 점차적으로 커지도록 각각 형성되어 수압관 내 유량을 일정하게 유지시키는 보조분사노즐;을 포함하는 수력발전시스템.
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 유속증가노즐은, 상기 수압관 내 유량의 많고 적음에 따라 상하 유속을 증가시켜 상기 수차를 회전시킬 수 있도록 상하 이단 노즐 형태로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 수압관은, 상기 수로관의 내부 저면에 삽입되어 상기 수로관의 길이방향으로 설치되며, 상기 수압관의 유량을 일정하게 조절하는 유량조절관을 더 포함하되,
    상기 유량조절관은 하면이 개방된 관 형태로 이루어지고 상기 유량조절관의 하면과 상기 수로관의 저면 사이의 공간으로 유량이 흐를 수 있도록 유로가 형성되며, 상기 유속증가노즐보다 상부에 유량유입구가 형성되고 상기 유속증가노즐보다 하부에 유량배출구가 형성되며,
    상기 수압관에 과다 유량 유입 시 또는 유량 역류 시 유량이 상기 유속증가노즐의 상부에 위치한 상기 유량유입구를 통해 상기 유량조절관의 내부로 유입되어 상기 유량조절관과 상기 수로관 사이의 유로를 거친 후 상기 유속증가노즐의 하부에 위치한 상기 유량배출구를 통해 상기 수압관 내로 배출되도록 하여 유량 역류로 인해 상기 수압관의 유량이 넘치는 것을 방지하고 상기 수압관의 유량을 일정하게 조절하는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유량유입구와 상기 유량배출구에는 유수방향의 반대측 단부에 상향으로 경사지게 캡이 설치되어, 평상시에는 유량의 유속으로 인해 상기 유량유입구와 상기 유량배출구로 유량이 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 수력발전시스템.
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 수문은,
    상기 제 1 저수조의 출구단과 연결되는 상기 제 1 수로의 상단부에 설치되며, 상기 제 1 저수조로부터 일정량의 유량을 상기 제 1 수로로 유입시키는 제 1 수문;
    상기 제 2 저수조의 입구단과 연결되는 상기 제 1 수로의 하단부에 설치되며, 상기 제 1 수로를 통해 유입되는 유량을 상기 제 2 저수조로 유입시키며, 상기 제 2 저수조에 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 제 2 수문;
    상기 제 2 저수조의 출구단과 연결되는 상기 제 2 수로의 상단부에 설치되며, 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 방출하여 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 유지시키는 제 3 수문;
    상기 제 1 수로와 연결되는 상기 제 3 수로의 입구단에 설치되며, 상기 제 1 수로로 유량이 과다 유입 시 상기 제 3 수로를 통해 유량을 외부로 방출시켜 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 유지시키는 제 4 수문; 및
    상기 제 2 저수조와 연결되는 상기 제 4 수로의 입구단에 설치되며, 상기 제 2 저수조의 유량을 일정하게 방출하여 상기 제 4 수로에 설치된 상기 수압관으로 유입되는 유량을 일정하게 유지시키는 제 5 수문;을 포함하는 수력발전시스템.

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