KR20220069678A - 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템 - Google Patents

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KR20220069678A
KR20220069678A KR1020200157052A KR20200157052A KR20220069678A KR 20220069678 A KR20220069678 A KR 20220069678A KR 1020200157052 A KR1020200157052 A KR 1020200157052A KR 20200157052 A KR20200157052 A KR 20200157052A KR 20220069678 A KR20220069678 A KR 20220069678A
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주식회사 스페이스디
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Abstract

본 발명은 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템 및 이것의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템은, 내부에 수용 공간이 형성되며, 외부에 대하여 밀폐되는 케이스, 상기 케이스 내에 마련되는 한 쌍의 발전 유닛, 상기 발전 유닛들에 회전력을 공급하며, 상기 수용 공간의 외부에 마련되는 수차 유닛, 및 상기 수차 유닛의 상기 회전력을 상기 발전 유닛으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 포함하는 복수의 휴대용 수력 발전장치; 및 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치가 각각 고정되며, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛;들을 포함한다.

Description

자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템{PORTABLE SMALL-HYBROELECTRIC POWER GNENERATING SYSTEM USING SELF POWER GENERATING}
본 발명은 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템에 관한 것이다.
수력 발전이란 고위치에 위치한 물의 위치 에너지를 발전기 터빈의 운동에너지로 변환시키고 발전기 내부의 전자기유도 현상을 이용하여 전기를 생산하는 발전 방법이다.
수력 발전은 화석 연료에 의한 화력 발전에 비하여, 발전 용량 증대의 한계가 있으나, 오염물질의 배출이 현저하게 적어 친환경 에너지로서 각광을 받고 있다.
수력 발전 시스템은 일반적으로 댐 건설 등과 같이 대규모 건설 사업에 의하여 설치되며, 대규모 수력 발전 장치는 이로 인하여 설치 위치에 대한 제한이 있으며, 많은 비용이 소모된다.
근래에는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 강 또는 하천을 지형지물을 그대로 이용하는 소수력 발전 시스템이 제안되어 설치되고 있다.
한국 공개특허 제10-2016-0014293호(2016.02.11 공개)
본 발명은 설치가 용이하고 발전 효율이 우수한 이동형 수력 발전시스템 및 이것의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 이동형 수력 발전시스템은, 내부에 수용 공간이 형성되며, 외부에 대하여 밀폐되는 케이스, 상기 케이스 내에 마련되는 한 쌍의 발전 유닛, 상기 발전 유닛들에 회전력을 공급하며, 상기 수용 공간의 외부에 마련되는 수차 유닛, 및 상기 수차 유닛의 상기 회전력을 상기 발전 유닛으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 포함하는 복수의 휴대용 수력 발전장치; 및 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치가 각각 고정되며, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛;들을 포함한다.
또한, 상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 발전 유닛은 상기 케이스의 일측에 인접하게 배치되며, 상기 수차 유닛은 상기 케이스의 타측에 배치되고, 상기 프레임 유닛은, 상기 케이스의 상기 일측에서 상기 타측을 향하는 방향으로 연장 형성되며 상호 이격되는 한 쌍의 수직 프레임과, 상기 한 쌍의 수직 프레임의 일측 및 타측과 각각 연결되며 상호 이격되는 한 쌍의 수평 프레임을 포함하고, 상기 수직 프레임과 상기 수평 프레임은 발전장치 설치공간을 둘러싸며, 하나의 상기 발전 장치는 상기 발전 장치 설치 공간에 배치될 수 있다.
또한, 상기 수직 프레임들은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 케이스의 양 측면과 각각 마주보며, 상기 수평 프레임들 중, 제1 수평 프레임은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 케이스의 일측과 마주보고, 상기 수평 프레임들 중, 제2 수평 프레임은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 수차 유닛과 마주보며, 상기 제1 수평 프레임에는, 상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 케이스의 일측에 마련되며 상기 발전 유닛과 연결되는 복수의 외부 접속 단자들 중 어느 하나의 접속 단자와 연결되는 프레임측 접속단자가 형성될 수 있다.
또한, 상기 수직 프레임 및 상기 수평 프레임의 일단에는 접속 플러그 유닛이 돌출 형성되며, 상기 수직 프레임 및 상기 수평 프레임의 타단에는 상기 접속 플러그 유닛에 대응되는 접속 소켓 유닛이 함몰 형성되며, 상기 복수의 프레임 유닛들 중 제1 프레임 유닛의 상기 수직 프레임 또는 상기 수평 프레임의 상기 접속 플러그 유닛이, 상기 제1 프레임 유닛에 인접되는 제2 프레임 유닛의 상기 수직 프레임 또는 상기 수평 프레임의 상기 접속 소켓 유닛에 삽입되면, 상기 제1 프레임 유닛 및 상기 제2 프레임 유닛은 물리적 및 전기적으로 상호 연결될 수 있다.
또한, 상기 발전장치 수용공간과 접하는 상기 수평 프레임들의 내측에는, 각각 상기 발전장치 수용공간을 향하여 돌출되는 한 쌍의 프레임측 제1 고리부가 형성되며, 상기 수평 프레임의 외측에는, 상기 프레임측 제1 고리부와 반대 방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 프레임측 제2 고리부가 형성되고, 상기 프레임측 제1 고리부에는 상기 휴대용 수력 발전 장치를 고정하기 위한 발전장치 고정 스트링의 일단이 체결되며, 상기 프레임측 제2 고리부에는 일단은 외부에 고정되는 어셈블리 고정 스트링의 단부가 체결될 수 있다.
또한, 상기 수평 프레임들의 중앙을 기준으로, 한 쌍의 상기 프레임측 제1 고리부 및 상기 프레임측 제2 고리부는 상호 이격되며, 하나의 상기 프레임측 제1 고리부는, 인접되는 하나의 상기 프레임측 제2 고리부보다 상기 수평 프레임의 단부 측에 인접될 수 있다.
또한, 상기 복수의 프레임 유닛들 중, 제1 프레임 유닛의 상기 프레임측 제2 고리부는, 상기 제1 프레임 유닛에 인접되는 제2 프레임 유닛의 상기 프레임측 제2 고리부와 이격된 상태로 서로 마주볼 수 있다.
또한, 상기 하나의 상기 프레임 유닛과 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치는 전기적으로 연결되며, 상기 프레임 유닛들은 상호 간에 매트릭스(Matrix) 형태로 상호 간에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 프레임 유닛들은 상기 휴대용 수력 발전장치들과 전기적으로 연결되며, 상기 프레임 유닛들 중 가장 외측에 배치되는 하나의 상기 프레임 유닛과 전기적으로 연결되는 메인 제어유닛;를 더 포함하고, 상기 메인 제어유닛은, 복수의 상기 휴대용 수력 발전장치의 발전 상태를 모니터링하고, 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하기 위한 제어부와, 상기 휴대용 수력 발전장치에서 생산된 전력을 저장하기 위한 에너지 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법은, 내부에 수용 공간이 형성되며, 외부에 대하여 밀폐되는 케이스, 상기 케이스 내에 마련되는 한 쌍의 발전 유닛, 상기 발전 유닛들에 회전력을 공급하며, 상기 수용 공간의 외부에 마련되는 수차 유닛, 및 상기 수차 유닛의 상기 회전력을 상기 발전 유닛으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 포함하는 복수의 휴대용 수력 발전장치; 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치가 각각 고정되는, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛; 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하기 위한 메인 제어유닛을 포함하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템을 이용한 발전 방법에 있어서, 복수의 휴대용 수력 발전 장치들에 가해지는 수력에 의하여 상기 휴대용 수력 발전 장치에서 전력이 생산되는 전력 생산 단계; 및 상기 메인 제어유닛이 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템에서 생산되는 상기 전력의 전력량을 모니터링 하는 전력량 모니터링 단계;를 포함한다.
또한, 상기 휴대용 수력 발전 장치들은 상호 간에 구분되는 고유의 식별값을 포함하며, 상기 전력량 모니터링 단계에서, 상기 메인 제어유닛은 각각의 휴대용 수력 발전 장치에서 생산되는 전력량을 모니터링할 수 있다.
또한, 어느 하나의 상기 휴대용 발전 장치와, 이에 인접되는 상기 휴대용 발전 장치에서 생산되는 전력의 전력량 차이가 20 % 이상인 경우, 상기 메인 제어 유닛이 전력 생산이 적은 상기 휴대용 발전 장치에 대한 점검 신호를 생성하여 사용자에 전달하는 점검 알림 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하여, 상기 복수의 프레임 유닛이 연결되어 형성된 프레임 어셈블리를 이동시키는 프레임 어셈블리 이동단계;를 더 포함하고, 상기 프레임 어셈블리 이동단계는, 상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치들의 상기 수차 유닛을 동일한 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 직선 이동 단계; 및 상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치들 중 어느 하나의 그룹의 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 수차 유닛을 제1 방향으로 회전시키며, 다른 그룹의 상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 수차 유닛을 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 회전 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 제어유닛이, 상기 프레임 어셈블리를 이동시켜, 상기 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 전체 전력 생산량이 극대화되는 위치를 찾을 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면 설치가 용이하고 발전 효율이 우수한 이동형 수력 발전시스템 및 이것의 제어방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치를 일측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 휴대용 수력 발전 장치를 타측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 휴대용 수력 발전 장치의 케이스가 일부 제거된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 IV 부분을 확대한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 휴대용 수력 발전 장치가 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 프레임 유닛에 휴대용 수력 발전 장치가 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1의 프레임 유닛을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 1의 프레임 유닛을 일측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 7의 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템이 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 1의 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어방법을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치를 일측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 휴대용 수력 발전 장치를 타측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 도 1의 휴대용 수력 발전 장치의 케이스가 일부 제거된 상태를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 IV 부분을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)는, 강 또는 하천의 지형 지물에 용이하게 설치 및 제거될 수 있으며, 상기 강 또는 하천에서 발생되는 물의 흐름에 의하여 전력을 생산한다. 예시적으로 휴대용 수력 발전 장치(100)는 캠핑 등과 같은 상황에서 1 ~ 2일 정도의 단기적인 설치 뿐만 아니라, 재난 등과 특수한 상황에서 장기간 설치되어 사용될 수 있다.
휴대용 수력 발전 장치(100)는 케이스(110)와, 발전 유닛(170)과, 수차 유닛(120)과, 동력 전달 유닛(160)과, 외부 단자 유닛(130)과, 에너지 저장유닛(180)과, 커버부재(140)와, 상태 표시등(150)과 제어부(미도시)와 통신부(미도시)를 포함한다.
보다 상세히, 케이스(110)는, 내부에 수용 공간(118)이 형성되며, 수용 공간(118)은 외부에 대하여 밀폐된다. 즉, 휴대용 수력 발전 장치(100)가 물에 설치된 상태에서, 외부의 물이 수용 공간(118)에 침투되지 않도록, 수용 공간(118)은 수밀 구조로 형성될 수 있다.
케이스(110)는 예시적으로 단면이 타원 형상인 원통형상으로 형성되며, 케이스(110)의 전면(112) 측에서 후면(113) 측으로 갈수록 단면의 크기가 감소되어, 전체적으로 유선형으로 형성될 수 있다. 케이스(110)는 예시적으로 경량 플라스틱 또는 산화방지 처리가 된 경량 금속재질로 형성될 수 있다.
케이스(110)의 전면(112)은 평면으로 형성되며, 케이스(110)의 후면(113) 측에는 수용 공간(118) 측으로 함몰 형성되는 격벽(115)이 형성된다. 격벽(115)에 의하여 수용 공간(118)은 케이스(110)의 후방 측 일부가 수용 공간(118)의 중앙을 향하여 함몰되는 형상으로 형선된다.
케이스(110)의 측면에는 4개의 케이스 고리부(111)가 돌출 형성되며, 케이스 고리부(111)는 휴대용 수력 발전 장치(100)의 위치를 유지하기 위한 고정 스트링(500)(도 5 참조)의 고정 위치를 제공한다.
수차 유닛(120)은 케이스(110)의 후방측 외부에 마련되며, 케이스(110)의 격벽(150)에 의하여 둘러싸이는 수차 유닛 수용공간(119)에 배치된다. 수차 유닛(120)은 케이스(110)에 대하여 회전 가능하게 연결되며, 휴대용 수력 발전 장치(100)에 가해지는 수력에 의하여 회전되며, 회전에 따른 회전력을 발전 유닛(170)에 제공한다.
수차 유닛(120)은, 수평면에 대하여 나란하게 형성되는 회전축을 중심으로 회전되며 상기 회전축이 중심을 관통하는 원통 형상으로 형성되는 수차유닛 몸체(121)와, 수차유닛 몸체(121)의 외주면에 방사상을 배치되는 복수의 블레이드(122)와, 상기 회전축과 일치되며 수차유닛 몸체(121)를 관통하며 일단 및 타단은 케이스(110)이 격벽(115)을 관통하여 상기 수용공간에 마련되는 회전샤프트(123)를 포함한다. 이때, 격벽(115)과 회전샤프트(123) 사이에는, 회전 샤프트(123)의 회전은 제한하지 않으며, 격벽(115)과 회전샤프트(123)의 외주면 사이로 물이 침투되는 것을 억제하기 위한 밀폐부재가 마련될 수 있다. 이때, 상기 밀폐 부재는 탄성력을 가진 실링 밴드 또는 내부에 수밀 구조를 갖는 실링 수단일 수 있다.
케이스(110)의 격벽(115)은, 수용 공간(118) 측으로 함몰되어 위치되며, 격벽(115)의 외면은 수차유닛 몸체(121) 및 블레이드(122)와 이격된 상태로 마주본다.
수차 유닛(120)은 케이스(110)와 마찬가지로 경량 플라스틱 또는 경량 금속재질로 형성될 수 있다. 이때, 수차 유닛(120)의 재질은 상기 수력에 저항하여 원활하게 수차 유닛(120)의 회전되며, 수차 유닛(120)의 파손이 억제될 수 있을 강도를 갖는다.
본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)에서, 수차 유닛(120)의 상하 방향 높이는 케이스(110)의 상하 방향 높이는 보다 크게 형성되며, 수차 유닛(120)의 블레이드(122)는 케이스(110)의 상면, 하면 및 후방 측을 기준으로 돌출된다. 즉, 수차 유닛(120)의 블레이드(122)는 케이스(110)의 외면보다 더 돌출된다. 물이 유동되어 힘을 전달하는 블레이드(122)가 케이스(110)의 크기보다 더 외부로 확장되도록 형성됨으로써, 물의 유동으로부터 전달되는 힘이 작용되는 면적의 크기가 크게 형성되고, 이로부터 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
발전 유닛(170)은 케이스(110) 내의 수용 공간(118)에 한 쌍으로 마련된다. 발전 유닛(170)은 수용 공간(118)의 중심을 기준으로 이격되어, 케이스(110)의 양 측면의 내측에 인접하게 배치된다. 발전 유닛(170)은 수차 유닛(120)으로부터 공급되는 회전력을 전달받아, 상기 회전력에 의하여 코일에 둘러싸인 내부의 자성체가 회전되어 전력을 생산한다.
한편, 동력 전달 유닛(160)은, 수차 유닛(120)의 상기 회전력을 발전 유닛(170)으로 전달한다.
보다 상세히, 동력 전달 유닛(160)은, 수차 유닛(120)을 사이에 두고 상호 이격되는 한 쌍으로 마련되며, 케이스(120)의 수용공간(118) 내부에 마련된다. 하나의 동력전달유닛(160)은, 수차 유닛(120)의 회전 샤프트(123)의 일단 또는 타단과 연결되는 제1 베벨 기어(161)와, 제1 베벨 기어(161)와 치합되는 제2 베벨 기어(162)와, 일단은 제2 베벨기어(162)와 연결되고 타단은 하나의 발전 유닛(170)에 연결되는 동력전달 샤프트(163)을 포함한다.
이때, 수차유닛(120)의 회전샤프트(123)와 동력전달유닛(160)의 동력전달 샤프트(163)는 서로 직교되는 방향으로 연장 형성된다.
그리고, 제1 베벨 기어(161) 및 제2 베벨 기어(162)의 기어비(제1 베벨기어의 기어이빨수 : 제2 베벨기어의 기어이빨수)는, 1:2 내지 1:20의 범위로 형성된다. 즉, 제1 베벨 기어(161)의 기어 이빨수는 제2 베벨 기어(162)의 기어 이빨 수보다 작게 형성된다. 따라서, 상대적으로 빠른 속도로 회전되는 수차 유닛(120)의 회전력이 동력 전달 유닛(160)을 거치면서 저속이지만 큰 토크를 갖는 힘으로 변환되어 발전 유닛(170)으로 전달된다.
즉, 경량의 재질로 형성되는 수차 유닛(120)이 가해지는 수력에 의하여 빠른 속도로 회전되지만, 상기 회전력의 토크가 낮게 형성되어, 상기 회전력을 1:1의 기어비로 발전 유닛(170)에 전달하게 될 경우, 낮은 토크로 인하여 발전 효율이 저하되거나 발전이 이루어지지 않을 수 있다. 본 실시예에서는 제1 베벨 기어(161) 및 제2 베벨 기어(162)의 기어 이빨 수에 차이를 형성하여, 보다 큰 토크의 회전력이 발전 유닛(170) 측으로 전달되도록 함으로써, 비교적 작은 크기의 수력이 전달되는 소수력 발전 상황에서 보다 발전 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
에너지 저장유닛(180)은, 한 쌍의 발전 유닛(170) 사이에 마련되며, 발전 유닛(170)에서 생산된 전력을 공급받거나 발전 유닛(170) 측으로 전력을 공급한다. 에너지 저장유닛(180)은 충전 및 방전을 수행할 수 있는 2차 전지이며, 예시적으로 리튬이온 전지 또는 니켈카드늄 전지 일 수 있다. 다만, 상기 2차 전지의 예는 상기에서 언급한 구성에 한정되지 않으며, 다른 다양한 2차 전지로 형성되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
본 실시예에서, 휴대용 수력 발전 장치(100)가 물의 유동에 의하여 전력을 생산하는 경우, 즉 발전 동작을 수행하는 경우, 발전 유닛(170)에서 생산되는 전력이 에너지 저장유닛(180) 측으로 전달되어, 에너지 저장유닛(180)에 마련되는 배터리셀에 저장된다.
다만, 특정한 상황에서, 외부로부터 휴대용 수력 발전 장치(100)의 이동을 위한 신호가 인가되는 경우, 에너지 저장유닛(180)은 내부에 저장된 전력을 발전 유닛(170) 측으로 공급하여, 발전 유닛(170)으로부터 회전력이 동력 전달 유닛(160)을 통하여 수차 유닛(120) 측으로 전달되도록 할 수 있다. 이러한 경우, 발전 유닛(170)은 전기에 의하여 회전력을 생성하는 구동 모터로 작동하게 된다.
외부 단자 유닛(130)은 케이스(110)의 전방 측, 케이스(110)의 전면(112)에 배치되며, 에너지 저장유닛(180)와 연결되거나, 발전 유닛(170)과 직접 연결된다.
케이스(110)의 전면(112)은 평면으로 형성되며, 외부 단자 유닛(130)은 전면(112)에 형성되며 상호 이격되는 제1 외부 단자 유닛(131) 및 제2 외부 단자 유닛(132)을 포함한다.
제1 외부 단자 유닛(131) 및 제2 외부 단자 유닛(132)은 서로 다른 규격을 형성되어, 다양한 형태의 접속을 제공할 수 있다. 예시적으로 제1 외부 단자 유닛(131)은 USB 포트일 수 있으며, 제2 외부 단자 유닛(132)은 220V 교류 전력을 제공하기 위한 단자 또는 5V의 직류 전력을 제공하기 위한 단자 일 수 있다.
이때, 외부 단자 유닛(130)와 에너지 저장유닛(180) 또는 발전 유닛(170) 사이에는 전력을 원하는 종류 및 원하는 전압으로 가변할 수 있는 트랜스포머(미도시)가 마련될 수 있다.
커버부재(140)는, 케이스(110)의 전면(112) 측에 고정되며, 제1 외부 단자 유닛(131) 및 제2 외부 단자 유닛(132)을 덮으며, 케이스(110)에 대하여 탈착 가능하게 설치된다. 커버부재(140)는 예시적으로 플렉서•‡한 탄성 재질로 형성될 수 있으며, 커버 부재(140)의 후방 측은 케이스(110)의 전면(112)에 대응되는 형상으로 형성되며, 커버 부재의 전방(140) 측은 라운드지게 형성된다. 커버 부재(140)의 상기 전방 측에는, 커버 부재(140)의 전방을 향하여 돌출 형성되는 커버부재 고리부(141)가 형성된다.
한편, 본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)는 케이스(110)의 상면에 배치되며 발전 유닛(170)의 발전 상태를 디스플레이 하기 위한 상태 표시등(150)과, 상태 표시등(150)을 제어하기 위한 상기 제어부와, 발전 유닛(170)의 발전 상태를 외부로 송신하기 위한 상기 통신부를 포함한다.
상기 제어부는, 발전 유닛(170)의 발전량에 따라 발전 유닛(170)의 발전 상태를 제1 상태, 제2 상태 및 제3 상태로 구분하고, 상기 제1 상태, 상기 제2 상태 및 상기 제2 상태에 따라서, 상태 표시등(150)이 서로 다른 색상으로 발광되도록 제어한다. 예시적으로 상기 제1 상태는 정상 상태인 경우로, 상태 표시등(150)은 초록색으로 발광되며, 상기 제2 상태는 발전 유닛(170)에서 생산되는 전력이 제1 상태의 전력 생산량보다 50% 이하의 크기인 경우이며 이때 상태 표시등(150)은 노란색으로 발광된다. 마지막으로 상기 제3 상태는, 발전 유닛(170)에 이상이 발생되어 전력이 생산되지 않는 경우이며, 이때, 상태 표시등(150)은 빨간색으로 발광된다. 본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)는 사용자가 발전상태를 외부에서 시각적으로 바로 알 수 있도록 함으로써, 사용 편의성을 향상시킬 수 있다. 상태 표시등(150)은 예시적으로 발광다이오드(LED)로 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)의 상기 제어부는 발전 유닛(170)의 전력 생산량에 대한 모니터링 동작과, 발전 유닛(170)의 제어 동작을 수행할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 에너지 저장유닛(180)에 저장된 전력이 발전 유닛(170) 측으로 공급되도록 하여, 발전 유닛(170)이 회전되도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)를 설치하는 구성을 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6은 도 1의 휴대용 수력 발전 장치가 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 하천(w)의 바닥면(g)에 앵커 부재(600)가 설치된 상태에서, 일단이 앵커 부재(600)에 연결되는 고정 스트링(500)들의 타단이 용 수력 발전 장치(100)의 커버부재측 고리부(141)과 케이스 고리부(111)에 고정되어, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 설치 위치가 유지되도록 할 수 있다.
이때, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 전방 측(100a)은 하천(w)의 상류 측을 항하며, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 후방 측(100b)은 하천(w)의 하류 측을 향한다. 즉, 수력 발전 장치(100)의 후방 측(100b)에 배치되는 수차 유닛(120)은 물의 하류 측을 향하게 되며, 하천(w)의 상류에서 하류로 흐르는 물의 흐름(f)은, 케이스(110)의 하면측보다 하방으로 더 노출된 수차 유닛(120)의 블레이드(122)를 가압하여, 수차 유닛(120)이 회전되도록 한다.
한편, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 무게 중심은 케이스(110)의 중앙을 기준으로 케이스(110)의 전방 측(100a)에 인접되도록 형성된다. 즉, 케이스(110)의 수용 공간(118)에 배치되며 수차 유닛(120)에 비하여 상대적으로 중량물인 발전 유닛(170) 및 에너지 저장 유닛(180)은 전방 측(100a)에 인접되어 위치되어, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 전방측(100a) 측이 후방측(100b)보다 무겁게 형성된다. 따라서, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 전방측(100a)는 후방측(100b) 보다 상대적으로 수면(s) 밑으로 가라앉으며, 후방측(100b)은 수면(s) 위로 들어올려진다. 즉, 수차 유닛(120)의 상측은 외부로 노출된다. 물의 흐름과 반대 방향으로 이동되는 수차 유닛(120)의 상측에 마련되는 블레이드(122)들은 상대적으로 밀도가 낮은 공기와 접촉되며, 물의 흐름과 동일한 방향으로 이동되는 수차 유닛(120)이 하측에 마련되는 블레이드(122)들은 수면(s) 아래 쪽에 배치됨으로써, 수차 유닛(120)의 회전에 대한 간섭이 최소화될 수 있다.
그 다음, 도 6을 참조하면, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 설치 위치가 유지되도록 하는 고정 스트링(500)의 일단은 하천(w) 외부의 고정 구조물 또는 하천(w)의 바닥면(g)을 제외한 다른 위치에 배치되는 플로팅 구조물(선박 등)과 연결될 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 물과 직접 접촉되는 수차 유닛(120)이 휴대용 수력 발전 장치(100)의 내부 수용공간(118)과 구분된 위치에 배치됨에 따라, 물이 수용 공간(118)으로 침투되어 내부 전자 제품이 손상이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전 장치(100)에 의할 경우, 수량이 적은 상황에서도, 발전 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)를 그리드 형태로 설치하는 이동식 수력 발전 시스템(200)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 프레임 유닛에 휴대용 수력 발전 장치가 설치된 상태를 보여주는 도면이며, 도 8은 도 1의 프레임 유닛을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 9는 도 1의 프레임 유닛을 일측에서 바라본 상태를 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 수력 발전 시스템(2)은 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)가 그리드(Grid) 형태로 배치되어, 보다 큰 전력을 생산할 수 있다. 즉, 대용량 전력이 필요한 상황에서, 하천 등에 예시적으로 유로 변경식 소수력 발전소를 건설하는 경우, 건설하는 과정에서 많은 시간 및 비용이 소모된다. 또한, 유량이 계절에 따라 일정하지 않은 국내 하천의 특징 상, 유량이 풍부하지 않은 상황에서는 상기 소수력 발전소가 실질적으로 발전 동작을 수행하기 어려운 경우가 있으나, 상기 소수력 발전소는 해당 위치에 영구적으로 고정된 상태로 건설됨으로써, 전력 생산이 제한되는 문제가 있다.
이에, 출원인은 모듈러(Modular) 타입으로 제작되어 다양한 환경에서도 원하는 크기의 전력을 생산할 수 있는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)을 제안한다.
본 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)은, 도 1 내지 도 9에서 설명된 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)와, 휴대용 수력 발전 장치(100)가 각각 고정되며, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛(200)을 포함한다.
휴대용 수력 발전 장치(100)의 발전 유닛(170)은 케이스(110)의 일측, 즉 전방측(100a)에 인접하게 배치되며, 수차 유닛(120)은 케이스(110)의 타측, 즉 후방측(100b)에 배치된다.
프레임 유닛(200)은, 예시적으로 경량 금속재질 또는 경량 플라스틱 재질로 형성되며, 휴대용 수력 발전장치(100)의 케이스(110)의 상기 일측, 즉 전방측(100a)에서 상기 타측, 즉 후방측(100b)을 향하는 방향으로 연장 형성되며 상호 이격되는 한 쌍의 수직 프레임(210, 220)과, 한 쌍의 수직 프레임(210, 220)의 일측 및 타측과 각각 연결되며 상호 이격되는 한 쌍의 수평 프레임(230, 240)을 포함한다.
수직 프레임(210, 220)들과 수평 프레임(230, 240)들은 발전장치 설치공간(A)을 둘러싸며, 하나의 발전 장치(100)는 발전장치 설치공간(A)에 배치된다.
수직 프레임(210, 220)들은 휴대용 수력 발전장치(100)의 케이스(110)의 양 측면과 각각 마주보며, 수평 프레임들(230, 240) 중, 제1 수평 프레임(230)은 휴대용 수력 발전장치(100)의 케이스(110)의 일측, 즉 전면(112)과 마주보고, 수평 프레임(230, 240)들 중, 제2 수평 프레임(240)은 휴대용 수력 발전장치(100)의 수차 유닛(120)과 마주본다.
제1 수평 프레임(230)에는, 휴대용 수력 발전 장치(100)의 케이스(110)의 일측에 마련되며 발전 유닛(170)과 연결되는 복수의 외부 접속 단자(130)들 중 어느 하나의 접속 단자와 연결되는 프레임측 접속단자(233)가 형성된다. 따라서, 하나의 프레임 유닛(200)과 하나의 휴대용 수력 발전 장치(100)는 전기적으로 연결될 수 있다.
발전장치 수용공간(A)과 접하는 수평 프레임(230, 240)들의 내측에는, 각각 발전장치 수용공간(A)을 향하여 돌출되는 한 쌍의 프레임측 제1 고리부(231, 241)가 형성되며, 수평 프레임(230, 240)의 외측에는, 프레임측 제1 고리부(231, 241)와 반대 방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 프레임측 제2 고리부(232, 242)가 형성된다.
수평 프레임(230, 240)들의 중앙을 기준으로, 한 쌍의 프레임측 제1 고리부(231, 241) 및 한 쌍의 프레임측 제2 고리부(232, 242)는 상호 이격되며, 하나의 프레임측 제1 고리부(231, 241)는, 인접되는 하나의 프레임측 제2 고리부(232, 242)보다 수평 프레임(230, 240)의 단부 측에 인접되어 배치된다. 즉, 한쌍의 프레임측 제1 고리부(231, 241)의 사이에 한 쌍의 프레임측 제2 고리부(232, 242)가 배치된다.
프레임측 제1 고리부(231, 241)에는 휴대용 수력 발전 장치(100)를 고정하기 위한 발전장치 고정 스트링(500)의 일단이 체결되며, 프레임측 제2 고리부(232, 242)에는 일단은 외부에 고정되는 어셈블리 고정 스트링(700)(도10 참조)의 단부가 체결된다. 고정 스프링(500)의 타단은 휴대용 수력 발전장치(100)의 케이스 고리부(111)에 고정된다.
한편, 수직 프레임(210, 220)들의 외측에는, 발전장치 수용공간(A)의 외부를 향하여 돌출 형성되는 한 쌍의 프레임측 제3 고리부(211, 221)가 형성된다.
복수의 프레임 유닛(200)이 상호 연결된 상태에서, 복수의 프레임 유닛(200)들 중, 제1 프레임 유닛(200a)(도 10 참조)의 제2 수평 프레임(240)의 제2 고리부(242)는, 제1 프레임 유닛(200a)에 인접되는 제2 프레임 유닛(200d) (도 10 참조)의 제1 수평 프레임(230)의 프레임측 제2 고리부(232)와 이격된 상태로 서로 마주본다.
한편, 수직 프레임(210, 220) 및 수평 프레임(230, 240)의 일단에는 접속 플러그 유닛(213)이 돌출 형성되며, 수직 프레임(210, 220) 및 수평 프레임(230, 240)의 타단에는 접속 플러그 유닛(213)에 대응되는 접속 소켓 유닛(214)이 함몰 형성된다.
복수의 프레임 유닛(200)들 중 제1 프레임 유닛(100a)의 수직 프레임(210, 220) 또는 수평 프레임(230, 240)의 접속 플러그 유닛(213)이, 제1 프레임 유닛(100a)에 인접되는 제2 프레임 유닛(100b)(도 10 참조)의 수직 프레임(210, 220) 또는 수평 프레임(230, 240)의 접속 소켓 유닛(214)에 삽입되면, 제1 프레임 유닛(100a) 및 제2 프레임 유닛(100b)은 물리적 및 전기적으로 상호 연결된다.
복수의 프레임 유닛(200)들은 상호 간에 상호 간에 매트릭스(Matrix) 형태로 상호 간에 전기적으로 연결된다. 이때, 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)는 각각 고유의 식별값을 포함한다. 상기 식별값은 휴대용 수력 발전 장치(100)의 상기 통신부를 통하여 제어 유닛(400)(도 10 참조) 측으로 전달될 수 있으며, 제어 유닛(400)은 상기 식별값을 기초로, 어느 휴대용 수력 발전 장치(100)의 동작이 정상적으로 수행되고 있거나 비정상 상태인 것을 파악할 수 있다. 이때, 상기 식별값은 휴대용 수력 발전 장치(100)에서 직접 제어 유닛(400)으로 전달되거나, 휴대용 수력 발전 장치(100)와 전기적으로 연결되는, 프레임 유닛(200)들을 통하여 제어 유닛(400)으로 전달될 수 있다.
상기 식별값이 휴대용 수력 발전 장치(100)와 전기적으로 연결되는, 프레임 유닛(200)들을 통하여 제어 유닛(400)으로 전달되는 경우, 상기 식별값에 프레임 유닛(200) 고유의 위치 식별값을 부가하여, 제어 유닛(400)이 복수의 프레임 유닛(200)들 중 어느 위치의(행렬 기준) 프레임 유닛(200)에 특정한 휴대용 수력 발전 장치(100)가 설치되었는 지를, 파악할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)이 설치되어 제어되는 구성을 상세하게 설명한다.
도 10은 도 7의 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템이 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)은 하나의 프레임 유닛(200)과 하나의 휴대용 수력 발전 장치(100)가 연결된 복수 개의 발전 유닛(2a ~ 2f)을 포함한다. 이때, 복수의 프레임 유닛(200)은 상호 결합되어 프레임 어셈블리를 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 수력 발전 시스템(2)은 프레임 유닛(200)들 중 가장 외측에 배치되는 하나의 프레임 유닛(200a)과 전기적으로 연결되는 메인 제어유닛(400)를 포함한다.
메인 제어유닛(400)은, 복수의 휴대용 수력 발전장치(100)의 발전 상태를 모니터링하고, 휴대용 수력 발전장치(100)를 제어하기 위한 메인 제어유닛측 제어부(미도시)와, 휴대용 수력 발전장치(100)에서 생산된 전력을 저장하기 위한 메인 제어유닛측 에너지 저장부(미도시)를 포함한다.
한편, 본 실시예에 따른 휴대용 수력 발전장치(100)의 메인 제어 유닛(400)은, 휴대용 수력 발전장치(100)의 발전 상태를 감시하고, 발전량이 기설정된 수준보다 낮게 형성되는 경우, 이를 사용자에게 알람할 수 있다.
또한, 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)이 하천(w)에 설치될 때, 메인 제어유닛(400)이 복수의 휴대용 수력 발전장치(100)를 제어하여, 복수의 프레임 유닛(200)이 연결되어 형성된 상기 프레임 어셈블리를 최적의 전력 생산 지점으로 이동시킬 수 있다.
즉, 최초로 상기 프레임 어셈블리가 설치된 하천의 어느 일 지점에서, 메인 제어 유닛(400)은 복수의 휴대용 수력 발전장치(100)에 전력을 공급하여, 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 동일한 방향으로 회전시키거나, 특정한 그룹의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 제1 방향으로 회전시키고 다른 그룹의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시킴으로써, 상기 프레임 어셈블리가 다른 지점으로 이동되도록 할 수 있다. 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 동일한 방향으로 회전되는 경우, 상기 프레임 어셈블리는 직선으로 이동된다. 그리고, 특정한 그룹의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 상기 제1 방향으로 회전되고, 다른 그룹의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 상기 제2 방향으로 회전되는 경우, 상기 프레임 어셈블리는 회전하게 된다.
메인 제어유닛(400)은 상기 프레임 어셈블리를 하천(w)의 일 지점에서 다른 지점으로 이동시키면서, 가장 발전량이 큰 지점을 탐색하고, 해당 위치에 상기 프레임 어셈블리가 위치될 수 있도록 한다. 사용자는 그 이후, 상기 프레임 어셈블리를 어셈블리 고정스트링(700)을 통하여 고정시킬 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)의 제어 방법을 상세하게 설명한다.
도 11은 도 1의 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어방법을 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 먼저 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)이 하천(w)에 설치된다(S110).
그 다음, 메인 제어유닛(400)이 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)의 휴대용 수력 발전장치(100)를 제어하여, 복수의 프레임 유닛(200)이 연결되어 형성된 상기 프레임 어셈블리를 이동시킨다(S120).
이때, 프레임 어셈블리 이동단계(S120)는, 메인 제어유닛(400)이 휴대용 수력 발전장치(100)들의 수차 유닛(120)을 동일한 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 직선 이동 단계와, 메인 제어유닛(400)이 휴대용 수력 발전장치(100)들 중 어느 하나의 그룹의 휴대용 수력 발전장치(100)의 수차 유닛(120)을 상기 제1 방향으로 회전시키며, 다른 그룹의 휴대용 수력 발전 장치(100)의 수차 유닛(120)을 상기 제1 방향과 반대되는 상기 제2 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 회전 단계를 포함한다. 메인 제어유닛(400)은 물의 유속(f)에 따라 상기 프레임 어셈블리를 회전 또는 직선이동시키면서, 특정한 위치에서 다른 위치로 이동시킬 수 있다.
그 다음, 메인 제어유닛(400)이 상기 프레임 어셈블리가 최적의 전력 생산 지점, 즉 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(2)의 전체 전력 생산량이 극대화되는 위치에 위치되었는지 여부를 판단하고(S130), 상기 전력 생산량이 극대화되는 지점에 상기 프레임 어셈블리가 위치된 경우, 상기 프레임 어셈블리의 이동을 종료한다.
그 다음, 복수의 휴대용 수력 발전 장치(100)들에 가해지는 수력에 의하여 휴대용 수력 발전 장치(100)에서 전력이 생산되는 전력 생산 단계(S140)가 수행된다.
그 다음, 메인 제어유닛(400)이 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템(20)에서 생산되는 상기 전력의 전력량을 모니터링하고(S150), 어느 하나의 휴대용 발전 장치(100)와, 이에 인접되는 휴대용 발전 장치(100)에서 생산되는 전력의 전력량 차이가 20 % 이상인 경우, 특정한 휴대용 수력 발전기(100)의 성능이 저하된 것으로 판단한다.
그 다음, 메인 제어 유닛(400)이 전력 생산이 적은 휴대용 발전 장치(100)에 대한 점검 신호를 생성하여 사용자에 전달(S160)하고, 전력 생산의 종료 여부를 판단(S170)하고, 제어를 종료한다.
본 실시예에 의할 경우, 간편하게 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템을 구성할 수 있으며, 구성된 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 전력 생산 현황을 실시간으로 파악할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (14)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되며, 외부에 대하여 밀폐되는 케이스, 상기 케이스 내에 마련되는 한 쌍의 발전 유닛, 상기 발전 유닛들에 회전력을 공급하며, 상기 수용 공간의 외부에 마련되는 수차 유닛, 및 상기 수차 유닛의 상기 회전력을 상기 발전 유닛으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 포함하는 복수의 휴대용 수력 발전장치; 및
    하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치가 각각 고정되며, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛;들을 포함하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 발전 유닛은 상기 케이스의 일측에 인접하게 배치되며, 상기 수차 유닛은 상기 케이스의 타측에 배치되고,
    상기 프레임 유닛은, 상기 케이스의 상기 일측에서 상기 타측을 향하는 방향으로 연장 형성되며 상호 이격되는 한 쌍의 수직 프레임과, 상기 한 쌍의 수직 프레임의 일측 및 타측과 각각 연결되며 상호 이격되는 한 쌍의 수평 프레임을 포함하고,
    상기 수직 프레임과 상기 수평 프레임은 발전장치 설치공간을 둘러싸며, 하나의 상기 발전 장치는 상기 발전 장치 설치 공간에 배치되는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수직 프레임들은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 케이스의 양 측면과 각각 마주보며,
    상기 수평 프레임들 중, 제1 수평 프레임은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 케이스의 일측과 마주보고,
    상기 수평 프레임들 중, 제2 수평 프레임은 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 수차 유닛과 마주보며,
    상기 제1 수평 프레임에는, 상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 케이스의 일측에 마련되며 상기 발전 유닛과 연결되는 복수의 외부 접속 단자들 중 어느 하나의 접속 단자와 연결되는 프레임측 접속단자가 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 수직 프레임 및 상기 수평 프레임의 일단에는 접속 플러그 유닛이 돌출 형성되며, 상기 수직 프레임 및 상기 수평 프레임의 타단에는 상기 접속 플러그 유닛에 대응되는 접속 소켓 유닛이 함몰 형성되며,
    상기 복수의 프레임 유닛들 중 제1 프레임 유닛의 상기 수직 프레임 또는 상기 수평 프레임의 상기 접속 플러그 유닛이, 상기 제1 프레임 유닛에 인접되는 제2 프레임 유닛의 상기 수직 프레임 또는 상기 수평 프레임의 상기 접속 소켓 유닛에 삽입되면, 상기 제1 프레임 유닛 및 상기 제2 프레임 유닛은 물리적 및 전기적으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 발전장치 수용공간과 접하는 상기 수평 프레임들의 내측에는, 각각 상기 발전장치 수용공간을 향하여 돌출되는 한 쌍의 프레임측 제1 고리부가 형성되며,
    상기 수평 프레임의 외측에는, 상기 프레임측 제1 고리부와 반대 방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 프레임측 제2 고리부가 형성되고,
    상기 프레임측 제1 고리부에는 상기 휴대용 수력 발전 장치를 고정하기 위한 발전장치 고정 스트링의 일단이 체결되며,
    상기 프레임측 제2 고리부에는 일단은 외부에 고정되는 어셈블리 고정 스트링의 단부가 체결되는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 수평 프레임들의 중앙을 기준으로, 한 쌍의 상기 프레임측 제1 고리부 및 상기 프레임측 제2 고리부는 상호 이격되며,
    하나의 상기 프레임측 제1 고리부는, 인접되는 하나의 상기 프레임측 제2 고리부보다 상기 수평 프레임의 단부 측에 인접되는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 프레임 유닛들 중, 제1 프레임 유닛의 상기 프레임측 제2 고리부는, 상기 제1 프레임 유닛에 인접되는 제2 프레임 유닛의 상기 프레임측 제2 고리부와 이격된 상태로 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하나의 상기 프레임 유닛과 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치는 전기적으로 연결되며,
    상기 프레임 유닛들은 상호 간에 매트릭스(Matrix) 형태로 상호 간에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 프레임 유닛들은 상기 휴대용 수력 발전장치들과 전기적으로 연결되며,
    상기 프레임 유닛들 중 가장 외측에 배치되는 하나의 상기 프레임 유닛과 전기적으로 연결되는 메인 제어유닛;를 더 포함하고,
    상기 메인 제어유닛은, 복수의 상기 휴대용 수력 발전장치의 발전 상태를 모니터링하고, 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하기 위한 제어부와, 상기 휴대용 수력 발전장치에서 생산된 전력을 저장하기 위한 에너지 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템.
  10. 내부에 수용 공간이 형성되며, 외부에 대하여 밀폐되는 케이스, 상기 케이스 내에 마련되는 한 쌍의 발전 유닛, 상기 발전 유닛들에 회전력을 공급하며, 상기 수용 공간의 외부에 마련되는 수차 유닛, 및 상기 수차 유닛의 상기 회전력을 상기 발전 유닛으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 포함하는 복수의 휴대용 수력 발전장치; 하나의 상기 휴대용 수력 발전 장치가 각각 고정되는, 상호 간에 평면 형태로 연결되는 복수의 프레임 유닛; 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하기 위한 메인 제어유닛을 포함하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템을 이용한 발전 방법에 있어서,
    복수의 휴대용 수력 발전 장치들에 가해지는 수력에 의하여 상기 휴대용 수력 발전 장치에서 전력이 생산되는 전력 생산 단계; 및
    상기 메인 제어유닛이 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템에서 생산되는 상기 전력의 전력량을 모니터링 하는 전력량 모니터링 단계;를 포함하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 휴대용 수력 발전 장치들은 상호 간에 구분되는 고유의 식별값을 포함하며,
    상기 전력량 모니터링 단계에서, 상기 메인 제어유닛은 각각의 휴대용 수력 발전 장치에서 생산되는 전력량을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    어느 하나의 상기 휴대용 발전 장치와, 이에 인접되는 상기 휴대용 발전 장치에서 생산되는 전력의 전력량 차이가 20 % 이상인 경우, 상기 메인 제어 유닛이 전력 생산이 적은 상기 휴대용 발전 장치에 대한 점검 신호를 생성하여 사용자에 전달하는 점검 알림 단계;를 더 포함하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치를 제어하여, 상기 복수의 프레임 유닛이 연결되어 형성된 프레임 어셈블리를 이동시키는 프레임 어셈블리 이동단계;를 더 포함하고,
    상기 프레임 어셈블리 이동단계는,
    상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치들의 상기 수차 유닛을 동일한 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 직선 이동 단계; 및
    상기 메인 제어유닛이 상기 휴대용 수력 발전장치들 중 어느 하나의 그룹의 상기 휴대용 수력 발전장치의 상기 수차 유닛을 제1 방향으로 회전시키며, 다른 그룹의 상기 휴대용 수력 발전 장치의 상기 수차 유닛을 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 프레임 어셈블리 회전 단계; 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 메인 제어유닛이, 상기 프레임 어셈블리를 이동시켜, 상기 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 전체 전력 생산량이 극대화되는 위치를 찾는 것을 특징으로 하는 자가발전 기능을 이용한 휴대용 소수력 발전시스템의 제어 방법.
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