KR100774464B1 - 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치및 그 제어방법 - Google Patents

연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법은 가정이나 상가 등에 구비되어 발전소 등에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 함께 가정이나 상가 등에 공급하는 전원 유닛과, 상기 전원 유닛으로 공급되는 전기의 전압을 검출하는 검출 유닛과, 발전소에서 전원 유닛으로 공급되는 전기가 중단되어 검출 유닛에서 설정된 전압보다 낮게 검출될 경우 연료 전지만이 구동되는 것을 알려주는 알림 유닛을 포함하여 구성되고, 그 구성들을 제어하는 제어방법이다. 이에 따라 본 발명은 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지 시스템에서 발전되어 공급되는 전기를 가정용이나 상업용으로 사용하다가 발전소에서 공급되는 주 전기가 정전될 때 사용자에게 연료 전지 시스템의 전기만이 공급된다는 것을 알려주게 됨으로써 갑자기 정전되는 것을 방지하고, 또한 현재 사용하는 가전 제품들의 전원을 끄게 유도하게 됨으로써 연료 전지 시스템에 작용하는 부하를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법{APARATUS FOR INFORMING POWER CUT IN POWER SUPPLYING SYSTEM HAVING FUEL CELL AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1은 일반적인 연료 전지 시스템을 도시한 배관도,
도 2는 상기 연료 전지 시스템을 포함하는 전기 공급시스템을 도시한 배관도,
도 3은 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 알림 장치의 일실시예가 구비된 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템을 도시한 배관도,
도 4는 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 알림 장치 제어방법의 일실시예가 구비된 순서도,
도 5는 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 알림 장치 제어방법의 다른 실시예가 구비된 순서도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100; 연료 전지 시스템 400; 전원 유닛
500; 검출 유닛 600; 알림 유닛
PG; 발전소
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 발전소와 연료 전지 시스템에서 동시에 전기를 공급받는 과정에서 발전소의 전기 공급이 중단될 경우 연료 전지 시스템의 과부하를 방지하게 될 뿐만 아니라 사용자의 불편을 최소화할 수 있도록 한 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
에너지원으로 주로 사용되고 있는 오일은 환경을 오염시키는 주요인이 될 뿐만 아니라 폭발적인 수요의 증가로 인하여 매장량의 한계성을 드러내고 있다. 이와 같은 화석 연료를 대체하기 위한 대안으로 연료 전지의 개발이 진행되고 있다.
상기 연료 전지의 종류는 인산형 연료 전지(Phosphoric Acid Fuel Cell), 알칼리형 연료 전지(Alkaline Fuel Cell), 고분자 전해질형 연료 전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell), 용융 탄산염형 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell), 고체 산화물형 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell), 직접 메탈올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell) 등 다양하다.
또한, 상기 연료 전지는 적용 분야에 따라 상업용 연료 전지와, 가정용 연료 전지와, 전기 자동차에 사용되는 자동차용 연료 전지와, 휴대용 단말기나 노트북 등에 사용되는 소형 연료 전지 등 다양하다.
특히, 가정용 연료 전지는 가정에서 사용하고 있는 가전 제품, 조명 기기 등을 충분히 작동시킬 수 있도록 개발되고 있고, 상업용 연료 전지는 상가나 공장 등 에서 조명 기기나 전동기 또는 기계 등을 충분히 작동시킬 수 있도록 개발되고 있다.
도 1은 본 발명의 출원인이 연구 개발 중인 연료 전지 시스템의 일예를 도시한 배관도이다. 이에 도시한 바와 같이, 상기 연료 전지 시스템은 연료극(11)과 공기극(12)을 포함하여 구성되며 그 연료극(11)에 공급되는 수소와 공기극(12)에 공급되는 산소의 전기 화학적 반응에 의해 전기 에너지와 부산물을 생성시키는 스택부(10)와, 연료를 공급받아 수소를 정제하여 상기 스택부(10)의 연료극(11)측에 수소를 공급하는 개질부(20)와, 상기 개질부(20)에 연료를 공급하는 연료 공급부(30)와, 상기 개질부(20) 및 스택부(10)의 공기극(12)에 각각 공기를 공급하는 공기 공급부(40)와, 상기 스택부(10)에서 발생되는 전기 에너지를 상용 전원으로 변환시키는 변환 출력부(50) 등을 포함하여 구성된다.
그리고 상기 연료 전지 시스템은 연료 및 공기를 공급하기 위한 팬 모터(미도시)와 유체를 펌핑하기 위한 펌프(미도시) 등 부수적인 부품들이 구비된다.
이와 같은 연료 전지 시스템은 먼저 연료 공급부(30)를 통해 개질부(20)에 연료가 공급되고 그 개질부(20)에서 수소를 정제하여 스택부(10)의 연료극(11)에 수소를 공급하게 된다. 이와 동시에, 공기 공급부(40)를 통해 개질부(20)에 공기가 공급됨과 동시에 스택부(10)의 공기극(12)에 공기가 공급된다. 상기 스택부(10)의 연료극(11)에 공급되는 수소와 공기극(12)에 공급되는 산소가 그 스택부(10)에서 전기 화학적 반응을 일으키면서 전기 에너지와 부산물로 반응열과 물을 생성시키게 된다.
상기 스택부(10)에서 발생되는 전기에너지는 변환 출력부(50)에서 변환되어 가정용이나 상업용 등으로 사용된다.
일반적으로 연료 전지 시스템이 가정용이나 상업용으로 사용될 때 한국 전력의 발전소에서 생산되어 공급되는 전기와 그 가정이나 상가에 설치된 연료 전지 시스템에서 발전되는 전기를 함께 사용하게 된다. 만일, 연료 전지 시스템에서 발전되는 전기만을 사용하게 될 경우 그 연료 전지 시스템에 과부하 상태가 빈번하여 연료 전지 시스템의 수명을 단축시키게 된다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 가정이나 상가 등에 연료 전지 시스템(100)이 설치되고 그 연료 전지 시스템(100)은 그 가정이나 상가 등에 구비된 전원 공급부(200)에 연결되며, 또한 한국 전력의 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 상기 전원 공급부(200)에 연결된다. 가정의 경우 그 전원 공급부(200)로 공급되는 전기가 가정의 조명기기와 가전 제품에 공급되며, 상가의 경우 그 전원 공급부(200)로 공급되는 전기가 상가에 설치된 조명기기나 장비에 공급된다.
미설명 부호 60은 냉장고이고, 70은 텔레비젼이고, 80은 세탁기이다.
그러나 상기한 바와 같은 전기 공급 시스템은 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 기상 이변이나 사고 등으로 인하여 전기가 공급되는 전선이 끊어지거나 변압기 등이 파손되어 가정이나 상가로 공급되는 것이 중단될 경우, 사용자가 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되고 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 공급되는 것을 인식하지 못하게 된다. 이로 인하여, 가정의 경우 발전소(PG)에서 전기가 동시에 공급된 상태와 같은 부하가 작용하는 상태에서 연료 전지 시스템(100) 에서 공급되는 전기만으로 조명 기기 및 가전 제품들이 작동하게 되므로 연료 전지 시스템(100)이 과부하 상태에서 운전되며, 또한 일정 시간 연료 전지 시스템(100)이 운전된 후 연료 전지 시스템(100)이 정지된다. 따라서 연료 전지 시스템(100)의 수명을 단축시키게 될 뿐만 아니라 사용자가 특별한 준비없이 전기 공급이 끊기게 되어 사용자의 불편을 가중시키게 되며, 특히 냉장고의 경우 냉장고에 보관하는 식품들이 전기 중단으로 상하게 되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 점들을 감안하여 고안한 본 발명의 목적은 발전소와 연료 전지 시스템에서 동시에 전기를 공급받는 과정에서 발전소의 전기 공급이 중단될 경우 연료 전지 시스템의 과부하를 방지하게 될 뿐만 아니라 사용자의 불편을 최소화할 수 있도록 한 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가정이나 상가 등에 구비되어 발전소 등에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 함께 가정이나 상가 등에 공급하는 전원 유닛과, 상기 전원 유닛으로 공급되는 전기의 전압을 검출하는 검출 유닛과, 발전소에서 전원 유닛으로 공급되는 전기가 중단되어 검출 유닛에서 설정된 전압보다 낮게 검출될 경우 연료 전지만이 구동되는 것을 알려주는 알림 유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치가 제공된다.
또한, 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와, 발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법이 제공된다.
또한, 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와, 발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계와, 중요도가 낮은 제품부터 선택적으로 전원을 중단시키는 단계를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치의 일실시예를 도시한 것이다.
이에 도시한 바와 같이, 가정에 설치되는 연료 전지(이하, 연료 전지 시스템이라함)(100)와, 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 연결될 뿐만 아니라 상기 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기가 공급되도록 연결되어 가정의 조명 기기 및 가전 제품에 전기를 공급하는 전원 유닛(400)과, 상기 전원 유닛(400)으로 공급되는 전기의 전압을 검출하는 검출 유닛(500)과, 발전소(PG)에서 전원 유닛(400)으로 공급되는 전기가 중단되어 검출 유닛(500)에서 설정된 전압보다 낮게 검출될 경우 연료 전지 시스템만이 구동되는 것을 알려주는 알림 유닛(600)을 포함하여 구성된 다.
상기 연료 전지 시스템(100)은 위에서 설명한 바와 같이, 수소와 산소의 전기 화학적 반응에 의해 전기 에너지와 부산물을 생성시키는 스택부(10)와, 연료를 공급받아 수소를 정제하여 상기 스택부(10)에 수소를 공급하는 개질부(20)와, 상기 개질부(20)에 연료를 공급하는 연료 공급부(30)와, 상기 개질부(20) 및 스택부(10)에 각각 공기를 공급하는 공기 공급부(40)와, 상기 스택부(10)에서 발생되는 전기 에너지를 상용 전원으로 변환시키는 변환 출력부(50) 등을 포함하여 구성된다. 상기 연료 전지 시스템(100)은 연료 및 공기를 공급하기 위한 팬 모터와 유체를 펌핑하기 위한 펌프 등 부수적인 부품들이 구비된다.
상기 연료 전지 시스템(100)의 변환 출력부(50)가 상기 전원 유닛(400)과 연결된다.
상기 알림 유닛(600)은 사용자가 인식하기 쉬게 실내에 설치됨이 바람직하다. 한편, 상기 알림 유닛(600)은 상기 연료 전지 시스템(100)에 설치될 수 있다.
상기 알림 유닛(600)은 사용자에게 소리로 알려주는 경보기일 수 있고, 또한 상기 알림 유닛(600)은 사용자에게 연료 전지 시스템의 남은 운전시간을 음성으로 알려주는 음성 알림기 등이 될 수 있다.
또한 상기 알림 유닛(600)의 다른 실시예로, 그 알림 유닛(600)은 사용자에게 시각적으로 알려주는 깜빡이일 수 있고, 또한 상기 알림 유닛(600)은 사용자에게 연료 전지의 남은 운전시간을 시각적으로 알려주는 게이지일 수 있다.
미설명 부호 60은 냉장고이고, 70은 텔레비젼이며, 80은 세탁기이다.
이와 같은 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림장치는 상가와 같은 상업용에도 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
이에 도시한 바와 같이, 연료 전지(이하, 연료 전지 시스템이라함)를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법은 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지 시스템에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와, 발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계를 포함하여 진행된다.
상기 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되는 것을 감지하는 것은 전원 유닛(400)에서 전압을 검출하여 그 전압이 설정된 값 이하로 측정될 경우 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되었음을 인식하게 된다.
상기 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되면 그 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되어 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 가정으로 공급된다는 것을 소리로 사용자에게 알려주게 된다.
또한, 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 사용자에게 알려주는 다른 방법은 사용자에게 연료 전지의 남은 운전시간을 음성으로 알려줄 수 있다.
또한, 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 사용자에게 알려주는 다른 방법은 사용자에게 시각적으로 알려줄 수 있다. 아울러, 사용자에게 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 시각적으로 알려주면서 앞으로 연료 전지 시스템(100)에서 얼마 시간 동안 전기를 공급하게 되는지 사용자에게 연료 전지의 남은 운전시간을 알려줄 수 있다.
도 5는 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이다.
이에 도시한 바와 같이, 상기 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법은 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와, 발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계와, 중요도가 낮은 제품부터 선택적으로 전원을 중단시키는 단계를 포함하여 진행된다.
상기 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되는 것을 감지하는 것은 전원 유닛(400)에서 전압을 검출하여 그 전압이 설정된 값 이하로 측정될 경우 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되었음을 인식하게 된다.
상기 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되면 그 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되어 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 가정으로 공급된다는 것을 소리로 사용자에게 알려주게 된다.
또한, 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 사용자에게 알려주는 다른 방법은 사용자에게 연료 전지의 남은 운전시간을 음성으로 알려줄 수 있다.
또한, 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 사용자에게 알려주는 다른 방법은 사용자에게 시각적으로 알려줄 수 있다. 아울러, 사용자에게 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단된 것을 시각적으로 알려주면서 앞으로 연료 전지 시스템(100)에서 얼마 시간 동안 전기를 공급하게 되는지 사용자에게 연료 전지의 남은 운전시간을 알려줄 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 방법으로 사용자에게 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되고 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 가정으로 공급되는 것을 알려준 후, 현재 가정에서 사용되는 조명 기기나 가전 제품들 중 사용의 중요도가 낮은 가전 제품부터 선택적으로 전원을 오프시키게 된다. 이때 식품이 보관되는 냉장고의 경우 마지막에 전원을 오프시키는 것이 바람직하다.
한편, 사용자에게 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단되고 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 가정으로 공급되는 것을 알려준 후 사용자에게 음성으로 가전 제품이나 조명 기기 중 어느 것을 먼저 순차적으로 전원을 꺼야하는지 알려줄 수도 있다.
이와 같은 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법들은 상가 등의 상업용에도 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 발전소(PG)에서 공급되는 전기와 연료 전지 시스템(100)에서 발전된 전기가 가정의 전원 유닛(400)으로 통해 가정으로 공급되며, 그 전원 유닛(400)을 통해 공급되는 전기를 이용하여 가정에서 필요한 조명 기기 및 가전 제품을 작동시키게 된다. 이때 기상 이변이나 사고 등에 의한 이유로 발전소(PG)에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 검출 유닛(500)에 의해 감지되어 지금부터 연료 전지 시스템(100)에서 발전되는 전기만이 가정에 공급되고 있다는 것을 알림 유닛(600)을 통해 사용자에게 알려주게 된다. 사용자는 이와 같은 알림을 통해 사용자는 그에 적절한 준비를 할 수 있게 된다.
그 중 하나로 사용자는 현재 사용하고 있는 조명 기기나 가전 제품들 중 꼭 필요하지 않은 가전 제품의 전원을 끄게 된다. 이때 냉장고의 경우 식품이 보관되어 있으므로 냉장고를 제외한 가전 제품의 전원을 오프하도록 안내하며 또한 하나의 조명 기기를 제외한 조명 기기도 전원을 오프하도록 안내하게 된다. 이와 같은 안내는 연료 전시 시스템의 사용 매뉴얼에 표시할 수 있고 또한 직접 알림 장치를 통해 음성으로 안내할 수 있다.
이와 같은 안내로 사용자가 불필요한 전기 소모 제품의 전원을 끄게 되면 연료 전지 시스템(100)의 부하가 감소되고 그 저하부 상태로 연료 전지 시스템(100)이 일정 시간 운전된다.
만일, 현재 연료 전지 시스템(100)에서만 전기가 공급되고 있다는 것을 알린 다음 연료 전지 시스템(100)의 남은 운전 시간을 지속적으로 사용자에게 알려줄 경우 사용자는 보다 안정적으로 그에 대한 충분한 준비를 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치 및 그 제어방법은 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지 시스템에서 발전되어 공급되는 전기를 가정용이나 상업용으로 사용하다가 발전소에서 공급되는 주 전기가 정전될 때 사용자에게 연료 전지 시스템의 전기만이 공급된다는 것을 알려주게 됨으로써 갑자기 정전되는 것을 방지하여 사용자의 불안감을 해 소시킬 뿐만 아니라 불편함을 줄이게 된다.
또한, 발전소에서 공급되는 주 전기가 정전되고 연료 전지 시스템에서 발전되는 전기만이 공급되는 것을 사용자에게 알려 현재 사용하는 가전 제품들의 전원을 끄게 유도하게 됨으로써 연료 전지 시스템에 작용하는 부하를 감소시켜 연료 전지 시스템의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 가정이나 상가 등에 구비되어 발전소 등에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 함께 가정이나 상가 등에 공급하는 전원 유닛과;
    상기 전원 유닛으로 공급되는 전기의 전압을 검출하는 검출 유닛과;
    발전소에서 전원 유닛으로 공급되는 전기가 중단되어 검출 유닛에서 설정된 전압보다 낮게 검출될 경우 연료 전지만이 구동되는 것을 알려주는 알림 유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 장치.
  2. 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와;
    발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법.
  3. 발전소에서 공급되는 전기와 연료 전지에서 공급되는 전기를 감지하는 단계와;
    발전소에서 공급되는 전기가 중단될 경우 이를 감지하여 사용자에게 알려주는 단계와;
    중요도가 낮은 제품부터 선택적으로 전원을 중단시키는 단계를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 사용자에게 소리로 알려주는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법.
  5. 삭제
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 알림 유닛은 사용자에게 시각적으로 알려주는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법.
  7. 삭제
  8. 제 3 항에 있어서, 연료 전지에서 공급되는 전기를 냉장고에 마지막으로 공 급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 포함하는 전기 공급시스템의 정전 알림 제어방법.
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JPH08111223A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Sanyo Electric Co Ltd 非常用電力供給システム
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