A. “파도 박스”의 내부는 모래 등이 내부에 침적되지 않도록
정면 하향 방향으로 비스듬한 경사 구조를 갖는다.
※ 박스 내부에 모래가 쌓일 경우, 박스의 중량이 무거워져 발전 효율이 떨어진다.
B. 파도의 운동 에너지 분산 흡수
“파도 박스” 내부는 분할된 다수의 격벽 구조로 형성되어져 있다.
이것은 파도가 박스
안으로 유입될 때 발생하는 높은 내부압력을 분산 시켜 “파도박스” 의 파손을 방지하는 역할을 한다.
( 내부가 단일 구조인 파도 박스는 높은 압력을 못 견디고 파손 )
C. 박스와 프레임 상부 사이에는 다수의 와이어로 박스 세로판 을 매달아서 작동
“와이어” 방식은 박스의 가로 길이 와 크기가 커짐에 따라 발생하는 고 중량의 “파도박스” 의 무게를 분산하는데 매우 효율적이다.
( 무게분산에 효율적인 “현수교” 방식 )
D. 파도의 운동 에너지 특성
파도는 일정한 패턴을 보이지 않는, 매우 예측할 수 없는 불규칙한 운동을 한다.
이런 “불규칙한 파도의 특성” 은 파도의 운동 에너지를 직접 기계적 운동으로 전환하는 발전기 개발을 매우 어렵게 만든 원인 중 하나였다.
( 박스가 어디로 튈지 모르기 때문 ! )
“돌발적인 파도”에 효율적 대응이 가능한 “와이어 방식”
이런 본체 상부에 다수의 와이어 로 “파도 박스”를 매달아 자유 운동을 제한하지 않은 상태에서, 박스의 후진 운동만을 유도하고,
이로부터 유출된 운동 에너지를 정면 의 한 점에 모은 뒤, 후방의 와이어를 당겨발전기를 작동, 전력을 생산한다.
※ 관절 구조는 파도 박스의 중량을 지탱하기 위해서 매우 큰 철구조를 필요로 한다.
특히 높은 파도에서 관절의 스트레스
파손을 막기 위해서 매우 강하고 큰 철 구조물이 필요하다.
그러나, 이와 같은 고 중량의 “철 관절” 구조는 높은 파도를 견디기에 적합하지만
일반적인 중. 하의 낮은 파도에는 중량이
너무 무거워져서 발전이 불가능 하게 된다.
이것이 “와이어 구조”가 필요한 이유이다.
( 아무리 강한 관절 구조도 장시간 스트레스 부하가 지속될 경우 결국 파손을 피할 수 없게 된다 )
E. 고 중량 프레임 구조를 피하기 위한 “세로판 결합 구조”
파도 박스는 고 중량 구조를 피하기 위하여 다수의 “판” ( Plate )들 끼리 결합된 구조를 갖는다.
수십 메가와트 급의 “초 대형 파력 발전기” 제작 시,
파도박스 는 가로방향으로 길어지고, 부피가 늘어남에 따라 중량도 크게 늘어난다.
( 박스의 중량이 세로판 에만 실리게 되며, “알미늄” 소재의 파도박스 는 “철재” 보다 중량이 약 1/3 로 매우 가볍다 )
“파도박스” 의 중량 문제는 풍력 발전기에서 “블레이드” 의 중량을 줄여주는 이유와 같다.
박스의 중량이 높아지면 발전시 전력 생산 효율이 매우 떨어지기 때문이다.
( “부유식 파력”의 경우도 부유체 중량이 발전효율 과 대용량 발전기로의 제작 가능 여.부 를 결정짓는 매우 중요한 요소
중 하나이다 )
F. 파도 박스의 하단부
하단부의 다수 “세로 가이드 판” 들은
박스의 전. 후진 시 좌. 우 움직임을 최소화 시켜 직진운동만을 유도하는 역할을 하게 된다.
- 대부분의 파도는 언제나 정면으로만 밀려오지 않고,
대부분 비스듬한 각도로도 밀려오기 때문에
박스의 측면에 압력이
발생하고, 파도박스 는 대각 방향으로 “ 좌. 우 요동 운동”을 하게 된다.
G. 발전기 및 기어. 센서부
일방향 기어 및 인버터. 변압기. 정류기. 밧데리 등 전력장치 및 RPM 센서, 전압 전류계 등 계측장치
H. 당사 “수평 파력발전기” 의 시간당 최대 발전 용량
100Kw/h 전력 생산
( 가동율 40% ~ 60% 적용시, 월 100가구 ~ 140가구 사용 전력 생산가능 )
* 본 발전기 박스용량 약 2.35톤 ｘ 파도속도 2³m/sec ~ 5³m/sec 중 최저 파도속도 2³m 적용시
2³ 제곱 = 8 ( 속도의 3제곱 / 풍력도 바람의 3제곱으로 출력계산 ) ｘ 2.3톤
= 18.4톤 의 파도 에너지 발생
약 8초에 18톤 의 회전력으로 발전기를 가동 후 약 5초 가량 박스 후진후 재 반복.
( 간헐적인 에너지는 내부의 플아이휠에 저장 되어 연속 회전 / 실험 발전기는 단동식 박스이므로
전력 안정성을 위하여 시간차 작동을 하는 2~3박스의 복수의 박스 구조 가 필요 )
※ 100kw 수평 파력발전기 정격출력 용량 및 필요 축회전력
“100Kw / 600rpm 발전기 의 정격 출력시 필요 축 토오크 – 160kgf/m”
당사 발전기 회전 축 지름 70mm 적용시 정격 회전토오크 는
4,571kgf/0.035m ｘ 기어비 2 배 증속 = 약 9,142kgf /0.035m
( 약 0.9톤의 축 회전력이 필요하며 / 파도속도 1m/sec에서 2.3톤, 2m/sec 에서 18톤 / 파도속도 3m/sec에서 62톤 의 축토오크가 발생 )
I. 높은 파도 및 태풍 발생 시, 발전장치 파손을 방지하기 위한 회피 작동
1단계 회피 작동 : 높은 파도 발생시 1차로, 박스를 일정 높이 까지 모터로 와이어를 감아서
박스 전체를 들어올려1차 파손 회피 와 발전을 중단한다.
( 반대로, 와이어를 풀어서 파도 박스를 아래수면으로 내려주면 발전은 재개 된다 )
2단계 최종 회피 작동 : 고장 또는 태풍 등으로 발전기 전체에 심각한 파손이 발생될 가능성이 있을 경우
또는 해안지형의 모래톱 이동에 따라 발전기 고정 위치를 변경 하거나,
수리가 필요하여 육지로 이동해야할 경우 발전기 전체가 후진
이동을 하게 된다
