KR20230095173A - Complex power generation system using aquaculture farm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양식어장을 이용하여 파력발전, 태양광 발전, 조류발전, 풍력발전, 해수전지 및 연료전지를 위한 수소생산을 할 수 있는 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined power generation system using a fish farm, and more particularly, to produce hydrogen for wave power generation, solar power generation, tidal power generation, wind power generation, seawater battery and fuel cell using a fish farm It relates to a combined power generation system using a fish farm.
양식어장은, 일정한 면적으로 둘러싸인 해수면 등에 어업에 필요한 시설을 설치하고 수산 동식물을 양식하는 곳을 의미하는 것이다.A fish farm means a place where facilities necessary for fishery are installed on the sea surface surrounded by a certain area and aquatic animals and plants are cultivated.
이러한 양식어장은 수면에 부유되는 부표와 부표에 연결되는 그물이나 연승수하연, 부표를 지지하기 위한 앵커로프 등으로 이루어진다. These farms are composed of buoys floating on the surface of the water, nets or longlines connected to the buoys, and anchor ropes for supporting the buoys.
최근에는 이러한 양식어장의 유휴 부표나 부유체를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 다양한 방법들이 제안되고 있다. Recently, various methods of generating electrical energy using idle buoys or floating bodies in fish farms have been proposed.
종래기술로서 대한민국공개특허 제10-2015-0090367호(공개일 : 2015.08.06)에는 자가발전 가능한 가두리 양식장 부스가 개시되어 있다. 종래기술에 의한 자가발전 가능한 가두리 양식장 부스는 내부에 사람이 생활할 수 있는 공간이 확보되고, 바닥에서 지붕까지 20 - 50°의 기울기를 갖는 경사면이 형성된 측벽이 형성되며, 측벽에는 태양 광을 받아 전기를 발전하는 솔라셀이 설치된다. 상기 지붕에는 풍력발전기가 설치된다. As a prior art, Korean Patent Publication No. 10-2015-0090367 (published date: 2015.08.06) discloses a cage farm booth capable of self-power generation. The self-powered cage farm booth according to the prior art secures a space for people to live inside, and has a side wall with a slope of 20 - 50 ° from the floor to the roof, and the side wall receives sunlight. Solar cells are installed to generate electricity. A wind turbine is installed on the roof.
다른 종래기술로서 대한민국등록특허 제10-1875506호(공고일자 : 2018.07.09)에는 태양광 발전장치를 구비하는 해상 양식장이 개시되어 있다. 태양광 발전장치를 굽히는 해상 양식장은 내부에 공간부가 형성되도록 해수면 상에 가로 및 세로 방향으로 이격되게 배치되는 복수개의 부력체와, 상기 복수개의 부력체를 상호 연결하도록 상기 복수개의 부력체의 상부에 설치되는 복수개의 데크와, 상기 복수개의 부력체의 각각의 상부면에 설치된 복수개의 연결브라켓과, 상기 복수개의 연결브라켓의 각각의 일측면 소정 위치에 설치된 복수개의 그물 고정고리에 결합되어 상기 공간부에 위치되는 그물과, 상기 공간부에 상기 그물보다 상측에 위치되도록 상기 복수개의 연결브라켓에 결합되는 태양광 발전모듈을 포함하여 구성된다. As another prior art, Korean Patent Registration No. 10-1875506 (published date: 2018.07.09) discloses a marine farm equipped with a solar power generation device. The offshore fish farm that bends the solar power generation device has a plurality of buoyancy bodies disposed horizontally and vertically spaced apart on the sea surface so that a space is formed inside, and an upper portion of the plurality of buoyancy bodies to interconnect the plurality of buoyancy bodies. It is coupled to a plurality of decks installed, a plurality of connecting brackets installed on the upper surfaces of each of the plurality of buoyancy bodies, and a plurality of net fixing rings installed at predetermined positions on one side of each of the plurality of connecting brackets, It is configured to include a net located in the space and a photovoltaic module coupled to the plurality of connecting brackets so as to be located above the net in the space.
그러나 전술한 종래기술에 의한 자가발전 가능한 가두리 양식장 부스 및 태양광 발전장치를 구비하는 해상 양식장은, 주로 태양광이나 풍력을 이용한 발전을 수행하도록 구성되어 있었기 때문에 발전효율이 높지 않은 문제점이 있었다. 예를 들면, 풍력을 이용한 발전은 바람지 불지 않을 때에는 발전이 이루어지지 않았고, 태양광 발전은 날씨 흐린 날이나 밤에는 발전이 이루어지 않는 문제점이 있었다. However, since the offshore farms equipped with cage farm booths and photovoltaic power generation devices capable of self-power generation according to the prior art are configured to perform power generation mainly using solar light or wind power, there is a problem in that power generation efficiency is not high. For example, generation using wind power does not generate power when there is no wind, and solar power generation has a problem in that power generation does not occur on cloudy days or at night.
본 발명의 목적은, 양식어장을 이용하여 파력발전, 태양광 발전, 조류발전, 풍력발전, 해수전지를 이용한 발전 및 수소생산을 할 수 있는 수단, 즉 양식어장을 이용하여 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 실현할 수 있는 수단을 제공하는데 있다. An object of the present invention is a means for power generation and hydrogen production using wave power generation, solar power generation, tidal power generation, wind power generation, and seawater batteries using fish farms, that is, energy harvesting using fish farms. ) is to provide a means to realize
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 그물 또는 연승수하연을 구비하고 해저면에 앵커링되는 메인로프와, 상기 메인로프에 마련되는 다수개의 부표로 이루어진 양식어장을 포함하고, 하부에 마련되는 부력체 및 상기 부력체의 상부에 마련되는 지지 구조물로 이루어지고, 상기 메인로프와 연결되어 상기 양식어장의 중앙 또는 어느 한쪽에 마련되는 부력 구조체; 풍력으로 발전하도록 구성되어 상기 지지 구조물의 중앙에 마련되는 풍력발전장치와, 태양광에 의해 발전하도록 구성되어 상기 지지 구조물의 상면에 마련되는 다수개의 태양광 발전패널과, 조류에 의해 회전 작동되는 터빈을 구비하여 상기 지지 구조물의 가장자리에 각각 마련되는 다수개의 조류 발전장치와, 파도에 의한 움직임에 의해 발전을 하도록 케이스 내부에 적어도 1개 이상 마련되는 부표형 파력 발전장치와, 상기 부력 구조체에 마련되는 해수전지를 포함하는 발전부; 및 상기 발전부에서 발전된 전기를 저장하기 위한 에너지 저장부와, 무선 또는 유선을 통하여 관리 시스템과 통신하기 위한 통신부 및 상기 발전부와 상기 에너지 저장부 및 상기 통신부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 중앙제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, includes a main rope having a net or longline and anchored to the sea floor, and a fish farm consisting of a plurality of buoys provided on the main rope, and a buoyancy body provided at the bottom, and A buoyancy structure made of a support structure provided on top of the buoyancy body and connected to the main rope and provided at the center or one side of the fish farm; A wind power generation device configured to generate wind power and provided at the center of the support structure, a plurality of photovoltaic power generation panels configured to generate power by sunlight and provided on the upper surface of the support structure, and a turbine operated by tidal current. A plurality of tidal current generators provided at the edge of the support structure, at least one buoy-type wave power generator provided inside the case to generate power by movement by waves, and provided on the buoyancy structure A power generation unit including a seawater battery; And a central control including an energy storage unit for storing electricity generated by the power generation unit, a communication unit for communicating with a management system through wireless or wired communication, and a control unit for controlling the power generation unit, the energy storage unit, and the communication unit. It is achieved by a combined power generation system using a fish farm, characterized in that it includes a device.
상기 조류 발전장치는, 어류나 이물질이 유입되지 않도록 유입방지부재를 구비하고, 상기 지지 구조물의 가장자리에 형성되는 설치부를 통하여 수중에 위치하도록 수직으로 설치되는 케이스; 다수개의 날개들을 구비하여 상기 케이스의 내부에 수직으로 회전 가능하게 설치되는 터빈; 및 상기 터빈의 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하도록 상기 터빈의 축과 연결되도록 상기 케이스의 상부에 구비되는 발전기로 이루어질 수 있다. The tidal current generator is provided with an inflow prevention member so that fish or foreign substances do not flow in, and a case installed vertically so as to be located underwater through an installation portion formed at an edge of the support structure; a turbine provided with a plurality of blades and vertically rotatably installed inside the case; and a generator provided on an upper portion of the case to be connected to a shaft of the turbine to convert rotational kinetic energy of the turbine into electrical energy.
상기 파력 발전장치는, 상기 부표의 내부는 상,하부로 구분되며, 상부에는 유동 증폭용 액체가 일부 채워지는 유동증폭공간이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 외부와 차단된 부력공간이 형성된 상기 케이스; 상기 케이스의 저면 중앙에 수직으로 마련되어 상기 케이스의 무게중심을 형성하는 무게추; 상기 케이스와 상기 메인로프를 연결하는 연결로프; 및 상기 케이스가 파도에 의해 흔들릴 때 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 상기 부력공간에 마련되는 적어도 1개 이상의 파력발전모듈을 포함하여 구성될 수 있다. In the wave power generator, the inside of the buoy is divided into upper and lower parts, a flow amplification space partially filled with a liquid for flow amplification is formed in the upper part, and a buoyancy space blocked from the outside to generate buoyancy is formed in the lower part. the case; a weight provided vertically at the center of the bottom surface of the case to form a center of gravity of the case; a connection rope connecting the case and the main rope; And it may be configured to include at least one or more wave power generation modules provided in the buoyancy space to convert potential energy into electrical energy when the case is shaken by waves.
상기 파력 발전장치는, 상기 부표에 마련되고, 상기 부표는, 내부가 상,하부로 구분되어 상부에는 유동 증폭용 액체가 일부 채워지는 유동증폭공간이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 밀폐된 부력공간이 형성되며, 상기 부력공간의 내부에는 상기 부표가 파도에 의해 상기 연결로프를 기준으로 사방으로 흔들릴 때 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 적어도 1개 이상의 파력발전모듈이 구비될 수 있다. The wave power generator is provided on the buoy, and the inside of the buoy is divided into upper and lower parts to form a flow amplification space partially filled with liquid for flow amplification at the top and sealed to generate buoyancy at the bottom. A buoyancy space is formed, and at least one wave power generation module configured to convert potential energy into electrical energy when the buoy is shaken in all directions relative to the connecting rope by waves is provided inside the buoyancy space.
상기 부력공간에는, 상기 파력발전모듈에서 발생된 전기 에너지를 임시 저장하기 위한 배터리가 설치될 수 있다. In the buoyancy space, a battery for temporarily storing electrical energy generated from the wave power module may be installed.
상기 부력 구조체에는, 상기 해수전지로부터 발생된 수소를 저장하기 위한 수소저장탱크가 마련되고, 상기 발전부는, 수소저장탱크에 저장된 수소를 반응시켜 전기를 생산하기 위한 연료전지를 더 포함하여 구성될 수 있다. The buoyancy structure may be provided with a hydrogen storage tank for storing hydrogen generated from the seawater battery, and the power generation unit may further include a fuel cell for generating electricity by reacting hydrogen stored in the hydrogen storage tank. there is.
본 발명에 의하면, 양식어장의 부력 구조체와 메인로프에 마련된 풍력발전장치, 태양광 발전패널, 조류 발전장치, 파력 발전장치 및 해수전로 이루어진 발전부로부터 친환경적인 전기 에너지를 생산할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, it provides an effect of producing eco-friendly electrical energy from a power generation unit composed of a buoyancy structure in a fish farm and a wind power generation device, a solar power generation panel, a tidal current power generation device, a wave power generation device, and a seawater power plant provided on a main rope. You can do it.
본 발명에 의하면, 양식어장의 유휴 부표에 파력발전모듈을 내설함으로써 다수개의 유휴 부표를 이용한 파력발전이 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to provide the effect that wave power generation using a plurality of idle buoys can be achieved by installing the wave power module in the idle buoy of the fish farm.
도 1은 본 발명에 따른 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조류 발전장치의 한 예를 도시한 일부확대도이다.
도 3은 도 2의 평단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 파력 발전장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 파력발전모듈의 한 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 파력 발전장치의 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시된 발전부를 제어하기 위한 중앙제어장치를 설명하기 위한 구성도이다. 1 is a schematic diagram for explaining a combined power generation system using a fish farm according to the present invention.
Figure 2 is a partially enlarged view showing an example of the tidal current power plant shown in Figure 1.
FIG. 3 is a top cross-sectional view of FIG. 2 .
Figure 4 is a cross-sectional view showing the wave power generator shown in Figure 1;
5 is a perspective view showing an example of the wave power module shown in FIG. 1;
Figure 6 is a schematic diagram showing another example of the wave power generator shown in Figure 4;
7 is a configuration diagram for explaining a central control device for controlling the power generation unit shown in FIG. 1;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.
본 명세서에서, 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the terms used are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, when an element is referred to as being “connected” to another element, it should be understood that although it may be directly connected to the other element, other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” to another element, it should be understood that no intervening elements exist.
본 명세서에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다.In this specification, the terms used are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. In this specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조류 발전장치의 한 예를 도시한 일부확대도이며, 도 3은 도 2의 평단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 파력 발전장치를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 5는 도 1에 도시된 파력발전모듈의 한 예를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 발전부를 제어하기 위한 중앙제어장치를 설명하기 위한 구성도이다. Among the accompanying drawings, FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a combined power generation system using a fish farm according to the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view showing an example of the tidal current power generation device shown in FIG. 1, and FIG. 3 Is a planar cross-sectional view of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the wave power generator shown in FIG. And, Figure 5 is a perspective view showing an example of the wave power module shown in Figure 1, Figure 7 is a configuration diagram for explaining a central control device for controlling the power generation shown in Figure 1.
도 1 내지 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 양식어장을 이용한 복합 발전 시스템(100)은, 그물 또는 연승수하연(12)을 구비하고 해저면에 앵커링되는 메인로프(14)와, 메인로프(14)에 마련되는 다수개의 부표(16)로 이루어진 양식어장(10)에 적용된다. As shown in FIGS. 1 to 5 and 7, the combined
양식어장(10)은, 어류 또는 패류를 양식하기 위한 것으로, 메인로프(14)는 다수개의 부표(16)에 의해 수면에 뜬 상태를 유지하고, 메인로프(14)의 하부로는 그물이나 도 1에 도시된 바와 같은 연승수하연(12)들이 구비된다. 메인로프(14)는 조류나 파도에 의해 설정된 장소를 이탈하지 않도록 해저면에 설치되는 각각의 앵커(17)와 앵커로프(17A)에 의해 앵커링 된다.The
양식어장(10)에 적용되는 복합발전 시스템(100)은, 하부에 마련되는 부력체(210) 및 부력체(210)의 상부에 마련되는 지지 구조물(220)로 이루어지고, 메인로프(14)와 연결되어 양식어장(10)의 중앙 또는 어느 한쪽에 마련되는 부력 구조체(200)를 포함한다. 복합발전 시스템(100)은, 양식어장(10)을 이용하여 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 실현할 수 있는 발전부(300) 및 중앙제어장치(400)를 더 포함한다. The combined
부력 구조체(200)는, 부력을 발생시키도록 구성된 다수개의 부력체(210)와, 부력체(210)의 상부에 마련되는 지지 구조물(220)로 이루어진다. 각각의 부력체(210)들은 서로 결속되며 지지 구조물(220)과 결합되어 일체화된다. 지지 구조물(220)은 다수의 연결로프 등에 의해 메인로프(14)와 연결되어 일체화 되는 것으로, 충분한 강성을 갖도록 철골구조로 이루어질 수 있다. 부력 구조체(200)는 양식어장(10)의 중앙 또는 어느 한쪽에 배치된다. 본 실시예에서는 양식어장(10)의 중앙에 배치된 것을 기준으로 설명하고 도시한다. The
발전부(300)는, 메인로프(14)와 부력 구조체(200)에 각각 마련되어 친환경적 에너지 하베스팅을 실현하기 위한 것이다. The
발전부(300)는, 풍력으로 발전하도록 구성되어 지지 구조물(220)의 중앙에 마련되는 풍력발전장치(310)를 포함한다. 풍력발전장치(310)는 블레이드와 터빈을 구비한 타워가 지지 구조물(220)의 중앙에 직립하여 마련된다.The
발전부(300)는, 태양광에 의해 발전하도록 구성되어 지지 구조물(220)의 상면에 마련되는 다수개의 태양광 발전패널(320)을 포함한다. 태양광 발전패널(320)은 지지 구조물(220)의 상면을 포함한 풍력발전장치(310)의 타워 구조물에도 설치될 수 있다. The
발전부(300)는, 조류에 의해 회전 작동되는 터빈(334)을 구비하여 지지 구조물(220)의 가장자리에 각각 마련되는 다수개의 조류 발전장치(330)을 포함한다. 조류 발전장치(330)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 어류나 이물질이 유입되지 않도록 유입방지부재(332A)를 구비하고 지지 구조물(220)의 가장자리에 형성되는 설치부(222)를 통하여 수중에 위치하도록 수직으로 설치되는 케이스(332)와, 다수개의 날개들을 구비하여 케이스(332)의 내부에 수직으로 회전 가능하게 설치되는 터빈(334)과, 터빈(334)의 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하도록 터빈(334)의 축과 연결되도록 케이스(332)의 상부에 구비되는 발전기(336)로 이루어진다. 터빈(334)이 수중에 수직으로 설치되기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 조류가 어느 방향으로 작용하더라도 터빈(3374)의 회전 작동이 원활하게 이루어질 수 있다. The
발전부(300)는, 파도에 의해 흔들림에 따라 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 파력 발전장치(340)를 포함한다. 파력 발전장치(340)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부가 상,하부로 구분되어 상부에는 유동 증폭용 액체가 일부 채워지는 유동증폭공간(342A)이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 밀폐된 부력공간(342B)이 형성된 상기 케이스(342)를 포함한다. 케이스(342)의 저면 중앙에 수직으로 마련되어 케이스(342)의 무게중심을 형성하는 무게추(344)를 포함한다. 케이스(342)와 메인로프(14)를 연결하는 연결로프(346)를 포함한다. 케이스(342)가 파도에 의해 흔들릴 때 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되어 부력공간(342B)에 마련되는 적어도 1개 이상의 파력발전모듈(348)을 포함한다. 유동증폭공간(342A)은 부력공간(342B)보다 작게 형성되나, 이와는 다르게 부력공간(342B)이 더 작게 형성될 수도 있다. 유동증폭공간(342A)은 상단은 작고 하단은 넓은 원뿔형으로 이루어질 수 있다. 유동 증폭용 액체는 바다물로 이루어질 수 있고, 유동증폭공간(342A)에 대략 2/3 정도 채워질 수 있다. 그리고 케이스(342)의 상단에는 경광등이 구비될 수 있다. 케이스(342)의 부력공간(342B) 또는 외부에는 다양한 관측센서나 장비가 장착될 수 있고, 파력발전모듈(344)에서 발전된 전기 에너지를 임시 저장하기 위한 배터리가 구비될 수 있다. The
파력발전모듈(348)은 부표(16)가 파도에 의해 무게추(344)를 기준으로 사방으로 흔들릴 때 변하는 위치 에너지를 전기 에너지를 변환하도록 구성된다. 즉, 케이스(342)가 파도에 의해 파도면을 따라 기울어지고 다시 세워지는 과정을 되풀이할 때 회전시켜 발전이 이루어지도록 구성된다. The wave
파력발전모듈(348)은 어느 하나의 구조에 국한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다. 한 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 4면을 갖는 육면체의 하우징(348A)의 내부에 회전운동으로 발전을 하기 위한 파력발전용 터빈(348B)이 마련되고, 하우징(348A)의 각 면에는 케이스(342)의 기울어짐에 의해 진자운동을 하는 진자(348C)들이 각각 회전축에 결합된 구조를 갖는다. 이 구조에 의해 케이스(342)가 파도에 의해 기울어질 때 진자(348C)들이 한쪽으로 기울어지면서 각각의 회전축을 회전시키게 되고, 각 회전축의 회전력이 하우징(348A) 내부에 마련된 기어모듈에 의해 터빈(348B)을 회전 작동시켜 발전이 이루어지도록 한다. The wave
이러한 구조의 파력 발전장치(340)는, 케이스(342)의 상부에 형성되는 유동증폭공간(342A)에 유동 증폭용 액체가 일부 채워지고, 하부에 부력공간(342B)이 형성되며, 케이스(342)의 저면에 무게추(344)가 마련되어 있기 때문에, 파도가 케이스(342)에 작용할 때 케이스(342)는 더욱 크게 흔들리게 되어 발전 효율이 향상될 수 있다. 다시 설명하면, 케이스(342)의 저면에 무게추(344)가 마련되어 무게 중심이 하부 중앙인 상태에서 상부쪽의 유동증폭공간(342A)에 유동 증폭용 액체가 채워져 있기 때문에 파도에 의해 케이스(342)가 기울어지고 다시 세워지거나 다른 방향으로 기울어질 때 질 때 유동증폭공간(342A)에 채워진 액체가 독립적으로 특정되지 않은 방향 및/또는 케이스(342)의 기울어지는 방향으로 자유롭게 출렁인다. 따라서 케이스(342)는 파도에 의한 흔들림에 유동증폭공간(342A)에 채워진 액체의 출렁임에 의한 흔들림이 더해져 더욱 더 크게 흔들리게 되고, 흔들림이 증폭되어 지속되므로 부력공간(342B)에 내장된 파력발전모듈(348)의 발전 효율이 현저하게 향상될 수 있다. In the
다른 실시예에 따른 파력 발전장치(340)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 케이스(342)가 부표(16)로 적용되는 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다. 즉, 부표(16)의 내부가 상,하부로 구분되고, 상부에는 유동 증폭용 액체가 일부 채워지는 유동증폭공간(16A)이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 외부와 차단되는 부력공간(16B)이 형성된다. 부표(16)의 저면은 연결로프(346)에 의해 메인로프(14)와 연결된다. 부력공간(16B)에는 적어도 1개 이상의 파력발전모듈(344)이 설치된다. 파력 발전장치(340)가 부표(16)에 적용됨으로써 별도의 케이스(342)가 불필요하게 된다. 연결로프(346)가 메인로프(14)에 연결되어 무게추(344) 역할을 하게 되므로 별도의 무게추(344)가 불필요하게 된다.
발전부(300)는, 해수전지(350)를 포함할 수 있다. 해수전지(350)는 바닷물과 반응하여 전기 에너지를 저장하고 발생하는 장치로, 바닷물을 전해액으로 사용하기 때문에 친환경적이다. 해수전지(350)는, 해수에 침수되는 캐소드(cathode)를 포함하는 양극부와, 유기 전해질에 함침되는 애노드(anode)를 포함하는 음극부와, 상기 양극부와 음극부 사이에 위치하여 상기 양극부와 음극부를 분리하는 고체 전해질을 포함한다. The
그러나, 해수전지(350)에서 전기 에너지를 생성할 때 음극에서 수소가스가 발생된다. 본 발명은 해수전지(350)에서 발생되는 폭발성의 수소를 저장하기 위한 수소저장탱크를 더 포함할 수 있다. However, when electric energy is generated in the
발전부(300)는, 수소저장탱크에 저장된 수소를 공급받아 전력을 생성하기 위한 연료전지(360)을 포함한다. 연료전지(360)는, 수소저장탱크로부터 고순도의 수소가스를 공급받아 수소가스와의 반응을 통해 전력을 생성하고, 부생물로 물과 열을 발생시킨다. 이러한 연료전지(360)를 이용한 전력생산방식은 공지의 기술로부터 이해될 수 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다. The
중앙제어장치(400)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 발전부(300)의 풍력 발전장치(310), 태양광 발전패널(320), 조류 발전장치(330), 파력 발전장치(340), 해수전지(350) 및 연료전지(360)에서 생성된 전기를 저장하기 위한 에너지 저장부(420)와, 무선 또는 유선을 통하여 관리 시스템(500)과 통신하기 위한 통신부(430) 및 발전부(300)와 에너지 저장부(420) 및 통신부(430)를 제어하기 위한 제어부(440)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 7, the
한편, 부력 구조체(200)에는, 염도, 수온, 조류방향 등을 관측하거나 감지하기 위한 관측센서들이 구비될 수 있다. On the other hand, the
전술한 바와 같이 구성된 복합 발전 시스템(100)이 양식어장(10)에 적용됨으로써 양식어장(10)을 이용하여 어류나 패류 등을 양식할 수 있을 뿐만 아니라, 양식어장(10)에서 소모되는 전력을 자체적으로 생산한 복합 발전 시스템(100)으로부터 공급받아 사용할 수 있게 된다. As the combined
특히, 양식어장(10)에 적용되는 복합 발전 시스템(100)은 바람, 태양광, 조류, 바닷물 등과 같이 자연적인 에너지원으로부터 발생하는 에너지를 모아서 유용한 전기 에너지로 변환할 수 있음으로써 에너지 하베스팅을 실현할 수 있게 된다.In particular, the combined
또한, 유휴 부표(16)를 활용하여 파력 발전을 실현함으로써 제작비용이 현저하게 절감될 수 있다. In addition, by utilizing the
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and shown, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.
10 : 양식어장 12 : 연승수하연
14 : 메인로프 16 : 부표
100 : 복합 발전 시스템 200 : 부력 구조체
300 : 발전부 310 : 풍력 발전장치
320 : 태양광 발전패널 330 : 조류 발전장치
340 : 파력 발전장치 350 : 해수전지
360 : 연료전지 400 : 중앙제어장치
420 : 에너지 저장부 430 : 통신부
500 : 관리 시스템
10: fish farm 12: Yeonseungsuhayeon
14: main rope 16: buoy
100: complex power generation system 200: buoyancy structure
300: power generation unit 310: wind power generator
320: solar power panel 330: tidal current generator
340: wave power generator 350: seawater battery
360: fuel cell 400: central control device
420: energy storage unit 430: communication unit
500: management system
Claims (6)
하부에 마련되는 부력체 및 상기 부력체의 상부에 마련되는 지지 구조물로 이루어지고, 상기 메인로프와 연결되어 상기 양식어장의 중앙 또는 어느 한쪽에 마련되는 부력 구조체;
풍력으로 발전하도록 구성되어 상기 지지 구조물의 중앙에 마련되는 풍력발전장치와, 태양광에 의해 발전하도록 구성되어 상기 지지 구조물의 상면에 마련되는 다수개의 태양광 발전패널과, 조류에 의해 회전 작동되는 터빈을 구비하여 상기 지지 구조물의 가장자리에 각각 마련되는 다수개의 조류 발전장치와, 파도에 의한 움직임에 의해 발전을 하도록 케이스 내부에 적어도 1개 이상 마련되는 부표형 파력 발전장치와, 상기 부력 구조체에 마련되는 해수전지를 포함하는 발전부; 및
상기 발전부에서 발전된 전기를 저장하기 위한 에너지 저장부와, 무선 또는 유선을 통하여 관리 시스템과 통신하기 위한 통신부 및 상기 발전부와 상기 에너지 저장부 및 상기 통신부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 중앙제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템.It includes a fish farm consisting of a main rope equipped with a net or a longline and anchored to the sea floor, and a plurality of buoys provided on the main rope to provide buoyancy,
A buoyancy structure made of a buoyancy body provided at the bottom and a support structure provided above the buoyancy body, connected to the main rope and provided at the center or one side of the fish farm;
A wind power generation device configured to generate wind power and provided at the center of the support structure, a plurality of photovoltaic power generation panels configured to generate power by sunlight and provided on the upper surface of the support structure, and a turbine operated by tidal current. A plurality of tidal current generators provided at the edge of the support structure, at least one buoy-type wave power generator provided inside the case to generate power by movement by waves, and provided on the buoyancy structure A power generation unit including a seawater battery; and
A central control device including an energy storage unit for storing electricity generated by the power generation unit, a communication unit for communicating with a management system through wireless or wired communication, and a control unit for controlling the power generation unit, the energy storage unit, and the communication unit. Characterized in that it includes,
Combined power generation system using fish farm.
상기 조류 발전장치는,
어류나 이물질이 유입되지 않도록 유입방지부재를 구비하고, 상기 지지 구조물의 가장자리에 형성되는 설치부를 통하여 수중에 위치하도록 수직으로 설치되는 케이스;
다수개의 날개들을 구비하여 상기 케이스의 내부에 수직으로 회전 가능하게 설치되는 터빈; 및
상기 터빈의 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하도록 상기 터빈의 축과 연결되도록 상기 케이스의 상부에 구비되는 발전기로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템.According to claim 1,
The algae power plant,
A case having an inflow prevention member to prevent fish or foreign matter from entering, and installed vertically to be located underwater through an installation part formed at an edge of the support structure;
a turbine provided with a plurality of blades and vertically rotatably installed inside the case; and
Characterized in that it consists of a generator provided on the top of the case to be connected to the shaft of the turbine to convert the rotational kinetic energy of the turbine into electrical energy,
Combined power generation system using fish farm.
상기 파력 발전장치는,
내부가 상,하부로 구분되어 상부에는 유동 증폭용 액체가 채워지는 유동증폭공간이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 밀폐된 부력공간이 형성된 상기 케이스;
상기 케이스의 저면 중앙에 수직으로 마련되어 상기 케이스의 무게중심을 형성하는 무게추;
상기 케이스와 상기 메인로프를 연결하는 연결로프; 및
상기 케이스가 파도에 의해 흔들릴 때 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되어 상기 부력공간에 마련되는 적어도 1개 이상의 파력발전모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템.According to claim 1,
The wave power generator,
The inside of the case is divided into upper and lower parts, a flow amplification space filled with liquid for flow amplification is formed at the top, and a closed buoyancy space is formed at the bottom to generate buoyancy;
a weight provided vertically at the center of the bottom surface of the case to form a center of gravity of the case;
a connection rope connecting the case and the main rope; and
Characterized in that it comprises at least one wave power generation module configured to convert potential energy into electrical energy when the case is shaken by waves and provided in the buoyancy space,
Combined power generation system using fish farm.
상기 파력 발전장치는,
상기 부표에 마련되고, 상기 부표는, 내부가 상,하부로 구분되어 상부에는 유동 증폭용 액체가 일부 채워지는 유동증폭공간이 형성되고, 하부에는 부력을 발생시키도록 밀폐된 부력공간이 형성되며, 상기 부력공간의 내부에는 상기 부표가 파도에 의해 상기 연결로프를 기준으로 사방으로 흔들릴 때 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 적어도 1개 이상의 파력발전모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템. According to claim 1,
The wave power generator,
The buoy is provided on the buoy, and the inside of the buoy is divided into upper and lower parts, and a flow amplification space partially filled with a liquid for flow amplification is formed at the top, and a closed buoyancy space is formed at the bottom to generate buoyancy, Characterized in that the inside of the buoyancy space is provided with at least one wave power generation module configured to convert potential energy into electrical energy when the buoy is shaken in all directions relative to the connecting rope by waves,
Combined power generation system using fish farm.
상기 부력공간에는,
상기 파력발전모듈에서 발생된 전기 에너지를 임시 저장하기 위한 배터리가 설치되는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템.According to claim 3 or 4,
In the buoyancy space,
Characterized in that a battery for temporarily storing the electrical energy generated by the wave power module is installed,
Combined power generation system using fish farm.
상기 부력 구조체에는,
상기 해수전지로부터 발생된 수소를 저장하기 위한 수소저장탱크가 마련되고, 상기 발전부는, 수소저장탱크에 저장된 수소를 반응시켜 전기를 생산하기 위한 연료전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
양식어장을 이용한 복합 발전 시스템.
According to claim 1,
In the buoyancy structure,
A hydrogen storage tank for storing hydrogen generated from the seawater battery is provided, and the power generation unit further comprises a fuel cell for generating electricity by reacting the hydrogen stored in the hydrogen storage tank.
Combined power generation system using fish farm.
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