KR100496733B1 - 에너지 절약 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원적외선을 이용한 에너지 절약 방법에 관한 것으로서, 원적외선을 이용하여 전력사용량 감소를 유도하고, 이를 통해 전력 생산에 필요한 연료소비량을 절감시킬 수 있도록 함으로서 궁극적으로 전력에너지와 연료에너지를 절약할 수 있도록 한 에너지 절약 방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원적외선 방사체를 이용한 에너지 절약 방법에 있어서, 상기 원적외선 방사체가 4∼20㎛ 내에서 최대 방사에너지를 가지며, 상기 원적외선 방사체에서 방출되는 원적외선을 전기선로에 공급함을 특징으로 하는 에너지 절약 방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

Description

에너지 절약 방법{Eeconomizing method of energy}

본 발명은 원적외선을 이용한 에너지 절약 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 파장대의 원적외선을 방출하는 방사체를 활용하여 전력의 사용량을 절감할 수 있으며, 따라서 전력 사용량 감소에 따른 전력생산에 필요한 연료의 소모량을 줄일 수 있어 궁극적으로 전력에너지와 연료에너지를 효과적으로 절약할 수 있도록 한 에너지 절약 방법에 관한 것이다.

일반적으로 원적외선이라 함은 전자파의 일종으로서 3.0∼1000㎛까지의 파장을 총칭한다. 상기 원적외선에서도 산업분야에서 주로 이용되는 영역은 바로 3∼30㎛이다.

상기 원적외선은 공명흡수작용, 방사 및 심달력의 물성을 가지고 있다. 일반적으로 물질을 구성하는 분자는 원자의 배열상태에 따라 특유한 변각진동, 회전진동 및 신축진동 운동을 한다. 상기한 분자의 진동파장을 나타내는 진동수는 분자구조에 의해 특정한 값으로 결정되며, 통상적으로 2.5∼40㎛에 걸쳐서 나타나게 된다. 이때, 물질에 원적외선을 조사할 때의 방사에너지 진동수와 분자의 진동수가 일치하게 되면 분자는 원적외선 방사에너지를 흡수하여 진동이 더욱 격렬해지게 되는데, 이를 공명흡수 작용이라 한다. 이와 같은 작용으로 인하여 운동에너지의 일부는 활성에너지로 변하여 분자운동이 활성화된다. 또, 방사라 함은 물체에서 방출되는 원적외선이 열로 전달되는 것을 말한다. 심달력이라 함은 조사되는 방사에너지의 파장의 제곱근에 비례하여 침투력이 결정된다는 것으로서 짧은 파장의 원적외선은 긴파장의 원적외선에 비하여 침투력이 떨어지게 된다.

상기와 같은 원적외선의 특징을 이용하여 근래에는 이를 다양한 용도로 사용하고 있다. 가장 상용화되고 있는 것이 난방장치 또는 사우나시설에 원적외선 방사 세라믹을 이용하는 것이다. 특히, 상기 원적외선은 신체 깊숙한 곳까지 침투하여 체내의 분자나 원자를 활성화시켜 노폐물을 배출하고 신진대사를 촉진시켜 신체건강 리듬을 살려주는 등의 효과가 있다. 그 외에도 원적외선이 가지는 효과는 수없이 많이 알려져 있다.

그러나 상기 원적외선을 전력이나 연료 에너지 절감을 위하여 이용한 예는 거의 없으며, 본 발명자는 특정 파장대의 원적외선이 전류가 흐르는 전기선로에 공급될 때 전기선로의 전도체를 구성하는 분자가 이를 흡수하는 공명흡수 진동을 일으켜 분자를 활성화시키게 된다. 즉, 전기선로를 구성하는 전도체에 열역학적 활성화에너지인 깁스 프리 에너지(Gibbs free energy)를 공급하게 된다. 따라서 활성화에너지로 인한 전도체의 저항이 감소됨으로서 저항에 의한 전류량의 소모를 방지하여 전력 및 연료의 소모량을 줄일 수 있어 에너지를 절감할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이에 본 발명은 원적외선을 이용하여 전력사용량 감소를 유도하고, 이를 통해 전력 생산에 필요한 연료소비량을 절감시킬 수 있도록 함으로서 궁극적으로 전력에너지와 연료에너지를 절약할 수 있도록 한 에너지 절약 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

원적외선 방사체를 이용한 에너지 절약 방법에 있어서,

4∼20㎛ 내에서 최대 방사에너지를 가지는 원적외선 방사체를 플라스틱 또는 금속판으로 된 박스 내벽에 코팅하고, 상기 박스 내벽에 코팅된 원적외선 방사체에서 방출되는 원적외선을 전기선로에 공급함을 특징으로 하는 에너지 절약 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 4∼20㎛ 내에서 최대 방사에너지를 갖는 원적외선 방사체에서 방출되는 원적외선을 전기선로에 공급하게 된다. 이와 같은 파장대에서 최대 방사에너지가 형성되는 원적외선을 전기선로에 공급하게 되면, 전력의 소모량을 감소시켜 에너지를 효과적으로 절감할 수 있게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 전기선로의 전도체를 구성하는 분자의 파장대는 다른 모든 물체와 동일하게 4∼20㎛의 원적외선을 포함하고 있으며, 따라서 이와 같은 파장대에서 최대방사에너지를 갖는 원적외선 방사체를 사용하여 상기 원적외선 방사체에서 방사되는 원적외선을 전기선로에 공급하게 되면, 상호 공명 흡수 작용에 의하여 분자가 활성화되게 된다. 즉, 전기선로의 전도체를 구성하는 분자에 열역학적 활성화에너지인 깁스 프리 에너지(Gibbs free energy)를 공급하게 된다. 따라서 상기 활성화에너지로 인하여 전도체의 저항이 감소되어 저항에 의한 전류소모를 방지할 수 있게 된다. 따라서 약 10% 정도의 전력 및 연료에너지 절감효과를 얻을 수 있게 된다.

보다 바람직하게는 최대 방사에너지가 8∼11㎛에서 형성되는 원적외선 방사체를 사용하여, 상기 원적외선 방사체에서 방사되는 원적외선을 전기선로에 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이 최대 방사에너지가 8∼11㎛의 파장대에서 형성되는 원적외선을 공급하게 되면 공명흡수 작용이 극대화되어 전력 및 연료감소 효과를 충분히 얻을 수 있다.

전술한 파장대를 갖는 원적외선 방사체 재료로는 통상적으로 사용되는 방사체 재료를 다양하게 사용할 수 있다. 특히, 천연의 원적외선 방사체 재료를 그대로 분말화 하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통상의 방법으로 소성하고 분말화시킨 것도 사용 가능하다. 본 발명에서는 상기 원적외선 방사체 재료로서 일반적으로 채광되는 견운모 또는 금강약돌을 사용하였으며, 이를 그대로 분말화 한 것을 사용하거나 이를 소성하여 분말화시킨 세라믹을 사용하였다.

상기한 견운모의 FT-IR 측정 결과를 도 1에 나타내었으며, 도면에서 보는 바와 같이 상기 견운모의 경우 최대 파장이 8∼11㎛에서 형성됨으로서 본 발명의 원적외선 방사체로서 적합한 방사체임을 알 수 있다.

이때 상기 원적외선 방사체는 원적외선 방사 재료를 박스 형태로 성형하여 사용할 수 있으며, 플라스틱이나 금속표면에 1mm 이상의 두께를 갖도록 원적외선 방사 재료를 코팅한 다음 이를 이용하여 박스 형태로 성형한 것을 사용할 수도 있다.

상기 원적외선 방사체는 통상적으로 열을 가하여 주면 적외선 방사 에너지량이 급격하게 증가할 뿐만 아니라 방사되는 파장이 점차 단파장 쪽으로 이동하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 원적외선 방사체를 적정한 온도범위 내에서 가열하여 줄 경우 적외선 방사 에너지량의 증가에 따른 전기선로를 구성하는 전도체의 활성화에너지를 높여 주게 되는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 너무 온도가 상승하게 되면 본 발명에서 필요로 하는 파장대를 벗어나게 되므로 바람직하지 못하다. 따라서 상기한 점을 고려함과 동시에 에너지 절약 측면을 고려하여 가열온도를 150℃ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 원적외선의 작용에 의해 전력 절감효과를 충분히 얻기 위해서 원적외선을 전기선로에 공급하는 위치가 중요하게 작용한다. 전기선로에 원적외선을 공급하는 바람직한 위치는 옥외배선에서 공급되는 전압을 변환시키는 변압기 바로 전후의 전기선로나, 분전반 또는 배전반 바로 전후의 전기선로에 공급되는 것이 바람직하다. 이 위치에서는 적어도 하나 이상의 위치에서 적외선을 공급하는 것이 좋다. 이때 분전반 또는 배전반에서 분리되는 전기선로의 개수가 많고 전력의 소모량이 많을수록 많은 양의 원적외선이 공급될 수 있도록 여러 곳에서 원적외선이 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 원적외선 방사체에서 발생하는 원적외선을 전기선로에 공급하는 방법은 다양하게 변화시킬 수 있다.

가장 간단한 방법으로 원적외선 방사체 내부로 전기선로를 통과시켜 전기선로에 원적외선을 공급할 수 있다.

또 다른 방법으로 전달매체를 이용하여 전기선로에 원적외선을 공급할 수도 있다. 즉 전기선로와 동일한 전도체를 갖는 전달매체를 원적외선 방사체 내부로 통과시킨 다음 이를 전기선로에 통전상태로 연결하거나 비통전상태로 연결하여 원적외선을 전기선로에 공급할 수 있다. 이때 비통전 상태로 상기 전달매체를 전기선로와 연결하게 되면 다소 효율이 저하된다는 단점이 있다.

상기와 같은 방법을 통해 원적외선을 전기선로에 공급할 경우 대략 3개월 정도의 상호작용 기간을 거쳐 그 후부터 안정적인 전력절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

도 2에 도시한 바와 같은 전력계통구조를 갖는 엘지전자 용인공장의 전선 생산라인(부하가 독립적인 라인임)에 원적외선 공급기(14,14',14")를 각각 델타와이 결선방식을 갖는 변압기(11) 하단, 배전반(12) 하단 및 모터(13) 직전에 설치하고, 상기 변압기(11)와 배전반(12) 사이에 전압과 전류를 측정할 수 있는 계측기(15)를 설치하였다(이하 H-2라인이라함). 상기 H-2라인의 설치전 3개월과 설치후 5개월간의 월별 전력사용량과 생산량을 측정하고 그 결과로부터 원단위(전력사용량/생산량)을 산출하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때 상기 원적외선 공급기는 2000년 4월 2일에 설치하였다. 상기 원적외선 공급기는 견운모를 통상의 방법으로 소성하여 제조한 세라믹을 가로×세로×두께가 350×250×80인 플라스틱 또는 금속판 내벽에 1mm의 두께로 코팅하여 제조한 것을 사용하였다. 원적외선 공급기는 그 내부에 전달매체인 전선을 위치시킨 다음 이 전선을 각각의 전기선로에 통전 또는 비통전상태가 되도록 하여 연결하였다.

구분	1월	2월	3월	4월(설치)	5월	6월	7월	8월
월전력사용량(KWh)	167256	161352	178056	153696	163728	153696	122616	118368
생산량(K/TON)	173300	169700	192700	178000	179300	183600	142700	138800
원단위	0.965	0.951	0.924	0.863	0.913	0.837	0.859	0.853

상기 표 1에서 보는 바와 같이 월별 전력사용량이 설치전에 비하여 설치 후 3개월부터 크게 감소한 것을 확인할 수 있다. 보다 투명한 에너지 절감효과를 나타내기 위한 원단위의 경우 설치전에 비하여 설치 후 3개월부터 원단위가 크게 감소한 것을 확인할 수 있다.

<실시예 2>

상점(점포명; 떼레드글라스)의 전원 연결부에 각각 원적외선 공급기(180mm×130mm×50mm) 6개를 2001년 4월 22일에 설치하였다. 하기 표 2에 설치전 1년간의 월별 전력사용량과 설치후 6개월간의 전력사용량을 나타내었으며, 상기 두 데이터를 통해 동기대비 월별전력감소율을 산출하여 그 결과를 함께 나타내었다. 이때 상기 원적외선 공급기는 견운모를 통상의 방법으로 소성하여 제조한 세라믹을 플라스틱 또는 금속판 내벽에 1mm의 두께로 코팅하여 제조한 것을 사용하였으며, 원적외선 공급기는 그 내부에 전달매체인 전선을 위치시킨 다음 이 전선을 각각의 전기선로에 통전 또는 비통전상태가 되도록 하여 연결하였다.

구분	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월	1월	2월	3월	4월
설치전(KWh)	2061	2817	2988	3302	2830	2229	2248	2278	2752	2878	2440	2251
구분	5월	6월	7월	8월	9월	10월	-	-	-	-	-	-
설치후(KWh)	2229	2858	2483	2815	2506	1934	-	-	-	-	-	-
감소율(%)	+8.2	+1.5	16.9	14.7	11.4	13.2	-	-	-	-	-	-

상기 표 2에서 보는 바와 같이 원적외선 공급기를 설치한 경우 월별 전력사용량이 동월을 기준으로 했을 때 설치전에 비하여 크게 감소한 것을 확인할 수 있다. 특히 설치 후 2달 이내에는 전력사용량 감소효과가 크게 구별되지 않으나 3개월부터는 그 전력사용량 감소효과가 우수함을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전기선로에 원적외선을 공급함으로서 전력 사용량을 크게 절감할 수 있으며, 따라서 전력 사용량감소에 따른 전력 생산에 필요로 하는 연료의 소모량을 줄일 수 있어 궁극적으로 전력에너지와 연료에너지를 효과적으로 절약할 수 있는 에너지 절약 방법을 제공하는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 원적외선 방사 세라믹의 FT-IR 측정결과를 나타낸 그래프.

도 2는 일실시예에 따른 원적외선 공급기의 설치 개략도.

Claims (10)

1. 원적외선 방사체를 이용한 에너지 절약 방법에 있어서,

   4∼20㎛ 내에서 최대 방사에너지를 가지는 원적외선 방사체를 플라스틱 또는 금속판으로 된 박스 내벽에 코팅하고, 상기 박스에 코팅된 원적외선 방사체에서 방출되는 원적외선을 전기선로에 공급함을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 원적외선의 최대파장이 8∼11㎛에서 형성됨을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 전기선로가 변압기, 분전반 또는 배전반 직전의 전기선로 또는 직후의 전기선로에서 선택됨을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 원적외선 방사체의 재료가 견운모 또는 금강약돌임을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 원적외선 방사체를 150℃ 이하로 가열하여 줌을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 원적외선을 전기선로에 공급하는 방법이 원적외선 방사체 내부로 전기선로를 통과시켜 이루어짐을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 원적외선을 전기선로에 공급하는 방법이 원적외선 방사체 내부로 전기선로를 통과시켜 이루어짐을 특징으로 하는 에너지 절약 방법.
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