KR20010106598A - 조력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조력 발전 장치에 관한 것이다. 종래 조력 발전 장치 중 조수의 수평유동력을 이용한 발전 장치는 조수의 유동 방향에 축선(軸線)을 일치시킨 축류 터빈(Axial Flow Turbine)을 사용하는 것으로 조수의 속도와 유량만을 이용하게 되기 때문에 원하는 발전 효율을 기대할 수 없었다. 또한 축류 터빈의 축을 조수의 유동 방향과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 설치하기 때문에 터빈의 하중이 축을 통하여 축을 지지하는 축받이(Bearing)의 하반부에 집중적으로 작용하게 되기 때문에 축받이 효율이 떨어지게 되어 에너지의 기계적 손실(Mechanical Loss)이 크게 발생되어 동력 발생 효율이 저하되고 결국 발전 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 본 발명은 조수유입구와 조수유출구 사이에 높이 차를 두고 설치하고, 조수유입구보다 낮고 조수유출구보다 높은 위치에 임펠러가 수평 회전하는 터빈을 설치하는 것에 의하여 수평으로 유입된 조류를 급차단하여 수직으로 급락시켜 가중된 수압으로 터빈을 회전시켜 발전효율을 높일 수 있도록 한다. 또한 간만에 관계없이 복식 발전이 가능하도록 한 것이다.

Description

조력 발전 장치{GENERATION OF ELECTRIC POWER USING TIDE KINETIC EMERGY}

본 발명은 조력(潮力) 발전 장치에 관한 것으로, 특히 조수의 유동력과 함께 중력을 이용하여 발전 효율을 높인 조력 발전 장치에 관한 것이다.

현재 지구상에서 사용되고 있는 발전 장치는 화력 발전 장치와 수력 발전 장치 및 원자력 발전 장치가 있다.

화력 발전 장치는 화석 연료를 사용하는 것으로 화석 연료 부존 자원의 유한성뿐만 아니라 공해의 유발로 환경에 끼치는 피해가 심각하며, 수력 발전 장치는 넓은 지역을 수몰시켜야 하므로 지역민 이주에 따른 사회적 문제와 자연생태계의 파손을 야기시키는 문제점이 있고, 원자력 발전 장치는 안전성에 문제가 있다.

자연을 이용한 공해 없는 발전 장치로서는 조력을 이용한 장치가 있다.

종래 조수(潮水)를 이용한 발전 장치로서는 조수간만(潮水干滿)의 차를 이용하는 발전 장치와, 조수의 수평유동력(水平流動力)을 이용한 발전 장치가 있다.

상기 조수간만의 차를 이용하는 발전 장치는 만조(滿潮) 시 댐(Dam)에 담수하였다가 간조(干潮) 시 방류하여 그 낙차를 이용하여 발전기용 터빈(Turbine)을 회전시키는 방식이다.

그러나 조수간만의 차를 이용하는 발전 장치는 넓은 범위의 연해(沿海)나 연안(沿岸)에 거대한 댐을 건설하여야 하기 때문에 막대한 시설 비용이 필요할 뿐만 아니라 바다의 일부를 바다와 차단하게 되므로 생태계를 파괴하고, 많은 어류가 터빈을 통과하는 과정에서 사상(死傷)하게 되는 문제점이 있다. 또한 만조시 조수를 담수하고 간조시 조수를 방류하면서 발전하는 것으로서 간조시에만 발전이 가능할 뿐 만조시에는 발전이 불가능하므로 발전 효율 면에서 뒤떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 조수간만의 차를 이용하는 발전 장치는 널리 보급되고 있지 않은 실정이다.

상기 조수의 수평유동력을 이용한 발전 장치는 조류의 유속과 압력을 이용하여 발전기용 터빈을 회전시키는 방식이다.

조수의 유속과 압력은 지역에 따라서 다르기 때문에 최적한 자연적인 조건이 구비된 지역을 택하여야 한다. 이 방식의 발전 장치는 유속이 느린 곳보다 빠른 곳에서 높은 발전 효율을 나타낸다. 또한 조수의 수평유동력을 이용한 발전 장치는 통상적으로 조수의 유동 방향이 대략 수평이라고 할 때 조수의 유동 방향에 축선(軸線)을 일치시킨 축류 터빈(Axial Flow Turbine)을 사용하는 것으로 조수는 축류 터빈의 일측에서 유입되어 타측으로 유출되면서 동력을 발생시키게 되는 것으로서 현재 가장 널리 보급되어 있는 방식이다.

이러한 종래의 조수의 수평유동력을 이용한 발전 장치에서는 조수가 가지고 있는 힘 중 조수의 속도와 유량만을 이용하게 되기 때문에 원하는 발전 효율을 기대할 수 없었다. 또한 축류 터빈의 임펠러 축을 조수의 유동 방향과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 설치하기 때문에 터빈의 하중이 임펠러 축을 통하여 임펠러 축을 지지하는 축받이(Bearing)의 하반부에 집중적으로 작용하게 되기 때문에 축받이 효율이 떨어지게 되어 에너지의 기계적 손실(Mechanical Loss)이 크게 발생되어 동력 발생 효율이 저하되고 결국 발전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

더욱이 종래의 조수의 수평유동력을 이용한 발전 장치에서는 터빈의 임펠러가 수평축을 중심으로 하여 수직 회전하는 것으로 임펠러의 전면(全面)에 걸쳐서 조수의 수평유동력이 작용하게 될 경우 임펠러의 회전이 불가능하게 되므로 실제 적용에 있어서는 임펠러의 외곽을 잇는 원의 절반에 상당하는 부분에서만 조수의 수평유동력이 작용하도록 할 수밖에 없어 조수의 수평유동력을 모두 활용하지 못하고 부분적으로만 활용하게 되어 발전 효율이 더욱 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 조수의 유동력은 물론 중력을 이용함으로써 보다 효율적인 발전을 수행할 수 있도록 한 조력 발전 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 임펠러의 전면에 걸쳐서 조수가 작용하더라도 임펠러의 회전이 가능하게 하여 조수의 힘을 모두 활용할 수 있도록 함으로써 발전 효율을 크게 높일 수 있도록 한 조력 발전 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 만조시는 물론 간조시에도 발전이 가능한 조력 발전 장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 조력 발전 장치의 만조시의 상태를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 조력 발전 장치의 간조시의 상태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 조력 발전 장치의 우측면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 몸체 11 : 바닥판

13a,13b : 조수유입구 14a,14b : 조수유출구

15 : 격벽 16 : 수직급락수로

21a,21b,22a,22b : 방향전환수문 23a,23b : 유입측 비상용 외곽수문

24,24b : 유출측 외곽수문

30 : 터빈 31 : 임펠러

32 : 임펠러축 35,36 : 와류조절판

40 : 발전기

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 해저면에 안착되는 바닥판이 형성되며 중단부에는 양측에 조수유입구를 가지는 조수유입수로가 형성되고 하단부에는 양측에 조수유출구를 가지는 조수유출수로가 형성되며 상기 조수유입수로와 조수유출수로 사이에 조수수직급락수로가 형성되고 상부에는 기계실이 설치된 몸체와; 상기 조수유입구와 조수유출구를 선택적으로 개폐하는 수문을 가지는 개폐수단과; 상기 하우징의 내부에서 상기 조수수직급락수로 내에 설치되어 수평회전하는 임펠러를 가지는 터빈과; 상기 기계실에 설치되어 상기 임펠러의 축에 연결되어 회전 구동되는 발전기;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치가 제공된다.

상기 몸체의 양측면에는 상기 조수유입구로부터 양측방을 향하여 벌어지는 깔떼기형 조수몰이면이 형성됨을 특징으로 한다.

상기 임펠러의 축은 기계실의 하부에 고정되어 하단이 임펠러에 임하도록 연장되는 임펠러축 지지관체에 베어링으로 지지됨을 특징으로 한다.

상기 임펠러축 지지관체에는 상기 임펠러보다 작은 직경을 가지는 하나 또는 그 이상의 와류조절판이 설치됨을 특징으로 한다.

상기 개폐수단은 조수유입수로의 조수유입구와 조수유출수로의 조수유출구를 선택적으로 개폐할 수 있는 방향전환수문으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 개폐수단은 조수유입수로의 조수유입구를 개폐하는 유입측 비상용 외곽수문과, 조수유출수로의 조수유출구를 개폐하는 유출측 외곽수문을 더 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 조력 발전 장치를 첨부한 도면에 도시된 실시례에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 조력 발전 장치의 하나의 실시례를 도시하는 것이다. 도 1은 만조시의 발전 상태도이고, 도 2는 간조시의 발전 상태도이다.

도 1 및 도 2에서 조수가 유입, 유출되는 수로를 가지는 몸체(10)와, 상기 수로를 선택적으로 개폐하는 개폐수단과, 상기 수로중에 설치되어 조력에 의해 동력을 발생시키는 터빈(30)과, 상기 터빈(30)에 의하여 가동되는 발전기(40)로 구성된다.

상기 몸체(10)는 콘크리트로 형성된 하나의 블록체로서, 설치하고자 하는 해역으로 운반시 바지선(Barge)과 같이 예인선에 의하여 예인할 수 있도록 형성된다.

상기 몸체(10)의 바닥판(11) 하면에는 본 발명에 의한 조력 발전 장치를 일정 해역의 해저면에 안착할 때 해저면에 박혀서 몸체(10)가 안정되게 고정되도록 하기 위한 다수개의 고정용 돌출부(12)가 형성된다. 즉, 상기 고정용 돌출부(12)는 몸체(10)를 앵커(도시되지 않음)와 체결 및 연결구(도식되지 않음)을 이용하여 해저면에 고정함에 있어서 해저면에 박혀서 몸체(10)가 더욱 안정되게 고정되도록 하기 위한 것이다.

상기 몸체(10)는 상단부가 만조시의 수위(High Tide)보다 상부에 위치할 수 있는 높이로 형성된다.

상기 몸체(10)의 중단부에는 양측에 조수유입구(13a,13b)를 가지는 조수유입수로(13)가 형성되고, 하단부에는 양측에 조수유출구(14a,14b)를 가지는 조수유출수로(14)가 형성되며, 상기 조수유입수로(12)와 조수유출수로(13)의 사이에는 격벽(15)이 형성되고, 이 격벽(15)의 중앙부에는 대략 원통형의 조수수직급락수로(16)가 형성된다.

상기 조수유입구(13a)와 조수유출구(14a)는 심해쪽을 향하고 조수유입구(13b)와 조수유출구(14b)는 근해쪽을 향하도록 형성된다.

상기 조수유입수로(13)의 상단높이는 간조시의 수위(Low Tide)보다 낮게 설계된다. 이는 만조상태에서 간조가 진행되는 과정에서도 조수가 유입될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 조수유출구(14a,14b)는 안쪽에서 바깥쪽을 향해 하향 경사진 상태로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 조수유출구(14a,14b)를 통한 조수의 유출이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 조수수직급락수로(16)는 후술하는 터빈(30)의 케이싱을 형성하는 것으로, 일반적인 터빈에서와 마찬가지로 상단부 내경이 하단부 내경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 몸체(10)의 양측면에는 조수를 조수유입구(13)를 향하여 몰아넣어 조수의 압력을 높일 수 있도록 하기 위하여 조수유입구(13)로부터 양측방을 향하여 벌어지는 깔떼기형 조수몰이면(17a,17b,17c,17d)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 몸체(10)의 상부에는 후술하는 발전기(40)와 함께 송전설비 등이 설치되는 기계실(18)이 설치된다.

상기 기계실(18)에는 발전기(40) 등의 기계 설비를 보수, 유지를 위하여 작업자가 출입할 수 있는 맨홀(도시되지 않음)이 설치된다.

상기 개페수단은 조수유입구(13a,13b)와 조수유출구(14a,14b)를 개폐하는 수문으로서, 조수유입구(13a,13b)와 조수유출구(14a,14b)를 선택적으로 개폐하는 방향전환수문(21a,21b)(22a,22b)으로 구성된다.

상기 방향전환수문(21a,21b)(22a,22b)은 각각 하나씩만 설치할 수도 있으나 안전을 위하여 복수개 설치한 것이다.

또한 조수유입구(13a,13b)와 조수유출구(14a,14b)의 외곽측에는 보수, 유지를 위한 작업을 수행할 때 조수유입구(13a,13b)와 조수유출구(14a,14b)를 폐쇄하여 조수의 유입을 차단하기 위한 유입측 비상용 외곽수문(23a,23b)과 유출측 외곽수문(24a,24b)이 설치된다.

상기 방향전환수문(21a,21b)(22a,22b)과 유출측 외곽수문(24a,24b)은 미닫이식으로 설치되고, 상기 유입측 비상용 외곽수문(23a,23b)은 여닫이식으로 설치된다.

상기 수문(21a,21b)(22a,22b)(24a,24b)들은 통상적으로 댐이나 저수지 등에서 사용하는 개폐구동수단에 의하여 개폐 가능하게 설치된다. 예컨대, 유압실린더와 이 유압실린더의 피스톤로드와 수문(21a,21b)(22a,22b)(24a,24b)들을 연결하는 연결기구로 구성하거나 모터와 이 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하는 운동변환기구와 이 운동변환기구의 직선운동을 수문(21a,21b)(22a,22b)(24a,24b)에 전달하는 전동기구로 구성할 수 있으며, 어떠한 종류의 것을 사용하여도 무방하다. 이러한 개폐수단은 통상적인 것이며 본 발명의 핵심기술에 상당하는 것이 아니므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

상기 방향전환수문(21a,21b)(22a,22b)은 상기 조수유입수로(13)와 조수유출수로(14)의 내측면에 형성된 수문안내홈(25a,25b,25c,25d)(26a,26b,26c,26d)과 상기 격벽(15)에 형성된 수문안내공(27a,27b)(27a,27b)에 안내되며 상기 유출측 외곽수문(24a,24b)은 상기 조수유출수로(14)의 내측면에 형성된 수문안내홈(28a,28b)과 상기 격벽(15)에 형성된 수문안내공(29a,29b)에 안내되도록되어 있다.

상기 수문(21a,21b)(22a,22b)(24a,24b)들은 모두 수직으로 설치할 수도 있으나 외곽측에 위치한 유출측 외곽수문(24a)(24a)은 상기 조수몰이면(17d)과 평행인 상태로 설치하여 조수유출구(14a,14b)를 닫았을 때 유출측 외곽수문(24a,24b) 자체가 조수몰이역할을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 터빈(30)은 상기 격벽(15)의 중앙부에 형성된 조수수직급락수로(16)의 내부에서 수평 회전 가능하게 설치되는 임펠러(31)와, 상기 임펠러(31)의 축(32)과, 상기 임펠러축(32)을 지지하는 임펠러 지지관체(33)로 구성되는 축류 터빈이 사용된다.

상기 임펠러축 지지관체(33)는 그 상단이 상기 기계실(18)에 고정되어 임펠러축(32)과 임펠러(31)를 지지할 수 있도록 되어 있다. 또한 임펠러축 지지관체(33)에는 맨홀(도시되지 않음)을 설치하여 임펠러축(32)과 임펠러축(32)을 지지하는 베어링(34) 등을 보수, 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 임펠러 지지관체(33)는 상부측 직경이 크고 하부로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형태로 형성하는 것이 수평방향 유동에서 수직방향 급락으로 이루어지는 조수의 흐름에 대한 저항을 줄일 수 있다는 점에서 바람직하다.

상기 임펠러축 지지관체(33)의 외주부에는 조수유입구(13a,13b)에서 유입되어 조수수직급락수로(16)내로 유입되는 조수의 유량이 조수유입구(13a,13b)로부터 가까운 쪽과 먼 쪽에서 모두 균일하게 유지되도록 하기 위한 와류조절판(35,36)이 설치되어 있다. 상기 와류조절판(35,36)의 직경은 상기 임펠러(31)의 직경보다 작게 형성된다. 상기 와류조절판(35,36)은 상기 조수수직급락수로(16)와 동심을 이루는 원판형으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 도시례에서는 와류조절판(35,36)을 상, 하 두 개 설치하고 있으나 반드시 이로서 국한되는 것은 아니고, 하나만 설치하거나 그 이상으로 설치할 수도 있는 것이다.

상기 발전기(40)는 상기 기계실(18)내에 설치되며, 상기 임펠러축(32)에 연결되어 동력을 전달받을 수 있도록 설치된다.

상기 임펠러(32)의 축과 발전기(40)의 축 사이에는 임펠러(32)의 회전력을 증속하여 발전기(40)에 전달하기 위한 증속기(도시되지 않음)가 설치된다.

이하, 본 발명에 의한 조력 발전 장치의 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 조력 발전 장치를 해역에 설치함에 있어서는 육상에서 제작된 후 유입측 비상용 외곽수문(23a,23b)과 유출측 외곽수문(24a,24b)을 닫아 조수유입수로(13)와 조수유출수로(14)를 통해 조수가 몸체(10)의 내부로 유입되지 못하도록 한 상태에서 해상에 띄우고 예인선을 이용하여 예인하여 설치하고자 하는 해역으로 운반한다. 설치하고자 하는 해역으로 운반한 후에는 유입측 비상용 외곽수문(23a,23b)과 유출측 외곽수문(24a,24b)을 개방하여 해수가 조수유입구(13a,13b)와 조수유출구(14a,14b)를 통해 조수유입수로(13)와 조수유출수로(14) 및 조수수직급락수로(16)에 해수가 채워지도록 하여 해저면으로 가라앉힌다. 상기 유입측 비상용 외곽수문(23a,23b)은 비상시가 아니면 항상 개방된 상태로 유지한다.

몸체(10)가 해저면에 안착되면 통상적인 해상구조물과 같이 앵커수단(도시되지 않음)에 의하여 해저면에 고정된다. 이때 몸체(10)의 저면에 설치되어 있는 몸체고정부(11)가 해저면에 박히게 되어 더욱 안정된 자세를 유지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 조력 발전 장치를 설치함에 있어서는 조수유입구(13a)와 조수유출구(14a)는 예컨대 심해 쪽을 향하도록 하고 조수유입구(13b)와 조수유출구(14b)는 연해 쪽을 향하도록 하여 양측 조수유입구(13a)와 (13b), 그리고 양측 조수유출구(14a)와 (14b)를 잇는 선이 조수의 유동방향과 평행을 이루도록 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 만조가 진행되는 상태에서는 유입측 외곽수문(23a,23b)을 개방한 상태로 유지하며, 방향전환수문(21a,22a)은 조수유출구(14a)를 닫고 조수유입구(13a)를 개방하는 상태로 전환하고, 방향전환수문(21b,22b)은 조수유입구(13b)는 닫고 조수유출구(14b)를 개방한 상태로 유지하고, 유출측 외곽수문(24b)은 조수유출구(14b)를 개방한 상태로 유지하게 되면, 조수는 조수유입구(13a)를 통해 조수유입수로(13)로 유입된다.

이때 상기 몸체(10)의 양측면에는 조수유입구(13a)로부터 양측방을 향하여 벌어지는 상태로 깔떼기형 조수몰이면(17a,17b,17c,17d)이 형성되어 있으므로 넓은 범위의 조수가 조수몰이면(17a,17b,17c,17d)에 의하여 모아져서 조수유입구(13a)로 유입되어 조수의 유량과 압력이 상승하게 되는 것이다.

조수유입구(13a)를 통해 조수유입수로(13)로 유입된 조수는 수평으로 유동하다가 반대측 조수유입구(13b)가 방향전환수문(21b)에 의해 막혀 있으므로 조수수직급락수로(16)측으로 방향으로 전환하게 되고, 이때 조수유입수로(13)와 조수유출수로(14)의 사이에는 수두(Head) 차가 있으므로 조수수직급락수로(16)를 통해 수직으로 급락하면서 임펠러(31)를 회전시키게 된다.

이때, 임펠러(31)를 회전시키는 조수의 힘은 조수의 유동력, 즉 유량과 유속으로 한정되지 않고 조수유입수로(13a)와 임펠러(31)간의 수두차에 따른 상승된 유압이 추가로 합세하게 되어 임펠러(31)의 회전이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.

즉, 상기 조수유입수로(13)와 임펠러(31)의 설치위치와의 사이에는 일정한 수두(Head)차가 있기 때문에 조수가 조수유입수로(13)에서 유입되어 조수수직급락수로(16)을 통과하는 과정에서 그 수두 차만큼의 위치에너지가 운동에너지로 전환되면서 그 힘이 임펠러(31)를 회전시키는 힘으로써 가세하게 되는 것이다.

또한 상기 조수유입수로(13)로 유입된 조수 중 임펠러(31)와 발전기(40) 사이에 설치된 와류조절판(35,36)보다 하부로 유입된 조수는 곧바로 조수수직급락수로(16)로 유입되지만 와류조절판(35,36)보다 상부로 유입된 조수는 곧바로 조수수직급락수로(17)로 유입되지 못하고 와류조절판(35,36)의 상부를 따라 조수유입구(13a)에 근접한 위치가 아닌 부분, 조수유입구(13a)의 반대측에 이르는 위치까지도 유동한 후 조수수직급락수로(16)로 유입되므로 조수수직급락수로(16)에는 그 횡단면 전체에 걸쳐서 균일한 유량의 조수가 유입되어 임펠러(31)의 회전이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.

임펠러(31)의 회전력은 임펠러축(32)과 증속기(도시되지 않음)와 발전기(40)의 축을 통해 발전기(40)로 전달되어 발전이 이루어지게 되는 것이다.

실제 본 발명자는 조수유입수로(13)와 임펠러(31)의 사이에 평균 10m의 수두 차가 있도록 한 프로토타입(Prototype) 실험결과 종래 조수의 유동력을 이용한 발전 장치, 즉 축류터빈의 축을 조수의 유동방향과 일치시켜 임펠러가 수직회전하도록 한 것과 대비하여 임펠러(31)의 회전수가 30%이상 증가됨을 알 수 있었다.

또한 몸체(10) 상면에서 조수유출구(13a,13b)의 상단까지의 높이를 6m, 임펠러(31)의 직경을 26m, 조수수직급락수로(16)의 높이를 12m, 조수유입수로(13)의 하단에서 상단까지의 높이를 10m, 조수유입구(13a,13b)의 상단에서 만조시의 최고수위까지의 높이를 4m로 하였을 때 유체손실과 기계적 손실을 감안하더라도 125MW의 발전이 가능한 것으로 산출되었다.

한편, 조수가 조수유출구(14b)로 유출되는 과정에서는 유출구(14b)가 안쪽에서 바깥쪽을 향해 하향 경사진 상태로 형성되어 있기 때문에 조수의 유출이 원활하게 이루어지게 되어 유동 손실을 저감시킬 수 있게 된다.

간조시에는 도 2에 도시한 바와 같이, 방향전환수문(21b,22b)은 조수유출구(14b)를 닫고 조수유입구(13b)를 개방하는 상태로 전환하고, 방향전환수문(21a,22a)은 조수유입구(13a)는 닫고 조수유출구(14a)를 개방하는 상태로 전환함과 아울러 유출측 외곽수문(24b)은 조수유출구(14b)를 닫은 상태로 유지하고, 유출측 외곽수문(24a)은 조수유출구(14a)를 개방한 상태로 유지하게 되면, 조수는 조수유입구(13b)를 통해 조수유입수로(13)내로 유입된다.

이때, 반대측 조수유입구(13a)가 닫혀 있고 조수유출구(13b)가 개방되어 있으므로 조수유입구(13b)를 통해 조수유입수로(13)로 유입된 조수는 수평 방향으로 유동하다가 반대측 조수유입구(13b)가 방향전환수문(21a)에 막혀 있으므로 조수수직급락수로(16)측으로 방향으로 전환하게 되고, 이때 조수유입수로(13)와 조수유출수로(14)의 사이에는 수두(Head) 차가 있으므로 조수수직급락수로(16)를 통해 수직으로 급락하면서 임펠러(31)를 회전시키게 된다.

조수는 조수수직급락수로(16)측으로 유동하여 임펠러케이싱(31)을 통과하면서 임펠러(32)를 회전시키고 조수유출구(22a)를 통해 유출된다.

조수가 유입되는 과정에서 조수몰이면(17a,17b,17c,17d)에 의한 조수몰이작용과, 유입된 조수에 의한 동력 발생 과정과 발전 과정은 상술한 만조시와 조수의 유동 방향만 다를 뿐 여타 작용은 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 조력 발전 장치는 조수유입구와 조수유출구를 높이 차를 두고 설치하고, 조수유입수로와 조수유출수로의 사이에 조수수직급락수로를 형성하여 이 조수수직급락수로에 임펠러가 수평회전하는 터빈을 설치하는 것에 의하여 조수유입수로를 통해 유입되어 수평 방향으로 유동하는 조수가 조수수직급락수로를 통해 급락하면서 증가된 힘에 의하여 터빈을 회전시키는 것이므로 발전 효율을 크게 높일 수 있게 되는 것이다. 또한 본 발명은 임펠러가 수직축을 중심으로 하여 수평 회전하도록 설치되어 있고 조수는 임펠러를 상부에서 하부로 통과하는 것이므로 조수가 임펠러의 전면에 걸쳐서 작용하더라도 임펠러의 회전이 가능하게 되어 발전 효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다. 또한 양측에 각각 조수유입구와 조수유출구를 형성하고 조수의 방향에 따라 조수유입구와 조수유출구를 선택적으로 개폐하는 것에 의하여 만조시에는 물론 간조시에도 발전이 이루어지게 되어 발전량을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 해저면에 안착되는 바닥판이 형성되며 중단부에는 양측에 조수유입구를 가지는 조수유입수로가 형성되고 하단부에는 양측에 조수유출구를 가지는 조수유출수로가 형성되며 상기 조수유입수로와 조수유출수로 사이에 조수수직급락수로가 형성되고 상부에는 기계실이 설치된 몸체와;

   상기 조수유입구와 조수유출구를 선택적으로 개폐하는 수문을 가지는 개폐수단과;

   상기 하우징의 내부에서 상기 조수수직급락수로 내에 설치되어 수평회전하는 임펠러를 가지는 터빈과;

   상기 기계실에 설치되어 상기 임펠러의 축에 연결되어 회전 구동되는 발전기;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 양측면에는 상기 조수유입구로부터 양측방을 향하여 벌어지는 깔떼기형 조수몰이면이 형성됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 임펠러의 축은 기계실의 하부에 고정되어 하단이 임펠러에 임하도록 연장되는 임펠러축 지지관체에 베어링으로 지지됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 임펠러축 지지관체에는 상기 임펠러보다 작은 직경을 가지는 하나 또는 그 이상의 와류조절판이 설치됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 개폐수단은 조수유입수로의 조수유입구와 조수유출수로의 조수유출구를 선택적으로 개폐할 수 있는 방향전환수문으로 구성됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 개폐수단은 조수유입수로의 조수유입구를 개폐하는 유입측 비상용 외곽수문과, 조수유출수로의 조수유출구를 개폐하는 유출측 외곽수문을 더 포함하여서 됨을 특징으로 하는 조력 발전 장치.