KR20160057669A - 파력발전장치 및 이를 포함하는 해양발전플랜트 - Google Patents

Abstract

파력발전장치 및 이를 포함하는 해양발전플랜트가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 파력발전장치는 수면에 걸쳐 배치되고, 파도에 의해 물이 상하 방향으로 운동하는 통로부를 가지는 몸체; 상기 통로부를 따라 상하 운동하는 물의 압력에 의해 회전하는 회전체; 및 상기 회전체와 연결되어 상기 회전체의 회전력을 전기로 변환하는 발전부를 포함하고, 상기 통로부의 고유진동수는 파도의 주기에 공진하도록 결정된다.

Description

파력발전장치 및 이를 포함하는 해양발전플랜트{Wave power generation apparatus and power generation plant}

본 발명은 파력발전장치 및 이를 포함하는 해양발전플랜트에 관한 것이다.

최근, 화석연료의 사용에 따라 대기 오염과 같은 환경 문제에 직면하고 있고, 발전 설비의 운전에 따른 비용 증가로 인하여 화석 에너지를 대체할 수 있는 친환경의 새로운 에너지가 요구되고 있다.

이에, 태양광, 연료전지, 풍력, 조력 등 다양한 대체 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전설비 등이 실제로 설치되어 운전되고 있다.

태양광이나 풍력 등의 대체 에너지를 이용한 발전설비는 종래의 화석 에너지를 이용한 발전설비에 비하여, 오염물질 배출이 전혀 없어 친환경적이지만, 설비의 초기 투자비용이 많이 들고, 태양광이 지속되거나 바람이 많이 부는 특정지역에만 제한적으로 설치될 수 밖에 없는 단점이 있다.

친환경적인 대체 에너지의 다른 예로서, 바다의 해양 에너지를 이용하는 조력발전장치 및 파도를 이용한 파력발전장치를 들 수 있다.

특히, 파력발전장치는 파도를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 설비이다. 종래 파력발전장치는 파도에 의해 상하운동하는 부체를 이용한 형태가 주류를 이루고 있다.

그러나 이러한 파력발전장치는 발전 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는, 효율이 좋은 파력발전장치 및 이를 포함하는 해양발전플랜트를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수면에 걸쳐 배치되고, 파도에 의해 물이 상하 방향으로 운동하는 통로부를 가지는 몸체; 상기 통로부를 따라 상하 운동하는 물의 압력에 의해 회전하는 회전체; 및 상기 회전체와 연결되어 상기 회전체의 회전력을 전기로 변환하는 발전부를 포함하고, 상기 통로부의 고유진동수는 파도의 주기에 공진하도록 결정되는, 파력발전장치가 제공될 수 있다.

상기 회전체는 수차를 포함하고, 상기 수차는 상기 물의 운동 방향에 수직한 회전축을 가지며, 상기 몸체에는 상기 통로부와 연결되고 상기 수차가 회전하는 과정에서 상기 수차가 상기 몸체와 간섭하지 않도록 회전공간을 제공하는 오목부가 형성될 수 있다.

상기 회전체는 프로펠러를 포함하고, 상기 프로펠러는 상기 통로부에 위치하고, 상기 물의 운동 방향에 평행한 회전축을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 상기 파력발전장치를 포함하고, 상기 파력발전장치는 복수로 제공되고, 상기 파력발전장치들 중 적어도 하나는 나머지와 다른 파도의 주기에 공진할 수 있다.

상기 복수의 파력발전장치는 다수의 파력발전장치그룹으로 구분되고, 상기 파력발전장치그룹들은 각각 다른 파도의 주기에 공진할 수 있다.

상기 해양발전플랜트는 상기 복수의 파력발전장치를 지지하는 지지체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 파력발전장치는 공진에 의해 크게 진동하는 물의 압력을 이용하여 발전함으로써 발전효율이 좋다. 나아가 다양한 파도의 주기에 공진하는 다수의 파력발전장치들로 구성된 해양발전플랜트는 다양한 파도의 주기에서 발전할 수 있어 발전 효율이 좋다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양발전플랜트를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 해양발전플랜트의 파력발전장치들 중 임의의 하나를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고,
도 4는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 회전체의 다른 변형례를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양발전플랜트를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 해양발전플랜트(10)는 복수의 파력발전장치(100)를 포함한다. 복수의 파력발전장치(100)는 파도에 의해 발전하며, 파력발전장치(100)가 발전하는 메커니즘은 후술한다.

복수의 파력발전장치(100)는 상호 이격되어 배치될 수 있다.

복수의 파력발전장치(100)는 연결부재(150)에 의해 상호 연결될 수 있다.

해양발전플랜트(10)는 복수의 파력발전장치(100)를 지지하는 지지체(200)를 더 포함할 수 있다. 지지체(200)는 복수의 파력발전장치(100)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 지지체(200)는 해저에 고정된 구조물일 수 있다.

도 2는 도 1의 해양발전플랜트의 파력발전장치들 중 임의의 하나를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 파력발전장치(100)는 몸체(110)와 회전체(130)와 발전부(150)를 포함한다.

몸체(110)는 수면에 걸쳐 배치된다. 몸체(110)는 도시되지 않은 지지체(200)에 지지된 상태로 수면에 걸쳐 배치된다. 몸체(110)는 파도에 의해 물이 상하 방향으로 운동하는 통로부(111)를 가진다. 통로부(111)는 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다.

이러한 통로부(111)의 고유진동수는 파도의 주기에 공진하도록 결정된다. 통로부(111)의 고유진동수는 통로부(111)의 길이, 폭, 높이 등과 같은 스펙에 의해 결정된다. 통로부(111)의 고유진동수와 통로부(111)를 따라 상하 운동하는 물기둥의 상하 운동 주기가 일치하면 공진이 발생된다.

일례로, 통로부(111)는 파력발전장치(100)가 설치되는 해상에서 빈번하게 발생되는 파도의 주기에 공진하도록 설계될 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 참고로, 파력발전장치(100)가 설치되는 해상에서 가장 빈번하게 발생되는 파도의 주기는 통계적으로 알려져 있다.

회전체(130)는 통로부(111)를 따라 상하 운동하는 물의 압력에 의해 회전한다. 회전체(130)는 몸체(110)에 회전 가능하게 설치된다. 회전체(130)는 통로부(111)에 위치한다. 통로부(111)에 배치된 회전체(130)는 통로부(111)를 따라 상하 운동하는 물의 압력에 의해 회전한다.

일례로, 회전체(130)는 도 3 및 도 4와 같이 수차(130)일 수 있다. 수차(130)는 물의 운동 방향에 수직한 회전축(131)을 가지며 회전축(131)을 중심으로 복수의 날개(133)가 부착된다. 수차(130)는 통로부(111)에 배치된다. 수차(130)는 물이 통로부(111)를 따라 상하 운동할 때 물의 압력에 의해 회전한다.

이때, 몸체(110)에는 수차(130)가 회전하는 과정에서 수차(130)가 몸체(110)와 간섭하지 않도록 회전공간을 제공하는 오목부(113)가 형성된다. 오목부(113)는 통로부(111)와 연결된다.

대안적으로, 회전체(130')는 도 5와 같이 프로펠러(130')일 수 있다. 참고로 도 5는 도 4에 도시된 회전체의 다른 변형례를 나타내는 도면이다. 프로펠러(130')는 통로부(111)에 위치하고, 물의 운동 방향에 평행한 회전축(131')을 가질 수 있다. 프로펠러(130')는 물이 통로부(111)를 따라 상하운동할 때 물의 압력에 의해 회전한다.

발전부(150)는 회전체(130)와 연결되어 회전체(130)의 회전력을 전기로 변환한다. 일례로 발전부(150)는 도 3과 같이 몸체(110)의 외측에 고정되고, 몸체(110)를 관통하여 외부로 노출된 회전체(130)의 회전축의 끝단과 연결될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.

이상에서 살펴본 파력발전장치(100)는 공진에 의해 크게 진동하는 물의 압력을 이용하여 발전함으로써 발전효율이 좋다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 해양발전플랜트(10)에 포함된 복수의 파력발전장치들(100) 중 적어도 하나는 나머지와 다른 파도의 주기에 공진하도록 설계 또는 제작된다.

일례로서, 복수의 파력발전장치들(100)은 도 1과 같이 다른 파도의 주기에 공진하는 다수의 파력발전장치그룹(100a, 100b, 100c, 100d)으로 구분될 수 있다.

각 파력발전장치그룹(100a, 100b, 100c, 100d)은 적어도 하나 이상의 파력발전장치(100)로 구성된다. 일례로, 각 파력발전장치그룹(100a, 100b, 100c, 100d)은 횡방향으로 배치되는 복수의 파력발전장치(100)로 구성된다.

해양발전플랜트(10)가 설치되는 해상에는 다른 주기를 가지는 파도가 발생한다. 이러한 파도의 주기들 중 상대적으로 빈번하게 발생되는 주기가 특정될 수 있다. 파력발전장치그룹(100a, 100b, 100c, 100d)은 각각 상대적으로 빈번하게 발생되는 주기에 대응하여 공진하도록 설계 또는 제작될 수 있다.

이 경우, 해양발전플랜트(10)는 다양한 파도 주기에 대응하여 발전할 수 있어 발전 효율이 좋다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10 : 해양발전플랜트
100 : 파력발전장치
110 : 몸체
111 : 통로부
113 : 오목부
130 : 회전체
150 : 발전부
200 : 지지체

Claims (6)

1. 수면에 걸쳐 배치되고, 파도에 의해 물이 상하 방향으로 운동하는 통로부를 가지는 몸체;
   상기 통로부를 따라 상하 운동하는 물의 압력에 의해 회전하는 회전체; 및
   상기 회전체와 연결되어 상기 회전체의 회전력을 전기로 변환하는 발전부를 포함하고,
   상기 통로부의 고유진동수는 파도의 주기에 공진하도록 결정되는, 파력발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전체는 수차를 포함하고,
   상기 수차는 상기 물의 운동 방향에 수직한 회전축을 가지며,
   상기 몸체에는 상기 통로부와 연결되고 상기 수차가 회전하는 과정에서 상기 수차가 상기 몸체와 간섭하지 않도록 회전공간을 제공하는 오목부가 형성되는, 파력발전장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전체는 프로펠러를 포함하고,
   상기 프로펠러는 상기 통로부에 위치하고, 상기 물의 운동 방향에 평행한 회전축을 가지는, 파력발전장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 파력발전장치를 포함하고,
   상기 파력발전장치는 복수로 제공되고,
   상기 파력발전장치들 중 적어도 하나는 나머지와 다른 파도의 주기에 공진하는, 해양발전플랜트.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 파력발전장치는 다수의 파력발전장치그룹으로 구분되고,
   상기 파력발전장치그룹들은 각각 다른 파도의 주기에 공진하는, 해양발전플랜트.
6. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 파력발전장치를 지지하는 지지체를 더 포함하는, 해양발전플랜트.

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