KR101191015B1 - 부유식 이동형 조력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 이동형 조력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 수직공이 형성되어 있는 부력체를 구비하고, 그 수직공에 상부파이프의 하단과 하부파이프의 상단을 베어링으로 결합하여 상부파이프와 하부파이프가 회전가능하면서 상부파이프의 상부가 부력체 위로 노출되고 하부파이프의 하단이 바닷속에 노출되도록 구성하고,
상부파이프의 내주면에 상부나사산을 형성하고, 하부파이프의 외주면에 하부나사산을 형성하며,
상부파이프의 상단부 외경에 상부기어를 형성하고, 상부기어와 맞물리는 상부구동기어가 축에 결합된 스크류모터를 부력체의 상부에 설치하여 다수의 분할스크류가 상하로 결합된 상태로 상부파이프에 끼워진 스크류가 스크류모터의 정,역 구동에 의해 상부파이프가 정역방향으로 회전하는 것에 의해 상하로 움직여 해저 바닥면에 박혀 부력체가 움직이지 않도록 하며,
하부파이프의 중간부 외경에 하부기어를 형성하고, 하부기어와 맞물리는 하부구동기어가 축에 결합된 높이조절모터를 부력체 내부에 설치하며, 내부나사산이 내주면상에 형성된 결합관을 하부파이프에 결합하고, 그 결합관의 양측에 복수의 조력발전기를 연결대로 연결 설치하여 높이조절모터의 정역구동에 의해 하부파이프가 회전하는 방향에 따라 결합관이 상하로 움직여 조력발전기의 설치높이를 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 바다위에 위치 고정된 상태로 떠있는 부력체를 이용하여 다수의 조력발전기를 가동시켜 양질의 전기를 생산할 수 있고, 계절별로 바뀌는 조류의 흐름에 따라서 조력발전기가 설치된 부력체의 위치를 용이하게 이동시켜 재설치할 수 있으며, 바닷속 깊이에 따라 가변되는 조류속도를 감지하여 최적의 상태로 발전할 수 있는 깊이로 조력발전기를 이동 설치할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

부유식 이동형 조력발전장치{Tidal power generation device}

본 발명은 부유식 이동형 조력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부력체를 구비하고, 다수의 분할스크류가 결합된 형태의 스크류를 상하로 회전이동시켜 해저 바닥면에 박히도록 하여 부력체를 위치 고정시키는 수단과, 부력체 하측에 설치된 하부파이프에 복수의 조력발전기를 설치하되 이 조력발전기의 설치 높이를 조류의 세기에 따라 상하로 조절할 수 있는 수단을 구성하므로서, 바다위에 위치 고정된 상태로 떠있는 부력체를 이용하여 다수의 조력발전기를 가동시켜 양질의 전기를 생산할 수 있고, 계절별로 바뀌는 조류의 흐름에 따라서 조력발전기가 설치된 부력체의 위치를 용이하게 이동시켜 재설치할 수 있으며, 바닷속 깊이에 따라 가변되는 조류속도를 감지하여 최적의 상태로 발전할 수 있는 깊이로 조력발전기를 이동 설치할 수 있도록 한 부유식 이동형 조력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 조력발전장치라 함은 해저 바닥면으로 부터 소정높이의 기둥을 설치하고, 그 기둥에 조류에 의해 프로펠러 형태의 날개가 회전하면서 발전하는 조력발전기를 설치한 것이다.

이러한 조력발전장치는 조수 간만의 차이로 발생하는 조류, 또는 바닷속의 해저지형에 의해 형성되는 조류를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 장점이 있는 것이다.

그러나, 종래의 조력발전장치는 한번 설치하게되면 그 위치를 변경할 수 없으므로 조류의 방향이나 흐름이 계절별로 자주 바뀌는 장소에서는 발전효율이 현저히 떨어지게되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 바다위에 위치 고정된 상태로 떠있는 부력체를 이용하여 다수의 조력발전기를 가동시켜 양질의 전기를 생산할 수 있고, 계절별로 바뀌는 조류의 흐름에 따라서 조력발전기가 설치된 부력체의 위치를 용이하게 이동시켜 재설치할 수 있으며, 바닷속 깊이에 따라 가변되는 조류속도를 감지하여 최적의 상태로 발전할 수 있는 깊이로 조력발전기를 이동 설치할 수 있도록 한 부유식 이동형 조력발전장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

복수개의 수직공이 형성되어 있는 부력체를 구비하고, 그 수직공에 상부파이프의 하단과 하부파이프의 상단을 베어링으로 결합하여 상부파이프와 하부파이프가 회전가능하면서 상부파이프의 상부가 부력체 위로 노출되고 하부파이프의 하단이 바닷속에 노출되도록 구성하고,

상부파이프의 내주면에 상부나사산을 형성하고, 하부파이프의 외주면에 하부나사산을 형성하며,

상부파이프의 상단부 외경에 상부기어를 형성하고, 상부기어와 맞물리는 상부구동기어가 축에 결합된 스크류모터를 부력체의 상부에 설치하여 다수의 분할스크류가 상하로 결합된 상태로 상부파이프에 끼워진 스크류가 스크류모터의 정,역 구동에 의해 상부파이프가 정역방향으로 회전하는 것에 의해 상하로 움직여 해저 바닥면에 박혀 부력체가 움직이지 않도록 하며,

하부파이프의 중간부 외경에 하부기어를 형성하고, 하부기어와 맞물리는 하부구동기어가 축에 결합된 높이조절모터를 부력체 내부에 설치하며, 내부나사산이 내주면상에 형성된 결합관을 하부파이프에 결합하고, 그 결합관의 양측에 복수의 조력발전기를 연결대로 연결 설치하여 높이조절모터의 정역구동에 의해 하부파이프가 회전하는 방향에 따라 결합관이 상하로 움직여 조력발전기의 설치높이를 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 바다위에 위치 고정된 상태로 떠있는 부력체를 이용하여 다수의 조력발전기를 가동시켜 양질의 전기를 생산할 수 있고, 계절별로 바뀌는 조류의 흐름에 따라서 조력발전기가 설치된 부력체의 위치를 용이하게 이동시켜 재설치할 수 있으며, 바닷속 깊이에 따라 가변되는 조류속도를 감지하여 최적의 상태로 발전할 수 있는 깊이로 조력발전기를 이동 설치할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 부유식 이동형 조력발전장치를 보인 정면도.
도 2 는 본 발명의 조력발전장치를 보인 단면도.
도 3 은 본 발명에 적용된 조력발전기의 설치상태를 보인 도면.
도 4 는 본 발명에 적요된 제어수단을 보인 블럭도.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면, 본 발명은,

복수개의 수직공(2)이 형성되어 있는 부력체(1)를 구비하고, 그 수직공(2)에 상부파이프(10)의 하단과 하부파이프(20)의 상단을 베어링(13)(23)으로 결합하여 상부파이프(10)와 하부파이프(20)가 회전가능하면서 상부파이프(10)의 상부가 부력체(1) 위로 노출되고 하부파이프(20)의 하단이 바닷속에 노출되도록 구성하고,

상부파이프(10)의 내주면에 상부나사산(11)을 형성하고, 하부파이프(20)의 외주면에 하부나사산(21)을 형성한다.

즉, 상부파이프(10)는 그 하단이 수직공(2)의 상측에서 하측으로 끼워지되 베어링(13)에 의해 하부가 회전가능하도록 지지되어 있는 것이며, 상부파이프(10)의 내주면에는 후설하는 스크류(30)에 대응하는 상부나사산(11)이 형성되어 있어서 상부파이프(10) 내측으로 스크류(30)를 끼운 상태에서 상부파이프(10)를 회전시키게되면, 그 상부파이프(10)의 회전방향에 따라 스크류(30)가 상승 또는 하강하게 된다.

상기 스크류(30)는 다수의 분할스크류(31)를 미도시된 클램프장치로 결합시켜 해저 바닥면에 박힐 수 있는 길이로 연결사용한다.

상부파이프(10)를 회전시키기 위한 수단으로, 상부파이프(10)의 상단부 외경에 상부기어(12)를 형성하고, 상부기어(12)와 맞물리는 상부구동기어(14)가 축에 결합된 스크류모터(15)를 부력체(1)의 상부에 설치하여 구성한다.

상기 스크류모터(15)가 회전하게되면 그 회전력이 상부구동기어(14)와 상부기어(12)를 통해 상부파이프(10)로 전달되어 상부파이프(10)가 회전하게되는 것이며, 스크류(30)를 상부파이프(10)에 끼워 결합한 상태에서 스크류모터(15)의 정,역 구동에 의해 상부파이프(10)가 정역방향으로 회전하면 상부파이프(10) 내부에 끼워진 스크류(30)가 상부파이프(10)의 회전방향에 따라 상하로 움직이는 것이며, 다수의 분할스크류(31)를 연결하여 지속적으로 하강시킴에 따라 해저 바닥면에 스크류(30)의 끝단이 박혀 부력체(1)가 움직이지 않고 위치고정되는 것이다.

부력체(1)를 다른 곳으로 이동시키고자 할 때에는 스크류모터(15)를 역방향으로 구동시켜 스크류(30)가 해저 바닥면으로 부터 빠지도록 한 상태에서 다른 선박을 이용하여 부력체(1)를 원하는 장소로 용이하게 이동시킬 수 있게된다.

한편, 수직공(2)의 하부에는 하부파이프(20)의 상단이 끼워져 베어링(23)에 의해 회전 가능하게 결합되며, 하부파이프(20)는 부력체(1)의 하측으로 소정깊이 돌출되도록 설치되고, 하부파이프(20)의 내측으로 스크류(30)가 하강하게 된다.

그리고, 하부파이프(20)의 중간부 외경에 하부기어(22)를 형성하고, 하부기어(22)와 맞물리는 하부구동기어(24)가 축에 결합된 높이조절모터(25)를 부력체(1) 내부에 설치하며, 내부나사산(41)이 내주면상에 형성된 결합관(40)을 하부파이프(20)에 결합하고, 그 결합관(40)의 양측에 복수의 조력발전기(43)를 연결대(42)로 연결 설치하여 높이조절모터(25)의 정역구동에 의해 하부파이프(20)가 회전하는 방향에 따라 결합관(40)이 상하로 움직여 조력발전기(43)의 설치높이를 조절할 수 있도록 구성한다.

즉, 상기 하부파이프(20)의 외주연에 하부나사산(21)이 형성되어 있고, 하부파이프(20)에 끼워져 결합되는 결합관(40)의 내주면에 내부나사산(41)이 형성되어 있으므로 높이조절모터(25)를 정,역구동시켜 하부파이프(20)를 회전시킴에 따라 그 하부파이프(20)에 결합되어 있는 결합관(40)이 상하로 이동하면서 조력발전기(43)의 설치 높이를 조절할 수 있게되는 것이다.

상기 결합관(40)에 설치되는 조력발전기(43)는 앞날개(44)와 뒷날개(45)를 구비하고 있는 것으로, 조류의 흐름에 따라 앞날개(44)와 뒷날개(45)가 서로 반대방향으로 회전하면서 조력발전기(43) 내부에 존재하는 코일체와 영구자석을 서로 반대방향으로 회전시켜 발전하는 형태의 발전장치를 적용하는 것이 바람직하다.

또 다른 실시예에 따라 앞날개(44)와 뒷날개(45) 각각에 별도의 발전장치를 설치하여 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 부력체(1)의 직하방으로 소정 길이의 감지관(62)을 설치하고, 그 감지관(62)에 등간격으로 다수의 조류센서(60)를 설치하여 각각의 조류센서(60)에서 감지되는 정보로 바닷속 깊이별 조류속도를 측정할 수 있도록 하며, 상기 조류센서(60)에서 감지되는 정보에 따라 높이조절모터(25)를 정역구동시켜 조류발전기(43)가 가장 발전효율이 높은 조류가 형성된 깊이로 이동되도록 제어하는 제어부(61)를 더 구성한다.

상기 제어부(61)는 조류센서(60)에서 감지되는 깊이별 조류속도를 판단하고, 최적의 상태로 발전할 수 있는 조류가 형성되어 있는 깊이에 조류발전기(43)가 설치될 수 있도록 높이조절모터(25)를 정,역 구동시키는 것이다.

본 발명에서는 부력체(1)의 상부에 소정높이의 지주(50)를 세워 설치하고, 지주(50)의 상측에는 바람에 의해 발전하는 풍력발전기(51)를 설치하여 구성한다.

상기 풍력발전기(51)는 프론트날개(52)와 리어날개(53)를 포함하고 있는 양방향 발전기를 사용하는 것이 바람직하다.

프론트날개(52)와 리어날개(53) 각각에 별도의 발전장치가 연결될 수도 있고, 프론트날개(52)와 리어날개(53)가 서로 반대방향으로 회전하면서 풍력발전기(51) 내부에 구비된 코일체와 영구자석을 서로 반대방향으로 회전시켜 높은 효율로 발전하는 발전장치를 사용하여도 무방하다.

미설명된 도면부호 33은 닷으로서, 부력체(1)를 위치고정시키기 위한 것이다.

1: 부력체, 2: 수직공,
10: 상부파이프, 11: 상부나사산,
12: 상부기어, 13: 베어링,
14: 상부구동기어, 15: 스크류모터,
20: 하부파이프, 21: 하부나사산,
22: 하부기어, 23: 베어링,
24: 하부구동기어, 25: 높이조절모터,
30: 스크류, 31: 분할스크류,
33: 닷, 40: 결합관,
41: 내부나사산, 42: 연결대,
43: 조력발전기, 44: 앞날개,
45: 뒷날개, 50: 지주,
51: 풍력발전기, 52: 프론트날개,
53: 리어날개, 60: 조류센서,
61: 제어부,

Claims (3)

1. 복수개의 수직공(2)이 형성되어 있는 부력체(1)를 구비하고, 그 수직공(2)에 상부파이프(10)의 하단과 하부파이프(20)의 상단을 베어링(13)(23)으로 결합하여 상부파이프(10)와 하부파이프(20)가 회전가능하면서 상부파이프(10)의 상부가 부력체(1) 위로 노출되고 하부파이프(20)의 하단이 바닷속에 노출되도록 구성하고,
   상부파이프(10)의 내주면에 상부나사산(11)을 형성하고, 하부파이프(20)의 외주면에 하부나사산(21)을 형성하며,
   상부파이프(10)의 상단부 외경에 상부기어(12)를 형성하고, 상부기어(12)와 맞물리는 상부구동기어(14)가 축에 결합된 스크류모터(15)를 부력체(1)의 상부에 설치하여 다수의 분할스크류(31)가 상하로 결합된 상태로 상부파이프(10)에 끼워진 스크류(30)가 스크류모터(15)의 정,역 구동에 의해 상부파이프(10)가 정역방향으로 회전하는 것에 의해 상하로 움직여 해저 바닥면에 박혀 부력체(1)가 움직이지 않도록 하며,
   하부파이프(20)의 중간부 외경에 하부기어(22)를 형성하고, 하부기어(22)와 맞물리는 하부구동기어(24)가 축에 결합된 높이조절모터(25)를 부력체(1) 내부에 설치하며, 내부나사산(41)이 내주면상에 형성된 결합관(40)을 하부파이프(20)에 결합하고, 그 결합관(40)의 양측에 복수의 조력발전기(43)를 연결대(42)로 연결 설치하여 높이조절모터(25)의 정역구동에 의해 하부파이프(20)가 회전하는 방향에 따라 결합관(40)이 상하로 움직여 조력발전기(43)의 설치높이를 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 조력발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   부력체(1)의 하측으로 다수의 조류센서(60)가 설치되어 있는 센싱파이프(62)를 설치하고, 상기 센싱파이프(62)에 설치되어 있는 조류센서(60)에서 감지되는 바닷속 깊이별 조류속도에 따라 높이조절모터(25)를 정역구동시켜 조류발전기(43)가 가장 발전효율이 높은 조류가 형성된 깊이로 이동되도록 제어하는 제어부(61)를 더 구성한 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 조력발전장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   부력체(1)의 상부에 소정높이의 지주(50)를 세워 설치하고, 지주(50)의 상측에는 바람에 의해 발전하는 풍력발전기(51)를 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 조력발전장치.

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