KR20190055984A - 파력 발전 모듈 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

파력 발전 모듈 및 이를 포함하는 등부표 장치가 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 파력 발전 모듈은, 하우징, 하우징 내부에 고정되고, 하우징의 길이 방향을 따라 마련되는 계자부, 및 하우징의 내부에서 계자부와 대향하여 마련되고, 계자부와 전자기 유도 결합되며, 외력에 의해 하우징의 길이 방향을 따라 상하로 이동하도록 마련되는 전기자부를 포함한다.

Description

파력 발전 모듈 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템{MODULE FOR POWER GENERATING BY WAVE FORCE AND SYSTEM POWER GENERATING BY WAVE FORCE WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 파력을 이용한 발전 기술과 관련된다.
일반적으로, 선박의 항로를 표시하여 안전 항해를 유도하거나 암초 또는 저수심 등 선박의 안전에 장애가 되는 위치를 표시하기 위해 해상에 등부표가 설치된다. 이때, 등부표는 해상에 설치되기 때문에 배터리를 교체하면서 전력을 공급하는 방식은 적용하기가 어려우며, 자가 전력이 가능하도록 마련되어야 한다. 등부표에 전력을 공급하는 방식으로는 태양 전지를 이용하거나 파도가 칠 때 오르내리는 해수면에 의해 발생하는 공기 압력으로 터빈을 돌려 전력을 발생시키는 방식 등이 있다.
한국등록특허공보 제10-0804549호(2008.02.20)
본 발명의 실시예는 파도에 의한 위치 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 파력 발전 모듈 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 파력 발전 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내부에 고정되고, 상기 하우징의 길이 방향을 따라 마련되는 계자부; 및 상기 하우징의 내부에서 상기 계자부와 대향하여 마련되고, 상기 계자부와 전자기 유도 결합되며, 외력에 의해 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상하로 이동하도록 마련되는 전기자부를 포함한다.
상기 파력 발전 모듈은, 상기 하우징 내에서 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상호 이격되어 형성되고 상기 전기자부의 상하 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드 로드; 상기 한 쌍의 가이드 로드의 상단부에 고정되어 마련되는 제1 탄성 부재; 상기 제1 탄성 부재의 하부에서 상기 한 쌍의 가이드 로드와 결합되고 상기 한 쌍의 가이드 로드를 따라 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 제1 베어링; 상기 한 쌍의 가이드 로드의 하단부에 고정되어 마련되는 제2 탄성 부재; 및 상기 제2 탄성 부재의 상부에서 상기 한 쌍의 가이드 로드와 결합되고 상기 한 쌍의 가이드 로드를 따라 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 제2 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 전기자부는, 외력에 의해 상기 전기자부에 위치 변화가 발생하는 경우, 상기 제1 탄성 부재 및 상기 제2 탄성 부재 사이에서 상기 제1 탄성 부재 및 상기 제2 탄성 부재의 수축 및 이완 작용으로 반복하여 상하 이동을 할 수 있다.
상기 파력 발전 모듈은, 상기 하우징 내에 마련되고 상기 전기자부의 상하 이동을 정지시키는 전자석부를 더 포함할 수 있다.
상기 파력 발전 모듈은, 상기 전기자부의 상하 이동에 의해 발생되는 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하고, 상기 전압 검출부는, 상기 검출된 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우 상기 전자석부를 구동시킬 수 있다.
상기 파력 발전 모듈은, 일단이 상기 하우징 내에 회전 가능하게 형성되고, 타단이 상기 전기자부와 이격되어 마련되는 스토퍼; 및 상기 스토퍼를 회전시켜 상기 스토퍼의 타단이 상기 전기자부를 압박하도록 하는 스토퍼 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 파력 발전 모듈은, 상기 전기자부의 상하 이동에 의해 발생되는 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하고, 상기 전압 검출부는, 상기 검출된 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우 상기 스토퍼 구동부를 구동시킬 수 있다.
상기 파력 발전 모듈은, 수면 속에 잠긴 상태로 마련되고, 상기 파력 발전 모듈은, 상기 하우징 내에 부력 조정 공간을 구비하도록 마련되는 부력 조정부를 더 포함할 수 있다.
개시되는 일 실시예에 따른 파력 발전 시스템은, 수면에 부유하도록 마련되는 제1 부표; 일단이 상기 제1 부표에 연결되는 제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 타단에 연결되는 제1 앵커부를 포함하는 제1 부표 고정부; 상기 제1 부표와 이격하여 마련되는 제2 부표; 일단이 상기 제2 부표에 연결되는 제2 연결부 및 상기 제2 연결부의 타단에 연결되는 제2 앵커부를 포함하는 제2 부표 고정부; 상기 제1 부표 고정부와 상기 제2 부표 고정부 사이에서 상기 제1 부표 고정부와 상기 제2 부표 고정부를 연결하며 마련되는 하나 이상의 전력 케이블; 및 상기 전력 케이블에 연결되고, 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 파력 발전 모듈을 포함한다.
상기 파력 발전 시스템은, 상기 제1 부표 고정부 및 상기 제2 부표 고정부의 상기 전력 케이블과 연결되는 지점에 마련되고, 상기 전력 케이블을 고정시키면서 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및 상기 제1 부표 및 상기 제2 부표 중 하나 이상에 마련되고, 상기 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 파력 발전 모듈에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함할 수 있다.
개시되는 다른 실시예에 따른 파력 발전 시스템은, 하단이 바다 속 지면에 고정되고 상기 지면에 수직하게 마련되는 제1 포스트; 하단이 바다 속 지면에 고정되고 상기 지면에 수직하게 마련되며 상기 제1 포스트와 이격되는 제2 포스트; 상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트 사이에서 상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트를 연결하며 마련되는 하나 이상의 전력 케이블; 및 상기 전력 케이블에 연결되고, 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 파력 발전 모듈을 포함한다.
상기 파력 발전 시스템은, 상기 제1 포스트 및 상기 제2 포스트의 상기 전력 케이블과 연결되는 지점에 마련되고, 상기 전력 케이블을 고정시키면서 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및 상기 제1 포스트 및 상기 제2 포스트 중 하나 이상에 마련되고, 상기 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 파력 발전 모듈에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함할 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 파도에 의한 위치 에너지의 변화를 전자기 유도 결합에 의한 전기 에너지로 변환함으로써, 해양 구조물에서 자가 발전을 구현할 수 있게 된다.
또한, 파도가 강하여 파력 발전 모듈에 의해 발생되는 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우, 파력 발전 모듈의 전기자부가 이동하지 못하게 함으로써, 파력 발전 모듈의 내부 구성이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 파력 발전 모듈을 해양 구조물에서 회전 가능하게 마련함으로써, 파도가 어느 방향에서 치더라도 그에 따라 전기 에너지를 생산할 수 있게 된다.
또한, 각 지역의 파도 특성에 따라 파력 발전 모듈의 기울기 각도를 조정하여 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등부표 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계자부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자부를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 구성을 나타낸 블록도
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 도면
도 10는 본 발명의 제6 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 시스템을 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전 시스템을 나타낸 도면
도 13은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등부표 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 등부표 장치(100)는 부력 발생부(102), 무게추(104), 리플렉터 지지부(106), 레이더 리플렉터(108), 등명기(110), 및 파력 발전 모듈(112)을 포함할 수 있다.
부력 발생부(102)는 등부표 장치(100)가 해수면에 떠 있을 수 있도록 부력을 제공하는 역할을 한다. 부력 발생부(102)는 부력을 발생시킬 수 있는 저밀도 재료(예를 들어, 폴리스티렌 폼 또는 폴리우레탄 폼 등)를 포함할 수 있다.
무게추(104)는 부력 발생부(102)의 하부에 마련될 수 있다. 무게추(104)는 등부표 장치(100)가 해수면에 떠 있을 때 해수면 아래에 잠기는 부분일 수 있다. 무게추(104)는 등부표 장치(100)가 해수면에서 바르게 서 있을 수 있도록 무게 중심을 잡는 역할을 할 수 있다. 무게추(104)는 금속 등과 같은 중량 재료를 포함할 수 있다.
리플렉터 지지부(106)는 부력 발생부(102)의 상부에 마련될 수 있다. 리플렉터 지지부(106)는 부력 발생부(102)의 상면에 고정되어 마련될 수 있다. 리플렉터 지지부(106)는 레이더 리플렉터(108)를 지지하도록 마련될 수 있다.
레이더 리플렉터(108)는 리플렉터 지지부(106) 상에 마련될 수 있다. 레이더 리플렉터(108)는 선박 등으로부터 송출되는 레이더 신호를 반사하도록 마련될 수 있다. 레이터 리플렉터(108)는 모든 방향에서 송출되는 레이더 신호를 모두 반사할 수 있는 구조로 마련될 수 있다.
등명기(110)는 레이더 리플렉터(108)의 상부에 마련될 수 있다. 등명기(110)는 발광 수단(예를 들어, LED 또는 램프 등)을 포함할 수 있다. 등명기(110)는 발광 수단을 통해 해상에서 등부표 장치(100)를 식별할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
파력 발전 모듈(112)은 해상의 파도에 의해 전력을 생성하도록 마련될 수 있다. 파력 발전 모듈(112)은 파도에 의해 이동하는 전기자부 및 전기자부와 전자기 유도 결합되는 계자부를 포함할 수 있다. 파력 발전 모듈(112)은 파도에 의한 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생성할 수 있다. 파력 발전 모듈(112)에서 생성된 전력은 등부표 장치(100)에서 전력을 필요로 하는 각 구성에 공급될 수 있다.
파력 발전 모듈(112)은 부력 발생부(102)의 내부에 등부표 장치(100)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 파력 발전 모듈(112)은 등부표 장치(100)에서 해수면 아래에 잠기도록 마련될 수 있다. 또한, 파력 발전 모듈(112)은 등부표 장치(100)의 외부에서 해수면 아래에 잠기도록 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 파력 발전 모듈(112)은 리플렉터 지지부(106)에 고정되어 설치될 수도 있다.
이하에서는, 파력 발전 모듈(112)이 등부표 장치(100)에 설치되는 것을 일 예로 설명하나, 본 발명의 적용 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 파력 발전 모듈(112)은 파도 등에 의해 위치 변화가 발생되는 다양한 해양 구조물에 설치될 수 있음은 물론이다. 여기서, 해양 구조물은 해수면에 부유하는 구조물 일 수도 있고, 해수면 아래에 잠겨있는 구조물일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 측면도이다. 도 2를 참조하면, 파력 발전 모듈(112)은 하우징(121), 계자부(123), 전기자부(125), 및 제1 탄성 부재(127)를 포함할 수 있다.
하우징(121)은 파력 발전 모듈(112)의 외형을 이룰 수 있다. 하우징(121)은 파력 발전 모듈(112)의 내부 구성을 보호하는 역할을 할 수 있다. 하우징(121)은 외부 이물질이 유입되지 못하도록 밀폐되어 마련될 수 있다.
계자부(123)는 하우징(121) 내에서 하우징(121)의 일측에 고정되어 마련될 수 있다. 계자부(123)는 하우징(121)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계자부(123)를 나타낸 도면으로, 도 3의 (a)는 계자부(123)의 측면을 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 계자부(123)의 전면을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 계자부(123)는 한 쌍의 지지 로드(131), 연결 부재(133), 및 자석(135)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 지지 로드(131)는 제1 지지 로드(131-1) 및 제2 지지 로드(131-2)를 포함할 수 있다. 제1 지지 로드(131-1) 및 제2 지지 로드(131-2)는 하우징(121) 내에서 하우징(121)의 길이 방향을 따라 상호 이격하여 마련될 수 있다. 제1 지지 로드(131-1) 및 제2 지지 로드(131-2)의 상단 및 하단은 각각 하우징(121) 내에서 하우징(121)의 상면 및 하면에 고정될 수 있다.
연결 부재(133)는 제1 지지 로드(131-1)와 제2 지지 로드(131-2)를 연결하며 마련될 수 있다. 연결 부재(133)는 제1 지지 로드(131-1)와 제2 지지 로드(131-2) 사이에 복수 개가 일정 간격으로 마련될 수 있다. 연결 부재(133)는 수평면을 기준으로 소정 각도 경사지게 마련될 수 있다.
자석(135)은 하우징(121) 내에서 고정되어 마련될 수 있다. 자석(135)은 영구 자석일 수 있다. 자석(135)은 N극 및 S극의 자극을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 자석(135)은 연결 부재(133)들 사이에 고정되어 마련될 수 있다. 예를 들어, 자석(135)은 연결 부재(133)들 사이의 공간에서 연결 부재(133)들에 밀착되어 고정될 수 있다. 이 경우, 자석(135)이 수평면을 기준으로 소정 각도 경사지게 배치되므로, 자석(135)에 의해 생성되는 자력선에 스큐(Skew)가 발생하게 되어 자력선이 중첩되고 그로 인해 보다 많은 전력이 생성되게 된다. 또한, 자석(135)을 수평면을 기준으로 소정 각도 경사지게 배치하면, 자기 저항(Magnetic Resistance)을 균일하게 하여 파력 발전 모듈의 기동력을 낮게 할 수 있으며, 그로 인해 낮은 파고의 파도에서도 발전이 가능하도록 할 수 있게 된다. 자석(135)은 연결 부재(133)들 사이의 공간에서 복수 개가 일렬로 배열될 수 있다.
한편, 여기서는 자석(135)이 영구 자석인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전자석을 사용할 수도 있다. 이 경우, 전자석에 감겨진 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써, 파력 발전 모듈에서 생성되는 전압을 조정할 수 있게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 전기자부(125)는 하우징(121) 내에서 하우징(121)의 타측에 마련될 수 있다. 전기자부(125)는 하우징(121) 내에서 계자부(123)와 대향하여 마련될 수 있다. 전기자부(125)는 계자부(123)와의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되도록 상호 이격되어 마련될 수 있다. 전기자부(125)는 계자부(123)의 길이 보다 짧도록 마련될 수 있다. 전기자부(125)는 외력에 의해 하우징(121) 내부를 이동 가능하도록 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기자부(125)는 파도에 의해 하우징(121) 내에서 상하로 이동하도록 마련될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자부(125)를 나타낸 도면으로, 도 4의 (a)는 전기자부(125)의 측면을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 전기자부(125)의 전면을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 전기자부(125)는 브라켓(141), 코어(143), 코어 고정부(145), 및 가이드부(147)를 포함할 수 있다.
브라켓(141)은 하우징(121) 내에 마련되고, 하우징(121) 내에서 상하로 이동(즉, 계자부(123)의 길이 방향으로 따라 이동)하도록 마련될 수 있다. 브라켓(141)은 내부에 코어(143)를 수납할 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 브라켓(141)은 계자부(123)를 향하는 면이 개방되어 마련될 수 있다.
코어(143)는 브라켓(141) 내에 수납될 수 있다. 코어(143)가 브라켓(141) 내에 수납되는 경우, 코어(143)는 계자부(123)와 대면하게 된다. 코어(143)에는 코일(미도시)이 권취될 수 있다. 코어(143)와 코일(미도시)은 전기적으로 절연될 수 있다.
코어 고정부(145)는 코어(143)를 브라켓(141)에 고정시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 코어 고정부(145)는 코어(143)의 양 측면을 고정시키며 형성될 수 있다. 즉, 코어 고정부(145)는 코어(143)의 양 측면에 복수 개가 상호 이격하여 형성됨으로써, 코어(143)의 양 측면을 브라켓(141)에 고정시킬 수 있다.
가이드부(147)는 코어(143)가 수납된 브라켓(141)의 하우징(121) 내 이동을 가이드할 수 있다. 가이드부(147)는 제1 가이드부(147-1) 및 제2 가이드부(147-2)를 포함할 수 있다. 제1 가이드부(147-1)는 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a), 제1 연결 로드(147-1b), 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c), 및 제2 연결 로드(147-1d)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a)는 브라켓(141)의 상면에서 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제1 연결 로드(147-1b)는 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a) 사이에서 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a)를 연결하며 마련될 수 있다. 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)는 브라켓(141)의 하면에서 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제2 연결 로드(147-1d)는 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c) 사이에서 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)를 연결하며 마련될 수 있다.
한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a) 및 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)는 각각 한 쌍의 지지 로드(131)와 접촉하도록 마련될 수 있다. 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a) 및 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)는 외력에 의해 브라켓(141)이 하우징(121) 내에서 상하로 이동하는 경우, 한 쌍의 지지 로드(131)를 따라 이동하도록 마련될 수 있다. 즉, 한 쌍의 지지 로드(131)는 일종의 가이드 레일의 역할을 할 수 있으며, 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a) 및 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)는 하우징(121) 내에서 브라켓(141)의 상하 이동을 가이드 하는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 한 쌍의 제1 가이드 롤러(147-1a) 및 한 쌍의 제2 가이드 롤러(147-1c)는 각각 베어링으로 이루어질 수 있다.
제2 가이드부(147-2)는 한 쌍의 연결 로드(147-2a), 한 쌍의 제3 가이드 롤러(147-2b), 및 한 쌍의 제4 가이드 롤러(147-2c)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 연결 로드(147-2c)는 브라켓(141)의 배면에 상호 이격하여 마련될 수 있다. 한 쌍의 연결 로드(147-2c)의 상단 및 하단은 각각 제1 연결 로드(147-1b) 및 제2 연결 로드(147-1d)에 고정될 수 있다.
한 쌍의 제3 가이드 롤러(147-2b)는 한 쌍의 연결 로드(147-2a)의 상단 외측에 형성될 수 있다. 한 쌍의 제4 가이드 롤러(147-2c)는 한 쌍의 연결 로드(147-2a)의 하단 외측에 형성될 수 있다. 한 쌍의 제3 가이드 롤러(147-2b) 및 한 쌍의 제4 가이드 롤러(147-2c)는 브라켓(141)의 상하 이동 시 하우징(121)의 배면 내측을 따라 이동할 수 있다.
한편, 하우징(121)의 상면에는 탄성 부재 홀딩부(151)가 형성될 수 있다. 제1 탄성 부재(127)의 일단은 탄성 부재 홀딩부(151)에 고정될 수 있다. 제1 탄성 부재(127)의 일단은 탄성 부재 홀딩부(151)에 걸림 되도록 후크 형태로 이루어질 수 있다. 제1 탄성 부재(127)의 타단은 제1 연결 로드(147-1b)에 고정될 수 있다. 제1 탄성 부재(127)의 타단은 제1 연결 로드(147-1b)에 걸림 되도록 후크 형태로 이루어질 수 있다. 제1 탄성 부재(127)는 하우징(121) 내에서 복수 개가 마련될 수 있다.
이 경우, 전기자부(125)는 제1 탄성 부재(127)에 의해 하우징(121) 내에서 매달려 있는 상태가 되게 된다. 이때, 전기자부(125)는 하우징(121)의 하면에서 일정 간격 이격된 상태에 있도록 마련될 수 있다. 즉, 전기자부(125)의 하중, 제1 탄성 부재(127)의 개수, 및 제1 탄성 부재(127)의 탄성 계수 등을 고려하여 전기자부(125)가 하우징(121)의 하면에서 일정 간격 이격된 상태에 있도록 할 수 있다.
또한, 파력 발전 모듈(112)은 하우징(121)의 바닥면에 형성되는 제2 탄성 부재(129)를 더 포함할 수 있다. 제2 탄성 부재(129)는 하우징(121)의 바닥면에서 상부로 수직하게 형성될 수 있다. 제2 탄성 부재(129)는 전기자부(125)의 하부에 마련되고, 전기자부(125)와 상호 이격하여 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전기자부(125)의 하단과 연결되어 마련될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 전기자부(125)는 전기자부(125)에 의한 하중과 제1 탄성 부재(127)의 인장력에 의해 하우징(121) 내에서 하우징(121)의 바닥면과 일정 간격 이격된 상태에 있게 된다. 여기서, 파도에 의해 파력 발전 모듈(112)의 위치 변화가 일어나게 되면, 하우징(121) 내에서 전기자부(125)가 상하로 이동하게 되는데, 이때 제1 탄성 부재(127)에 의해 전기자부(125)의 상하 이동이 증폭되게 된다.
즉, 파력 발전 모듈(112)의 위치 변화 및 전기자부(125)의 하중에 의해 제1 탄성 부재(127)가 수축 및 인장되면서 전기자부(125)는 반복적인 상하 운동을 하게 된다. 제2 탄성 부재(129)가 전기자부(125)와 상호 이격하여 마련된 경우, 전기자부(125)의 상하 운동에 의해 전기자부(125)의 하단이 제2 탄성 부재(129)를 압축하게 되면, 제2 탄성 부재(129)의 탄성력에 의해 전기자부(125)의 상하 운동의 속도 및 세기가 보다 증폭될 수 있게 된다.
전기자부(125)가 하우징(121) 내에서 상하 이동을 하게 되면, 전기자부(125)의 코일에 자속 변화가 발생하여 전자기 유도에 의해 전력이 생성되게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도이다. 여기서는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 파력 발전 모듈(112)은 스토퍼(153) 및 스토퍼 구동부(155)를 더 포함할 수 있다.
스토퍼(153)는 하우징(121) 내에서 전기자부(125)의 상부에 마련될 수 있다. 스토퍼(153)의 일단은 하우징(121) 내에서 회전 가능하게 형성되고, 스토퍼(153)의 타단은 전기자부(125)의 상단과 이격되어 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스토퍼(153)는 스토퍼(153)의 일단에서 타단으로 갈수록 전기자부(125)와의 거리가 가까워지는 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(153)는 전기자부(125) 측으로 경사지게 형성되어 스토퍼(153)의 일단에서 타단으로 갈수록 전기자부(125)와의 거리가 가까워지도록 마련될 수 있다.
스토퍼 구동부(155)는 스토퍼(153)를 회전(도 5에서는 시계 방향으로 회전)시켜 스토퍼(153)의 타단이 전기자부(125)를 압박하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 전기자부(125)는 스토퍼(153)에 의해 상하 운동이 제한되게 된다. 예를 들어, 스토퍼 구동부(155)는 솔레노이드를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 5의 (b)는 스토퍼(153)가 시계 방향으로 회전하여 전기자부(125)를 압박하는 상태를 나타내었다.
예시적인 실시예에서, 파도가 강하여 전기자부(125)의 상하 운동에 의해 발생되는 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우, 스토퍼 구동부(155)는 스토퍼(153)를 회전시켜 전기자부(125)의 상후 운동을 제한시킴으로써, 전기자부(125) 및 탄성 부재(127, 129)를 보호할 수 있다.
또한, 파도의 주파수와 탄성 부재(127, 129)의 공명 현상으로 전기자부(125)의 상하 운동이 심하게 발생하는 경우에도 스토퍼 구동부(155)를 구동시켜 스토퍼(153)를 회전시킬 수 있다.
여기서는, 스토퍼(153) 및 스토퍼 구동부(155)가 전기자부(125)의 상단을 압박하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전기자부(125)의 하단을 압박하도록 마련될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도이다. 여기서는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 파력 발전 모듈(112)은 등부표 장치(100)에서 회전 가능하게 마련될 수 있다. 즉, 파도의 방향이 일정하지 않고 변하는 경우 파도의 방향에 따라 파력 발전 모듈(112)이 회전하도록 할 수 있다. 파력 발전 모듈(112)은 회전 링크부(114)에 의해 등부표 장치(100)와 회전 가능하게 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 회전 링크부(114)의 일단은 등부표 장치(100)의 일 구성에 연결될 수 있다. 등부표 장치(100)의 일 구성은 수평면을 가지는 구성일 수 있다. 또한, 회전 링크부(114)의 타단은 파력 발전 모듈(112)에 형성되는 연장부(157)에 연결될 수 있다. 연장부(157)는 하우징(121)의 상면 일측 단부에서 타측 방향으로 절곡되어 마련될 수 있다. 연장부(157)는 하우징(121)의 상면과 평행하게 형성되고 하우징(121)의 상면과 이격되어 마련될 수 있다.
회전 링크부(114)는 등부표 장치(100)에 가해지는 외력의 방향(예를 들어, 파도의 방향 등)에 따라 회전 링크부(114)의 중심축을 기준으로 회전하도록 마련될 수 있다.
또한, 등부표 장치(100)에는 파력 발전 모듈(112)이 기 설정된 회전 범위를 초과하여 회전하지 못하도록 회전 제한부(116)가 형성될 수 있다. 즉, 파력 발전 모듈(112)이 기 설정된 회전 범위를 초과하여 회전하게 되면, 등부표 장치(100)와 파력 발전 모듈(112)을 전기적으로 연결하는 전선이 끊어질 염려가 있으므로, 회전 제한부(116)를 통해 파력 발전 모듈(112)의 회전 범위를 제한할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 회전 제한부(116)는 연결 플레이트(116-1) 및 회전 방지 플레이트(116-2)를 포함할 수 있다. 연결 플레이트(116-1)는 회전 링크부(114)가 연결되는 등부표 장치(100)의 수평면을 가지는 구성의 하면에 형성될 수 있다. 이때, 회전 링크부(114)가 연결 플레이트(116-1)를 관통하며 형성될 수 있다. 회전 방지 플레이트(116-2)는 연결 플레이트(116-1)의 종단에서 하부로 절곡되어 마련될 수 있다.
회전 방지 플레이트(116-2)는 파력 발전 모듈(112)의 회전 시 파력 발전 모듈(112)이 회전 방지 플레이트(116-2)에 걸림 되도록 회전 방지 플레이트(116-2)의 하단이 파력 발전 모듈(112)의 상단보다 아래에 위치하도록 마련될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 배면도이다. 여기서는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 파력 발전 모듈(112)의 상단에는 회전 결합부(161)가 형성될 수 있다. 회전 결합부(161)는 하우징(121)의 상면에서 돌출되어 마련될 수 있다. 회전 결합부(161)는 등부표 장치(100)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 등부표 장치(100)에는 각도 조정 가이드부(118)가 형성될 수 있다. 각도 조정 가이드부(118)는 등부표 장치(100)에 형성되는 면(예를 들어, 하우징(121)과 평행하게 형성되는 면)에 홈의 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 각도 조정 가이드부(118)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.
각도 조정 가이드부(118)는 회전 결합부(161)를 축으로 파력 발전 모듈(112)이 회전하는 경우, 파력 발전 모듈(112)의 하단부의 회전 반경을 따라 형성될 수 있다. 파력 발전 모듈(112)의 하단에는 각도 조정 가이드부(118)를 따라 이동 가능하도록 마련되고, 파력 발전 모듈(112)의 하단을 고정시키는 각도 고정부(163)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 각 지역마다 특정한 방향의 파도가 일어나므로, 각 지역의 파도 특성에 따라 파력 발전 모듈(112)의 각도를 조정할 수 있다. 이때, 파력 발전 모듈(112)의 하단을 각도 조정 가이드부(118)를 따라 이동시켜 기 설정된 각도가 되게 한 후, 각도 고정부(163)를 통해 파력 발전 모듈(112)의 하단을 각도 조정 가이드부(118)에 고정시킬 수 있다. 이를 통해, 수평면과 수직한 선을 기준으로 파력 발전 모듈(112)의 기울기 각도를 조절할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 파력 발전 모듈(112)은 발전기(170), 정류기(172), 충전 제어부(174), 축전지(176), 및 전압 검출부(178)를 포함할 수 있다.
발전기(170)는 파력 발전 모듈(112)에 작용하는 외력에 따른 전자기 유도 현상으로 교류 전원을 발생시킬 수 있다. 발전기(170)는 계자부(123) 및 전기자부(125)를 포함할 수 있다. 정류기(172)는 발전기(170)에서 생성된 교류 전원을 직류 전원으로 정류할 수 있다.
충전 제어부(174)는 정류기(172)에서 정류된 직류 전원을 축전지(176)에 저장할 수 있다. 충전 제어부(174)는 정류기(172)에서 정류된 직류 전원의 전압이 기 설정된 전압 미만인 경우, 직류 전원의 전압을 승압시켜 축전지(176)에 저장할 수 있다.
구체적으로, 충전 제어부(174)는 정상 전압 충전 회로(174a) 및 저전압 충전 회로(174b)를 포함할 수 있다. 충전 제어부(174)는 직류 전원의 전압이 기 설정된 전압 이상인 경우(즉, 정상 전압인 경우), 직류 전원이 정상 전압 충전 회로(174a)를 통해 축전지(176)에 저장되도록 할 수 있다.
반면, 충전 제어부(174)는 직류 전원의 전압이 기 설정된 전압 미만인 경우(즉, 저전압인 경우), 직류 전원이 저전압 충전 회로(174b)를 통해 축전지(176)에 저장되도록 할 수 있다. 여기서, 저전압 충전 회로(174b)는 직류 전원의 전압을 기 설정된 전압으로 승압시키는 승압 수단을 포함할 수 있다. 즉, 파도가 약하여 정류기(172)에 의해 정류된 직류 전원의 전압이 기 설정된 전압 미만이 되는 경우, 저전압 충전 회로(174b)를 통해 승압하여 축전지(176)에 충전할 수 있다. 이와 같이, 충전 제어부(174)는 직류 전원의 전압에 따라 충전 경로를 달리하여 충전을 수행할 수 있다.
전압 검출부(178)는 정류기(172)에서 정류된 직류 전원의 전압을 검출할 수 있다. 전압 검출부(178)는 검출된 직류 전원의 전압을 충전 제어부(174)로 전달할 수 있다. 또한, 전압 검출부(178)는 검출된 직류 전원의 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우, 스토퍼 구동부(155)를 구동시키는 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 그러면, 스토퍼 구동부(155)는 스토퍼(153)를 회전시켜 전기자부(125)를 압박하게 된다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 도면이다. 도 9의 (a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 측면도이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 배면도이다. 여기서는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 하우징(121) 내에 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)가 하우징(121)의 길이 방향을 따라 상호 이격되어 마련될 수 있다. 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)는 하우징(121)의 내벽 타측(즉, 계자부(123)와 반대되는 측)에 형성될 수 있다. 전기자부(125)의 배면은 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)와 결합되고, 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다.
제1 탄성 부재(127)는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)의 상단부에 고정되어 마련될 수 있다. 제1 탄성 부재(127)는 스파이럴 형태의 스프링일 수 있으며, 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)가 제1 탄성 부재(127)의 내부로 삽입될 수 있다. 즉, 제1 탄성 부재(127)는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)의 상단부에서 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 감싸며 마련될 수 있다.
제2 탄성 부재(129)는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)의 하단부에 고정되어 마련될 수 있다. 제2 탄성 부재(129)는 스파이럴 형태의 스프링일 수 있으며, 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)가 제2 탄성 부재(129)의 내부로 삽입될 수 있다. 즉, 제2 탄성 부재(129)는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)의 하단부에서 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 감싸며 마련될 수 있다.
제1 탄성 부재(127)의 하부에는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 따라 이동 가능하도록 한 쌍의 제1 베어링(183-1, 183-2)이 마련될 수 있다. 또한, 제2 탄성 부재(129)의 상부에는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 따라 이동 가능하도록 한 쌍의 제2 베어링(185-1, 185-2)이 마련될 수 있다. 한 쌍의 제1 베어링(183-1, 183-2) 및 한 쌍의 제2 베어링(185-1, 185-2)은 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)와 결합되어 마련될 수 있다. 한 쌍의 제1 베어링(183-1, 183-2) 및 한 쌍의 제2 베어링(185-1, 185-2)은 제1 탄성 부재(127) 및 제2 탄성 부재(129)의 수축 및 이완 동작이 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 따라 원활히 이루어지도록 하는 역할을 할 수 있다.
파도 등에 의해 전기자부(125)에 위치 변화가 발생하는 경우, 전기자부(125)는 제1 탄성 부재(127) 및 제2 탄성 부재(129) 사이에서 제1 탄성 부재(127) 및 제2 탄성 부재(129)의 수축 및 이완 작용으로 반복하여 상하 이동을 하게 된다. 이때, 전기자부(125)는 한 쌍의 가이드 로드(181-1, 181-2)를 따라 이동하기 때문에 좌우 등으로 흔들림 없이 상하로 이동하게 된다.
또한, 하우징(121) 내의 상단에는 전자석부(187)가 마련될 수 있다. 전자석부(187)는 하우징(121) 내에서 전기자부(125)의 상부에 마련될 수 있다. 전자석부(187)는 전기자부(125)를 고정시키는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파도가 강하여 전기자부(125)의 상하 운동에 의해 발생되는 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우, 전자석부(187)에 전류가 흘러 전기자부(125)가 전자석부(187)에 부착되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전자석부(187)는 기 설정된 시간 동안 전기자부(125)를 고정시켜 발전이 이루어지지 않도록 할 수 있다. 기 설정된 시간이 경과하는 경우 전자석부(187)로 공급되는 전류는 차단될 수 있다.
여기서는, 전자석부(187)가 하우징(121) 내의 상단에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전자석부(187)는 하우징(121) 내의 하단에 형성될 수도 있다.
또한, 하우징(121)의 상단에는 리드선 인출구(189)가 형성될 수 있다. 리드선 인출구(189)를 통해 외부의 발전 시스템(미도시)과 파력 발전 모듈(112)을 전력 케이블 등으로 연결할 수 있다. 즉, 파력 발전 모듈(112)에서 생성된 전력을 외부의 발전 시스템(미도시)으로 전달하기 위해, 파력 발전 모듈(112)과 외부의 발전 시스템(미도시)을 전력 케이블 등으로 연결할 수 있다. 이때, 전력 케이블은 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 리드선이 리드선 인출구(189)를 통해 하우징(121)의 내부로 인입되어 파력 발전 모듈(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10는 본 발명의 제6 실시예에 따른 파력 발전 모듈을 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)는 본 발명의 제6 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 측면도이고, 도 10의 (b)는 본 발명의 제6 실시예에 따른 파력 발전 모듈의 배면도이다. 여기서는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 파력 발전 모듈(112)의 내부에는 부력 조정부(191)가 형성될 수 있다. 부력 조정부(191)는 하우징(121) 내에 마련될 수 있다. 부력 조정부(191)는 하우징(121)의 상면의 하부에 부력 조정 공간(S)을 구비하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 부력 조정부(191)는 하우징(121)의 상면 하부에 형성되는 부력 조정 케이스(191a)를 포함할 수 있다. 부력 조정 케이스(191a)는 내부가 비어 있는 형태로 마련될 수 있다. 부력 조정 케이스(191a)는 파력 발전 모듈(112)이 설치되는 깊이에 따라 금속 등과 같은 중량 재료를 수납하도록 마련될 수 있다. 부력 조정 케이스(191a)에 수납되는 중량 재료의 무게에 따라 부력(파력 발전 모듈(112)을 바다 속에 얼마나 잠기게 할 것인지)을 조정할 수 있게 된다. 즉, 파력 발전 모듈(112)은 바다 속에 잠긴 상태에서 파도에 의한 위치 에너지 변화를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 파력 발전 시스템(200)은 제1 부표(202), 제1 부표 고정부(204), 제2 부표(206), 제2 부표 고정부(208), 전력 케이블(210), 및 파력 발전 모듈(212)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파력 발전 시스템(200)은 바다의 수심이 기 설정된 수심 보다 깊은 경우에 적용될 수 있다.
제1 부표(202)는 바다에 떠 있도록 마련될 수 있다. 제1 부표(202) 내에는 파력 발전 모듈(212)에서 생성되는 전력을 저장할 수 있는 전력 저장부(미도시)가 마련될 수 있다.
제1 부표 고정부(204)는 제1 부표(202)가 파도에 의해 떠밀려 가지 않도록 하는 역할을 할 수 있다. 제1 부표 고정부(204)는 제1 연결부(204a) 및 제1 앵커부(204b)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(204a)는 제1 부표(202)와 제1 앵커부(204b)를 연결하며 마련될 수 있다. 제1 앵커부(204b)는 제1 연결부(204a)의 종단에 연결될 수 있다. 제1 앵커부(204b)는 제1 부표(202)가 파도에 의해 떠밀려 가지 않고 일정 영역 내에 머무르도록 무게 중심을 잡는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 앵커부(204b)는 닻으로 이루어질 수 있다.
제2 부표(206)는 바다에 떠 있도록 마련될 수 있다. 제2 부표(206)는 제1 부표(202)와 이격되어 마련될 수 있다. 제2 부표(206) 내에는 파력 발전 모듈(212)에서 생성되는 전력을 저장할 수 있는 전력 저장부(미도시)가 마련될 수 있다.
제2 부표 고정부(208)는 제2 부표(206)가 파도에 의해 떠밀려 가지 않도록 하는 역할을 할 수 있다. 제2 부표 고정부(208)는 제2 연결부(208a) 및 제2 앵커부(208b)를 포함할 수 있다. 제2 연결부(208a)는 제2 부표(206)와 제2 앵커부(208b)를 연결하며 마련될 수 있다. 제2 앵커부(208b)는 제2 연결부(208a)의 종단에 연결될 수 있다. 제2 앵커부(208b)는 제2 부표(206)가 파도에 의해 떠밀려 가지 않고 일정 영역 내에 머무르도록 무게 중심을 잡는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 앵커부(208b)는 닻으로 이루어질 수 있다.
전력 케이블(210)은 제1 연결부(204a)와 제2 연결부(208a) 사이에서 제1 연결부(204a)와 제2 연결부(208a)를 연결하며 마련될 수 있다. 전력 케이블(210)은 제1 연결부(204a) 및 제2 연결부(208a)의 길이 방향을 따라 복수 개가 상호 이격되어 마련될 수 있다. 제1 연결부(204a) 및 제2 연결부(208a)의 전력 케이블(210)이 연결되는 지점에는 전력 케이블(210)을 고정시키면서 전력 케이블(210)과 제1 연결부(204a) 및 제2 연결부(208a)를 전기적으로 접속시키는 커넥터(214)가 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 연결부(204a) 및 제2 연결부(208a)는 전력을 운송할 수 있는 전선 또는 케이블 등으로 이루어질 수 있다.
파력 발전 모듈(212)은 전력 케이블(210)에 적어도 하나 이상이 연결되어 형성될 수 있다. 전력 케이블(210)은 파력 발전 모듈(212)의 무게를 지탱할 수 있도록 마련될 수 있다. 파력 발전 모듈(212)은 리드선(216)을 통해 전력 케이블(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 리드선(216)의 일단은 전력 케이블(210)과 전기적으로 연결되고, 리드선(216)의 타단은 리드선 인출구(189)를 통해 파력 발전 모듈(212)의 내부로 인입되어 파력 발전 모듈(212)과 전기적으로 연결될 수 있다. 파력 발전 모듈(212)은 전력 케이블(210)에 매달려 있으면서 파도에 의한 위치 에너지 변화를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 파력 발전 모듈(212)에서 생성된 전력은 전력 케이블(210), 제1 연결부(204a) 및 제2 연결부(208a)를 통해 제1 부표(202) 및 제2 부표(206) 내에 마련되는 전력 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
여기서는, 부표가 2개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 부표는 여러 개가 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전 시스템을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 11에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 파력 발전 시스템(200)은 제1 포스트(220), 제2 포스트(222), 전력 케이블(210), 파력 발전 모듈(212), 및 전력 저장부(224)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파력 발전 시스템(200)은 바다의 수심이 기 설정된 수심 보다 얕은 경우에 적용될 수 있다.
제1 포스트(220)는 바다에 고정되어 마련될 수 있다. 제1 포스트(220)는 수평선과 수직하게 고정될 수 있다. 제1 포스트(220)의 단부에는 제1 포스트 고정부(220a)가 형성될 수 있다. 제1 포스트 고정부(220a)는 바다 속에서 지면에 매립될 수 있다. 제1 포스트(220)의 상단은 수면 위로 노출될 수 있다.
제2 포스트(222)는 바다에 고정되어 마련될 수 있다. 제2 포스트(222)는 제1 포스트(220)와 이격되어 마련될 수 있다. 제2 포스트(222)는 수평선과 수직하게 고정될 수 있다. 제2 포스트(222)의 단부에는 제2 포스트 고정부(222a)가 형성될 수 있다. 제2 포스트 고정부(222a)는 바다 속에서 지면에 매립될 수 있다. 제2 포스트(222)의 상단은 수면 위로 노출될 수 있다.
전력 케이블(210)은 제1 포스트(220)와 제2 포스트(222) 사이에서 제1 포스트(220)와 제2 포스트(222)를 연결하며 마련될 수 있다. 제1 포스트(220) 및 제2 포스트(222)의 전력 케이블(210)이 연결되는 지점에는 전력 케이블(210)을 고정시키면서 전력 케이블(210)과 제1 포스트(220) 및 제2 포스트(222)를 전기적으로 접속시키는 커넥터(214)가 마련될 수 있다.
전력 저장부(224)는 제1 포스트(220)에 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전력 저장부(224)는 제2 포스트(222)에도 마련될 수 있다. 전력 저장부(224)는 수면 위로 노출된 제1 포스트(220)의 상단부에 마련될 수 있다. 전력 저장부(224)는 제1 포스트(220)에 형성된 커넥터(214)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 저장부(224)는 파력 발전 모듈(212)에서 생성된 전력을 저장할 수 있다.
여기서는, 포스트가 2개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 포스트는 여러 개가 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 발전 모듈(예를 들어, 파력 발전 모듈(112))일 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 등부표 장치
102 : 부력 발생부
104 : 무게추
106 : 리플렉터 지지부
108 : 레이더 리플렉터
110 : 등명기
112 : 파력 발전 모듈
114 : 회전 링크부
116 : 회전 제한부
116-1 : 연결 플레이트
116-2 : 회전 방지 플레이트
118 : 각도 조정 가이드부
121 : 하우징
123 : 계자부
125 : 전기자부
127 : 제1 탄성 부재
129 : 제2 탄성 부재
131 : 한 쌍의 지지 로드
131-1 : 제1 지지 로드
131-2 : 제2 지지 로드
133 : 연결 부재
135 : 자석
141 : 브라켓
143 : 코어
145 : 코어 고정부
147 : 가이드부
147-1 : 제1 가이드부
147-1a : 한 쌍의 제1 가이드 롤러
147-1b : 제1 연결 로드
147-1c : 한 쌍의 제2 가이드 롤러
147-1d : 제2 연결 로드
147-2 : 제2 가이드부
147-2a : 한 쌍의 연결 로드
147-2b : 한 쌍의 제3 가이드 롤러
147-2c : 한 쌍의 제4 가이드 롤러
151 : 탄성 부재 홀딩부
153 : 스토퍼
155 : 스토퍼 구동부
157 : 연장부
161 : 회전 결합부
163 : 각도 고정부
170 : 발전기
172 : 정류기
174 : 충전 제어부
174a : 정상 전압 충전 회로
174b : 저전압 충전 회로
176 : 축전지
178 : 전압 검출부
181-1, 181-2 : 한 쌍의 가이드 로드
183-1, 183-2 : 한 쌍의 제1 베어링
185-1, 185-2 : 한 쌍의 제2 베어링
187 : 전자석부
189 : 리드선 인출구
191 : 부력 조정부
191a : 부력 조정 케이스
200 : 파력 발전 시스템
202 : 제1 부표
204 : 제1 부표 고정부
204a : 제1 연결부
204b : 제1 앵커부
206 : 제2 부표
208 : 제2 부표 고정부
208a : 제2 연결부
208b : 제2 앵커부
210 : 전력 케이블
212 : 파력 발전 모듈
214 : 커넥터
216 : 리드선
220 : 제1 포스트
220a : 제1 포스트 고정부
222 : 제2 포스트
222a : 제2 포스트 고정부
224 : 전력 저장부

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 고정되고, 상기 하우징의 길이 방향을 따라 마련되는 계자부; 및
    상기 하우징의 내부에서 상기 계자부와 대향하여 마련되고, 상기 계자부와 전자기 유도 결합되며, 외력에 의해 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상하로 이동하도록 마련되는 전기자부를 포함하는, 파력 발전 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은,
    상기 하우징 내에서 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상호 이격되어 형성되고 상기 전기자부의 상하 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드 로드;
    상기 한 쌍의 가이드 로드의 상단부에 고정되어 마련되는 제1 탄성 부재;
    상기 제1 탄성 부재의 하부에서 상기 한 쌍의 가이드 로드와 결합되고 상기 한 쌍의 가이드 로드를 따라 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 제1 베어링;
    상기 한 쌍의 가이드 로드의 하단부에 고정되어 마련되는 제2 탄성 부재; 및
    상기 제2 탄성 부재의 상부에서 상기 한 쌍의 가이드 로드와 결합되고 상기 한 쌍의 가이드 로드를 따라 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 제2 베어링을 더 포함하는, 파력 발전 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전기자부는,
    외력에 의해 상기 전기자부에 위치 변화가 발생하는 경우, 상기 제1 탄성 부재 및 상기 제2 탄성 부재 사이에서 상기 제1 탄성 부재 및 상기 제2 탄성 부재의 수축 및 이완 작용으로 반복하여 상하 이동을 하는, 파력 발전 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은,
    상기 하우징 내에 마련되고 상기 전기자부의 상하 이동을 정지시키는 전자석부를 더 포함하는, 파력 발전 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은,
    상기 전기자부의 상하 이동에 의해 발생되는 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하고,
    상기 전압 검출부는, 상기 검출된 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우 상기 전자석부를 구동시키는, 파력 발전 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은,
    일단이 상기 하우징 내에 회전 가능하게 형성되고, 타단이 상기 전기자부와 이격되어 마련되는 스토퍼; 및
    상기 스토퍼를 회전시켜 상기 스토퍼의 타단이 상기 전기자부를 압박하도록 하는 스토퍼 구동부를 더 포함하는, 파력 발전 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은,
    상기 전기자부의 상하 이동에 의해 발생되는 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하고,
    상기 전압 검출부는, 상기 검출된 전압이 기 설정된 임계 전압을 초과하는 경우 상기 스토퍼 구동부를 구동시키는, 파력 발전 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 파력 발전 모듈은, 수면 속에 잠긴 상태로 마련되고,
    상기 파력 발전 모듈은,
    상기 하우징 내에 부력 조정 공간을 구비하도록 마련되는 부력 조정부를 더 포함하는, 파력 발전 모듈.
  9. 수면에 부유하도록 마련되는 제1 부표;
    일단이 상기 제1 부표에 연결되는 제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 타단에 연결되는 제1 앵커부를 포함하는 제1 부표 고정부;
    상기 제1 부표와 이격하여 마련되는 제2 부표;
    일단이 상기 제2 부표에 연결되는 제2 연결부 및 상기 제2 연결부의 타단에 연결되는 제2 앵커부를 포함하는 제2 부표 고정부;
    상기 제1 부표 고정부와 상기 제2 부표 고정부 사이에서 상기 제1 부표 고정부와 상기 제2 부표 고정부를 연결하며 마련되는 하나 이상의 전력 케이블; 및
    상기 전력 케이블에 연결되고, 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되며, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 기재된 파력 발전 모듈을 포함하는, 파력 발전 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 파력 발전 시스템은,
    상기 제1 부표 고정부 및 상기 제2 부표 고정부의 상기 전력 케이블과 연결되는 지점에 마련되고, 상기 전력 케이블을 고정시키면서 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및
    상기 제1 부표 및 상기 제2 부표 중 하나 이상에 마련되고, 상기 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 파력 발전 모듈에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  11. 하단이 바다 속 지면에 고정되고 상기 지면에 수직하게 마련되는 제1 포스트;
    하단이 바다 속 지면에 고정되고 상기 지면에 수직하게 마련되며 상기 제1 포스트와 이격되는 제2 포스트;
    상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트 사이에서 상기 제1 포스트와 상기 제2 포스트를 연결하며 마련되는 하나 이상의 전력 케이블; 및
    상기 전력 케이블에 연결되고, 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되며, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 기재된 파력 발전 모듈을 포함하는, 파력 발전 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파력 발전 시스템은,
    상기 제1 포스트 및 상기 제2 포스트의 상기 전력 케이블과 연결되는 지점에 마련되고, 상기 전력 케이블을 고정시키면서 상기 전력 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및
    상기 제1 포스트 및 상기 제2 포스트 중 하나 이상에 마련되고, 상기 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 파력 발전 모듈에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
KR1020170152924A 2017-11-16 2017-11-16 파력 발전 모듈 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템 KR102011683B1 (ko)

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