WO2015137535A1 - 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템 - Google Patents

부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템 Download PDF

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WO2015137535A1
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oxygen
floating
hydrogen
water
supply system
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PCT/KR2014/002135
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신현경
김동주
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울산대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a system for supplying oxygen and hydrogen through floating marine combined cycle power generation. More specifically, the present invention relates to water and oxygen through seawater using electricity produced through power generation facilities installed in a floating marine structure. And an oxygen and hydrogen supply system through floating offshore combined cycle power generation for generating, storing and supplying hydrogen to the outside.
  • marine structures can be moored floating above sea level, and are classified into various types according to their function, structure, and mooring method.
  • offshore structures are of many types called semi-submersible (SEM), tensioned leg platform (TLP), SPAR, floating, production, storage and off-loding (FPSO), FSRU, or drilling rigs.
  • SEM semi-submersible
  • TLP tensioned leg platform
  • SPAR floating
  • production production
  • storage and off-loding FPSO
  • FSRU floating
  • drilling rigs There is a marine structure.
  • the marine power generation device is presented in the "marine combined cycle power generation device" of Korea Patent Publication 2004-0107165 (hereinafter referred to as the prior art), the marine power generation device according to the prior art is a vertical support pillar is fixed to the sea bed base, vertical support pillar In the underwater part of the current generator is provided with an underwater propeller blade, the wind power generator equipped with a water propeller blade is installed in the upper part exposed to the upper surface of the vertical support pillar, it was developed through wind energy and current energy at the same time.
  • the mooring method as described above is possible in a deep depth, but there is a problem that can not be applied in a low depth.
  • the conventional offshore power generation apparatus has a problem that it is impossible to move the installation place because it is fixed to the ocean ground.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, by using the electricity produced through the power generation facilities installed in the marine structure floating on the sea surface, it is possible to consume the electricity produced by itself in the generation of water, oxygen and hydrogen. It is an object of the present invention to provide an oxygen and hydrogen supply system through a floating offshore combined cycle power plant.
  • an object of the present invention is to provide the environment required for the self-cleaning of water or the survival of aquatic life by supplying oxygen produced under the sea level.
  • an object of the present invention is to provide an oxygen and hydrogen supply system through a floating offshore combined cycle power generation that can control the position of offshore structures even at low water depths.
  • a floating body that can be operated and moored in the ocean, and a plurality of installed in a predetermined position of the floating body to control the position of the floating body Position control means, and at least one or more wind turbines are installed on the upper surface of the floating body to produce power, desalination means for desalination of seawater by receiving power generated from the wind generator, and desalination means It provides an oxygen and hydrogen supply system through a floating offshore combined cycle power generation comprising an electrolysis means for electrolyzing the water received from the wind generator to generate power.
  • the position control means includes a support frame installed at regular intervals along the circumferential direction of the floating body, an elastic body having one end coupled to an inner side of the support frame, and a foil having one end coupled to the other end of the elastic body. .
  • a connection bar is provided along a longitudinal direction of the elastic body at a predetermined position in the width direction of the elastic body.
  • Power generation means coupled to one end of the connection bar is provided at one side longitudinally predetermined position of the support frame, and driving means coupled to the other end of the connection bar is provided at the other predetermined lengthwise position. Is driven by receiving the power generated from the power generating means.
  • a plurality of protrusions are formed along the longitudinal direction of the foil on the upper and lower surfaces of the foil, and a plurality of dimples or protrusions are formed on the edges of the upper and lower surfaces of the foil along the longitudinal direction of the foil. It features.
  • the power generated by the power generating means is used to drive the desalination means and the electrolysis means.
  • a battery tank for storing a battery in which power generated by the wind turbine is stored, and a water tank for storing the water decomposed by the desalination means and supplying the stored water to the electrolysis means at a predetermined position on the upper surface of the floating body.
  • an oxygen tank and a hydrogen tank for storing oxygen and hydrogen separated from the electrolysis means, respectively.
  • a predetermined position on the upper surface of the floating body is connected to the battery tank, the water tank, the oxygen tank and the hydrogen tank is characterized in that the connection pipe for supplying electricity, water, oxygen and hydrogen to the outside.
  • connection pipe The inside of the connection pipe is characterized in that the wires for supplying electricity, and each supply pipe for supplying water, oxygen and hydrogen is provided.
  • the present invention having the above-described configuration, it can be installed in a floating marine structure to produce power through power generation using natural energy, using the produced power to operate the desalination and electrolysis facilities of seawater, water, oxygen and Hydrogen can produce on its own.
  • FIG. 1 is a perspective view of an oxygen and hydrogen supply system through a floating offshore combined cycle power generation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a position control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the foil shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the power generation means shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the driving means shown in FIG. 2; FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are perspective views schematically showing the internal configuration of the gearbox shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 1 is a perspective view of an oxygen and hydrogen supply system through a floating offshore combined cycle power generation according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of a position control apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is shown in Figure 2 4
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the drive means shown in FIG. 2
  • FIG. 6 is shown in FIGS. 4 and 5. Is a perspective view schematically showing the internal configuration of the gearbox.
  • the oxygen and hydrogen supply system through the floating offshore combined cycle power generation is a floating body 100, position control means 200, wind power generator 300, desalination It comprises a means 400 and an electrolysis means 500.
  • Floating body 100 is made of a structure having a buoyancy to be floating in the ocean.
  • the predetermined position on the upper surface of the floating body 100 is a battery tank 310 for storing a battery (not shown) in which the power generated by the wind turbine 300 and the water decomposed in the desalination means 400
  • a water tank 410 is provided for storing the stored water.
  • the battery provided inside the battery tank 310 is connected to the power generating means 210 which will be described later, as well as the power produced in the wind power generator 300 is supplied with power.
  • the oxygen tank 510 and the hydrogen tank 520 which are connected to the water tank 410 and receives water from the water tank 410, store oxygen and hydrogen separated from the electrolysis means 500, respectively. It is further provided on the upper surface of the fluid (100).
  • the outer side of the battery tank 310, the water tank 410, the oxygen tank 510 and the hydrogen tank 520 is provided with a connection pipe 60 for supplying electricity, water, oxygen and hydrogen to the outside.
  • connection pipe 60 The inside of the connection pipe 60 is provided with a wire for supplying electricity and a supply pipe (not shown) for supplying water, oxygen, and hydrogen, respectively.
  • Position control means 200 is installed in a plurality of predetermined position of the floating body 100, to control the position of the floating body (100).
  • Support frame 202 is formed in a rectangular shape by combining a plurality of frames, a plurality of spaced apart a predetermined interval along the circumferential direction of the floating body 100 is installed.
  • the power generating means 210 is provided at a predetermined position in one side of the support frame 202 in the longitudinal direction
  • the driving means 220 is provided at the predetermined position in the other side in the longitudinal direction
  • the driving means 220 is a power generating means.
  • the power generated from 210 is supplied to drive the foil 206 to be described later.
  • the power generating means 210 is coupled to the gearbox 212 coupled to one end of the connection bar 204a provided in the elastic body 204, one side of which will be described later, and the rotating shaft 212a provided in the gearbox 212. It is composed of a generator 214 to produce electric power by using the rotational force of the rotating shaft (212a).
  • the gear box 212 is preferably made of a structure in which the foil 206, which will be described later, converts the vertical motion into the rotary motion by the waves.
  • one end of the gearbox 212 is coupled to the rotating shaft 212a and the other end is provided with a crankshaft 216 having a flywheel 216a, and one end is coupled to the flywheel 216a and the other end is an elastic body 204.
  • Link member 218 coupled to the connection bar 204a provided in the is provided.
  • the connecting bar 204a provided in the elastic body 204 is formed on one side of the gear box 212.
  • the connecting bar 204a rotates up and down along the groove 212b and the connecting bar 204a rotates up and down
  • the link member 218 coupled to the connecting bar 204a rotates the flywheel 216a.
  • the generator 214 is driven by the rotational force of the rotation shaft 212a to produce power.
  • the driving means 220 is a foil (when the position of the floating body 100 is not controlled by the kinetic energy generated from the foil 206 to be described later when the marine environmental conditions are deteriorated and the wind or the wave (blue) is severe). 206 is forcibly driven.
  • the floating body 100 is provided with a GPS (not shown) to receive the current position by the satellite, based on the received position data to drive the position control means 200 to be described later floating body ( Control the position of 100).
  • the driving means 220 has a gear box 222 coupled to the other end of the connection bar 204a provided in the elastic body 204, one side of which is described later, and a rotation shaft 222a provided in the gear box 222. Combination of the reduction gear box 224, and the drive motor 229 is connected to the reduction gear box 224.
  • gearbox 222 is made of the same configuration as the gearbox 212 of the power generating means 210 described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the power produced through the power generating means 210 may drive the desalination means 400 and the electrolysis means 500.
  • the clutch shaft (not shown) may be provided at a predetermined position of the rotation shaft 222a to selectively block the transmission of power.
  • Operation of the driving means 220 having the configuration as described above is driven when the driving motor 229 is supplied with power from the generator, the rotation shaft 222a provided in the gear box 222 is rotated, the rotation shaft When the 222a rotates, one end is coupled to the rotation shaft 222a, and the other end is coupled to the flywheel 226a, and the other end is coupled to the elastic body 204 by rotating the crankshaft 226 provided with the flywheel 226a at the other end.
  • the link member 228 coupled to the connection bar 204a provided is operated.
  • the connecting bar 204a moves up and down along the guide groove 222b formed on one side of the gear box 222 in conjunction with the operation of the link member 228.
  • the connecting bar 204a performs the vertical movement
  • the elastic body 204 and the foil 206 coupled to the elastic body 204 also perform the vertical movement.
  • One end of the elastic body 204 is coupled to an inner side of the support frame 202, and a connection bar 204a is provided along a length direction of the elastic body 204 at a predetermined position in the width direction of the elastic body 204.
  • the foil 206 has a plane wing cross-sectional shape and is coupled to the other end of the elastic body 204.
  • the foil 206 generates the kinetic energy in a direction opposite to the direction in which the wave kinetic energy acts.
  • the foil 206 since the foil 206 generates the kinetic energy by the rotational movement under the influence of the wave, the position of the floating body 100 is not changed by the wave.
  • a plurality of protrusions 206a may be formed along the longitudinal direction of the foil 206 on the upper and lower surfaces of the foil 206, which are turbulent on the surface of the foil 206. This is to generate propulsion and lift by generating. That is, the kinetic energy generated when the foil 206 rotates under the influence of the wave increases.
  • a plurality of dimples 206b or protrusions (not shown) along the longitudinal direction of the foil 206 at the edges of the upper and lower surfaces of the foil 206, that is, at positions adjacent to the plurality of protrusions 206a described above. It is also possible to form a.
  • the dimples 206b or protrusions are provided over the entire upper and lower surfaces of the foil 206. It is also possible to form a).
  • the wind turbine 300 has at least one or more installed on the upper surface of the floating body 100 to produce electric power, the power generated by being connected to the desalination means 400, electrolysis means 500 and the driving means 220, respectively To supply.
  • the oxygen and hydrogen supply system through the floating offshore combined cycle power generation can be installed in the floating offshore structure to produce power through power generation using natural energy, using the produced power seawater By operating the desalination and electrolysis equipment of water, it is effective to produce water, oxygen and hydrogen itself.

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Abstract

본 발명은 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 해양에서 운항 및 계류될 수 있는 부유체와, 상기 부유체의 소정위치에 복수개가 설치되어 상기 부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단과, 상기 부유체의 상면에 적어도 하나 이상이 설치되어 전력을 생산하는 풍력발전기와, 상기 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아, 해수를 담수화하는 담수화수단 및 상기 담수화수단을 통해 분해된 물을 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아 전기분해 하는 전기분해수단을 포함하여 이루어지는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템을 제공한다.

Description

부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템
본 발명은 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 해수면에 떠 있는 해양 구조물에 설치된 발전설비들을 통해 생산되는 전기를 이용하여, 해수를 통해 물, 산소 및 수소를 생성, 저장 및 외부로 공급하기 위한 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 구조물은 해수면 위에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 것으로, 기능, 구조, 계류방식에 따라 다양한 종류로 분류된다.
예를 들면, 해양 구조물은 SEMI(Semi-Submersible), TLP(Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loding), FSRU 또는 시추용 리그(rig) 등으로 칭해지는 많은 종류의 해양 구조물이 있다.
최근 들어, 화력발전·원자력 발전 및 해류발전을 대체할 대체에너지에 대한 관심과 그 이용에 대한 실질적인 장치의 연구 개발을 진행함에 있어, 이렇게 해수면 위에 떠 있는 해양 구조물을 통해 풍력에너지와 해류에너지를 동시에 이용하는 해양발전장치에 대한 관심과 개발이 집중되고 있는 실정이다.
이러한, 해양발전장치는 한국공개특허 2004-0107165(이하 종래기술)의 "해양 복합발전장치"에 제시되어 있으며, 종래기술에 따른 해양발전장치는 해저기반에 수직지지기둥이 고정되며, 수직지지기둥의 수중부에는 수중 프로펠라 블레이드가 마련된 해류발전기가 설치되고, 수직지지기둥의 수면 상부로 노출된 상단부에는 수상 프로펠라 블레이드가 마련된 풍력발전기가 설치되어, 풍력에너지와 해류에너지를 통해 동시에 발전하였다.
그러나, 종래의 해양발전장치가 육지에서 멀리 떨어져 설치되는 경우에는 생산된 전력을 이송하기 위해서는 육지와 연결되는 케이블을 이용하거나 선박을 이용하여야 하기 때문에, 해양에서의 원거리에 케이블을 설치함에 있어서의 문제점과 선박을 운행하기 위한 연료를 소비해야만 하는 문제점이 있다.
또한, 전술한 바와 같은 계류방식은 수심이 깊은 곳에서는 가능하지만, 수심이 낮은 곳에서는 적용할 수 없는 문제점이 있다.
아울러, 종래의 해양발전장치는 해양지반에 고정 설치되기 때문에 설치장소의 이동이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 해수면에 떠 있는 해양 구조물에 설치된 발전설비들을 통해 생산되는 전기를 이용하여, 물, 산소 및 수소를 생성함에 있어서 자체적으로 생산된 전기를 소비할 수 있는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 해양 구조물을 선박의 주요 항로에 계류시켜, 생산된 전기, 물, 산소 및 수소를 저장하고, 필요시 해양구조물 근처로 항해 중인 선박에 공급할 수 있는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 해수면 아래에 생산된 산소를 공급하여 물의 자정작용 또는 수중생물의 생존에 필요한 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
마지막으로, 수심이 낮은 곳에서도 해양 구조물의 위치를 제어할 수 있는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 해양에서 운항 및 계류될 수 있는 부유체와, 상기 부유체의 소정위치에 복수개가 설치되어 상기 부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단과, 상기 부유체의 상면에 적어도 하나 이상이 설치되어 전력을 생산하는 풍력발전기와, 상기 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아, 해수를 담수화하는 담수화수단 및 상기 담수화수단을 통해 분해된 물을 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아 전기분해 하는 전기분해수단을 포함하여 이루어지는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템을 제공한다.
상기 위치제어수단은 상기 부유체의 둘레방향을 따라 일정간격 이격하여 설치된 지지프레임과, 상기 지지프레임의 내부 일측에 일단이 결합된 탄성체와, 상기 탄성체의 타단에 일단이 결합된 포일을 포함하여 이루어진다.
상기 탄성체의 폭 방향 소정 위치에는 상기 탄성체의 길이방향을 따라 연결바가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지프레임의 일측면 길이방향 소정 위치에는 상기 연결바의 일단과 결합되는 전력생산수단이 마련되고, 타측면 길이방향 소정 위치에는 상기 연결바의 타단과 결합되는 구동수단이 마련되되, 상기 구동수단은 상기 전력생성수단으로부터 생성된 전력을 공급받아 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 포일의 상부면과 하부면에는 복수개의 돌출부가 상기 포일의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 포일의 상부면과 하부면의 가장자리에는 상기 포일의 길이방향을 따라 복수개의 딤플 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력생성수단을 통해 생성되는 전력은 상기 담수화수단과 상기 전기분해수단을 구동시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 부유체의 상면 소정위치에는 상기 풍력발전기를 통해 생성된 전력이 저장되는 전지를 보관하는 전지탱크와, 상기 담수화수단에서 분해된 물이 저장되고 저장된 물을 상기 전기분해수단에 공급하기 위한 물탱크와, 상기 전기분해수단에서 분리된 산소와 수소를 각각 저장하는 산소탱크 및 수소탱크가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 부유체의 상면 소정위치에는 상기 전지탱크, 상기 물탱크, 상기 산소탱크 및 상기 수소탱크와 연결되어 외부로 전기, 물, 산소 및 수소를 공급하기 위한 연결관이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결관의 내부에는 전기를 공급하는 전선과, 물, 산소 및 수소를 공급할 수 있도록 하는 각각의 공급관이 구비되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 부유식 해양 구조물에 설치되어 자연에너지를 이용한 발전을 통해 전력을 생산할 수 있으며, 생산된 전력을 이용하여 해수의 담수화 및 전기분해 설비를 가동시켜 물, 산소 및 수소를 자체적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 선박의 주요 항로에 부유식 해양 구조물을 설치하여, 자체적으로 생산한 전기, 물, 산소 및 수소를 필요로 하는 선박에 손쉽게 공급할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 해수면 아래에 자체적으로 생산한 산소를 공급하여, 물의 자정작용 또는 수중생물의 생존에 필요한 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
마지막으로, 수심이 낮은 곳에서도 부유식 해양 구조물의 위치를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어장치의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 포일의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 전력생성수단을 개략적으로 도시하는 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 구동수단을 개략적으로 도시하는 사시도.
도 6은 도 4와 도 5에 도시된 기어박스의 내부구성을 개략적으로 도시하는 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어장치의 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 포일의 사시도, 도 4는 도 2에 도시된 전력생성수단을 개략적으로 도시하는 사시도, 도 5는 도 2에 도시된 구동수단을 개략적으로 도시하는 사시도, 도 6은 도 4와 도 5에 도시된 기어박스의 내부구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템은 부유체(100), 위치제어수단(200), 풍력발전기(300), 담수화수단(400) 및 전기분해수단(500)을 포함하여 구성된다.
부유체(100)는 해양에서 부유 가능하도록 부력을 갖는 구조물로 이루어진다.
이러한, 부유체(100)의 상면 소정위치에는 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 다수개의 풍력발전기(300)와, 풍력발전기(300)에서 생산되는 전력을 이용하여 해수의 담수화를 수행하는 담수화수단(400)과, 담수화 수단(400)을 통해 분리된 물을 전기분해하는 전기분해수단(500)이 구비된다.
이때, 부유체(100)의 상면 소정위치에는 풍력발전기(300)를 통해 생성된 전력이 저장되는 전지(미도시)를 보관하는 전지탱크(310)와, 담수화수단(400)에서 분해된 물이 저장되고 저장된 물을 저장하기 위한 물탱크(410)가 구비된다.
전지탱크(310) 내부에 구비되는 전지는 풍력발전기(300)에서 생산되는 전력뿐만 아니라, 후술하는 전력생성수단(210)과도 연결이 되어 전력을 공급받는다.
아울러, 물탱크(410)와 연결되어 물탱크(410)로부터 물을 공급받아, 전기분해수단(500)에서 분리된 산소와 수소를 각각 저장하는 산소탱크(510) 및 수소탱크(520)가 부유체(100)의 상면에 더 구비된다.
전지탱크(310), 물탱크(410), 산소탱크(510) 및 수소탱크(520)의 외측에는 외부로 전기, 물, 산소 및 수소를 공급하기 위한 연결관(60)이 구비된다.
연결관(60)의 내부에는 전기를 공급하는 전선과, 물, 산소 및 수소를 공급할 수 있도록 하는 공급관(미도시) 각각 구비된다.
위치제어수단(200)은 부유체(100)의 소정위치에 복수개가 설치되어, 부유체(100)의 위치를 제어한다.
이러한, 복수개의 위치제어수단(200)은 부유체(100)의 둘레방향을 따라 일정간격 이격하여 설치된 지지프레임(202), 지지프레임(202)의 내부 일측에 일단이 결합된 탄성체(204)와, 탄성체(204)의 타단에 일단이 결합된 포일(206)을 포함하여 이루어진다.
지지프레임(202)은 다수개의 프레임을 결합하여 사각형상으로 이루어지며, 부유체(100)의 둘레방향을 따라 일정간격 이격하여 복수개가 설치된다.
여기서, 지지프레임(202)의 일측면 길이방향 소정 위치에는 전력생성수단(210)이 마련되고, 타측면 길이방향 소정 위치에는 구동수단(220)이 마련되며, 구동수단(220)은 전력생성수단(210)으로부터 생성된 전력을 공급받아 후술하는 포일(206)을 구동시킨다.
전력생성수단(210)은 일측면이 후술하는 탄성체(204)에 구비된 연결바(204a)의 일단과 결합되는 기어박스(212)와, 기어박스(212)에 구비된 회전축(212a)에 결합되어 회전축(212a)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(214)로 구성된다.
여기서, 기어박스(212)는 후술하는 포일(206)이 파도에 의해 상하운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 기어박스(212)의 내부에는 회전축(212a)에 일단이 결합되며 타단에 플라이휠(216a)이 구비된 크랭크축(216)과, 일단이 플라이휠(216a)에 결합되고 타단이 탄성체(204)에 구비된 연결바(204a)에 결합된 링크부재(218)가 구비된다.
따라서, 탄성체(204)가 파도에 의해 상하회동하는 포일(206)에 운동에 연동하여 상하운동하게 되면 탄성체(204)에 구비된 연결바(204a)는 기어박스(212)의 일측면에 형성된 안내홈(212b)을 따라 상하회동하게 되고, 연결바(204a)가 상하회동하게 되면 연결바(204a)에 타단이 결합된 링크부재(218)가 플라이휠(216a)을 회전시킴으로써 회전축(212a)이 회전하게 되고, 회전축(212a)의 회전력에 의해 발전기(214)가 구동되어 전력이 생산된다.
구동수단(220)은 해양의 환경 조건이 악화되어 바람 또는 파도(파랑)이 심할 경우에 후술하는 포일(206)에서 발생되는 운동 에너지로는 부유체(100)의 위치가 제어되지 않을 경우 포일(206)을 강제 구동시키는 역할을 한다.
여기서, 부유체(100)는 GPS(미도시)를 구비하고 있어 위성에 의해 현재의 위치를 수신받을 수 있으며, 수신받은 위치데이터를 기반으로 후술하는 위치제어수단(200)을 구동하여 부유체(100)의 위치를 제어한다.
이러한, 구동수단(220)은 일측면이 후술하는 탄성체(204)에 구비된 연결바(204a)의 타단과 결합되는 기어박스(222)와, 기어박스(222)에 구비된 회전축(222a)에 결합된 감속기어박스(224)와, 감속기어박스(224)와 연결된 구동모터(229)로 구성된다.
여기서, 기어박스(222)의 구성은 전술한 전력생성수단(210)의 기어박스(212)와 동일한 구성으로 이루어지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 전력생성수단(210)을 통해 생산되는 전력은 담수화수단(400)과 전기분해수단(500)을 구동시키는 것도 가능하다.
아울러, 회전축(222a)의 소정 위치에는 선택적으로 동력의 전달을 차단할 수 있는 클러치수단(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 구동수단(220)의 작동은 구동모터(229)가 발전기로부터 전력을 공급받아 구동하게 되면, 기어박스(222)에 구비된 회전축(222a)이 회전을 하게 되고, 회전축(222a)이 회전하면 회전축(222a)에 일단이 결합되고 타단에 플라이휠(226a)이 구비된 크랭크축(226)이 회전을 하게 됨으로써 일단이 플라이휠(226a)에 결합되고 타단이 탄성체(204)에 구비된 연결바(204a)에 결합된 링크부재(228)가 작동하게 된다.
계속해서, 링크부재(228)가 작동을 하게 되면 연결바(204a)는 링크부재(228)의 작동에 연동하여 기어박스(222)의 일측면에 형성된 안내홈(222b)을 따라 상하회동 운동을 하게 되고, 연결바(204a)가 상하회동 운동을 하게됨으로써 탄성체(204)와 탄성체(204)에 결합된 포일(206)도 함께 상하회동 운동을 하게된다.
탄성체(204)는 지지프레임(202)의 내부 일측에 일단이 결합되며, 이러한, 탄성체(204)의 폭 방향 소정 위치에는 탄성체(204)의 길이방향을 따라 연결바(204a)가 구비된다.
포일(206)은 비행기 날개 단면 형상으로 이루어지며, 탄성체(204)의 타단에 결합된다. 이러한, 포일(206)은 파랑 운동에너지가 작용하는 방향과 반대의 방향으로 운동에너지를 발생시킨다.
즉, 포일(206)이 파도의 영향을 받아 회동운동을 함으로써 운동 에너지를 생성하기 때문에 부유체(100)의 위치가 파도의 영향을 받아 위치가 변경되지 않도록 한다.
여기서, 포일(206)의 상부면과 하부면에는 복수개의 돌출부(206a)가 포일(206)의 길이방향을 따라 형성될 수 있는데, 이 복수개의 돌출부(206a)는 포일(206)의 표면에 난류를 발생시켜 추진력과 양력을 얻을 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 포일(206)이 파도의 영향을 받아 회동운동할 때 발생되는 운동 에너지를 증가시킨다.
아울러, 포일(206)의 상부면과 하부면의 가장자리에는 즉, 전술한 복수개의 돌출부(206a)와 인접한 위치에는 포일(206)의 길이방향을 따라 복수개의 딤플(206b) 또는 돌기(미도시)를 형성하는 것도 가능하다.
또한, 도면에 도시하진 않았지만, 포일(206)의 상부면과 하부면에 형성된 복수개의 돌출부(206a) 대신에 포일(206)의 상부면과 하부면 전체면에 걸쳐 딤플(206b) 또는 돌기(미도시)를 형성하는 것도 가능하다.
풍력발전기(300)는 부유체(100)의 상면에 적어도 하나 이상이 설치되어 전력을 생산하며, 담수화수단(400), 전기분해수단(500) 및 구동수단(220)에 각각 연결되어 생산된 전력을 공급한다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템은 부유식 해양 구조물에 설치되어 자연에너지를 이용한 발전을 통해 전력을 생산할 수 있으며, 생산된 전력을 이용하여 해수의 담수화 및 전기분해 설비를 가동시켜 물, 산소 및 수소를 자체적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 선박의 주요 항로에 부유식 해양 구조물을 설치하여, 자체적으로 생산한 전기, 물, 산소 및 수소를 필요로 하는 선박에 손쉽게 공급할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 해수면 아래에 자체적으로 생산한 산소를 공급하여, 물의 자정작용 또는 수중생물의 생존에 필요한 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 해양에서 운항 및 계류될 수 있는 부유체;
    상기 부유체의 소정위치에 복수개가 설치되어 상기 부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단;
    상기 부유체의 상면에 적어도 하나 이상이 설치되어 전력을 생산하는 풍력발전기;
    상기 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아, 해수를 담수화하는 담수화수단; 및
    상기 담수화수단을 통해 분해된 물을 풍력발전기에서 생산되는 전력을 공급받아 전기분해 하는 전기분해수단;을 포함하여 이루어지는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 위치제어수단은,
    상기 부유체의 둘레방향을 따라 일정간격 이격하여 설치된 지지프레임과, 상기 지지프레임의 내부 일측에 일단이 결합된 탄성체와, 상기 탄성체의 타단에 일단이 결합된 포일을 포함하여 이루어지는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성체의 폭 방향 소정 위치에는 상기 탄성체의 길이방향을 따라 연결바가 구비되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지지프레임의 일측면 길이방향 소정 위치에는 상기 연결바의 일단과 결합되는 전력생산수단이 마련되고, 타측면 길이방향 소정 위치에는 상기 연결바의 타단과 결합되는 구동수단이 마련되되,
    상기 구동수단은 상기 전력생성수단으로부터 생성된 전력을 공급받아 구동되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 포일의 상부면과 하부면에는 복수개의 돌출부가 상기 포일의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 포일의 상부면과 하부면의 가장자리에는 상기 포일의 길이방향을 따라 복수개의 딤플 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 전력생성수단을 통해 생성되는 전력은 상기 담수화수단과 상기 전기분해수단을 구동시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유체의 상면 소정위치에는 상기 풍력발전기를 통해 생성된 전력이 저장되는 전지를 보관하는 전지탱크와, 상기 담수화수단에서 분해된 물이 저장되고 저장된 물을 상기 전기분해수단에 공급하기 위한 물탱크와, 상기 전기분해수단에서 분리된 산소와 수소를 각각 저장하는 산소탱크 및 수소탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 부유체의 상면 소정위치에는 상기 전지탱크, 상기 물탱크, 상기 산소탱크 및 상기 수소탱크와 연결되어 외부로 전기, 물, 산소 및 수소를 공급하기 위한 연결관이 구비되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 연결관의 내부에는 전기를 공급하는 전선과, 물, 산소 및 수소를 공급할 수 있도록 하는 각각의 공급관이 구비되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 복합 발전을 통한 산소 및 수소 공급 시스템.
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