KR20230050576A - 파력 발전 시스템 - Google Patents

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KR20230050576A
KR20230050576A KR1020210133599A KR20210133599A KR20230050576A KR 20230050576 A KR20230050576 A KR 20230050576A KR 1020210133599 A KR1020210133599 A KR 1020210133599A KR 20210133599 A KR20210133599 A KR 20210133599A KR 20230050576 A KR20230050576 A KR 20230050576A
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power generation
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wave
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성용준
오정수
하로 마르코 폴로 에스피노자
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주식회사 인진
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Abstract

파력 발전 시스템을 제공한다. 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 수면 위 또는 수면 아래를 부유하며 운동에너지를 발생시키는 가동물체; 상기 가동물체에 의해 발생된 운동에너지를 전달하기 위한 적어도 한 개의 장력전달부재를 포함하는 동력전달부; 상기 동력전달부를 통해 전달받은 가동물체의 운동에너지를 회전 운동에너지의 형태로 변환하는 운동변환부를 포함하는 동력변환부; 상기 동력변환부에서 변환된 회전 운동에너지를 통해 전기에너지를 발생시켜 전력을 생산하는 전력생산부; 및 상기 가동물체의 주파수를 조절하는 적어도 한 개의 주파수조절부를 포함할 수 있다.

Description

파력 발전 시스템{WAVE GENERATION SYSTEM}
아래의 설명은 파력 발전 시스템에 관한 것이다.
전기를 발생시킬 수 있는 발전방법으로는 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 예로 들 수 있다. 위와 같은 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하다. 뿐만 아니라, 위와 같은 발전방법들은 발전을 위한 고가의 자원을 필요로 하고, 환경오염을 발생시킨다는 문제가 있다. 예를 들어, 화력발전의 경우 발전 설비를 가동시키기 위해서 막대한 양의 석유 또는 석탄 에너지가 필수적으로 공급되어야 한다. 또한, 원자력발전의 경우, 방사능 유출과 핵폐기물 처리에 있어서 환경적 및 재정적으로 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고, 안전하며, 환경 친화적인 발전방법이 요구되고 있는데, 그 중 하나가 파도의 움직임을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 파력발전방식이다.
파력 발전 시스템은 파도의 에너지를 포획하기 위해, 해수면 또는 해수면 아래에 부유하는 가동물체를 구비하게 된다. 전력 생산 효율을 높이기 위하여, 파도의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있는 파력 발전 시스템이 요구된다. 이를 위하여, 파도의 진동수에 따라 가동물체의 진동수를 조절할 수 있는 파력 발전 시스템이 요구되는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 목적은 가동물체의 주파수를 조절할 수 있는 파력 발전 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 가동물체의 주파수를 파도의 주파수와 공진을 일으키도록 조절하는 파력 발전 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 가동물체의 주파수를 파도의 주파수와 상쇄되도록 조절하는 파력 발전 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 파도의 주파수를 감지하여 자동으로 가동물체의 주파수를 조절할 수 있는 파력 발전 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 파도의 수면 또는 수면 아래를 부유하며 운동에너지를 발생시키는 가동물체; 상기 가동물체에 의해 발생된 운동에너지를 전달하기 위한 적어도 한 개의 장력전달부재를 포함하는 동력전달부; 상기 동력전달부를 통해 전달받은 가동물체의 운동에너지를 회전 운동에너지의 형태로 변환하는 운동변환부를 포함하는 동력변환부; 상기 동력변환부에서 변환된 회전 운동에너지를 통해 전기에너지를 발생시켜 전력을 생산하는 전력생산부; 및 상기 가동물체의 주파수를 조절하는 적어도 한 개의 주파수조절부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는, 상기 파도의 주파수와 공진을 일으키도록 하는 제1 상태 및 상기 파도의 주파수와 상쇄되도록 하는 제2 상태 사이에서 상기 가동물체의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 파도의 주파수를 감지할 수 있는 감지부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 감지부에서 감지된 파도의 주파수를 기초로, 상기 주파수조절부가 상기 가동물체의 주파수를 조절하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는, 일단이 가동물체에 연결되고 적어도 일부가 해저에 연결되는 와이어를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 와이어는 탄성 있는 소재로 형성되며 상기 주파수조절부는 상기 와이어의 탄성력을 변동시켜 상기 가동물체의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는, 상기 해저에 고정되며 상기 해저 및 와이어의 적어도 일부를 연결하는 롤링부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 롤링부재는 롤링 축을 중심으로 회전하면서 상기 와이어를 인장 또는 수축시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는, 상기 와이어의 타단에 연결되며 부력을 조절하여 상기 와이어를 인장 또는 수축시킬 수 있는 제1 부력조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 제1 부력조절부는, 내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 중립 상태에서 상기 와이어는 상기 해저를 향하여 처진 형태로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 파도에 의해 상기 가동물체가 지정된 거리를 초과하여 이동 시, 상기 적어도 한 개의 주파수조절부의 와이어는 팽팽한 상태가 되어 탄성력을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 와이어는 복수개의 와이어부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 각각의 와이어부재는 선택적으로 상기 가동물체 및 해저를 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는 상기 와이어의 중력을 변동시켜 상기 가동물체의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는, 상기 와이어의 적어도 일부에 연결되며 부력을 조절하는 제2 부력조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 제2 부력조절부는, 내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은, 상기 주파수조절부는 상기 롤링부재를 롤링 축을 중심으로 회전시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은 파도의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템은 태풍 등으로 인한 손상을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부의 작동도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 주파수조절부의 개략도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 도 4의 A부분의 확대도이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부의 작동도이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부의 작동도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템의 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부의 작동도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템의 개략도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)의 개략도이다.
도 1을 참조하면 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)은 파도의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산할 수 있다. 일 실시 예에서, 파력 발전 시스템(1)은 가동물체(11), 동력전달부(12), 동력변환부(13), 전력생산부(14) 및 주파수조절부(15)를 포함할 수 있다.
가동물체(11)는 파도의 수면 또는 수면 아래를 부유하며, 파도의 위치에너지 및/또는 운동에너지를 흡수하여, 6자유도 운동에 의해 운동에너지를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 가동물체(11)는 파도의 움직임에 따라 x, y, z 축을 따라 변이운동(heave, surge, sway)을 하거나, 요우(yaw), 피치(pitch), 롤(roll)의 회전운동을 함으로써, 총 6자유도(6 Degree of Freedom) 운동을 하게 된다. 예를 들어, 가동물체(11)는 파도에 부유하여 파도의 움직임에 따라 움직이도록 형성되는 부이(buoy) 또는 부표 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
동력전달부(12)는 가동물체(11)에 의해 발생된 운동에너지를 복수의 장력전달부재(121)를 통해 전달할 수 있다. 다시 말해, 동력전달부(12)는 가동물체(11)의 움직임에 의해 발생한 운동에너지를 전달하기 위한 적어도 한 개의 장력전달부재(121)와 장력전달부재(121)를 해저 등에 고정시키는 고정부재(122)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 장력전달부재(121)는 가동물체(11)의 파도에 의한 다방향의 움직임을 선형의 왕복 운동으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 장력전달부재(121)는 일단이 가동물체(11)에 연결되고 타단이 동력변환부(13)에 연결되는 로프, 체인, 스프로킷 및 벨트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 고정부재(122)는 해저에 설치되어 장력전달부재(121)를 고정시키고, 장력전달부재(121)의 설치방향을 조정할 수 있다. 다시 말해, 장력전달부재(121)는 고정부재(122)를 중심축으로 하여 일정 범위 내에서 움직일 수 있다. 예를 들어, 고정부재(122)는 복수의 롤러 또는 도르래를 포함할 수 있다.
동력변환부(13)는 동력전달부(12)를 통해 전달받은 가동물체(11)의 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환하고, 변환된 회전 운동에너지를 증폭시켜 전력생산부(14)에 전달할 수 있다. 동력변환부(13)는 운동변환부, 유압회로 및 변속 기어를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 운동 변환부는 동력전달부(12)를 통해 전달받은 가동물체(11)의 운동에너지를 회전 운동에너지의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 운동 변환부는 장력전달부재(121)의 왕복 선형 운동을 일 방향의 회전 운동으로 변환하는 회전축 또는 드럼 등의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 운동변환부는 원웨이 클러치(one way clutch)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 유압회로는 운동 변환부에서 변환한 회전 운동에너지를 통해 유체를 이동시켜 유체의 압력과 체적의 형태로 에너지를 변환 및 저장하여 회전 운동에너지를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 유압회로는 유체가 이동하는 유체통로를 포함할 수 있다. 또한, 유압회로는 유체통로와 연결되어 유체의 움직임에 의해 회전 운동하는 유압 모터를 포함할 수 있다. 결과적으로, 유압회로는 운동변환부의 회전 운동에너지를 통해 유체통로 내부에서 유체를 이동시킴으로써, 유체의 압력과 체적 형태의 에너지를 발생시키고, 유체의 이동에 의해 유압모터가 회전하여, 보다 큰 회전 운동에너지를 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 변속 기어는 복수의 기어를 통해 운동 변환부에서 변환한 회전 운동에너지를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 변속 기어는 기어비가 각각 상이가 복수의 기어를 순차적으로 연결하여, 회전 운동에너지를 서서히 증폭시킬 수 있다.
전력생산부(14)는 동력변환부(13)에서 변환된 회전 운동에너지를 통해 전기에너지를 발생시켜 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 전력생산부(14)는 동력변환부(13)에 의해 발생한 회전 운동에너지를 통해 전자기력을 발생시켜 전력을 생산할 수 있다.
주파수조절부(15)는 적어도 한 개로 구비되며 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는, 파도의 주파수와 공진을 일으키도록 하는 제1 상태 및 파도의 주파수와 상쇄되도록 하는 제2 상태 사이에서 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 파력 발전 시스템(1)의 정상적인 운전 과정에서, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 제1 상태로 조절하여 가동물체(11)의 움직임에 의해 발생하는 운동에너지를 극대화시킬 수 있다. 따라서, 파력 발전 시스템(1)은 파도의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있다. 또한, 예를 들어, 태풍 등 위험 상황에서, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 제2 상태로 조절하여 가동물체(11)의 움직임에 의해 발생하는 운동에너지를 최소화시킬 수 있다. 따라서, 과도한 가동물체(11)의 운동에너지 발생으로 인한 파력 발전 시스템(1)의 손상을 최소화할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)가 파도에 의해 휩쓸려 가지 않도록 기능할 수 있다. 예를 들어, 주파수조절부(15)는 가동물체(11) 및 해저를 연결하는 앵커(anchor)역할을 할 수 있다.
일 실시 예에서, 동력변환부(13) 및 전력생산부(14)는 해안 연안에 설치될 수 있다. 다시 말해, 동력변환부(13) 및 전력생산부(14)는 가동물체(11), 동력전달부(12) 및 주파수조절부(15)와 달리 지상에 설치됨으로써, 관리가 용이하고 해수에 의한 부식 문제가 방지될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)의 작동도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 복수개의 주파수조절부(15)는 가동물체(11)에 대하여 길이방향으로의 외력을 가할 수 있다.
일 실시 예에서, 가동물체(11)가 중립 상태(예: 도 2a)에 있는 경우, 각각의 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력은 서로 대응될 수 있다. 예를 들어, 각각의 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력은 서로 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 가동물체(11)가 중립 상태가 아닌 상태(예: 도 2b)에 있는 경우, 각각의 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력은 서로 상이할 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력의 합은, 가동물체(11)가 중립 방향(D)으로 이동되도록 작용할 수 있다.
따라서, 각각의 장력 조절부가 가동물체(11)에 가하는 외력을 조절하여, 파도에 의해 운동하는 가동물체(11)가 중립 상태로 복원되는 주기를 조절할 수 있다. 이를 이용하여, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)은 파도의 주파수를 감지하여 가동물체(11)의 주파수를 자동으로 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 파력 발전 시스템(1)은 감지부(16) 및 제어부(17)를 더 포함할 수 있다.
감지부(16)는 파도의 주파수를 감지할 수 있다. 예를 들어, 감지부(16)는 파도의 파주기를 측정하는 방식으로 파도의 주파수를 감지할 수 있다.
제어부(17)는 감지부(16)에서 감지된 파도의 주파수를 기초로, 주파수조절부(15)가 가동물체(11)의 주파수를 조절하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(17)는, 주파수조절부(15)가 감지된 파도의 주파수에 대응되도록 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 파력 발전 시스템(1)의 정상적인 운전 과정에서, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 제1 상태로 조절할 수 있다. 따라서, 제어부(17)가 파도의 진동수에 대응하여 실시간으로 가동물체(11)의 진동수를 조절함에 따라, 파력 발전 시스템(1)의 발전 효율을 극대화할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는, 가동물체(11)의 움직임에 의해 발생하는 운동에너지가 지정된 범위를 초과하면, 가동물체(11)의 주파수를 제2 상태로 조절할 수 있다. 따라서, 태풍 등 위험 상황에 의한 파력 발전 시스템(1)의 손상을 최소화할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)의 개략도이며, 도 5는 일 실시 예에 따른 도 4의 A부분의 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)는 탄성력을 이용하여 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 와이어(151) 및 롤링부재(152)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 와이어(151)는 일단이 가동물체(11)에 연결되고 적어도 일부가 해저에 연결될 수 있다. 예를 들어, 와이어(151)는 길이방향을 가지는 선형으로 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 와이어(151)는 유연한 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 와이어(151)의 형태 및 재질이 이에 한정되는 것은 아니다. 와이어는, 예를 들어, 체인 및/또는 로프를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 와이어(151)는 탄성 있는 소재로 형성될 수 있다. 주파수조절부(15)는, 일 실시 예에서, 와이어(151)의 탄성력을 변동시킬 수 있다. 따라서, 와이어(151)의 탄성력 변동으로 인하여, 와이어(151)가 가동물체(11)에 가하는 외력이 변동될 수 있다. 이로 인해, 가동물체(11)의 주파수가 조절될 수 있다. 즉, 주파수조절부(15)는 와이어(151)의 탄성력을 변동시켜 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 롤링부재(152)는 해저에 고정되며, 해저 및 와이어(151)의 적어도 일부를 연결할 수 있다. 예를 들어, 와이어(151)의 타단은 롤링부재(152)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 롤링부재(152)는 롤링 축을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서, 롤링부재(152)가 일방향으로 회전됨에 따라, 와이어(151)의 적어도 일부가 롤링부재(152)에 감겨져 와이어(151)가 인장될 수 있다. 반면, 롤링부재(152)가 반대 방향으로 회전됨에 따라, 와이어(151)의 적어도 일부가 롤링부재(152)에서 풀려 와이어(151)가 수축될 수 있다. 즉, 롤링부재(152)는 롤링 축을 중심으로 회전하면서 와이어(151)를 인장 또는 수축시킬 수 있다. 따라서, 와이어(151)가 인장 또는 수축됨에 따라, 와이어(151)의 탄성력이 변동할 수 있다. 이로 인해, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 롤링부재(152)를 롤링 축을 중심으로 회전시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부는 중심 축을 중심으로 회전하는 적어도 한 개의 모터를 포함할 수 있다. 구동부가 롤링부재(152)를 회전시킴에 따라, 롤링부재(152)는 와이어(151)를 인장 또는 수축시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)의 작동도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)는 탄성력을 이용하여 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 와이어(151), 롤링부재(152) 및 제1 부력조절부(153)를 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 와이어(151) 및 롤링부재(152)는 도 4 및 도 5의 와이어(151) 및 롤링부재(152)와 실질적으로 동일하므로, 이와 중복되는 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
일 실시 예에서, 와이어(151)의 타단은 제1 부력조절부(153)에 연결되며, 와이어(151)의 적어도 일부는 롤링부재(152)에 연결될 수 있다. 따라서, 와이어(151)가 인장 또는 수축됨에 따라 롤링부재(152)는 도르래로 기능할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 부력조절부(153)는 중력이 작용하는 방향의 반대 방향으로 부력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제1 부력조절부(153)는 와이어(151)를 인장시키는 방향으로 부력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 부력조절부(153)는 내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 부력조절부(153)는 공기를 배출 및 유입시키는 방식으로 내부에 유입된 바닷물의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에서, 제1 부력조절부(153)는 내부에 바닷물을 유입시켜 부력을 감소시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 6b에서, 제1 부력조절부(153)는 내부로부터 바닷물을 배출시켜 부력을 증가시킬 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제1 부력조절부(153)의 부력 조절 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 부력조절부(153)의 부력 조절로 인하여 와이어(151)의 인장 정도를 조절할 수 있다. 따라서, 와이어(151)의 인장 정도에 따라, 와이어(151)의 탄성력이 변동할 수 있다. 이로 인해, 주파수조절부(15)는 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15a, 15b)의 작동도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15a, 15b)는 탄성력을 이용하여 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15a, 15b)는 와이어(151a, 151b)를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 와이어(151a, 151b)는 도 4 및 도 5의 와이어(151)와 실질적으로 동일하므로, 이와 중복되는 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
일 실시 예에서, 중립 상태에서(예: 도 7a), 와이어(151a, 151b)는 해저를 향하여 처진 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 와이어(151a, 151b)는 가동물체(11)에 탄성력을 가하지 않을 수 있다.
일 실시 예에서, 파도에 의해 가동물체(11)가 지정된 거리(S)를 초과하여 이동 시(예: 도 7b), 적어도 한 개의 주파수조절부(15a)의 와이어(151a)는 팽팽한 상태로 형성될 수 있다. 따라서, 팽팽한 상태의 와이어(151a)는 가동물체(11)에 탄성력을 가할 수 있다. 또한, 해저를 향하여 처진 다른 주파수조절부(15b)의 와이어(151b)는 가동물체(11)에 탄성력을 가하지 않을 수 있다.
따라서, 가동물체(11)의 이동 거리에 따라, 와이어(151a, 151b)의 탄성력의 발생 유무 및 크기가 달라질 수 있다. 이로 이용하면, 주파수조절부(15a, 15b)의 설치 위치 및 와이어(151a, 151b)의 탄성계수 등를 조절하여, 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)의 개략도이고, 도 9a 및 도 9b는 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)의 작동도이다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)는 탄성력을 이용하여 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 와이어(151)를 포함할 수 있다.
도 8 내지 도 9b의 와이어(151)는 도 4 및 도 5의 와이어(151)와 실질적으로 동일하므로, 이와 중복되는 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
일 실시 예에서, 와이어(151)는 와이어부재(1511)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 와이어부재(1511)는 복수개로 형성될 수 있다. 각각의 와이어부재(1511)는, 일 실시 예에서, 선택적으로 가동물체(11) 및 해저를 연결할 수 있다. 예를 들어, 각각의 와이어부재(1511)에는 연결부재가 구비되어, 각각의 와이어부재(1511)는 연결부재를 연결 또는 해제하는 방식으로 작동할 수 있다. 따라서, 연결이 해제되는 연결부재의 개수를 조절하는 방식으로, 와이어(151)의 탄성력을 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 9a에서, 제1 와이어부재(1511a), 제2 와이어부재(1511b) 및 제3 와이어부재(1511c)는 모두 연결되어, 와이어(151)의 탄성력이 최대로 조절될 수 있다. 다만, 예를 들어, 도 9b에서, 제2 와이어부재(1511b)만 연결되어, 와이어(151)의 탄성력이 도 9a에 비하여 1/3으로 감소될 수 있다. 따라서, 연결상태에 있는 와이어부재(1511)의 개수를 조절하는 방식으로 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 다만, 도 9a 및 도 9b는 설명의 편의를 위한 예시적인 도면으로, 와이어부재(1511)의 개수 및 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 일 실시 예에 따른 파력 발전 시스템(1)의 개략도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 주파수조절부(15)는 중력을 변동시켜 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 주파수조절부(15)는 와이어(151) 및 제2 부력조절부(154)를 포함할 수 있다.
도 10의 와이어(151) 및 제2 부력조절부(154)는 도 6a 및 도 6b의 와이어(151) 및 제1 부력조절부(153)와 실질적으로 동일하므로, 이와 중복되는 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
주파수조절부(15)의 무게가 무거워지면 주파수조절부(15)에 적용되는 중력이 커진다. 따라서, 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력의 크기가 커질 수 있다. 반면, 주파수조절부(15)의 무게를 가볍게 하면, 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력의 크기가 작아질 수 있다. 즉, 주파수조절부(15)의 중력을 변동시키는 방식으로, 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 부력조절부(154)는 와이어(151)의 일부에 연결되며 부력을 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 부력조절부(154)의 부력은 와이어(151)에 가해지는 중력의 반대 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 와이어(151)의 중력 및 제2 부력조절부(154)의 부력은 서로 상쇄될 수 있다. 이를 이용하면, 제2 부력조절부(154)의 부력을 조절하는 방식으로, 주파수조절부(15)가 가동물체(11)에 가하는 외력의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 제2 부력조절부(154)의 부력을 조절하는 방식으로, 가동물체(11)의 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 부력조절부(154)는 내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제2 부력조절부(154)가 부력을 조절하는 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 9a 및 도 9b는 설명의 편의를 위한 예시적인 도면으로, 제2 부력조절부(154)의 개수 및 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1: 파력 발전 시스템
11: 가동물체
12: 동력전달부
13: 동력변환부
14: 전력생산부
15: 주파수조절부
151: 와이어
152: 롤링부재
153: 제1 부력조절부
154: 제2 부력조절부
16: 감지부
17: 제어부

Claims (18)

  1. 파도의 수면 또는 수면 아래를 부유하며 운동에너지를 발생시키는 가동물체;
    상기 가동물체에 의해 발생된 운동에너지를 전달하기 위한 적어도 한 개의 장력전달부재를 포함하는 동력전달부;
    상기 동력전달부를 통해 전달받은 가동물체의 운동에너지를 회전 운동에너지의 형태로 변환하는 운동변환부를 포함하는 동력변환부;
    상기 동력변환부에서 변환된 회전 운동에너지를 통해 전기에너지를 발생시켜 전력을 생산하는 전력생산부; 및
    상기 가동물체의 주파수를 조절하는 적어도 한 개의 주파수조절부를 포함하는, 파력 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    상기 파도의 주파수와 공진을 일으키도록 하는 제1 상태 및 상기 파도의 주파수와 상쇄되도록 하는 제2 상태 사이에서 상기 가동물체의 주파수를 조절하는, 파력 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파도의 주파수를 감지할 수 있는 감지부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감지부에서 감지된 파도의 주파수를 기초로, 상기 주파수조절부가 상기 가동물체의 주파수를 조절하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    일단이 가동물체에 연결되고 적어도 일부가 해저에 연결되는 와이어를 포함하는, 파력 발전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 와이어는 탄성 있는 소재로 형성되며
    상기 주파수조절부는 상기 와이어의 탄성력을 변동시켜 상기 가동물체의 주파수를 조절하는, 파력 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    상기 해저에 고정되며 상기 해저 및 와이어의 적어도 일부를 연결하는 롤링부재를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 롤링부재는 롤링 축을 중심으로 회전하면서 상기 와이어를 인장 또는 수축시킬 수 있는, 파력 발전 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    상기 와이어의 타단에 연결되며 부력을 조절하여 상기 와이어를 인장 또는 수축시킬 수 있는 제1 부력조절부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 부력조절부는,
    내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절하는, 파력 발전 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    중립 상태에서 상기 와이어는 상기 해저를 향하여 처진 형태로 형성되는, 파력 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 파도에 의해 상기 가동물체가 지정된 거리를 초과하여 이동 시, 상기 적어도 한 개의 주파수조절부의 와이어는 팽팽한 상태가 되어 탄성력을 가지는, 파력 발전 시스템.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 와이어는 복수개의 와이어부재를 포함하는, 파력 발전 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각각의 와이어부재는 선택적으로 상기 가동물체 및 해저를 연결하는, 파력 발전 시스템.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 주파수조절부는 상기 와이어의 중력을 변동시켜 상기 가동물체의 주파수를 조절하는, 파력 발전 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    상기 와이어의 적어도 일부에 연결되며 부력을 조절하는 제2 부력조절부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 부력조절부는,
    내부에 바닷물을 유입 또는 배출시키는 방식으로 부력을 조절하는, 파력 발전 시스템.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 주파수조절부는,
    상기 롤링부재를 롤링 축을 중심으로 회전시키기 위한 구동부를 더 포함하는, 파력 발전 시스템.
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