KR20230042159A

KR20230042159A - 수류가속시스템 발전의 수류가속발전전력 수전해 그린수소 플랜트

Info

Publication number: KR20230042159A
Application number: KR1020210125337A
Authority: KR
Inventors: 박성수
Original assignee: 박성수
Priority date: 2021-09-19
Filing date: 2021-09-19
Publication date: 2023-03-28

Abstract

인류는 유한적 매장자원인 화석에너지를 기반으로 문명을 발전시켜온지 불과 100여년이 지난 오늘날, 환경 오염과 기후 변화의 심각한 상황이 도래하여 새로운 미래 에너지원을 개발하여야 하는 절대적인 시점에 도달하였다.
본 발명은 지구에서 가장 풍족한 에너지인 수자원 중에서 육상과 해상의 수류(물 흐름)의 운동에너지를 가속하여 활용하는 기술로서, 수류는 육상에서는 24시간, 해상에서는 해류 및 조류 활용 방법에 따라 24시시간 중 40%~70%까지 이용 가능한 소중한 수류 운동에너지를 영구적으로 사용할 수 있는 기술자원 에너지로 치환하는 기술에 관한 것으로
더욱 상세하게는 육상의 수상과 바다의 해상에 계류 가능한 플랜트의 내부에 단계적으로 수류를 가속하는 가속 시스템 장치와 연계하는 발전 장치를 장착하여 재생 전력을 생산하고, 경우에 따라 생산된 재생 전력을 수전해하여 그린수소를 생성하는 수류가속 시스템 장치와 재생전력 생산장치 그리고 재생전력을 이용하는 수전해 그린수소 생산 장치를 장착하는 것을 특징으로 하는 플랜트에 관한 것이다.

Description

수류가속시스템 발전의 수류가속발전전력 수전해 그린수소 플랜트{ WATERCOURSE ACCELERATOR GENERATOR ELECTRICITY USING THE ELECTROLYTIC GREEN HYDROGEN PLANT BY THE WATERCOURSE ACCELERTOR SYSTEM GENERATOR}

본 발명은 지구에서 가장 풍족하고 24시간 활용 가능한 수자원중에서 강에 유수와 해상의 조류와 해류 등의 수류 운동에너지를 가속하여 에너지화하는 시스템으로 얻어진 전력을 수전해하여 그린수소를 생성하는 기술자원 에너지에 관한 것이다.

일반적으로 수류(유수, 조류, 해류 등)를 이용하여 전력을 생산하는 방법은 조력발전과 조류 또는 해류발전 등으로 분류되는데 조력발전은 조석 간만의 위치에너지를 이용, 수차발전기를 설치하여 전력을 생산하고 조류발전은 유수, 조류, 해류 등의 운동에너지를 이용, 조류발전기를 수중에 고정 설치하여 전력을 생산하는 방식이다.

그러나 이러한 종래의 기술은 수류의 자연 유속을 활용하는 원초적인 방식으로 유속 편차와 특히 해상에 조류발전의 경우 조수 간만의 시차로 인하여 풍력 발전이나 태양광 발전 처럼 발전 시간이 불규칙하지는 않지만 전력 생산량이 일정하지 않고 설치 지역 역시 조건을 충족하는 특정한 지역에 한하여 활용하는 등의 문제가 있었다.

상기의 과제를 해결하기 위해서는 발전 시간과 전력 생산이 일정하고 활용 지역 확대가 가능하며 가성비가 높은 별도의 시스템 장치가 필요하다

이를 위하여 수류 발전기를 수상과 해상에 부유시키는 설비가 필요하고 내부에 단계적인 가속 장치와 부유 설비의 안전과 안정을 위한 형상으로 구성, 시스템화 함으로서 극대화 된 수류 가속 운동에너지로 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용하여 그린수소를 생성하는 플랜트를 건조하여 그린수소 생산의 영구적 기술자원 에너지을 확보하는데 본 발명의 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 수류가속시스템 발전의 수류가속발전전력을 이용한 수전해 그린수소 플랜트는 플랜트가 강과 해상에 계류시 수류를 가속하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용하여 그린수소를 생성하는 시스템에 있어서 상기 시스템은 수류가 유입, 가속할 수 있도록 구성된 수중선실 (180)에 본 발명의 핵심 기술인 내부고정가속발전장치(200)과 가변가속장치(300)이 장착되고 고정가속유입실(181)과 가변가속유입실(182)와 고정가속수로실(183)과 고정가속발전실(184) 그리고 가변가속유출실(185)로 구성되어 수류가 단계적으로 가속되고 전력이 생산되면 외부 수류 영향없이 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래와는 차별적으로 선박형 플랜트가 강과 해상에 계류하여 자연 수류의 유속을 단계적으로 가속하되 특히 유입 가변 가속기와 유출 가변 가속기의 개폐 각도에 따라 유속을 일정하게 가속시킴으로서 발전 가동 시간과 전력 생산량을 일정하게 유지하여 강과 해상에서 활용도가 높은 장점과 플랜트의 이동성과 정비가 용이하여 계절에 따라 가성비가 유용한 최적지로 플랜트를 이동하여 가동함으로서 유속 0.3 m/s 이상의 유수가 존재하는 강과 해상을 보유한 국가는 자체적으로도 재생 전력 또는 그린 수소 기술자원을 확보하여 신재생에너지 생산국 또는 수출국을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 육상 전력 계통과 연계할 수 없는 영해나 공해상에서 발전을 하는 경우 해수를 정화하여 수전해기를 이용한 그린수소를 생산할 수 있어 본 발명을 지구 수자원 분야에 폭 넓게 활용하면 수소경제에 유용한 무한 기술자원 에너지를 획득하는 효과를 구현하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 하부갑판, 내벽, 일층갑판 개념도
도 2은 본 발명에 따른 고정가속경사벽, 이층갑판, 외벽 개념도
도 3은 본 발명에 따른 상부 갑판, 일층 선실, 상부 갑판 시설물 개념도
도 4는 본 발명에 따른 내부 고정 가속 장치 부속 개념도 및 조립도
도 5는 본 발명에 따른 실린더 개념도 및 조립도
도 6은 본 발명에 따른 유입 및 유출 가변 가속 장치 조립도 및 개폐 개념도
도 7은 본 발명에 따른 하부갑판, 내벽, 외벽, 일층 갑판 조립도
도 8은 본 발명에 따른 고정 가속 경사벽, 내부 고정 가속 장치, 유입 가변 가속기, 유출 가변 가속기 조립도
도 9는 본 발명에 따른 이층갑판, 1층선실, 상부갑판 조립도
도 10은 본 발명에 따른 상부 갑판 시설 조립도 및 플랜트 선체, 내부 고정 가속 장치, 가변 가속 장치 조립 완성 개념도
도 11은 본 발명에 따른 수평축 가속 발전기와 수직축 가속 발전기의 수중 선실 구조 평면도 및 가변 가속 장치 작동 예에 따른 수류 가속
흐름도
도 12는 본 발명에 따른 육상의 수상과 바다의 해상에 설치되는 계류장치
개념도
도 13은 본 발명에 따른 육상의 수상에 계류되는 플랜트 및 바다의 해상에 계류되는 플랜트 개념도
도 14는 본 발명에 따른 대표도로서 바다의 해상에 계류된 수류 가속 발전
전력 수전해 그린수소 플랜트 개념도

이하 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의 되지 않은 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수류 가속 시스템에 의하여 전력을 생산하는 선박을 이용한 수전해 그린수소 생산 시스템 플랜트에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하부갑판, 내벽, 일층갑판 개념도로서 상부도로부터

하부갑판(110)은 플랜트선체(100)의 기본 바닥재로 하부갑판유입면(111)과 하부갑판내벽면(112) 그리고 하부갑판구멍(113)이 구비되어,

하부갑판(110)의 양끝단 좌, 우측에 외벽(160)과 하부갑판(110) 내측 전, 후측 끝단과 일치하게 내벽(120)을 장착하면 내벽(120)과 외벽(160) 사이, 하부갑판 (110)에 실린더실(114)를 형성하여 유입부와 유출부의 외벽(160)에 실린더(330)을 장착하는 역할을 하고

하부갑판구멍(113)에는 하부갑판내벽면(112)와 일층갑판(130) 사이로 상승 수류가 형성되어 플랜트선체(100) 후면을 부력하는 역할을 함으로서 계류장치(400)과 더불어 플랜트선체(100)가 육상의 수상과 바다의 해상에 안정적으로 계류하게 된다.(도 6, 7, 참조)

내벽(120)은 내벽유입고정가속면(121)과 내벽직선면(122)와 내벽후면(123) 이 구비되고 실린더구멍(124) 천성되되 내벽유입고정가속면(121) 상단이 내벽직선면(122) 상단 보다 높아 이층갑판(150)의 이층유입하강경사면(151)과 맞물리게 형성되어 하부갑판(110)의 내측 양쪽에 장착되고 내벽(120) 사이에 일층갑판(130)을 장착함으로서 이층갑판(150)과 더불어 수중선실 (180)을 형성하여 유입구인 내벽유입고정가속면(131)의 고정가속유입실(181)에서 수류를 1차로 가속하게 되고 유입가변가속기(310)의 개폐에 의하여 내벽(120) 외측면과 고정가속경사면(140) 외측, 외측수로실(186)을 통해 수류를 외부로 배수하게 된다.(도 7, 11 참조)

일층갑판(130)은 일층유입상승경사면(131)과 일층유입수평면(132)과 일층고정가속상승경사면(133) 그리고 일층유출수평면(134)이 구비되어 하부갑판(110)의 하부갑판유입면(111) 외측 끝단과 내벽(120) 내측에 장착되어 내부 상단에 고정가속경사벽(140)과 내부고정가속발전장치(200) 그리고 유입면과 유출면에 각 각 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)을 장착하고 내벽(120) 유입부와 상승하는 일층고정가속면(131)과 내부고정가속발전장치(200)의 고깔가속실(211)과 경사가속실(212) 그리고 직선가속실(213) 하부 면을 따라 고정가속유입실(181)에서 1차, 유입가변가속기(310)에서 2차로 가속된 수류를 3차, 4차의 단계적으로 가속시키며 유출가변가속기(320)의 개폐에 의하여 일층유출수평면(132)로 수류를 외부로 배수하는 역할을 하게된다.(도 7, 11 참조)

도 2은 본 발명에 따른 고정가속경사벽, 이층갑판, 외벽 개념도로서 상부도로부터

고정가속경사벽(140)은 상호 간격이 유입부는 넓고 유출부 측으로 좁도록 일층갑판(130) 내측 상부 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320) 사이에 고정가속경사벽(140) 양측 끝단과 일치하게 장착되어

고정 가속경사벽(140) 내측 면과 내부고정가속발전장치(200)의 고깔가속 실(211)과 경사가속실(212) 그리고 직선가속실 (213) 좌,우 측면을 따라 고정가속유입실 (181)에서 1차, 유입가변가속기 (310)에서 2차로 가속된 수류를 3차, 4차의 단계적으로 가속시키는 역할을 하게된다.

이층갑판(150)은 이층유입하강경사면(151)과 이층유입수평면(152)과 이층고정가속하강경사면(153)와 이층유출수평면(154)이 구비되고 이층경사면구멍(154)이 천공되어 내벽(110) 상단과 외벽 (160) 내부에 장착되면 이층갑판(150) 하부에 고정가속경사벽(140)과 내부고정가속발전장치(200) 그리고 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)를 창착하고 상부에 물정화기(191)과 수류가속발전전력수전해기 (192)와 물류창고(193) 그리고 권양기(194)가 장착된 평형물탱크(195)를 장착하여 내벽(120) 유입부와 하강하는 이층고정가속하강경사면 (152)와 내부고정가속발전장치(200)의 고깔가속실(211)과 경사가속실(212) 그리고 직선가속실(213) 상부 면을 따라 고정가속유입실(181)에서 1차, 유입가변가속기(310)에서 2차로 가속된 수류를 3차, 4차의 단계적으로 가속시키는 역할을 하게된다.(도 7, 9, 11 참조)

외벽(160)은 하부갑판(110) 외측 끝단에 상부갑판(170) 중심선에서 좌,우측 과 전, 후측 동일한 간격으로 장착되어 내측에 실린더실(114), 수중선실 (180), 일층선실(190)을 형성하는 역할을 하게된다.(도7, 9 참조)

도 3은 본 발명에 따른 상부 갑판, 일층 선실, 상부 갑판 시설물 개념도로서 상부도로부터

상부갑판(170)은 플랜트선체(100) 상단에 좌, 우, 전, 후 동일한 간격으로 장착되어 하부갑판(110)과 일층갑판(130) 그리고 외벽(160)과 이층갑판(160)과 더불어 수중선실(180)과 일증선실(190)을 형성하며 상부에 상부갑판시설(1701)을 상재하는 역할을 하게된다.(도 9 참조)

1층선실(190)은 권양기(194)가 양측 하단에 장착된 물정화기(191)과 수류가속발전전력수전해기(192)와 권양기(194)가 장착된 물류창고(173) 그리고 하부에 평형물탱크(195)가 구비된 개념도로서

수중선실(180)의 내부고정가속발전장치(200)에서 생산된 수류가속발전전력 (223)을 공급받아 평형물탱크(195)를 통해 물정화기(191)에서 정화된 물을 수류가속발전전력수전해기(192)에서 수류가속발전전력수전해그린수소(1921)을 생성하는 역할과

권양기(194)는 권양기밧줄(1941)을 수면에 기 설치된 계류장치(400)의 부위고리(421)에 묶어 플랜트선체(100)을 수면에 계류하는 역할과

평형물탱크(195)는 수상과 해상에서 물을 채워 플랜트선체(100)의 균형을 유지하고 물정화기(191)에 물을 공급하는 역할을 하게된다.

상부갑판시설(1701)은 관제실(171)과 그린수소탱크(172)와 선원실(173) 그리고 그린수소공급장치(174)로 구성된 개념도로서

관제실(171)은 플랜트선체(100)의 모든 설비와 기기를 제어하는 역할을 하고

그린수소탱크((172)와 그린수소공급장치(174)는 일층선실(190)의 수류가속발전전력수전해기(192)에서 생성된 수류가속발전전력그린수소(1921)을 저장하고 외부로 저장된 수류가속발전전력그린수소(1921)을 외부로 송출하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 내부 고정 가속 장치 부속 개념도 및 조립도로서 상부도로부터

상부 좌측도는 고깔가속실(211)과 경사가속실(212)과 직선가속실(213)이 구비되고 내부가속기구멍(214)가 형성된 내부고정가속기(210)과 상부 우측도는 발전기본체(221)과 발전기날개(222)로 구성된 수류가속발전기(220)로서

내부고정가속기(210)의 내부가속기구멍(214)에 수류가속발전기본체(221)이 내장되고 내부고정가속기(210) 외부에 다수의 내부가속기지지대(215)가 장착된 내부가속발전장치(200)로서 각 각의 내부가속기지지대(215)는 고정가속경사벽(140)과 일층갑판(130) 상부 그리고 이층갑판(150) 하부에 장착되는 수평축 수류가속발전기 (220) 형식과

또한 발전기본체(221)가 평형물탱크(195)에 장착되고 발전기날개(222)는 이층갑판(150)의 이층경사면구멍(154)를 통하여 고정가속발전실(184)에 장치되는 수직축 수류가속발전기(220) 형식이 있으나

본 발명에서는 수평축 수류가속발전기(220) 형식을 위주로 설명하기로 한다.(도4, 11 참조)

내부고정가속기(210)의 고깔가속실(211)과 경사가속실(212)과 직선가속실 (213)의 원형면들은 유입가변가속기(310) 그리고 고정가속경사벽(140)의 내측면과 더불어 수중선실(180)을 형성하여 고정가속유입실(181)에서 1차 가속된 수류를 2차, 3차, 4차의 단계적으로 가속하는 핵심적인 요소로 장착된 수류가속발전기(220)의 발전률을 2배 이상으로 향상하는 역할을 하고

내부고정가속기(210)에 장착된 수평축 수류가속발전기(220)나 평형물탱크 (195)에 장착된 수직축 수류가속발전기(220)은 발전기날개(222)만 고정가속발전실 (184)에 장착되어 가속된 수류에 의해 수류가속발전전력(223)을 생산하고 소진된 수류 운동에너지를 외부 상황에 적합하게 조정되는 유출가변가속기(320)의 개폐 각도에 따라 내부와 외부 영향없이 플랜트선체(100) 외부로 배수시키는 역할을 하게된다.

종전의 경우 발전기 날개가 발전기 본체 앞에 배열되고 발전기 후면에 유출가속기가 배치되어 있는 관계로 배수 통로가 좁아 가속된 수류가 전력을 생산하고 소진된 수류가 와류되어 외부로 배수하는 과정에서 문제가 발생되어 발전 효율이 떨어지는 치명적인 단점이 발생하였던바 핵심 기술인 내부고정가속기의 장착을 무의미하게 하는 문제를 본 발명은 해소하였다.

도 5는 본 발명에 따른 실린더 개념도 및 조립도로서 상부도로부터

상부 좌측도는 3단으로 구성된 실린더(300) 일측 끝단에 실린더고정판(331)이 장착되고 실린더고정판(331)은 유입부와 유출부의 내벽(120)에 형성된 실린더구 (124)의 위치와 수평하게 일치하는 외벽(160)에 각 각 장착하여 고정하게 되며

상부 우측도는 실린더브라켓구멍(3322)이 천공된 한 쌍의 실린더브라켓판 (3321)이 실린더바퀴(333)이 장착되어 거동할 수 있도록 실린더브라켓(332) 중심선에서 일정한 간격으로 장착된 실린더브라켓(332)과 실린더바퀴구(3331)이 형성된 실린더바퀴(333) 그리고 실린더바퀴(333)을 실린더브라켓(332)에 장착시키는 연결볼트너트(334)이다.

하부 우측도는 실린더(330)의 일측에 실린더고정판(331)과 반대측에 실린더브라켓(332)와 실린더바퀴(333)이 장착된 조립 개념도이고

하부 우측도는 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)에 장착되는 가속기브라켓(340)과 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)를 고정가속경사벽 (140)에 장착시키는 가속기경첩(350)의 장착 개념도로서

종전의 경우 실린더가 실린더 고정판과 실린더 브라켓만 장착되어 실린더 작동시 가속기 브라켓에 삽입된 실린더 브라켓이 끼어 작동 되지않아 수류 가속이 중단되는 치명적 단점을 초래하여 발전 효율을 저해하는 요소를 본 발명은 실린더 브라켓에 실린더브라켓판구멍이 형성된 한 쌍의 실린더 브라켓판을 장착하여 실린더 바퀴를 장착함으로 종전의 문제를 해결하였다.

도 6은 본 발명에 따른 유입 및 유출 가변 가속 장치 조립도 및 개폐 개념도로서 상부측 두 도면은 유입부 개폐도이고 하부측 두 도면은 유출측 개폐도로서

실린더(330)의 실린더고정판(331)이 유입부 내벽(120)에 형성된 실린더구멍 (124)의 위치와 수평하게 일치하는 외벽(160)에 장착하여 고정된 실린더(330)과 일치하는 위치와 매치되게 가속기브라켓(340)을 유입가변가속기(300) 외측에 장착하고 유입가변가속기(310)을 가속기경첩(350)으로 유입측 고정가속경사벽(140)과 일치하게에 고정하여 실린더(330)을 관제실(171)에서 제어함으로서 유입가변가속기 (310)을 열고 닫아 수류를 2차 가속하는 개념도와

실린더(330)의 실린더고정판(331)이 유출부 내벽(120)에 형성된 실린더구멍 (124)의 위치와 수평하게 일치하는 외벽(160)에 장착하여 고정된 실린더(330)과 일치하는 위치와 매치되게 가속기브라켓(340)을 유출가변가속기(320) 외측에 장착하고 유출가변가속기(320)을 가속기경첩(350)으로 유출측 고정가속경사벽(140)과 일치하게 고정하여 실린더(330)을 관제실(171)에서 제어함으로서 유출가변가속기 (320)을 열고 닫아 수류를 2차 가속하는 개념도이다.

도 7은 본 발명에 따른 하부갑판, 내벽, 외벽, 일층 갑판 조립도로서 상부도로부터

하부갑판(110)의 양 끝단 좌, 우측에 외벽(160)과 하부갑판(110) 내측 전, 후측 끝단과 일치하게 내벽(120)을 장착하고 하부갑판(110)의 하부갑판유입면(111) 내측 끝단과 내벽(120) 내측에 일층갑판(130)을 장착하는 조립도이고

도 8은 본 발명에 따른 고정 가속 경사벽, 내부 고정 가속 장치, 유입 가변 가속기, 유출 가변 가속기 조립도로서 상부도로부터

기 조립된 도 7의 하부도에서 고정가속경사벽(140)을 상호 간격이 유입부는 넓고 유출부 측으로 좁도록 중심선에서 상호 대칭되도록 일층갑판(130) 내측 상부 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320) 사이에 장착하고, 고정가속경사벽(140) 내부와 일층갑판(130) 상부에 내부고정가속발전장치(200)를 장착하며, 유입부와 유출부 측 고정가속경사벽(140) 끝단에 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)을 설치하는 조립도이며

도 9는 본 발명에 따른 이층갑판, 1층선실, 상부갑판 조립도로서 상부도로부터

기 조립된 도8의 하부도에서 이층갑판(150)을 내벽(110)과 고정가속경사벽 (140) 상단 그리고 외벽(160) 내부에 이층갑판(150)을 장착하여 형성된 일층선실 (190)에 물정화기(191)과 수류수류가속발전기전력수전해기(192)와 물류창고(193) 그리고 권양기(194)가 장착된 평형물탱크(194)를 설치하고 외벽(160) 상단에 전, 후, 좌, 우측에 동일한 간격으로 중심선에서 상호 대칭되도록 상부갑판(170)을 장착한 조립도 이다.

도 10은 본 발명에 따른 상부 갑판 시설 조립도 및 플랜트 선체, 내부 고정 가속 장치, 가변 가속 장치 조립 완성 개념도로서 상부도로부터

기 조립된 도 9의 하부도에서 상부갑판(170)에 관제실(172)와 수류가속발전수전해그린수소탱크(172) 그리고 선원실(173)을 설치하여 조립된 플랜트선체(100)는 육상의 수상과 바다의 해상에 설치되는 계류장치(400)와 더불어 완성되는 플랜트본체(100)이다.(도 14참조)

도 11은 본 발명에 따른 수평축 가속 발전기와 수직축 가속 발전기의 수중 선실 구조 평면도 및 가변 가속 장치 작동 예에 따른 수류 가속 흐름도로서

상부도는 수류가속발전기(220)이 장착된 내부고정가속발전장치(200)이 수중선실(180)에 장착된 수평축 수류가속발전기(220) 형식을 예시한 평면도와 단면도이고

중간도는 발전기본체(221)는 평형물탱크(194)에 장착되고 발전기날개(222)는 이층갑판(150)의 이층경사면구멍 (154)를 이용하여 고정가속발전실(184)에 장치되는 수직축 수류가속발전기(220) 형식을 예시한 평면도와 단면도이며

하부도는 수평축 및 수직축 수류가속발전기(220)이 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)이 유입부와 유출부의 실린더(330)의 작동으로 수류가 수중선실(180)의 고정가속유입실(181)에서 1차, 가변가속유입실(182)의 유입가변가속기 (310)과 내부고정가속기(210)의 고깔가속실(211)면을 통해 2차, 고정가속수로실 (183)에서 3차 그리고 고정가속발전실(184)에서 4차의 단계로 가속되어 발전기날개(222)를 가동하여 발전기본체(221)에서 수류가속발전전력(223)을 생산하여 육상에 공급하거나 육상과 먼 해상의 공해일 경우 수류가속발전전력(223)을 수류가속발전전력수전해기(192)에 공급하여 수류가속발전수전해그린수소(11921)을 생성하여 공급하는 예시도 이다.

3번째 도면부터 상세하게 설명하면 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기 (320)을 닫는 경우는 플랜트본체(100)를 예인선으로 이동중이거나 수리 또는 수류가속발전기(220) 거동 한계 이상 또는 이하의 수류 속도로 유속 변화시 조치로서 이때 수류는 유입부에서 외측수로실(186)을 통해 외부로 배수하게되고

4, 5번째 도면은 유속이 수류가속발전기(220) 거동에 이상적인 경우의 조치로서 수류 일부가 외측수로실(186)을 통해 외부로 배수되고

대부분의 수류가 가변가속유입실(182)와 고정가속수로실(183) 그리고 고정가속발전실(184)를 통해 1, 2, 3, 4차의 단계로 가속되어 고정가속발전실(184)에 설치된 발전기날개(222)를 회전시켜 수류가속발전전력(223)을 생산하는 역할을 하고 가변가속유출실(185)를 통해 외부로 배수되며

6번째 도면은 유속이 수류가속발전기(220) 거동 이하 직전까지의 조치로서 고정가속유입실(181)과 가변가속유입실(182)와 고정가속수로실(183) 그리고 고정가속발전실(184)를 통해 단계적으로 가속되어 고정가속발전실(184)에 설치된 발전기날개 (222)를 회전시켜 수류가속발전전력(223)을 생산하는 역할을 하고 가변가속유출실 (185)를 통해 외부로 배수되는 것을 예시한 평면도로서

이를 6번째와 7번째 도면을 수치화하여 (수류 자연 유속 0.3m/s, 발전기 날개 직경2.5m 동일 기준) 이론적 수류의 유속과 발전량을 계산하여 보면 본 발명의 핵심 기술인 내부고정가속발전장치(200)의 중요성을 알게된다.

7번째 도면의 경우 고정가속유입실(181)의 면적 100㎡(10mX10m), 가변가속유입실(182)의 면적 64㎡(8mX8m), 고정가속발전실(184)의 면적 9㎡(3mX3m)의 경우

연속방정식(A1*V1=A2*V2)에 의하면 V2=A1*V1/A2로서 고정가속유입실(181)의 유속V1=0.3m/s*100㎡ / 64㎡=0.46m/s이고 가변가속유입실(182)의 유속V2=0.46*64 / 9=3.27m/s가 되어 이를 해류 발전량 공식에 의하여 P(kw)=0.5ρAV^3이므로 P(kw)= 0.5*1.0ton*(π*(1.25m^2)*(3.27m/s^3)=85kw가 되고

6번째 도면의 경우 내부고정가속발전장치(200)에 의하여 고정가속유입실 (181)의 면적 100㎡, 가변가속유입실(182)의 면적 64㎡-(π*2^2)=51.44㎡, 고정가속수로실 (183)의 면적 36㎡-(π*1.5^2)=28.93㎡, 고정가속발전실(184)의 면적 9㎡-(π*1^2 )=5.86㎡가 되어

고정가속유입실(181)의 유속V1=0.3m/s*100㎡ / 51.44㎡=0.58m/s이고 가변가속유입실(182)의 유속V2 =0.58*51.44 / 28.93=1.03m/s가 되며 고정가속수로실(183)의 유속V3 =1.03*28.93 / 5.86=5.08m/s가 되어 P(kw)=0.5*1.0*(π*(1.25^2)* (5.08^3)=321kw가 되어 7번째 발전량의 3.7배가 넘는 것을 알수가 있다.

이는 소형 플랜트의 경우이고 대형 플랜트나 자연 유속이 증속하게 되면 발전량의 격차는 수배로 배가될 것으로 예상된다.

상기와 같이 플랜트선체(100)은 0.3m/s 이상의 강과 해상에서 광역으로 활용이 가능하고 유입가변가속기(310)과 유출가변가속기(320)에 의거 장시간 일정한 유속을 유지하여 발전 시간이 안정적으로 연장되며 내부고정가속발전장치(200)으로 유속을 가속하여 발전량 증가로 가성비가 높은 재생전력과 그린수소를 생산하는 기술자원 에너지 생산설비 이다.

도 12는 본 발명에 따른 육상의 수상과 바다의 해상에 설치되는 계류장치 개념도로서 본 발명의 대표도이다.

상부도는 일측 방향으로 흐르는 육상의 수상이나 바다의 해류 처럼 일방향으로 흐르는 수면에 설치되는 계류장치(400)으로 상류측 수상에 부위고리(421)과 부위등(422) 그리고 부위밧줄 (423)으로 구성된 부위(420)과 수중 지면속에 기초고리(411)이 장착된 부위기초 (410)이 부위밧줄(423)로 연결된 2조가 설치되고 하류측 수상에 부위밧줄(423)으로 연결된 부위(420)과 부위기초(410)이 1조가 설치된 예시도이고

하부도는 밀물과 썰물이 존재하여 수류가 이방향으로 흐르는 바다의 해상에 설치되는 계류장치(400)으로 계류될 수류가속발전전력수전해그린수소생성수단(500)의 유입부와 유출부 양측에 부위(410)과 부위기초(420)이 각 각 3조가 설치된 계류장치 예시도이다.

도 13은 본 발명에 따른 육상의 수상과 바다의 해상에 설치되는 수류가속발전수전해그린수소플랜트 계류 개념도로서

상부도는 일측 방향으로 흐르는 육상의 수상과 바다의 해류에 설치되는 플랜트본체(100)이 설치된 예시도로 상류측(또는 수류 유입 방향)이 유입부이고 하류측 (또는 수류 유출 방향)이 유출부로 상류측 부위(420)의 부위고리(421)에 물정화기 (191)에 장착된 권양기(194)의 권양기밧줄(1941)을 묶고 평형물탱크(194)에 장착된 권양기(194)의 권양기밧줄(1941)을 하류측 부위(220)의 부위고리(421)에 묶어 계류 완료된 예시도 이고

하부도는 밀물과 썰물이 작용하는 바다의 조류 해상에 설치되는 플랜본체 (100)이 설치된 예시도로 밀물시 수류 유입 방향측 부위(420)의 부위고리(421)에 물정화기(191)에 양측에 장착된 권양기(194)의 권양기밧줄(1941)을 묶고 평형물탱크(194)에 장착된 권양기(194)의 권양기밧줄(1941)을 수류 유출 방향측 부위(220)의 부위고리(421)에 묶어 계류 완료된 예시도 이고

썰물 주기가 되면 수류 방향이 바뀌기 전에 유출부 권양기밧줄(1941)을 풀어 유입부 권양기밧줄 (1941) 중 하나를 풀고 연결한 후 유입가변가속기(310)를 닫고 나머지 유입부 권양기밧줄(1941)을 풀어 수류 방향이 바뀌어 플랜트선체(100)의 유입부가 수류방향으로 선회가 완료되면 나머지 유입부 권양기밧줄(1941)을 부위고리(421)에 묶고 유출부 권양기밧줄(1941)도 유출부 부위고리 (421)에 묶어 발전준비가 완료되면 유입가변가속기(310)을 열고 수류를 단계적으로 가속하여 발전을 재계하는 하는것을 예시한 개념도로서

종전의 경우 플랜트에 평형물탱크도 없이 계류장치 1개소로 가동하는 플랜트는 각양 각색의 외부 영향에 취약한 문제를 가지고 있어 본 발명은 플랜트 내부에 평형물탱크와 다수의 계류장치를 설치하여 플랜트 선체가 외부의 영향으로부터 안전하고 안정적으로 365일 운영할 수 있도록 하였다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명하였으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일뿐

본발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 플랜트선체
110 : 하부갑판 111 : 하부갑판유입면
112 : 하부갑판내벽면 113 : 하부갑판구멍
114 : 실린더실
120 : 내벽 121 : 내벽유입고정가속면
122 : 내벽직선면 123 : 내벽후면
124 : 실린더구
130 : 일층갑판 131 : 일층유입상승경사면
132 : 일층유입수평면 133 : 일층고정가속상승경사면
134 : 일층유출수평면
140 : 고정가속경사벽
150 : 이층갑판 151 : 이층유입하강수평면
152 : 이층유입수평면 153 : 이층고정가속하강경사면
154 : 이층유출수평면 155 : 이층경사면구멍
160 : 외벽
170 : 상부갑판 1701 : 상부갑판시설
171 : 관제실 172 : 그린수소탱크
173 : 선원실 174 : 그린수소공급장치
180 : 수중선실 181 : 고정가속유입실
182 ; 가변가속유입실 183 : 고정가속수로실
184 ; 고정가속발전실 185 : 가변가속유출실
186 : 외측수로실
190 : 일층선실 191 : 물정화기
192 : 수류가속발전전력수전해기 1921 ; 수류가속발전전력수전해그린수 소
193 : 물류창고
194 : 권양기 1941 ; 권양기밧줄
195 : 평형물텡크
200 : 내부고정가속발전장치
210 : 내부고정가속기 211 : 고깔가속실
212 : 경사가속실 213 : 직선가속실
214 : 내부가속기구 215 : 내부가속기지지대
220 : 수류수류가속발전기 221 : 발전기본체
222 : 발전기날개 223 : 수류가속발전전력
300 : 가변가속장치
310 : 유입가변가속기 311 : 유입가속기브라켓
312 : 유입가속기경첩
320 : 유출가변가속기
330 : 실린더 331 : 실린더고정판
332 : 실린더브라켓 3321 ; 실린더브라켓판
3322 : 실린더브라켓구
333 : 브라켓바퀴 브라켁바퀴구멍
334 : 연결볼트너트
340 : 가속기브라켓
350 : 가속기경첩
400 : 계류장치
410 : 부위기초 411 ; 기초고리
420 : 부위 421 : 부위고리
422 : 부위등 423 : 부위밧줄
500 : 수류가속발전수전해그린수소생성수단

Claims

플랜트가 예인선에 의해 설치 예정 수면에 계류되면 플랜트로 유입되는 수류의 가속을 유도하여 전력을 생산하고 그 생산된 전력을 이용한 그린수소를 생성하는 시스템에 있어서,
상기 시스템은
육상의 강이나 바다의 해상에 부상하여 이동이나 계류 가능한 플랜트의 형상을 갖되 이동 방향으로 유속이 가속된 수류가 유입될 수 있도록 구비되는 플랜트선체(100);
상기 플랜트선체(100) 내부에 설치되되 가속된 수류를 이용하여 수류가속 발전전력(223)이 생산될 수 있도록 하는 내부고정가속발전장치(200); 및
상기 내부고정가속발전장치(200)과 전기적으로 연결되게 플랜트선체(100)에 설치되되 생산된 수류가속발전전력(223)을 공급받아 수전해(물 분해)에 의한 그린수소생성수단(500); 을 장착한 1층선실(190)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제1항에 있어서,
상기 플랜트본체(100)은
가속된 수류가 유입될 수 있게 해상에 이동 및 계류 가능하게 부상하는 하부갑판(110); 과 내벽(120); 과 일층갑판(130); 과 고정가속경사벽(140); 과 이층갑판(150); 과 외벽(160); 그리고 상부갑판(170); 으로 구성되고;
상기 플랜트본체(100)이 수면에 계류할 수 있도록 구비되는 계류장치 (400); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제2항에 있어서,
상기 하부갑판(110)은
판재 형상으로 이루어져 하부갑판유입면(111)과 하부갑판내벽면(112)가 구비되어 있고 하부갑판구멍(113)이 천공되어
하부갑판(110)의 하부갑판유입면(111)과 하부갑판내벽면(112) 외부 양측 끝 단에 소정의 높이를 갖도록 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 외벽(160); 및
하부갑판(110)의 하부갑판유입면(111)과 하부갑판내벽면(112) 내부 양측 끝 단에 외벽(160) 보다 낮은 높이를 갖도록 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 내벽(120); 및
상기 내벽(120) 상단에 지지될 수 있게 상기 하부갑판(110)과 수직 방향으로 서로 마주보게 설치되는 이층갑판(150); 및
상기 이층갑판(150)과 이어지지 않게 상기 이층갑판(150) 하부에 서로 마주보도록 이웃하게 하부갑판(110) 상부에 일층갑판(130)이 배치되되 그 사이 에는 상기 내부고정가속발전장치(200)과 고정 가속경사벽(140)이 배치되는 수중선실 (180); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제2항에 있어서,
상기 내벽(120)이 내벽유입가속면(121)과 내벽직선면(122)과 내벽후면 (123)이 구비되되 유입부와 유출부에 실린더구멍(124)가 천공 형성되고 내벽유입가속면(121) 상단이 내벽직선면(122) 상단 보다 높은 것을 특징 으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제2항에 있어서,
상기 일층갑판(130)이 일층유입상승경사면(131)과 일층수평유입면(132)와 일층고정가속상승경사면(133) 그리고 일층수평유출면(134)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제2항에 있어서,
상기 이층갑판(150)이 이층유입하강경사면(151)과 이층수평유입면(152)와 이층고정가속하강경사면(153) 그리고 이층수평유출면(154)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제3항에 있어서,
상기 수중선실(180)은
상기 하부갑판(110)의 하부갑판유입면(111)과 내벽(120)의 내벽유입고정 가속면(121) 양측과 이층갑판(150)의 이층수평유입면(151)로 구성되는 고정가속 유입실(181); 및
상기 일층갑판(130)의 일층수평유입면(131)과 내벽(120)의 내벽직선면 (121) 양측 그리고 이층갑판(150)의 이층수평유입면(151)과 한 쌍의 유입가변 가속기(310); 면 그리고 가변가속장치(200)의 내부고정가속기(210)중 고깔가속 실(211); 로 구성되는 가변가속유입실(182); 및
상기 일층갑판(130)의 일층고정상승가속면(131)과 고정가속경사벽(140)의 내측면 양측과 이층갑판(150)의 이층고정하강가속면(151) 그리고 가변가속장치 (200)의 내부고정가속기(210)중 경사가속실(212)로 구성되는 고정가속수로실 (182); 및
상기 일층갑판(130)의 일층고정상승가속면(131)과 고정가속경사벽(140)의 내측면 양측과 이층갑판(150)의 이층고정하강가속면(151) 그리고 가변가속장치 (200)의 내부고정가속기(210)중 직선가속실(213)으로 구성되는 고정가속발전실 (182); 및
상기 일층갑판(130)의 일층수평유출면(133)과 내벽(120)의 내벽직선면 (121) 양측 그리고 이층갑판(150)의 이층수평유출면(153)과 한 쌍의 유출가변 가속기(320); 으로 구성되는 가변가속유출실(185); 그리고
상기 가변가속유입실(182)의 유입가속기(310)과 가변가속유출실(320)의 유출가속기(320)의 개폐로 수류가 내벽직선면(121)과 고정가속경사벽(140) 외측 면으로 통과하여 외부로 배수되는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제1항에 있어서,
상기 내부고정가속발전장치(200); 는
상기 내부고정가속기(210) 그리고 수류가속발전기(220)으로 구성되고
상기 내부고정가속기(210)은 고깔가속실(211)과 경사가속실(212)와 직선가속실 (213)가 구비되고 내부가속기구(214)가 형성되어 있어
발전기본체(221)과 발전기날개(222)로 구성된 수류가속발전기(220)이 내부가속기구멍(214)를 통해 직선가속실(213)에 발전기본체(221)이 장착되는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제7항에 있어서,
유입가변가속기(310)는
가속기브라켓(340) 그리고 가속기경첩(350)로 구성되어 가속기브라켓 (311)은 유입가변가속기(310) 일측에 장착되고 장착된 면이 내벽(120) 에 생성된 실린더구(124) 측을 마주하게 가속기경첩(350)를 이용하여 유입부 고정 가속 경사벽(140) 끝단 양측에 장착하여 유입부 가속기브라켓(340) 내부에 실린더 (330); 의 실린더브라켓(332)를 장착하는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제7항에 있어서,
유출가변가속기(320)은
가속기브라켓(340) 그리고 가속기경첩(350)로 구성되어 가속기브라켓 (311)은 유출가변가속기(320) 일측에 장착되고 장착된 면이 내벽(120) 에 생성된 실린더구(124) 측을 마주하게 가속기경첩(350)를 이용하여 유입부 고정 가속 경사벽(140) 끝단 양측에 장착하여 유출부 가속기브라켓(340) 내부에 실린더 (330); 의 실린더브라켓(332)를 장착하는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제7항과 제8항에 있어서
실린더(330)은 실린더고정판(331) 그리고 실린더브라켓(332); 로 구성 되고
상기 실린더브라켓(332)는 실린더브라켓구멍(3322)가 천공된 한 쌍의 실린 더브라켓판(3321)이 실린더브라켓(332) 중심선에서 대칭되게 부착되고 실린더브라켓(332)의 실린더브라켓판구멍(3322) 사이에 볼트너트로(3340로 브라 켓바퀴(333)를 장착한 실린더브라켓(332)이 실린더고정판(331) 맞은편 실린더 (330)에 장착되어
내벽(120) 실린더구(124)를 통해 실린더고정판(331)이 외벽(160)에 부착 되고 실린더실(124)과 가변가속유입실(182)에 장착되어진 실린더(330)의 실린더 브라켓(332)가
상기 가속기브라켓(340) 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 수류 가속 에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제2항에 있어서,
계류장치(400)은
부위기초(410); 및 부위(420)으로 구성되되
상기 부위기초(410)에는 기초고리(411)가 부비되고
상기 부위(420)에는 부위고리(421) 그리고 부위등(422)가 부비되는 것을 특징으로 하는 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템
제1항에 있어서,
물정화기(191)과 수류가속발전전력수전해기(192)와 권양기(194)가 장착된 물류창고(193) 그리고 평형물탱크(195)가 상기 1층선실(190)에 설치되되 상기 내부고정가속발전장치(200)에서 생산된 수류가속발전전력(223)을 공급 받아 수류가속 발전전력수전해기(192)에서 생산된 수류가속발전전력그린수소(1921)을 상부갑판시설 (1701)의 그린수소탱크(173)에 저장하는 것을 특징으로 하는 수류가속발전전력수전해그린수소생성수단(500)의 수류 가속에 의한 전력을 생산하는 플랜트를 이용한 수전해 그린수소 생성 시스템