KR20200093312A - 수두차를 이용한 압축공기 생성장치를 포함하는 발전 시스템 - Google Patents

수두차를 이용한 압축공기 생성장치를 포함하는 발전 시스템 Download PDF

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KR20200093312A KR1020190010638A KR20190010638A KR20200093312A KR 20200093312 A KR20200093312 A KR 20200093312A KR 1020190010638 A KR1020190010638 A KR 1020190010638A KR 20190010638 A KR20190010638 A KR 20190010638A KR 20200093312 A KR20200093312 A KR 20200093312A
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Abstract

본 발명은 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고, 상기 압축공기 생성장치는, 유체의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치에 있어서, 깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가지는 유속조절부재가 설치되어, 유체와 공기가 함께 유입되도록 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 유체 및 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템에 관한 것이다.

Description

수두차를 이용한 압축공기 생성장치를 포함하는 발전 시스템{POWER GENRATION SYSTEM HAVING COMPRESSED AIR GENERATION DEVICE USING DIFFERNTIAL HEAD}
본 발명은 수두차를 이용한 압축공기 생성장치를 포함하는 발전 시스템에 관한 것이다.
전기는 인류의 삶에서 떼어낼 수 없는 에너지이다. 전기는 약 66%는 화력발전에 의해, 약 31%는 원자력발전에 의해 생산되며, 수력발전에 의해 약 2%가, 그리고 신재생 에너지 발전에 의해 나머지 1%정도가 생산되고 있다.
하지만 화력발전은 미세먼지나 지구 온난화 등의 오염의 주원인이 되고 있으며, 원자력발전도 그 위험성 때문에 탈원전의 요구가 높아지고 있다.
수력발전은 설치될 수 있는 위치가 제한적이고, 설치하는 과정에서 대규모 자연파괴가 수반된다는 문제가 있다.
태양열 발전, 태양열 발전 또는 풍력발전과 같은 신재생 에너지 발전은 그 효율이 낮을뿐더러, 기후조건에 민감하다는 문제가 있다.
결국 친환경적이면서도 기존의 신재생 에너지 발전들이 가지고 있는 문제를 해소할 수 있는 새로운 방안이 필요하다.
본 발명은 태양광 발전, 태양열 발전, 수력 발전 및 풍력발전과 같이 친환경적인 방법으로 전력을 생성할 수 있도록 수두차를 이용한 압축공기 생성장치를 포함하는 발전 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가지는 유속조절부재가 설치되어, 유체와 공기가 함께 유입되도록 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 유체 및 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유체유입구로 유입될 유체를 수용하는 제1탱크; 및 상기 유출되는 유체를 수용하며, 상기 제1탱크보다 낮은 높이에 위치하는 제2탱크;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 상기 제1탱크와 생기 제2탱크를 연결하는 연결관; 및 상기 제2탱크의 유체를 상기 제1탱크로 이동시키는 연결펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유체는 물보다 무거운 비중을 가지는 유체인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축탱크는 원통형상을 가지며, 상기 유체유입관의 일단이 상기 압축탱크의 벽면에 접하도록 배치되어, 상기 압축탱크로 유입되는 유체 및 공기의 혼합물이 상기 압축탱크의 벽면을 따라 회전하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 상기 유체유출관의 일단은 평면도 상에서 상기 압축탱크의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축탱크에 설치되며, 상기 압축탱크 내에서 상기 유체유입관으로 유입된 유체가 상기 유체유출관까지 도달하는 경로를 증가시키기 위해 상기 압축탱크의 벽에 일측단이 접하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치는, 유체가 유입되는 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 유체가 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입관에 설치되고, 내경이 작아졌다 다시 커지는 유속증가부와, 상기 유속증가부의 벽에 형성된 공기유입구를 포함하는 공기유입관; 상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 공기유입관에 감싸도록 배치되며, 외부로부터 유입된 공기를 수용하는 공기탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 공기탱크와 연결되며, 일단이 외부로 노출된 외기유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축공기 생성시스템은 수두차가 존재하는 계곡, 강, 또는 댐에 설치되며, 물의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치를 이용한다. 이때, 상기 압축공기 생성장치는, 제1위치에 설치되며, 계곡의 상류, 강의 상류, 또는 댐에 저장된 물이 유입되는 유체유입구; 상기 유체유입구에 설치되며, 깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가져 물과 함께 공기 상기 유체유입구로 유입되도록 하는 유속조절부재; 상기 유체유입구로 유입된 물과 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관; 지하에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 물 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 물 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 계곡의 하류, 강의 하류, 또는 댐의 하류로 물을 배출하기 위해, 상기 제1위치보다 높이가 늦은 제2위치에 설치되는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 압축공기 생성장치는 생성되는 압력이 Pn>Pn-1인 제1 내지 제n압축공기 생성장치(단, n은 2이상의 자연수)를 포함하고, 상기 제1 내지 제n압축공기 생성장치와 각각 제1 내지 제n연결관을 통해 연결되는 에어챔버; 및 상기 제1 내지 제n연결관에 각각 설치되는 제1 내지 제n밸브;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제n밸브를 순차적으로 개방 및 폐쇄하여 상기 에어챔버에 압축공기가 충전되는 것을 특징으로 하는 압축공기 생성시스템.
또 다른 실시예에 있어서, 제1압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제1에어챔버 및 제2압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제2상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 시스템은 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고, 상기 압축공기 생성장치는, 유체의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치에 있어서,
깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가지는 유속조절부재가 설치되어, 유체와 공기가 함께 유입되도록 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 유체 및 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유체유입구로 유입될 유체를 수용하는 제1탱크; 및 상기 유출되는 유체를 수용하며, 상기 제1탱크보다 낮은 높이에 위치하는 제2탱크;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1탱크와 생기 제2탱크를 연결하는 연결관; 및 상기 제2탱크의 유체를 상기 제1탱크로 이동시키는 연결펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유체는 물보다 무거운 비중을 가지는 유체인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축탱크는 원통형상을 가지며, 상기 유체유입관의 일단이 상기 압축탱크의 벽면에 접하도록 배치되어, 상기 압축탱크로 유입되는 유체 및 공기의 혼합물이 상기 압축탱크의 벽면을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는
일 실시예에 있어서, 상기 유체유출관의 일단은 평면도 상에서 상기 압축탱크의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디른 실시예에 따른 발전 시스템은 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고, 상기 압축공기 생성장치는, 유체가 유입되는 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 유체가 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입관에 설치되고, 내경이 작아졌다 다시커지는 유속증가부와, 상기 유속증가부의 벽에 형성된 공기유입구를 포함하는 공기유입관; 상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 공기유입관에 감싸도록 배치되며, 외부로부터 유입된 공기를 수용하는 공기탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 공기탱크와 연결되며, 일단이 외부로 노출된 외기유입관을 더 포힘하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 시스템은 수두차가 존재하는 계곡, 강, 또는 댐에 설치되며, 물의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고, 상기 압축공기 생성장치는, 계곡의 상류, 강의 상류, 또는 댐에 저장된 물이 유입되는 제1위치에 설치된 유체유입구; 상기 유체유입구로 유입된 물이 흘러가는 유체유입관; 상기 유체유입관에 설치되고, 내경이 작아졌다 다시커지는 유속증가부와, 상기 유속증가부의 벽에 형성된 공기유입구를 포함하는 공기유입관; 지하에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 물 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 물 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크; 상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관; 상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및 상기 유체유출관과 연결되며, 계곡의 하류, 강의 하류, 또는 댐의 하류로 물을 배출하기 위해, 상기 제1위치보다 높이가 늦은 제2위치에 설치되는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 압축공기 생성장치는 생성되는 압력이 Pn>Pn-1인 제1 내지 제n압축공기 생성장치(단, n은 2이상의 자연수)를 포함하고, 상기 제1 내지 제n압축공기 생성장치와 각각 제1 내지 제n연결관을 통해 연결되는 에어챔버; 및 상기 제1 내지 제n연결관에 각각 설치되는 제1 내지 제n밸브;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제n밸브를 순차적으로 개방 및 폐쇄하여 상기 에어챔버에 압축공기가 충전되는 것을 특징으로 하는 압축공기 생성시스템.
또 다른 실시예에 있어서, 제1압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제1에어챔버 및 제2압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제2에어챔버를 더 포함하고, 상기 제1에어챔버 및 상기 제2에어챔버는 하나의 압축공기배출관과 연결되되, 전환밸브를 통해 상기 제1에어챔버 및 상기 제2에어챔버 중 어느 하나만 개방하여 상기 압축공기배출관으로 일정수준 이상의 압력의 압축공기가 배출되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발전 시스템은 자연적으로 존재하는 수두차에 따른 위치에너지를 압축공기 생성장치를 통해 압축공기의 형태로 저장하고, 압축공기 발전시스템을 이용하여 터빈을 구동하고, 터빈이 발전기를 구동시킴으로써 친환경적인 방법으로 전기를 생산할 수 있다.
특히, 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 시스템은 수력발전과 달리 설치 위치의 제한이 적고, 강이나 계곡의 흐름에 비교적 영향이 적어 자연파괴의 위험이 적다는 장점이 있다. 또한, 태양광 발전, 태양열 발전이나 풍력발전과 달리 기후조건에 관계없이 발전이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 다단으로 복수개 배치된 압축공기 생성장치를 이용하여 발전 시스템에 필요한 압축공기를 효율적으로 생성할 수 있으며, 나아가 에어챔버를 복수개 이용하여 일정 압력이상의 압축공기를 일정 유량으로 제공받을 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 압축공기 생성장치의 압축탱크의 일 실시형태의 개략적 투시사시도이다.
도 4는 본 발명의 압축공기 생성장치의 압축탱크의 다른 실시형태의 개략적 투시사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도로서, 계곡, 강 또는 댐에 설치될 경우의 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도로서, 계곡, 강 또는 댐에 설치될 경우의 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치를 이용한 발전 시스템의 개략적 구성도이다.
도 8은 고압의 공기를 효율적으로 생성하기 위해 본 발명의 압축공기 생성장치가 다단으로 복수개 배치되는 압축공기 생성시스템의 개략적 구성도이다.
도 9는 일정한 유량을 제공하기 위해 본 발명의 압축공기 생성장치로부터 생성된 압축공기를 수용하는 에어챔버(air chamber)를 복수개 연결하여 구성된 압축공기 생성시스템의 개략적 구성도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 명세서에서 제안하고자 하는 압축공기 생성장치의 구성 및 효과에 대해 설명하도록 한다. 일 실시예와 다른 실시예의 특징적인 구성에 대해서는 각각의 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
본 발명의 압축공기 생성장치는 유체의 수두압(水頭壓)을 이용하여 압축공기를 생성한다. 이때, 유체는 물이거나 물보다 비중이 무거운 유체, 예컨대 중수를 이용할 수 있다. 물보다 비중이 무거운 유체를 이용할 경우 압축공기 생성장치의 전체적인 크기를 감소시키거나, 생성되는 압축공기의 압력을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 본 발명의 압축공기 생성장치는 유체 및 공기가 함께 유입되는 유체유입관(12), 유체유입관(12)으로부터 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며 유입된 공기가 분리되어 압축되는 압축탱크(20) 및 압축탱크(20)의 유체가 다시 유출되는 유체유출관(14)을 포함한다.
먼저, 유체유입관(12)의 상부에는 유체유입구(11)가 형성되어 유체가 유입될 수 있다. 유체유입구(11)는 자연적으로 유입될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 유체유입구(11)에는 유체유입팬(81)을 추가로 설치할 수 있으며, 유체유입팬(81)를 작동시켜 유체유입관(12)으로 유입되는 유체의 양을 조절할 수도 있다.
무엇보다 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 유체유입구(11)에는 유체유입구의 내경이 작아지다가 다시 커지도록하는 유속조절부재(55)가 배치된다. 유속조절부재(55)는 유체유입관(12)의 끝단에서 깊이방향으로 점차 두꺼워지다가, 다시 얇아지는 형상을 가진다. 즉, 유속조절부재(55)에 의해 유체유입구(11)의 내경이 유체유입관(12)의 끝단에서 깊이 방향으로 점차 작아지다가, 다시 커지는 형상을 가지게 된다.
이처럼 유체유입구(11)에 유속조절부재(55)를 배치함으로써 유체유입구(11)를 통해 유입되는 유체의 유속이 유체유입구(11)의 내경이 작아짐에 따라 점차 빨라지게 된다. 유체유입구(11)를 통해 유입되는 유체의 유속이 빨라지면 이에 비례하여 압력이 떨어지게 된다. 낮아진 압력으로 인해 유체유입구(11)로는 유체와 함께 공기가 유입된다. 즉, 유체유입구(11)로 유체와 공기가 함께 유입되어, 유체유입관(12)에는 유체와 공기의 혼합물이 흐르게 된다.
일 실시예와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 유체유입관(12)에 공기주입관(50)이 설치되어 흘러가는 유체에 공기가 혼합된다. 이와 같은 유체와 공기의 혼합을 위해, 공기주입관(50)은 내경이 작아졌다가 다시 커지는 유속증가부(51)를 포함한다. 즉, 다른 실시예에서는 유체유입구(11)에 유속조절부재(55)가 설치되지 않을 수 있다. 다만, 필요에 따라 일 실시예와 다른 실시예를 결합하는 것도 가능할 것이다.
유속증가부(51)의 중앙부에는 공기유입구(52)가 설치된다. 유체유입관(12)을 흐르던 유체는 공기주입관(50)을 지나가는데, 유속증가부(51)는 내경이 점점 작아지므로, 유속증가부(51)에서 유체의 유속이 증가한다. 유체의 유속이 증가되면 유체의 압력이 상대적으로 감소된다. 이처럼 낮아진 압력으로 인해 공기유입구(52)를 통해 공기가 유체로 주입된다. 유속증가부(51)의 내경은 압력감소로 인해 공기유입구(52)를 통해 공기가 유체로 주입될 수 있도록 충분히 작아야 한다.
한편, 공기유입구(52)에는 다공성 고분자 필름이 설치될 수 있다. 공기유입구(52)에 다공성 고분자 필름이 설치된 경우, 유입되는 공기가 마이크로 버블의 형태로 유체에 혼합되도록 할 수 있다. 유체에 혼합된 공기의 버블 입자가 작을수록 부력이 약해져 보다 많은 공기가 압축탱크(20)로 유입된다.
또한, 공기주입관(50)은 도 2에 도시한 것과 같이 지하에 설치될 수 있다. 공기주입관(50)이 지하에 설치된 경우에 대해서는 도 2를 참조하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공기주입관(50)이 지하에 설치될 경우 공기주입관(50)의 주변에는 공기주입관(50)을 감싸도록 공기탱크(40)가 배치될 수 있다. 공기탱크(40)로는 공기가 외기유입관(17)을 통해 유입된다. 한편, 외기유입관(17)의 일단에는 외기유입팬(82)이 설치될 수 있다. 외기유입팬(82)은 필수적인 것이 아니며, 외기유입팬(82)이 없더라도 공기주입관(50)으로 주입되는 공기로 인해 자연스럽게 외기유입관(82)으로 외부의 공기가 유입될 수 있다. 한편, 유체유입관(12)으로 더 많은 공기가 유입되도록 하기 위해 별도의 에어 노즐을 구비하는 것도 가능하다.
전술한 유체유입팬(81)이나 외기유입팬(82)은 유체나 공기의 흐름에 대한 주된 구동력이 아니며, 많은 에너지를 필요로 하지 않는다. 따라서 유체유입팬(81)이나 외기유입팬(82)은 솔라셀(solar-cell)을 설치하여 전원으로 이용할 수 있다.
본 발명의 압축공기 생성장치는 유체유입구(11)로 유입될 유체를 수용하는 제1탱크(10)를 더 포함할 수 있다. 제1탱크(10)에는 수용하고 있는 유체가 후술하는 공기유입구(52) 중 유체에 잠기지 않도록 또는 일부만 유체에 잠기도록 잠기도록 유체의 수위를 조절하기 위한 유체배출구(미도시)가 형성될 수 있다.
유체유입관(12)은 유체유입구(11)보다 낮은 높이에 설치된 압축탱크(20)와 연결되며, 압축탱크(20)로 유체 및 공기의 혼합물이 유입된다.
공기가 유체에 용해된 것이 아니므로, 압축탱크(20)로 유입된 공기는 유체로부터 분리되어 떠오르게 된다. 공기와 비교하면 물과 같은 유체는 비압축성 물질에 해당하는데, 유체와 분리된 공기는 압축탱크(20) 내에서 수두압에 의해 압축된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 공기주입관(50)를 이용하여 외력없이 유체와 공기의 혼합물을 생성하고, 생성한 유체와 공기의 혼합물을 유체유입구(11)보다 낮은 위치에 설치된 압축탱크(20)로 주입하여 공기를 수두압에 의해 압축함으로써, 에너지 소비없이 또는 에너지 소비를 최소화하여 압축공기를 생성할 수 있다.
압축탱크(20)의 상부에는 공기유출관(13)이 연결된다. 공기유출관(13)에는 밸브(61)가 설치되어, 밸브(61)의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있다. 즉, 압축탱크(20)의 상부에서 공기가 원하는 압력까지 압축된 경우 밸브(61)를 개방함으로써, 필요한 압축공기를 얻을 수 있다. 한편, 압축탱크(20)의 하부에 외부로 유체를 배출할 수 있는 배출구(미도시)를 더 포함하여, 압축공기 생성장치의 동작에 필요한 경우 외부로 유체를 배출할 수 있다.
압축탱크(20)에는 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관(14)이 연결되며, 유체유출관(14)은 일단이 압축탱크(20)의 하부에 위치한다. 즉, 유체유출관(14)의 일단은 압축탱크(20)에 유입된 유체에 잠기도록 위치된다. 나아가, 유체유출관(14)의 타단에는 유체유출구(15)가 배치되는데, 유체유출구(15)는 유체유입구(11)와 압축탱크(20) 사이의 높이에 위치한다. 이와 같은 유체유출구(15)의 위치로 인해, 펌프 등의 도움 없이도 압축탱크(20)의 유체는 유체유출구(15)로 유출되는데, 이는 사이펀(siphon)의 원리에 의한 것이다.
유체유출구(15)는 유출되는 유체를 수용하는 제2탱크(30)에 연결될 수 있으며, 이 경우 제2탱크는 제1탱크(10)보다 낮은 높이에 위치한다.
압축탱크(20)는 도 3에 도시한 바와 같이 원통형상으로 형성될 수 있다. 이때, 유체유입관(12)의 일단이 압축탱크(20)의 벽면에 가깝게, 바람직하게는 접하도록 배치되어 압축탱크로 유입되는 유체 및 공기의 혼합물이 압축탱크의 벽면을 따라 회전하도록 유도할 수 있다. 이때, 유체유출관(14)의 일단은 평면도 상에서 압축탱크(20)의 중앙부에 위치할 수 있다. 이처럼 유체 및 공기의 혼합물이 압축탱크의 벽면을 따라 회전하도록 유도함으로써 공기가 유체로부터 분리되는 시간을 확보할 수 있다.
이와 달리, 압축탱크(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 격벽(21)에 의해 유체유입관(12)으로 유입된 유체가 유체유출관(14)까지 도달하는 경로를 증가시킬 수 있다. 즉, 격벽(21)의 일측단은 압축탱크(20)의 벽에 접하고, 격벽(21)의 타측단은 압축탱크(20)의 벽에서 이격되도록 하여 유체가 격벽(21)의 타측단을 타고 흘러가게 된다. 격벽(21)이 복수개인 경우 연속하는 격벽(21)은 서로 교번하여 압축탱크(20)의 일측과 타측에 접하도록 배치된다. 이처럼 유체 및 공기의 혼합물이 격벽을 따라 흐르도록 유도함으로써 공기가 유체로부터 분리되는 시간을 확보할 수 있다.
제1탱크(10)와 제2탱크(30)는 연결관(16)이 배치되고, 연결관(16)에는 제2탱크(30)의 유체를 제1탱크(10)로 이동시키는 연결펌프(62)를 더 포함할 수 있다. 연결펌프(62)는 제1탱크(10)와 압축탱크(20) 사이에서 유체를 이동시키는 것이 아니라, 비교적 높이 차이가 적은 제1탱크(10) 및 제2탱크(30) 사이에서 유체를 이동시키기 때문에 적은 에너지를 필요로 할 뿐이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연결관(16)은 유체유입구(11)로 유체를 배치하도록 설치할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1탱크(10)로 바로 유체를 배출하도록 연결관(16)을 설치하는 것도 가능하다. 특히, 제1탱크(10)의 하부에 연결관(16)을 설치하면, 연결펌프(62)를 통해 유체를 이동시켜야 할 높이 차가 줄어드는 장점이 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도이며, 도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치의 개략적 구성도인데, 압축공기 생성장치가 계곡, 강 또는 댐에 설치될 경우의 개략적 구성도이다. 설명의 명확성을 위해 전술한 압축공기 생성장치와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 수두차가 존재하는 계곡, 강, 또는 댐에 설치되며, 물의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성할 수 있다. 도 5 및 도 6은 강에 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치를 설치한 것을 예로 도시한 것이다.
계곡의 상류, 강의 상류, 또는 댐에 저장된 물은 직접 또는 제1배관(3)을 통해 유체유입구(11)로 물을 유입시킬 수 있다. 즉, 유체유입구(11)는 계곡의 상류, 강의 상류, 또는 댐에 저장된 물이 자연스럽게 유입될 수 있는 위치인 제1위치(1)에 설치될 수 있다. 이때, 압축공기 생성장치의 안정적인 작동을 위해 제1탱크(10)를 설치할 수 있으며, 제1탱크(10)도 높이 차에 의해 계곡, 강 또는 댐으로부터 자연스럽게 물이 흘러들어올 수 있는 위치에 설치되어야 한다.
압축탱크(20)는 지하에 설치되며, 공기유입관에 의해 유입된 공기와 물의 혼합물이 유입된다. 압축탱크(20) 내에서는 수두압에 의해 물에서 분리된 공기가 압축된다.
한편, 유체유출구(15)를 통해 공기와 분리된 물이 배출되는데, 사이펀의 원리에 의해 외력 없이도 물을 계곡의 하류, 강의 하류 또는 댐의 하류로 배출한다. 이를 위해 유체유출구(15)는 제1위치(1)보다 높이가 낮은 제2위치(2)에 위치한다. 또한, 유체유출구(15)는 제2탱크(30)와 연결되고, 제2탱크(30)에 수용된 물은 높이 차에 의해 직접 또는 제2배관(4)을 통해 계곡의 하류, 강의 하류, 또는 댐의 하류로 배출된다.
본 발명의 압축공기 생성장치는 계곡 및 강의 상류와 하류의 높이차에 따른 수두차, 또는 댐의 전후로 존재하는 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 것이다. 특히, 압축탱크(20)를 지하에 깊은 곳에 설치함으로써 고압의 압축공기를 생성할 수 있으며, 압축탱크(20)로 유입된 물은 사이펀의 원리에 의해 배출되므로 압축공기를 생성하기 위한 별도의 에너지를 필요로 하지 않거나 아주 작은 에너지만을 필요로 한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 생성장치는 태양광, 수력 또는 풍력처럼 자연적으로 존재하는 수두차를 에너지원으로 하는 그린에너지 장치에 해당한다.
또한, 압축공기는 에너지의 저장원으로 이용될 수 있는 바, 도 7에 도시된 압축공기 발전 시스템을 통해 전기를 생산하는 것도 가능하다.
즉, 자연적으로 존재하는 수두차에 따른 위치에너지를 압축공기 생성장치(100)를 통해 압축공기의 형태로 저장하고, 도 7에 도시된 압축공 공기 발전시스템을 이용하여 터빈(200)을 구동하고, 터빈(200)이 발전기(300)를 구동시킴으로써 전기를 생산할 수 있다.
한편, 압축공기 발전시스템을 안정적으로 작동시키기 위해서는 효율적으로 압축공기를 생성할 수 있어야 한다.
이를 위해, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축공기 발전시스템은 압축공기 생성장치가 다단으로 복수개 배치되는 압축공기 생성시스템을 이용할 수 있다.
도 8은 고압의 공기를 효율적으로 생성하기 위해 본 발명의 압축공기 생성장치가 다단으로 복수개 배치되는 압축공기 생성시스템의 개략적 구성도이다.
도 8을 참조하면, 고압의 공기를 효율적으로 생성하기 위해 복수의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)를 이용한다.
본 발명의 압축공기 생성장치는 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 것이기 때문에, 첫번째 압축공기 생성장치(100-1)가 가장 낮은 압력의 압축공기를 생성하고, 마지막 압축공기 생성장치(100-4)가 가장 높은 압력의 압축공기를 생성한다. 특정 고도(S)를 기준으로 첫번째 압축공기 생성장치(100-1)로부터 마지막 압축공기 생성장치(100-4)까지 각각 설치된 지표(G)의 높이가 높아지기 때문이다. 즉, 지펴(G)를 기준으로 압축공기 생성장치의 압축탱크의 설치 깊이가 첫번째 압축공기 생성장치(100-1)로부터 마지막 압축공기 생성장치(100-4)까지 점차 증가된다.
복수의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)에서 생성된 압축공기는 에어챔버(150)로 유입된다. 이때, 각각의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)와 에어챔버(150) 사이의 연결관에는 밸브(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)가 설치된다.
도 8에 도시된 것과 같이, 압축공기 생성시스템이 4개의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)를 구비한다고 가정한다. 4개의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 각각 제1압축공기 생성장치(100-1), 제2압축공기 생성장치(100-2), 제3압축공기 생성장치(100-3), 제4압축공기 생성장치(100-4)라 할 것이다. 나아가, 제1압축공기 생성장치(100-1), 제2압축공기 생성장치(100-2), 제3압축공기 생성장치(100-3), 제4압축공기 생성장치(100-4)와 에어챔버(150) 사이의 연결관에 설치된 밸브는 각각 제1밸브(130-1), 제2밸브(130-2), 제3밸브(130-3), 제4밸브(130-4)라 한다.
이 경우, 제1압축공기 생성장치(100-1), 제2압축공기 생성장치(100-2), 제3압축공기 생성장치(100-3), 제4압축공기 생성장치(100-4)에서 생성되는 압력 P1, P2, P3, P4는 다음과 같은 관계를 만족한다.
P1 < P2 < P3 < P4
에어챔버(150)에 압축공기를 충전할 경우 먼저 제1밸브(130-1)를 열어 제1압축공기 생성장치(100-1)의 압축공기를 에어챔버(150)에 충전한다.
충전이 완료되면, 제2밸브(130-2)를 열어 제2압축공기 생성장치(100-2)의 압축공기를 에어챔버(150)에 충전한다. 'P1 < P2'이기 때문에 에어챔버(150)에 충전된 압축공기의 압력이 증가된다.
이를 반복하여 제4압축공기 생성장치(100-4)의 압축공기까지 에어챔버(150)에 충전하게 된다. 이때, 토출압력 Pe는 P1보다 커진다.
이처럼 다단의 압축공기 생성장치를 구비하는 압축공기 생성시스템을 이용하면, 고압의 압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기의 사용량을 줄일 수 있다. 상대적으로 저압인 압축공기 생성장치를 이용하여 에어챔버(150)가 이미 일정 수준의 압력까지 충전되어 있기 ‹š문이다.
한편, 복수의 압축공기 생성장치(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 바이패스밸브(135-1, 135-2, 135-3, 135-4)를 구비하고 있어, 필요한 압력을 가지는 압축공기를 별도로 추출하여 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축공기 발전시스템을 항시 작동시키기 위해, 도 9와 같이 복수개의 에어챔버를 이용할 수 있다.
도 9는 일정한 유량을 제공하기 위해 본 발명의 압축공기 생성장치로부터 생성된 압축공기를 수용하는 에어챔버(air chamber)를 복수개 연결하여 구성된 압축공기 생성시스템의 개략적 구성도이다.
각각의 에어챔버(150-1, 150-2)는 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 공급받아 충전되어 있는 상태를 가정한다. 각각의 에어챔버(150-1, 150-2)는 하나의 압축공기배출관과 연결되어, 압충공기를 배출한다.
각각의 에어챔버(150-1, 150-2)는 전환밸브(171)를 중심으로 연결된다. 전환밸브(171)는 에어챔버(150-1, 150-2) 중 어느 한쪽의 에어챔버만을 개방하는 역할을 한다.
먼저, 제1에어챔버(150-1)가 개방된다. 개방된 제1에어챔버(150-1)에서는 압축공기가 흘러나온다. 흘러나오는 압축공기의 압력은 압력계(161-1)에서 측정된다. 압축공기가 유출되어 압축공기의 압력이 기준치 이하로 떨어지면, 전환밸브(171)는 제2에어챔버(150-2)를 개방한다. 이때, 제1에어챔버(150-1)에는 다시 압축공기가 충전된다. 제2에어챔버(150-2)에서 흘러나온 압축공기의 압력도 압력계(161-2)에서 측정되며, 압축공기의 압력이 기준치 이하로 떨어지면, 전환밸브(171)는 다시 제1에어챔버(150-1)를 개방한다. 따라서, 제1에어챔버(150-1)와 제2에어챔버(150-2)가 교대로 압축공기를 유출 및 충전함으로써 지속적으로 압축공기를 제공할 수 있다.
한편, 압축공기를 이용할 경우 유량을 제어하는 것도 중요한 요소이다. 따라서 전환밸브(171)의 후바에 유량제어밸브(172)를 설치할 수 있다. 즉, 유량계(162)를 통해 측정되는 유량이 적은 경우 유량제어밸브(172)를 개방하고, 유량이 많은 경우 유량제어밸브(172)를 닫을 수 있다.
결론적으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축공기 발전시스템은 다단의 압축공기 생성장치나, 복수의 에어챔버를 이용한 압축공기 생성시스템을 이용하여 안정적이고, 장시간 작동이 가능하다.
또한, 이와 같은 본 발명의 압축공기 생성장치를 이용한 압축공기 발전시스템은 수력발전과 달리 설치 위치의 제한이 적고, 강이나 계곡의 흐름에 비교적 영향이 적어 자연파괴의 위험이 적다는 장점이 있다. 또한, 태양광 발전이나 풍력발전과 달리 기후조건에 관계없이 발전이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (13)

  1. 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고,
    상기 압축공기 생성장치는,
    유체의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치에 있어서,
    깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가지는 유속조절부재가 설치되어, 유체와 공기가 함께 유입되도록 유체유입구;
    상기 유체유입구로 유입된 유체 및 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관;
    상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크;
    상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관;
    상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및
    상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체유입구로 유입될 유체를 수용하는 제1탱크; 및
    상기 유출되는 유체를 수용하며, 상기 제1탱크보다 낮은 높이에 위치하는 제2탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1탱크와 생기 제2탱크를 연결하는 연결관; 및
    상기 제2탱크의 유체를 상기 제1탱크로 이동시키는 연결펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 물보다 무거운 비중을 가지는 유체인 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축탱크는 원통형상을 가지며,
    상기 유체유입관의 일단이 상기 압축탱크의 벽면에 접하도록 배치되어, 상기 압축탱크로 유입되는 유체 및 공기의 혼합물이 상기 압축탱크의 벽면을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체유출관의 일단은 평면도 상에서 상기 압축탱크의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압축탱크에 설치되며, 상기 압축탱크 내에서 상기 유체유입관으로 유입된 유체가 상기 유체유출관까지 도달하는 경로를 증가시키기 위해 상기 압축탱크의 벽에 일측단이 접하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  8. 수두차를 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고,
    상기 압축공기 생성장치는,
    유체의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치에 있어서,
    유체가 유입되는 유체유입구;
    상기 유체유입구로 유입된 유체가 흘러가는 유체유입관;
    상기 유체유입관에 설치되고, 내경이 작아졌다 다시커지는 유속증가부와, 상기 유속증가부의 벽에 형성된 공기유입구를 포함하는 공기유입관;
    상기 유체유입구보다 낮은 높이에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 유체 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 유체 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크;
    상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관;
    상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및
    상기 유체유출관과 연결되며, 상기 유체유입관과 상기 압축탱크 사이의 높이에 위치하는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공기유입관에 감싸도록 배치되며, 외부로부터 유입된 공기를 수용하는 공기탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기탱크와 연결되며, 일단이 외부로 노출된 외기유입관을 더 포힘하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  11. 수두차가 존재하는 계곡, 강, 또는 댐에 설치되며, 물의 수두압을 이용하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성장치; 상기 압축공기 생성장치로부터 압축공기를 제공받아 작동하는 터빈; 및 상기 터빈의 작동에 의해 전기를 생성하는 발전기;를 포함하고,
    상기 압축공기 생성장치는,
    제1위치에 설치되며, 계곡의 상류, 강의 상류, 또는 댐에 저장된 물이 유입되는 유체유입구;
    상기 유체유입구에 설치되며, 깊이 방향으로 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아지는 형상을 가져 물과 함께 공기 상기 유체유입구로 유입되도록 하는 유속조절부재;
    상기 유체유입구로 유입된 물과 공기의 혼합물이 흘러가는 유체유입관;
    지하에 설치되고, 상기 유체유입관과 연결되어 물 및 공기의 혼합물이 유입되며, 내부에서 물 및 공기가 분리되어 공기가 수두압에 의해 압축되는 압축탱크;
    상기 압축탱크의 상부에 일단이 위치하도록 설치되어 밸브의 개폐에 따라 공기가 유출될 수 있는 공기유출관;
    상기 압축탱크의 하부에 일단이 위치하도록 설치되어, 공기가 분리된 유체가 유출되는 유체유출관; 및
    상기 유체유출관과 연결되며, 계곡의 하류, 강의 하류, 또는 댐의 하류로 물을 배출하기 위해, 상기 제1위치보다 높이가 늦은 제2위치에 설치되는 유체유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압축공기 생성장치는 생성되는 압력이 Pn>Pn-1인 제1 내지 제n압축공기 생성장치(단, n은 2이상의 자연수)를 포함하고,
    상기 제1 내지 제n압축공기 생성장치와 각각 제1 내지 제n연결관을 통해 연결되는 에어챔버; 및
    상기 제1 내지 제n연결관에 각각 설치되는 제1 내지 제n밸브;를 더 포함하며,
    상기 제1 내지 제n밸브를 순차적으로 개방 및 폐쇄하여 상기 에어챔버에 압축공기가 충전되는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 압축공기 생성장치는 제1압축공기 생성장치 및 제2압축공기 생성장치를 포함하고,
    상기 제1압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제1에어챔버 및 상기 제2압축공기 생성장치에서 생성된 압축공기가 충전되는 제2에어챔버를 더 포함하고,
    상기 에어챔버 및 상기 제2에어챔버는 하나의 압축공기배출관과 연결되되, 전환밸브를 통해 상기 제1에어챔버 및 상기 제2에어챔버 중 어느 하나만 개방하여 상기 압축공기배출관으로 일정수준 이상의 압력의 압축공기가 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
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