KR101652293B1 - 마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품 - Google Patents
마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품 Download PDFInfo
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Abstract
마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품이 게시된다. 본 발명의 실시예에 따른 직물형 마찰전력 자가발전장치는, 직물제품에 부착되어 전기에너지를 생산하는 직물형 마찰전력 자가발전장치(100)로서, 전기전도성 섬유로 구성된 전극부재(111); 및 측면상 전극부재(111)로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부(114)를 형성하도록 전극부재(111)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)(113)로 구성된 제 1 마찰부재(112);를 구비하는 제 1 마찰부(110); 전기전도성 섬유로 구성된 전극부재(121); 및 측면상 전극부재(121)로부터 소정 높이만큼 돌출되는 돌기부(124)를 형성하도록 전극부재(121)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사(113)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)(123)로 구성된 제 2 마찰부재(122);를 구비하는 제 2 마찰부(120); 및 상기 제 1 마찰부(110)의 전극부재(111) 및 제 2 마찰부(120)의 전극부재(121)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부재(122)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공하는 전력인출부(130);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
Description
본 발명은 직물제품에 적용될 수 있는 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모든 직물 형태의 제품에 장착될 수 있는 유연하고 간단한 구조의 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물제품에 관한 것이다.
최근, 생활수준의 향상과 수요자의 다양한 욕구에 의해 다양한 디자인을 가진 수많은 종류의 의복이 제조되고 있으며, 또한 각 기능에 따른 특수의복 역시 다양하게 출시되고 있다. 따라서 의복은 단순히 신체를 보호하기 위한 하나의 수단에서 점차 벗어나 여러 가지 기능을 구비한 하나의 장치로 발전하고 있다. 예를 들어, 산악 등반을 위한 등산복, 특수 작업자들을 위한 안전복, 군인을 위한 전투복, 스포츠 운동을 위한 트레이닝 복, 혹한에 대응하기 위한 방한복 등은 각 용도에 맞게 그 기능성을 부각시킨 의복으로써, 점차 이러한 특정 기능이 추가된 의복의 생산량이 증대되는 추세에 있다.
한편, 전 세계적으로 화석 연료 사용에 따른 환경오염 문제, 에너지 고갈 문제 등이 심각하게 대두되면서, 현재 대체 에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대체 에너지로는 풍력 에너지, 수력 에너지, 태양 에너지, 바이오 에너지 등이 각광받고 있다. 대체 에너지들은 깨끗하고 고갈될 염려가 없을 뿐 아니라 무공해 재생이 가능하다는 장점이 있다. 반면 에너지 밀도가 너무 낮아 많은 양의 에너지를 필요로 하는 곳에서는 실용성이 적고, 태양열이나 풍력은 기후에 영향을 받기 때문에 보조 발전 시설이 필요하며, 다른 대체 에너지들도 효율성이나 경제성이 적다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 세계 각국에서는 화석 연료와 원자력을 대체할 수 있고, 환경과 인체에 해를 입히지 않으면서도 오랜 기간에 걸쳐 대량으로 사용할 수 있는 대체 에너지 개발에 노력하고 있다.
상술한 최근 기술 동향들을 근간으로 하여 의복 착용자의 마찰정전기를 이용하여 전기 에너지 등으로 변환하는 자가발전 의복의 필요성이 대두되고 있다.
종래 기술에 따른 자가발전 의복에 장착되는 자가발전장치는, 유도기전력 발생부재, 압전 소재 또는 마찰정전기 등을 이용하는 형태가 대부분이다.
도 1에는 종래 기술에 따른 유도기전력 발생부재를 구비하는 자가발전장치를 장착한 의복(10)을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래기술의 자가발전장치는 옷소매에 장착되는 자석부(21), 옷 몸통부에 장착되는 코일부(22) 및 커패시터부(23)를 포함하는 구성이다. 이러한 구성을 갖는 자가발전장치는 유도기전력을 발생시키는 구성으로서, 자석부(21), 코일부(22) 및 커패시터부(23)를 포함하고 있어야 하므로, 부피가 커지게 되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 부피가 커짐으로 인해 착용자는 이물감을 느끼게 되는 문제점이 발생하게 된다. 더욱이, 종래기술에 따른 자가발전장치는 내구성이 낮아 장시간 동안 전력을 생산할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은, 모든 직물 형태의 직물제품에 부착될 수 있는 간단하고 유연한 구조로 직물형 마찰전력 자가발전장치를 구성함으로써, 직물제품 사용자에게 이물감 또는 불편함을 주지 않으면서, 일상 생활, 운동 또는 직물제품 운용 중 발생하는 마찰에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하거나 외부전자장치에 공급할 수 있는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물제품을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자가발전장치는, 직물제품에 부착되어 전기에너지를 생산하는 직물형 마찰전력 자가발전장치로서,
전기전도성 섬유로 구성된 전극부재; 및 측면상 전극부재로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부를 형성하도록 전극부재의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)로 구성된 제 1 마찰부재;를 구비하는 제 1 마찰부;
전기전도성 섬유로 구성된 전극부재; 및 측면상 전극부재로부터 소정 높이만큼 돌출되는 돌기부를 형성하도록 전극부재의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)로 구성된 제 2 마찰부재;를 구비하는 제 2 마찰부; 및
상기 제 1 마찰부의 전극부재 및 제 2 마찰부의 전극부재와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공하는 전력인출부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재를 구성하는 다수의 돌기부는 제 1 마찰부재의 표면적을 증대시키는 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극부재는 전기전도성 은사 또는 전도사(conductive yarn)로 구성된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극부재는 금속섬유로서,
금속 하이브리드 섬유, 니켈 섬유, 구리 섬유, 은사(silver yarn)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 서로 맞닿는 각각의 표면에 요철구조를 구비하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자수(刺繡, embroidery)는 새틴(satin) 자수, 파일(pile) 자수, 측면상 입체구조를 형성하는 자수 또는 상기 자수를 이용한 응용 자수 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 섬유사는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유고,
상기 제 2 섬유사는 제 1 섬유사와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있다.
이 경우, 상기 인조섬유는,
레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력인출부는, 제 1 마찰부의 전극부재 및 제 2 마찰부의 전극부재와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 자가발전장치는, 직물제품에 부착되어 전기에너지를 생산하는 직물형 마찰전력 자가발전장치로서,
섬유로 구성된 기초원단; 측면상 기초원단으로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부를 형성하도록 기초원단의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)로 구성된 제 1 마찰부재; 및 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 상기 기초원단의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되는 전극부재를 구비하는 제 1 마찰부;
섬유로 구성된 기초원단; 측면상 기초원단으로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부를 형성하도록 기초원단의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)로 구성된 제 2 마찰부재; 및 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 상기 기초원단의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되는 전극부재를 구비하는 제 2 마찰부; 및
상기 제 1 마찰부의 전극부재 및 제 2 마찰부의 전극부재와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공하는 전력인출부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 서로 맞닿는 각각의 표면에 요철구조를 구비하는 구성일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 섬유사는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유고,
상기 제 2 섬유사는 제 1 섬유사와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있다.
이 경우, 상기 인조섬유는,
레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력인출부는, 제 1 마찰부의 전극부재 및 제 2 마찰부의 전극부재와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 자가발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물제품을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 자가발전장치는, 직물제품 사용자의 일상생활 또는 운동 중 발생하는 마찰 생성 부위에 부착될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 유연한 구조의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 포함함으로써 유연한 특성의 직물형 마찰전력 자가발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 유연한 구조의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 포함함으로써 직물제품 사용자에게 이물감 또는 불편함을 주지 않으면서, 평상시의 활동만으로도 전기에너지를 생산할 수 있으며, 전기에너지 생산을 위한 추가적인 환경오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부가 모두 직물 형태로 구성되므로, 내구성이 높고, 장시간 동안 마찰전기에너지를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부가 모두 직물 형태로 구성되므로, 직물제품과 함께 세탁이 가능하고, 경우에 따라서, 분리하였다 재 부착시킬 수 있으므로, 종래 기술에 따른 자가발전장치에 비해 더욱 편리하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 간단한 방법에 의해 제작할 수 있으므로, 종래 기술에 따른 자가발전장치에 비해 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치는, 모든 직물제품 즉, 직물로 구성된 스포츠 용품, 직물형 생활용품, 직물로 구성된 의복 예를 들어, 일상생활 의류, 스포츠 의류, 군인의 전투복, 산악 등반 의류, 긴급 구조 의류 등에 장착되어 전력 공급이 어려운 상황에서도 용이하게 전력을 생산하여 사용자가 휴대하는 전자장치의 보조/독립 전원 장치 역할을 수행할 수 있다.
도 1은 직물제품에 장착되어 전력을 생산하는 종래 기술에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자가발전장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 겹쳐 배열한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 4의 A - A'선 절단면도이다.
도 8은 도 5의 B - B'선 절단면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 자가발전장치를 통해 마찰전기에너지가 발생되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 10은, 은(silver) 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 11은, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 12는, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 13은, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 14는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 15는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 17은 도 12에 도시된 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 나타내는 측면 모식도이다.
도 18은 본 발명에 따른 자가발전장치가 활용되는 모습을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 자가발전장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 겹쳐 배열한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 4의 A - A'선 절단면도이다.
도 8은 도 5의 B - B'선 절단면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 자가발전장치를 통해 마찰전기에너지가 발생되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 10은, 은(silver) 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 11은, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 12는, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 13은, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 14는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 15는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 17은 도 12에 도시된 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 나타내는 측면 모식도이다.
도 18은 본 발명에 따른 자가발전장치가 활용되는 모습을 나타내는 사진이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 자가발전장치를 나타내는 개념도가 도시되어 있고, 도 3은 도 2에 도시된 자가발전장치를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 자가발전장치(100)는, 제 1 마찰부(110), 제 2 마찰부(120) 및 전력인출부(130)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제 1 마찰부(110)는 전극부재(111) 및 제 1 마찰부재(112)로 구성될 수 있다. 이때, 전극부재(111)는 전기전도성 섬유로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 마찰부재(112)는 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(113)로 구성될 수 있다.
제 2 마찰부(120)는 전극부재(121) 및 제 2 마찰부재(122)로 구성될 수 있다. 이때, 전극부재(121)는 전기전도성 섬유로 구성될 수 있다. 또한, 제 2 마찰부재(122)는 제 1 섬유사(113)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(123)로 구성될 수 있다.
전력인출부(130)는 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부재(122)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공할 수 있다. 이때, 전력인출부(130)는 제 1 마찰부(110)의 전극부재(111) 및 제 2 마찰부(120)의 전극부재(121)와 전기적으로 연결됨이 바람직하다.
경우에 따라서, 전력인출부(130)는, 제 1 마찰부(110)의 전극부재(111) 및 제 2 마찰부(120)의 전극부재(121)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부재(122)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로(131)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 전력인출부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 정류회로(131)를 통해 정류된 전류를 저장하는 전력저장부(132) 및 전력저장부(132)에 저장된 전력을 외부기기에 공급할 수 있는 전기접속단자(133)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 자가발전장치(100)는, 제 1 마찰부(100)와 제 2 마찰부(120)의 마찰에 의해 발생하는 마찰정전기를 전기에너지로 저장하거나 외부기기에 공급하여 활용할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 나타내는 평면모식도가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 도 4 및 도 5에 도시된 마찰부(제 1 마찰부, 제 2 마찰부)를 겹쳐 배열한 상태를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 4의 A - A'선 절단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 5의 B - B'선 절단면도가 도시되어 있다.
우선 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 제 1 마찰부재(112) 및 제 2 마찰부재(122)는 전극부재(111, 121)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 마찰부재(112) 및 제 2 마찰부재(122)를 전극부재(111, 121)의 일측면에 형성시키는 방법은, 측면상 전극부재(111, 121)로부터 소정 높이(H)만큼 돌출되는 다수의 돌기부(114, 124)를 형성하도록 전극부재(111, 121)의 일측면에 제 1 섬유사(113) 또는 제 2 섬유사(123)를 고정시킬 수 있는 방법이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 다수의 입체 돌기 구조 형상을 형성하는 자수(刺繡, embroidery)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 언급한 자수는 새틴(satin) 자수, 파일(pile) 자수, 측면상 입체구조를 형성하는 자수 또는 상기 자수를 이용한 응용 자수일 수 있다. 다수의 입체 돌기 구조 형상을 형성시킬 수 있는 자수 방법이라면 이에 한정되지 않음은 물론이다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 섬유사(113) 및 제 2 섬유사(123)는 전극부재(111, 121)의 일측면에 다수의 돌기부(114)를 형성함으로써, 전극부재(111, 121)의 일측면에 요철구조를 형성시킬 수 있다.
따라서 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 직물형 마찰전력 자가발전장치(100)는, 제 1 마찰부(110) 및 제 2 마찰부(120)에 의해 생성되는 마찰정전기를 더욱 효율적으로 생산해낼 수 있고, 결과적으로 활용가능한 전기에너지를 더욱 효율적으로 생산해낼 수 있다.
한편, 상기 언급한 전극부재(111, 121)는 전기전도성 은사 또는 전도사(conductive yarn)로 구성된 것일 수 있다.
또한, 경우에 따라서, 상기 언급한 전극부재(111, 121)는 금속섬유로서,
금속 하이브리드 섬유, 니켈 섬유, 구리 섬유, 은사(silver yarn)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
한편, 제 1 마찰부재(112)를 구성하는 제 1 섬유사(絲)(113)는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있고, 이때, 제 2 마찰부재(122)를 구성하는 제 2 섬유사(絲)(123)는 제 1 섬유사(113)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있다.
구체적으로, 천연섬유는, 면, 마, 모 및 견으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
또한, 상기 언급한 인조섬유는, 레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
도 9에는 도 3에 도시된 자가발전장치를 통해 마찰전기에너지가 발생되는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 제 1 마찰부(110)의 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부(120)의 제 2 마찰부재(122)는 서로 전기음성도의 차이를 가지는 섬유로서, 서로 맞닿아 마찰될 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 전기에너지를 생산할 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 마찰부(110)와 제 2 마찰부재(120)가 서로 맞닿아 접촉이 발생하여 마찰이 이루어지면, 전기음성도 차이에 따라 제 1 마찰부(110)는 음극으로 대전되고, 제 2 마찰부(120)는 양극으로 대전된다. 이때 제 1 마찰부(110)의 이동이 발생하면, 마찰면의 정전기력으로 인하여 제 1 마찰부(110)에서 제 2 마찰부(120)로 전자가 이동된다. 이때 또다시 제 1 마찰부(110)가 초기 위치로 돌아오게 되면 이동했던 전자들이 다시 원래의 제 1 마찰부(110)로 돌아오게 된다. 이때, 제 1 마찰부(110)와 제 2 마찰부(120) 사이에 전기적으로 연결되는 전력인출부(130)를 마련함으로써 마찰정전기를 전기에너지로 변화하여 활용할 수 있다.
도 10에는, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어있다.
구체적으로, 도 10에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 새틴(satin) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 10을 참조하면, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 0.14 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 11에는, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 11에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 파일(pile) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 11을 참조하면, 은사(silver yarn)로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 1.70 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 12에는, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 12에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 구리 섬유로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 새틴(satin) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 12를 참조하면, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 1.30 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 13에는, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 13에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 구리 섬유로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 파일(pile) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 13을 참조하면, 구리 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 11.50 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 14에는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 14에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 새틴(satin) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 14를 참조하면, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 새틴(satin) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 1.45 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 15에는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산한 후, 생산된 전력을 측정하여 그 결과값을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 15에 도시된 결과값을 획득한 직물형 마찰전력 자가발전장치의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부는, 니켈 섬유로 구성된 전극부재를 포함하는 구성이다. 또한, 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부의 각각의 일측면에 형성된 제 1 마찰부재 및 제 2 마찰부재는, 폴리에스터(polyester) 섬유사(絲) 및 레이온(rayon) 섬유사(絲)를 파일(pile) 자수에 의해 전극부재의 일측면에 형성한 것이다.
도 13을 참조하면, 니켈 섬유로 구성된 전극부재 및 파일(pile) 자수에 의해 형성된 마찰부를 포함하는 자가발전장치를 이용하여 전력을 생산하면, 대략 12.00 V의 개방회로전압(open circuit voltage)이 발생하는 것을 알 수 있다.
도 16에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자가발전장치를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 17에는 도 12에 도시된 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 나타내는 측면 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 자가발전장치(200)는, 제 1 마찰부(210), 제 2 마찰부(220) 및 전력인출부(230)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제 1 마찰부(210)는 기초원단(211), 제 1 마찰부재(212) 및 전극부재(215)를 포함하는 구성일 수 있다. 기초원단(211) 은사(silver yarn)섬유로 구성되고, 제 1 마찰부재(212)는 측면상 기초원단(211)으로부터 소정 높이(H)만큼 돌출되는 다수의 돌기부(214)를 형성하도록 기초원단(211)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)(213)로 구성될 수 있다. 또한, 전극부재(215)는 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 기초원단(211)의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되어 형성될 수 있다.
제 2 마찰부(220)는 기초원단(221), 제 2 마찰부재(222) 및 전극부재(225)를 포함하는 구성일 수 있다. 기초원단(221) 은사(silver yarn) 섬유로 구성되고, 제 2 마찰부재(222)는 측면상 기초원단(221)으로부터 소정 높이(H)만큼 돌출되는 다수의 돌기부(224)를 형성하도록 기초원단(221)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사(213)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)(223)로 구성될 수 있다. 또한, 전극부재(225)는 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 기초원단의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되어 형성될 수 있다.
전력인출부(230)는, 전력인출부(230)는 제 1 마찰부재(212)와 제 2 마찰부재(222)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공할 수 있다. 이때, 전력인출부(230)는 제 1 마찰부(210)의 전극부재(215) 및 제 2 마찰부(220)의 전극부재(225)와 전기적으로 연결됨이 바람직하다.
경우에 따라서, 전력인출부(230)는, 제 1 마찰부(210)의 전극부재(215) 및 제 2 마찰부(220)의 전극부재(225)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(212)와 제 2 마찰부재(222)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로(231)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 전력인출부(230)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 정류회로(231)를 통해 정류된 전류를 저장하는 전력저장부(232) 및 전력저장부(232)에 저장된 전력을 외부기기에 공급할 수 있는 전기접속단자(233)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 제 1 섬유사(213) 및 제 2 섬유사(223)는 기초원단(211, 221)의 일측면에 다수의 돌기부(214, 224)를 형성함으로써, 기초원단(211, 221)의 일측면에 요철구조를 형성시킬 수 있다.
따라서 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 직물형 마찰전력 자가발전장치(200)는, 제 1 마찰부(210) 및 제 2 마찰부(220)에 의해 생성되는 마찰정전기를 더욱 효율적으로 생산해낼 수 있고, 결과적으로 활용가능한 전기에너지를 더욱 효율적으로 생산해낼 수 있다.
한편, 제 1 마찰부재(212)를 구성하는 제 1 섬유사(絲)(213)는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있고, 이때, 제 2 마찰부재(222)를 구성하는 제 2 섬유사(絲)(223)는 제 1 섬유사(213)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유일 수 있다.
구체적으로, 천연섬유는, 면, 마, 모 및 견으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
또한, 상기 언급한 인조섬유는, 레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
도 18에는 본 발명에 따른 자가발전장치가 활용되는 모습을 나타내는 사진이 도시되어 있다.
상기 언급한 여러 실시예에 따른 자가발전장치(100, 200)는 유연한 구조의 전도성 섬유, 전도성 물질 또는 전도성 부재로 구성된 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 구비함으로써 유연성을 갖는 직물형 마찰전력 자가발전장치를 제공할 수 있고, 다양한 기능성 직물제품에 용이하게 부착되어 활용될 수 있다.
구체적으로, 마찰 생성 부위에 부착되는 본 실시예에 따른 자가발전장치(100, 200)는, 재봉하는 방법, 스냅 또는 단추를 이용하는 방법, 납땜을 이용하는 방법, 버클 또는 클립 또는 후크를 이용하는 방법, 전도성 글루잉을 이용하는 방법, 전도성 밸크로를 이용하는 방법, 전도성 지퍼를 이용하는 방법 중 어느 하나 이상의 방법을 통하여 마찰 생성 부위에 부착될 수 있다. 더욱 구체적으로 마찰 생성부위라 함은, 인체에 적용된 상태의 외복에서, 인체의 움직임 발생시 마찰이 빈번히 일어나는 부위를 말하며, 이러한 마찰 생성부위에 위치하고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재가 서로 대향하도록 부착됨이 바람직하다.
따라서, 이러한 구조의 자가발전장치(100, 200)는 다양한 기능과 목적에 의해 설계된 직물제품에 유용하게 적용될 수 있다. 예를 들어 도 18에 도시된 바와 같이, 직물제품 사용자의 일상생활, 운동, 훈련, 등산, 작업, 운용 중 발생하는 마찰 생성 부위에 부착되어 활용될 수 있다.
구체적으로, 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 운동 중 휴대용 음악 재생장치 또는 라디오 등을 본 실시예에 따른 자가발전장치(100, 200)에 연결하여 활용할 수 있다. 또한, 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 배터리 충전을 할 수 없는 훈련지 또는 전장에서도 무전기 또는 레이더 등을 자가발전장치(100, 200)에 연결하여 활용할 수 있다. 또한, 도 18의 (c)에 도시된 바와 같이, 산악 등반 중 배터리 충전을 할 수 없는 경우에도 자가발전장치(100, 200)를 활용하여 충전할 수 있다. 또한, 도 18의 (d)에 도시된 바와 같이, 극한의 상황에 활용되는 구조복에도 적용되어 구조장비 등에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 도 18의 (e)에 도시된 바와 같이, 침낭 내부에 장착되어 침낭 내부의 온도를 높혀주는 열원발생장치의 전원으로 활용될 수 있다. 또한, 도 18의 (f)에 도시된 바와 같이, 텐트 내부에 장착되어 텐트 내부에서 필요로 하는 전력의 공급원으로 활용될 수 있다.
따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 자가발전장치는, 유연한 구조의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 포함함으로써 유연한 특성의 직물형 마찰전력 자가발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 유연한 구조의 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 포함함으로써 직물제품 사용자에게 이물감 또는 불편함을 주지 않으면서, 평상시의 활동만으로도 전기에너지를 생산할 수 있으며, 전기에너지 생산을 위한 추가적인 환경파괴를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부가 모두 직물 형태로 구성되므로, 내구성이 높고, 장시간 동안 마찰전기에너지를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부가 모두 직물 형태로 구성되므로, 직물제품과 함께 세탁이 가능하고, 경우에 따라서, 분리하였다 재 부착시킬 수 있으므로, 종래 기술에 따른 자가발전장치에 비해 더욱 편리하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치에 따르면, 전기에너지를 생산하는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 간단한 방법에 의해 제작할 수 있으므로, 종래 기술에 따른 자가발전장치에 비해 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전장치는, 모든 직물제품 즉, 직물로 구성된 스포츠 용품, 직물형 생활용품, 직물로 구성된 의복 예를 들어, 일상생활 의류, 스포츠 의류, 군인의 전투복, 산악 등반 의류, 긴급 구조 의류 등에 장착되어 전력 공급이 어려운 상황에서도 용이하게 전력을 생산하여 사용자가 휴대하는 전자장치의 보조/독립 전원 장치 역할을 수행할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
30: 사용자
100: 직물형 마찰전력 자가발전장치
110: 제 1 마찰부
111: 전극부재
112: 제 1 마찰부재
113: 제 1 섬유사
114: 돌기부
120: 제 2 마찰부
121: 전극부재
122: 제 2 마찰부재
123: 제 2 섬유사
124: 돌기부
130: 전력인출부
131: 정류회로
200: 직물형 마찰전력 자가발전장치
210: 제 1 마찰부
211: 기초원단
212: 제 1 마찰부재
213: 제 1 섬유사
214: 돌기부
215: 전극부재
220: 제 2 마찰부
221: 기초원단
222: 제 2 마찰부재
223: 제 2 섬유사
224: 돌기부
225: 전극부재
230: 전력인출부
231: 정류회로
300: 직물제품
310: 마찰생성부위
320: 마찰생성부위
100: 직물형 마찰전력 자가발전장치
110: 제 1 마찰부
111: 전극부재
112: 제 1 마찰부재
113: 제 1 섬유사
114: 돌기부
120: 제 2 마찰부
121: 전극부재
122: 제 2 마찰부재
123: 제 2 섬유사
124: 돌기부
130: 전력인출부
131: 정류회로
200: 직물형 마찰전력 자가발전장치
210: 제 1 마찰부
211: 기초원단
212: 제 1 마찰부재
213: 제 1 섬유사
214: 돌기부
215: 전극부재
220: 제 2 마찰부
221: 기초원단
222: 제 2 마찰부재
223: 제 2 섬유사
224: 돌기부
225: 전극부재
230: 전력인출부
231: 정류회로
300: 직물제품
310: 마찰생성부위
320: 마찰생성부위
Claims (15)
- 직물제품에 부착되어 전기에너지를 생산하는 직물형 마찰전력 자가발전장치(100)로서,
전기전도성 섬유로 구성된 전극부재(111); 및 측면상 전극부재(111)로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부(114)를 형성하도록 전극부재(111)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)(113)로 구성된 제 1 마찰부재(112);를 구비하는 제 1 마찰부(110);
전기전도성 섬유로 구성된 전극부재(121); 및 측면상 전극부재(121)로부터 소정 높이만큼 돌출되는 돌기부(124)를 형성하도록 전극부재(121)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사(113)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)(123)로 구성된 제 2 마찰부재(122);를 구비하는 제 2 마찰부(120); 및
상기 제 1 마찰부(110)의 전극부재(111) 및 제 2 마찰부(120)의 전극부재(121)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부재(122)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공하는 전력인출부(130);
를 포함하고,
상기 제 1 마찰부재(112) 및 제 2 마찰부재(122)는, 서로 맞닿는 각각의 표면에 요철구조를 구비하고, 상기 제 1 섬유사(113)는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유이고, 상기 제 2 섬유사(123)는 제 1 섬유사(113)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유인 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전극부재(111, 121)는 전기전도성 은사 또는 전도사(conductive yarn)로 구성된 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전극부재(111, 121)는 금속섬유로서,
금속 하이브리드 섬유, 니켈 섬유, 구리 섬유, 은사(silver yarn)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 자수(刺繡, embroidery)는 새틴(satin) 자수, 파일(pile) 자수, 측면상 입체구조를 형성하는 자수 또는 상기 자수를 이용한 응용 자수인 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 인조섬유는,
레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전력인출부(130)는, 제 1 마찰부(110)의 전극부재(111) 및 제 2 마찰부(120)의 전극부재(121)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(112)와 제 2 마찰부재(122)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로(131)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 직물제품에 부착되어 전기에너지를 생산하는 직물형 마찰전력 자가발전장치(200)로서,
섬유로 구성된 기초원단(211); 측면상 기초원단(211)으로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부(214)를 형성하도록 기초원단(211)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 1 섬유사(絲)(213)로 구성된 제 1 마찰부재(212); 및 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 상기 기초원단(211)의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되는 전극부재(215)를 구비하는 제 1 마찰부(210);
섬유로 구성된 기초원단(221); 측면상 기초원단(221)으로부터 소정 높이만큼 돌출되는 다수의 돌기부(224)를 형성하도록 기초원단(221)의 일측면에 자수(刺繡, embroidery)되어 평면상 소정 크기의 면적을 형성하고 제 1 섬유사(213)와 소정 크기의 전기음성도 차이를 가지도록 소정 크기의 전기음성도를 가지는 제 2 섬유사(絲)(223)로 구성된 제 2 마찰부재(222); 및 전기전도성 잉크(ink) 또는 전도성 페이스트(paste)로 구성되고 상기 기초원단의 타측부에 인쇄(printing) 또는 접착(bonding)되는 전극부재(225)를 구비하는 제 2 마찰부(220); 및
상기 제 1 마찰부(210)의 전극부재(215) 및 제 2 마찰부(220)의 전극부재(225)와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재(212)와 제 2 마찰부재(222)의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 외부전자장치에 제공하는 전력인출부(230);
를 포함하고,
상기 제 1 마찰부재(212) 및 제 2 마찰부재(222)는, 서로 맞닿는 각각의 표면에 요철구조를 구비하고, 상기 제 1 섬유사(213)는 소정 크기의 전기음성도를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유이고, 상기 제 2 섬유사(223)는 제 1 섬유사와 소정 크기의 전기음성도 차이를 갖는 천연섬유 또는 인조섬유인 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 9 항에 있어서,
상기 인조섬유는,
레이온(rayon) 계열의 재생섬유, 아세테이트(acetate), 트리아세테이트(triacetate) 계열 반합성섬유, 폴리아미드(polyamide) 계열 섬유, 아크릴(acrylic) 계열 섬유, 캐시미론(cashmilon), 엑스란(exlan), 본넬(vonnel), 드라론, 폴리에스터(polyester) 계열 섬유, 폴리우레탄(polyurethane) 계열 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 계열 섬유 및 폴리올레핀(polyolefin) 계열 섬유로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 전력인출부(230)는, 제 1 마찰부의 전극부재 및 제 2 마찰부의 전극부재와 전기적으로 연결되고, 제 1 마찰부재와 제 2 마찰부재의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기 에너지를 정류하는 정류회로(231)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 마찰전력 자가발전장치.
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140111713A KR101652293B1 (ko) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | 마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140111713A KR101652293B1 (ko) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | 마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160024643A KR20160024643A (ko) | 2016-03-07 |
| KR101652293B1 true KR101652293B1 (ko) | 2016-08-30 |
Family
ID=55540113
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140111713A KR101652293B1 (ko) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | 마찰전기에너지 수확 증대구조를 포함하는 직물형 마찰전력 자가발전장치 및 이를 구비하는 직물 제품 |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200013953A (ko) | 2018-07-31 | 2020-02-10 | 울산과학기술원 | 탄소 복합재를 이용한 마찰전기 생성장치 |
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| KR101839301B1 (ko) | 2016-10-31 | 2018-03-19 | 조선대학교산학협력단 | 주름 구조를 가진 섬유형 에너지 하베스팅 소자 및 이를 포함하는 의류 |
| CN111446885A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-24 | 深圳技术大学 | 柔性混合发电机及制备方法与应用、柔性自充电装置 |
| KR102543736B1 (ko) * | 2020-11-27 | 2023-06-14 | 한국생산기술연구원 | 섬유형 에너지 하베스터 및 그의 제조방법 |
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| KR20100038136A (ko) * | 2009-08-26 | 2010-04-13 | 차희장 | 마찰전기를 이용한 발전장치 |
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- 2014-08-26 KR KR1020140111713A patent/KR101652293B1/ko active IP Right Grant
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|---|
| F.R. Fan et al. "Transparent Triboelectric Nanogenerators and Self-powered Pressure Sensors Based on Micropatterned Plastic Films. Journal of NANO LETTES. (발표일 : 2012.05.11.)* |
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| KR20200013953A (ko) | 2018-07-31 | 2020-02-10 | 울산과학기술원 | 탄소 복합재를 이용한 마찰전기 생성장치 |
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