조력 발전장치의 시공방법(CONSTRUCTION METHOD OF TIDAL POWER GENERATOR)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2014-0147673
(43) 공개일자 2014년12월30일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
E02B 9/08 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0055467
(22) 출원일자 2014년05월09일
심사청구일자 2014년05월09일
(30) 우선권주장
1020130070158 2013년06월19일 대한민국(KR)
1020130100317 2013년08월23일 대한민국(KR)
(71) 출원인
박순석
강원도 원주시 현충로58번길 71, 205동 1403호 (
태장동, 성호샤인힐즈2차아파트)
(72) 발명자
박순석
강원도 원주시 현충로58번길 71, 205동 1403호 (
태장동, 성호샤인힐즈2차아파트)
(74) 대리인
특허법인 프렌즈드림
전체 청구항 수 : 총 7 항
(54) 발명의 명칭 조력 발전장치의 시공방법
(57) 요 약
본 발명은 조력 발전장치의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보 형식의 댐으로서 기초에서부터 수로
를 이루는 터널을 철근콘크리트로 설치하고 필요에 따라 계단식으로 설치하여 수문의 크기를 사용하기 편리하게
조정할 수 있게 하는 조력 발전장치의 시공방법에 관한 것이다.
(뒷면에 계속)
대 표 도
공개특허 10-2014-0147673
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본 발명의 실시예에 따른 조력 발전장치의 시공방법은 조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막이를 한
후 철근콘크리트 기초에 세워진 보 형식 댐에 형성된 다수의 수로 중 어느 하나 이상의 수로에 수차를 설치하고,
상기 수차에 발전기를 연결하여 전기를 생산하는 조력 발전장치의 시공방법에 있어서;
상기 수차가 설치된 수로를 제외한 나머지 수로를 철근콘크리트로 다단으로 형성하되, 하부에서 상부로 갈수록
후퇴되게 계단식으로 형성하고, 상기 계단식 수로에 맞도록 수로를 개폐하는 수문을 후퇴되게 설치하는 것을 특
징으로 한다.
공개특허 10-2014-0147673
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특허청구의 범위
청구항 1
조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막이를 한 후 철근콘크리트 기초에 세워진 보 형식 댐에 형성된
다수의 수로 중 어느 하나 이상의 수로에 수차를 설치하고, 상기 수차에 발전기를 연결하여 전기를 생산하되;
상기 수차가 설치된 수로를 제외한 나머지 수로를 철근콘크리트로 다단으로 형성하여, 하부에서 상부로 갈수록
후퇴되게 계단식으로 형성하고, 상기 계단식 수로에 맞도록 수로를 개폐하는 수문을 후퇴되게 설치하는 것을 특
징으로 하는 조력 발전장치의 시공방법.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 계단식 수로는 일정 높이 간격을 갖고 수평으로 다수 설치되는 중보와, 상기 중보를 받칠 수 있도록 수직
으로 다수 세워지는 보기둥에 의해 형성된 일(一)자형 수로인 것을 특징으로 하는 조력 발전장치의 시공방법.
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 계단식 수로는 철근콘크리트에 의해 터널식으로 형성된 미음(ㅁ)자형 터널식 수로인 것을 특징으로 하는
조력 발전장치의 시공방법.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 미음(ㅁ)자형 터널식 수로를 구조계산에 의해 짧게 설치하는 것을 특징으로 하는 조력 발전장치의 시공방
법.
청구항 5
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 일(一)자형 수로나 미음(ㅁ)자형 터널식 수로의 상부에 물을 가두기 위해 철근콘크리트벽체로 댐을 형성하
는 것을 특징으로 하는 조력 발전장치의 시공방법.
청구항 6
제1항에 있어서,
물이 깊은 곳이나 지반이 약한 경우 땅을 파고 지하로 보 형식의 터널식 수로를 형성하되, 지하로 다단의 보 형
식 터널수로를 구조계산에 의해 이상이 없는 길이로 나누어 계단식으로 높게 설치하는 것을 특징으로 하는 조력
발전장치의 시공방법.
청구항 7
조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막이를 한 후 철근콘크리트 기초에 세워진 보 형식 댐에 형성된
다수의 수로 중 어느 하나 이상의 수로에 수차를 설치하고, 상기 수차에 발전기를 연결하여 전기를 생산하되;
상기 수로와 수로를 개폐하는 수문을 다단으로 설치하지 않는 경우, 상기 수문의 좌우 폭 중간 상하에 회전축을
설치하고 그 회전축 상하 양단부에 회전할 수 있도록 베어링을 장착하여 수로 바닥과 수로 천정에 고정하는 것
에 의해 90도 수평 회전으로 수문이 개폐되는 것을 특징으로 하는 조력 발전장치의 시공방법.
명 세 서
기 술 분 야
공개특허 10-2014-0147673
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본 발명은 조력 발전장치의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보 형식의 댐으로서 기초에서부터 수로[0001]
를 이루는 터널을 철근콘크리트로 설치하고 필요에 따라 계단식으로 설치하여 수문의 크기를 사용하기 편리하도
록 조정할 수 있게 하는 조력 발전장치의 시공방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적인 발전방법으로 수력 발전, 화력 발전, 원자력 발전 등을 들 수 있다.[0002]
화력 발전의 경우 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 양의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 하[0003]
므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현시점에서는 많은 어려움이 예견되고 공해도 큰 문제가 되고 있으며, 원
자력 발전의 경우 방사능 유출과 핵폐기물 처리가 심각한 문제점이다.
따라서 이러한 일반적인 발전방법보다 저렴하고 안전하고 획기적인 발전방법이 요구된다.[0004]
석유나 석탄자원이 필요 없고 방사능이나 핵폐기물 문제가 없는 발전방법으로는 태양열 발전, 파력 발전, 조력[0005]
발전, 풍력 발전 등 다양하며, 이중 가장 쉽게 적용할 수 있는 게 바로 바람의 힘을 이용한 풍력 발전과 조수간
만의 차이에 따라 낙차의 힘을 이용한 조력 발전이다.
이중 조력 발전은 간조에서 만조로 갈수록 점차 해수면이 차오르게 되고, 이에 따라 조수가 연안 쪽으로 수평[0006]
이동하게 되는데, 이러한 조수의 유입방향 쪽에 댐을 막아 수차를 설치하여 수차가 조수의 낙차에 의해 회전되
면 그 회전력에 의해 발전기를 구동하여 이로부터 전력을 생산하는 방식으로서, 지구와 달이 존재하는 한 항상
균일한 조수의 수평 이동이 이루어지게 되므로 조력발전에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
즉, 바닷물이 호수로 들어가는 입구에 발전할 수 있는 수로를 놓은 매립형 댐을 만들어 조력 발전을 해왔다. [0007]
이와 같은 종래의 매립형 댐은 흙으로 매립하기 위하여 물이 깊어질수록 폭이 넓어지므로 터널길이가 길어질 수[0008]
밖에 없어 공사비가 많이 소요되고, 터널수로를 충분히 설치할 수 없어 만조때 물을 댐 안에 가득 채우려 해도
수로가 짧아 바닷물 높이보다 댐 안의 물 높이가 낮으며, 이로 인해 갯벌이 드러난 곳은 물이 말라 황폐화된다.
또한, 수로와 수문이 적어 발전이 끝나고 물을 빼려고 해도 최저수면까지 완전히 뺄 수 없어 물이 남아있게 되[0009]
고 이로 인해 갯벌이 묻혀 어민들의 생활터전을 잃게 되며, 4~5시간 동안 발전이 끝나고 1시간 내에 물을 가득
채운 후 다시 최저수면까지 완전히 뺄 수 없으므로 정상적인 복류발전을 못하게 되는 원인이 된다.
이와 같이 수로와 수문이 적어 여러 피해가 발생하고 전세계적으로 복류발전을 한다고 복류발전기만 설치하였을[0010]
뿐 정상적인 복류발전을 못하게 되며, 친환경에너지이며 자원이 풍부한 조력 발전이 활성화되지 못하였다.
한편, 국내 선행기술 공개특허 제10-2010-0004089호에는 바닷가나 강가에 인접한 육지에 일정한 폭과 깊이로 흙[0011]
을 파내어 홈 부를 형성하는 제1공정과; 상기 홈 부에 횡 방향으로 복수의 수로가 형성되게 하고, 일정한 폭과
높이로 보를 형성하는 제2공정과; 상기 보로 둘러싼 육지에 일정한 깊이로 흙을 파내어 저수조를 형성하는 제3
공정과; 상기 수로에 수차를 장착하는 제4공정과; 상기 수차와 연동되는 발전기를 장착하는 제5공정; 및 상기
보의 외부에 잔존하는 흙을 제거하여 물이 수로를 통하여 상기 저수조로 유입되게 하는 제6공정을 포함하는 조
력 발전 장치의 시공 방법을 개시하고 있다.
이와 같은 방법에 의하여 필요한 장소에 대형이나 소형으로 장착할 수 있고. 조석 간만의 차이에 의하여 작업공[0012]
정이 영향을 받지 않으며, 언제라도 간편하게 시공할 수 있으므로 제작원가를 절감할 수 있다.
그런데 이 조력 발전 장치의 시공 방법은 수심이 얕은 곳이나 깊은 곳에 보 형식의 댐을 막아 조력 발전 장치를[0013]
시공하는데 문제가 없으나, 조차가 크거나 수심이 깊은 지역은 수문 높이가 너무 높아 관리하기 어려운 문제점
이 있었다.
또한, 종래 조력 발전 댐의 수문은 승강기로 들어올려 수문을 열고 닫는 방법으로, 계단식이 아닌 수직 3단의[0014]
보 형식 터널수로인 경우 예를 들어 폭 20m x 높이 30m~40m 이상인 1개의 수문을 들어올려 개폐하기가 매우 어
려웠다.
또한, 광범위한 호수지역에서 병목 구간의 입구를 막을 경우 물의 소통이 잘 되지 않아서 댐 안의 물 높이보다[0015]
바다 쪽의 물 높이가 더 높게 되어 갯벌이 드러나서 황폐화되고, 물을 완전히 뺄 수 없어 물이 늘 차여 있으므
로 갯벌이 묻히는 환경피해로 인해 어민들의 소득 감소와 같은 피해로 이어진다.
그리고 발전이 끝나고 남은 물을 최저 수면까지 완전히 빼고 가득 채울 수 있는 수로와 수문 단면적을 설치하려[0016]
면 매립식 댐 건설방법으로는 물이 깊을수록 터널수로 길이가 길어질 수밖에 없어, 과다한 공사비 때문에 수로
공개특허 10-2014-0147673
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와 수문 단면적을 적게 설치하므로 갯벌 황폐화와 환경피해로 인한 어민피해 등 양방향 발전을 하기 어려운 문
제점이 있었다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 공개특허 제10-2010-0004089호(2010년 01월 12일) [0017]
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조수 간만의 차가 있는 바다에 일(一)자형 형식[0018]
의 댐을 막거나 철근콘크리트에 의해 터널식 수로를 설치하고, 상기 터널식 수로에 수문을 설치하되, 수문의 높
이가 너무 높아 관리하기 어려운 곳은 계단식으로 나누어 터널식 수로와 수문을 설치하여 수문 높이를 관리하기
좋게 설치할 수 있도록 하는 조력 발전장치의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 예를 들어 폭 20m x 높이 30m인 수로인 경우 수로 폭 20m 중간의 상하에 수문의 중량과 수압을 충분히 지[0019]
탱할 수 있는 회전축을 설치하고 회전축 상하 양단부에 고정 베어링을 설치하여 수로 바닥과 수로 천정에 고정
함으로써, 30m 높이의 1개의 수문을 수평으로 90도 회전하여 쉽게 개폐할 수 있어 높은 수문을 이용할 수 있게
하는 조력 발전장치의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기존의 매립식 터널수로를 보 형식 터널수로로 변경하여 수로 설치공사비를 최대한 줄일 수 있는 것으로,[0020]
물이 깊은 곳이나 지반이 약한 경우 땅을 파고 지하로 터널수로를 설치할 때 구조계산에 이상이 없는 길이로 잘
라 계단식으로 쌓아 올리면 1개의 기초 위에 터널수로 여러 개를 완성할 수 있어 기초길이의 공사비가 줄게 되
고 수로단면적은 기존보다 3배(3단인 경우) 이상 넓게 하여 모든 피해를 막고 정상적인 복류발전도 할 수 있게
하는 조력 발전장치의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수로와 수문 면적을 늘림에 따라 환경피해나 어민들의 피해를 감소시키고, 양방향 발전을 통해[0021]
전력 생산이 증가되도록 하는 조력 발전장치의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수문의 면적을 지하까지 넓혀서 발전이 끝난 후에 물을 빨리 빼고 채우는 것이 가능한 조력 발[0022]
전장치의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
과제의 해결 수단
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전장치의 시공방법은,[0023]
조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막이를 한 후 철근콘크리트 기초에 세워진 보 형식 댐에 형성된[0024]
다수의 수로 중 어느 하나 이상의 수로에 수차를 설치하고, 상기 수차에 발전기를 연결하여 전기를 생산하는 조
력 발전장치의 시공방법에 있어서;
상기 수차가 설치된 수로를 제외한 나머지 수로를 철근콘크리트로 다단으로 형성하되, 하부에서 상부로 갈수록[0025]
후퇴되게 계단식으로 형성하고, 상기 계단식 수로에 맞도록 수로를 개폐하는 수문을 후퇴되게 설치하는 것을 특
징으로 한다.
상기 계단식 수로는 일정 높이 간격을 갖고 수평으로 다수 설치되는 중보와, 상기 중보를 받칠 수 있도록 수직[0026]
으로 다수 세워지는 보기둥에 의해 형성된 일(一)자형 수로인 것을 특징으로 한다.
상기 계단식 수로는 철근콘크리트에 의해 보 형식 터널식으로 형성된 미음(ㅁ)자형 터널식 수로인 것을 특징으[0027]
로 한다.
상기 미음(ㅁ)자형 수로를 구조계산에 의해 짧은 길이로 설치하는 것을 특징으로 한다.[0028]
상기 일(一)자형 수로(21)나 미음(ㅁ)자형 터널식 수로의 상부에 물을 가두기 위해 철근콘크리트벽체로 댐을 형[0029]
성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 물이 깊은 곳이나 지반이 약한 경우 땅을 파고 지하로 보 형식의 터널식 수로를 형성하되, 지하로 다단의[0030]
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보 형식 터널수로를 구조계산에 의해 이상이 없는 길이로 나누어 계단식으로 높게 설치하는 것을 특징으로
한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조력 발전장치의 시공방법은, 조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막[0031]
이를 한 후 철근콘크리트 기초에 세워진 보 형식 댐에 형성된 다수의 수로 중 어느 하나 이상의 수로에 수차를
설치하고, 상기 수차에 발전기를 연결하여 전기를 생산하되;
상기 수로와 수로를 개폐하는 수문을 다단으로 설치하지 않는 경우, 상기 수문의 좌우 폭 중간 상하에 회전축을[0032]
설치하고 그 회전축 상하 양단부에 회전할 수 있도록 베어링을 장착하여 수로 바닥과 수로 천정에 고정하는 것
에 의해 90도 수평 회전으로 수문이 개폐되는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 조수 간만의 차가 있는 바다에 일반 보 형식의 댐을 막아서 철근콘크리트에[0033]
의해 터널식 수로를 설치하고, 상기 터널식 수로에 수문을 설치하되, 수문의 크기가 너무 커 관리하기 어려운
곳은 계단식으로 나누어 터널식 수로와 수문을 설치함으로써, 조차가 크거나 수심이 깊은 지역에서 수문 높이를
용이하게 관리할 수 있고, 보 형식으로 댐을 막으므로 토사가 많이 필요치 않는다.
또한, 수심이 깊고 지반이 약한 곳을 암반이 나올 때까지 파고 지하로 다단의 보 형식 터널수로를 설치하므로[0034]
수로 길이를 구조계산에 의해 튼튼하고 최대한 짧게 할 수 있어 기초길이가 짧아 공사비를 최대한 줄일 수 있으
며 2층 이상의 수로에 기초공사를 하지 않아 더욱 공사비를 줄일 수 있다.
또한, 보조수문을 많이 설치하므로 발전이 끝나고 남는 물을 빨리 최저수면까지 빼내거나 가득 채울 수 있어 양[0035]
방향 발전을 할 수 있고 그만큼 더 많은 전기를 생산할 수 있다.
또한, 보 형식 터널수로는 그 길이를 짧게 할 수 있어 공사비가 많이 절감되고 구조를 계산하여 튼튼하게 설치[0036]
할 수 있다.
또한, 흙을 파낸 지하까지 수로와 수문을 설치하여 수로와 수문 면적을 늘림에 따라 환경피해나 어민들의 피해[0037]
를 감소시키고, 양방향 발전을 통해 전력 생산이 증가되는 장점이 있다.
또한, 보 형식 터널수로는 설치비가 저렴하여 수로를 충분히 설치할 수 있어 지하 밑바닥 기초 위에서부터 지하[0038]
로 수로와 수문을 설치하여 수문의 면적을 지하까지 넓혀서 발전이 끝난 후에 물을 빨리 빼고 채울 수 있고, 바
닷물이 자연 상태와 똑같이 들고나므로 모든 피해를 막을 수 있으며 정상적인 복류발전도 할 수 있어 수로단면
적이 부족하여 발생하는 모든 피해의 원인을 해결할 수 있다.
또한, 수로 폭 중간의 상하에 수문의 중량과 수압을 충분히 지탱할 수 있는 회전축을 설치하고 회전축 상하 양[0039]
단부에 고정 베어링을 설치하여 수로 바닥과 수로 천정에 고정함으로써, 높은 높이의 1개의 수문을 수평으로 90
도 회전하여 쉽게 개폐할 수 있어 높은 수문을 이용하게 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전장치 개략적인 정면도이다.[0040]
도 2는 도 1에 나타낸 발전실의 내부 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력 발전장치에서 발전실을 제외한 댐의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력 발전장치의 수로를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력 발전장치의 수로와 수문의 설치 상태를 보여주는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.[0041]
도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호[0042]
들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
공개특허 10-2014-0147673
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하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불[0043]
필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소[0044]
를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전장치의 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 발전실의 내[0045]
부 평면도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전장치는 낙차가 크지 않거나 수심이 얕은 지역에[0046]
설치될 수 있는 것으로, 교각(11), 교량(12), 보기둥(17), 수로(21), 수문(14), 와이어(16), 크레인(15), 크레
인 설치보(13) 및 발전실(20)을 포함하여 구성된다.
먼저 조수 간만의 차가 있는 바다에 철구조물로 가물막이를 한 후, 철근콘크리트로 바다 등의 바닥면에 기초가[0047]
형성되고 그 상부에 도면에서 보아 횡방향으로(물의 흐름 방향과 직각방향으로) 소정간격을 두고 교각(11)이 수
직으로 돌출 형성되며, 상기 교각(11)의 상부에는 차량이나 사람이 다닐 수 있도록 교량(12)이 설치된다.
상기 교각(11) 사이에는 교각보다 낮은 높이로 수로(21)를 형성할 수 있도록 다수의 보기둥(17)이 설치되어 수[0048]
로의 측벽을 이루되, 그 수로(21)의 앞이나 뒤에는 수로에 흐르는 물을 조절할 수 있도록 수문(14)이 설치된다.
상기 보기둥(17)의 상부와 교량(12) 하부 사이에 크레인 설치보(13)가 이웃된 교각(11)을 연결할 수 있도록 수[0049]
평방향으로 설치되고, 상기 크레인 설치보(13)에는 상기 수문(14)을 승강하는 크레인(15)이 설치된다.
상기 크레인(15)과 수문(14)은 와이어(16)로 연결되어 크레인(15)의 작동에 의해 수문(14)이 상승하거나 하강하[0050]
여 수로(21)가 열리거나 닫히게 된다.
또한, 상기 교각(11) 사이의 어느 하나 이상에는 조력에 의해 발전할 수 있도록 발전실(20)이 구비된다.[0051]
상기 발전실(20)의 상부에도 이웃된 교각(11)을 연결할 수 있도록 수평방향으로 크레인 설치보(13)가 설치되고,[0052]
크레인 설치보(13)에는 발전실(20)의 수문(22)을 승강하는 크레인(15)이 설치된다.
상기 발전실(20)에는 종방향으로 다수의 수로(21)가 형성되고, 이 수로(21)의 앞이나 뒤에는 수로(21)에 흐르는[0053]
물을 조절할 수 있도록 수문(22)이 설치된다.
이때 각 수로(21)에는 수로에 흐르는 물의 방향에 따라 회전하는 수차(24)가 설치되고, 상기 수차(24)의 일측에[0054]
는 수차의 회전축에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(25)가 설치된다.
이와 같이 교량(22) 위로 차가 다닐 수 있게 할 때는 발전실(20)을 댐(100) 내부에 설치하고 발전실(20) 벽체와[0055]
교각(11) 사이를 철근콘크리트로 연결하여 그 교각 사이로 물이 통과할 수 있도록 한다.
상술한 구성에서 보 형식의 댐(100)을 설치하여 조수 간만의 차이를 이용하여 만조때 수문(14,22)을 전부 열어[0056]
댐 안에 바닷물이 가득 차이게 되면 수문(14,22)을 닫고, 간조때 바닷물이 빠져나가면 수차(24)의 수문(22)을
열어 예를 들어 70% 발전하고, 30% 남은 물은 수문(14,22)을 전부 열어 전부 빼준다.
이와 마찬가지로 만조때 바닷물이 들어와 발전할 수 있는 낙차가 생겼을 경우 수차(24)의 수문(22)을 열어 70%[0057]
물로 발전하고, 수문(14,22)을 전부 열어 30% 덜 차인 물을 채우는 것을 반복적으로 진행한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력 발전장치에서 발전실을 제외한 댐의 개략적인 정면도이고, 도 4는[0058]
도 3의 측면도이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에 따른 조력 발전장치는 조차가 크거나 수심이 깊은 지역에 설치[0059]
될 수 있는 것으로, 계단식 일(一)자형 수로(19)와 수문(14)을 보여준다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 교각(11), 교량(12), 보기둥(17), 수로(19), 수문(14), 와이어(16), 크레인[0060]
(15), 크레인 설치보(13) 및 중보(18)를 포함하여 구성된다.
미도시된 철근콘크리트로 바다 등의 바닥면에 기초가 형성되고 그 상부에 도면에서 보아 횡방향으로(물의 흐름[0061]
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방향과 직각방향으로) 소정간격을 두고 교각(11)이 수직으로 돌출 형성되며, 교각(11)의 상부에는 차량이나 사
람이 다닐 수 있도록 교량(12)이 설치된다.
또한, 이웃된 교각(11) 사이에는 이웃된 교각(11)을 서로 연결할 수 있도록 중보(18)가 일정높이 간격으로 수평[0062]
방향으로 다수 설치되고, 중보(18)에 의해 상하로 구획된 교각(11) 사이에는 다수의 보기둥(17)이 수직으로 설
치되어 수로(19)의 측벽을 이루며 상기 중보(18)와 보기둥(17)에 의해 계단식 일(一)자형 수로(19)가 형성된다.
이때, 보기둥(17)과 중보(18)는 하부에서 상부로 갈수록 후퇴 설치되며, 이에 맞추어 수로(19)에 흐르는 물을[0063]
조절하는 수문(14) 역시 하부에서 상부로 갈수록 후퇴 설치된다.
상기 최상층의 중보(18)와 교량(12) 하부 사이에 크레인 설치보(13)가 이웃된 교각(11)을 연결할 수 있도록 수[0064]
평방향으로 설치되고, 상기 크레인 설치보(13)에는 상기 수문(14)을 승강하는 크레인(15)이 설치된다.
상기 크레인(15)과 수문(14)은 각각 와이어(16)로 연결되어 크레인(15)의 작동에 의해 수문(14)이 상승하거나[0065]
하강하여 수로(19)가 열리거나 닫히게 된다.
물론 도 3의 실시예에서도 이웃된 교각(11) 사이의 어느 하나 이상에 조력에 의해 발전할 수 있도록 수로,[0066]
수차, 발전기가 구비되는 발전실이 설치됨은 물론이다.
도 3에서는 크레인(15)과 와이어(16)를 이용하여 수문(14)을 열고 닫는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이는 단[0067]
지 하나의 예일 뿐 최대한 편리한 방법으로 수문을 개폐할 수 있는 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니
다.
예를 들어 30m 이상 높은 1개의 수문을 이용할 때 상기 수문의 좌우 폭 중간 상하에 회전축을 설치하고 회전축[0068]
상하 양단부에 회전을 지지하는 고정 베어링을 장착하여 수로 바닥과 수로 천정에 고정한다.
이때 수문의 중량과 수압을 지탱하고 움직일 수 있게 수문의 회전축 상하 양쪽 끝에 베어링이 설치되고, 댐 안[0069]
쪽에 수문이 세워 설치된다.
이에 의해 수문을 90도 수평 방향으로 회전시켜 수문을 쉽게 개폐할 수 있다.[0070]
상기 수문이 열린 상태에서 수문 반쪽이 밖으로 돌출되고 나머지 반쪽은 수로 내부에 위치되며, 이 경우 바다[0071]
쪽에서 연상해 보면 물속으로 다단의 터널수로가 되고 댐 안쪽에 보면 일(-)자형의 높은 수로에 높은 수문이 설
치된 것으로 연상해 볼 수 있다.
이와 같이 수심이 깊은 곳에 철근콘크리트로 수로(19)와 수문(14)을 설치하되, 세로의 보기둥(17)과 보기둥(17)[0072]
사이에 가로의 중보(18)를 계단식으로 설치하여 거기에 맞게 수문(14)을 설치함으로써 수문(14)의 높이가 높아
관리하기 어려운 것을 관리하기 좋게 할 수 있다.
예를 들어 조차가 높고 물이 깊어 수문 1개의 높이가 40m로 관리하기 어려운 경우 본 발명에서와 같이 계단식으[0073]
로 해서 10m 높이 수문 4개로 나누어 관리하기 좋게 할 수 있다.
또한, 발전실을 제외한 수문을 보 형식으로 많이 설치하므로 발전이 끝나고 남는 물을 빨리 최저수면까지 빼내[0074]
거나 가득 채울 수 있어 정상적인 양방향 발전을 할 수 있고 그만큼 더 많은 전기를 생산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력 발전장치의 수로를 보여주는 사시도이다.[0075]
도 5에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력 발전장치는 낙차가 크거나 수심이 깊은 지역에 설치될 수[0076]
있는 것으로, 계단식 미음(ㅁ)자형 터널식 수로(19)와 수문(14)을 보여준다.
도 5에 도시된 바와 같이, 미도시된 댐을 구성하는 교각과 교각 사이에 철근콘크리트로 수로(19)를 상하와 좌우[0077]
로 다수 설치하되, 하부에서 상부로 갈수록 후퇴 설치하는 계단식으로 설치하며, 이에 맞추어 수로(19)에 흐르
는 물을 조절하는 수문(14) 역시 하부에서 상부로 갈수록 후퇴 설치된다.
물론 도 5의 실시예에서도 댐을 구성하는 이웃된 교각 사이의 어느 하나 이상에 조력에 의해 발전할 수 있도록[0078]
수로, 수차, 발전기가 구비되는 발전실이 설치됨은 물론이다.
종래의 매립형은 흙으로 매립하기 위하여 물이 깊어질수록 폭이 넓어지므로 터널길이가 길어질 수밖에 없어, 매[0079]
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립형의 터널식 수로는 짧게 할 수가 없으나, 본 발명의 보 형식 터널수로는 구조계산에 맞는 한(구조상 이상이
없는 한) 최대한 짧게 할 수 있어 공사비를 절감할 수 있다.
이와 같이 기존의 매립식 댐 건설방법을 보 형식 댐 건설방법으로 바꾸어 건설시 즉, 물이 깊은 곳이나 지반이[0080]
약한 경우 땅을 파고 지하로 보 형식의 터널수로를 설치시, 기존의 매립식 터널수로 폭 20m x 높이 45m x 길이
70m 1개의 터널수로를 구조계산에 의해 이상이 없는 길이로 나누어(예를 들어 27m, 23m, 20m씩 잘라) 계단식으
로 3단을 쌓아 올리면 1개의 기초 위에 수로 폭 20m x 높이 45m x 길이 27m의 터널수로 1개를 완성할 수 있어
기존의 기초길이 70m가 27m로 줄어 기초길이 43m의 공사비가 줄게 된다.
또한, 2단, 3단의 기초공사를 하지 않아 기초길이 140m의 공사비가 더욱 줄게 되고, 수로단면적은 기존보다 3배[0081]
이상 증가하여 기존의 수차 수로에서 매립지를 통과하는 수로를 없게 하며, 발전실 외벽에 수문을 설치하면 기
존의 매립지를 통과하는 수로와 수문 설치비로 충분한 수로와 수문을 설치할 수 있어 수로공사비를 줄이고 모든
피해를 막을 수 있고 복류발전을 정상적으로 할 수 있다.
또한 이상에서는 교각(11)과 교량(12)을 설치하여 상부에 차로를 설치하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 경우[0082]
에 따라 교각과 교량을 설치하지 않고 터널식 수로와 수문을 설치한 상태에서 이 수문을 승강할 수 있는 크레인
설치보를 설치할 수도 있다.
이와 같이 수심이 깊거나 조차가 너무 높아서 수문이 너무 커 관리하기 어려울 때 수로(19)를 계단식으로 설치[0083]
하여 수문(14) 관리를 용이하게 할 수 있다.
한편, 상기 일(一)자형 수로(21)나 미음(ㅁ)자형 터널식 수로(19)의 상부에 물을 가두기 위해 철근콘크리트로[0084]
댐을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 발전이 끝나고 덜 차인 물높이도 역시 3m 이므로 남는 물을 뺄 수 있는 수문의 높이와 수문의 면적이면[0085]
덜 차인 물도 채울 수 있으므로 3m 남는 물 높이와 최저수면 아래 지하 밑바닥 기초 상단까지 수로 높이로 수문
을 설치한다.
예를 들어, 최저수면 가까이 퇴적물이 쌓여 지반이 약한 갯벌이나 모래가 쌓여 있으면 암반층이나 단단한 지반[0086]
이 나올 때까지 흙을 파낸 후 기초공사를 하고 지하에 수로와 수문을 설치하므로 지하 밑바닥 기초 상단까지
30m 깊이이면, 수문 높이는 발전이 끝나고 남은 물 높이 3m 30m = 33m의 수로와 수문 높이가 되고, 댐의 형성
시 수로(19)(21)와 수문(22)(14)을 최대한 낮게 설치하는 것이 수로단면적을 계산할 때 적용되나, 최고조차의
물을 가둘 수 있게 설치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 지하 밑바닥 기초 위에서부터 지하로 수로와 수문을 설치하여 수문의 면적을 지하까지 넓힐 수 있으[0087]
므로 발전이 끝난 후에 물을 빨리 빼고 채울 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조력 발전장치의 수로와 수문의 설치 상태를 보여주는 도면으로서, 수[0088]
로의 면적을 최대한 늘이기 위해 최저수면에 가깝게 있는 얕은 곳의 지하에 흙을 파내고 기초 위에서부터 지하
에 수로와 수문을 설치하는 상태를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기존의 수로와 수문 구조물이 7m 이상 낮게 설치된 곳에서 기초(110) 상단에 수로[0089]
(120)가 설치되고, 수로의 상단에는 댐 안에 물을 가두기 위해 철근콘크리트벽체(150)가 설치되며, 수로(120)를
사이에 두고 터널벽체(130)가 입설된다.
이때, 기초(110)의 높이는 2m 또는 3m, 터널벽체(130)의 폭 또한 2m 또는 3m이고, 수로(120)의 높이는 20m,[0090]
30m, 40m, 수로의 폭은 10m, 20m이며, 도 6 중 미설명 부호 140은 터널상판이다.
상기 표시된 숫자는 한 예를 들었을 뿐 꼭 이와 같은 것은 아니다.[0091]
도 6에 나타난 실시예는 거대한 호수의 입구가 병목 구간으로 좁은 곳의 지반이 약하고 깊은 곳을, 흙을 파낸[0092]
지하까지 수로와 수문을 설치하여 수로와 수문 면적을 늘림에 따라 환경피해나 어민들의 피해를 감소시키고, 양
방향 발전을 통해 전력 생산을 늘릴 수 있다.
상기 미음(ㅁ)자형 터널식 수로(19)와 수문(14)은 기존 매립형 터널식 수로와 수문이 거의 같은 것으로 볼 수[0093]
있으나, 기존 매립형 터널식 수로는 수로 위에 물을 댐 안에 가두기 위해 사토를 쌓아 댐을 형성하고 터널 길이
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를 짧게 할 수 없는 관계로 공사비가 많이 드는 단점이 있다.
이에 비해 일(一)자형 수로(21)나 수문(22)과 미음(ㅁ)자형 터널식 수로와 수문은 수로 상단에 물을 댐 안에 가[0094]
두기 위해 철근콘크리트로 댐을 형성하는 것으로서, 수로의 길이 또한 구조계산에 맞는 한 최대한 짧게 설치할
수 있어 공사비가 저렴한 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시[0095]
적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구
나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한
사실이다.
부호의 설명
11: 교각 12: 교량[0096]
13: 크레인 설치보 14,22,220: 수문
15: 크레인 16,230: 와이어
17: 기둥 18: 중보
19,21: 수로 20: 발전실
24: 수차 25: 발전기
100: 댐 110: 기초
120:수로 130:터널벽체
140:터널상판 150:철근콘크리트벽체
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도면
도면1
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도면2
도면3
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도면4
도면5
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도면6
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