KR20130110238A - 부유식 수력발전 및 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발전장치의 지지를 위한 구조물을 교각의 형태로 만들어 강 어느 부분에 설치를 하여도 될 수 있도록 하였으며 발전장치를 설치하는 본체를 선박의 형태로 만들어 수심의 변화에 따라 스스로 조절이 되도록 하였으며 교각을 선박의 가운데를 관통하여 지지하며 교각의 모양을 각이 유선형인 직사각형 형태로 두어 교각이 물의 저항을 최소화하고 유수에 따라 선박의 좌우 흔들림이 발생하지 않도록 하였다. 상류에서 떠내려오는 부유물질의 발전장치의 유입을 차단하는 차단부를 발전장치의 전면에 설치를 하여 부유물질이 발전장치를 비켜 가도록 만들었다. 또한 설치시나 또한 운영시의 적절한 수위 조절을 위한 벨로스터 탱크를 설치하여 최적의 유수가 수차에 작용할 수 있도록 수위를 조절할 수 있도록 하였으며 유입구를 앞쪽으로 연장하고 입구를 더 넓게 설치함으로 더 많은 양의 물이 유입될 수 있도록 하였으며 홍수기 등으로 유입 수량의 과다 시 이를 조절 또는 차단 할 수 있도록 차폐문을 설치하였다. 또한 강의 특성상 폭은 넓으나 깊이는 얕아 적절히 높 낮이를 조절하도록 적층식이 가능하도록 하였으며 넓은 폭의 수차의 하중으로 발전장치 및 저항을 고려하여 수차의 내부를 형성하여 그 공간을 비워두거나 파손으로 인한 물의 유입 방지를 위해 가벼운 물질로 충진하여 수차 스스로 물의 상부에 위치할 수 있도록 하였다. 또한 홍수 시의 급류의 피해를 방지하고 수리를 위해 수상으로 발전장치를 노출시킬 필요가 있을 경우 이를 자체 견인할 수 있는 견인장치를 추가하였으며 또한 통상 강에는 육지보다 바람의 세기가 세므로 교각의 상부에 풍력발전장치를 부착하여 별도의 풍력발전이 동시에 가능하도록 하였다.

Description

부유식 수력발전 및 풍력발전장치{floating hydro power and wind power system}

본 발명은 흐르는 물에 설치되는 소수력 발전기에 관한 것으로서, 흐르는 강에 설치되어 물살이 수차에 작용하여 수차를 회전시킴으로 회전하는 수차의 힘으로 발전기를 작동시키게 하는 소수력발전에 관한 것으로 물살에 작동하는 수차만 물에 잠기고 발전 시설들은 물 위에 작동시키는 물의 높낮이에 따라 그 높이를 조절할 수 있는 부유 식 수력 발전에 관한 것이다.

일반적인 발전방법에는 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등이 있다.

이러한 발전 방법들은 여러 가지 장소적인 제약이나 에너지의 과다 사용 또한 방사능 오염에 대한 우려 등의 제반 문제를 지니고 있다. 수력발전의 겨우는 한번 설치하면 유지를 위한 에너지가 거의 들지 않고 전력을 안정되게 반영구적으로 얻을 수 있다.

일반적인 형태의 수력발전장치는 물의 낙차를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식이므로, 댐과 같은 저수시설과, 댐 아래쪽에 설치되는 발전설비와, 발전에 사용된 물을 강이나 바다로 보내기 위한 배수시설이 비교적 대규모로 건설되어야만 하는 설치상의 문제가 있었다.

그래서 자연 하천의 유속을 이용하여 발전을 하는 방법들이 고안되어왔다.

국내 공개특허공보 10-2009-0125989호는 해양이나 강 또는 하천에 설치된 교각에 발전장치를 설치하여 발전을 하도록 한 교각장착 유체 흐름 장치가 공개되어 있는데, 교각의 정면에 로터(수차)와 제너레이터로 구성된 발전모듈을 교각을 감싸는 띠 형태의 교각고정판에 의해 장치되어 교각을 지나는 물의 유속에 의해 회전하여 발전을 하도록 구성되며, 부가적으로 교량의 상판이나 교각의 상부에 모터에 의해 동작하는 와이어드럼을 통해 상기 발전모듈을 승하강 시켜 유지보수를 할 수 있도록 구성된 것이 있다.

그러나 상기 교각장착 유체흐름장치는 교각의 앞쪽에 로터가 장치되므로 에너지 변환효율이 떨어지는 단점이 있다. 즉, 물은 교각에 접근하면서 저항을 받아 유속이 느려지다가 교각의 양측에서 유속이 빨라지기 때문에 로터가 교각의 전면에 설치되면 에너지 변환 효율이 낮아진다. 더욱이 물에 의해 떠내려오는 각종 부유물들에 무방비로 노출되기 때문에 잦은 로터의 고장이 우려되는 단점이 있다. 그리고 로터가 방향성을 가지기 때문에 물의 흐름이 바뀌는 해류에서는 사용하지 못하므로 물흐름 방향에 따라 선택적으로 작동하는 별도의 모터를 더 장치해야만 하는 단점이 있다. 그리고 로터가 방향성을 가지기 때문에 물의 흐름이 바뀌는 해류에서는 사용하지 못하므로 물흐름 방향에 따라 선택적으로 작동하는 별도의 모터를 더 장치해야만 하는 단점이 있다.

또한, 국내 공개특허공보 10-2005-0081573호의 흐르는 물과 두 개의 교각을 이용한 발전시스템에는, 양측 교각의 사이의 수면에 로터(수차)을 장치하여 물의 흐름이 발생되면 로터(수차)가 회전하여 발전을 하도록 한 것이 있다.

또한, 공개특허공보 10-2003-0050835호 교량부착식 해류발전 시스템이 있는데, 교각의 상부 양측에 자유단부가 수면을 향하도록 양팔형태의 연결부재를 설치하고, 그 단부에 발전모듈을 물에 잠기도록 설치되어 물의 흐름에 의해 발전을 하도록 한 것이다.

공개특허 10-2008-0056440는 유수력을 다수의 날개로 받아 다수의 날개가 이동되게 하되, 설치되는 각 날개의 열을 유수방향과 직각 방향으로 정렬시킴으로서, 각 날개가 저하된 유력이 아닌 본래의 유력에 의해 작동되게 하여 유수력을 전력으로 변환시키는 효율을 극대화시키며, 나아가 연결구에 연결된 날개의 방향이 스프링과 레일에 설치된 밀대에 의하여 승강되는 회전통체로 구성되는 승강회전멈춤장치에 의해 회동 조정되게 함으로서, 승강 회전 멈춤 장치의 구성을 단순화 하였다하고 있다.

또한 공개특허 10-2009-0023902는 부력에 의하여 수면에 부상하도록 설치되는 부유체와; 상기 부유체에 회전가능하게 설치되어, 유수에 의해 회전하는 복수의 블레이드를 가지며 상기 블레이드의 회전에 의해 회전력을 발생하는 수차와; 상기 수차에 연결되어, 상기 수차의 회전력에 의해 발전하는 발전기와; 상기 부유체에 지지되어, 상기 블레이드로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치에 의해 달성되며 상기 스크린에 걸러진 이물질을 감지하는 이물질 감지센서와; 상기 이물질 감지센서의 신호에 의거하여, 상기 스크린에 걸러진 이물질을 제거하여 상기 유수의 하류로 배출시키는 이물질 제거 컨베이어를 포함하도록하며 상기 유수의 상류 측으로 부터 상기 유수의 하류측을 향해 상기 수차를 부분적으로 둘러싸도록 설치되어, 상기 유수의 상류 측으로 부터 상기 블레이드로 유입되는 바람을 차단하는 방풍막을 더 포함함으로써, 유수에 의한 수차의 회전에 바람에 의한 영향을 줄일 수 있게 되어, 안정적으로 수차를 회전시킬 수 있게 된다. 상기 부유체에는 지면을 따라 이동하는 바퀴가 장착되는 바퀴장착부가 마련될 수 있도록 하고 상기 부유체의 양측에 각각 위치하여, 상기 유수의 유동방향에 따라 상기 부유체의 위치를 조정하는 한 쌍의 프로펠러와; 상기 각 프로펠러를 회전시키는 프로펠러 구동부를 포함할 수 있다.상기 스크린의 일측에 마련되어, 상기 유수의 유동방향에 따라 상기 부유체의 위치를 조정하는 키를 더 포함할 수 있도록하였으며 상기 부유체는 상기 수차의 최하단부에 위치하는 블레이드의 적어도 일 영역이 수면에 잠기도록 상기 수차를 수면에 부유시키는 것이 바람직하다고 하고 있다.

공개특허 10-2010-0100087 부류식 수력발전장치는, 수류에 의해 전기를 발생시키는 하나 이상의 발전기와, 이 발전기가 상면과 하면 중 어느 한 면 이상에 탑재되도록 평판형으로 이루어져 수류에 의해 부류할 수 있게 되며 육상의 고정지점에 연결되어 수류 방향으로 고정되기 위한 제1연결고리들과 육상의 현가 지지부에 연결되어 현가되기 위한제2연결고리들이 구비된 부류체와, 이 부류체의 제1연결고리들에 결속되면서 육상의 고정 지점에 연결되어 부류체를 수류 방향으로 고정시키는 고정용 결속부재들 및, 상기 부류체의 제2연결고리들에 결속되면서 육상의 현가

지지부로 연결되어 부류체를 현가시키는 현가용 결속부재들을 포함하여 이루어진다고 하며 위와 같이 구성된 발명은, 주된 장비인 발전기가 탑재된 부류체가 수중의 구조물이 아닌 육상의 구조물에 현가 및 고정되므로, 설치가 용이하고, 수류에 유실될 우려 없이 장비의 존치에 유리하고 연결고리들로부터 고정용 결속부재와 현가용 결속부재를 결속 해제하기만 하면 부류체를 육상의 안전한 장소로 쉽게 이동시킬 수 있으므로, 수리나 보수 또는 홍수나 태풍 등의 상황에서 부류체를 쉽게 철수 및 대피시킬 수 있어 장비 관리의 안전성이 향상되는 효과가 있다고 하고 있다.

등록특허 10-0964813는 수류력 발전장치에 관한 것으로서, 특히 흐르는 물위에 위치가 고정되게 떠있는 부력기에 흐르는 물의 힘에 의해 회전하여 동력을 공급하는 동력공급수단과 이 동력 공급수단으로 부터 제공되는 동력으로 구동하여 발전하는 발전기를 설치하여 구성하므로서, 유속이 빠른 하천의 중상류 또는 중상류 이상의 지역에 설치해 놓으면 하천이 얼더라도 1년 내내 지속적으로 전기를 생산할 수 있으며, 전기 생성시 유해가스가 발생하지 않으므로 친환경적이고, 발전기의 코일과 영구자석을 증속기어를 이용하여 서로 반대방향으로 고속 및 교차 회전시켜 발전하므로 발전효율이 향상되어 고효율로 전기를 생산할 수 있으며, 구조가 단순하여 제품의 설치가 용이하면서도 일정속도의 유속이 존재하는 하천 어디든지 설치할 수 있으므로 제품의 설치장소에 제약을 받지 않도록 하는 효과를 기대할 수 있다고 하고 있다.

공개특허 10-2011-0026069는중앙부에 통공이 형성된 수면에 뜨는 바지선과, 그 바지선의 통공에 하부 일부가 침수되게 설치되어 지주에 설치된 중심축과 함께 회전되며 외주연부를 따라 일정간격으로 버켓이 설치된 원형의 수차와, 그 수차의 내부에 설치되어 상기 중심축과 함께 회전되는 회전날개와, 상기 중심축 상에 연결 설치되어 전기를 발전시키는 발전기를 포함하는 구성으로 이루어며 상기 수차의 중앙부에는 복수개의 지지부가 설치되고, 상기 바지선의 통공에는 회전날개가 설치된 수차가 복수개 이상 설치되며, 상기 물이 진행하는 방향의 바지선 입 측면에는 "("."〈"형 중 어느 하나의 요입부를 형성시키고, 상기 수차의 상부 및 측면에는 빗물 또는 바람을 수차로 유도하는 유도 판이 지지대)를 매개로 소정의 기울기를 갖도록 고정 설치되게 고안되었다.

공개특허 10-2011-0029947는 풍력과 수력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 풍력에 의해 회전되는 타워형 블레이드를 갖춘 회전축과; 상기 회전축의 하단부에 설치되고, 일부가 강이나 계곡을 따라 흐르는 물 속에 잠기도록 시공되는 케이싱과; 상기 케이싱의 물에 잠긴 부분중 상측에 형성된 물 유입구와; 상기 물 유입구와 반대방향의 케이싱 하측에 형성된 물 배출구와; 상기 케이싱 내부에 위치된 회전축의 외주면에 반경방향으로 다수 설치되고, 상하방향으로 간격을 두고 다수 설치된 수차와; 상기 수차와 수차 사이에 배치되고, 수차를 거쳐 낙수된 물을 회전가속시켜 하측수차로 안내하는 나선형 가이드를 포함하여 구성되는 풍력과 수력을 이용한 발전장치를 제공하고 풍력을 이용할 때 블레이드가 수직형태로 설치된 타워형이기 때문에 안정성이 향상되며, 작은 바람으로도 쉽게 회전될 수 있어 고효율적이고, 설치 조건이 까다롭지 않아 설치가 용이하며, 수력과 병행하므로 발전효율이 향상되고, 발전기의 가동율이 높아져 에너지 회수율이 증대되는 효과를 제공한다고 하고 있다

등록특허 10-0992067는 해류나 강물의 흐름을 이용하여 발전을 하는 장치에 관한 것으로, 특히, 유속이 빠른 교각 양측에 설치하여 발전효율을 높이고, 탈부착이 용이하도록 하여 유지관리가 용이하도록 함과 아울러 교각의 세굴 방지 효과로 교각의 수명을 연장하는 교각을 이용한 수력 발전장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 교각의 침수부 둘레를 감싸면서 압박하여 고정 설치되는 프레임과;상기 프레임의 양측에 종 방향으로 설치되는 레일과; 축의 둘레에 복수의 날개를 구비한 수차와; 상하부에 축받이를 구비하여 상기 수차의 축 상 하단을 회전가능하게 지지하고, 상기 레일과 대향되는 부위에 레일을 타고 슬라이딩되는 슬라이더를 구비한 지지몸체와;상기 수차의 축 일측단과 연결되어 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 제너레이터로 구성된 것을 특징으로 한다고 한다.

등록특허 10-1109926 는 베이스와, 축부재와, 입수방향전환 블레이드 및 제너레이터를 포함하는 입수방향전환 블레이드를 가진 부유식 수력발전장치에 관한 것으로 베이스는 흐르는 물에 부유하며 떠내려가지 않도록 홀딩되고, 축부재는 베어링 블록 및 베어링에 의해 베이스 상에 회전가능케 설치되며, 입수방향전환 블레이드는 축부재를 회전중심으로 하여 흐르는 물에 의해 회전하면서 자체가 회전하여 방향을 바꾼다. 블레이드 회전수단은 입수방향전환 블레이드 자체가 회전하도록 안내하는 한편 축 부재를 지지하고 제너레이터는 축부재에 연결되어 축부재의 회전에 따라 전기를 발생하게 되며 이러한 구성에 의하면, 공전하면서 방향을 전환하는 입수방향전환 블레이드를 구비함으로써 블레이드가 물속으로 들어 갈 때에 물의 저항을 최소화하고 회전력을 증가시켜 발전효율을 높일 수 있다는 효과가 있다고 하고 있다.

그러나 이러한 하천의 수력을 이용하는 방법들은 그 고안 구조물의 형상이 하천의 특성이 깊이는 깊지 않고 넓이는 넓은 특성을 간과하여 고안되었거나 홍수기나 갈수기의 대비가 없거나 지지구조물이 불안정하거나 수력과 풍력을 동시 사용하는 경우 수력과 풍력이 서로 간섭하고 충돌하는 경우를 부유물의 처리의 경우도 간과하거나 부족하게 고안이 되어있으며 발전기의 수리 등의 경우에 대응하기가 어렵게 고안이 되어있어 이를 해결하고자한다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 본 발전장치의 지지를 위한 구조물을 교각의 형태로 만들어 강 어느 부분에 설치를 하여도 될 수 있도록 하였으며 발전장치를 설치하는 본체를 선박의 형태로 만들었으며 수심의 변화에 따라 스스로 조절이 되도록 하였으며 교각을 선박의 가운데를 관통하여 지지하며 교각의 모양을 각이 유선형인 직사각형 형태로 두어 교각이 물의 저항을 최소화하고 유수에 따라 선박의 좌우 흔들림이 발생하지 않도록 하였다. 상류에서 떠내려오는 부유물질의 발전장치의 유입을 차단하는 차단부를 발전장치의 전면에 설치를 하여 부유물질이 발전장치를 비켜 가도록 만들었다. 또한 설치시나 또한 운영시의 적절한 수위 조절을 위한 벨로스터 탱크를 설치하여 최적의 유수가 수차에 작용할 수 있도록 수위를 조절할 수 있도록 하였으며 유입구를 앞쪽으로 연장하고 입구를 더 넓게 설치함으로 더 많은 양의 물이 유입될 수 있도록 하였으며 홍수기 등으로 유입 수량의 과다시 이를 조절 또는 차단 할 수 있도록 차폐문을 설치하였다. 또한 강의 특성상 폭은 넓으나 깊이는 얕아 적절히 높 낮이를 조절하도록 적층식이 가능하도록 하였으며 넓은 폭의 수차의 하중으로 발전장치 및 저항을 고려하여 수차의 내부를 형성하여 그 공간을 비워두거나 파손으로 인한 물의 유입 방지를 위해 스치로폼 형태의 가벼운 물질로 충진하여 수차 스스로 물의 상부에 뜰 수 있도록 하였다. 또한 홍수 시의 급류의 피해를 방지하고 수리를 위해 수상으로 발전장치를 노출시킬 필요가 있을 경우 이를 자체 견인할 수 있는 견인장치를 추가하였다. 또한 통상 강에는 육지보다 바람의 세기가 세므로 교각의 상부에 풍력발전장치를 부착하여 별도의 풍력발전이 동시에 가능하도록 하였다.

본 고안은 보다 효율적이고 유지 보수 등의 관리가 용이한 발전장치로 에너지가 고갈되어가는 현실에 대응하고 사용하지 않는 자연하천의 유수를 효과적으로 이용하며 또한 교각으로도 병행 사용이 가능하여 별도의 시설이 아닌 교량 설치시의 부가 시설로 설치함으로 비용의 절감이 가능하고 풍력의 동시 생산으로 에너지 문제 해결 및 탄소 저감 기후변화에 대응하는 신 재생에너지 분야에 획기적인 기여를 할 수 있을 것이다.

도1는 사시도이다
도2은 측면도이다
도3는 정면도이다
도4는 후면도이다
도5은 정면부분 분해도이다
도6은 측면부분 분해도이다
도7은 분해사시도이다
도8은 지지부도면이다.
도9는 부유체도면이다.
도10은 부유체 측면도 및 평면도이다.
도11은 수차날개 부분도이다.
도12는 수차도면이다.
도13은 발전부분도이다.
도14는 풍력발전부분도이다.
도15는 수면 상승 및 견인에 따른 부유체의 변화 실시도이다

본 발명은 수면하의 일정 지면에 콘크리트등의 형태로 타설되어 지지된 지지부(10), 선박 형태의 부유체(20), 수차(30), 수차커버(40), 수차가 접하는 부분의 물이 발전기로 가지않도록하는 수차 덮개(50)와 수차와 연결된 회전축과 이를 증속시키는 증속기어박스와 발전을 하는 제네레이터로 이루어진 발전부분(60), 그리고 발전기를 덮어주는 덮개부(70)와 수력발전부분의 지지체의 상단부를 이용한 풍력발전장치로 이루어진다.

지지부(10)은 설치시 홍수 시의 최대 물살을 고려하여 시공한다. 지하일정부분까지 굴착하고 앞쪽이 뾰족한 유선형으로 지단부(105)를 설치하고 앞 쪽으로 수차의 길이 보다 길게 자리 잡은 위치에 상류로부터 떠 내려오는 부유물질로부터 발전 시설을 보호하고 이를 비켜가게 하는 부류 물질 차단 구조물을(101) 홍수 시의 수면까지를 고려하여 충분한 길이로 이를 만들어 준다. 부류 물질 차단 구조물은 물은 저항을 받지 않고 통과하도록 설긴 형태로 만들어주고 어떠한 물체가 떠 내려오더라도 발전기에 영향을 주지않고 비켜가도록 앞쪽은 뾰족한 화살촉 모양으로 구조물(101)을 설치한다. 부유체와 발전기를 지탱하여줄 지지기둥(102)은 각이 부드럽게 처리된 긴 직사각형의 교각의 형태로 유수의 저항을 회피하면서도 튼튼하게 지탱하도록 만들었다. 앞 부분을 길게 낸 것은 물의 저항으로 뒤로 힘이 쏠리는 것을 잡아 주기 위함이며 동시에 부유물질 차단 구조물(101)이 잘 지지하게 함이다. 그리고 기둥의 상단부에는 선박 형 부유체(102)를 견인해 끌어올릴 수 있는 견인모터(103)를 설치하고 그 위에 지붕(104)을 씌운 구조로 만들었다. 견인 모터를 두어 선박형 부유체를 끌어올릴 수 있게 한 것은 홍수 시의 물살이 센 경우 발전시설의 파손을 방지하기 위해 물 위로 선박 형 부유체를 들어올려 피해가 가지 않도록 함이며 또한 수리가 필요할 경우 물 밖으로 들어올려 간편하게 수리를 할 수 있도록 함이다.

발전장치 및 수차가 설치되는 부유체(20)는 선박의 형태로 제작하여 내부를 빈 공간으로 하며 배 모양으로 만들었을 경우 수차가 물속에 잠기지 않아 물을 이용한 발전이 불가능할 수 있으므로 적당히 물에 잠겨 수차가 물의 힘을 받을 수 있도록 내부에 물을 담아 둘 수 있는 부유체 하부에 벨로스터탱크(212)를 적절한 격벽(211)을 두어 설치를 한다. 발전을 위해 수차를 물에 잠그게 하려면 벨로스터탱크(212)에 적절한 수위에 다다를 때까지 물을 채워주면 된다. 또 홍수나 수리를 위해 부유체를 물위로 부상시킬 필요가 있을 경우에는 벨로스터 탱크의 물을 펌프(213)를 이용하여 밖으로 배출하여 주면 부유체가 부상하게 된다. 이렇게하여 조절이 된상태는 도15와 같이 수면의 상승에 따라 자동적으로 높낮이가 조절이 된다. 또 물에 잠긴 상태에서 수차에 가해지는 물의 양을 조절할 수 있도록 수차로 향하는 물의 유입구(202)를 가로 지르는 수량 조절문(201)을 설치하였다. 수량 조절문은 상하로 작동하여 적절한 수량이 수차에 가해지도록 한다. 수차에 가해지는 물의 양과 수차의 효율을 높이기 위해 유입구를 앞쪽은 더 넓게 만들고 또한 배출구의 하부를 넓게 만들어 수차에 가해지는 물이 속도를 증가시킬 수 있도록 하였다.

물 밖으로의 완전한 견인을 위하여 지지부의 기둥(102)의 외부직경과 같은 중심부가 관통된 원형의 구조(205)와 기둥의 직사각 형태의 양쪽 벽 형태의 사이에 반달 모양의 끼움체(208)를 만들어 끼운다. 이것은 지지부 상부에 설치된 견인모터(103)와 연결된 로프(210)로 연결고리(209)를 이용하여 연결하여 부유체를 견인하는 견인고리 역활을 하게 되며 이때 끼움체(208)의 하부에 돌출된 부위(207)가 부유체 하부 돌출 부분(204)에 걸려 상부 견인모터(103)를 이용하여 도15의 C와 같이 견인할 수 있게 된다. 이렇게 견인을 하면 큰 홍수로 인한 발전장치의 피해를 막을 수 있으며 수리가 필요할 때도 물 밖에서 간편하게 수리할 수 있게 된다.

흐르는 물의 힘을 받는 수차(30)는 수평형으로 만들어지며 수차의 날개의 바깥면(307)은 유선형의 곡선을 가지고 물의 저항을 덜 받도록 만들었으며 수차 날개의 안쪽(306)은 물의 저항을 최대한 많이 받도록 안쪽이 많이 파인 형태로 구성한다 전체의 모양은 도 과 같이 내부가 빈 형태의 발톱 모양의 수차의 형태가 되며 수차의 하부를 하나의 판으로 연결하면 하나의 발톱모양의 그릇의 형태(304)로 만들어지게 된다. 이것은 수중에 들어가면 부력을 가지고 물에 뜰 수 있게 되는 것이다. 수차가 자체 부력을 가지게 하는 것은 수평으로 수차를 설치하였을 경우 수평 수차의 특성상 수차 날개의 길이가 길어야하는데 이때 중력의 작용으로 아래 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이때 일부 날개 외부가 훼손되어 누수가 발생하면 수차의 불균형이 초래되므로 이를 방지하기 위하여 날개의 내부(304)에 스치로폼 등의 가벼운 물질로 채우는 것이 무난하다. 그리고 그 위를 덮개(305)로 밀폐를 하면 수차가 완성된다. 그리고 하천의 특성이 수심은 얕고 강폭이 넓으므로 이를 이용하기 위하여 수차를 수심의 깊이에 따라 길이의 가변이 가능한 적층 식으로 구성하였다.날개의 결합은 개별 날개의 말단부에 끼워 조립 할 수 있도록 홈(309)이 형성하고 회전몸통과 결합된 걸쇠(311)에 걸쳐 조립하도록 하였다.

발전장치는 수차와 연결되어 회전되는 회전부(601)와 증속장치또는 기어박스 (602) 그리고 발전기(603)로 이루어졌다. 이것들은 벨트로 연결되는데 연결 부재는 벨트와 기어 또는 체인등 다양한 부재를 사용하여도 된다. 자연하천의 느린 유속을 벨트 및 기어 체인의 적절한 조합으로 증속시켜 이를 발전기를 이용하여 발전을 한다.

지지부(10)의 상부에 별도의 풍력발전장치(80)를 부착하면 수력과 동시에

풍력을 이용한 발전을 할 수 있어 다목적 발전장치가 가능하다. 통상 수력발전을 이용하는 강 중앙부나 수상은 건물 또는 나무 등의 바람의 진행을 방해하는 장애물이 없고 골바람의 벤추리 효과를 볼 수 있어 더욱 효율적인 풍력을 이용할 수 있어 수력발전과 더불어 상부에 풍력발전 장치를 설치하면 양질의 전기를 얻을 수 있다. 상부의 풍력발전장치는 바람을 이용하기 적절한 다양한 방법의 풍력발전 장치의 추가가 가능하나 여기서는 수평형의 풍력발전장치만을 도시하였다. 또한 수평형 풍력발전장치의 상부에는 태양광발전장치도 추가하여 설치도 가능하다.

풍력발전장치는 사방 어느 곳에서 바람이 불어도 풍력발전장치가 가동되도록 수평형으로 배치하고 수력발전장치에 사용되는 동일한 형태의 수차를 풍차로 이용한다. 이때 풍차 날개의 빈 공간을 채우지 않고 빈 상태로 둔다. 풍력발전장치는 바람을 유입을 효율적으로 유도하는 유입구(801)와 유입구 하부(802)와 유입구 상부 사이에 풍차 날개(803)와 상부덮개(804) 풍차회전축(805) 증속기어(806) 전달기어(807) 및 발전기(808)로 이루어졌다. 발전이 이루어지는 과정은 수력발전장치와 동일하다. 회전축과 증속기 그리고 발전기를 연결하는 연결 부재는 기어 벨트 또는 체인 등 여러 가지의 부재를 사용할 수 있다.

이렇게 하여 본 발명은 자연하천의 유속을 이용한 수력발전을 수량이나 수면의 상승에 따른 불편함이 없이 년 중 내내 할 수 있으며 상류의 부유물질도 간단히 비켜가게 하며 또한 풍력을 동시에 이용할 수 있어 아주 유용한 발명이 되며 또한 본 발명을 교각을 이용하여 사용하면 별도의 지지부를 설치할 필요가 없이 작은 비용으로 큰 효과를 이룰 수 있을 것이다.

10: 지지부 20 : 부유체 30: 수차 40: 수차커버
50 : 수차덮개 60 : 발전부 70 : 발전부덮개 80 : 풍력발전장치
101 : 부유물질 차단 구조물 102: 지지기둥 102 : 부유체
103 : 견인모터 104 : 지붕
201 : 수량 조절문 202 : 물 유입구 203 : 유입구하부
204 : 부유체하부돌출 205 : 원형의 구조 206 : 물 배출구
207 끼움체돌출부 208 : 끼움체 209 : 연결고리
210 : 연결 로프 211 : 격벽 212 : 벨로스터탱크 213 : 펌프 304 : 날개내부 305 : 덮개 306: 수차날개안쪽
307 : 날개의 바깥면 309 : 홈 311 : 걸쇠
601 : 회전축 602 : 증속장치또는 기어박스 603 : 발전기
801 : 풍력유입구 802 : 유입구 하부 803 : 풍차 날개
804 : 상부덮개 805 : 풍차회전축 806 : 증속기어
807 : 전달기어 808 : 발전기

Claims (4)

1. 지지를 위한 구조물을 교각의 형태로 만들어 강 어느 부분에 설치를 하여도 될 수 있도록 하며 발전장치를 설치하는 본체를 선박의 형태로 만들어 수심의 변화에 따라 스스로 조절이 되도록 하고 교각을 선박의 가운데를 관통하여 지지하며 교각의 모양을 각이 유선형인 직사각형 형태로 두어 교각이 물의 저항을 최소화하고 유수에 따라 선박의 좌우 흔들림이 발생하지 않도록 하며. 상류에서 떠내려오는 부유물질의 발전장치의 유입을 차단하는 차단부를 발전장치의 전면에 설치를 하여 부유물질이 발전장치를 비켜 가도록 만들고 설치시나 또한 운영시의 적절한 수위 조절을 위한 벨로스터 탱크를 설치하여 최적의 유수가 수차에 작용할 수 있도록 수위를 조절할 수 있도록 하며 유입구를 앞쪽으로 연장하고 입구를 더 넓게 설치함으로 더 많은 양의 물이 유입될 수 있도록 하여 홍수기 등으로 유입 수량의 과다 시 이를 조절 또는 차단 할 수 있도록 차폐문을 설치하고. 또한 강의 특성상 폭은 넓으나 깊이는 얕아 적절히 높 낮이를 조절하도록 적층식이 가능하도록 하며 넓은 폭의 수차의 하중으로 발전장치 및 저항을 고려하여 수차의 내부를 형성하여 그 공간을 비워두거나 파손으로 인한 물의 유입 방지를 위해 가벼운 물질로 충진하여 수차 스스로 물의 상부에 위치할 수 있도록 하며. 또한 홍수 시의 급류의 피해를 방지하고 수리를 위해 수상으로 발전장치를 노출시킬 필요가 있을 경우 이를 자체 견인할 수 있는 견인장치를 추가하고 또한 통상 강에는 육지보다 바람의 세기가 세므로 교각의 상부에 풍력발전장치를 부가하여 별도의 풍력발전이 동시에 가능하도록 한 부유식 수력발전장치와 풍력발전장치.
2. 제1항에서 지지를 위한 구조물을 교각의 형태로 만들어 강 어느 부분에 설치를 하여도 될 수 있도록 하며 발전장치를 설치하는 본체를 선박의 형태로 만들어 수심의 변화에 따라 스스로 조절이 되도록 하고 교각을 선박의 가운데를 관통하여 지지하며 교각의 모양을 각이 유선형인 직사각형 형태로 두어 교각이 물의 저항을 최소화하고 유수에 따라 선박의 좌우 흔들림이 발생하지 않도록 하며. 상류에서 떠내려오는 부유물질의 발전장치의 유입을 차단하는 차단부를 발전장치의 전면에 설치를 하여 부유물질이 발전장치를 비켜 가도록 만들고 설치한 부유식 수력발전장치.
3. 제1항에서 설치시나 또한 운영시의 적절한 수위 조절을 위한 벨로스터 탱크를 설치하여 최적의 유수가 수차에 작용할 수 있도록 수위를 조절할 수 있도록 하며 유입구를 앞쪽으로 연장하고 입구를 더 넓게 설치함으로 더 많은 양의 물이 유입될 수 있도록 하여 홍수기 등으로 유입 수량의 과다 시 이를 조절 또는 차단 할 수 있도록 차폐문을 설치하고. 또한 강의 특성상 폭은 넓으나 깊이는 얕아 적절히 높 낮이를 조절하도록 적층식이 가능하도록 하며 넓은 폭의 수차의 하중으로 발전장치 및 저항을 고려하여 수차의 내부를 형성하여 그 공간을 비워두거나 파손으로 인한 물의 유입 방지를 위해 가벼운 물질로 충진하여 수차 스스로 물의 상부에 위치할 수 있도록 하며. 또한 홍수 시의 급류의 피해를 방지하고 수리를 위해 수상으로 발전장치를 노출시킬 필요가 있을 경우 이를 자체 견인할 수 있는 견인장치를 추가한 부유식 수력발전장치.
4. 제1항에서 교각의 상부에 풍력발전장치를 부가하여 별도의 풍력발전이 동시에 가능하도록 한 부유식 수력발전장치와 풍력발전장치.

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