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KR102682918B1 - 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템 - Google Patents

해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템 Download PDF

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KR102682918B1
KR102682918B1 KR1020220122463A KR20220122463A KR102682918B1 KR 102682918 B1 KR102682918 B1 KR 102682918B1 KR 1020220122463 A KR1020220122463 A KR 1020220122463A KR 20220122463 A KR20220122463 A KR 20220122463A KR 102682918 B1 KR102682918 B1 KR 102682918B1
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deck
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KR1020220122463A
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태희철
김두현
한용운
이현조
김종원
성용준
오정수
이상헌
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주식회사 택한
디엘이앤씨 주식회사
주식회사 인진
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Abstract

본 발명은 발전장치와 부유체가 각각 해상플랫폼의 상부와 하부에 구비되어 이들을 연결하는 발전로프의 길이를 최소화하고, 해상에 플랫폼을 설치하면서도 계류용 파일이 필요 없으며, 인발력을 받는 파일이 없어 건설비용을 최소화할 수 있을 뿐 아니라 다자유도 운동을 하는 부유체의 모든 운동에너지를 흡수할 수 있어 발전 효율이 우수한 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템에 대한 것이다.
본 발명은 해저에 근입된 복수의 지지기둥과 해수면 상부에서 상기 지지기둥의 상부에 구비되는 데크로 구성되는 해상플랫폼; 상기 해상플랫폼의 데크 상부에 구비되는 복수의 발전장치; 상기 해상플랫폼의 데크 하부에서 해수면에 구비되어 파도의 움직임에 따라 부유하는 부유체; 상기 부유체와 각 발전장치를 연결하는 것으로, 부유체의 외주면에 평면상 방사상으로 3개 이상 배치되는 발전로프; 및 상기 부유체를 해상에 계류하기 위해 적어도 3개 이상이 평면상 방사상으로 구비되어 각각 일단은 부유체의 외주면에 연결되고, 타단은 해상플랫폼의 일측에 연결되는 계류선; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템{Offshore platform integrated wave power generation system}
본 발명은 발전장치와 부유체가 각각 해상플랫폼의 상부와 하부에 구비되어 이들을 연결하는 발전로프의 길이를 최소화하고, 해상에 플랫폼을 설치하면서도 계류용 파일이 필요 없으며, 인발력을 받는 파일이 없어 건설비용을 최소화할 수 있을 뿐 아니라 다자유도 운동을 하는 부유체의 모든 운동에너지를 흡수할 수 있어 발전 효율이 우수한 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템에 대한 것이다.
세계 각국은 전지구적인 기후 변화 위기에 대응하여 2050년 탄소 중립을 위해 모든 역량을 집중하고 있으며, 특히 신재생에너지 개발에 집중적인 투자와 노력을 기울이고 있다.
신재생에너지 중 해양에너지는 해양의 조수, 파도, 해류, 온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열로 생산되는 것으로, 전기를 생산하는 방식으로 조력, 파력, 온도차 발전 등이 있다.
우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 무공해 청정에너지인 해양에너지의 부존 잠재량이 풍부함에도 불구하고 신재생에너지 중 해양에너지가 차지하는 비중은 1% 수준으로 매우 미미하다.
한편, 파력발전은 입사하는 파랑에너지를 터빈과 같은 원동기의 구동력을 변환하여 발전하는 기술이다.
파력발전은 장소에 제약이 있고 경제성이 다소 낮기는 하나 영구적으로 에너지를 생산할 수 있고 온실가스를 배출하지 않는 장점이 있다. 이에 전력 공급이나 수송이 어려움에도 불구하고 에너지 수요가 적어 대규모 발전 시설을 설치하기 어려운 도서 지역에 유용한 대안이 될 수 있다.
기존 파력발전 시스템은 수면 위에 설치된 부유체의 수직 높이 변화에 따른 1자유도로 에너지를 추출하므로 에너지 회수 효율이 크지 않다. 또한 충분한 수심이 확보되어야 하므로 연안에서 먼 거리의 해상에 설치되어야 하고, 육지로 전기를 수송하기 위한 해저케이블 설치 비용이 많이 소요된다.
이에 종래 일반적인 상하 운동에 의한 에너지 회수 기술을 개선하고자 연안의 해상에 부유체(300)를 계류시키고, 주요 발전설비(200)는 육상 또는 인공 연안에 설치하여 부유체(300)와 발전설비(200)를 발전용 로프(400)로 연결하는 기술이 개발되었다(도 1, 등록특허 제10-1732243호, 제10-1769761호 등).
상기 종래기술은 고가의 해저 송전케이블이 필요 없고, 육지에서 유지 보수를 진행하여 운영비를 크게 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 복수의 발전용 로프로 부유체를 연결하므로, 모든 방향에서 나오는 파도의 움직임에서 에너지를 추출하여 낮은 수심의 파도에서도 효과적으로 에너지를 얻을 수 있다.
그러나 상기 종래기술은 발전용 로프가 해상에 설치된 부유체와 육상의 발전설비를 연결하므로, 고가인 발전용 로프의 수평 길이가 길어져 원가 절감에 한계가 있다. 또한 발전용 로프 직각 방향의 조류 또는 파도가 있을 때 새그 효과로 인해 하중 전달에 지연이 발생한다.
아울러 부유체(300)를 계류시키기 위해 해저에 계류파일(600)을 설치하고 계류파일(600) 상단에 부유체(300)에 연결되는 계류선(500)을 고정하여야 한다. 이 경우 발전용 로프(400)와 계류선(500)의 간섭을 피하기 위해 계류선(500)이 적정한 수평각을 이루기 위해서는 부유체(300)의 수평 이동량이 크기 때문에 발전용 로프(400)가 발전기 축을 감고 있는 양이 많아 발전기의 로프 드럼 규모가 커진다.
더욱이 연안에 발전설비를 설치하기 곤란하거나 연안의 파도가 충분히 크지 않은 경우 해상에 발전설비 설치를 위한 별도의 해상플랫폼을 설치하여 인공연안을 구축하여야 한다. 이 경우 해상플랫폼(100) 지지를 위해 해저에 설치되는 발전 시설용 파일이나 계류선 고정을 위한 계류용 파일 모두 인발 저항 파일로 시공되어야 하므로 설계가 매우 비효율적이다.
뿐만 아니라 상기 계류용 파일은 상부가 수상으로 올라오지 않고 수중에 위치하므로, 파일 시공이 어렵고 비경제적일 뿐만 아니라 환경 파괴 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 발전용 로프의 길이를 최소화하고, 해상에 플랫폼을 설치하면서도 부유체 지지를 위한 별도의 계류용 파일이 필요 없으며, 인발력을 받는 파일이 없어 건설비용을 최소화할 수 있는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 다자유도 운동을 하는 부유체의 모든 운동에너지를 흡수하여 발전 효율이 우수한 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 해저에 근입된 복수의 지지기둥과 해수면 상부에서 상기 지지기둥의 상부에 구비되는 데크로 구성되는 해상플랫폼; 상기 해상플랫폼의 데크 상부에 구비되는 복수의 발전장치; 상기 해상플랫폼의 데크 하부에서 해수면에 구비되어 파도의 움직임에 따라 부유하는 부유체; 상기 부유체와 각 발전장치를 연결하는 것으로, 부유체의 외주면에 평면상 방사상으로 3개 이상 배치되는 발전로프; 및 상기 부유체를 해상에 계류하기 위해 적어도 3개 이상이 평면상 방사상으로 구비되어 각각 일단은 부유체의 외주면에 연결되고, 타단은 해상플랫폼의 일측에 연결되는 계류선; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 계류선의 타단은 지지기둥의 상부 또는 지지기둥 부근의 데크 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 계류선은 3쌍으로 구비되어 각 쌍의 계류선은 외측 단부는 서로 동일 지점에 연결되고, 내측 단부는 부유체의 양측 외주면에 접선 방향으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 각 발전장치는 발전기와 카운터웨이트프레임을 포함하도록 구성되어, 상기 발전기들은 데크 상부에 방사상으로 배치되고, 상기 카운터웨이트프레임들은 데크 상부 중앙에 상호 구조적으로 연결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 해상플랫폼의 데크는 평면상 정육각형으로 형성되어 데크의 각 모서리마다 하부에 지지기둥이 구비되고, 상기 발전장치 및 발전로프는 각각 3개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 해상플랫폼은 복수 개가 평면상 허니컴 형태로 조합되고, 인접하는 해상플랫폼은 지지기둥을 상호 공유하는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 부유체는 복수의 부유체유닛을 조립하여 구성되되, 조립된 부유체는 외경이 이웃하는 지지기둥의 순간격보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 부유체유닛은 원형인 부유체를 방사상으로 3분할한 부채꼴 형상으로 형성되며, 상기 계류선의 내측 단부는 인접하는 부유체유닛의 접합부 외측에 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 계류선은 강성인장재와 탄성인장재가 병렬 조합으로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 해상플랫폼의 상부에는 담수화설비 및 에너지저장시스템이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 발전로프에 의해 연결되는 발전장치와 부유체가 각각 해상플랫폼의 상부와 하부에 구비되므로, 발전로프의 길이를 최소화하여 소요물량을 크게 절감할 수 있는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공할 수 있다.
둘째, 부유체가 계류선에 의해 해상플랫폼에 연결되므로, 부유체를 계류시키기 위해 해저에 별도로 계류용 파일을 설치할 필요가 없다. 따라서 공사물량 감소 및 시공 난이도 저감이 가능하다.
셋째, 부유체의 외주면에 발전로프를 평면상 방사상으로 3개 이상 배치하는 경우, 다자유도 운동을 하는 부유체가 어느 방향으로 움직이든 상관없이 상시 발전 가능하여 발전 효율이 우수하다.
넷째, 발전장치가 거치되는 해상플랫폼과 부유체를 일체화하므로 발전 시스템을 소형화할 수 있으며, 해상플랫폼 자체 면적 이외의 점유 공간이 없어 수면 점유 허가 면적이 작고 통항(通航) 위험성이 낮다.
도 1은 종래 발전로프를 이용한 파력발전 시스템을 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 파력발전 시스템을 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 도시하는 정면도.
도 5는 부유체의 이동 자유도를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명 파력발전 시스템의 상부 구조를 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명 파력발전 시스템의 하부 구조를 도시하는 평면도.
도 8은 종래 파력발전 시스템에서 부유체의 계류 방식을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명에서 부유체의 계류 방식을 나타내는 도면.
도 10 내지 도 12는 확장형 해상플랫폼이 구비된 실시예를 도시하는 평면도.
도 13은 부유체유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 14는 펜더가 구비된 부유체를 도시하는 사시도.
도 15는 부유체유닛을 도시하는 사시도.
도 16은 종래 부유체 중심을 향해 결합되는 계류선의 하중 전달 방식을 나타내는 도면.
도 17은 본 발명에서 부유체의 접선 방향으로 결합되는 계류선의 하중 전달 방식을 나타내는 도면.
도 18은 복합 계류선의 작동 관계를 도시하는 도면.
도 19는 발전장치의 개념도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 도시하는 정면도이다.
도 3, 도 4 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템은 해저에 근입된 복수의 지지기둥(11)과 해수면 상부에서 상기 지지기둥(11)의 상부에 구비되는 데크(12)로 구성되는 해상플랫폼(1); 상기 해상플랫폼(1)의 데크(12) 상부에 구비되는 복수의 발전장치(2); 상기 해상플랫폼(1)의 데크(12) 하부에서 해수면에 구비되어 파도의 움직임에 따라 부유하는 부유체(3); 및 상기 부유체(3)와 각 발전장치(2)를 연결하는 복수의 발전로프(4); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발전로프(4)의 길이를 최소화하고, 해상에 해상플랫폼(1)을 설치하면서도 별도의 계류용 파일을 설치할 필요가 없으며, 인발력을 받는 파일이 없어 건설비용을 최소화할 수 있을 뿐 아니라 다자유도 운동을 하는 부유체(3)의 모든 운동에너지를 흡수할 수 있어 발전 효율이 우수한 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 해상플랫폼(1), 발전장치(2), 부유체(3) 및 발전로프(4)를 포함하여 구성된다.
상기 해상플랫폼(1)은 해저에 근입된 복수의 지지기둥(11)과 해수면 상부에서 상기 지지기둥(11)의 상부에 구비되는 데크(12)로 구성된다.
상기 지지기둥(11)은 데크(12)의 외곽 측에 구비되어 데크(12)를 지지한다.
상기 지지기둥(11)의 하단은 해저에 일정 깊이 근입되고, 상단은 해수면 상부로 일정 길이 돌출된다.
상기 데크(12)는 지지기둥(11)의 상단에 거치되어 고정된다.
상기 데크(12)는 해수면으로부터 일정 높이 상부로 이격되어 해수면과의 사이에 소정의 공간을 형성한다.
상기 발전장치(2)는 해상플랫폼(1)의 상부에 복수 개가 구비된다.
상기 발전장치(2)는 해상플랫폼(1)의 데크(12) 상부에 구비된다.
상기 발전장치(2)는 발전기(21)(Power take off system, PTO), CWS(Counter weight system)가 포함되는 카운터웨이트프레임(22) 및 전력변환장치(23)(Power conversion system, PCS) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 부유체(3)는 해상플랫폼(1)의 데크(12) 하부에서 해수면에 구비되어 파도의 움직임에 따라 물 위를 부유한다.
상기 부유체(3)는 평면상 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발전로프(4)는 부유체(3)와 각 발전장치(2)를 연결한다.
상기 발전로프(4)는 부유체(3)와 발전장치(2)의 발전기(21)를 연결할 수 있다.
상기 발전로프(4)는 부유체(3)의 운동에너지를 발전장치(2)의 발전기(21)로 전달한다.
상기 발전장치(2)는 복수 개가 구비되며, 발전로프(4)는 발전장치(2)와 대응되는 개수로 구비되어 각각 대응되는 발전장치(2)에 연결된다.
상기 부유체(3)는 데크(12)의 하부에 위치하고, 발전장치(2)는 데크(12)의 상부에 위치한다. 그러므로 발전로프(4)가 부유체(3)와 발전장치(2)를 연결하여 부유체(3)의 운동에너지를 발전로프(4)를 통해 발전장치(2)로 전달하기 위해서는 발전로프(4)가 적절하게 절곡되어야 한다.
이를 위해 상기 지지기둥(11) 일지점의 내측에 제1풀리(P1)를 구비할 수 있다. 상기 부유체(3)에 일단이 고정된 발전로프(4)는 제1풀리(P1)에 걸어 절곡되어, 데크(12)를 관통하여 데크(12) 상부로 인출될 수 있다.
상기 데크(12) 상부로 인출된 발전로프(4)를 발전장치(2)의 발전기(21)에 연결하기 위해 데크(12) 상부에 제2풀리(P2)를 구비할 수 있다. 상기 발전로프(4)는 제2풀리(P2)에 걸어 발전기(21) 측으로 절곡시켜 발전기(21)에 연결할 수 있다.
상기 제1풀리(P1)는 부유체(3)의 하부보다 낮은 위치, 즉 수중에서 지지기둥(11)의 일측에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제1풀리(P1)에 의해 발전로프(4)가 절곡되어 상기 부유체(3)의 이동에 따라 발전로프(4)에 작용하는 수직 분력이 상향으로 작용하므로, 지지기둥(11)에 인발력이 작용하지 않는다.
본 발명에서는 발전장치(2)가 거치되는 해상플랫폼(1)과 부유체(3)를 일체화하여 발전 시스템을 소형화할 수 있고, 설치 위치에 제약이 없다.
또한 해상플랫폼(1) 자체 면적 이외의 점유 공간이 없어 수면 점유 허가 면적이 작고 통항(通航) 위험성이 낮다. 아울러 부유체(3)를 계류시키기 위해 해저에 별도로 인발파일을 설치할 필요가 없으므로 공사물량 감소, 시공 난이도 저감이 가능하다.
뿐만 아니라 상기 부유체(3) 상부에 발전장치(2)가 구비되어 고가의 소모품인 발전로프(4)의 물량을 크게 절감할 수 있으며, 발전로프(4)에 수평 새그가 없어 발전로프(4) 교체 시 잠수 작업이 불필요하다.
도 5는 부유체의 이동 자유도를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명 파력발전 시스템의 상부 구조를 도시하는 평면도이며, 도 7은 본 발명 파력발전 시스템의 하부 구조를 도시하는 평면도이다.
도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 발전로프(4)는 부유체(3)의 외주면에 평면상 방사상으로 3개 이상 배치될 수 있다.
종래 발전로프를 이용한 연안설치형 발전 시스템은 부유체(300)와 발전장치(200)가 수평으로 이격되어 발전로프(400)가 일방향으로 설치된다(도 2). 그러므로 부유체(300)에 움직임 발생 시 각 발전로프(400)들이 동일한 방향으로 당겨진다. 이에 각 발전장치(200)의 로프 드럼이 같은 방향으로만 회전하게 되므로, 카운터웨이트에 의해 로프 드럼을 역방향 회전하여 발전로프(4)를 감아줄 때에는 발전이 불가능하다.
이와 달리 본 발명은 부유체(3)의 상부에 발전장치(2)가 설치된다.
그러므로 상기 발전로프(4)를 부유체(3)의 외주면에 장력이 서로 평형을 이루도록 평면상 방사상으로 3개 이상 연결하면, 부유체(3)의 6방향 자유도 즉, 각 좌표축의 축방향 운동인 서징(surging), 스웨잉(swaying), 히빙(heaving)과 각 좌표축에 대한 회전운동인 롤링(rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing)의 모든 성분의 움직임에 대해 에너지 흡수가 가능하다(도 5).
예를 들어 상기 부유체(3)가 일측으로 움직이면 일측에 위치하는 발전로프(4)는 카운터웨이트에 의해 감기면서 발전이 일시 중지되는 반면, 타측에 위치하는 발전로프(4)는 당겨지면서 로프 드럼을 회전시켜 발전이 이루어진다.
이와 같이 상기 발전로프(4)를 방사상으로 배치하면 부유체(3)가 어느 방향으로 움직이든 상관없이 상시 발전이 가능하여 발전 효율이 우수하다.
상기 부유체(3)의 이동에 의해 해상플랫폼(1)에 작용하는 수평력은 발전로프(4)들의 장력의 합이 아니라 차이에 의해 발생한다. 이에 따라 상기 해상플랫폼(1)이 훨씬 작은 수평력을 받게 되므로, 해상플랫폼(1)의 공사물량을 대폭 절감 가능하다.
도 3, 도 6 등에 도시된 바와 같이, 상기 각 발전장치(2)는 발전기(21)와 카운터웨이트프레임(22)을 포함하도록 구성되어, 상기 발전기(21)들은 데크(12) 상부에 방사상으로 배치되고, 상기 카운터웨이트프레임(22)들은 데크(12) 상부 중앙에 상호 구조적으로 연결되도록 구비될 수 있다.
기존 파력발전 시스템은 발전로프마다 각각의 발전기가 할당되어 연결되고, 각 발전기에는 로프 드럼을 감기 위한 카운터웨이트시스템이 설치되는 카운터웨이트프레임이 개별적으로 설치되었다. 이에 따라 해상플랫폼의 소요 면적이 커지는 문제가 있다.
또한 발전로프들이 일방향으로 평행하게 배치되므로, 발전기와 카운터웨이트프레임 역시 이에 대응하여 해상플랫폼의 데크 외곽 측에 일렬로 배치하여 하부 파일에 하중 불균형이 발생할 수 밖에 없어 설계 및 시공이 복잡하였다.
이와 달리 본 발명에서는 발전로프(4)가 부유체(3)의 외주면에 평면상 방사상으로 배치될 수 있으므로, 이에 대응하는 발전기(21)를 데크(12) 중앙을 중심으로 방사상으로 배치하고, 카운터웨이트프레임(22)들은 데크(12) 중앙에 집약하여 구조적으로 일체화할 수 있다.
이에 따라 상기 카운터웨이트프레임(22)을 공유 구조로 형성하여 카운터웨이트프레임(22)의 점유 면적을 줄여 해상플랫폼(1)의 규모를 최소화할 수 있다.
또한 대부분의 발전장치(2)가 데크(12) 중앙에 집약되므로, 상부 구조의 하중이 하부 지지기둥(11)들에 균등 분배되어 결과적으로 데크(12) 및 지지기둥(11)의 설계와 시공이 용이하다.
도 8은 종래 파력발전 시스템에서 부유체의 계류 방식을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명에서 부유체의 계류 방식을 나타내는 도면이다.
도 7, 도 9 등에 도시된 바와 같이, 상기 부유체(3)를 해상에 계류하기 위해 적어도 3개 이상이 평면상 방사상으로 구비되어 일단은 부유체(3)의 외주면에 연결되고, 타단은 해상플랫폼(1) 일측에 연결되는 계류선(5)이 더 포함될 수 있다.
과도하게 강력한 파도가 작용할 경우, 발전 시스템의 파손 방지를 위해 부유체(3)의 수평 이동을 제한할 수 있는 계류시설이 필요하다.
종래 발전로프를 이용한 연안설치형 발전 시스템은 해저에 복수의 계류파일(600)을 근입 설치하고, 각 계류파일(600)마다 계류선(500)을 연결하여 부유체(300)를 계류시켰다. 즉 계류선(500)이 해저면에 고정된 경사계류 방식을 사용한다. 도 8의 (a)와 (b)는 각각 경사계류 방식에서 부유체(300)의 이동 전과 후를 도시한다.
이러한 경사계류 방식은 개별 계류파일(600)이 계류하중을 부담하는 구조로, 부유체(300)의 이동에 따라 일부 계류파일(600)만 하중을 부담하므로 계류파일(600)의 설계하중이 과도해져 공사물량이 증가한다. 또한 계류파일(600)이 수중에 설치되므로 수중에서의 파일 절단 및 두부 정리 작업이 필요하고, 인발파일로 시공되므로 근입 깊이 증가 등 공사물량이 증가한다. 뿐만 아니라 경사계류 방식은 계류선(500)의 수직, 수평분력이 연동되어 부유체(300)의 요동이 불가피하고, 부유체(300)의 이동 거리가 커지는 문제가 있다.
이와 달리 본 발명은 부유체(3)가 해상플랫폼(1)과 평면상 동일 위치에 구비되므로, 부유체(3)의 외곽에 3개 이상의 계류선(5)을 방사상으로 배치하여 해상플랫폼(1)에 고정함으로써 수상 구조물에 고정되는 수평계류 방식으로 구성할 수 있다(도 9).
도 9의 (a)와 (b)는 각각 수평계류 방식에서 부유체(300)의 이동 전과 후를 나타낸다.
상기 해상플랫폼(1)은 복수의 지지기둥(11) 상부에 데크(12)가 구비되므로, 데크(12)가 복수의 지지기둥(11) 상단을 연결하여 면내 방향으로 강체 거동을 하게 된다. 따라서 복수의 계류선(5)을 해상플랫폼(1)에 연결하면 어느 일측의 계류선(5)에만 하중이 가해지더라도 데크(12)를 통해 하중이 전달되어 전체 지지기둥(11)으로 하중이 분배된다.
즉, 전체 지지기둥(11)들이 계류하중을 분담하여 지지하므로 각 지지기둥(11)이 부담해야 하는 설계하중을 줄일 수 있어 공사물량을 저감 가능하다.
또한 상기 계류선(5)의 수평분력에 의해서만 부유체(3)가 지지되므로 부유체(3)의 요동을 크게 줄일 수 있고, 부유체(3)가 방사상으로 지지되므로 부유체(3)의 이동량을 최소화할 수 있다.
한편 상기 해상플랫폼(1) 자체는 극단적으로 높은 파도에 대해 일부 쇄파를 하여 계류선(5)의 최대 장력을 낮출 수 있다.
도 4, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 계류선(5)의 타단은 지지기둥(11)의 상부 또는 지지기둥(11) 부근의 데크(12) 하부에 연결될 수 있다.
본 발명에서 상기 계류선(5)은 수평계류 방식으로 배치되므로, 계류하중이 지지기둥(11)에 수평력으로 작용한다.
이 경우 계류하중에 의해 지지기둥(11)에 휨모멘트나 전단력을 발생시킨다. 그러므로 상기 계류선(5)이 해상플랫폼(1)과 연결되는 타단을 지지기둥(11)의 상부 또는 데크(12)의 하부에 연결함으로써 지지기둥(11)에 휨모멘트나 전단력이 발생하지 않게 할 수 있다.
이에 따라 계류선(5)이 고정되는 지지기둥(11)이나 고정되지 않는 지지기둥(11)의 하중 조건이 유사해 계류선(5)의 고정 여부와 상관없이 모든 지지기둥(11)을 동일 단면으로 설계 가능하다.
도 7, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 계류선(5)은 3쌍으로 구비되어 각 쌍의 계류선(5)은 외측 단부는 서로 동일 지점에 연결되고, 내측 단부는 부유체(3)의 양측 외주면에 접선 방향으로 각각 연결될 수 있다.
기존 경사계류 방식은 계류선이 부유체의 중심을 향하도록 부유체에 연결되므로, 부유체의 서징(surging)이나 스웨잉(swaying), 요잉(yawing)을 방지하기 어렵다.
본 발명에서는 계류선(5)의 일단인 내측 단부를 부유체(3)의 중심 방향이 아니라 부유체(3)의 접선 방향으로 연결할 수 있다.
이때 상기 계류선(5)은 2개씩 1조가 되어 총 6개가 3쌍으로 구비되고, 3쌍의 계류선(5)은 부유체(3)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 각 쌍의 계류선(5)의 외측 단부는 서로 동일 지점(예를 들어, 동일 지지기둥(11))에 연결되고, 내측 단부는 좌우 대칭으로 부유체(3) 양측 외주면에 접선 방향으로 연결될 수 있다.
이에 따라 부유체(3)의 서징, 스웨잉, 요잉을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 부유체(3)에 요잉이 발생하면, 각 쌍의 계류선(5) 중 어느 하나에 인장력이 작용하여 계류선(5)의 장력에 의해 요잉을 방지할 수 있다.
이와 같이 상기 부유체(3)의 이동에 대해 복수의 계류선(5)이 동시에 지지할 수 있으므로, 계류선(5)의 최대 장력을 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라 부유체(3)의 이동 범위를 확실하게 제어하여 로프 드럼에 감긴 발전로프(4)의 여유 길이를 줄일 수 있고, 이에 따라 카운터웨이트 수용을 위한 카운터웨이트프레임(22)의 높이를 감소시킬 수 있다.
도 3, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 해상플랫폼(1)의 데크(12)는 평면상 정육각형으로 형성되어 데크(12)의 각 모서리마다 하부에 지지기둥(11)이 구비되고, 상기 발전장치(2) 및 발전로프(4)는 각각 3개씩 구비될 수 있다.
상기 해상플랫폼(1)의 데크(12)는 삼각형이나 직사각형 등 다각형으로 형성할 수 있다. 또한 상기 부유체(3)의 활동 범위를 최대한 확보하여 충분한 발전 용량을 얻도록 원형에 가까운 정육각형으로 해상플랫폼(1)을 형성할 수도 있다.
이 경우 상기 지지기둥(11) 역시 6개가 구비되어 각각 데크(12)의 각 모서리 측 하부에 설치될 수 있다.
이때 각 발전로프(4)는 6개의 지지기둥(11) 중 하나 건너 하나씩 3개의 지지기둥(11)을 경유하여 데크(12) 상부로 인출될 수 있다.
상기 계류선(5)이 설치되는 경우, 발전로프(4)가 연결된 지지기둥(11) 사이의 지지기둥(11), 즉 발전로프(4)가 연결되지 않은 지지기둥(11)에 계류선(5)이 고정될 수 있다.
이와 같이 상기 발전로프(4)와 계류선(5)이 서로 방사형으로 번갈아 배치되면 장력이 평형을 이루어 안정적인 구조를 형성 가능하다.
상기 계류선(5)이 3쌍 구비되어 부유체(3)에 접선 방향으로 연결되는 경우, 계류선(5)이 부유체(3)에 연결되는 지점에 발전로프(4)를 연결하면 발전로프(4)와 계류선(5)이 간섭되지 않는다.
도 10 내지 도 12는 확장형 해상플랫폼이 구비된 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 해상플랫폼(1)은 복수 개가 평면상 허니컴 형태로 조합되고, 인접하는 해상플랫폼(1)은 지지기둥(11)을 상호 공유할 수 있다.
본 발명은 상기 부유체(3)가 해상플랫폼(1)과 평면상 동일 위치에 구비되어 해상플랫폼(1) 자체 면적 이외에 점유 공간이 없으므로 평면상 확장이 자유롭다.
특히 단위 데크(12)를 정육각형으로 형성하면 허니컴(벌집) 형태로 확장이 용이하다. 이에 발전 수요에 따라 대규모 발전소를 설계할 수 있다.
이때 이웃하는 해상플랫폼(1)은 지지기둥(11)을 상호 공유하여 지지기둥(11)의 설치 개소를 최소화할 수 있다.
이웃하는 해상플랫폼(1)은 개별적인 데크(12)를 상호 연결할 수도 있고, 전체 데크(12)를 일체로 구성할 수도 있다.
한편 일반적으로 계류용 파일은 바지 접안 하중을 고려하여 설계하는데, 바지 접안 하중이 계류하중보다 크기 때문에 계류용 파일이 필요 이상으로 과다 설계되는 문제가 있다.
그런데 본 발명에서 해상플랫폼(1)은 데크(12)에 의해 복수의 지지기둥(11)이 일체 거동하고, 해상플랫폼(1)을 확장할 경우 지지기둥(11)의 개수가 더욱 증가하여 바지 접안 하중에 대한 개별 파일 부담이 크게 경감되므로 경제적인 설계가 가능하다.
도 13은 부유체유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 14는 펜더가 구비된 부유체를 도시하는 사시도이다.
도 13, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 부유체(3)는 복수의 부유체유닛(30)을 조립하여 구성되되, 조립된 부유체(3)는 외경이 이웃하는 지지기둥(11)의 순간격보다 크게 형성될 수 있다.
상기 계류선(5)이 절단되는 경우 등 부유체(3)가 망실되는 것을 방지하기 위해 부유체(3)의 외경은 이웃하는 지지기둥(11)의 순간격보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 계류선(5)이 절단된다 하더라도 부유체(3)가 지지기둥(11)에 걸려 지지됨으로써 망실되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 이 경우 발전 시스템의 설치 또는 보수 시 부유체(3)를 지지기둥(11) 사이로 진출입시키기 어렵다.
따라서 상기 부유체(3)를 이웃하는 지지기둥(11)의 순간격보다 작은 폭이 되도록 복수의 부유체유닛(30)으로 분할 형성할 수 있다.
각 부유체유닛(30)은 해수면을 통해 지지기둥(11) 사이로 진출입할 수 있도록 개별적으로 부력을 받을 수 있는 구조(예를 들면, 속이 빈 폐쇄형 구조체)로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 부유체(3)의 상면 외곽에는 펜더(31)(fender)가 구비될 수 있다(도 14).
상기 부유체(3)의 상부에는 해상플랫폼(1)의 데크(12)가 구비된다.
상기 데크(12)는 폭풍 시 부유체(3)의 스토퍼 역할을 하여 부유체(3)의 과도한 히빙이나 롤링 및 피칭을 방지하고, 부유체(3)에 발전로프(4)가 감당할 수 없는 과도한 에너지가 발생하지 않도록 사전에 운동 범위를 제어하며, 계류선(5)의 최대 장력을 감소시킨다.
이에 상기 부유체(3)의 상면 외곽에는 데크(12) 하부에 충돌 시 충격을 완화하는 펜더(31)가 구비될 수 있다.
도 15는 부유체유닛을 도시하는 사시도이고, 도 16은 종래 부유체 중심을 향해 결합되는 계류선의 하중 전달 방식을 나타내는 도면이며, 도 17은 본 발명에서 부유체의 접선 방향으로 결합되는 계류선의 하중 전달 방식을 나타내는 도면이다.
도 13, 도 15, 도 17 등에 도시된 바와 같이, 상기 부유체유닛(30)은 원형인 부유체(3)를 방사상으로 3분할한 부채꼴 형상으로 형성되며, 상기 계류선(5)의 내측 단부는 인접하는 부유체유닛(30)의 접합부 외측에 연결될 수 있다.
상기 부유체(3)가 원형인 경우, 부유체유닛(30)은 인접하는 부유체유닛(30)과의 접합면이 부유체(3)의 무게중심을 지나도록 부유체(3)를 방사상으로 3분할하여 부채꼴 형상으로 형성할 수 있다.
상기 부유체유닛(30)은 부채꼴 형상의 상부판(301)과 하부판(302), 양측의 측벽(303) 및 외측의 호 형상으로 형성된 외부벽(304)으로 구성될 수 있다(도 15).
이때 상기 부유체(3)의 분할면 즉, 이웃하는 부유체유닛(30)과의 접합면은 양측 부유체유닛(30)의 측벽(303)이 겹쳐 부유체(3)의 보강재 역할을 한다.
전술한 도 7, 도 9에서와 같이 3쌍의 계류선(5)이 부유체(3)의 접선 방향으로 연결되는 경우, 부유체유닛(30)의 접합부를 계류점으로 설정하면 부유체(3)의 외부벽(304)에 최대한 면내력을 유도하여 하중 저항에 유리하다.
이때 계류력의 법선 방향 성분은 접합면의 측벽(303)이 부담한다.
따라서 상기 부유체유닛(30)의 접합부 외측에 계류선(5)을 고정하면 폭풍 시에도 계류력에 의해 부유체(3)가 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 17은 부유체(3)의 접선 방향으로 결합되는 계류선(5)의 하중 전달 방식을 나타내는 도면으로, 도 17의 (a)와 (b)에는 각각 동일 지지기둥(11)과 다른 지지기둥(11)에 고정되는 한 쌍의 계류선(5)에 의해 지지되는 부유체(3)가 도시된다.
도 17의 (a)와 (b) 모두 아치 효과에 의해 부유체(3)의 측벽(303)이 면내 방향으로 하중을 지지하므로, 부유체(3)의 측벽(303)에 면내 변형이 발생하지 않는다.
도 18은 복합 계류선의 작동 관계를 도시하는 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 계류선(5)은 강성인장재(51)와 탄성인장재(52)가 병렬 조합으로 연결되어 구성될 수 있다.
상기 계류선(5)을 탄성인장재로 구성하면 서비스 상태 즉, 파도가 과도하게 크지 않은 상태에서 부유체(3) 이동 시 적절한 복원력을 줄 수 있다. 그러나 폭풍 시와 같이 파도가 매우 큰 극한 상태에서는 부유체(3)의 이동 거리가 과도하게 늘어나 계류에 한계가 있다.
반면, 상기 계류선(5)을 강성인장재로 구성하면 극한 상태에서 부유체(3)의 이동 거리를 효과적으로 제한할 수 있으나, 서비스 상태에서는 계류 효과를 기대할 수 없다. 그리고 극한 상태 도달 시 부유체(3)에 큰 충격을 가해 부유체(3)의 파손 우려가 있다.
따라서 상기 부유체(3)에 작용하는 계류력을 낮추고, 계류력에 의한 부유체(3)의 충격을 줄이기 위해 강성인장재(51)와 탄성인장재(52)를 조합하여 계류선(5)을 구성할 수 있다.
상기 탄성인장재(52)와 강성인장재(51)는 일단을 모두 해상플랫폼(1)에 연결할 수 있다. 또는 상기 탄성인장재(52)와 강성인장재(51)의 일단은 모두 부유체(3)에 연결할 수도 있다.
이때 상기 탄성인장재(52)의 타단을 강성인장재(51)의 중간 일지점에 접속할 수 있다.
이 경우 상기 탄성인장재(52)의 양단이 연결되는 구간의 강성인장재(51) 부분은 초기 상태에서 탄성인장재(52)의 길이보다 길게 형성하여 서비스 상태에서 하중을 지지하지 않도록 한다(도 18의 (a)).
경우에 따라 상기 계류선(5)의 길이, 부유체(3)의 최대 움직임 등을 고려하여 상기 탄성인장재(52)와 강성인장재(51)는 양단부가 서로 연결되게 구성될 수도 있다.
서비스 상태에서는 탄성인장재(52)에 의해 부유체(3)가 지지되어 부유체(3)의 이동에 대해 복원력을 주고(도 18의 (a)), 폭풍 시 등 극한 상태에서는 탄성인장재(52)가 신장되어 대응되는 강성인장재(51)와 길이가 같아지면서 강성인장재(51)에 의해 부유체(3)가 지지되어 부유체(3)의 이동이 제한된다(도 18의 (b)).
이때 상기 강성인장재(51)에 의해 부유체(3)가 지지되기 전까지는 계류력 증가에 따라 탄성인장재(52)만의 장력이 선형 증가하므로, 강성인장재(51)의 지지 개시 시점에서 계류선(5)에 의해 부유체(3)에 작용하는 충격을 크게 줄일 수 있다.
도 19는 발전장치의 개념도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 해상플랫폼(1)의 상부에는 담수화설비(25) 및 에너지저장시스템(24)이 더 포함될 수 있다.
본 발명은 도서 지역에 전력을 공급하기 위해 해상에 설치될 수 있는 것으로, 도서 지역은 생활용수와 공업용수 등으로 사용할 담수가 부족한 경우가 많다.
따라서 해상에 설치되는 발전 시스템을 이용하여 해수를 담수화하여 육상에 공급할 수 있다.
이를 위해 상기 해상플랫폼(1)의 상부에 담수화설비(25)를 추가로 설치할 수 있다. 상기 담수화설비(25)는 발전장치(2)에서 생상된 전기를 이용하여 가동된다.
상기 발전장치(2)에서 생상된 전기를 전력그리드로 공급하거나 담수화설비(25)를 가동하지 않는 경우 이를 저장하기 위해 에너지저장시스템(24)(Energy storage system, ESS)을 구비할 수 있다(도 19).
상기 발전장치(2)에는 전력 사용량 및 발전 환경에 맞춰 송전량, 담수 공정 가동 여부, 에너지저장시스템(24)의 저장량 등을 조절하는 컨트롤러(26)가 추가로 구비될 수 있다.
1: 해상플랫폼 11: 지지기둥
12: 데크 2: 발전장치
21: 발전기 22: 카운터웨이트프레임
23: 전력변환장치 24: 에너지저장시스템
25: 담수화설비 26: 컨트롤러
3: 부유체 30: 부유체유닛
301: 상부판 302: 하부판
303: 측벽 304: 외부벽
31: 펜더 4: 발전로프
5: 계류선 51: 강성인장재
52: 탄성인장재 P1: 제1풀리
P2: 제2풀리

Claims (12)

  1. 해저에 근입된 복수의 지지기둥(11)과 해수면 상부에서 상기 지지기둥(11)의 상부에 구비되는 데크(12)로 구성되는 해상플랫폼(1);
    상기 해상플랫폼(1)의 데크(12) 상부에 구비되는 복수의 발전장치(2);
    상기 해상플랫폼(1)의 데크(12) 하부에서 해수면에 구비되어 파도의 움직임에 따라 부유하는 부유체(3);
    상기 부유체(3)와 각 발전장치(2)를 연결하는 것으로, 부유체(3)의 외주면에 평면상 방사상으로 3개 이상 배치되는 발전로프(4); 및
    상기 부유체(3)를 해상에 계류하기 위해 적어도 3개 이상이 평면상 방사상으로 구비되어 각각 일단은 부유체(3)의 외주면에 연결되고, 타단은 해상플랫폼(1)의 일측에 연결되는 계류선(5); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 계류선(5)의 타단은 지지기둥(11)의 상부 또는 지지기둥(11) 부근의 데크(12) 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 계류선(5)은 3쌍으로 구비되어 각 쌍의 계류선(5)은 외측 단부는 서로 동일 지점에 연결되고, 내측 단부는 부유체(3)의 양측 외주면에 접선 방향으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 각 발전장치(2)는 발전기(21)와 카운터웨이트프레임(22)을 포함하도록 구성되어, 상기 발전기(21)들은 데크(12) 상부에 방사상으로 배치되고, 상기 카운터웨이트프레임(22)들은 데크(12) 상부 중앙에 상호 구조적으로 연결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 해상플랫폼(1)의 데크(12)는 평면상 정육각형으로 형성되어 데크(12)의 각 모서리마다 하부에 지지기둥(11)이 구비되고, 상기 발전장치(2) 및 발전로프(4)는 각각 3개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 해상플랫폼(1)은 복수 개가 평면상 허니컴 형태로 조합되고, 인접하는 해상플랫폼(1)은 지지기둥(11)을 상호 공유하는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  9. 제7항에서,
    상기 부유체(3)는 복수의 부유체유닛(30)을 조립하여 구성되되, 조립된 부유체(3)는 외경이 이웃하는 지지기둥(11)의 순간격보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 부유체유닛(30)은 원형인 부유체(3)를 방사상으로 3분할한 부채꼴 형상으로 형성되며, 상기 계류선(5)의 내측 단부는 인접하는 부유체유닛(30)의 접합부 외측에 연결되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  11. 제1항에서,
    상기 계류선(5)은 강성인장재(51)와 탄성인장재(52)가 병렬 조합으로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
  12. 제1항에서,
    상기 해상플랫폼(1)의 상부에는 담수화설비(25) 및 에너지저장시스템(24)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 일체형 부유식 파력발전 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140369864A1 (en) * 2011-12-19 2014-12-18 Jose Luis PERAZA CANO Semi-submerged devise for absorbing the energy of the waves
US20190249642A1 (en) * 2007-09-13 2019-08-15 Mile Dragic System for conversion of wave energy into electrical energy

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5647675A (en) * 1979-09-21 1981-04-30 Nippon Kokan Kk <Nkk> Wave-power energy absorbing device
AU2016364028A1 (en) * 2015-11-30 2018-07-12 Neptunetech Ltd Renewable energy barge
US20200271087A1 (en) * 2019-02-23 2020-08-27 Lone Gull Holdings, Ltd. Wave-energized diode pump

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190249642A1 (en) * 2007-09-13 2019-08-15 Mile Dragic System for conversion of wave energy into electrical energy
US20140369864A1 (en) * 2011-12-19 2014-12-18 Jose Luis PERAZA CANO Semi-submerged devise for absorbing the energy of the waves

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