WO2017122933A1

WO2017122933A1 - 담수보충형 하천 수력발전 시스템

Info

Publication number: WO2017122933A1
Application number: PCT/KR2016/014326
Authority: WO
Inventors: 박명수
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2018-07-12

Abstract

본 발명은 하천(800)에 배치된 수력발전설비에 대하여, 바닷물을 끌어들여 담수화하는 해수담수화설비(500)와, 상기 해수담수화설비(500)에서 생산된 담수를 상기 하천(800)으로 공급하는 담수배분수단(550)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 담수보충형 하천 수력발전시스템(1000)을 개시한다.

Description

【명세서】

【발명의 명칭】

담수보층형 하천 수력발전 시스템

【기술분야】

본 발명은 담수보층형 하천 수력발전 시스템에 관한 것으로서， 더욱 상세히 는, 하천의 흐름을 따라 설치된 수력발전설비들에 대하여 담수화된 바닷물을 공급 하여 이들 수력발전설비들이 전기를 더욱 효율적으로 생산하도록 하며， 하천을 따 른 물의 유량이 풍부해져 하천을 따라 물이 풍요롭게 이용될 수 있도록 하고， 해수 면의 상승을 막을 수 있는 담수보충형 하천 수력발전 시스템에 관한 것이다.

【배경기술】

. 현재 하천을 따라 많은 수력발전설비들이 설치되어 있는데， 예를 들어， 댐식 수력발전설비， 수로식 발전설비， 소수력 발전설비 등이 하천을 따라 설치되어 있 다.

이들 하천을 따른 수력발전설비들이 원활히 기능을 달성하기 위해서는 하천 을 따른 유량이 풍부해야 한다. 유량이 풍부할수록 이들 수력발전설비들은 그 발전 효율이 높아진다.

한편으로 댐식 수력발전설비와 관련되어서도 댐에 물이 풍부하게 차있어야 하며， 그래야만 수력발전 이외에도 농수공급， 흥수조절 등의 다양한 역할을 할 수 있다.

근래에 들어 기상이변 등으로 가뭄이 오랜 시간 지속되는 경우가 많아 하천 을 따라 배치된 템들이 제 역할을 못하는 경우가 많다. 예를 들어, 농수의 공급이 어렵게 되거나， 층분한 전력생산을 이루지 못하는 것이다.

따라서 가뭄 등에 관계없이 댐을 통하여 층분한 물이 흐르도록 하는 것이 필 요하다.

한편으로 장래에는 육지에서의 물 부족과 바닷물 양의 증가로 저지대의 땅과 섬이 바닷물로 침수되어 사라지는 현상들이 동시에 나타나는 것이 예상되는 만큼， 이들 댐에 충분한 물을 공급하고 바닷물을 육지로 분산시킬 수 있는 방안이 필요하 다.

또한 장래의 에너지원으로 각광받는 수소를 생산하기 위해서는 물이 필요한 데， 하천의 유량을 증가시키면서 바닷물의 해수면을 낮추는 방식으로 수소를 생산 할수 있으면 바람직하다 할 것이다.

본 발명은 이러한 필요성을 만족시키기 위하여 창안되었다. 【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

본 발명의 목적은 하천의 유량을 풍부하게 하여 수력발전설비의 전력생산의 효율을 높이고 댐이 원활하게 기능을 수행하고 댐에 충분한 물을 공급하고 바닷물 을 육지로 공급하여 해수면을 낮추면서 수소를 생산할 수 있도록 하는 담수보층형 하천 수력발전 시스템을 제공하는 것이다.

【기술적 해결방법】

본 발명은 수력발전설비가 배치된 하천에 대하여， 바닷물을 끌어들여 담수화 하는 해수담수화설비와; 상기 해수담수화설비에서 생산된 담수를 상기 하천으로 공 급하는 담수배분수단을 포함하여 이루어져， 상기 하천으로 공급된 담수는 상기 하 천을 따라 하류로 흐르면서 상기 수력발전설비가 전기를 발전하도록 하는 것을 특 징으로 하는 담수보충형 하천 수력발전 시스템을 제공한다.

본 발명에 따를 경우， 상기 담수배분수단은 상기 담수를 상기 하천으로 직접 방류되어 공급하거나 또는 상기 하천을 따라 배치된 댐으로 공급될 수 있다.

본 발명에 따를 경우， 상기 담수배분수단으로부터 상기 하천으로 상기 담수 가 공급되는 곳에는 상기 공급되는 담수의 유량을 이용하여 수력발전을 이루는 수 력발전장치가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따를 경우， 상기 하천에 배치된 수력발전설비는 댐식 수력발전설 비， 수로식 발전설비， 소수력 발전설비 중 어느 하나를 포함한다.

본 발명에 따를 경우， 상기 하천의 하류에는 상기 하천의 물을 분해하여 수 소를 발생시키는 수소발생설비가 설치되는 것이 바람직하다.

【유리한 효과】

본 발명은 하천을 따른 유량을 풍부하게 유지할 수 있어 수력발전의 효율을 높이고 댐의 본래의 기능이 달성되고 해수면을 낮출 수 있으며 물과 전력을 원활하 게 공급하여 수소의 효율적 생산이 가능하도록 한다.

또한 본 발명에 따를 경우 수듯물의 공급을 위하여 해수담수화설비를 별도로 지역별로 설치할 필요가 없게 된다.

【도면의 간단한 설명】

도 la는 본 발명에 따른 담수 보충형 하천 수력발전 시스템의 일 예를 보이 는 도면 ;

도 lb는 본 발명에 따른 담수 보층형 하천 수력발전 시스템의 일 예를 보아 는 도면 ; 도 2는 댐으로 공급되는 담수로 수력발전을 일으키는 수력발전설비를 보이는 도면;

도 3은 하천으로 직접 공급되는 담수로 수력발전을 일으키는 수력발전설비를 보이는 도면;

도 4는 본 발명의 내용을 회로도로 보이는 도면.

【발명의 실시를 위한 최선의 형태】

이제 본 발명의 바람직한실시예를 첨부한 도면을 참고로 설땅한다.

도 la는 본 발명에 따른 담수보충형 하천 수력발전시스템 (1000)을 보이는 도 면이다.

도시된 바와 같이 한강 (800)올 따라 평화의 댐 ( 10)， 화전댐 ( 11)， 소양강댐 (12)， 춘천댐 ( 13)， 의암댐 ( 14)， 청평댐 ( 15)과 팔당댐 ( 16)이 설치되어 있고， 또한 여포보 (17)， 여주보 ( 18)가 설치되고, 나아가서， 층주댐 (19)이 설치된 것이 보인다. 이들 댐 중에서， 소양강댐 (12)， 춘천댐 ( 13)， 의암댐 ( 14)， 청평댐 (15)과 팔당 댐 ( 16)은 수력발전용 댐으로서 댐식 수련발전설비가 된다.

또한 화천댐 (11)은 댐 수로식 수련발전을 이루는 것으로서 수로식 수력발전 설비가 되며， 층주댐 _{( 19 )}은 다목적 댐으로서 수력발전을 이루는 것으로서 이 또한 댐식 수력발전설비가 된다. 충주댐 (19) 옆의 층주조정지댐 ( 19 ' )은 층주댐 ( 19)의 보 조시설로서 수력발전소이며 이 또한 댐식 수력발전설비가 된다.

한편으로 여포보 ( 17)와 여주보 ( 18)에는 소수력 발전설비가설치되어 있다. 이와 같이 하천 (800)을 따라 댐식 수련발전설비， 수로식 수력발전설비， 수소 수력발전설비 등의 수력발전설비가설치되어 있는 것이다.

본 발명에 따를 경우, 이들 하천 (800)을 따라 설치된 댐식 수련발전설비， 수 로식 수력발전설비， 수소수력발전설비 등의 수력발전설비에 대하여， 해수담수화설 비 (500)가 설치된다. 즉 해수를 끌어들여 이를 담수화하는 해수담수화설비 (500)가 설치되는 것이다.

이러한 해수담수화설비 (500)는 해수를 끌어들이기에 용이하게 바닷가 근처에 설치되는 것이 바람직할 것이다.

이러한 해수담수화설비 (500)와 더불어 상기 해수담수화설비에서 생산된 담수 를 상기 하천 (800)으로 공급하는 담수배분수단 (550)이 설치된다.

이러한 담수배분수단 (550)은 펌프장 (pumping stat ion) (551)과 배분파이프 (558)로 이루어진다.

상기 담수배분수단 (550)은 상기 해수담수화설비 (500)에서 생산된 담수를 상 기 하천 (800)에 직접 방류되어 공급하거나 또는 상기 댐 ( 10) (11) ( 12) (13) ( 14) ( 15) (16) ( 19)으로 공급될 수 있다.

도 la는 상기 해수담수화설비 (500)에서 생산된 담수가 담수배분수단 (550)을 통하여 댐으로 공급하는 것을 보인다.

이러한 경우, 상기 다수개의 댐 중 어느 하나 또는 다수개의 곳으로 공급하 는데， 본 실시예의 경우， 최상류에 위치한 평화의 댐 ( 10)과 소양강댐 ( 12)으로 공급 하고 있^^

도 lb는 상기 해수담수화설비 (500)에서 생산된 담수가 담수배분수단 (550)을 통하여 하천으로 직접 방류되어 공급하는 것을 보인다. 즉 한강 (800)의 상류인 평 화의 댐 ( 10)의 위쪽으로 직접 방류 하고 있다. 또한 동시에 소양강댐 (12)으로도 공 급하고 있다.

최상류의 평화의 댐 ( 10)의 상류 또는 평화의 댐 ( 10)에 담수를 공급하는 것 이외에 소양강댐 (12)으로도 담수를 공급하는 것은 소양강댐 ( 12)이 다목적 댐으로서 그 역할이 크고 물의 지속적인 공급이 필요하기 때문이다.

담수배분수단 (550)을 이루는 핍프장 (551)과 배분파이프 (558)는 담수가 공급 되어지는 댐의 숫자와 거리 등에 따라 복수개가 설치될 수 있다.

이와 같이， 본 발명에 따를 경우， 해수담수화설비 (500)는 근처의 해수를 끌 어 담수를 생산하고 이렇게 생산된 담수는 담수배분수단 (550)을 통하여 하천 (800) 으로 공급이 되는데, 예를 들어， 하천으로 직접 방류가 되거나 또는 상기 하천을 따라 배치된 다수개의 댐으로 공급이 되는 것이다.

이와 같이 하천으로 담수가 공급이 되면 하천을 따른 유량이 풍부해지게 되 고 이에 따라 하천을 따라 설치된 수력발전설비의 전력생산효율이 증대된다.

또한， 댐들이 그 역할을 층실히 할 수 있게 되어 여러 용수의 공급이 원활해 지고 하천주변의 생태계가 발전될 수 있다.

본 실시예에서는 최상류에 위치한 평화의 댐 (10)과 소양감팔당댐 (12)으로 공 급하는 것을 보이는데， 필요한 경우， 평화의 댐 ( 10) 하류의 화전댐 ( 11) , 소양강댐 ( 12)， 춘천댐 (13)， 의암댐 (14)， 청평댐 (15)과 팔당댐 ( 16)에도 모두 또는 선택적으 로 담수를 공급할수 있다.

본 발명에 따를 경우， 상기 담수배분수단 (550)으로부터 상기 하천 (800)으로 상기 담수가 공급되는 곳에는 상기 공급되는 담수의 유량을 이용하여 수력발전을 이루는 수력발전장치가설치되는 것이 바람직하다.

도 2는 상기 담수가 댐으로 공급되는 경우로서， 이러한 댐 (50)에는 담수가 그 댐으로 유출되는 유출부 (56)의 하부에 수력발전터빈 (480)을 포함한 수력발전장 치를 설치하여 공급되는 담수의 유량으로 전기를 발전하도록 한다.

도 3은 상기 담수가 하천으로 직접 방류되는 경우로서, 하천 둑 (60)에서 담 수가 유출되는 유출부 (66)의 하부에 수력발전터빈 (480)을 포함한 수력발전장치를 설치하여 공급되는 담수의 유량으로 전기를 발전하도록 한다.

이와 같이 본 발명은 하천 (800)으로 담수를 공급하면서 담수가 공급되는 곳 에서 공급되는 담수의 유량으로도 수력발전을 이루도록 하는 것이다.

본 발명에 따를 경우， 하천 (800)의 하류에는 상기 하천 (800)의 물을 분해하 여 수소를 발생시키는 수소발생설비 (20)가 설치되는 것이 좋다.

즉 하천의 유량을 받아들여 이를 전기분해하여 수소를 발생하는 수소발생설 비 (20)가 설치되는 것이다. 이러한 수소발생설비 기술은 이미 상용화되었는데， 예 를 들어， 대한민국 특허 10-1463843는 물로부터 수소를 전기적으로 생성하는 장치 를 보인다.

도 4는 본 발명의 내용을회로도로 보이는 도면이다.

하천의 물은 저장조 (800a)로부터 수력발전설비 ( 100)로 홀러 수력발전을 이루 어 에너지 E를 생성하고 이후 바다 (900)로 홀러간다.

이 경우， 하천을 따라 일정량의 물이 계속 흐르고 있는데 이것은 하천이 물 을 담고 있는 것으로서 이을 탱크 (800b)로서 표현하고 있다.

하천의 물은 저장조 (800a)로부터 수력발전설비 ( 100)로 홀러가는데 이때 수력 발전설비 ( 100)로 공급되는 유량의 높이는 L1이 된다.

본 발명에 따라 해수담수화설비 (500)가 바다 (900)의 물을 담수화하여 그 배 분수단 (550)을 통하여 하천으로 공급되면 수력발전설비 ( 100)로 공급되는 유량의 높 이는 L2로 높아지고 이에 따라 수력발전설비 ( 100)가 발전하는 전기에너지 E는 더욱 많아진다.

한편으로 담수화되어 하천으로 공급된 물은 하천을 따라 흐르게 되는데， 이 양만큼이 탱크 (800b)에 차있게 되는 것이다. 이와 같이 하천의 유량이 증가하여 하 천의 기능이 활성화되고 그 만큼 바다 (900)로 홀러가는 물이 줄어 해수면을 낮추게 된다.

또한 수소발생설비 (20)를 통하여 하천의 물을 이용하므로 이 또한 바다 (900) 로 들어가는 물의 양올 줄여 해수면을 낮추게 된다. 또한， 이러한 수소의 발생으로 에너지고갈의 문제를 해결할수 있게 된다.

현재 해수담수화설비를 통하여 해수를 담수화하여 이를 각 가정에 수듯물로 서 공급하고 있으며， 여러 지역에 걸쳐 해수담수화설비가설치되고 있다.

그러나 본 발명에 따를 경우 하천에 해수담수화설비에서 생산된 담수를.공급 하여 이 담수가 하천을 따라 흐르면서 취수되어 수듯물로 공급될 수 있게 되는 것 으로서， 수듯물의 공급을 위하여 해수담수화설비를 별도로 지역별로 설치할 필요가 없게 된다.

이와 같이 본 발명은 하천을 따른 유량을 풍부하게 유지할 수 있어 수력발전 의 효율을 높이고 댐의 본래의 기능이 달성되고 해수면을 낮출 수 있으며 물과 전 력을 원활하게 공급하여 수소의 효율적 생산이 가능하도록 한다/

[부호의 설명]

500 해수담수화설비

550 담수배분수단

551 펌프장

558 파이프

800 한강

10 평화의 댐

11 화천댐

12 소양강댐

13 춘천댐

14 의암댐

15 ¾펴¹

16

17 여포보

18 여주보

19 충주댐

19 충주조정지댐

20 수소발생설비

Claims

【청구의 범위】

【청구항 1】

수력발전설비가 배치된 하천에 대하여,

(a) 바닷물을 끌어들여 담수화하는 해수담수화설비와;

(b) 상기 해수담수화설비에서 생산된 담수를 상기 하천으로 공급하는 담수배 분수단을 포함하여 이루어져，

(c) 상기 하천으로 공급된 담수는 상기 하천을 따라 하류로 흐르면서 상기 수력발전설비가 전기를 발전하도록 하는 것을 특징으로 하는 담수보층형 하천 수력 발전 시스템.

【청구항 2]

제 1항에 있어서，

상기 담수배분수단은 상기 담수를 상기 하천으로 직접 방류되어 공급하거나 또는 상기 하천을 따라 배치된 댐으로 공급하는 것을 특징으로 하는 담수보충형 하 천 수력발전 시스템 .

【청구항 3】

제 1항 또는 제 2항에 있어서，

상기 담수배분수단으로부터 상기 하천으로 상기 담수가 공급되는 곳에는 상 기 공급되는 담수의 유량을 이용하여 수력발전을 이루는 수력발전장치가 설치된 것 을 특징으로 하는 담수보충형 하천 수력발전 시스템.

【청구항 4]

게 3항에 있어서，

상기 하천에 배치된 수력발전설비는 댐식 수력발전설비， 수로식 발전설비， 소수력 발전설비 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로하는 담수보충형 하천 수 력발전 시스템 .

【청구항 5】

제 1항또는 제 2항에 있어서,

상기 하천의 하류에는 상기 하천의 물을 분해하여 수소를 발생시키는 수소발 생설비가 설치된 것을 특징으로 하는 담수보층형 하천 수력발전 시스템.