WO2015080451A1 - 조류 발전 구조물 - Google Patents

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WO2015080451A1
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이재혁
이재욱
이재환
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이재혁
이재욱
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to an algae power generation structure, and more particularly, to an algae power generation structure with improved power generation efficiency by using both high and low tide of the sea for algae power generation.
  • tidal power generation is a method of generating power by using the water level difference between tides. At high tide, water is artificially confined to a levee and then discharged into waterways at low tide to produce power.
  • the feature is spaced apart at a first interval, the feature that the water channel is formed to move the bird back and forth;
  • a waterway bank disposed on the waterway with a width smaller than the first interval, the waterway banks respectively forming an equal width waterway with a constant width between the feature;
  • a first water collecting embankment disposed on the water channel, extending from a front end of the water dike based on a moving direction of the tidal stream, the first collecting dike having a tip shape gradually decreasing in width toward the front of the equal width channel;
  • a second water collecting dike having a tip shape disposed on the water channel and extending from the rear end of the water dike based on the moving direction of the tidal stream, the width of which gradually decreases toward the rear of the water dike.
  • the algae power generation structure further includes a waterway structure disposed outside the waterway bank and the first and second water collecting banks, respectively, disposed on the waterway, and the waterway structure is spaced apart from the feature.
  • a waterway embankment forming a constant waterway with the feature;
  • An equal width channel side embankment disposed between the boat embankment and the water channel embankment and having a length corresponding to the water channel embankment based on the movement direction of the tidal stream;
  • a first boat collecting dike located in front of the dike and the equal dike side embankment with respect to the direction of movement of the algae to connect the dike dike and the equal dike side dike and inclined inward toward the dike;
  • a second embankment dike located at the rear of the treadmill embankment and the equal width channel side embankment based on the moving direction of the tidal current, connecting the treadmill embankment and the equal width channel embankment, and inclined inward toward
  • the tidal current power generation structure is capable of generating power at high tide as well as at low tide in a generator installed in an equal channel, thereby increasing power generation efficiency.
  • the space on the power generation structure may be utilized as a space for a building structure or a facility, thereby ensuring space utilization.
  • FIG. 1 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in the mouth of a river or river adjacent to the sea.
  • FIG. 2 is a view briefly showing that an algae power generation structure in which a plurality of equal widths are formed in accordance with an embodiment of the present invention is installed in an estuary of a river or a river adjacent to the sea.
  • FIG 3 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in the bay formed on the coast.
  • FIG. 4 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in a space formed between the island and the island.
  • FIG. 5 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in a space formed between the coast and the island.
  • algae power plants operate generators using kinetic energy of water to produce electrical energy.
  • seawater flows into rivers or streams at high tide, and at low tide, seawater flows into the sea.
  • At high tide it is from low tide to high tide and occurs twice a day.
  • At low tide it is from high tide to low tide and occurs twice a day.
  • power generation is required only when a strong tidal flow is formed, and thus, there is a restriction due to geographical conditions, and a problem of environmental damage occurs due to construction of a levee structure.
  • FIG. 1 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in the mouth of a river or river adjacent to the sea.
  • the tidal power generation structure has a waterway 100 formed between the features 1 spaced apart at a first interval, and has a smaller width than the first interval.
  • the water bank embankment 2 arrange
  • An equal width channel 200 having a predetermined width is formed between the channel embankment 2 and the feature 1.
  • the generator is installed in the equal channel 200, and generates electric power using the kinetic energy of the algae flowing in the equal channel 200.
  • the algae passing through the equal-width channel 200 has a flow rate higher than that of the algae passing through the channel 100. This is fast. Therefore, when the generator is installed in the equal width channel 200 formed by the channel embankment 2 to produce power, the power production efficiency is increased by the faster flow rate.
  • the generator can be operated four times a day by using the flow of algae at the high and low tide. As a result, the operating time of the generator is increased, thereby increasing the power production efficiency.
  • the first collecting embankment 3 is disposed on the channel 100 and extends from the front end of the channel embankment 2 based on the direction of movement of the tidal stream, so that the width gradually decreases toward the front.
  • the second collecting bank 4 is disposed on the channel 100 and extends from the rear end of the channel bank 2 based on the direction of movement of the tidal stream, so that the width gradually decreases toward the rear side. Therefore, the water moving along the waterway 100 is guided to naturally flow into the equal width waterway 200, and prevents damage to the waterway embankment 2 due to the impact of the flowing water.
  • the dike 2, the first and the second dike 3, 4 is not limited to the shape shown in Figure 1, it is characterized by the topography, flow rate, etc. of the estuary of the river or river in which the tidal power generation structure is installed Determined by reflecting.
  • the upper space of the power generation algae structure according to the present invention can also be utilized as a space for a building structure or living infrastructure. Therefore, efficient space utilization is possible.
  • FIG. 2 is a view briefly showing that an algae power generation structure in which a plurality of equal widths are formed in accordance with an embodiment of the present invention is installed in an estuary of a river or a river adjacent to the sea.
  • the tidal power generation structure includes a plurality of water bank embankments 2 and first and second water collecting embankments 3 and 4 disposed in front and rear of each water bank embankment 2. ) May be included. Accordingly, three or more equal width channels 200 may be formed, and generators may be installed in each equal width channel 200 to increase power generation efficiency.
  • the tidal power generation structure may include a boatway structure 10 disposed between the feature (1) and the waterway embankment (2).
  • the waterway structure 10 includes a waterway embankment 11 that is spaced apart from the feature 1 at regular intervals to form a passageway 300 having a constant width between the feature 1 and the feature 1.
  • An equal width channel side embankment 12 having a length corresponding to the channel embankment 2 is disposed between the boat embankment 11 and the channel embankment 2.
  • the first boat collecting dike 13 is located in front of the boat dike 11 and the equal dike side embankment 12 to connect the dike dike 11 and the equal dike side dike 12 and connects the water dike 2. It is inwardly inclined.
  • the second boat collecting dike 14 is located at the rear of the boat dike 11 and the equal dike side dike 12 and connects the dike dike 11 and the equal dike side dike 12 and connects the dike dike 2. It is inwardly inclined.
  • a waterway 300 is formed between the waterway embankment 11 and the feature 1 by the waterway structure 10 so that the water vehicle can pass. Passage is possible.
  • FIG 3 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in the bay formed on the coast.
  • a tidal power generation structure may be installed in a bay formed on a coast.
  • the algae power generation structure is installed by using the naturally formed features on the coast, and it is possible to install the algae power generation structure to minimize the change of the natural environment.
  • FIG. 4 is a view briefly showing that the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention is installed in a space formed between the island and the island
  • Figure 5 is a tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention between the beach and the island
  • Figure is a simplified diagram showing what is installed in the space formed in.
  • the tidal power generation structure according to an embodiment of the present invention can be installed in a space formed between the island and the island or the coast.
  • the algae power generation structure by installing the algae power generation structure using a naturally formed feature on the coast, it is possible to install the algae power generation structure to minimize changes in the natural environment.
  • the present invention can be applied to various types of algal power generating structures and algal power generating methods.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 구조물은, 제1 간격으로 이격배치되어, 전후방으로 물이 이동가능한 수로가 형성되는 지형지물; 상기 제1 간격보다 작은 폭을 가지고 상기 수로 상에 배치되어, 상기 지형지물과의 사이에 폭이 일정한 등폭수로를 각각 형성하는 수로제방; 상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 전단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 전방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제1 집수제방; 및 상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 후단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 후방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제2 집수제방을 포함한다.

Description

조류 발전 구조물
본 발명은 조류 발전 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바다의 밀물과 썰물 양쪽 모두를 조류발전에 사용하여 전력생산 효율이 효과적으로 향상된 조류 발전 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 조력발전은 조수 간만의 수위차를 이용하여 전력을 생산하는 방식이다. 밀물 때에 제방 등에 인위적으로 물을 가둔 후 썰물 때에 수로로 방출하여 전력을 생산하므로, 조력발전소의 발전기에서 하루에 전력 생산 가능한 횟수는 2회에 국한된다.
본 발명의 목적은 조류를 효과적으로 이용하여, 하루 4회 전력을 생산하는 조류 발전 구조물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은, 제1 간격으로 이격배치되어, 전후방으로 조류가 이동가능한 수로가 형성되는 지형지물; 상기 제1 간격보다 작은 폭을 가지고 상기 수로 상에 배치되어, 상기 지형지물과의 사이에 폭이 일정한 등폭수로를 각각 형성하는 수로제방; 상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 전단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 전방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제1 집수제방; 및 상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 후단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 후방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제2 집수제방을 포함한다.
상기 조류 발전 구조물은, 상기 수로제방과 상기 제1 및 제2 집수제방의 외측에 배치되어, 상기 수로 상에 각각 배치되는 뱃길 구조물을 더 포함하고, 상기 뱃길 구조물은, 상기 지형지물로부터 이격배치되어 상기 지형지물과의 사이에 폭이 일정한 통행수로를 형성하는 뱃길제방; 상기 뱃길제방과 상기 수로제방 사이에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방에 대응되는 길이를 가지는 등폭수로측 제방; 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방 및 상기 등폭수로측 제방의 전방에 위치하여 상기 뱃길제방과 상기 등폭수로측 제방을 연결하며, 상기 수로제방을 향해 내측경사진 제1 뱃길집수제방; 및 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방 및 상기 등폭수로측 제방의 후방에 위치하여 상기 뱃길제방과 상기 등폭수로측 제방을 연결하며, 상기 수로제방을 향해 내측경사진 제2 뱃길집수제방을 포함하되, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방은 상기 등폭수로측 제방보다 길 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은, 등폭수로에 설치된 발전기에서 썰물 때뿐만 아니라 밀물 때에도 전력 생산이 가능하므로, 발전 효율이 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은, 복수의 등폭수로가 형성되어 각각의 등폭수로에서 전력을 생산하므로, 발전 효율이 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은, 통행수로가 형성되어 수상교통수단이 이동 가능하므로, 수상교통수단의 통행에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은, 발전 구조물 상의 공간을 건축 구조물 또는 시설물 등을 위한 공간으로 활용할 수 있으므로, 공간 활용성이 확보된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 바다에 인접한 강 또는 하천의 하구에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 등폭수로가 형성된 조류 발전 구조물이 바다에 인접한 강 또는 하천의 하구에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 해안가에 형성된 만에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 섬과 섬 사이에 형성된 공간에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 해안가와 섬 사이에 형성된 공간에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 하기 위하여 강조 또는 과장될 수 있다.
일반적으로 조류발전소에서는 전기에너지를 생산하기 위해서 물의 운동에너지를 이용하여 발전기를 가동한다. 바다에 인접하는 강 또는 하천의 하구에서는 밀물 때에 바닷물이 강 또는 하천쪽으로 유입되며, 썰물 때에는 유입되었던 바닷물이 바다 쪽으로 유출된다. 밀물 때는 간조시부터 만조시까지이며, 하루에 2회 발생한다. 썰물 때는 만조시부터 간조시까지이며, 역시 하루에 2회 발생한다. 종래 조류발전소에서는 강한 조류의 흐름이 형성되어야만 전력 생산이 가능하므로, 지리적인 조건에 의한 제약이 있으며, 제방 구조물 등의 공사에 따른 환경 훼손의 문제가 발생한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 바다에 인접한 강 또는 하천의 하구에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은 제1 간격으로 이격배치되는 지형지물(1) 사이에 형성되는 수로(100), 제1 간격보다 작은 폭을 가지고 수로(100) 상에 배치되는 수로제방(2), 수로제방(2)의 전후방에 배치되는 제1 및 제2 집수제방(3, 4)을 포함한다. 수로제방(2)과 지형지물(1) 사이에는 일정한 폭을 가지는 등폭수로(200)가 형성된다. 발전기는 등폭수로(200)에 설치되며, 등폭수로(200)에 흐르는 조류의 운동에너지를 이용하여 전력을 생산한다.
등폭수로(200)의 폭방향 단면적은 수로(100)의 폭방향 단면적에 비하여 그 폭이 좁으므로, 등폭수로(200)를 통과하는 조류는 수로(100)를 통과하는 조류에 비해 그 유속이 빠르다. 따라서, 수로제방(2)에 의해 형성된 등폭수로(200)에 발전기를 설치하여 전력 생산을 하는 경우 빨라진 유속에 의해 전력 생산 효율이 상승한다.
등폭수로(200)에는 썰물 때뿐만 아니라 밀물 때에도 조류의 흐름이 발생하므로, 이러한 밀물 및 썰물 때의 조류의 흐름을 이용하여 하루에 4회 발전기를 가동할 수 있게 된다. 따라서 발전기의 가동시간이 길어지므로 전력 생산 효율이 상승한다.
제1 집수제방(3)은 수로(100) 상에 배치되며, 조류의 이동방향을 기준으로 수로제방(2)의 전단으로부터 연장되어, 전방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 형상이다. 제2 집수제방(4)은 수로(100) 상에 배치되며, 조류의 이동방향을 기준으로 수로제방(2)의 후단으로부터 연장되어, 후방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 형상이다. 따라서 수로(100)를 따라 이동하는 물이 등폭수로(200)로 자연스럽게 유입되도록 안내하며, 유수의 충돌에 따른 수로제방(2)의 파손을 방지한다.
수로제방(2), 제1 및 제2 집수제방(3, 4)은 도 1에 도시한 형상에 국한되는 것은 아니며, 조류 발전 구조물이 설치되는 강 또는 하천의 하구의 지형, 유량 등의 특성을 반영하여 결정한다.
본 발명에 따른 발전 조류 구조물의 상부 공간은 건축구조물 또는 생활기반시설을 위한 공간으로도 활용 가능하다. 따라서 효율적인 공간 활용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 등폭수로가 형성된 조류 발전 구조물이 바다에 인접한 강 또는 하천의 하구에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은 복수의 수로제방(2) 및 각각의 수로제방(2)의 전후방에 배치되는 제1 및 제2 집수제방(3, 4)을 포함할 수 있다. 따라서 등폭수로(200)가 3개 이상 형성 가능하며, 각각의 등폭수로(200)에 발전기를 설치하여 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은 지형지물(1)과 수로제방(2) 사이에 배치되는 뱃길 구조물(10)을 포함할 수 있다. 뱃길 구조물(10)은 지형지물(1)과 일정 간격 이격배치되어 지형지물(1)과의 사이에 폭이 일정한 통행수로(300)를 형성하는 뱃길제방(11)을 포함한다. 뱃길제방(11)과 수로제방(2) 사이에는 수로제방(2)에 대응되는 길이를 가지는 등폭수로측 제방(12)이 배치된다. 제1 뱃길집수제방(13)은 뱃길제방(11) 및 등폭수로측 제방(12)의 전방에 위치하여 뱃길제방(11)과 등폭수로측 제방(12)을 연결하며, 수로제방(2)을 향해 내측경사진 형태이다. 제2 뱃길집수제방(14)은 뱃길제방(11) 및 등폭수로측 제방(12)의 후방에 위치하여 뱃길제방(11)과 등폭수로측 제방(12)을 연결하며, 수로제방(2)을 향해 내측경사진 형태이다.
뱃길 구조물(10)에 의해 뱃길제방(11)과 지형지물(1) 사이에 통행수로(300)가 형성되어 수상교통 수단의 통행이 가능한바, 발전 구조물의 설치에도 불구하고 원활한 수상 교통 수단의 통행이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 해안가에 형성된 만에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 해안가에 형성된 만에 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물을 설치할 수 있다. 해안가에 자연적으로 형성된 지형지물을 이용하여 조류 발전 구조물을 설치하는바, 자연 환경의 변화를 최소화하는 조류 발전 구조물의 설치가 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 섬과 섬 사이에 형성된 공간에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물이 해안가와 섬 사이에 형성된 공간에 설치된 것을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4 또는 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전 구조물은 섬과 섬 또는 섬과 해안가 사이에 형성된 공간에 설치할 수 있다. 도 3의 경우와 마찬가지로, 해안가에 자연적으로 형성된 지형지물을 이용하여 조류 발전 구조물을 설치하는바, 자연 환경의 변화를 최소화하는 조류 발전 구조물의 설치가 가능하다.
본 발명의 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명은 다양한 형태의 조류 발전 구조물 및 조류 발전 방법에 응용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 제1 간격으로 이격배치되어, 전후방으로 조류가 이동가능한 수로가 형성되는 지형지물;
    상기 제1 간격보다 작은 폭을 가지고 상기 수로 상에 배치되어, 상기 지형지물과의 사이에 폭이 일정한 등폭수로를 각각 형성하는 수로제방;
    상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 전단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 전방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제1 집수제방; 및
    상기 수로 상에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방의 후단으로부터 연장되어, 상기 등폭수로의 후방을 향해 폭이 점진적으로 감소하는 첨단 형상의 제2 집수제방을 포함하는, 조류 발전 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조류 발전 구조물은,
    상기 수로제방과 상기 제1 및 제2 집수제방의 외측에 배치되어, 상기 수로 상에 각각 배치되는 뱃길 구조물을 더 포함하고,
    상기 뱃길 구조물은,
    상기 지형지물로부터 이격배치되어 상기 지형지물과의 사이에 폭이 일정한 통행수로를 형성하는 뱃길제방;
    상기 뱃길제방과 상기 수로제방 사이에 배치되며, 상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 수로제방에 대응되는 길이를 가지는 등폭수로측 제방;
    상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방 및 상기 등폭수로측 제방의 전방에 위치하여 상기 뱃길제방과 상기 등폭수로측 제방을 연결하며, 상기 수로제방을 향해 내측경사진 제1 뱃길집수제방; 및
    상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방 및 상기 등폭수로측 제방의 후방에 위치하여 상기 뱃길제방과 상기 등폭수로측 제방을 연결하며, 상기 수로제방을 향해 내측경사진 제2 뱃길집수제방을 포함하되,
    상기 조류의 이동방향을 기준으로 상기 뱃길제방은 상기 등폭수로측 제방보다 긴, 조류 발전 구조물.
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