KR101291056B1 - 선박 - Google Patents
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Abstract
압전소자를 포함하는 선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 포함하는 선박은 본 발명의 일측면에 따르면, 수압의 인가에 따라 전기를 생성하는 압전소자, 상기 압전소자를 고정하며 상기 수압이 상기 압전소자에 인가되도록 선체에 설치되는 하우징, 상기 하우징의 일측면으로부터 돌출되고, 상기 압전소자와 연결된 도선을 둘러쌈으로써 상기 도선이 상기 선체 내부로 인입되도록 하는 연결부 및 상기 선체의 홀을 통하여 물이 유입되는 것을 방지하며, 상기 선체의 홀을 관통하는 상기 연결부와 체결되는 수막부를 포함한다.
Description
본 발명은 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전소자를 포함하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 선박에서 전기(전력)를 생산하기 위해서 탄소화합물 계통의 연료를 연소하며 이는 환경오염을 유발한다. 최근 선박에서 유발되는 환경오염에 대한 규제가 강화됨에 따라 탄소화합물 계통의 연료를 사용하지 않고 친환경적인 방법을 통하여 전기(전력)을 생성할 수 있는 다양한 방법이 연구되고 있다.
친환경적으로 전기(전력)을 생성하는 방법은 여러 가지가 있으며, 압전소자는 한국공개특허 10-2011-22855과 같이 파도의 압력을 전기로 변환할 수 있다.
이와 같은 압전소자를 선박에 적용하기 위해서는 선체에 홀(hole)을 뚫어야 하는데 홀을 통하여 선체 내부로 물이 유입되면 안된다. 따라서 압전소자를 선박에 설치되는 과정에서 선체에 형성되는 홀의 개수를 줄이는 연구가 이루어져야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 포함하는 선박은 압전소자를 고정하는 하우징의 체결구조를 통하여 선체에 형성되는 홀의 개수를 줄이고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 수압의 인가에 따라 전기를 생성하는 압전소자, 상기 압전소자를 고정하며 상기 수압이 상기 압전소자에 인가되도록 선체에 설치되는 하우징, 상기 하우징의 일측면으로부터 돌출되고, 상기 압전소자와 연결된 도선을 둘러쌈으로써 상기 도선이 상기 선체 내부로 인입되도록 하는 연결부 및 상기 선체의 홀을 통하여 물이 유입되는 것을 방지하며, 상기 선체의 홀을 관통하는 상기 연결부와 체결되는 수막부를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
상기 하우징은 선박의 선수에 설치될 수 있다.
상기 하우징의 정면에는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에 대응되도록 상기 압전소자가 삽입되는 설치가이드가 상기 하우징에 형성될 수 있다.
상기 연결부의 외주면에는 나사산이 형성되고, 상기 연결부의 나사산은 상기 수막부의 내주면에 형성된 나사산과 체결될 수 있다.
충진물이 상기 선체의 홀 영역 중 상기 연결부 영역을 제외한 나머지 영역을 메울 수 있다.
상기 하우징 정면의 일부 영역에는 부식방지부가 형성될 수 있다.
상기 부식방지부는 아연이나 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
복수의 상기 압전소자는 서로 직렬 연결되어 압전소자군을 구성할수 있다.
상기 압전소자군은 복수개가 구비되며, 상기 복수의 압전소자군은 서로 병렬로 연결될 수 있다.
상기 압전소자군이 출력한 직류전기를 교류전기로 변환하는 교류변환기를 더 포함할 수 있다.
상기 선박은 축전기를 더 포함하며, 상기 압전소자군이 생성한 전력이 부하의 필요전력보다 클 경우 상기 축전기는 잉여전력을 충전하고, 상기 압전소자군이 생성한 전력이 상기 부하의 필요전력보다 작을 경우 상기 축전기는 상기 충전된 전력을 상기 교류변환기로 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 포함하는 선박은 하나의 홀을 통하여 하우징의 설치 및 압전소자와 연결된 도선의 인입이 가능하므로 압전소자의 설치를 위한 홀의 개수를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 하우징의 종단면을 나타낸다.
도 3은 도 2의 하우징의 정면도를 나타낸다.
도 4는 도 2의 압전소자가 삽입되는 설치가이드를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 하우징에 설치된 압전소자들의 연결관계를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 피복이 도선을 감싸는 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 압전소자군의 병렬 연결을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 선박에 설치된 전력 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 하우징의 종단면을 나타낸다.
도 3은 도 2의 하우징의 정면도를 나타낸다.
도 4는 도 2의 압전소자가 삽입되는 설치가이드를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 하우징에 설치된 압전소자들의 연결관계를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 피복이 도선을 감싸는 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 압전소자군의 병렬 연결을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 선박에 설치된 전력 시스템을 나타낸다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 포함하는 선박을 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 하우징의 종단면을 나타낸다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 포함하는 선박은 압전소자(110), 하우징(housing)(130), 연결부(150) 및 수막부(170)를 포함한다.
압전소자(110)는 수압의 인가에 따라 전기를 생성한다. 본 발명의 실시예에서 압전소자(110)는 수정, 전기석, 로셸염(Rochelle salt), 타이타늄산바륨(barium titanate), 인산이수소암모늄(monoammonium phosphate), 타타르산에틸렌다이아민(tartaric acid ethylene diamine) 등의 물질을 포함할 수 있다.
선박의 운항에 따라 물에 의하여 선박의 진행을 방해하는 수압이 발생한다. 이 때 수압이 선체(105)에 설치된 압전소자(110)에 가해지면 압전소자(110)는 수압에 해당되는 전기를 생성한다.
하우징(130)은 압전소자(110)를 고정하며 수압이 압전소자(110)에 인가되도록 선체(105)에 설치된다. 이와 같은 하우징(130)은 철이나 스테인레스강(stainless steel)으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(150)는 하우징(130)의 일측면으로부터 돌출되고, 압전소자(110)와 연결된 도선(190)을 둘러쌈으로써 도선(190)이 선체(105) 내부로 인입되도록 한다.
수막부(170)는 선체(105)의 홀(107)을 통하여 물이 유입되는 것을 방지하며, 선체(105)의 홀(107)을 관통하는 연결부(150)와 체결된다.
압전소자(110)가 배의 운항에 따른 수압을 효과적으로 인가받기 하여 하우징(130)은 선박의 선수에 설치될 수 있다. 압전소자(110)를 선박에 설치하고 압전소자(110)에 연결된 도선(190)을 선체(105) 내부에 인입하기 위하여 선체(105)에 홀(107)이 형성되어야 한다. 선체(105)에 홀(107)이 형성되면 외부로부터 물이 유입될 수 있으므로 물의 유입을 막기 위해 수막 작업이 이루어져야 한다. 따라서 가능한 홀(107)의 개수를 줄이는 것이 중요하다.
본 발명의 실시예의 경우 하나의 홀(107)을 통하여 압전소자(110)의 설치와 도선(190)의 인입이 이루어질 수 있다. 즉, 연결부(150)는 선체(105)의 홀(107)을 관통하여 수막부(170)와 체결되고, 도선(190)은 연결부(150) 내부를 통하여 선체(105) 내부로 인입된다. 따라서 본 발명의 실시예는 압전소자(110)의 설치를 위한 홀(107)의 개수를 줄일 수 있다.
이와 같은 압전소자(110), 하우징(130), 연결부(150) 및 수막부(170)에 대해서는 이후에 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 하우징의 정면도를 나타내며, 도 4는 도 2의 압전소자(110)가 삽입되는 설치가이드(131)를 나타낸다. 도 2의 하우징(130)에는 압전소자(110)가 설치되어 있으나, 설명의 편의를 위하여 도 3 및 도 4에는 하우징(130)에 압전소자(110)가 도시되어 있지 않다.
선박의 운항에 따라 선박의 운항을 방해하는 수압이 발생하며 수압은 하우징(130)의 정면에 가해진다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(130)의 정면에는 개구부(133)가 형성되며, 개구부(133)에 대응되도록 압전소자(110)가 삽입되는 설치가이드(131)가 형성된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 연결부(150)는 하우징(130)의 일측(예를 들어, 하우징(130)의 정면 맞은 편에 있는 하우징(130) 후면)으로부터 돌출되며 압전소자(110)와 연결된 도선(190)을 둘러싼다. 이 때 연결부(150)는 선체(105)에 형성된 홀(107)을 관통하므로 연결부(150)에 둘러싸인 도선(190)은 선체(105) 내부로 인입될 수 있다. 연결부(150)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 연결부(150)의 나사산은 수막부(170)의 내주면에 형성된 나사산과 체결될 수 있다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 수막부(170)는 제1 수막 유닛(171)과 제2 수막 유닛(173)을 포함할 수 있으며, 제1 수막 유닛(171)과 제2 수막 유닛(173) 각각은 연결부(150)가 관통되는 제1 관통홀(h1)과 제2 관통홀(h2)을 포함할 수 있다. 제1 수막 유닛(171)은 홀(107) 주변 선체(105)의 내측면(105a)에 용접될 수 있고 제2 수막 유닛(173)은 제1 관통홀(h1)과 제2 관통홀(h2)이 서로 연통되도록 제1 수막 유닛(171)에 용접될 수 있다. 제1 수막 유닛(171)이 홀(107) 주변 선체(105)의 내측면(105a)에 용접되어야 하므로 제1 수막 유닛(171)의 외경(R1)은 홀(107)의 직경(R3)보다 클 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 충진물이 선체(105)의 홀(107) 영역 중 연결부(150) 영역을 제외한 나머지 영역(RS)을 메울 수 있다. 이에 따라 홀(107)을 통한 물의 유입을 막는 수막 기능이 보다 향상될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 충진물은 스티로폼(styrofoam)이나 플라스틱(plastics)일 수 있다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 물과 접촉하는 하우징(130) 정면의 일부 영역에는 하우징(130)의 부식이나 하우징(130)에 녹조류가 부착되는 것을 방지하기 위한 부식방지부(210)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(130) 정면의 둘레에 아연이나 알루미늄으로 이루어진 부식 방지부가 부착될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 부식방지부(210)가 하우징(130) 정면의 둘레에 부착되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 개구부(133)와 개구부(133) 사이와 같은 정면의 소정 영역에 부식 방지부가 형성될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(130)에는 복수의 압전소자(110)가 설치될 수 있으며, 각 압전소자(110)에 대응되는 개구부(133)가 하우징(130)의 정면에 형성될 수 있다. 이 때 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 압전소자(110)는 서로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 하우징(130)에 제1 압전소자(110a), 제2 압전소자(110a) 및 제3 압전소자(110c)가 설치될 경우, 제2 압전소자(110b)의 음극은 제1 압전소자(110a)의 양극과 연결되고, 제2 압전소자(110b)의 양극은 제3 압전소자(110c)의 음극과 연결된다.
하나의 압전소자군(500)이 직렬 연결된 복수의 압전소자(110)를 포함할 경우, 하나의 압전소자군(500)과 연결된 도선(190)은 양극 단자와 음극 단자의 역할을 할 수 있다.
하나의 압전소자(110)가 생성하는 전압의 크기는 원하는 전압 크기보다 작을 수 있다. 따라서 복수의 압전소자(110)가 직렬로 연결되면 복수의 압전소자(110) 각각이 생성하는 전압이 서로 더해져 원하는 크기의 전압을 얻을 수 있다.
압전소자(110)가 양극과 음극을 가지고 있으므로 압전소자(110)의 양극과 음극에 해당되는 도선들(190)이 선체(105)로 인입될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 피복은 압전소자(110)의 양극용 도선(191)과 음극용 도선(193)을 감쌀 수 있으며, 이에 따라 두 가닥의 양극용 도선(191)과 음극용 도선(193)이 선체(105) 내부로 인입되는 것이 아니라 양극용 도선(191)과 음극용 도선(193)을 둘러싸는 한 가닥의 피복이 선체(105) 내부로 인입될 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 압전소자군(500)의 병렬 연결에 대하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 압전소자군의 병렬 연결을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 복수의 압전소자군(500)은 병렬 연결될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 직렬 연결된 복수의 압전소자들(110)을 포함하며, 복수의 압전소자군(500) 각각의 양극 단자는 서로 연결되고 복수의 압전소자군(500) 각각의 음극 단자는 서로 연결될 수 있다.
이와 같이 복수의 압전소자군(500)이 병렬 연결됨에 따라 원하는 크기의 전류를 얻을 수 있다. 즉, 병렬연결된 복수의 압전소자군(500)의 양극 단자와 음극 단자를 통하여 흐르는 전류는 각 압전소자군(500)이 생성하는 전류의 합이므로 병렬연결되는 압전소자군(500)의 개수를 조절함으로써 원하는 크기를 전류가 얻어질 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 직렬 연결된 압전소자(110)의 개수에 따라 하나의 압전소자군(500)이 생성하는 전압의 크기가 조절될 수 있고, 병렬 연결된 압전소자군(500)의 개수에 따라 전류의 크기가 조절될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 선박에 설치된 전력 시스템을 나타낸다.
압전소자(110)는 직류전기를 생성하므로 압전소자군(500) 역시 직류전기를 출력한다. 따라서 압전소자군(500)이 출력한 직류전기를 교류전기로 변환하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 선박은 압전소자군(500)으로부터 직류전기를 입력받아 교류전기로 변환하는 교류변환기(810)를 더 포함할 수 있다. 교류변환기(810)는 직류전기를 소정의 주파수를 지닌 교류전기로 변환한 후 교류전기를 부하(830)에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박은 축전기(850)를 더 포함할 수 있다. 압전소자군(500)이 생성한 전력이 부하(830)의 필요전력보다 클 경우 축전기(850)는 잉여전력을 충전할 수 있다. 또한 압전소자군(500)이 생성한 전력이 부하(830)의 필요전력보다 작을 경우 축전기(850)는 충전된 전력을 교류변환기(810)로 공급하여 부족전력을 보충할 수 있다.
압전소자군(500)이 생성한 전력과 필요전력의 비교는 제어부(870)에 의하여 이루어질 수 있으며, 제어부(870)는 비교 결과에 따라 제1 스위치(SW1)과 제2 스위치(SW2)를 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 압전소자군(500)이 생성한 전력이 부하(830)의 필요전력보다 클 경우, 제어부(870)는 제1 스위치(SW1)과 제2 스위치(SW2)를 각각 턴온(turn-on) 및 턴오프(turn-off)시키는 제어신호를 제1 스위치(SW1)과 제2 스위치(SW2)에 출력한다. 이에 따라 축전기(850)는 잉여전력을 저장할 수 있다. 또한 압전소자군(500)이 생성한 전력이 부하(830)의 필요전력보다 작을 경우, 제어부(870)는 제1 스위치(SW1)과 제2 스위치(SW2)를 각각 턴오프(turn-off) 및 턴온(turn-on)시키는 제어신호를 제1 스위치(SW1)과 제2 스위치(SW2)에 출력한다. 축전기(850)는 충전된 전력을 교류변환기(810)로 공급하여 부족전력을 보충할 수 있다.
도 8에는 하나의 압전소자군(500)이 직류전기를 교류변환기(500)로 출력하였으나, 복수의 압전소자군(500)이 병렬 연결될 경우, 병렬연결된 복수의 압전소자군(500)에 의하여 생성된 직류전기가 교류변환기(810)로 출력될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
Claims (11)
- 수압의 인가에 따라 전기를 생성하는 압전소자;
상기 압전소자를 고정하며 상기 수압이 상기 압전소자에 인가되도록 선체에 설치되는 하우징;
상기 하우징의 일측면으로부터 돌출되고, 상기 압전소자와 연결된 도선을 둘러쌈으로써 상기 도선이 상기 선체 내부로 인입되도록 하는 연결부; 및
상기 선체의 홀을 통하여 물이 유입되는 것을 방지하며, 상기 선체의 홀을 관통하는 상기 연결부와 체결되는 수막부
를 포함하는 선박. - 제1항에 있어서,
상기 하우징은 선박의 선수에 설치되는 선박. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하우징의 정면에는 개구부가 형성되며,
상기 개구부에 대응되도록 상기 압전소자가 삽입되는 설치가이드가 상기 하우징에 형성되는 선박. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 연결부의 외주면에는 나사산이 형성되고,
상기 연결부의 나사산은 상기 수막부의 내주면에 형성된 나사산과 체결되는 선박. - 제4항에 있어서,
충진물이 상기 선체의 홀 영역 중 상기 연결부 영역을 제외한 나머지 영역을 메우는 선박. - 제3항에 있어서,
상기 하우징 정면의 일부 영역에는 부식방지부가 형성되는 선박. - 제6항에 있어서,
상기 부식방지부는 아연이나 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박. - 제3항에 있어서,
복수의 상기 압전소자는 서로 직렬 연결되어 압전소자군을 구성하는 선박. - 제8항에 있어서,
상기 압전소자군은 복수개가 구비되며,
상기 복수의 압전소자군은 서로 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 선박. - 제9항에 있어서,
상기 압전소자군이 출력한 직류전기를 교류전기로 변환하는 교류변환기를 더 포함하는 선박. - 제10항에 있어서,
상기 선박은 축전기를 더 포함하며,
상기 압전소자군이 생성한 전력이 부하의 필요전력보다 클 경우 상기 축전기는 잉여전력을 충전하고,
상기 압전소자군이 생성한 전력이 상기 부하의 필요전력보다 작을 경우 상기 축전기는 상기 충전된 전력을 상기 교류변환기로 공급하는 선박.
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