KR101880799B1

KR101880799B1 - 파도를 이용한 마찰전기 발생장치

Info

Publication number: KR101880799B1
Application number: KR1020160036869A
Authority: KR
Inventors: 김상우; 이정환; 곽성수; 유한준; 이주혁; 승완철; 박혜정; 김지혜
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2018-07-20
Also published as: KR20170111430A

Abstract

파도를 이용한 마찰전기 발생장치가 개시된다. 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함한다.

Description

파도를 이용한 마찰전기 발생장치 {TRIBOELECTRIC ENERGY GENERATOR USING WAVE}

본 발명은 마찰전기 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파도를 이용하여 해수면과 해수면 아래에서도 마찰전기를 발생할 수 있는 마찰전기 발생장치에 관한 것이다.

현재까지의 파력발전의 구조는 매우 복잡하고 파력에 의한 터빈 회전을 이용한 발전 방식을 사용하였기 때문에 규모가 큰 발전소가 필요하였다. 이러한 형태의 발전 시스템은 자연 경관을 해칠 뿐 아니라 일정 수준 이상의 파력을 얻을 수 있는 지역에서만 발전이 가능하다는 문제점이 있다. 또한, 발전소를 건설하는 데는 엄청난 양의 자원과 비용이 소모되며 건설 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다. 또한 파력 및 조력 발전을 위하여는 일정 수준 이상의 파도와 조석간만의 차가 형성되지 않으면 발전이 어렵다는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 부표를 이용한 발전 장치들이 개발되어 왔고, 대한민국 등록특허 제10-1356465호는 "부표형식의 파력 발전 장치"를 개시하고 있다. 그러나 상기 부표형식의 파력 발전 장치는 기계적으로 복잡한 구조를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 구조적으로 간단하면서도 해수면에서는 부표를 이용하여 전기를 발생시키고, 해수면 아래에서도 전기를 발생시킬 수 있는 새로운 방식의 전기 발생장치를 개발하기에 이르렀다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 터빈을 사용하지 않고서도 발전이 가능하며 구조가 간단하면서도 해수면과 해수면 아래에서도 전기를 발생할 수 있는 파도를 이용한 마찰전기 발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 배치되고, 내부 공간이 형성되어 있는 제1 본체; 상기 제1 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되며 상기 제 1 전극의 표면에서 일방향으로 연장된 복수개의 돌출부들인 제 1 마찰물질층들; 상기 제1 본체 내부의 상부면 아래에 배치된 제2 기판; 및 상기 상기 제 2 기판의 하면에 상기 제1 마찰물질층들과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능하도록 배치되며 상기 제 1 마찰물질층들이 연장된 방향과 동일한 방향으로 연장된 복수개의 돌출부들인, 전도성을 띠는 제 2 마찰물질층들을 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시킨다.

부표와 연결된 마찰전기 발생부는 모든 실시예에서 동일한 부분이므로 맨 뒷부분에서 한번만 설명하도록 하겠다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 배치되고, 내부 공간이 형성되어 있는 제1 본체; 상기 제1 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되며 상기 제 1 전극의 표면에서 일방향으로 연장된 복수개의 돌출부들인 제 1 마찰물질층들; 상기 제1 본체 내부의 상부면 아래에 배치된 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하부면에 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 2 전극의 하부면 상에 배치되며 하면에 상기 제1 마찰물질층들과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능하도록 배치되며 상기 제 1 마찰물질층들이 연장된 방향과 동일한 방향으로 연장된 복수개의 돌출부들인 제2 마찰물질층들을 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시킨다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 고정되어 있는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되어 있는 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층들은 2개의 열로 이루어진 서로 상이한 마찰 대전 특성을 갖는 돌출부들의 조합이 일방향으로 반복하여 배치되어 있는, 제 1 마찰물질층들; 상기 제2 마찰물질층 상에 배치되어 있는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하부면에 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 2 전극의 하부면 상에 배치되며 하면에 상기 제1 마찰물질층들과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능하도록 배치되며 상기 제 1 마찰물질층들이 연장된 방향과 동일한 방향으로 연장된 복수개의 돌출부들인 제2 마찰물질층들을 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시킨다.

상기 제 2 마찰물질층의 재질은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 상기 제 2 마찰물질층의 대전 특성이 상기 제 1 마찰물질층들의 대전 특성 사이에 위치하도록 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들; 상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및 상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하다.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들; 상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극; 상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및 상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하다.

본 발명의 제 6 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들; 상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및 상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하다.

상기 제 1 마찰 물질층들은 서로 상이한 2가지의 대전 특성을 갖는 재질이 교번적으로 배치되도록 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 제 2 마찰물질층의 재질은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 상기 제 2 마찰물질층의 대전 특성이 상기 제 1 마찰물질층들의 대전 특성 사이에 위치하도록 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 7 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 상기 부표는, 상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들; 상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극; 상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및 상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고, 상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하다.

상기 마찰전기 발생부는, 내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체; 상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판; 상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층; 상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층; 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행하는 제4 마찰물질층; 상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 기판; 및 상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고, 상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시킨다.

상기 마찰전기 발생부는, 내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체; 상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판; 상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층; 상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층; 상기 제3 마찰물질층과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능한 제4 마찰물질층; 상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 전극층; 상기 제4 전극층 상에 배치된 제4 기판; 및 상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고, 상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시킨다.

상기와 같은 본 발명은 파도를 이용하여 친환경적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있고, 해수면과 해수면 아래에서 동시에 전기 에너지를 발생할 수 있다.

본 발명은 간단한 구조를 가지고 있어 제작이 용이하고 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마찰전기 발생부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 마찰전기 발생부에서 발생하는 전압을 측정한 그래프이다.
도 12는 마찰전기 발생부의 제4 마찰물질층의 일부 영역과 제3 마찰물질층의 일부 영역을 접촉 및 비접촉 시킨 경우에 대한 전압 및 전류를 측정한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치(1000)는 부표(100) 및 마찰전기 발생부(200)를 포함할 수 있다.

부표(100)는 해수면 상에 위치되고, 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며, 상하운동 및 회전운동에 의하여 마찰전기를 발생시킬 수 있다. 마찰전기 발생부(200)는 부표의 움직임에 따라 추가적으로 마찰전기를 발생시킬 수 있는 부분이다. 이하에서는 이러한 부표(100) 및 마찰전기 발생부(200)에 대해 각 구조별로 자세히 설명하도록 하겠다.

이하에서는 먼저 부표(100)의 구조에 대해서 제 1 실시예부터 제 5 실시예까지 차례대로 설명하도록 한 이후, 마찰전기 발생부(200)의 구조에 대해서 추가적으로 실시예와 함께 설명하도록 하겠다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는, 제 1 본체(10); 제 1 기판(11); 제 1 전극(12); 제 1 마찰물질층들(13); 제 2 기판(21); 제 2 마찰물질층들(23)을 포함한다.

제 1 본체(10)는 부표(100) 내부에 배치되며, 부표 내부에 고정되어 있을 수 있다. 이러한 제 1 본체(10)는 도 2에서 도시된 것처럼 내부에 형성된 공간을 가지며 이러한 공간에 마찰에 의한 전기 에너지를 발생시키는 구조가 형성되어 있다. 제 1 본체는 바람직하게는 절연성 물질로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

제 1 기판(11)은 제 1 본체 내부의 하부면에 고정되어 배치되어 있다. 이러한 제 1 기판의 물질은 기판으로 이용가능한 물질이면 어떠한 것이든 가능하며 이에 대한 특별한 제한은 없다.

제 1 전극(12)은 제 1 기판 상에 배치되며 제 1 전극의 물질은 전극 물질로서 이용가능한 것이면 어떠한 것이든 가능하다. 이러한 제 1 전극(12)은 도 2에서는 하나의 층으로 도시되었으나, 경우에 따라서는 복수개의 전극들로 나뉘어 기판 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 각 전극들 상에 제 1 마찰물질층들(13)이 각각 배치될 수 있다.

제 1 마찰물질층들(13)은 제 1 전극(12) 상에 배치되며 제 1 전극의 표면에서 일방향으로 연장된 복수개의 돌출부들이다. 이러한 복수개의 돌출부들은 서로 이격되어 배치되며 일방향으로 막대 형상으로 길게 연장되어 배치된다. 이러한 제 1 마찰물질층들(13)에 해당하는 복수개의 돌출부들은 후술하는 것처럼 제 2 마찰물질층들(23)과 서로 접촉 및 비접촉이 이루어지는 부분이며, 따라서 서로 간에 접촉이 이루어질 수 있도록 높이는 적절히 조절된다. 높이의 조절은 기판의 높이 조절 등을 통해 다양하게 조절될 수 있다.

제 1 본체의 내부의 상부면의 아래 쪽에는 도 2에서와 같이 제 2 기판(21)이 배치된다. 제 2 기판은 제 1 본체의 내부의 상부면에 고정되지 않은 채로 배치된다. 제 2 기판(21)의 크기는 제 1 기판(11)의 크기보다 작은 것이 바람직한데, 이를 통해 제1 마찰물질층들(13)과 제 2 마찰물질층들(23)이 서로 접촉 및 비접촉되는 것이 슬라이딩 형태 또는 푸싱 형태로 다양하게 발생될 수 있다. 제 2 기판의 물질은 기판으로 이용가능한 물질이면 어떠한 것이든 가능하며 이에 대한 특별한 제한은 없다.

제 2 마찰물질층들(23)은 제 2 기판(21)의 하면에 배치되며, 제 1 마찰물질층들(13)과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능하도록 배치된다. 이러한 제 2 마찰물질층들(23)은 제 2 기판의 표면에서 일방향으로 연장된 복수개의 돌출부들이다. 이러한 복수개의 돌출부들은 서로 이격되어 배치되며 제 1 마찰물질층들이 연장된 방향과 동일한 방향으로 막대 형상으로 길게 연장되어 배치된다.

제1 마찰물질층들(13)과 제 2 마찰물질층들(23)은 재질이 서로 상이한 대전 특성을 갖는 재질로 이루어진 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.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에서는 제 2 마찰물질층들(23)은 그 자체가 전극 역할도 수행하므로 전도성을 가진 물질로 이루어진다.

본 발명의 제 1 실시예에서는 위에서 설명한 부표 내부의 구조에 의해, 부표가 움직일 때 제 1 마찰물질층들과 제 2 마찰물질층들이 서로 접촉 및 비접촉을 반복하면서 마찰전기를 발생시키게 된다. 이 경우 슬라이딩 방식 또는 푸싱 방식 등이 혼합하여 제 1 마찰물질층들과 제 2 마찰물질층들 간의 마찰이 발생될 수 있다.

한편 마찰 물질층들간의 마찰에 의해 발생되는 마찰전기를 수집하기 위해 전극 물질에 전기적으로 연결되는 인출부 및 에너지 저장부를 포함할 수 있다. 도면에서 구체적으로 도시되지는 아니하였으나, 제 1 인출부는 제 1 전극에 전기적으로 연결되고, 제 2 인출부는 제 2 전극에 전기적으로 연결된다. 또한, 인출선에는 에너지 저장부가 연결될 수 있으며, 에너지 저장부로는 축전지, 전자장치 등 전기를 사용하거나 저장할 수 있는 장치들이 사용될 수 있다. 인출부와 에너지 저장부 사이에는 정류 다이오드(미도시)가 연결되어 있을 수 있다. 인출부에는 부하가 연결될 수도 있으며, 이에 의해 직접 전구에 불을 밝힐 수도 있다. 한편, 다이오드는 정류 다이오드로서 어느 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 역할을 하며, 이에 의해 전류가 반대로 흘러 축전지 등이 방전되는 것을 방지한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는, 제 1 본체(10); 제 1 기판(11); 제 1 전극(12); 제 1 마찰물질층들(13); 제 2 기판(21); 제 2 전극(22); 제 2 마찰물질층들(23)을 포함한다.

도 3에서 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는 도 2에서 도시된 실시예와 제 2 전극을 별도로 포함하는 점 이외에는 모두 동일하므로 동일 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 3의 실시예에서는 제 2 전극이 전극 물질로 별도로 존재하므로, 제 2 마찰물질층들(23)은 반드시 전도성 물질일 필요는 없으며, 또한 제 2 인출선 역시 제 2 전극에 연결된다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는, 제 1 본체(10); 제 1 기판(11); 제 1 전극(12); 제 1 마찰물질층들(13); 제 2 기판(21); 제 2 전극(22); 제 2 마찰물질층들(23)을 포함한다.

도 3에서 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는 도 3에서 도시된 실시예와 제 1 마찰물질층들의 차이점 이외에는 모두 동일하므로 동일 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 4의 실시예에서는 제 1 마찰물질층들(13)은 2개의 열로 이루어진 서로 상이한 마찰 대전 특성을 갖는 돌출부들(13, 13')의 조합이 일방향으로 반복하여 배치되어 있다. 도 4의 실시예에서는 제 1 마찰물질층들의 돌출부들(13, 13')이 서로 일 방향으로 나란히 반복적으로 배치되어 있고, 그 위를 제 2 마찰물질층들의 돌출부(23)가 접촉 또는 비접촉, 혹은 슬라이딩하면서 지속적으로 마찰전기를 발생시키게 된다. 이 경우 역시 제 2 마찰물질층(23)의 대전 특성은 제 1 마찰물질층들(13, 13')의 대전특성과 상이해야 한다. 대전 특성은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 서로 다른 위치에 배치된 것을 의미하며, 바람직하게는 제 2 마찰물질층(23)의 재질은 제 1 마찰물질층들(13, 13')의 재질의 트리보일렉트릭 시리즈 상의 위치의 사이에 위치하는 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다. 도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는, 해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및 해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고, 이 경우 부표는 상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들; 상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들; 상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판; 상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및 상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함한다.

도 5 및 6을 참조하면, 부표(100)는 제1 기판(11), 제1 전극들(12), 제1 마찰물질층들(13), 전도성인 제2 마찰물질층(23), 제2 기판(21), 무게추(60) 및 회전축(70)을 포함할 수 있다. 도 5 및 6의 실시예는 제 2 전극이 제 2 마찰물질층 역할을 동시에 하는 실시예에 해당한다.

제1 기판(11)은 부표(100) 내부에 고정되어 있다. 일 예로 제1 기판(11)은 부표(100) 내부와 결합되어 있는 결합핀(80)에 의하여 고정될 수 있고 제1 기판(310)은 원판 형상일 수 있다. 복수 개의 제1 전극들(12)은 제1 기판(11) 상에 배치되어 있다. 이 경우 제 1 전극은 복수개가 아니고 하나의 면으로 기판 상에 배치될 수도 있다.

제1 기판(11)이 원판 형상인 경우 제1 전극들(12)은 원판의 중심 둘레를 따라 일정 간격 이격된 상태로 제1 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극들(12)은 제1 기판(11)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되는 형태를 가질 수 있다. 제1 전극들(12)은 제1 기판(11) 상에 고정되어 있을 수 있다.

제1 마찰물질층들(13)은 제1 전극들(12) 상에 각각 배치될 수 있다. 제1 마찰물질층들(13)을 이루는 물질은 공지된 마찰전기 시리즈(triboelectric series)를 참조하여 선택될 수 있다.

제2 마찰물질층(23)은 제1 마찰물질층들(13)과 접촉 및 비접촉이 가능하다. 제2 마찰물질층(23)은 제2 기판(21) 상에 배치될 수 있고, 일 예로 제2 기판(21)은 원판 형상일 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 마찰물질층이 전도성 물질로 이루어져 있어서 제 2 전극의 역할도 동시에 수행한다.

제2 마찰물질층(23)은 제2 기판(21)의 중심에서 일정 간격 이격된 상태로 제2 기판(21) 상에 배치될 수 있으며, 일 예로 제2 마찰물질층(23)은 제1 기판(11) 상에 배치된 제1 전극들(12) 중 하나의 제1 전극과 동일한 형상을 가질 수 있고, 상기 제1 전극이 배치된 형태와 대응되도록 제2 기판(21) 상에 배치될 수 있다.

무게추(60)는 제2 기판(23)의 중심으부터 이격된 상태로 제2 기판(23) 상에 배치될 수 있다. 무게추(60)는 제2 기판(23)에 고정될 수 있다.

회전축(70)은 제2 기판(23)을 회전시킬 수 있고, 회전축(70)은 부표(100) 내에서 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로 회전축(70)의 상단과 하단이 부표(100) 내부에서 서로 마주보도록 형성되어 있는 홈들에 각각 삽입된 상태에서 회전축(70)이 회전될 수 있도록 구성될 수 있다.

부표(100)가 운동하는 경우 무게추(60)의 무게에 의하여 회전축(70)이 회전하게 되면 회전축(70)에 고정되어 있는 제2 기판(21)이 회전하게 된다. 제2 기판(21)의 회전에 의하여 제2 마찰물질층(23)은 제1 마찰물질층들(13)과 접촉 및 비접촉될 수 있고, 이러한 접촉 및 비접촉에 의하여 마찰전기가 발생할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다. 도 7에서 도시된 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는 도 6에서 도시된 실시예와 제 2 전극(22)을 별도로 포함하는 점 이외에는 모두 동일하므로 동일 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 7의 실시예에서는 제 2 전극이 전극 물질로 별도로 존재하므로, 제 2 마찰물질층들(23)은 반드시 전도성 물질일 필요는 없으며, 또한 제 2 인출선 역시 제 2 전극에 연결된다.

도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다. 제 6 실시예의 경우, 위에서 설명한 제 4 실시예와 동일한 구성에 대해서는 반복 설명을 생략하도록 하겠다.

도 8에 따르면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표는, 제1 기판(11); 복수 개의 제1 전극들(12); 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들(13); 제 2 기판(21); 제 2 마출물질층들(23); 및 무게추(60)를 포함한다.

제 6 실시예의 특징은, 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층이 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진다는 점이다. 이에 의해 연속적인 회전 등에 의한 접촉에 의해 마찰 전기가 발생될 수 있다.

한편, 제 1 마찰 물질층들은 서로 상이한 2가지의 대전 특성을 갖는 재질이 교번적으로 배치되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우 도 8에서 보는 것처럼 제 1 마찰물질층들을 A, B 구역으로 나누고 제 2 마찰물질층을 C구역이라고 했을때, A, B 구역의 재질과 C 구역의 재질의 대전 특성은 상이하며, 이러한 대전 특성이 상이한 재질로 이루어짐으로써 마찰에 의한 마찰 전기가 발생된다. 대전 특성은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 서로 다른 위치에 배치된 것을 의미하며, 바람직하게는 C 구역의 재질은 A, B 구역의 재질의 트리보일렉트릭 시리즈 상의 위치의 사이에 위치하는 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

한편, 제 6 실시예에서는 제 2 마찰물질층이 전극 역할을 동시에 수행하므로 제 2 마찰물질층은 전도성 물질이어야 한다.

도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 파도를 이용한 마찰전기 발생장치의 부표의 모습이다. 제 7 실시예는 제 6 실시예와 모두 동일하며, 제 2 전극이 별도로 존재한다는 점만 차이를 갖는다.

도 9의 실시예에서는 제 2 전극이 전극 물질로 별도로 존재하므로, 제 2 마찰물질층들(23)은 반드시 전도성 물질일 필요는 없으며, 또한 제 2 인출선 역시 제 2 전극에 연결된다.

지금까지는 본 발명의 파도를 이용한 마찰전기 발생장치에서 부표(100) 부분에서의 마찰전기 발생에 대해 설명하였고, 이하에서는 이러한 부표(100)와 연결된 마찰전기 발생부(200)에서 마찰 전기가 발생되는 내용에 대해서 설명하도록 하겠다.

마찰전기 발생부(200)는 해수면 아래에 위치되고 부표(100)와 연결되어 있으며, 부표(100)의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생시킬 수 있다.

마찰전기를 발생시키기 위한 일 실시예로서, 도 10을 참조하면, 마찰전기 발생부(200)는 제2 본체(510), 제3 기판(520), 제3 전극층(530), 제3 마찰물질층(540), 제4 마찰물질층(550), 제4 기판(560) 및 결합부(570)를 포함할 수 있다.

제2 본체(510)에는 내부 공간이 형성되어 있고, 상기 내부 공간 내에 제3 기판(520), 제3 전극층(530), 제3 마찰물질층(540), 제4 마찰물질층(550) 및 제4 기판(560)이 수용될 수 있다.

제3 기판(520)은 제2 본체(510) 내부에 고정되어 있고, 제3 기판(520)은 제2 본체(510) 내부 하부면에 접착제를 이용하여 고정될 수 있다. 일 예로 제3 기판(520)은 유연성을 가지는 물질로 이루어질 수 있고 예를 들면 PET로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제3 전극층(530)은 제3 기판(520) 상에 배치될 수 있고, 제3 전극층(530)은 구리로 이루어진 박막 형태일 수 있다. 전도성을 가지는 물질이라면 제3 전극층(530)에 사용될 수 있고 구리에 한정되는 것은 아니다.

제3 마찰물질층(540)은 제3 전극층(530) 상에 배치될 수 있고, 제3 마찰물질층(540)을 이루는 물질은 공지된 마찰전기 시리즈(triboelectric series)를 참조하여 선택될 수 있다. 제3 마찰물질층(540)은 제3 전극층(530) 상에 고정되어 있을 수 있다. 일 예로 제3 마찰물질층(540) 표면에는 하나 이상의 돌기가 형성되어 있을 수 있고, 돌기를 형성함으로써 제4 마찰물질층(550)과의 마찰전기의 출력이 향상될 수 있다.

제4 마찰물질층(550)은 제3 마찰물질층(540)과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행할 수 있다. 일 예로 제4 마찰물질층(550)은 공지된 마찰전기 시리즈(triboelectric series)를 참조하여 선택되거나 전도성을 가지는 금속 물질(예를 들면 구리 등)로 이루어질 수 있다.

제4 기판(560)은 제4 마찰물질층(550) 상에 배치될 수 있고, 제4 기판(560)은 제4 마찰물질층(550) 상에 고정되어 있을 수 있다. 일 예로 제4 기판(560)은 유연성을 가지는 물질로 이루어질 수 있고 예를 들면 PET로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제3 기판(520), 제3 전극층(530), 제3 마찰물질층(540), 제4 마찰물질층(550) 및 제4 기판(560)은 롤투롤(roll to roll)공정을 통하여 제작될 수 있다.

결합부(570)는 부표(100) 및 제4 기판(560)의 상부면에 결합된다. 일 예로 결합부(570)으로는 끈 형태의 연결 수단이 사용될 수 있으며, 해수에 부식되지 않은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

일 예로 결합부(570)의 일 단부는 부표(100)의 하부면에 결합되고, 상기 일 단부와 대향하는 결합부(570)의 타 단부는 제4 기판(560)의 상부면 중 제4 기판(560)의 중심으로부터 일정 간격 이격된 제1 영역에 결합될 수 있다. 부표(100)가 상승 운동하거나 제1 방향으로 회전하는 경우에는 결합부(570)가 제4 기판(560)을 당기게 됨으로써 제4 마찰물질층(550)과 제3 마찰물질층(540)이 비접촉되도록 할 수 있고, 이와 반대로 부표(100)가 하강 운동하거나 상기 제1 방향과 반대되는 방향으로 회전하는 경우에는 결합부(570)가 제4 기판(560)을 당기지 않고 놓아주게 됨으로써 제4 마찰물질층(550)과 제3 마찰물질층(540)이 접촉되도록 할 수 있다.

결합부(570)은 제4 기판(560)의 상부면의 제1 영역에 결합되어 있기 때문에 제4 마찰물질층(550)의 일부 영역과 제3 마찰물질층(540)의 일부 영역이 서서히 접촉되도록 하거나 서서히 비접촉되도록 할 수 있다. 일 예로 결합부(570)는 제2 본체(510)를 관통하여 부표(100)와 결합되기 때문에 결합부(570)를 통하여 해수가 유입되지 않도록 결합부(570)가 제2 본체(510)를 관통하도록 구성되는 것이 바람직하다.

인출선(미도시)은 제3 전극층(530)과 제4 마찰물질층을 각각 연결할 수 있고, 상기 인출선에는 부하(load)가 연결될 수 있다. 일 예로 부하(load)로는 축전지, 전자장치 등 전기를 사용하거나 저장할 수 있는 장치들이 사용될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 마찰전기 발생부에서 발생하는 전압을 측정한 그래프이다. 도 11에서 좌측 그래프는 제4 마찰물질층(550)의 일부 영역과 제3 마찰물질층(540)의 일부 영역이 빠르게 접촉되거나 비접촉되는 경우에 시간에 따른 전압의 변화를 측정한 그래프이고, 우측 그래프는 제4 마찰물질층(550)의 일부 영역과 제3 마찰물질층(540)의 일부 영역이 느리게 접촉되거나 비접촉되는 경우에 시간에 따른 전압의 변화를 측정한 그래프이다.

도 11을 참조하면, 제4 마찰물질층(550)의 일부 영역과 제3 마찰물질층(540)의 일부 영역이 빠르게 접촉되거나 비접촉되는 경우에는 전압이 교류(AC)와 같은 형태로 출력됨을 확인할 수 있다. 그러나, 제4 마찰물질층(550)의 일부 영역과 제3 마찰물질층(540)의 일부 영역이 빠르게 접촉되거나 비접촉되는 경우에는 전압이 직류(DC)와 같은 형태(약 -8초 내지 약 -1초 사이, 약 0초 내지 약 8초 사이)로 출력됨을 확인할 수 있다.

도 12는 마찰전기 발생부의 제4 마찰물질층의 일부 영역과 제3 마찰물질층의 일부 영역을 접촉 및 비접촉 시킨 경우에 대한 전압 및 전류를 측정한 그래프이다. 도 12는 제4 마찰물질층과 제3 마찰물질층이 접촉된 상태에서 제4 마찰물질층의 일부 영역과 제3 마찰물질층의 일부 영역이 사이의 간격이 최대 8cm 간격을 가지도록 비접촉시킨 후 다시 접촉시킨 경우에 발생하는 전압 및 전류를 측정한 결과이다.

도 12를 참조하면, 전압이 0V에서 다시 0V로 돌아오는 시간과, 전류가 OμA에서 다시 0μA로 돌아오는 시간은 약 2초인 것을 확인할 수 있다. 파도의 높이가 약 1m인 것을 가정하면 마찰전기 발생부에서는 약 25초 동안 전압 및 전류가 출력될 것이라 예상된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

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해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행하는 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능한 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 전극층;
상기 제4 전극층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
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해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행하는 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능한 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 전극층;
상기 제4 전극층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
삭제
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행하는 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전도성을 띠는 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능한 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 전극층;
상기 제4 전극층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 마찰 물질층들은 서로 상이한 2가지의 대전 특성을 갖는 재질이 교번적으로 배치되도록 이루어진, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
제 20 항에 있어서,
상기 제 2 마찰물질층의 재질은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 상기 제 2 마찰물질층의 대전 특성이 상기 제 1 마찰물질층들의 대전 특성 사이에 위치하도록 선택되는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
삭제
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉이 가능하며 전극의 역할을 수행하는 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
해수면 상에 위치되고 파도에 의하여 상하운동 및 회전운동 중 하나 이상의 운동이 가능하며 상기 운동을 기초로 마찰전기를 발생하는 부표; 및
해수면 아래에 위치되고 상기 부표와 연결되어 상기 부표의 운동에 영향을 받아 마찰전기를 발생하는 마찰전기 발생부를 포함하고,
상기 부표는,
상기 부표 내부에 고정되어 있으며 회전축이 중심을 관통하도록 배치된 제1 기판;
상기 제1 기판 상에서 상기 제 1 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격된 복수 개의 제1 전극들;
상기 제1 전극들 상에 각각 배치되어 있는 제1 마찰물질층들로서, 상기 제 1 마찰물질층은 인접한 제 1 마찰물질층의 대전 특성과 상이한 대전특성을 갖는 재질로 이루어진, 제 1 마찰물질층들;
상기 회전축이 상기 제 2 기판의 중심을 관통하여 상기 제 2 기판과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 기판;
상기 제 2 기판의 하면에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극의 하면에 배치되며 상기 제 2 기판의 중심축을 둘러싸도록 배치되며 서로 중심축의 회전 방향을 따라 이격되고 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능한 하나 이상의 제2 마찰물질층들; 및
상기 제2 기판의 중심으로부터 이격된 상태로 상기 제2 기판 상면에 배치된 무게추를 포함하고,
상기 부표가 운동하는 경우 상기 무게추의 무게에 의하여 상기 제2 기판이 회전함으로써 상기 제2 마찰물질층들이 상기 제1 마찰물질층들과 접촉 및 비접촉이 가능하며,
상기 마찰전기 발생부는,
내부 공간이 형성되어 있는 제2 본체;
상기 제2 본체 내부의 하부면에 고정되어 있는 제3 기판;
상기 제3 기판 상에 배치된 제3 전극층;
상기 제3 전극층 상에 배치된 제3 마찰물질층;
상기 제3 마찰물질층과 마주하여 접촉 및 비접촉이 가능한 제4 마찰물질층;
상기 제4 마찰물질층 상에 배치된 제4 전극층;
상기 제4 전극층 상에 배치된 제4 기판; 및
상기 부표 및 상기 제4 기판의 상부면에 결합된 결합부를 포함하고,
상기 부표의 운동에 의하여 상기 결합부가 상기 제4 기판이 상하 운동시킴으로써 상기 제4 마찰물질층이 상기 제3 마찰물질층과 접촉 및 비접촉되면서 마찰전기를 발생시키는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 마찰 물질층들은 서로 상이한 2가지의 대전 특성을 갖는 재질이 교번적으로 배치되도록 이루어진, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.
제 25 항에 있어서,
상기 제 2 마찰물질층의 재질은 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 상기 제 2 마찰물질층의 대전 특성이 상기 제 1 마찰물질층들의 대전 특성 사이에 위치하도록 선택되는, 파도를 이용한 마찰전기 발생장치.