KR101557245B1 - 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생 장치에 관한 것이고, 이러한 정전기 에너지 발생 장치를 포함한 타이어 코드지와 이러한 타이어 코드지를 포함한 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 마찰이 일어날 때 전기가 발생하는 정전기 에너지 발생장치(electrostatic generator)를 타이어에 적용하여 타이어 변형에 의한 기계적 에너지를 이용하여 전기 에너지를 발생 시킬 수 있는 장치를 개시하고자 한다.
본 발명에 따르면, 마찰이 일어날 때 전기가 발생하는 정전기 에너지 발생장치(electrostatic generator)를 타이어에 적용하여 타이어 변형에 의한 기계적 에너지를 이용하여 전기 에너지를 발생 시킬 수 있는 장치를 개시하고자 한다.
Description
본 발명은 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생 장치에 관한 것이고, 이러한 정전기 에너지 발생 장치를 포함한 타이어 코드지와 이러한 타이어 코드지를 포함한 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 마찰이 일어날 때 전기가 발생하는 정전기 에너지 발생장치(triboelectric/electrostatic energy generator)를 타이어에 적용하여 타이어 변형에 의한 기계적 에너지를 이용하여 전기 에너지를 발생 시킬 수 있는 장치를 개시하고자 한다.
운송수단에서는 화석연료 및 전기에너지를 이용하여 주행이 가능하다. 자동차를 포함한 운송수단에서는 구동계를 작동시키기 위해서는 에너지를 필요로 하며, 어떻게 하면 에너지를 적고 효율적으로 이용하여 오랫동안 운행 할 수 있을지를 고려 해야한다. 하지만 한정된 에너지를 저장하고 (화석에너지, 전기에너지, 수소에너지) 저장된 에너지만큼 주행이 가능하며 전기 에너지를 이용할 경우 저장과 충전의 한계로 인하여 제한된 주행거리를 갖는다.
운송수단에서는 주행을 위해서 일반적으로 노면과 접지력을 유지하기 위해서 차륜 외주에 타이어를 장착하여 자동차와 노면 사이에 접지부를 형성하여 고르지 않는 노면의 충격이나 차량에서 발생되는 하중을 흡수한다. 즉, 타이어는 운송 수단의 바퀴에 부착된 고무와 같은 재질로 이루어진 것으로서, 타이어는 바퀴의 회전시 지면과 직접 접촉하면서 지면의 형상에 따라 변형이 계속하여 일어나는 부분이다.
노면은 통상적으로 매끄러운 아스팔트 길이지만, 중간 중간에 과속 방지 턱과 같은 것들이 존재할 수 있고, 또한 비포장 도로를 차량이 주행할 수도 있다.
차량이 도로를 주행할 때 차량의 무게에 의해 아무리 노면이 매끄러워도 타이어의 변형은 일어나기 마련이다. 또한, 과속 방지턱이나 비포장 도로 등에서는 타이어의 변형은 더욱 크게 될 것이다.
이러한 타이어의 변형은 차량의 운행시 항상 계속하여 일어나게 되며, 이러한 변형에 따른 기계적 에너지를 이용한다면 훌륭한 에너지 하베스팅이 될 수 있을 것이다.
본 발명은 운송수단에서 전기에너지 발전의 새로운 방안으로써, 주행 중 발생하는 타이어 변형에서 발생되는 미세하고 반복되는 운동에너지(변형에 따른 기계적 에너지)를 이용하여 전기에너지를 생성하고자 한다. 또한, 본 발명의 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 이용해 타이어 공기압 측정도 하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치는, 와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질을 포함한 1개 이상의 제 1 타이어 코드지용 섬유; 및 와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸며 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유의 부도체 물질과 상이한 물질을 포함한 1개 이상의 제 2 타이어 코드지용 섬유를 포함하고, 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있으며, 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생된다.
이 경우 상기 다발에서 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있을 수 있다.
한편, 상기 다발에서 중심에 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되며, 둘레 방향을 따라서 교번적으로 서로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 내부의 타이어 코드지용 섬유들을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 다발이 복수개가 있으며, 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰; 및 상기 복수개의 다발 간의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생될 수 있고, 역시 상기 복수개의 다발이 서로 꼬임처리 되어 있을 수 있다. 상기 다발이 복수개인 경우, 각각의 다발은 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유 중 어느 하나의 섬유로만 이루어지는 것이 바람직하다. 서로 마찰이 일어나는 다발은 서로 상이한 타이어 코드지 섬유로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치는, 와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질을 포함한 1개 이상의 제 1 타이어 코드지용 섬유; 및 와이어 형상의 전극인 전도성 물질을 포함한 1개 이상의 제 2 타이어 코드지용 섬유를 포함하고, 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있으며, 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생된다.
상기 다발에서 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있을 수 있으며, 상기 다발에서 중심에 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되며, 둘레 방향을 따라서 교번적으로 서로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 내부의 타이어 코드지용 섬유들을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 다발이 복수개가 있으며, 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰; 및 상기 복수개의 다발 간의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생될 수 있다. 상기 복수개의 다발이 서로 꼬임처리 되어 있을 수 있다. 상기 다발이 복수개인 경우, 각각의 다발은 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유 중 어느 하나의 섬유로만 이루어지는 것이 바람직하고, 서로 마찰이 일어나는 다발은 서로 상이한 타이어 코드지 섬유로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 위에서 설명한 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 포함한 타이어 코드지를 개시하고 있고, 또한 위에서 설명한 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 포함한 타이어 코드지를 포함한 타이어를 개시하고 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위에서 설명한 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 이용하여, 타이어의 구동시 상기 정전기 에너지 발생장치로부터 발생되는 전기 에너지 발생 신호를 수집하여, 타이어의 공기압의 정상 여부를 판단할 수 있는 타이어 공기압 측정 센서도 개시하고 있다.
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어는 운송수단에서 발생되는 타이어 변형 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산해 낼 수 있다. 이는 내연기관 뿐만 아니라 전기자동차, 수소자동차에 사용되는 배터리를 충전할 수 있는 전기에너지 발전이 가능하여 결과적으로 주행가능 거리 및 연비(km/L, km/kW)를 증가 시킬 수 있다. 또한, 타이어 공기압 측정도 가능할 것이다.
도 1은 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어의 예시적 모습을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어 코드지의 예시적 모습을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 3b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 구동 원리의 예시적 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어 코드지의 예시적 모습을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 3b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 구동 원리의 예시적 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 발명의 명세서에서 타이어 코드지용 섬유란, 타이어 코드지를 만드는데 이용되는 섬유 가닥을 의미하는 것으로서, 섬유 가닥이란 파이프, 와이어 형태의 긴 형태의 섬유를 의미한다. 여기서 섬유란, 매우 가늘고 긴 구조물을 의미한다. 이러한 타이어 코드지용 섬유 가닥들이 연사, 방직 등이 되어 타이어 코드지를 형성하게 된다.
도 1은 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어의 예시적 모습을 도시한다.
도 1에서 보는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어 코드지를 포함한 타이어의 구조는, 지면과 맞닿는 트레드(tread), 그 안쪽의 타이어 코드지(tire cord fabric), 그 내부의 방사형 플라이(radial plies), 및 그 내부의 내부 라이너(inner liner)를 포함한다. 일반적인 타이어는 타이어 형성 유지 및 외부에서 발생되는 압력과 충격 내구성을 위해 카커스 내부에 타이어 코드지를 이용하며 타이어의 수명을 연장시켜주는 보강재로 사용된다. 여기서 타이어 코드지에 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 에너지 발생장치가 포함되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 에너지 발생장치가 적용된 타이어 코드지의 예시적 모습을 도시한다.
도 2에서 보는 것처럼 타이어 코드지는 복수개의 타이어 코드지용 섬유들이 꼬인 형태를 이루어 전체적으로 시트 형상을 갖는 타이어 코드지를 이루게 된다. 타이어 코드지는 타이어 코드지용 섬유들이 연사, 방직 등이 된 것으로서, 타이어 코드지용 섬유들은 타이어 코드지를 만드는데 이용되는 섬유 가닥을 의미하는 것으로서, 섬유 가닥이란 파이프, 와이어 형태의 긴 형태의 섬유를 의미한다. 도 3 이후에서 볼 수 있는 것처럼 각각의 타이어 코드지용 섬유는 긴 와이어, 파이프 형태를 갖고 있음을 확인할 수 있다. 추가적으로 설명을 덧붙이면, 타이어 변형에 의한 타이어 코드지 섬유간 마찰이 일어날 수 있는 구조는 연사 형태에 따라 섬유의 꼬임 방법에 따라 제연, 편연 및 특수연, 장식연 등 적용 가능하다. 또한, 이종소재의 제직 형태에 따라 평직, 능직, 주자직 등 마찰이 일어 날수 있는 직물 조직으로 적용 가능하다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다.
도 3a를 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치는, 제 1 타이어 코드지용 섬유(1) 및 제 2 타이어 코드지용 섬유(2)를 포함한다. 편의상 도면 부호를 각각 (1), (2)로 붙였으나, 서로 바뀔 수 있음은 당업자에게 자명하다.
제 1 타이어 코드지용 섬유(1)는 와이어 형상의 전극인 전도성 물질(30); 및 이 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질(10)을 포함한다. 도 3a에서 보는 것처럼, 타이어 코드지용 섬유는 내부의 전도성 물질 및 이를 감싸는 부도체 물질로 이루어진 긴 와이어 또는 파이프 형상의 섬유이다.
전도성 물질은 와이어 형태와 같이 길고 가는 형상을 가지며, 전기적 전도성을 갖는 도체 물질이면 가능하며, 대표적인 예로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 산화인듐주석(ITO), 전도성고분자(PEDOT:PSS)가 있다. 이러한 전도성 물질은 전극 역할을 수행하게 된다.
부도체 물질(10)은 제 2 타이어 코드지용 섬유의 물질(20)과 마찰에 의해 마찰 전기 및 정전기의 생성이 가능한 물질로서, 폴리에스테르계, 나일론, 레이온 등의 폴리머 계열 또는 부도체 물질 등으로서 타이어 코드지에 이용 가능한 물질이 이용될 수 있다.
제 2 타이어 코드지용 섬유(2)는 와이어 형상의 전극인 전도성 물질(30); 및 이 전도성 물질의 외주면을 감싸는 물질(20)을 포함한다. 제 2 타이어 코드지용 섬유의 물질(20)은 제 1 타이어 코드지용 섬유의 부도체 물질(10)과는 상이한 물질이며, 이는 부도체 또는 도체 모두가 이용될 수 있으며, 역시 타이어 코드지에 사용될 수 있는 물질이다.
위에서 설명한 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있다. 이에 의해 운송 수단의 주행시 타이어가 노면과 접촉하여 변형이 일어날 때 그러한 운동에너지에 의해 제 1 타이어 코드지 섬유와 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰이 발생되고, 이에 의해 마찰 전기가 발생되는 것이다.
한편, 마찰 전기의 발생을 크게 하기 위해서는 제 1 타이어 코드지의 물질(10)과 제 2 타이어 코드지의 물질(20), 즉 마찰되는 두 물질간의 대전 특성이 서로 상이한 것이 바람직하다. 대전 특성이 서로 상이하다는 것은 대전 특성은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 서로 다른 위치에 배치된 것을 의미하며, 그 대전 특성의 차이가 클수록 더 큰 마찰 전기가 발생될 수 있다.
또한, 위에서 설명한 타이어 코드지용 섬유들의 다발에서 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있다. 이는 마치 실의 연사 방식에서 복수의 실이 꼬여 있는 형태를 의미하며, 이에 의해 섬유의 다발이 꼬여서 하나의 실과 같은 형태가 되고, 이러한 실들이 방직(직조)되어 도 2와 같이 타이어 코드지와 같은 시트 형태를 이루어 도 1에서와 같이 타이어에 장착되는 것이다. 또한, 이러한 섬유 다발이 꼬임처리 됨으로써, 타이어의 변형에 대해 더욱 마찰이 잘 일어날 수 있는 구조가 되므로, 발생되는 마찰 전기 또한 크게 될 수 있다.
한편, 마찰 전기가 효율적으로 발생되기 위해서 제 1 타이어 코드지의 물질(10)과 제 2 타이어 코드지의 물질(20)이 상이한 것이 바람직한데, 특히 이러한 타이어 코드지용 섬유가 다발을 이룰 때 도 3a-3b에서와 같이 다발에서 중심에 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되며, 계속하여 둘레 방향을 따라 교번적으로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 배치되는 것이 바람직하다.
이에 의해 섬유 다발의 단면에서 볼 때 원의 중심에서부터 바깥쪽으로 층마다 서로 상이한 코드지용 섬유들이 배치되므로 타이어의 변형시 서로 상이한 타이어 코드지 물질이 마찰되어 마찰 전기가 효율적으로 발생될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다. 도 3b를 참고하여 설명하면, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치는, 제 1 타이어 코드지용 섬유(1) 및 제 2 타이어 코드지용 섬유(2)를 포함한다.
제 1 타이어 코드지용 섬유(1)는 와이어 형상의 전극인 전도성 물질(50); 및 이 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질(40)을 포함한다. 도 3b에서 보는 것처럼, 타이어 코드지용 섬유는 내부의 전도성 물질 및 이를 감싸는 부도체 물질로 이루어진 긴 와이어 또는 파이프 형상의 섬유이다.
전도성 물질은 와이어 형태와 같이 길고 가는 형상을 가지며, 전기적 전도성을 갖는 도체 물질이면 가능하며, 이에 대한 특별한 추가적인 한정은 없다. 이러한 전도성 물질은 전극 역할을 수행하게 된다.
부도체 물질(40)은 제 2 타이어 코드지용 섬유와 마찰에 의해 마찰 전기 및 정전기의 생성이 가능한 물질로서, 폴리에스테르계, 나일론, 레이온 등의 폴리머 계열 또는 부도체 물질 등으로서 타이어 코드지에 이용 가능한 물질이 이용될 수 있다.
제 2 타이어 코드지용 섬유(2)는 와이어 형상의 전도성 물질(50)을 포함한다. 제 2 타이어 코드지용 섬유의 물질은 제 1 타이어 코드지용 섬유의 부도체 물질(40)과는 상이한 도체 물질이다. 물론 제 2 타이어 코드지용 섬유(2)도 내부에 전도성 물질을 포함하고, 이를 다시 전도성 물질이 감싸는 형태가 가능한 것은 당연하다.
위에서 설명한 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있다. 이에 의해 운송 수단의 주행시 타이어가 노면과 접촉하여 변형이 일어날 때 그러한 운동에너지에 의해 제 1 타이어 코드지 섬유와 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰이 발생되고, 이에 의해 마찰 전기가 발생되는 것이다.
한편, 마찰 전기의 발생을 크게 하기 위해서는 제 1 타이어 코드지의 물질(40)과 제 2 타이어 코드지의 물질(50), 즉 마찰되는 두 물질간의 대전 특성이 서로 상이한 것이 바람직하다. 대전 특성이 서로 상이하다는 것은 대전 특성은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 서로 다른 위치에 배치된 것을 의미하며, 그 대전 특성의 차이가 클수록 더 큰 마찰 전기가 발생될 수 있다.
또한, 위에서 설명한 타이어 코드지용 섬유들의 다발에서 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있다. 또한, 이러한 섬유 다발이 꼬임처리 됨으로써, 타이어의 변형에 대해 더욱 마찰이 잘 일어날 수 있는 구조가 되므로, 발생되는 마찰 전기 또한 크게 될 수 있다.
한편, 마찰 전기가 효율적으로 발생되기 위해서 제 1 타이어 코드지의 물질(40)과 제 2 타이어 코드지의 물질(50)이 상이한 것이 바람직한데, 특히 이러한 타이어 코드지용 섬유가 다발을 이룰 때 도 3a-3b에서와 같이 다발에서 중심에 제 1 타이어 코드지용 섬유와 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되며, 계속하여 둘레 방향을 따라 교번적으로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 배치되는 것이 바람직하다.
이에 의해 섬유 다발의 단면에서 볼 때 원의 중심에서부터 바깥쪽으로 층마다 서로 상이한 코드지용 섬유들이 배치되므로 타이어의 변형시 서로 상이한 타이어 코드지 물질이 마찰되어 마찰 전기가 효율적으로 발생될 수 있다.
도 4a-4b는 본 발명의 실시예들에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 모습을 도시한다. 도 4a-4b는 도 3a-3b에서 설명한 타이어 코드지용 섬유들의 다발과 다발 끼리의 마찰에 의한 정전기 에너지 발생 모습을 도시한다.
도 4a-4b에서 보는 것처럼, 복수개의 다발이 존재하고, 이러한 복수개의 다발은 꼬임처리가 되어 있을 수 있으며, 이러한 꼬임 처리에 의해 최종적으로 도 2와 같은 모습이 나올 수 있다. 도 4a-4b의 실시예에서는 도 3a-3b에서 설명한 타이어 코드지 섬유들 간의 마찰 뿐만 아니라 다발 간의 마찰도 발생되어 마찰 전기가 발생되게 된다.
이 경우 각각의 다발은 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유 중 어느 하나의 섬유로만 이루어지는 실시예도 존재한다. 이러한 실시예에서는 타이어 코드지 섬유 간의 마찰 보다는 다발 간의 마찰에 의한 마찰 전기 발생에 초점이 맞추어진 실시예이고, 이러한 실시예가 도 4a 및 4b에서 도시되고 있다. 또한, 이러한 실시예에서는 서로 마찰이 일어나는 다발은 서로 상이한 타이어 코드지 섬유로 이루어지는 것이 마찰 전기의 발생 효율을 극대화시킬 수 있으므로 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 구동 원리의 예시적 모습을 도시한다.
도 5는 도 4a-4b의 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치의 일 실시예의 모습으로써, 타이어의 변형이 일어남에 따라 다발 끼리의 마찰 및 섬유들 간의 마찰이 발생되고 이에 의해 마찰 전기 및 정전기가 발생됨을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치는 타이어의 공기압을 측정하는 센서로도 활용 가능하다.
이는 타이어의 구동시 상기 정전기 에너지 발생장치로부터 발생되는 전기 에너지 발생 신호를 수집하여, 타이어의 공기압의 정상 여부를 판단하는 것이다. 즉, 타이어가 정상적인 공기 압력에서 벗어나서 그 이상이거나 이하일때는 마찰에 의해 발생되는 정전기 에너지의 반복되는 포텐셜의 변화가 크거나 작아지기 때문에 발생되는 전기 에너지 발생 시그널을 통하여 타이어의 공기압의 정상 여부의 판단이 가능하기 때문이다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (17)
- 와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질을 포함한 1개 이상의 제 1 타이어 코드지용 섬유; 및
와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸며 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유의 부도체 물질과 상이한 물질을 포함한 1개 이상의 제 2 타이어 코드지용 섬유를 포함하고,
상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있으며,
상기 다발에서 중심에 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되고,
둘레 방향을 따라서 교번적으로 서로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 내부의 타이어 코드지용 섬유들을 둘러싸도록 배치되며,
상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생되는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 다발에서 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 다발이 복수개가 있으며,
상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰; 및
상기 복수개의 다발 간의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생되는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 복수개의 다발이 서로 꼬임처리 되어 있는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 다발이 복수개인 경우,
각각의 다발은 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유 중 어느 하나의 섬유로만 이루어진,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 6 항에 있어서,
서로 마찰이 일어나는 다발은 서로 상이한 타이어 코드지 섬유로 이루어진,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 와이어 형상의 전극인 전도성 물질; 및 상기 전도성 물질의 외주면을 감싸는 부도체 물질을 포함한 1개 이상의 제 1 타이어 코드지용 섬유; 및
와이어 형상의 전극인 전도성 물질을 포함한 1개 이상의 제 2 타이어 코드지용 섬유를 포함하고,
상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유는 서로 길이 방향을 따라 접촉 가능하게 배열되어 다발을 이루고 있으며,
상기 다발에서 중심에 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유 중 어느 하나가 위치하고, 그 둘레에 나머지 타이어 코드지용 섬유들이 배치되고,
둘레 방향을 따라서 교번적으로 서로 상이한 타이어 코드지용 섬유들이 내부의 타이어 코드지용 섬유들을 둘러싸도록 배치되며,
상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생되는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 다발에서 상기 제 1 타이어 코드지용 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지용 섬유가 꼬임처리 되어 있는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 삭제
- 제 8 항에 있어서,
상기 다발이 복수개가 있으며,
상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유의 마찰; 및
상기 복수개의 다발 간의 마찰에 의해 마찰 전기가 발생되는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 복수개의 다발이 서로 꼬임처리 되어 있는,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 다발이 복수개인 경우,
각각의 다발은 상기 제 1 타이어 코드지 섬유와 상기 제 2 타이어 코드지 섬유 중 어느 하나의 섬유로만 이루어진,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 13 항에 있어서,
서로 마찰이 일어나는 다발은 서로 상이한 타이어 코드지 섬유로 이루어진,
타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치.
- 제 1 항 내지 제 2 항, 제4항 내지 제9항 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 포함한, 타이어 코드지.
- 제 1 항 내지 제 2 항, 제4항 내지 제9항 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 타이어 코드지용 섬유를 이용한 정전기 에너지 발생장치를 포함한 타이어 코드지를 포함한, 타이어.
- 제 16 항에 따른 타이어를 포함하고,
상기 타이어의 구동시 상기 정전기 에너지 발생장치로부터 발생되는 전기 에너지 발생 신호를 수집하여, 타이어의 공기압의 정상 여부를 판단하는,
타이어 공기압 측정 센서.
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