KR20230112374A - 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템에 관한 것으로, 조류의 유동에너지로 전력을 생성하는 조류발전부, 상기 조류발전부를 수면에 부유시키는 부유체, 상기 부유체와 일정 간격 이격되도록 방사상으로 다수개 배치되어, 파랑에 의해 상하로 유동하여 충격을 완화시키는 선체부, 상기 부유체와 상기 조류발전부를 상기 선체부에 연결하는 트러스트부 및 일단이 상기 선체부에 연결되고, 타단이 해저 지형에 연결되는 계류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템 {A FLOATING TIDAL POWER GENERATION SYSTEM CONSISTING OF A VERTICAL SHAFT TURBINE}
본 발명은 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부유식 구조물에 수직축 터빈을 부착하여 조수간만의 차로 발생하는 강한 유동에너지를 터빈의 기계적 에너지로 변환하여 전력을 생산하도록 구성된 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템에 관한 것이다.
탄소중립 사회로의 전환에 대비하고 그린뉴딜 선도를 위한 해양에너지 개발의 필요성이 대두되고 있으며, 정부의 2050 탄소중립 계획에 부응하기 위한 해수부 노력의 일환으로 조류에너지-ESS 연계 시스템 개발 관련 연구가 진행되고 있다.
일반적으로, 바닷물을 이용하여 전력을 생산하는 해양에너지는 그 방법에 따라 파력발전, 조력발전, 조류발전 및 해양온도차발전 등으로 나뉘게 된다. 파력발전은 파도에 의한 해면의 상하운동을 이용해 전력을 생산하는 방식이고, 조력발전은 달이나 태양의 인력에 의해서 생기는 조석에너지를 이용해 전력을 생산하는 방식이며, 조류발전은 밀물과 썰물로 생기는 조류를 이용해 전력을 생산하는 방식이고, 해양온도차발전은 표층과 심층의 해수 온도차를 이용해 전력을 생산하는 방식이다.
여기서, 조류발전은 물살이 빠른 곳에 수차발전기(터빈)를 설치해 전기를 생산하는 것을 말하며, 해안에 방파제를 설치하여 조수간만의 차이를 이용한 조력발전과 달리, 빠른 해수의 흐름이 나타나는 해역에 댐이나 방파제의 설치없이 해류를 이용하여 바다 속에 설치한 터빈을 돌리는 방식이다.
이러한 조류발전은 저수지(조지)를 확보하기 위해 댐이나 방파제를 건설할 필요가 없기 때문에 조력발전에 비해 비용이 적게 들며, 선박 다니기가 자유로와 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적 대체에너지 시스템이라 할 수 있다.
특히, 상기 조류발전은 자연적인 조류 흐름을 그대로 이용한다는 점에서 가장 환경친화적인 발전 방식으로 평가되고 있다.
상기한 조류 발전은 조류에 의한 운동에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방법으로, 바닷속에 설치하는 침저 방식과 바다 위에 떠 있는 발전선을 이용하는 부유 방식으로 구분되고 있다.
침저 방식의 조류 발전은 수중의 해저에 발전시설을 설치하고 조류에 의해 회전하는 프로펠러를 이용하여 발전하는 방식이나, 해저에 거대한 구조물을 구축하고 핵심부를 수중에 장치해야 하기 때문에 공사에 어려움이 있고, 프로펠러 방식에 적합한 강력한 유속의 조류가 제한되어 설치 위치가 극히 제한되는 문제점이 있다.
종래의 조류발전장치의 경우 대부분 침저 방식의 조류발전을 사용하고 있는데, 이러한 전통적인 방식의 조류발전시스템은 지지구조물과 설치 비용이 전체의 약 41%를 차지해 실증 연구와 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다.
또한, 지지방식의 특성상 상대적으로 깊은 수심에서 설치 및 유지보수 비용은 매우 높게 증가하므로 현재까지 중대수심에서의 조류에너지의 활용이 제한되고 있는 실정이다.
반면, 부유 방식 조류 발전의 경우, 프로펠러가 아닌 수차를 이용하여 발전하게 되는데, 해수면 근처의 빠른 유속을 이용할 수 있어 발전 효율이 향상될 뿐 아니라 선박에 발전시설을 설치하게 되므로 육상 제작이 가능하고, 부유식 구조물에 조류 터빈을 부착하여 발전하는 시스템으로 수심의 제약을 받지 않는 장점이 있다.
또한, 상술한 조류발전-ESS 시스템 적용 대상 해역의 선정에 있어서도 수심이 20m 이상인 경우 수심의 제약이 없는 부유 방식의 조류 발전을 적용하는 것이 보다 유리할 수 있다.
하지만, 부유 방식의 조류 발전 역시 안정적인 발전을 위하여 발전선이 움직이지 않도록 고정하기 위한 여러 가지 부수 시설이 요구되고 있으며 태풍이나 높은 파도에 노출되어 전복될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 바다에 떠 있는 밧줄이나 그물 및 어구 등이 수차로 흘러들어 수차의 블레이드를 감게 됨으로써 수차가 고장 또는 정지하게 되는 문제점도 발생하게 된다.
따라서, 조류발전부를 부유하는 부유체에 파랑에 대한 부유체의 운동 안정성을 향상시키기 위한 다수개의 선체실린더를 연결하고, 수심 및 환경 조건에 따라 계류선 결정이 가능하도록 구성된 계류부를 포함하여 구성됨으로써, 안정적인 발전이 가능하고 태풍이나 높은 파도에 노출되어 전복될 위험을 저감시킬 뿐 아니라 시스템을 설치하는 지역의 해저면 환경조건에 따라 선택적으로 조류 발전 시스템을 부유시킬 수 있도록 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 개발이 요구되고 있다.
[특허 문헌] KR 10-1385564호 (등록일자 2014.04.09)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 조류의 유동에너지로 전력을 생성하는 조류발전부, 상기 조류발전부를 수면에 부유시키는 부유체, 상기 부유체와 일정 간격 이격되도록 방사상으로 다수개 배치되어, 파랑에 의해 상하로 유동하여 충격을 완화시키는 선체부, 상기 부유체와 상기 조류발전부를 상기 선체부에 연결하는 트러스트부 및 일단이 상기 선체부에 연결되고, 타단이 해저 지형에 연결되는 계류부를 포함하도록 구성됨으로써, 안정적인 발전이 가능하고 태풍이나 높은 파도에 노출되어 전복될 위험을 저감시킬 뿐 아니라 시스템을 설치하는 지역의 해저면 환경조건에 따라 선택적으로 조류 발전 시스템을 부유시킬 수 있도록 구성된 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템은 조류의 유동에너지로 전력을 생성하는 조류발전부; 상기 조류발전부를 수면에 부유시키는 부유체; 상기 부유체와 일정 간격 이격되도록 방사상으로 다수개 배치되어, 파랑에 의해 상하로 유동하여 충격을 완화시키는 선체부; 상기 부유체와 상기 조류발전부를 상기 선체부에 연결하는 트러스트부; 및 일단이 상기 선체부에 연결되고, 타단이 해저 지형에 연결되는 계류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조류발전부는, 상기 부유체 하단에 고정되어, 해류에 따라 회전하는 적어도 하나 이상의 수직축터빈; 상기 부유체 상단에 배치되어, 상기 수직축터빈의 회전에너지로 전력을 생성하는 발전유닛; 및 상기 발전유닛 및 수직축터빈을 연결하는 터빈샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 선체부는, 파랑에 의한 충격을 완화시키는 길이 방향의 선체실린더; 및 상기 선체실린더 하단에 배치되는 감쇠판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 트러스트부는, 상기 선체실런더와 상기 부유체를 연결하는 제1트러스트; 상기 감쇠판과 상기 수직축터빈을 연결하는 제2트러스트; 및 상기 수직축터빈과 이웃하는 수직축터빈을 연결하는 제3트러스트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 계류부는, 해저지형에 고정되는 다수개의 앵커; 및 상기 앵커와 상기 선체부를 연결하는 다수개의 계류선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 계류부는, 다수개의 앵커가 해저지형에 고정되고, 상기 앵커에 상기 계류선이 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 계류부는, 해안지형에 고정된 앵커 및 해저지형에 고정된 앵커를 각각 포함하고, 상기 앵커에 상기 계류선이 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 상기 부유체는, 상기 발전유닛이 삽입되는 삽입홈; 및 상기 터빈샤프트가 관통하는 삽입공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템에 의하면, 조류발전부를 부유하는 부유체에 파랑에 대한 부유체의 운동 안정성을 향상시키기 위한 다수개의 선체실린더를 연결하고, 수심 및 환경 조건에 따라 계류선 결정이 가능하도록 구성된 계류부를 포함하여 구성됨으로써, 안정적인 발전이 가능하고 태풍이나 높은 파도에 노출되어 전복될 위험을 저감시킬 뿐 아니라 시스템을 설치하는 지역의 해저면 환경조건에 따라 선택적으로 조류 발전 시스템을 부유시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 조류발전-ESS 시스템 적용 대상 해역을 선정하는데 있어 수심이 20m 이상의 깊은 수심에 적용이 가능하여 수심 제한이 유동적인 효과가 있다.
또한, 해안지형에 인접한 지형이거나 해안 지형에서 먼 지형에 따라 자유롭게 선택적 사용이 가능한 효과가 있다.
아울러, 계류부의 앵커가 콘크리트 자중을 이용하는 콘크리트 앵커 및 해저 암반에 고정하는 드릴드 앵커로 구성되어 해저면의 상태에 따라 선택적 사용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 세부적인 구성을 나타내는 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 세부적인 구성을 나타내는 도이다.
본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 조류 발전 시스템(1)은 도 1 내지 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 조류발전부(100), 부유체(200), 선체부(300), 트러스트부(400) 및 계류부(500)를 포함할 수 있다.
상기 조류발전부(100)는 조류의 유동에너지로 전력을 생성하도록 구성된 것으로, 상기 부유체(200)에 의해 해상에 부유하여 밀물과 썰물로 생기는 조류를 이용해 전력을 생산하게 된다.
따라서, 상기 조류발전부(100)는 수직축터빈(110), 발전유닛(120) 및 터빈샤프트(130)를 포함할 수 있다.
상기 수직축터빈(110)은 상기 부유체(200) 하단에 고정되어, 해류에 따라 회전하는 적어도 하나 이상으로 구성된다.
구체적으로, 상기 수직축터빈(110)은 해수의 흐름에 수직하게 구성되어, 조류에너지를 이용하여 회전하도록 구성된 것으로, 블레이드의 회전에너지를 상기 발전유닛(120)에 전달하도록 구성된다.
또한, 상기 수직축터빈(110)은 발전유닛(120))의 지지와 상기 부유체(200)의 부유력에 의해 해수면 아래에서 조력 발전을 위한 회전 동작을 수행하는 것으로, 본 발명에 의하면, 상기 부유체(200) 하부에 회전가능하게 설치되는 것이 바람직하고, 이에 따라, 해수면 아래의 해상 조류에 의해 회전하게 된다.
또한, 상기 수직축터빈(110)은 조류 에너지를 효율적으로 전달받기 위해 타원기둥의 형상을 갖는 것이 바람직하며, 도시되지는 않았지만 해수면과 평행한 방향으로 절단한 단면상에서 장축에 비해 단축의 길이가 상대적으로 작은 타원 형상일 수 있다.
따라서, 조류의 방향이 상기 장축과 평행인 경우에는 조류의 항력을 최대한 받을 수 있으며, 조류의 방향이 상기 장축와 평행인 경우에는 상기 조류의 항력을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 수직축터빈(110)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 상기 수직축터빈(110)은 도시된 바와 같이 인접하게 배치되는 한 쌍으로 구성될 수 있으나, 상기 수직축터빈(110)의 갯수는 이에 한정되지 않고 다양하게 적용 실시할 수 있도록 한다.
상기 발전유닛(120)은 상기 부유체(200) 상단에 배치되어, 상기 수직축터빈(110)의 회전에너지로 전력을 생성하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 발전유닛(120)은 상기 수직축터빈(110)의 회전 에너지를 전달받아 전기 에너지로 변환하는 구성으로, 조류에 의해 수직축터빈(110))이 상기 발전유닛(120)의 중심축을 기준으로 회전하면, 상기 수직축터빈(110)의 회전 에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.
또한, 상기 발전유닛(120)은 상기 부유체(200)의 상단에 배치되어 부유체의 부력에 의해 해수면에 부유하게 되며, 외장에 케이싱이 커버되어 강수 및 파도 등의 외부 환경에서 안전하게 보호될 수 있도록 한다.
상기 터빈샤프트(130)는 상기 발전유닛(120) 및 수직축터빈(110)을 연결하는 것으로, 상기 수직축터빈(110)의 회전을 조절하는 동시에 상기 수직축터빈(110)의 회전 에너지를 상기 발전유닛(120)으로 전달하는 구성이다.
상기 부유체(200)는 상기 조류발전부(100)를 수면에 부유시키도록 구성된다.
구체적으로, 상기 부유체(200)는 해상에서 상기 조류발전부(100)에 부유력을 제공하도록 발포 성형에 의하여 제작되어 수면 상에 부유하는 구성으로, 상기 조류발전부(100)의 일부분에 결합되어 구성될 수 있다.
따라서, 상기 부유체(200)는 경량이면서도 탄성 및 강도가 높은 폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP) 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer)와 같은 발포수지 플라스틱류 또는 NBR(nitrile-butadiene rubber)과 같은 합성고무 등 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 부력소재가 취급될 수 있다.
또한, 상기 부유체(200)는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 원기둥 또는 원통형상으로 구성되는 것이 바람직할 수 있으나, 그 형상 역시, 본 발명에서 제안하는 하나의 실시 예일 뿐, 해당관련분야의 당업자에 의해 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경 설계될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 부유체(200)는 다수개의 선체부(300)와 방사상으로 연결될 수 있으며, 상기 계류부(500)에 의해 일정한 구역에서 부유할 수 있도록 한다.
또한, 상기 부유체(200)는 상기 발전유닛(120)이 삽입되는 삽입홈(210) 및 상기 터빈샤프트(130)가 관통하는 삽입공(220)을 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 부유체(200)는 중앙에 수직축터빈(110)의 물리적인 회전을 전력으로 변환하는 발전유닛(120)이 배치되고, 상기 발전유닛(120)은 터빈샤프트(130)로 수직축터빈(110)과 연결될 수 있다.
상기 선체부(300)는 상기 부유체(200)와 일정 간격 이격되도록 방사상으로 다수개 배치되어, 파랑에 의해 상하로 유동하여 충격을 완화시키도록 구성된다.
구체적으로, 상기 선체부(300)는 상기 부유체(200)에 트러스트부(400)로 연결된 것으로, 상기 부유체(200) 주변에 다수개로 배치되어 해수면의 높이를 변화시키는 파도에 의해 상하 유동할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 선체부(300)는 파랑에 의한 충격을 완화시키는 길이 방향의 선체실린더(310) 및 상기 선체실린더(310) 하단에 배치되는 감쇠판(320)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 선체실린더(310)는 도시된 바와 같이 해류와 수직한 길이 방향의 긴 관으로 구성되고 내부에 실린더 구조로 구성됨으로써, 파랑에 대한 조류 발전 시스템의 운동 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 선체실린더(310)는 상단에 후술할 제1트러스트(410)에 의해 상기 부유체(200)와 연결되고, 상기 감쇠판(320)은 후술할 제2트러스트(420)에 의해 상기 수직축터빈(110)의 하부와 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 조류 발전 시스템(1)은 중심부에 비교적 큰 체적의 부유체(200)가 배치되고, 파랑에 대한 운동 안정성을 향상시키기 위해 4개의 선체실린더(310)가 부유체(200) 주변부에 배치하게 된다.
또한, 상기 선체실린더(310)는 도시된 바와 같이 상기 부유체(200)의 외주면 둘레로 4개로 구성될 수 있으나, 상기 선체실린더(310)의 갯수는 이에 한정되지 않고 다양한 갯수로 적용실시할 수 있다.
또한, 상기 선체실린더(310)는 상단에 상기 계류부(500)와 연결되어 상기 조류 발전 시스템(1)이 해상의 일정 범위 내에 체류할 수 있도록 한다.
상기 트러스트부(400)는 상기 부유체(200)와 상기 조류발전부(100)를 상기 선체부(300)에 연결하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 트러스트부(400)는 상기 선체부(300)를 상기 부유체(200)와 조류발전부(100)에 연결하기 위한 구성으로, 상기 선체실런더(310) 상단과 상기 부유체(200)를 연결하는 제1트러스트(410), 상기 감쇠판(320)과 상기 수직축터빈(110)의 하단을 연결하는 제2트러스트(420) 및 상기 수직축터빈(110)과 이웃하는 수직축터빈(110)을 연결하는 제3트러스트(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템의 사용상태를 나타낸 상면도이다.
상기 계류부(500)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일단이 상기 선체부(300)에 연결되고, 타단이 해저 지형에 연결되어 본 발명에 따른 조류 발전 시스템(1)을 일정 구역의 해상에 고정시킬 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 계류부(500)는 해저지형(10)에 고정되는 다수개의 앵커(510) 및 상기 앵커(510)와 상기 선체부(300)를 연결하는 다수개의 계류선(520)을 포함하여 구성된다.
상기 앵커(510)는 상기 계류선(520)을 해저 지형(10)에 고정시키기 위한 구성으로, 콘크리트 자중을 이용한 콘크리트 앵커를 사용하거나 해저 암반에 구멍을 뚫어 고정하는 드릴드(drilled) 앵커를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 앵커(510)는 조류 발전 시스템(1)을 설치하는 지역의 해저면의 환경 조건에 따라 상기 콘크리트 앵커 또는 상기 드릴드 앵커를 선택적으로 사용할 수 있도록 한다.
또한, 상기 앵커(510)는 해저지형(10)에 고정될 수 있으며, 해안 지형(20)에 고정될 수도 있다.
이는, 본 발명에 따른 조류 발전 시스템(1)이 육지과 인접한 해상에 위치하는 경우와 육지에서 먼 해상에 위치할 경우 모두 효율적으로 배치시킬 수 있도록 한다.
일 실시예로써, 상기 계류부(500)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 조류 발전 시스템(1)이 육상에서 먼 해상에 위치할 경우, 다수개의 앵커(510)가 해저지형(10)에 고정되고, 상기 앵커(510)에 상기 계류선(520)이 연결되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 계류부(500)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 조류 발전 시스템(1)이 육지와 인접한 해상에 위치할 경우에는 해안지형(20)에 고정된 앵커(510) 및 해저지형(10)에 고정된 앵커(510)를 각각 포함하고, 상기 앵커(510)에 상기 계류선(520)이 연결되도록 구성될 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 계류부(500)는 수심 및 환경 조건에 따라 계류선(520)의 결정이 가능하며 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 육상과 가까운 해상에 위치시킬 경우에는 일측은 육상에 계류하고, 타측은 해저면에 계류하는 방법을 사용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템에 의하면, 조류발전부를 부유하는 부유체에 파랑에 대한 부유체의 운동 안정성을 향상시키기 위한 다수개의 선체실린더를 연결하고, 수심 및 환경 조건에 따라 계류선 결정이 가능하도록 구성된 계류부를 포함하여 구성됨으로써, 안정적인 발전이 가능하고 태풍이나 높은 파도에 노출되어 전복될 위험을 저감시킬 뿐 아니라 시스템을 설치하는 지역의 해저면 환경조건에 따라 선택적으로 조류 발전 시스템을 부유시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 조류발전-ESS 시스템 적용 대상 해역을 선정하는데 있어 수심이 20m 이상의 깊은 수심에 적용이 가능하여 수심 제한이 유동적인 효과가 있다.
또한, 해안지형에 인접한 지형이거나 해안 지형에서 먼 지형에 따라 자유롭게 선택적 사용이 가능한 효과가 있다.
아울러, 계류부의 앵커가 콘크리트 자중을 이용하는 콘크리트 앵커 및 해저 암반에 고정하는 드릴드 앵커로 구성되어 해저면의 상태에 따라 선택적 사용이 가능한 효과가 있다.
이에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1 : 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템
10 : 해저 지형 20 : 해안 지형
100 : 조류발전부 110 : 수직축터빈
120 : 발전유닛 121 : 케이싱
130 : 터빈샤프트 200 : 부유체
210 : 삽입홈 220 : 삽입공
300 : 선체부 310 : 선체실린더
320 : 감쇠판 400 : 트러스트부
410 : 제1트러스트 420 : 제2트러스트
430 : 제3트러스트 500 : 계류부
510 : 앵커 520 : 계류선

Claims (8)

  1. 조류의 유동에너지로 전력을 생성하는 조류발전부;
    상기 조류발전부를 수면에 부유시키는 부유체;
    상기 부유체와 일정 간격 이격되도록 방사상으로 다수개 배치되어, 파랑에 의해 상하로 유동하여 충격을 완화시키는 선체부;
    상기 부유체와 상기 조류발전부를 상기 선체부에 연결하는 트러스트부; 및
    일단이 상기 선체부에 연결되고, 타단이 해저 지형에 연결되는 계류부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조류발전부는,
    상기 부유체 하단에 고정되어, 해류에 따라 회전하는 적어도 하나 이상의 수직축터빈;
    상기 부유체 상단에 배치되어, 상기 수직축터빈의 회전에너지로 전력을 생성하는 발전유닛; 및
    상기 발전유닛 및 수직축터빈을 연결하는 터빈샤프트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선체부는,
    파랑에 의한 충격을 완화시키는 길이 방향의 선체실린더; 및
    상기 선체실린더 하단에 배치되는 감쇠판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 트러스트부는,
    상기 선체실런더와 상기 부유체를 연결하는 제1트러스트;
    상기 감쇠판과 상기 수직축터빈을 연결하는 제2트러스트; 및
    상기 수직축터빈과 이웃하는 수직축터빈을 연결하는 제3트러스트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 계류부는,
    해저지형에 고정되는 다수개의 앵커; 및
    상기 앵커와 상기 선체부를 연결하는 다수개의 계류선;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 계류부는,
    다수개의 앵커가 해저지형에 고정되고, 상기 앵커에 상기 계류선이 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 계류부는,
    해안지형에 고정된 앵커 및 해저지형에 고정된 앵커를 각각 포함하고, 상기 앵커에 상기 계류선이 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 부유체는,
    상기 발전유닛이 삽입되는 삽입홈; 및
    상기 터빈샤프트가 관통하는 삽입공;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류 발전 시스템.
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