KR101071644B1 - Apparatus for generating electricity using maritime floating structure - Google Patents
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Abstract
해상 부유구조물상에 부유진동 발전기를 설치함으로써 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하는 진동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있고, 또한 파력 발전, 부유진동 발전 또는 해류 발전에 의해 해상의 부유구조물로부터 전기에너지를 용이하게 생성할 수 있는 해상 부유구조물을 이용한 발전장치가 제공된다. 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 해상에 설치되어 부유하는 해상 부유구조물; 해상 부유구조물을 앵커에 연결하는 연결 와이어; 해상 부유구조물이 이탈되지 않도록 해저 지표면에 설치되는 앵커; 해상 부유구조물수위 변화에 따른 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 부유진동 에너지를 전기에너지로 변환하는 부유진동 발전기를 포함하며, 부유진동 발전기는 자석과 코일로 이루어지며, 자석이 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 코일 내부를 왕복하면서 코일 내부의 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 한다. 이때, 해상 부유구조물의 측면에 부착되어 파도와 부딪히는 충격파를 흡수하여 전기에너지로 변환하는 파력 발전기; 및 연결 와이어에 고정되어 수중의 해류의 흐름에 의해 발생하는 해류에너지를 전기에너지로 변환하는 해류 발전기를 추가로 포함할 수 있다. By installing the floating vibration generator on the floating structure, the vibration energy corresponding to the vertical vibration of the floating structure can be converted into electrical energy, and also the electrical energy from the floating structure by the sea wave power generation, floating vibration generation or ocean current generation. Provided is a power generation apparatus using an offshore floating structure capable of easily generating a. The power generation apparatus using the offshore floating structure includes: an offshore floating structure installed in the sea and floating; A connecting wire for connecting the marine floating structure to the anchor; An anchor installed on the sea surface to prevent the offshore floating structure from being separated; A floating vibration generator converts floating vibration energy into electrical energy in response to the vertical vibration of the floating floating structure according to the change of the water level of the floating floating structure.The floating vibration generator consists of a magnet and a coil, and the magnet is placed up and down of the floating floating structure. Responding to the vibration, while reciprocating inside the coil generates electricity in accordance with the change in the magnetic field inside the coil. At this time, the wave generator is attached to the side of the floating structure to absorb the shock wave hit with the wave to convert into electrical energy; And an ocean current generator which is fixed to the connecting wire and converts the ocean current energy generated by the current flow in the water into electric energy.
해상 부유구조물, 발전기, 부유진동 발전기, 파력 발전기, 해류 발전기 Offshore floating structures, generators, floating vibration generators, wave generators, current generators
Description
본 발명은 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하는 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation apparatus using an offshore floating structure, and more particularly, to a power generation apparatus using an offshore floating structure for converting vibration energy corresponding to vertical vibration of the offshore floating structure into electrical energy.
대체 에너지란 1970년대에는 석탄, 석유 등 화석연료를 대체한다는 의미에서 사용되었으나, 1980년 이후 천연가스, 원자력 등의 사용이 증가되고, 환경오염의 문제가 심각해짐에 따라 최근에는 청정에너지(clean energy)로서의 재생 에너지, 신에너지, 미래 에너지 등을 의미한다.Alternative energy was used in the 1970s to replace fossil fuels such as coal and oil.However, since 1980, the use of natural gas and nuclear power has increased, and environmental pollution has become a serious problem. ) Means renewable energy, new energy, future energy, etc.
현재 선진각국에서 활발히 기술개발이 진행되어 실용화 단계에 접어든 대체에너지로는 태양에너지, 풍력에너지가 주종을 이루며, 바이오매스, 지열, 파력, 조력 등을 이용한 대체에너지 개발이 활발히 진행되고 있다.Currently, advanced technologies are actively developed in advanced countries, and solar energy and wind energy are mainly used as alternative energy, and alternative energy using biomass, geothermal energy, wave power, and tidal power is being actively developed.
국내에서는 '대체에너지개발 및 이용 및 보급촉진법'에 의해 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 다음과 같은 분야를 '대체에너지'로 지정하고 있다. 즉, 태양에너지, 바이오에너지, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄을 액화가스화 한 에너지 및 중질잔사유(원유를 정제하고 남은 최종 잔재물)를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지, 수소에너지, 그밖에 대통령령이 정하는 에너지(석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료)를 대체 에너지라고 한다.In Korea, the following fields are designated as 'alternative energy' by energy instead of petroleum, coal, nuclear power, and natural gas under the Alternative Energy Development and Use and Distribution Promotion Act. In other words, solar energy, bioenergy, wind power, hydropower, fuel cell, liquefied gaseous energy and heavy residue oil (final residue left after refining crude oil), marine energy, waste energy, geothermal energy, hydrogen energy In addition, the energy prescribed by Presidential Decree (flowable fuel mixed with coal) is called alternative energy.
한편, 해양에너지(ocean energy)는 해양에 존재하는 무한한 에너지를 전력 등으로 변환하는 시스템으로서, 해양에 존재하는 에너지는 이용 방식에 따라 파력, 조력, 해류, 온도차, 염분차, 풍력 등의 형태로 존재한다.On the other hand, the ocean energy (ocean energy) is a system that converts the infinite energy existing in the ocean into electric power, etc., the energy present in the ocean in the form of wave power, tidal power, ocean current, temperature difference, salt difference, wind power, etc. exist.
이러한 해양에너지는 주로 파력(波力) 발전, 조력 발전, 조류 발전 및 해양온도차 발전 등을 통해 이용되고 있다. 파력발전(wave activated power generation)은 파도에 의한 해면의 상하운동을 이용한 것이다. 이러한 파력발전에는 해안선에 발전장치를 설치하는 고정식과 근접한 바다에 발전장치를 계류시키는 부체식이 있다.This marine energy is mainly used through wave power generation, tidal power generation, tidal power generation and ocean temperature differential power generation. Wave activated power generation uses the vertical motion of the sea surface caused by waves. In such wave power generation, there is a floating type of mooring the generator in the sea near to the fixed type that installs the generator on the shoreline.
또한, 조석발전(tidal power generation)은 달이나 태양의 인력에 의해서 생기는 조석에너지를 이용하는 것이다. 만(灣) 내에 댐을 설치하여 밀물과 썰물 사이의 낮은 낙차를 이용한다.Tidal power generation also uses tidal energy generated by the attraction of the moon and the sun. A dam is installed in the bay to take advantage of the low drop between the high and low tide.
또한, 조류발전은 밀물과 썰물로 생기는 조류를 이용하는 것으로, 조류의 에너지는 방대하지만, 단위밀도가 낮은데다가 조류에너지를 이용하는 발전장치를 설치하기 위해서는 대규모 토목공사가 필요하기 때문에 이를 실용화하는 데는 기술적인 어려움이 많다.In addition, algae power generation uses algae generated from high and low tide, algae energy is huge, but the unit density is low, and large-scale civil engineering work is required to install a power generation device using algae energy, so the technical There are many difficulties.
또한, 해양온도차 발전(ocean thermal energy conversion)은 표층과 심층의 해수의 온도차를 이용하여, 암모니아 등의 작동유체로 터빈을 돌려 발전하는 방식 이다.In addition, ocean thermal energy conversion is a method of generating power by turning a turbine with a working fluid such as ammonia by using a temperature difference between surface and deep seawater.
한편, 일반적으로 해상 부유구조물은 해변이나 강가의 수면위에 시동되어 보트와 같은 선박이 접안되는 선착장에서 사용되거나, 군사훈련중 강에 임시적으로 가설하여 군수장비 등을 도강하도록 하는 교량으로 널리 사용하고 있다. 최근 이러한 해상 부유구조물 상에 상기 파력 발전, 조력 발전, 조류 발전 및 해양온도차 발전 등을 통해 전기를 얻고자 하는 시도가 이루어지고 있지만, 아직은 그 성과가 미미한 실정이다.On the other hand, marine floating structures are generally used in docks where boats such as boats are docked by starting on the beach or river water, or they are widely used as bridges for temporary installation on rivers during military training to steal military equipment. . Recently, attempts have been made to obtain electricity through such wave power generation, tidal power generation, tidal current generation, and ocean temperature difference generation on such floating structures, but the results are still insignificant.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해상 부유구조물상에 부유진동 발전기를 설치함으로써 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하는 진동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있는, 해상 부유구조물을 이용한 발전장치를 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above problems is, by installing a floating vibration generator on the floating structure, the floating structure that can convert the vibration energy corresponding to the vertical vibration of the floating structure to electrical energy, It is to provide a power generation device using.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 파력 발전, 부유진동 발전 또는 해류 발전에 의해 해상의 부유구조물로부터 전기에너지를 용이하게 생성할 수 있는, 해상 부유구조물을 이용한 발전장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a power generation apparatus using an offshore floating structure, which can easily generate electric energy from an offshore floating structure by wave power generation, floating vibration generation or current generation.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 해상에 설치되어 부유하는 해상 부유구조물; 상기 해상 부유구조물을 상기 앵커에 연결하는 연결 와이어; 상기 해상 부유구조물이 이탈되지 않도록 해저 지표면에 설치되는 앵커; 및 상기 해상 부유구조물수위 변화에 따른 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 부유진동 에너지를 전기에너지로 변환하는 부유진동 발전기를 포함하되, 상기 부유진동 발전기는 자석과 코일로 이루어지며, 상기 자석이 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복하면서 상기 코일 내부의 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-described technical problem, the power generation apparatus using the offshore floating structure according to the present invention, the offshore floating structure is installed floating on the sea; A connection wire connecting the marine floating structure to the anchor; An anchor installed on the sea surface to prevent the offshore floating structure from being separated; And a floating vibration generator for converting floating vibration energy into electrical energy in response to vertical vibration of the floating structure in accordance with the change in the water level of the floating structure, wherein the floating vibration generator comprises a magnet and a coil. In response to vertical vibration of the marine floating structure, the coil is reciprocated inside of the coil to generate electricity according to the change in the magnetic field inside the coil.
여기서, 상기 부유진동 발전기는 상기 해상 부유구조물 내에 매립되거나, 상 기 해상 부유구조물의 상부나 하부 표면에 고정되는 것을 특징으로 한다.Here, the floating vibration generator is embedded in the marine floating structure, characterized in that fixed to the upper or lower surface of the marine floating structure.
여기서, 상기 부유진동 발전기는, 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하는 영구자석; 상기 영구자석의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 코일; 상기 영구자석 및 코일이 내장되어 밀봉되도록 설치되는 하우징; 및 상기 영구자석의 수직 연장선상인 상기 하우징의 수직 양단에 각각 설치되어 상기 영구자석이 왕복운동하도록 상기 영구자석과 반대 극성을 갖는 자석 캡을 포함할 수 있다.Here, the floating vibration generator, permanent magnets for reciprocating the inside of the coil in response to the vertical vibration of the marine floating structure; A coil for generating electricity according to a change in magnetic field according to the reciprocating motion of the permanent magnet; A housing in which the permanent magnet and the coil are installed in a sealed state; And magnet caps having opposite polarities to the permanent magnets so that the permanent magnets can be reciprocated, respectively, installed at both ends of the housing, which are vertically extended on the permanent magnets.
여기서, 상기 부유진동 발전기는, 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하는 영구자석; 상기 영구자석의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 코일; 상기 영구자석 및 코일이 내장되어 밀봉되도록 설치되는 하우징; 및 상기 하우징의 수직 양단 및 상기 영구자석 사이에 각각 설치되며, 상기 영구자석이 왕복운동하도록 탄성을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.Here, the floating vibration generator, permanent magnets for reciprocating the inside of the coil in response to the vertical vibration of the marine floating structure; A coil for generating electricity according to a change in magnetic field according to the reciprocating motion of the permanent magnet; A housing in which the permanent magnet and the coil are installed in a sealed state; And a spring disposed between each of the vertical ends of the housing and the permanent magnet, and providing a spring to reciprocate the permanent magnet.
여기서, 상기 부유진동 발전기는, 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하는 영구자석; 상기 영구자석의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 코일; 상기 영구자석 및 코일이 내장되어 밀봉되도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 상부 및 상기 양구자석 사이에 설치되며, 상기 영구자석이 왕복운동하도록 탄성을 제공하는 스프링; 및 상기 영구자석이 상하로 진동할 수 있도록 상기 하우징의 하부 및 상기 양구자석 사이에 설치되는 진동 추를 포함할 수 있다.Here, the floating vibration generator, permanent magnets for reciprocating the inside of the coil in response to the vertical vibration of the marine floating structure; A coil for generating electricity according to a change in magnetic field according to the reciprocating motion of the permanent magnet; A housing in which the permanent magnet and the coil are installed in a sealed state; A spring disposed between the upper portion of the housing and the two-sided magnet and providing elasticity for the permanent magnet to reciprocate; And a vibration weight provided between the lower portion of the housing and the two-sided magnet so that the permanent magnet can vibrate up and down.
본 발명에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 상기 해상 부유구조물의 측면에 부착되어 파도와 부딪히는 충격파를 흡수하여 전기에너지로 변환하는 파력 발전기를 추가로 포함할 수 있다.The power generation apparatus using the marine floating structure according to the present invention may further include a wave power generator attached to the side of the marine floating structure to absorb the shock wave hit with the wave to convert it into electrical energy.
본 발명에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 상기 해상 부유구조물과 앵커를 서로 연결하는 연결 와이어에 고정되어 수중의 해류의 흐름에 의해 발생하는 해류에너지를 전기에너지로 변환하는 해류 발전기를 추가로 포함할 수 있다.The power generation apparatus using the marine floating structure according to the present invention is fixed to a connecting wire connecting the marine floating structure and the anchor to each other further an ocean current generator for converting the current energy generated by the flow of current in the water into electrical energy It may include.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 해상에 설치되어 부유하는 해상 부유구조물; 상기 해상 부유구조물을 상기 앵커에 연결하는 연결 와이어; 상기 해상 부유구조물이 이탈되지 않도록 해저 지표면에 설치되는 앵커; 상기 해상 부유구조물수위 변화에 따른 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 부유진동 에너지를 전기에너지로 변환하는 부유진동 발전기; 상기 해상 부유구조물의 측면에 부착되어 파도와 부딪히는 충격파를 흡수하여 전기에너지로 변환하는 파력 발전기; 및 상기 해상 부유구조물과 앵커를 서로 연결하는 연결 와이어에 고정되어 수중의 해류의 흐름에 의해 발생하는 해류에너지를 전기에너지로 변환하는 해류 발전기를 포함하되, 상기 부유진동 발전기는 자석과 코일로 이루어지며, 상기 자석이 상기 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복하면서 상기 코일 내부의 자기장 변화에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the power generation apparatus using the offshore floating structure according to the present invention, the offshore floating structure is installed floating on the sea; A connection wire connecting the marine floating structure to the anchor; An anchor installed on the sea surface to prevent the offshore floating structure from being separated; A floating vibration generator for converting floating vibration energy into electrical energy in response to vertical vibration of the floating structure according to the change in the level of the floating structure; A wave generator attached to a side of the marine floating structure to absorb shock waves that collide with the waves and convert them into electrical energy; And an ocean current generator which is fixed to a connection wire connecting the marine floating structure and the anchor to each other, and converts the current energy generated by the flow of currents in the water into electrical energy. The magnet generates electricity according to the magnetic field change inside the coil while reciprocating the inside of the coil in response to vertical vibration of the marine floating structure.
본 발명에 따르면, 해상 부유구조물상에 부유진동 발전기를 설치함으로써 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하는 진동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.According to the present invention, by installing a floating vibration generator on the marine floating structure, it is possible to convert the vibration energy corresponding to the vertical vibration of the marine floating structure into electrical energy.
본 발명에 따르면, 파력 발전, 부유진동 발전 또는 해류 발전에 의해 해상의 부유구조물로부터 전기에너지를 용이하게 생성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily generate electrical energy from the floating structure of the sea by wave power generation, floating vibration power generation or ocean current power generation.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
본 발명의 실시예로서, 해상 부유구조물상에 부유진동 발전기를 설치함으로써 해상 부유구조물의 상하 진동에 대응하는 진동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있는 해상 부유구조물을 이용한 발전장치가 제공된다.As an embodiment of the present invention, there is provided a power generation apparatus using an offshore floating structure capable of converting vibration energy corresponding to up and down vibrations of the offshore floating structure into electrical energy by installing a floating vibration generator on the offshore floating structure.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물 을 이용한 발전장치의 구성도이다.1 is a view for explaining the operation principle of the power generating apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of a power generating apparatus using a floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는, 해상 부유구조물(110), 파력 발전기(120), 부유진동 발전기(130), 앵커(140), 연결 와이어(150) 및 해류 발전기(160)를 포함할 수 있다.1 and 2, the power generation apparatus using the offshore floating structure according to an embodiment of the present invention, the offshore
해상 부유구조물(110)은 해상에 설치되어 부유하고, 앵커(140)는 상기 해상 부유구조물(110)이 이탈되지 않도록 해저 지표면에 설치되며, 이때, 연결 와이어(150)는 상기 해상 부유구조물(110)을 상기 앵커(150)에 연결한다.The marine
부유진동 발전기(130)는 상기 해상 부유구조물(110) 수위 변화에 따른 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 부유진동 에너지를 전기에너지로 변환하며, 상기 부유진동 발전기(130)는 자석과 코일로 이루어지며, 상기 자석이 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복하면서 상기 코일 내부의 자기장 변화에 따라 전기를 발생하게 된다.The floating
파력 발전기(120)는 상기 해상 부유구조물(110)의 측면에 부착되어 파도와 부딪히는 충격파를 흡수하여 전기에너지로 변환한다.The
해류 발전기(160)는 상기 해상 부유구조물(110)과 앵커(140)를 서로 연결하는 연결 와이어(150)에 고정되어 수중의 해류의 흐름에 의해 발생하는 해류에너지를 전기에너지로 변환한다.The
상기 파력 발전기(120), 해류 발전기(160) 및 부유진동 발전기(130)는 각각 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.The
여기서, 해상 부유구조물(110)은 그 내부에 전기에너지 집전부(111) 및 송전 부(112)를 포함할 수 있으며, 전기에너지 집전부(111)는 상기 파력 발전기(120), 상기 부유진동 발전기(130) 및 상기 해류 발전기(160)에서 각각 발생된 전기에너지를 취합하고, 상기 송전부(112)는 취합된 전기를 케이블 등을 통해서 공급하게 된다.Here, the marine
본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는 해상 부유구조물(110)이 상하로 흔들릴 때, 공기중에 떠 있는 자석(131)이 코일(132)을 관통하면서 전자기유도의 법칙에 따라 전력을 발생시킨다. 이러한 부유진동 발전기(130)는 콘크리트 또는 강재 모두에 설치가 용이하도록 매립형 또는 외부 부착형 등으로 다양하게 적용할 수 있다.In the power generation apparatus using the marine floating structure according to the embodiment of the present invention, when the marine
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 부유진동 발전기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figure 3 is a view for explaining the operation principle of the floating vibration generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서, 상기 부유진동 발전기(130)는 상기 해상 부유구조물(110) 내에 매립되거나, 상기 해상 부유구조물(110)의 상부나 하부 표면에 고정될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the power generation apparatus using the marine floating structure according to the embodiment of the present invention, the floating
상기 부유진동 발전기(130)는 상하 또는 좌우 진동에 의해 자석이 코일을 관통하면서 전력을 발생시키는데, 자석의 자력이 강할수록 또는 코일의 권선수가 많을수록 전기발생량이 커지게 된다. 상기 부유진동 발전기(130)는 영구적인 장치로서, 계속 상하로 흔들리는 곳에 사용할 수 있다.The floating
이와 같이 설치된 부유진동 발전기(130)는 상기 해상 부유구조물(110) 수위 변화에 따른 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 부유진동 에너지 를 전기에너지로 변환하게 되는데, 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.The
도 4는 도 3의 부유진동 발전기의 발전원리로서 전자기 유도 법칙을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the electromagnetic induction law as the power generation principle of the floating vibration generator of FIG.
도 4를 참조하면, 부유진동 발전기의 발전원리로서 전자기 유도 법칙은 코일내의 자기장의 변화로 전기가 만들어 지는데, 구체적으로, 패러데이(Faraday)와 헨리(Henry)는 코일에 단순히 자석(131)을 넣었다 뺐다 함으로써, 도선에 전류가 흐를 수 있다는 사실을 발견하였고, 이와 같이 코일(132)내의 자기장을 변화시켜 전압이 유도되는 현상을 전자기유도라고 한다.Referring to FIG. 4, the principle of electromagnetic induction is a power generation principle of a floating vibration generator. Electricity is generated by a change in a magnetic field in a coil. Specifically, Faraday and Henry simply put a
이때, 자기장내에서 움직이는 구리도선의 수가 많으면 많을수록 보다 큰 전압이 유도되고, 또한, 유도전압의 크기는 얼마나 빨리 자기력선이 코일에 들어가고 나갔는지에 의존한다. 즉 자석(131)이 매우 느리게 운동하면 전압이 거의 유도되지 않고, 빠른 운동은 큰 전압을 유도하게 된다.At this time, the larger the number of copper conductors moving in the magnetic field, the larger the voltage is induced, and the magnitude of the induced voltage depends on how quickly the magnetic force lines enter and exit the coil. That is, when the
구체적으로, 자기장 B안에 있는 주어진 표면을 지나는 자기선속 φ는, φ = BA로 주어지며, 이때, φ는 웨버(Weber)를 단위로 하는 자기선속이고, B는 테슬라를 단위로 하는 자기장이며, A는 자기장이 지나는 면적을 각각 나타낸다.Specifically, the magnetic flux φ passing through a given surface in magnetic field B is given by φ = BA, where φ is the magnetic flux in Weber units, B is the magnetic field in Tesla units, and A Represents the area through which the magnetic field passes.
또한, N번 감은 코일에 dt동안 dφ의 자기장 변화가 있다고 할 때, 유도 기전력(ε)은 -N(dφ/dt)로 주어진다. 여기서, ε는 유도기전력이고, dφ는 φ의 변화량이며, dt는 시간의 변화량을 각각 나타낸다.In addition, when the N coil has a change in the magnetic field of dφ during dt, the induced electromotive force ε is given by -N (dφ / dt). Ε is the induced electromotive force, dφ is the change amount of φ, and dt represents the change amount of time, respectively.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 부유진동 발전기를 예시하는 도면들로서, 부유진동 발전기는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 코일 내에 자석을 통과시키는 방법에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 자석 상하부에 자석과 반대 극성을 갖는 원통 형태의 자석 캡을 씌워서 자석의 상하 운동을 유지할 수 있다. 또는 자석 상부에 스프링을 설치하여 상하운동을 유지하도록, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상하부 모두에 스프링을 설치하거나, 또는 도 5c에 도시된 바와 같이, 상부에는 스프링을 설치하고 하부에는 추를 달아서 관성을 도입할 수도 있다.5A to 5C are diagrams illustrating the floating vibration generator according to the embodiment of the present invention, respectively, and the floating vibration generator may be implemented in various forms as shown in FIGS. 5A to 5C. That is, according to the method of passing the magnet in the coil, as shown in Figure 5a, it is possible to maintain the up and down movement of the magnet by putting a cylindrical magnet cap having a polarity opposite to the magnet on the upper and lower magnets. Alternatively, as shown in FIG. 5B, a spring may be installed at both the upper and lower portions, or as shown in FIG. 5C, a spring may be installed at the top and a weight may be attached at the bottom to maintain the vertical motion by installing a spring at the upper part of the magnet. Inertia can also be introduced.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 부유진동 발전기(130)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 영구자석(131), 코일(132), 하우징(133) 및 자석 캡(134a, 134b)을 포함할 수 있다.Specifically, the floating
영구자석(131)은 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하고, 코일(132)은 상기 영구자석(131)의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생한다.The
하우징(133)은 상기 영구자석(131) 및 코일(132)이 내장되어 밀봉되도록 설치되며, 자석 캡(134a, 134b)은 상기 영구자석(131)의 수직 연장선상인 상기 하우징(133)의 수직 양단에 각각 설치되어 상기 영구자석(131)이 왕복운동하도록 상기 영구자석(131)과 반대 극성을 가질 수 있다. 여기서, 상기 하우징(133)은 투명 재질로 형성되어 내부를 확인하게 할 수 있다.The
후속적으로 이와 같이 부유진동 발전기(130)에 의해 생성된 전기는 전기에너지 집전부(111)에 의해 취합된 후에 송전될 수 있다.Subsequently, the electricity generated by the floating
또한, 본 발명의 실시예에 따른 부유진동 발전기(130)는, 도 5b에 도시된 바 와 같이, 영구자석(131), 코일(132), 하우징(133) 및 스프링(135a, 135b)을 포함할 수 있다.In addition, the floating
영구자석(131)은 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하고, 코일(132)은 상기 영구자석(131)의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생한다.The
하우징(133)은 상기 영구자석(131) 및 코일(132)이 내장되어 밀봉되도록 설치되며, 스프링(135a, 135b)은 상기 하우징(133)의 수직 양단 및 상기 영구자석(131) 사이에 각각 설치되며, 상기 영구자석(131)이 왕복운동하도록 탄성을 제공하게 된다.The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 부유진동 발전기(130)는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 영구자석(131), 코일(132), 하우징(133), 스프링(135a) 및 진동 추(136)를 포함할 수 있다.In addition, the floating
영구자석(131)은 상기 해상 부유구조물(110)의 상하 진동에 대응하여 상기 코일 내부를 왕복운동하고, 코일(132)은 상기 영구자석(131)의 왕복운동에 따른 자기장 변화에 따라 전기를 발생한다.The
하우징(133)은 상기 영구자석(131) 및 코일(132)이 내장되어 밀봉되도록 설치되며, 스프링(135a)은 상기 하우징(133)의 상부 및 상기 영구자석(131) 사이에 설치되며, 상기 영구자석(131)이 왕복운동하도록 탄성을 제공하며, 진동 추(136)는 상기 영구자석(131)이 상하로 진동할 수 있도록 상기 하우징(133)의 하부 및 상기 영구자석 사이에 설치된다.The
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 파력 발전기의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. On the other hand, Figure 6 is a view for explaining the principle of operation of the wave generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 파력 발전기(120)는, 해상 부유구조물(110)에 부딪히는 파도에 의한 충격에너지를 전기에너지로 변환하고, 충격 압력을 전기에너지로 변환시킬 수 있는 압전소자(121)를 이용하거나 충격파 도달시 충격을 받는 판이 밀려들어가면서 발전기를 회전시켜서 전기를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 생성된 전기에너지는 제2 집전부(122)를 통해 취합되어 송전될 수 있다.Referring to FIG. 6, in the power generation apparatus using the marine floating structure according to the embodiment of the present invention, the
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 해류 발전기의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figure 7 is a view for explaining the operating principle of the current generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 해류 발전기(160)는 해류 또는 해저류의 유동에너지를 전기에너지로 변환하는데, 통상적인 조력 또는 풍력 발전과 유사한 형태로서, 해류의 이동으로 프로펠러 또는 임펠러(161)를 회전시켜 발전기를 회전시킴으로써 전기를 발생한다. 이와 같이 생성된 전기에너지는 제3 집전부(162)를 통해 취합되어 송전될 수 있다.Referring to FIG. 7, in the power generation apparatus using an offshore floating structure according to an embodiment of the present invention, the
결국, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치는 파력 발전, 부유진동 발전 또는 해류 발전을 통해 전기에너지를 생성할 수 있도록 해상 부유 구조물을 이용하게 된다.As a result, the power generation apparatus using the offshore floating structure according to the embodiment of the present invention uses the offshore floating structure to generate electrical energy through wave power generation, floating vibration generation or current generation.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않 고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and those skilled in the art can understand that the present invention can be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. There will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the operating principle of the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a power generation apparatus using the floating structure of the sea according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 부유진동 발전기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation principle of the floating vibration generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 부유진동 발전기의 발전원리로서 전자기 유도 법칙을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the electromagnetic induction law as the power generation principle of the floating vibration generator of FIG.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 부유진동 발전기를 예시하는 도면들이다.5A to 5C are diagrams each illustrating a floating vibration generator according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 파력 발전기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the operation principle of the wave power generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유구조물을 이용한 발전장치에서 해류 발전기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the operation principle of the current generator in the power generation apparatus using the floating structure according to an embodiment of the present invention.
< 도면부호의 간단한 설명 ><Brief Description of Drawings>
110: 해상 부유구조물 120: 충격파 발전기110: offshore floating structure 120: shock wave generator
121: 압전소자 122: 제2 집전부121: piezoelectric element 122: second current collector
130: 부유진동 발전기 131: 영구자석130: floating vibration generator 131: permanent magnet
132: 도체 코일 133: 하우징132: conductor coil 133: housing
134a, 134b: 자석 캡 135a, 135b: 스프링134a, 134b:
136: 진동 추 140: 앵커 136: vibration weight 140: anchor
150: 연결 와이어 160: 해류 발전기 150: connection wire 160: current generator
161: 임펠러(프로펠러) 162: 제3 집전부161: impeller (propeller) 162: third collector
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