KR101205346B1 - Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect - Google Patents
Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect Download PDFInfo
- Publication number
- KR101205346B1 KR101205346B1 KR1020100070620A KR20100070620A KR101205346B1 KR 101205346 B1 KR101205346 B1 KR 101205346B1 KR 1020100070620 A KR1020100070620 A KR 1020100070620A KR 20100070620 A KR20100070620 A KR 20100070620A KR 101205346 B1 KR101205346 B1 KR 101205346B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nano
- storage tank
- generation unit
- power generation
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B2209/00—Energy supply or activating means
- B63B2209/14—Energy supply or activating means energy generated by movement of the water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
- B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
- B63J2003/006—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using hydraulic power transmission
Abstract
본 발명은 유체를 포함한 저장 탱크, 상기 유체의 슬로싱 현상이 발생하는 저장 탱크의 표면에 복수의 나노 발전 유닛을 구비하는 발전부, 상기 발전부로부터 발생한 전압을 승압하는 승압부 및 상기 발전부 및 상기 승압부를 전기적으로 연결하고 승압된 전기를 선박내부로 송전하는 배선라인을 포함하고, 상기 발전부는 유체의 슬로싱 현상에 의해 저장 탱크의 내벽에 발생하는 주기적인 진동에너지를 압전 효과를 이용한 상기 나노 발전 유닛에 의해 전기에너지로 변환하는 선박을 제공한다.The present invention provides a storage tank including a fluid, a power generation unit including a plurality of nano power generation units on a surface of the storage tank in which a sloshing phenomenon of the fluid occurs, a boosting unit for boosting a voltage generated from the power generation unit, and the power generation unit; And a wiring line for electrically connecting the boosting unit and transmitting the boosted electricity to the vessel, wherein the power generation unit uses the piezoelectric effect of periodic vibration energy generated in the inner wall of the storage tank by the sloshing phenomenon of the fluid. Provides a vessel for converting into electrical energy by the power generation unit.
Description
본 발명은 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬로싱 현상을 이용하여 발전을 수행하는 나노발전기를 구비한 선박에 관한 것이다.
The present invention relates to a ship, and more particularly, to a ship having a nano-generator for generating power using a sloshing phenomenon.
일반적으로, 해상으로 액체 화물을 운반하기 위한 여러 가지 형태의 선박들이 운용되고 있다. 예를 들면, LNG(Liquefied natural gas), LPG(Liquefied petroleum gas), 원유(crude oil), 액화 이산화탄소, 물 등의 액상 화물을 옮기기 위하여 각각의 화물 특징에 따라 건조된 운반선 또는 저장선박 등이 운용되고 있다. 여기서, 저장선박은 선박 형태의 해상 석유 시추 설비(offshore oil-drilling platforms), 부유식 가스 또는 원유 생산저장 설비(FPSO), 원유 시추선, 가스 시추선, 부유식 액화가스 저장 및 재기화 설비(LNG-FSRU) 등의 생산저장선박도 통칭할 수 있다.In general, various types of ships are in operation for transporting liquid cargo by sea. For example, in order to transfer liquid cargoes such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), crude oil, liquefied carbon dioxide, and water, a carrier or storage vessel constructed according to each cargo characteristic is operated. It is becoming. Here, storage vessels are offshore oil-drilling platforms in the form of ships, floating gas or crude oil production and storage facilities (FPSO), crude oil drilling vessels, gas drilling vessels, floating liquefied gas storage and regasification facilities (LNG-). Production storage vessels such as FSRU) may be collectively referred to.
이러한 운반선 또는 생산저장선박은 상기 액상 화물을 저장한 상태로 바다를 운항하게 되므로, 밀폐 가능한 특수한 형태의 저장 탱크, 예를 들어, 저온 액화천연가스 화물창, 고압 이산화탄소 저장 탱크 또는 오일 탱크 등을 가진다.Since the carrier or production storage ship operates the sea while storing the liquid cargo, it has a special type of storage tank that can be sealed, for example, a low temperature LNG tank, a high pressure carbon dioxide storage tank or an oil tank.
여기서, 이러한 저장 탱크를 제작함에 있어서 주요한 설계 조건 중의 하나가 슬로싱(sloshing) 현상이다. 슬로싱 현상이란 액체 화물이 선체의 움직임 또는 요동으로 인해 운동에너지를 지속적으로 받게되어 자유 표면을 가지는 액체 화물이 급격히 흔들리게 됨으로써 저장 탱크의 내측벽에 강한 충격을 유발하는 유체의 거동을 지칭한다.Here, one of the main design conditions in manufacturing such a storage tank is the sloshing phenomenon. The sloshing phenomenon refers to the behavior of a fluid in which the liquid cargo receives kinetic energy continuously due to the movement or fluctuation of the hull, causing the liquid cargo having a free surface to shake rapidly, causing a strong impact on the inner wall of the storage tank.
슬로싱 현상은 같은 방향으로 액체화물의 흐름이 뭉쳐서 진행한다. 따라서, 액체화물의 뭉쳐져 있는 정도가 크면 클수록 저장 탱크의 벽면에 부딪혔을 때 충격하중은 더 커진다.The sloshing phenomenon proceeds by the condensation of liquid cargo in the same direction. Thus, the greater the degree of liquid condensation, the greater the impact load when it hits the wall of the storage tank.
예컨대, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 액화천연가스를 저장하는 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)의 경우, 슬로싱 현상은 도 1a와 같이 화물의 적재량이 높은 경우, 도 1b와 같이 화물의 적재량이 중간인 경우, 및 도 1c와 같이 화물의 적재량이 낮은 경우에 따라, 유동 액체 화물이 저장 탱크(100)의 천정, 챔퍼부 혹은 탱크 벽면에 빠르고 강하게 부딪히게 된다.For example, in the case of the membrane-
종래에는 이러한 충격으로 인한 유동과 압력을 추정하여 슬로싱 현상을 최소화함과 동시에 예상되는 슬로싱 하중을 충분히 견딜 수 있는 저장 탱크를 구비한 선박이 지속적으로 설계되고 있지만, 선박의 대형화 추세에 따라 저장 탱크의 대형화 등의 다양한 원인들로 인하여, 슬로싱 현상을 실질적으로 해결하기는 어려운 실정이다.
Conventionally, ships with storage tanks capable of minimizing sloshing by estimating the flow and pressure caused by such impacts and at the same time withstand the expected sloshing load are continuously designed, but are stored in accordance with the trend of larger vessels. Due to various reasons such as the enlargement of the tank, it is difficult to substantially solve the sloshing phenomenon.
상기와 같은 상황에서, 본 발명은 슬로싱 현상으로 인해 발생되는 진동에너지를 유용하게 이용하고자 하는 관점에서 착안된 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 선체의 움직임으로 인해 저장 탱크내에 발생하는 슬로싱 현상으로 인하여 저장 탱크의 표면, 예를 들어, 저장 탱크내의 천장, 챔퍼부 등에 가해지는 충격 에너지 또는 진동 에너지를 전기에너지로 전환할 수 있는 압전소자를 적용한 나노 발전기를 구비함으로써, 발생되는 전기 에너지를 선박의 전력 수요에 이용할 수 있는 슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박을 제공한다.
In the above situation, the present invention has been conceived from the viewpoint of using the vibration energy generated due to the sloshing phenomenon usefully. Specifically, the present invention is a shock energy or vibration energy applied to the surface of the storage tank, for example, the ceiling in the storage tank, the chamfer portion, etc. due to the sloshing phenomenon occurring in the storage tank due to the movement of the hull as an electrical energy. By providing a nano-generator applying a piezoelectric element that can be switched, there is provided a ship having a nano-generator using a sloshing phenomenon that can use the generated electrical energy for the power demand of the vessel.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 선박은 유체를 포함한 저장 탱크, 저장 탱크의 표면에 복수의 나노 발전 유닛을 구비하는 발전부, 발전부로부터 발생한 전압을 승압하는 승압부 및 발전부 및 승압부를 전기적으로 연결하고 승압된 전기를 선박내부로 송전하는 배선라인을 포함하고, 발전부는 유체의 슬로싱 현상에 의해 저장 탱크의 내벽에 가해지는 충격에너지를 나노 발전 유닛에 의해 전기에너지로 변환한다.In order to achieve the above object, a vessel according to an embodiment of the present invention is a storage tank containing a fluid, a power generation unit having a plurality of nano-generation units on the surface of the storage tank, a boosting unit for boosting the voltage generated from the power generation unit And a wiring line that electrically connects the power generation unit and the boosting unit and transmits the boosted electricity to the ship, wherein the power generation unit transmits the impact energy applied to the inner wall of the storage tank by the sloshing phenomenon of the fluid by the nano power generation unit. Convert to energy.
여기서, 복수의 나노 발전 유닛은 저장 탱크의 표면에 매트릭스 구조로 배열될 수 있다.Here, the plurality of nano-generation units may be arranged in a matrix structure on the surface of the storage tank.
이 때, 나노 발전 유닛은 저장 탱크의 내측 표면의 후면에 부착 및 설치될 수 있다.At this time, the nano-generation unit may be attached and installed on the rear surface of the inner surface of the storage tank.
또한, 나노 발전 유닛은 저장 탱크의 내측 표면에 부착 및 설치될 수 있다.In addition, the nano-generation unit may be attached and installed on the inner surface of the storage tank.
또한, 매트릭스 구조로 배열된 복수의 나노 발전 유닛은, 동일 행 또는 열에 속하는 나노 발전 유닛을 배선라인을 통해 전기적으로 직렬로 연결하고, 이웃하는 행 또는 열을 배선라인을 통해 전기적으로 병렬로 연결하는 구조를 가질 수 있다.In addition, the plurality of nano-generation units arranged in a matrix structure, electrically connecting the nano-generation units belonging to the same row or column in series through a wiring line, and electrically connecting neighboring rows or columns in parallel through the wiring line. It may have a structure.
또한, 직렬 또는 병렬로 연결된 나노 발전 유닛은 극저온에서 보호가능한 단열물질 이루어진 피막층으로 피막처리될 수 있다.In addition, nano-generation units connected in series or in parallel can be encapsulated with a coating layer made of an insulating material that can be protected at cryogenic temperatures.
이 때, 복수의 나노 발전 유닛을 피막하는 단열 물질은 에어로겔일 수 있다. At this time, the heat insulating material for coating the plurality of nano-generation unit may be an airgel.
또한, 저장 탱크는 액화천연가스를 저장한 맴브레인 타입의 저장 탱크이고, 맴브레인 타입의 저장 탱크는 저장 탱크의 내측 벽면을 형성하고 돌출 형성된 주름부를 갖는 1차 방벽을 포함하고, 나노 발전 유닛은 1차 방벽의 이면에 부착 및 설치될 수 있다.In addition, the storage tank is a membrane-type storage tank for storing liquefied natural gas, the membrane-type storage tank includes a primary barrier having an inner wall surface of the storage tank and protruding wrinkles, the nano-generation unit is a primary It can be attached and installed on the back of the barrier.
여기서, 나노 발전 유닛은 1차 방벽의 주름부 사이의 이면에 부착 및 설치될 수 있다.Here, the nano power generation unit may be attached and installed on the back surface between the wrinkles of the primary barrier.
또한, 저장 탱크는 해수 또는 청수를 저장하는 밸러스트 탱크 또는 오일을 저장하는 오일 탱크일 수 있다.
The storage tank may also be a ballast tank for storing sea water or fresh water or an oil tank for storing oil.
본 발명의 실시형태에 따른 슬로싱 현상을 이용하는 나노 발전기를 구비한 선박은, 선체의 움직임으로 인해 저장 탱크 내에서 발생하는 슬로싱 현상에 의한 충격에너지를 압전소자를 적용한 나노 발전기를 이용하여 전기 에너지로 전환함으로써, 선박에 필요한 전기를 공급하는데 이용할 수 있다. 이로써, 에너지의 재활용이 가능하여 에너지 효율을 극대화 시킨 친 환경 선박을 제공할 수 있다.
Ships equipped with a nano-generator using the sloshing phenomenon according to an embodiment of the present invention, the electric energy by using a nano-generator to which the piezoelectric element is applied the impact energy due to the sloshing phenomenon generated in the storage tank due to the movement of the hull. By switching to, it can be used to supply the electricity needed for the vessel. As a result, it is possible to provide energy-friendly ships that can maximize energy efficiency by recycling energy.
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 화물창의 슬로싱 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 선박의 구성 및 작동관계를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 상기 실시형태에 따른 선박의 발전부를 구성하는 나노 발전 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시형태 따른 복수의 나노 발전 유닛을 선박의 저장 탱크에 적용한 일 예로서, 도 4a는 액화천연가스 선박의 멤브레인 타입 저장 탱크의 단면도이고, 도 4b는 멤브레인 타입의 저장 탱크의 일부분 (도 4a의‘A’부분)의 확대 단면도이다.
도 5는 저장 탱크의 표면에 설치되는 발전부의 복수의 나노 발전 유닛의 배치 형식의 일예를 나타낸 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining a sloshing phenomenon of a general cargo hold.
2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration and an operation relationship of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a nano power generation unit constituting a power generation unit of a ship according to the embodiment of the present invention.
4A and 4B are examples of applying a plurality of nano-generation units to a storage tank of a ship according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view of a membrane type storage tank of a LNG vessel, and FIG. 4B is a membrane type. An enlarged cross-sectional view of a portion ('A' portion of FIG. 4A) of a storage tank.
5 is a view showing an example of the arrangement of a plurality of nano-generation units of the power generation unit provided on the surface of the storage tank.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 선박의 구성 및 작동관계를 나타내는 개략 단면도이다. 먼저, 본 실시형태에 따른 선박(10)은 유체를 포함한 저장 탱크(100)의 표면에 마련된 발전부(200), 발전부(200)로부터 생산된 전압을 승압시키는 승압부(300), 상기 발전부(200) 및 승압부(300)를 전기적으로 연결하는 배선라인(400)으로 구성된다. 또한, 발전부(200)로부터 생산된 전기에너지는 필요에 따라 승압부(300)를 거쳐서, 예를 들어, 메인 스위치 보드에 직접적으로 송전되거나 외부에 별도로 마련된 충전부(도시하지 않음)로 송전된 후 선박(10)의 내부 전력으로 사용될 수 있다. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration and an operation relationship of a ship according to an embodiment of the present invention. First, the
발전부(200)는 유체의 슬로싱 현상에 의해 저장 탱크의 내벽에 가해지는 충격에너지를 압전 효과를 이용하여 전기에너지로 변환하는 복수의 나노 발전 유닛을 포함한다. 발전부(200)는 저장 탱크(100)에 부착 및 설치되어 있으며, 슬로싱 현상으로 인하여 저장 탱크(100)에 가해지는 충격을 전달받을 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 도 2에서는 저장 탱크(100)에 발전부(200)가 부착 및 설치되어 있는 상태를 도시한 것으로, 반드시 저장탱크(100)의 외측면에 발전부(200)가 부착되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 슬로싱 현상에 의하여 저장 탱크의 내벽에 가해지는 충격에너지는 주기적 또는 부정기적일 수 있다. 즉, 충격에너지는 슬로싱 현상이 파고 등에 의한 선박의 주기적인 요동일 경우에는 주기적인 진동에너지일 수 있다. 또한, 일시적인 파도 또는 요동에 의한 선박의 부정기적 요동에 의한 슬로싱 현상에 의하는 경우, 충격에너지는 부정기적일 수 있다. 여기서, 각각의 나노 발전 유닛은 후술하는 내부 및 외부 연결 와이어에 의해 전기적으로 연결된다.The
도 3은 본 발명의 상기 실시형태에 따른 선박(10)의 발전부(200)를 구성하는 나노 발전 유닛(210)의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 나노 발전 유닛(210)은 크리스탈이나 세라믹 등의 압전체를 매개로 기계적 에너지를 전기 에너지로 변화하는 압전 효과를 이용한 발전기로서, 나노 발전 유닛(210)은 하부전극(213)상에 압전체(212)로서 길이가 1~10㎛, 폭(또는 직경)이 50~300㎚인 복수 개의 나노 와이어를 수직으로 배열시키고, 압전체(212)로서의 나노 와이어상에 상부전극(211)을 배치한 구조로 이루어진다. 하부전극(213)은 반도체 기판 또는 글래스 기판 등으로 이루어져 있으며, 나노 발전 유닛(210)의 유연성을 확보하기 위해 얇고 잘 휘어지는 폴리머 기판 또는 플라스틱 기판등으로 이루어져도 좋다. 상부전극(211)은 도전성을 가지는 물질, 예를 들어, 금속으로 이루어질 수 있으며, 또한 전도성을 가지는 산화물 또는 유기물 소재일 수도 있다. 나노 와이어(212)는, 예를 들어, 산화 아연 소재로 이루어진 나노선일 수 있다.3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the nano-
나노 발전 유닛(210)은 하부전극(213)상의 나노 와이어(212)가 상부전극(211)에 가해지는 주기적인 음파, 압력 및 기계적 진동이 가해졌을 때 양 전극 사이의 나노 와이어(212)가 물리적으로 수축, 팽창하거나 휘어지는 등의 변형을 일으키고, 그 변위에 비례하여 전기가 발생하며, 양 전극(211, 213)을 통해 전기를 발생시킴으로서 에너지를 획득하게 된다. 상부전극(211) 및 하부전극(213)에는 발생된 전기를 외부로 연결하기 위해 각각 상부병렬단자(도시하지 않음) 및 하부병렬단자(도시하지 않음)가 설치될 수 있다. The nano
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 나노 발전 유닛(210)을 선박(10)의 저장 탱크(100)에 적용한 일 예로서, 도 4a는 액화천연가스 선박의 멤브레인 타입 저장 탱크(100)의 단면도이고, 도 4b는 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)의 일부분 (도 4a의‘A’부분)의 확대 단면도이다. 4A and 4B illustrate an example in which a plurality of nano
본 실시형태에 따른 저장 탱크는 약 -162℃의 초저온 액화천연가스를 운반하는 액화천연가스 선박의 저장 탱크일 수 있다. 이러한 저장 탱크는 구형 타입(Moss Type)과 멤브레인 타입(Membrane Type)이 있다. 도 4a 및 도 4b 에 도시되고 있는 저장 탱크는 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)이며, 이 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)는 구형 타입에 비해서 적재용량이 크고 화물의 안정성 유지 및 제작이 간편하여 현재 가장 널리 사용되고 있다.The storage tank according to the present embodiment may be a storage tank of a liquefied natural gas ship carrying an ultra low temperature liquefied natural gas of about -162 ° C. Such storage tanks are of a spherical type (Moss Type) and a membrane type (Membrane Type). The storage tank shown in Figures 4a and 4b is a membrane-
먼저, 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)의 구조에 대해 도 4b을 참고하여 설명한다. 일반적으로, 맴브레인 타입의 저장 탱크(100)는 액화천연가스(G)를 안전하게 저장 및 밀폐하기 위하여 이중 방벽 구조로서, 액화천연가스가 직접적으로 접촉하는 1차 방벽(110)인 멤브레인 금속패널이 내측에 구비되고, 그 외측을 둘러싸도록 형성된 2차 방벽(140)을 포함한 구조로 되어 있다. First, the structure of the membrane
구체적으로는, 상기 저장 탱크(100)는 스테인리스강으로 형성되고 상기 저장 탱크(100)의 내측 벽면을 형성하여 액화천연가스(G)의 저장 공간을 제공하는 1차 방벽(110), 1차 방벽(110)의 외측에 제공되며, 저장 탱크(100)의 액화천연가스 저장공간을 단열하기 위한 1차 단열층(130) 및 2차 단열층(150), 상기 1차 단열층(130) 및 2차 단열층(150)의 사이에 트리플렉스로 형성되고 1차 방벽(110)의 파손시 액화천연가스(G)의 누출을 막기 위한 2차 방벽(140)을 포함하여 이루어져 있다. 또한, 상기 2차 방벽(140)에는 서로 간격을 두고 배치되는 리지드 트리플렉스(141) 및 상기 리지드 트리플렉스의 내측에 배치되며, 리지드 트리플렉스의 사이 공간을 밀폐하는 서플 트리플렉스(142)가 포함되고, 1차 단열층(130)에는 리지드 트리플렉스(141)의 내측에 부착되는 단열 패널(131) 및 상기 단열 패널(131) 사이에 제공되어 서플 트리플렉스의 내측에 배치되는 브릿지 패널(132)이 포함된다. 또한, 저장 탱크(100)는 선박(10)의 선체 내측벽에 고정하기 위해 상기 2차 단열층(150)의 외측면에 고정판(160)이 마련되어 있다. 또한, 단열패널(131)상에는 공장에서 출하시 결합되어 있는 앵커스트립(120)이 마련되어 있다. Specifically, the
또한, 상기 1차 방벽(110)에는 극저온의 액화천연가스와의 접촉에 따른 열수축에 의한 상기 1차 방벽(110)의 파손을 방지하기 위해 상기 저장 탱크(100)의 내측 방향으로 돌출 성형되는 주름부(111)가 형성된다. 상기 주름부(111)는 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축함으로써 상기 1차 방벽(110)의 파손을 방지한다. In addition, the
본 실시형태에 따른 나노 발전 유닛(210)은 1차 방벽(110)의 이면(탱크외부측 표면)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 단열패널(131)과 1차 방벽(110) 사이에는 앵커스트립(120)이 마련되어 있는데, 1차 방벽(110)을 단열패널(130)에 용접시 앵커스트립(120) 두께만큼의 소정의 간격이 형성된다. 나노 발전 유닛(210)의 두께는 앵커스트립(120)의 두께보다 훨씬 작은 두께(약 50~300nm)로 형성되기 때문에 상기 간격에 나노 발전 유닛(210)을 배치하는 것이 가능하다. 또한, 주름부(111)는 액화천연가스에 의해 가해지는 유체의 동적 하중(충격하중)으로 인해 상당한 소성 변형을 일으킬 수 있다. 나노 발전 유닛(210)은 1차 방벽(110)의 주름부(111)사이의 1차 방벽(110)의 이면에 복수개 설치될 수 있다.The nano
또한, 극저온의 액화천연가스로부터 상기 복수의 나노 발전 유닛(210)를 보호하기 위해 열전도율이 가장 낮은 단열 물질, 예를 들어, 에어로겔 등으로 피막층(220)을 형성하여 보호할 수 있다. 나노 발전 유닛(210)은 이러한 피막층(220)으로 둘러싸여 단열되고, 또한, 저장 탱크(100)의 외부측, 즉, 1차 방벽(110)의 이면에 설치할 수 있기 때문에 압력 및 극저온이 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.In addition, in order to protect the plurality of nano-
또한, 상기 피막된 나노 발전 유닛(210)을 1차 방벽(110) 사이에 저온, 취성에 강한 접착제층(230)을 개재하여 나노 발전 유닛(210)을 1차 방벽(110)의 이면에 부착 가능하게 한다.In addition, the nano-
또한, 복수개의 나노 발전 유닛(210)을 전기적으로 연결하기 위한 배선라인(도시하지 않음)은 저장 탱크(100)의 내측방향으로 돌출 형성된 1차 방벽(110)의 주름부(111)에 설치 가능하다. 여기서, 배선라인이 주름부(111) 내측에 설치됨으로써, 여타 구조에 영향을 주지 않고 설치가 가능하다.In addition, a wiring line (not shown) for electrically connecting the plurality of nano
본 실시예의 구체적인 발전 원리에 대해 살펴보면, 액화천연가스(G)가 저장된 액화천연가스 저장 탱크(100)가 선박(10) 등의 운송수단에 의해 운송될 때, 운송 도중 발생하는 선박의 롤링, 피칭등과 같은 움직임에 의해 저장된 액화천연가스(G)의 표면에서 파동이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 슬로싱 현상이라고 하며, 이러한 슬로싱 현상은 1차 방벽(110)의 대략 모든 면, 구체적으로는 전/후면 (도 2의 ‘A’부분), 천정면, 바닥면, 상부/하부 경사면(chamfer) (도 4a의‘A’부분)에 큰 충격력을 가하게 된다. 슬로싱 현상으로 인해 저장 탱크(100)의 내벽, 즉 1차 방벽(110)의 내면에 발생하는 진동에너지를 1차 방벽(110)의 이면에 부착되어 있는 복수의 나노 발전 유닛(210)이 압전효과에 의해 전기에너지로 변환시키고, 변환된 전기에너지는 각각의 나노 발전 유닛(210)의 양 전극(211,213)에 마련되어 있는 상부/하부 병렬단자를 통해 승압부(300)로 송전되고, 배선라인(400)을 통해 선박 내부에 송전된다.Looking at the specific development principle of the present embodiment, when the liquefied natural
도 5는 저장 탱크(100)의 표면, 본 실시형태에서는 1차 방벽(110)의 이면에 부착 및 설치되는 발전부(200)의 복수의 나노 발전 유닛(210)의 배치 형식의 일예를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing an example of an arrangement of a plurality of nano
도 5에 나타낸 바와 같이, 나노 발전 유닛(210)은 상기 저장 탱크(100)의 표면에, 예를 들어, 매트릭스 구조로 배열될 수 있다. 또한, 나노 발전 유닛(210)간의 전기적 연결관계는 매트릭스 구조로 배열된 복수의 나노 발전 유닛(210)의 동일 행 또는 열에 속하는 나노 발전 유닛을 배선라인[내부 연결 와이어(250)]을 통해 전기적으로 직렬로 연결하고, 이웃하는 행 또는 열을 배선라인[외부 연결 와이어(260)]을 통해 전기적으로 병렬로 연결하는 구조로 할 수 있다. 구체적으로, 일정거리 이내의 나노 발전 유닛(210)을 내부 연결 와이어(250)에 의해 직렬로 연결시킨 후, 단열 물질인 에어로겔 등으로 피막층(220)을 형성하고, 각각 피막처리된 나노 발전 유닛(210) 그룹을 외부 연결 와이어(260)에 의해 직렬 연결한후, 복수 그룹의 나노 발전 유닛(210)끼리 병렬로 연결하여 나노 발전 유닛(210)에서 발생된 전압을 배선라인(400)을 통해 승압부(400) 또는 충전부(도시하지 않음)로 전송할 수 있다. 상기와 같은 복수의 나노 발전 유닛(210)의 병렬식 구조는 각 나노 발전 유닛(210)에서 발생되는 전압의 크기를 극대화 시키기 위한 구조로 적합하다. 그러나, 본 발명은 상기 구조에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 병렬로 연결된 나노 발전 유닛(210)을 병렬 또는 직렬로 연결하여 배선라인(400)을 통해 전송하는 구조등의 다양한 배열구조가 가능하다.As shown in FIG. 5, the nano
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 각종 변형 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 멤브레인 타입의 저장 탱크(100)에 대해 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 슬로싱 현상을 발생시킬 수 있는 유체를 저장할 수 있는 모든 탱크, 예를 들어, 밸러스트 탱크, 오일 탱크등도에 적용 가능하다. 상기 밸러스트 탱크 또는 오일탱크의 경우에 있어서는, 저장 유체가 액화천연가스와 달리 초저온의 것이 아니기 때문에 나노 발전 유닛(210)에 압력 및 온도로 인한 영향이 적으므로 저장 탱크의 내부측 표면에 상기 나노 발전 유닛(210)을 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 더욱 효과적인 에너지 수확이 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, although the present embodiment describes a membrane
또한, 상기 실시형태에서는 1차 방벽(110)의 주름부(111)를 저장 탱크(100)의 내측방향으로 1차 방벽(110)을 돌출하여 형성하는 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 저장 탱크(100)의 외측 방향으로 1차 방벽(100)을 돌출하여 형성해도 좋다. 이 경우에도 마찬가지로, 주름부(111) 사이의 1차 방벽(110)의 이면에 나노 발전 유닛(210)을 부착 및 설치하는 것이 가능하다. In addition, although the said embodiment shows the example which protrudes the
상기와 같이, 본 발명에 따른 선박은 선체의 움직임으로 인해, 저장 탱크내에 발생하는 슬로싱 현상에 의해 주기적으로 발생되는 진동 에너지를 압전소자를 적용한 나노 발전기를 이용하여 전기 에너지로 전환하기 때문에, 선박에 필요한 전기를 공급하는데 에너지를 재활용하여 사용할 수 있으므로, 에너지 효율이 향상된 친환경 선박을 제공할 수 있다.
As described above, the ship according to the present invention converts the vibration energy generated periodically by the sloshing phenomenon occurring in the storage tank due to the movement of the hull into electrical energy by using a nano-generator applying a piezoelectric element, Energy can be recycled and used to supply the electricity needed to provide energy-efficient eco-friendly vessels.
이상 본 발명의 구체적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시형태들을 변경 또는 변형할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 각 구성요소들은 공지된 다양한 구성들로 구현 또는 대체될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 각 구성요소들은 공지된 다양한 소자들로 구현 또는 대체될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
The present invention has been described above with reference to specific embodiments of the present invention, but this is only illustrative and does not limit the scope of the present invention. Skilled artisans may modify or vary the embodiments described within the scope of the present invention. Each component described in the present specification may be implemented or replaced with various known configurations, and each component may be implemented separately or two or more may be integrated into one. Each component described herein may be implemented or replaced by a variety of known elements, each may be implemented separately, or two or more may be integrated into one. Accordingly, the scope of the invention should be defined by the appended claims and their equivalents, rather than the described embodiments.
10: 선박
100: 저장 탱크
110: 1차 방벽
130: 1차 단열층
140: 2차 방벽
150: 2차 단열층
200: 발전부
210: 나노 발전 유닛
211: 상부 전극
212: 압전체
213: 하부 전극
220: 피막층
300: 승압부
400: 배선라인10: Shipping
100: storage tank
110: primary barrier
130: primary insulation layer
140: secondary barrier
150: secondary insulation layer
200: power generation unit
210: nano power unit
211: upper electrode
212: piezoelectric
213: lower electrode
220: film layer
300: booster
400: wiring line
Claims (10)
상기 저장 탱크의 표면에 복수의 나노 발전 유닛을 구비하는 발전부;
상기 발전부로부터 발생한 전압을 승압하는 승압부; 및
상기 발전부 및 상기 승압부를 전기적으로 연결하고 승압된 전기를 선박내부로 송전하는 배선라인을 포함하고,
상기 발전부는 유체의 슬로싱 현상에 의해 상기 저장 탱크의 내벽에 가해지는 충격에너지를 상기 나노 발전 유닛에 의해 전기에너지로 변환하고,
상기 복수의 나노 발전 유닛은 상기 저장 탱크의 표면에 매트릭스 구조로 배열되고, 상기 매트릭스 구조로 배열된 복수의 나노 발전 유닛은, 동일 행 또는 열에 속하는 나노 발전 유닛을 배선라인을 통해 전기적으로 직렬로 연결하고, 이웃하는 행 또는 열을 배선라인을 통해 전기적으로 병렬로 연결하는 구조를 갖으며, 상기 직렬 또는 병렬로 연결된 나노 발전 유닛은 극저온에서 보호가능한 단열물질로 이루어진 피막층으로 피막처리된
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
A storage tank containing fluid;
A power generation unit including a plurality of nano power generation units on a surface of the storage tank;
A booster boosting a voltage generated from the power generator; And
A wiring line electrically connecting the power generation unit and the boosting unit and transmitting the boosted electricity to the inside of the ship,
The power generation unit converts the impact energy applied to the inner wall of the storage tank by the sloshing phenomenon of the fluid into electrical energy by the nano-generation unit,
The plurality of nano-generation units are arranged in a matrix structure on the surface of the storage tank, the plurality of nano-generation units arranged in the matrix structure, the nano-generation units belonging to the same row or column electrically connected in series through a wiring line And a structure in which neighboring rows or columns are electrically connected in parallel through wiring lines, and the nano-generation units connected in series or in parallel are coated with a coating layer made of an insulating material that can be protected at cryogenic temperatures.
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 나노 발전 유닛은 상기 저장 탱크의 내측 표면의 후면에 부착 및 설치되는
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 1,
The nano power generation unit is attached to and installed on the rear surface of the inner surface of the storage tank
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 나노 발전 유닛은 상기 저장 탱크의 내측 표면에 부착 및 설치되는
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 1,
The nano power generation unit is attached to and installed on the inner surface of the storage tank
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 복수의 나노 발전 유닛을 피막하는 단열 물질은 에어로겔인
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 1,
Insulating material for coating the plurality of nano-generation unit is an airgel
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 저장 탱크는 액화천연가스를 저장한 맴브레인 타입의 저장 탱크이고,
상기 맴브레인 타입의 저장 탱크는 상기 저장 탱크의 내측 벽면을 형성하고 돌출 형성된 주름부를 갖는 1차 방벽을 포함하고, 상기 나노 발전 유닛은 상기 1차 방벽의 이면에 부착 및 설치되는
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 3, wherein
The storage tank is a membrane type storage tank for storing liquefied natural gas,
The membrane type storage tank includes a primary barrier having an inner wall surface of the storage tank and having protruding wrinkles, and the nano-generation unit is attached to and installed on a rear surface of the primary barrier.
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 나노 발전 유닛은 상기 1차 방벽의 주름부 사이의 이면에 부착 및 설치되는
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 8,
The nano power generation unit is attached to and installed on the back surface between the wrinkles of the primary barrier
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
상기 저장 탱크는 해수 또는 청수를 저장하는 밸러스트 탱크 또는 오일을 저장하는 오일 탱크인
슬로싱 현상을 이용하는 나노발전기를 구비한 선박.
The method of claim 4, wherein
The storage tank is a ballast tank for storing sea water or fresh water or an oil tank for storing oil.
Vessel with nano-generator using sloshing phenomenon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100070620A KR101205346B1 (en) | 2010-07-21 | 2010-07-21 | Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100070620A KR101205346B1 (en) | 2010-07-21 | 2010-07-21 | Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120009009A KR20120009009A (en) | 2012-02-01 |
KR101205346B1 true KR101205346B1 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=45833963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100070620A KR101205346B1 (en) | 2010-07-21 | 2010-07-21 | Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101205346B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101432991B1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-08-25 | 재단법인 중소조선연구원 | Carbon mast of self generation type sailing yacht using piezoelectric element |
CN106628020A (en) * | 2016-12-08 | 2017-05-10 | 大连海事大学 | Unmanned ship specific to marine pre-warning |
KR102027506B1 (en) * | 2017-11-09 | 2019-10-01 | 삼성중공업 주식회사 | Power plant |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009521203A (en) * | 2005-12-20 | 2009-05-28 | ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーション | Coupled piezoelectric semiconductor nanogenerator |
US20090309458A1 (en) | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Nanogenerator |
-
2010
- 2010-07-21 KR KR1020100070620A patent/KR101205346B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009521203A (en) * | 2005-12-20 | 2009-05-28 | ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーション | Coupled piezoelectric semiconductor nanogenerator |
US20090309458A1 (en) | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Nanogenerator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20120009009A (en) | 2012-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3165441A1 (en) | Liquefied natural gas storage tank and insulating wall for liquefied natural gas storage tank | |
KR20110046627A (en) | Insulation panel attachment structure of an independence type liquified gas tank and attachment method thereof | |
CN105452749A (en) | Corner structure for an insulating and tight tank | |
KR101205346B1 (en) | Ship equipped with nanogenerators using sloshing effect | |
KR20130046642A (en) | Lng cargo containment | |
EP3165440A1 (en) | Liquefied natural gas storage tank and insulating wall securing device for liquefied natural gas storage tank | |
KR102478353B1 (en) | Liquid hydrogen storage tank for ship | |
KR20130113134A (en) | Lng cargo containment | |
KR20110119147A (en) | Insulation structure for independence type liquified gas tank and method for forming the insulation structure | |
RU2747546C1 (en) | Sealed heat insulation tank containing devices for fixing the main insulation panels to auxiliary insulation panels | |
KR20110051407A (en) | Independence type liquified gas tank having double insulation layer | |
KR101686507B1 (en) | Lng storage tank | |
KR101686506B1 (en) | Lng storage tank and insulation pannel thereof | |
KR20090110490A (en) | Lng storage tank structure of vessel with sloshing decreasing function | |
KR102176548B1 (en) | Membrane of tank for cryogenic fluid storage | |
KR20170011226A (en) | Liquid natural gas storage tank and insulation wall | |
KR20160004754A (en) | Lng storage tank and insulation pannel securing device thereof | |
KR20160004756A (en) | Lng storage tank and insulation pannel securing device thereof | |
US11480297B2 (en) | Membrane bonding structure and liquefied gas storage tank comprising the same | |
KR101739463B1 (en) | Lng storage tank | |
KR102165068B1 (en) | Lng storage tank and insulation pannel securing device thereof | |
KR102150085B1 (en) | Lng storage tank and insulation pannel securing device thereof | |
KR102266246B1 (en) | Insulation system of liquefied natural gas cargo hold | |
KR20110017179A (en) | Cargo having sloshing reduction structure | |
KR101739464B1 (en) | Lng storage tank |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151102 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171031 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181031 Year of fee payment: 7 |