KR20240109696A - 조력발전장치 - Google Patents

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KR20240109696A
KR20240109696A KR1020230001525A KR20230001525A KR20240109696A KR 20240109696 A KR20240109696 A KR 20240109696A KR 1020230001525 A KR1020230001525 A KR 1020230001525A KR 20230001525 A KR20230001525 A KR 20230001525A KR 20240109696 A KR20240109696 A KR 20240109696A
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KR1020230001525A
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오남선
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국립목포해양대학교산학협력단
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Abstract

조력발전장치가 개시된다. 조력발전장치는 본체; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 본체 내부의 상부에 형성된 상부 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 상부 공간의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 중간 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 중간 공간의 하부와 연결된 하부 공간; 상기 중간 공간의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제1 연결관; 상기 제1 연결관을 개폐하는 제1 개폐부; 상기 중간 공간의 상기 일측과 반대되는 상기 중간 공간의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제2 연결관; 상기 제2 연결관을 개폐하는 제2 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제1 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제3 연결관; 상기 제3 연결관을 계폐하는 제3 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제2 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제4 연결관; 상기 제4 연결관을 개폐하는 제4 개폐부; 상기 중간 공간에 수직한 상태로 배치되고, 상기 중간 공간을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전하는 수직형 수차; 및 상기 제1 개폐부 및/또는 상기 제2 개폐부에 설치되어, 수심을 측정하는 수심센서를 포함하고, 상기 수심센서를 통해 특정 수심에 도달하여야 상기 제1 개폐부와 상기 제3 개폐부를 동시에 개방하거나 상기 제2 개폐부와 상기 제4 개폐부를 동시에 개방한다.

Description

조력발전장치{APPARATUS FOR TIDAL POWER GENERATION}
본 발명은 조력발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직형 복류식 조력발전장치에 관한 것이다.
일반적인 조력발전장치는 대규모로 설치되는 경우가 많으며, 우리나라 시화호 조력발전장치의 직경은 14m에 이르고 있다.
국내 조력발전시스템이 단류식 창조발전이고 수평형 수차가 포함된 발전방식을 채택하고 있으며, 이와 같은 이유는 국내 서해안의 경우 조차가 크고 조지면적지만 내수위를 관리수위로 조절하고 있어 낙조시 낮은 수두차로 인해 유속저감이 현저하기 때문이다.
이와 같이 조력발전방식은 주로 대규모 단조식 창조발전을 적용해 오고 있지만 중소규모의 복류식 창낙조발전 기술은 전무한 실정이므로, 중소규모의 방조제가 존재하거나 건설 예정지를 대상으로 최대한의 발전량을 확보하기 위하여 복류식 발전방식의 기술개발 필수적이다.
또한, 조력발전장치를 비롯하여 해양 신재생에너지의 발전체는 항상 수중에 존재하여 각종 오손생물(따개비, 홍합 등)이 부착할 가능성이 높고 부식현상 또한 심각하게 발생하는 문제를 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여는 수중에 노출되지 않도록 할 수 있는 방안이 필요하며 이에 본 발명자는 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 제품을 개발하기에 이르렀다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 수직형 수차를 이용하여 해수의 양방향 이동에도 상시 발전이 가능하며, 수중으로부터 공기 중으로 노출되도록 하여 오손생물 부착을 방지하고, 부식현상을 감소시켜 유지 관리를 용이하게 할 수 있는 수직형 복류식 조력발전장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치는 본체; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 본체 내부의 상부에 형성된 상부 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 상부 공간의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 중간 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 중간 공간의 하부와 연결된 하부 공간; 상기 중간 공간의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제1 연결관; 상기 제1 연결관을 개폐하는 제1 개폐부; 상기 중간 공간의 상기 일측과 반대되는 상기 중간 공간의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제2 연결관; 상기 제2 연결관을 개폐하는 제2 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제1 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제3 연결관; 상기 제3 연결관을 계폐하는 제3 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제2 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제4 연결관; 상기 제4 연결관을 개폐하는 제4 개폐부; 상기 중간 공간에 수직한 상태로 배치되고, 상기 중간 공간을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전하는 수직형 수차; 및 제1 개폐부 및/또는 제2 개폐부에 설치되어, 수심을 측정하는 수심센서를 포함하고, 상기 수심센서를 통해 특정 수심에 도달하여야 상기 제1 개폐부와 상기 제3 개폐부를 동시에 개방하거나 상기 제2 개폐부와 상기 제4 개폐부를 동시에 개방할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치는 본체; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 본체 내부의 상부에 형성된 상부 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 상부 공간의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 중간 공간; 상기 본체 내부에 형성되고, 상기 중간 공간의 하부와 연결된 하부 공간; 상기 중간 공간의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제1 연결관; 상기 제1 연결관을 개폐하는 제1 개폐부; 상기 중간 공간의 상기 일측과 반대되는 상기 중간 공간의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제2 연결관; 상기 제2 연결관을 개폐하는 제2 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제1 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제3 연결관; 상기 제3 연결관을 계폐하는 제3 개폐부; 상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제2 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제4 연결관; 상기 제4 연결관을 개폐하는 제4 개폐부; 상기 중간 공간에 수직한 상태로 배치되고, 상기 중간 공간을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전하는 수직형 수차; 및 상기 제1 개폐부 및/또는 제2 개폐부에 설치되어, 수압을 측정하는 압력센서를 포함하고, 상기 압력센서를 통해 특정 압력에 도달하여야 상기 제1 개폐부와 상기 제3 개폐부를 동시에 개방하거나 상기 제2 개폐부와 상기 제4 개폐부를 동시에 개방할 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은 각각 유선형이고, 상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관을 통해 각각 상기 중간 공간으로 유입되는 해수가 상기 중간공간에서 회오리를 형성하도록 할 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제3 연결관과 상기 제4 연결관은 각각 해수가 배출되는 방향을 따라 하향 경사지게 형성될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제1 내지 제4 개폐부는 각각 평판형의 제1 내지 제4 개폐판을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 개폐판이 상기 제1 내지 제4 개폐부에 각각 형성된 중공을 각각 개폐함으로써 상기 제1 내지 제4 개폐부가 개폐될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제1 내지 제4 개폐부는 각각 반구형의 개폐판을 포함하고, 해수가 이동하는 방향을 향하여 상기 반구형의 개폐판이 돌출되도록 구성될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제1 개폐부는 양 측면에 각각 설치된 제1 레일; 상기 제1 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제1 개폐판; 및 상기 제1 개폐판과 연결된 제1 부력체를 포함하고, 상기 제1 개폐판은 부력에 의하여 상승하는 경우 상기 제1 개폐부가 개방될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제2 개폐부는 양 측면에 각각 설치된 제2 레일; 상기 제2 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제2 개폐판; 및 상기 제1 개폐판과 상기 제2 개폐판을 서로 연결하는 제1 와이어를 포함하고, 상기 제1 개폐부가 개방되는 경우에는 상기 제2 개폐부가 폐쇄될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제3 개폐부는 양 측면에 각각 설치된 제3 레일; 상기 제3 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제3 개폐판; 및 상기 제3 개폐판과 연결된 제3 부력체를 포함하고, 상기 제3 개폐판은 부력에 의하여 상승하는 경우 상기 제3 개폐부가 폐쇄될 수 있다.
하나의 실시예로, 상기 제4 개폐부는 양 측면에 각각 설치된 제4 레일; 상기 제4 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제4 개폐판; 및 상기 제3 개폐판과 상기 제4 개폐판을 서로 연결하는 제2 와이어를 포함하고, 상기 제3 개폐부가 폐쇄되는 경우에는 상기 제4 개폐부가 개방될 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 중소규모 발전에 적용이 가능하며 대규모로 확장 적용이 가능한 제품으로, 특히 기존에 건설되어 있는 방조제를 이용할 수 있다.
본 발명은 방조제 내외수위차를 이용할 수 있는 소규모의 수로를 건설하고 방조제에 맞대거나 육지쪽 호안에 연이어 단일 또는 다중모듈로 연속 설치할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 대규모의 큰 공사비를 요구하지 않아 공사비 절감 및 상용화 가능성이 대단히 높은 발전장치이다.
본 발명은 수직형 수차가 포함된 발전방식을 채용하고 있어 낮은 수위차에서도 발전이 가능하고 해수의 양방향 흐름 시 피치 조절없이 발전이 상시 가능하므로 중소규모 조력발전장치에 적용하기 우수한 발전 방식이다.
본 발명은 하루에 2회씩 상시 공기중으로 드러나게 되어 오손생물이 주로 부착되는 미발전 시간동안에도 공기중에 노출하게 되어 오손생물 부착이 불유리한 조건이 되며, 부식속도를 현저히 느리게 할 수 있어 유지관리에 대단히 용이한 조건을 만들 수 있다.
본 발명은 특정 수심, 특정 수압에 도달하여야 발전을 수행할 수 있으므로 더욱 효율적인 발전이 가능하다.
본 발명은 특정 압력에 도달할 때가지는 개폐부가 개방되지 않도록 하여 발전에 필요한 수량 미만의 해수가 본체 내부로 유입되는 것을 방지하여 해수에 의하여 손상이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치에서의 해수의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치의 평판형 개폐판을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력발전장치의 반구형 개폐판을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 방조제에 적용한 것을 예시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 육지쪽 호안에 적용한 것을 예시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 개폐부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 개폐부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조력발전장치의 창조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조력발전장치의 낙조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조력발전장치의 창조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조력발전장치의 낙조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 본 발명이 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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치에서의 해수의 이동을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치의 평판형 개폐판을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000)는 본체(100), 상부 공간(110), 중간 공간(120), 하부 공간(130), 제1 연결관(140), 제1 개폐부(150), 제2 연결관(160), 제2 개폐부(170), 제3 연결관(180), 제3 개폐부(190), 제4 연결관(200), 제4 개폐부(210), 수직형 수차(220), 수심센서(미도시) 및 압력센서(미도시)를 포함할 수 있다.
일 예로 본체(100)는 콘크리트 구조물로 형성될 수 있다.
상부 공간(110)은 본체(100) 내부에 형성될 수 있고, 구체적으로는 상부 공간(110)은 본체(100) 내부의 상부에 형성될 수 있다.
상부 공간(110)은 다양한 형상을 갖도록 제작될 수 있지만 원통형 형상을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
상부 공간(110)을 원통형 형상을 갖도록 하는 경우에는 외부로부터 유입되는 해수가 회오리(소용돌이) 치면서 수직형 수차(220)로 유입되도록 할 수 있어 수직형 수차(220)의 발전 효율을 높일 수 있다.
상부 공간(110)은 외부로부터 유입되는 해수가 회오리칠 수 있는 공간을 제공하는 부분이다.
중간 공간(120)은 본체(100) 내부에 형성되고, 상부 공간(110)의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성될 수 있다. 일 예로 중간 공간(120)은 수직형 수차(220)를 향하여 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 원뿔대 형상일 수 있다.
제1 연결관(140)과 제2 연결관(160)을 통하여 유입되는 해수가 수직형 수차(220)를 회전시키는 회전력을 증가시키기 위하여 중간 공간(120)은 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 연결관(140)은 중간 공간(120)의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공할 수 있다.
제1 연결관(140)은 유선형일 수 있다. 제1 연결관(140)을 유선형으로 하는 것은 제1 연결관(140)을 통해 중간 공간(120)으로 유입되는 해수가 중간공간(120)에서 회오리를 형성하도록 하기 위함이다.
제1 개폐부(150)는 제1 연결관(140)을 개폐할 수 있다. 일 예로 제1 개폐부(150)는 제1 연결관(140)의 단부에 형성될 수 있다.
제1 개폐부(150)에는 중공이 형성되어 있고, 중공을 평판형 제1 개폐판(152)이 개폐함으로써 외부로부터 해수가 유입되게 하거나 유입되지 않도록 할 수 있다.
제2 연결관(160)은 중간 공간(120)의 상기 일측과 반대되는 중간 공간(120)의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공할 수 있다. 일 예로 제1 연결관(140)과 제2 연결관(160)은 서로 마주보는 방향에서 각각 중간 공간(120)에 연결될 수 있다.
제2 개폐부(170)는 제2 연결관(160)을 개폐할 수 있다. 일 예로 제2 개폐부(170)는 제2 연결관(160)의 단부에 형성될 수 있다.
제2 개폐부(170)에는 중공이 형성되어 있고, 중공을 평판형 제2 개폐판(172)이 개폐함으로써 외부로부터 해수가 유입되게 하거나 유입되지 않도록 할 수 있다.
하부 공간(130)은 본체(100) 내부에 형성되고, 중간 공간(120)의 하부와 연결될 수 있다. 하부 공간(130)은 아래의 제3 연결관(180)과 제4 연결관(200)을 연결하는 부분이고, 하부 공간(130) 내에는 수직형 수차(220)가 배치될 수 있다.
수직형 수차(220)는 프로펠러가 해수의 이동방향과 마주하도록 배치된다.
제3 연결관(180)은 하부 공간(130)의 하부와 연결되고, 제1 연결관(140)을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공할 수 있다.
제3 개폐부(190)는 제3 연결관(180)을 계폐할 수 있다. 일 예로 제3 개폐부(190)는 제3 연결관(180)의 단부에 형성될 수 있다.
제3 개폐부(190)에는 중공이 형성되어 있고, 중공을 평판형 제3 개폐판(192)이 개폐함으로써 본체(100) 내부로부터 해수가 배출되거나 배출되지 않도록 할 수 있다.
제4 연결관(200)은 하부 공간(130)의 하부와 연결되고, 제2 연결관(160)을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공할 수 있다.
제4 개폐부(210)는 제4 연결관(200)을 계폐할 수 있다. 일 예로 제4 개폐부(210)는 제4 연결관(200)의 단부에 형성될 수 있다.
제4 개폐부(210)에는 중공이 형성되어 있고, 중공을 평판형 제4 개폐판(212)이 개폐함으로써 본체(100) 내부로부터 해수가 배출되거나 배출되지 않도록 할 수 있다.
수직형 수차(220)는 중간 공간(130)에 수직한 상태로 배치되고, 중간 공간(130)을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전할 수 있다. 수직형 수차(220)의 회전에 의하여 발전이 가능하며 발전된 전기는 전력선을 통해 송전되거나 별도로 구비된 전력저장장치(예: 배터리 등)에 저장될 수 있다.
수심센서는 수심을 측정할 수 있는 센서로서, 일 예로 제1 개폐부(150) 및/또는 제2 개폐부(170)에 설치될 수 있다.
수심센서를 통해 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000)가 특정 수심에 도달하면 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)를 동시에 개방하거나 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)를 동시에 개방할 수 있다.
이는 해수면 밑 특정 수심 까지 조력발전장치(1000)가 들어가야만 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)를 동시에 개방하거나 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)를 동시에 개방함으로써 조력발전장치(1000)를 통해 발전이 가능하도록 하기 위함이다.
일 예로, 해수면 밑 특정 수심은 조력발전장치(1000)가 전부 해수면 밑에 잠기는 수심까지의 깊이일 수 있으나, 조력발전장치(1000)가 전부 해수면 밑에 잠기는 수심까지의 깊이는 조절이 가능하다.
이와 같이 본 발명은 특정 수심 까지 도달할 때 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)를 동시에 개방하거나 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)를 동시에 개방함으로써 발전이 가능한 해수가 조력발전장치(1000)에 유입될 수 있을 때만 조력발전장치(1000)가 발전이 되도록 함으로써 조력발전장치(1000)가 해수에 노출되어 손상되는 정도를 최소화 할 수 있고, 발전의 효율도 향상시킬 수 있다.
압력센서는 수압을 측정할 수 있는 센서로서, 일 예로 제1 개폐부(150) 및/또는 제2 개폐부(170)에 설치될 수 있다.
압력센서를 통해 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000)에 유입될 수 있는 수량이 발전이 가능한 필요 수량이라는 것을 파악할 수 있고, 압력 센서를 통해 특정 압력 이상인 경우에만 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)를 동시에 개방하거나 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)를 동시에 개방함으로써, 발전이 가능한 해수가 조력발전장치(1000)에 유입될 수 있을 때만 조력발전장치(1000)가 발전이 되도록 함으로써 조력발전장치(1000)가 해수에 노출되어 손상되는 정도를 최소화 할 수 있고, 발전의 효율도 향상시킬 수 있다.
일 예로, 조력발전장치(1000)의 상태나 동작 성능을 고려하여 특정 압력은 적절하게 변경이 가능하다.
도 2a를 참조하면, 해수가 제1 연결관(140)을 통해 유입되어 수직형 수차(220)를 지나 제3 연결관(180)을 통해 배출되는 과정을 확인할 수 있고, 도 2b를 참조하면, 해수가 제2 연결관(160)을 통해 유입되어 수직형 수차(220)를 지나 제4 연결관(200)을 통해 배출되는 과정을 확인할 수 있다.
일 예로 제1 연결관(140)과 제4 연결관(200)은 외해와 해수가 소통할 수 있도록 배치되고, 제2 연결관(160)과 제3 연결관(180)은 내해와 해수가 소통할 수 있도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000)는 제1 개폐부(152)와 제3 개폐부(192)의 개폐가 동일하게 동작하고, 제2 개폐부(172)와 제4 개폐부(212)의 개폐가 동일하게 동작하도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 개폐부(152)와 제3 개폐부(192)는 제2 개폐부(172)와 제4 개폐부(212)와는 반대로 동작할 수 있다.
이는 외해(내해)에서 내해(외해)로 해수가 유입되는 방향에 따라 수직형 수차(220)에 해수를 유입하여 발전이 지속적으로 이루어지게 하기 위함이다.
또한, 제3 연결관(180)과 제4 연결관(200)은 각각 해수가 배출되는 방향을 따라 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 해수가 보다 빨리 배출되도록 함으로써 중간 공간(120)에서의 회오리 발생을 더욱 강력하게 하기 때문에 보다 큰 회전력을 수직형 수차(220)에 전달할 수 있고, 발전량을 높일 수 있기 때문이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력발전장치의 반구형 개폐판을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력발전장치(2000)는 제1 내지 제4 개폐판(152, 172, 192, 212)의 형상이 반구형으로 구성되어 있는 것이 위에서 설명한 조력발전장치(2000)와 차이가 있고 나머지 구성은 동일한 것을 확인할 수 있다.
반구형의 개폐판(152, 172, 192, 212)은 해수가 이동하는 방향을 향하여 반구형의 개폐판이 돌출되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 해수의 압력을 평판형 개폐판보다 더욱 효과적으로 버티기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력발전장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력발전장치(2000)는 수직형 수차(220)의 배치가 위에서 설명한 조력발전장치(1000)와 반대로 배치되어 있다.
또한, 조력발전장치(2000)는 별도의 배터리부(230)가 상부 공간(110) 위에 배치되어 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 방조제에 적용한 것을 예시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치를 육지쪽 호안에 적용한 것을 예시한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 조력발전장치(1000)를 방조제(240)의 내해측에 근접한 위치에 설치하고, 해수통로(250)를 내해와 외해가 서로 소통할 수 있도록 구성함으로써 조력발전장치(1000)가 발전이 가능하도록 할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 조력발전장치(1000)를 조력발전장치(1000)를 육지쪽 호안(260)에 근접한 위치에 설치하고, 해수통로(250)를 내해와 외해가 서로 소통할 수 있도록 구성함으로써 조력발전장치(1000)가 발전이 가능하도록 할 수 있다.
조력발전장치(1000)는 도 6a 및 도 6에 도시된 바와 같이 다중모듈로 연속설치될 수 있으나 단일모듈로도 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000, 2000)은 복류식 발전방식을 채택하여 발전시간 및 발전량을 증가시킬 수 있고, 우리나라 서해안의 경우 4회/일 발전이 가능하다.
발전시간을 비교하면 기존 단조식 창조발전의 경우 약 50%(약 12시간/일) 발전이 가능하나, 복류식 창낙조발전 방식이 가능한 본 발명의 실시예에 따른 조력발전장치(1000, 2000)는 약 72%(17시간/일) 발전시간이 확보되기 때문에 발전량 또한 증가되는 효과가 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 개폐부를 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 개폐부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 제1 개폐부(150)는 양 측면에 각각 설치된 제1 레일(151), 제1 레일(151)과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제1 개폐판(152) 및 제1 개폐판(152)과 연결된 제1 부력체(153)를 포함할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제2 개폐부(170)는 양 측면에 각각 설치된 제2 레일(171), 제2 레일(171)과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제2 개폐판(172) 및 제1 개폐판(152)과 제2 개폐판(172)을 서로 연결하는 제1 와이어(174)를 포함할 수 있다.
다른 일 예로 제2 개폐부(170)는 제2 개폐판(172)과 연결된 제2 부력체를 추가로 포함할 수 있다.
제3 개폐부(190)는 제2 개폐부(170)와 구조가 동일하고, 제4 개폐부(210)는 제1 개폐부(150)과 구조가 동일하므로 제3 개폐부(190)와 제4 개폐부(210)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조력발전장치의 창조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a를 참조하면, 창조시 제1 개폐부(150)의 제1 개폐판(152)이 부력에 의하여 상승한다. 제1 개폐판(152)이 상승하면 제1 개폐부(150)가 개방된다. 또한, 제3 개폐부(210)의 제3 개폐판(212)도 부력에 의하여 상승한다. 제3 개폐판(212)가 상승하면 제3 개폐부(210)는 폐쇄된다.
도 8a에 도시된 바와 같이 해수가 이동하는 통로와 제1 개폐부(150), 제3 개폐부(210)의 설치 위치를 배치함으로써 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(210)는 개방과 패쇄가 반대로 작동하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 제1 개폐판(152)가 부력에 의하여 상승하여 제1 개폐부(150)가 개방되는 경우에는 유압펌프(미도시)가 제2 개폐판(172)를 이동시켜 제2 개폐부(170)가 폐쇄되도록 할 수 있다.
다른 일 예로, 제4 개폐판(212)가 부력에 의하여 상승하여 제4 개폐부(210)가 폐쇄되는 경우에는 유압펌프(미도시)가 제3 개폐판(192)를 이동시켜 제3 개폐부(170)가 개방되도록 할 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)는 개방되고, 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)는 폐쇄된 상태에서 해수가 이동함으로써 수직형 수차(220)가 회전하고 이에 의하여 발전이 가능하다.
도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조력발전장치의 낙조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b를 참조하면, 낙조시 제1 개폐부(150)의 제1 개폐판(152)이 자체 무게에 의하여 하강한다. 제1 개폐판(152)이 하강하면 제1 개폐부(150)가 폐쇄된다.
제1 개폐판(152)이 하강하여 제1 개폐부(150)가 폐쇄되는 경우에는 유압펌프(미도시)가 제4 개폐판(212)를 하강시켜 제4 개폐부(210)가 개방되도록 할 수 있다.
또한, 제1 개폐판(152)이 하강하여 제1 개폐부(150)가 폐쇄되는 경우 제1 와이어(174)는 제2 개폐판(172)를 당겨 제2 개폐부(170)가 개방되도록 한다.
제4 개폐판(212)이 하강하여 제4 개폐부(210)가 폐쇄되는 경우 제2 와이어(194)는 제3 개폐판(192)를 당겨 제3 개폐부(192)가 폐쇄되도록 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이 제1 개폐부(150)와 제3 개폐부(190)는 폐쇄되고, 제2 개폐부(170)와 제4 개폐부(210)는 개방된 상태에서 해수가 이동함으로써 수직형 수차(220)가 회전하고 이에 의하여 발전이 가능하다.
도 9a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조력발전장치의 창조시 발전을 설명하기 위한 도면이고, 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조력발전장치의 창조시 발전을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 창조시 제1 개폐판(152)가 해수의 압력에 의하여 밀리면 제1 개폐부(150)가 개방된다. 제1 개폐판(152), 제2 개폐판(172), 제3 개폐판(192), 제4 개폐판(212)는 상부에 힌지 구조물이 설치되어 있어 해수에 의하여 이동할 수 있다.
제1 개폐부(150)가 개방되는 경우 제2 개폐판(172)과 제4 개폐판(212)는 유압펌프에 의하여 강제로 폐쇄되며, 제3 개폐부(192)는 제1 개폐부(150)와 동일하게 제3 개폐판(192)이 해수의 압력에 의하여 밀려 제3 개폐부(190)가 개방된다.
도 9b를 참조하면, 위에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 반대의 경우로 작동하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1000: 조력발전장치 110: 본체
110: 상부 공간 120: 중간 공간
130: 하부 공간 140: 제1 연결관
150: 제1 개폐부 160: 제2 연결관
170: 제2 개폐부 180: 제3 연결관
190: 제3 개폐부 200: 제4 연결관
210: 제4 개폐부 220: 수직형 수차

Claims (9)

  1. 본체;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 본체 내부의 상부에 형성된 상부 공간;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 상부 공간의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 중간 공간;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 중간 공간의 하부와 연결된 하부 공간;
    상기 중간 공간의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제1 연결관;
    상기 제1 연결관을 개폐하는 제1 개폐부;
    상기 중간 공간의 상기 일측과 반대되는 상기 중간 공간의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제2 연결관;
    상기 제2 연결관을 개폐하는 제2 개폐부;
    상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제1 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제3 연결관;
    상기 제3 연결관을 계폐하는 제3 개폐부;
    상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제2 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제4 연결관;
    상기 제4 연결관을 개폐하는 제4 개폐부;
    상기 중간 공간에 수직한 상태로 배치되고, 상기 중간 공간을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전하는 수직형 수차; 및
    상기 제1 개폐부 및/또는 상기 제2 개폐부에 설치되어, 수심을 측정하는 수심센서를 포함하고,
    상기 수심센서를 통해 특정 수심에 도달하여야 상기 제1 개폐부와 상기 제3 개폐부를 동시에 개방하거나 상기 제2 개폐부와 상기 제4 개폐부를 동시에 개방하는, 조력발전장치.
  2. 본체;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 본체 내부의 상부에 형성된 상부 공간;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 상부 공간의 하부와 연결되며, 직경이 좁아지도록 하향 경사지게 형성된 중간 공간;
    상기 본체 내부에 형성되고, 상기 중간 공간의 하부와 연결된 하부 공간;
    상기 중간 공간의 일 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제1 연결관;
    상기 제1 연결관을 개폐하는 제1 개폐부;
    상기 중간 공간의 상기 일측과 반대되는 상기 중간 공간의 타 측에 연결되고, 해수의 유입통로를 제공하는 제2 연결관;
    상기 제2 연결관을 개폐하는 제2 개폐부;
    상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제1 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제3 연결관;
    상기 제3 연결관을 계폐하는 제3 개폐부;
    상기 하부 공간의 하부와 연결되고, 상기 제2 연결관을 통해 유입된 해수가 배출되는 배출통로를 제공하는 제4 연결관;
    상기 제4 연결관을 개폐하는 제4 개폐부;
    상기 중간 공간에 수직한 상태로 배치되고, 상기 중간 공간을 통해 유입되는 해수에 의하여 회전하는 수직형 수차; 및
    상기 제1 개폐부 및/또는 상기 제2 개폐부에 설치되어, 수압을 측정하는 압력센서를 포함하고,
    상기 압력센서를 통해 특정 압력에 도달하여야 상기 제1 개폐부와 상기 제3 개폐부를 동시에 개방하거나 상기 제2 개폐부와 상기 제4 개폐부를 동시에 개방하는, 조력발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관은 각각 유선형이고,
    상기 제1 연결관과 상기 제2 연결관을 통해 각각 상기 중간 공간으로 유입되는 해수가 상기 중간공간에서 회오리를 형성하도록 하는, 조력발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 연결관과 상기 제4 연결관은 각각 해수가 배출되는 방향을 따라 하향 경사지게 형성된, 조력발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 개폐부는 각각 평판형의 제1 내지 제4 개폐판을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 개폐판이 상기 제1 내지 제4 개폐부에 각각 형성된 중공을 각각 개폐함으로써 상기 제1 내지 제4 개폐부가 개폐되는, 조력발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개폐부는,
    양 측면에 각각 설치된 제1 레일;
    상기 제1 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제1 개폐판; 및
    상기 제1 개폐판과 연결된 제1 부력체를 포함하고,
    상기 제1 개폐판은 부력에 의하여 상승하는 경우 상기 제1 개폐부가 개방되는, 조력발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 개폐부는,
    양 측면에 각각 설치된 제2 레일;
    상기 제2 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제2 개폐판; 및
    상기 제1 개폐판과 상기 제2 개폐판을 서로 연결하는 제1 와이어를 포함하고,
    상기 제1 개폐부가 개방되는 경우에는 상기 제2 개폐부가 폐쇄되는, 조력발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 개폐부는,
    양 측면에 각각 설치된 제3 레일;
    상기 제3 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제3 개폐판; 및
    상기 제3 개폐판과 연결된 제3 부력체를 포함하고,
    상기 제3 개폐판은 부력에 의하여 상승하는 경우 상기 제3 개폐부가 폐쇄되는, 조력발전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4 개폐부는,
    양 측면에 각각 설치된 제4 레일;
    상기 제4 레일과 연결되어 왕복이동이 가능한 평판형의 제4 개폐판; 및
    상기 제3 개폐판과 상기 제4 개폐판을 서로 연결하는 제2 와이어를 포함하고,
    상기 제3 개폐부가 폐쇄되는 경우에는 상기 제4 개폐부가 개방되는, 조력발전장치.
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