KR101997180B1 - 전력저장장치를 위한 수냉 시스템 - Google Patents

전력저장장치를 위한 수냉 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력저장장치를 위한 수냉 시스템은, 지중에 매설되고, 내부 공간에 냉각수를 수용하는 수조; 전력저장장치의 배터리와 인접하게 배치되고, 상기 수조로부터 유입된 냉각수를 내부를 통해 유동시킴으로써 상기 냉각수가 상기 배터리와 간접적으로 열을 교환하고, 상기 배터리와 열교환한 냉각수가 상기 수조로 회송되도록, 양단이 상기 수조와 각각 연통되는 냉각관; 및 상기 냉각관을 통해 상기 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수를 가압하는 펌프를 포함하여, 전력저장장치의 온도 상승을 억제한다.

Description

전력저장장치를 위한 수냉 시스템 {WATER COOLING SYSTEM FOR ENERGY STORAGE SYSTEM}
본 발명은 전력저장장치에 사용되는 냉각 시스템에 관한 것이다.
전력저장장치는 외함 내부에 복수의 배터리를 적층하고, 이를 제어하는 장치를 같이 배치하여 형성할 수 있다. 배터리의 작동이나 태양 복사열에 의해서 밀폐된 외함 내부의 온도가 쉽게 상승할 수 있다. 그러나 배터리는 열에 취약하므로, 고온의 환경에 지속적으로 노출될 경우, 쉽게 고장날 수 있다.
따라서 지속적인 외함 내부의 온도관리가 필요한데, 전력저장장치의 배터리가 내재하고 있는 전력을 사용해 공조장치 등을 사용하여 외함 내부의 온도를 관리할 수 있으나, 사용되는 전력의 양이 몹시 커서 외부 전력을 사용함이 바람직하다. 그러나 전력저장장치는 외부 전력이 공급되기 어려운 위치에 배치되는 경우가 많으므로, 공조 장치는 전력저장장치에 대한 외부 전력의 공급이 간헐적으로 중단되는 경우에는 사용하기 적절하지 못하다.
이와 같은 문제들을 해결하기 위해, 지속적으로 공급될 수 있는 크지 않은 전력원을 사용하면서, 외함 내부의 온도가 매우 크게 상승할 수 있는 한낮의 환경 등에서도 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 냉각 시스템이 필요하게 되었다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전력저장장치의 온도증가를 억제하는 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 수냉 시스템은, 지중에 매설되고, 내부 공간에 냉각수를 수용하는 수조; 전력저장장치의 배터리와 인접하게 배치되고, 상기 수조로부터 유입된 냉각수를 내부를 통해 유동시킴으로써 상기 냉각수가 상기 배터리와 간접적으로 열을 교환하고, 상기 배터리와 열교환한 냉각수가 상기 수조로 회송되도록, 양단이 상기 수조와 각각 연통되는 냉각관; 및 상기 냉각관을 통해 상기 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수를 가압하는 펌프를 포함하고, 상기 냉각관의 양단 중 일단은, 상기 배터리와 열교환한 냉각수가 상기 수조로 회송되고, 상기 냉각수가 상기 내부 공간에서 낙하하도록 상기 수조의 상면에 연통되며, 상기 수조와 가까워질수록 직경이 증가하는 회송단이고, 상기 회송단은, 상기 냉각수가 나뉘어 회송됨으로써 공기와 접촉하는 면적이 증가하도록 분기되는 복수의 회송 배관을 포함하고, 상기 수조는, 상기 회송단과 인접한 영역에, 상기 내부 공간을 가로지르도록 배치되고, 상기 낙하한 냉각수가 표면장력에 의해 막을 형성한 채로 머무르며 냉각될 수 있도록 형성되는 격막을 포함한다. 또한, 지상에 배치되고, 태양광으로부터 전력을 생산하여 상기 펌프로 전달하는 발전부를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 대량의 외부 전력을 공급하지 않고도 전력저장장치의 온도가 증가하는 것을 억제할 수 있다.
태양광에 의해 전력저장장치의 온도가 더욱 증가할 때, 수냉 시스템의 작용으로 온도증가가 억제될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 냉각관을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 수조와 회송단을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 회송단의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 회송단의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 수조의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템의 수조의 내부에 배치되는 격막을 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 구성을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)은 전력저장장치(2, Energy Storage System, ESS)와 같이 배치되며, 수조(10), 냉각관(20) 및 펌프(30)를 포함하며, 전력원으로 발전부(60)를 포함할 수 있다.
전력저장장치(2)는 배터리(50)와, 배터리(50)를 내부에 수용하는 외함(40)으로 구성된다. 배터리(50)는 전력을 저장하는 구성요소로, 외함(40)의 내부에 배터리 유닛이 적층되어 배터리(50)를 구성할 수 있다. 복수의 배터리 유닛을 적층하여 배터리(50)를 형성함으로써, 다량의 전력을 하나의 전력저장장치(2)에 저장할 수 있다.
외함(40)은 직육면체의 형상으로 형성될 수 있고, 내부에 배터리(50)를 수용한다. 도 1은 외함(40)의 내부를 표현하기 위해, 외함(40)의 일 측면인 외함의 입구(41)가 개방된 것으로 도시되었으나, 일반적으로 전력저장장치(2)가 작동할 때, 외함의 입구(41)는 폐쇄된다. 외함(40)이 전력저장장치(2)의 외관을 형성하므로, 외함의 입구(41)가 전력저장장치(2)의 입구가 된다.
외함(40)의 내부에 배치되는 배터리(50)는, 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 배터리(50)는 따라서 연직상방을 바라보는 상면과 연직하방을 바라보는 하면을 포함할 수 있다. 배터리(50)는 상면과 하면이 아닌 4개의 측면을 포함할 수 있는데, 전력저장장치(2)의 외함의 입구(41)와 면한 배터리의 정면(51)과, 정면(51)이 바라보는 방향의 반대방향을 바라보는 후면과, 제1 측면(52)과, 제1 측면(52)이 바라보는 방향의 반대방향을 바라보는 제2 측면(53)을 포함할 수 있다.
전력저장장치(2)는 이외에 외함(40) 내부에 배터리(50)를 제어하는 제어장치와, 외부로부터 저장을 위한 전력을 송전받거나, 전력을 외부로 내보내는 배선을 더 포함할 수 있다.
수조(10)
수조(10)는 냉각수(C)를 수용하는 용기이다. 수조(10)는 지중에 매설되고, 내부 공간(11)에 냉각수(C)를 수용한다. 수조(10)가 지중에 매설됨에 따라, 수조(10)가 지상에 배치되어 외부에 노출되어 있는 경우에 비해 태양복사열에 의한 냉각수(C)의 온도상승에 미치는 영향이 매우 미약해진다. 또한 전력저장장치(2)를 냉각시킨 후 고온이 된 냉각수(C)는 수조(10)로 회송된다. 수조(10)로 회송된 냉각수(C)는, 상대적으로 낮고 일정한 온도로 유지되는 토양(G)과 수조(10)를 통해 간접적으로 열교환됨으로써 다시 그 온도를 낮출 수 있다.
수조(10)는 전반적으로 직육면체의 형태로 형성될 수 있고, 도시된 바와 같이 수조의 상면(12)의 양 단이 상방으로 더 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그러나 수조(10)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 수조(10)의 내부 공간(11)에 대해서는 도 7 및 도 8에 대한 설명에서 후술한다.
냉각관(20)
냉각관(20)은 냉각수(C)가 유동하는 관체형의 구성요소이다. 냉각관(20)은 수조(10)와 양단(21, 22)이 각각 연통되어 수조(10)에 저장된 냉각수(C)가 냉각관(20)을 통해 유동하도록 한다. 냉각관(20)의 양단(21, 22) 중 일단은, 열교환이 끝난 냉각수(C)가 수조(10)로 회송되는 회송단(21)일 수 있다. 냉각관(20)의 양단(21, 22) 중 타단은, 수조(10)에 저장된 냉각수(C)가 열교환을 위해 냉각관(20)으로 유입되는 유입단(22)일 수 있다. 따라서 수조(10)로부터 유입단(22)을 통해 냉각수(C)가 냉각관(20)으로 유입되어 냉각관(20) 내부를 유동하고, 열교환이 완료되면 회송단(21)을 통해 수조(10)로 회송될 수 있다. 회송단(21)의 형상에 대해서는 도 4 내지 도 6에 대한 설명에서 후술한다.
냉각관(20)의 양단 사이에 위치한 냉각관(20)의 중심부는, 전력저장장치(2)의 배터리(50)와 인접하게 배치된다. 따라서 수조(10)로부터 냉각관(20)으로 유입된 냉각수(C)가 냉각관(20)의 내부를 통해 유동함으로써, 냉각수(C)와 배터리(50)가 냉각관(20)을 통해 간접적으로 열을 교환한다. 또한 냉각수(C)는 배터리(50) 주변의 공간을 유동하는 공기와도 간접적으로 열을 교환할 수 있다. 냉각수(C)의 온도가 배터리(50) 또는 냉각관(20) 주변 환경의 온도에 비해서 일반적으로 낮을 것이므로, 배터리(50)에서 발생하는 열과 주변 환경의 열을 냉각수(C)가 전달받을 수 있다. 이러한 열교환을 위해 냉각관(20)은 열전도도가 높은 구리로 구성될 수 있다.
냉각관(20)의 일부 영역이 전력저장장치(2)의 외함(40)의 내부에 위치한 배터리(50)와 인접하게 배치되고, 양단이 수조(10)에 연통되므로, 냉각관(20)은 외함(40)을 관통하도록 배치될 수 있다. 또한 전력저장장치(2)는 지상에 배치되고, 수조(10)는 지중에 매설되므로, 지표를 관통하도록 냉각관(20)이 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 냉각관(20)을 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 냉각관(20)의 중심부는 배터리(50)의 측면과 인접하게 배치되고 구불구불하게 형성될 수 있는 냉각관 배열(23)을 포함할 수 있고, 냉각관(20) 유닛이 복수로 형성되는 경우, 각 냉각관(20) 유닛을 연통해서 냉각수(C)가 유동되도록 하는 중간관(24)을 포함할 수 있다.
냉각관 배열(23)은 구불구불하게 형성되어, 냉각수(C)가 최대한 긴 경로를 통해 배터리(50)의 측면과 인접한 영역을 지나감으로써 열교환이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 구불구불한 냉각관 배열(23)을 형성하기 위해, 직선부(231)와 절곡부(232)를 포함하는 냉각관(20) 유닛이 복수개 연결될 수 있다.
직선부(231)는 배터리(50)의 측면과 나란한 일 방향을 따라 연장되는 구성요소이다. 직선부(231)가 연장된 방향은 연직방향일 수 있다. 즉, 직선형의 파이프가 연직방향과 나란하게 배열되어 직선부(231)를 형성할 수 있다. 직선부(231)가 연직방향으로 형성됨에 따라, 냉각관(20)의 내부를 유동하는 냉각수(C)가 지나치게 빠르게 냉각관(20)을 통과하지 않을 수 있다.
직선부(231)는 복수개로 구성되어, 배터리(50)의 측면과 나란하되 직선부(231)가 연장된 방향인 일 방향에 직교하는 타 방향을 따라 소정의 간격씩 이격되어 나열될 수 있다.
절곡부(232)는 각 직선부(231)를 잇는 구성요소로, 'U'자 형으로 형성될 수 있다. 따라서 인접한 직선부(231)들의 양단 중 어느 일단을 서로 연통한다. 즉 복수의 직선부(231)가 나열되어 있을 때, 서로 인접한 직선부(231)의 어느 한 방향에 위치한 단부를 서로 연통하여, 냉각수(C)가 인접한 직선부(231)로 유동할 수 있도록 절곡부(232)가 배치된다.
절곡부(232)도 복수로 구성될 수 있다. 복수의 절곡부(232)는 인접한 직선부(231)의 사이에서, 각 인접한 직선부(231)의 양단 중 어느 일단에 배치되고, 상기 인접한 직선부(231)들의 일단들을 잇는다. 복수의 직선부(231)와 복수의 절곡부(232)가 냉각관(20)을 구성하므로, 직선부(231)의 일단에 연결된 절곡부(232)와 타단에 연결된 절곡부(232)는 서로 반대방향을 향하고, 연직방향을 기준으로 서로 반대되는 위치에 배치될 수 있다. 따라서 복수의 직선부(231)와 복수의 절곡부(232)가 서로 연결됨으로써 구성하는 냉각관(20)은 도시된 바와 같이 구불구불한 형태를 가질 수 있다.
냉각관 배열(23)은 배터리(50)의 측면에 위치한다. 구체적으로, 복수의 직선부(231) 및 복수의 절곡부(232)가 제1 측면(52) 또는 제2 측면(53)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한 직선부(231)가 연장된 방향은 제1 측면(52) 또는 제2 측면(53)과 나란한 방향일 수 있다.
냉각관 배열(23)은 복수로 구성될 수 있다. 따라서 도시된 바와 같이 냉각관 배열(23)이 2개 형성되어, 제1 측면(52)과 제2 측면(53)에 각각 인접하게 배치되고, 각각의 직선부(231)는 각각 제1 측면(52)과 제2 측면(53)과 나란한 방향을 따라 연장될 수 있다.
냉각관 배열(23)이 복수로 구성될 경우, 냉각관(20)은 중간관(24)을 포함할 수 있다. 중간관(24)은 복수의 냉각관 배열(23) 사이에 위치하여, 각 냉각관 배열(23)을 이어주는 역할을 한다. 중간관(24)은 도시된 바와 같이 배터리(50)의 측면 중 후면 또는 정면(51)에 인접하게 위치하고, 상기 후면 또는 정면(51)과 나란한 방향을 따라 연장되어 냉각관 배열(23)을 서로 연통할 수 있다. 배터리(50)는 외함(40)의 내부에 복수개가 배치될 수 있는데, 배터리의 정면(51) 또는 후면이 면하고 있는 외함(40)의 내측면에 배터리(50)가 체결구 등을 이용하여 체결되거나, 배터리 유닛이 안착되는 선반이 상기 외함(40)의 내측면에 연결될 수 있다. 따라서 많은 부피의 냉각관(20)을 배터리(50)의 정면(51) 또는 후면과 인접하게 배치하기에 어려움이 있을 수 있다. 제1 측면(52) 및 제2 측면(53) 모두에 대해서 별도의 폐회로를 형성하는 냉각관(20)을 배치하기는 현실적으로 어렵고 경제적이지 못하다. 따라서 제1 측면(52)과 인접하게 배치된 냉각관 배열로부터 제2 측면(53)과 인접하게 배치된 냉각관 배열로 냉각수(C)를 전달할 수 있는 중간관(24)을, 배터리(50)의 후면과 인접한 영역을 가로지르도록 배치할 수 있다.
냉각관 배열(23)은, 하나의 직선부(231)와 상기 하나의 직선부(231)의 일단에 연결되는 하나의 절곡부(232)로 구성된 냉각관(20) 유닛이 복수개 연속적으로 연결되어 형성된 것으로 볼 수도 있다. 냉각관(20) 유닛을 1개 배치한 후, 배열된 방향을 뒤집은 다른 냉각관(20) 유닛을 상기 배치된 냉각관(20) 유닛에 연결하는 방식을 반복적으로 수행하여, 냉각관 배열(23)을 형성할 수 있다.
냉각관 배열(23)은 배터리(50)의 측면 근처에 배치되는 격벽에 결합되어 지지될 수도 있다.
펌프(30)
펌프(30)는 냉각관(20)을 통해 냉각수(C)가 유동하도록 냉각수(C)를 가압하는 구성요소이다. 따라서 펌프(30)는 냉각관(20)의 유입단(22)과 인접하게 배치될 수 있고, 수조(10)의 내부에서 유입단(22)과 인접하게 배치될 수도 있다. 펌프(30)가 냉각수(C)를 가압함으로써, 지중에 매설된 수조(10)에 저장되어 있던 냉각수(C)가 유입단(22)을 거쳐 지상에 위치한 냉각관(20)의 내부로 유동하고, 배터리(50)와 열교환한 뒤 회송단(21)을 통해 수조(10)로 회송된다. 이 때, 냉각 효과를 최대화하기 위하여 냉각관(20) 내 물의 속도가 0m/s 초과 0.5m/s 이하가 되도록 펌프(30)를 제어하는 것이 바람직하다.
펌프(30)가 작동하기 위해서는 전력원이 필요하다. 따라서 펌프(30)에는 발전부(60)가 연결될 수 있다.
발전부(60)
발전부(60)는 펌프(30)에 전력을 공급하는 구성요소이다. 따라서 발전부(60)와 펌프(30)는 발전부 배선(62)을 통해 연결될 수 있고, 발전부 배선(62)은 발전부(60)로부터 펌프(30)로 전력을 전달할 수 있다.
발전부(60)는 지상에 배치되고, 태양광으로부터 전력을 생산한다. 따라서 발전부(60)는 태양광으로부터 전력을 생산하는 태양광 패널(61)을 포함한다. 태양광 패널(61)은 태양광을 받으면 광전효과가 발생하는 p-n 접합 반도체로 구성될 수 있으며, 태양광을 받아 전력을 생산할 수 있는 소재라면 다른 소재도 사용될 수가 있다.
태양광 패널(61)이 생산한 전력은 발전부 배선(62)을 통해 펌프(30)로 전달되고, 펌프(30)를 구동하는데 사용된다.
종합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)에서, 태양광을 받은 발전부(60)가 태양광으로부터 전력을 생산하고, 생산된 전력이 펌프(30)로 전달된다. 펌프(30)는 수조(10)에 저장된 냉각수(C)를 가압하여 유입단(22)을 통해 냉각관(20)으로 유동시킨다. 냉각관(20)은 전력저장장치(2)의 외함(40)의 내부에 수용된 배터리(50)의 측면과 인접하게 배치되어 있으므로, 냉각수(C)가 배터리(50)와 간접적으로 열교환하게 된다. 열교환된 냉각수(C)는 펌프(30)의 가압에 의해 계속 냉각관(20) 내부를 유동하여, 회송단(21)을 통해 수조(10)로 회송된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)은, 공조시스템에 비하여 전력소모가 적은 수냉 사이클을 형성한다. 또한 태양광을 이용해 생산된 전력을 공급받아 구동되므로, 태양 복사열에 의해 외함(40) 내부의 온도가 상승할 때 더욱 잘 작동해 외함(40) 내부의 온도상승을 억제할 수 있다. 따라서 대량의 외부 전원 공급이 필요하지 않고, 전원 공급이 원활하지 않은 상황에서도 잘 작동할 수 있다.
회송단(21)을 통해 회송되는 냉각수(C)의 온도는, 지중에 매설된 수조(10)에 의해서 자연스럽게 천천히 낮아진다. 이러한 냉각수(C)의 온도를 보다 빠르게 낮출 필요가 있다. 이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 회송되는 냉각수(C)의 온도를 낮추는 본 발명의 일 실시예에 따른 회송단(21) 구조 및 수조(10)의 내부 구조에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 수조(10)와 회송단(21)을 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 회송단(21)의 종단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 회송단(21)의 횡단면도이다.
회송단(21)은 지중보다 상측인 지상으로부터 냉각관(20)이 냉각수(C)를 회송시키는 영역이므로, 수조의 상면(12)에 연통되어 냉각수(C)가 수조(10)의 내부 영역으로 낙하하도록 형성될 수 있다.
회송단(21)은 냉각수(C)가 나뉘어 회송되도록 분기되는 복수의 회송 배관(212)을 포함할 수 있다. 회송 배관(212)은 회송단(21)의 내부를 구획하여 형성되는 배관으로, 각자의 회송 배관(212)의 내부를 통해서 냉각수(C)가 유동할 수 있다. 이러한 복수의 회송 배관(212)이 회송단(21)의 내부에 형성될 수 있도록, 회송단(21)은 수조(10)와 가까워질수록 직경이 증가할 수 있다. 복수의 회송 배관(212)에 의해서 냉각관(20)을 통과하던 냉각수(C)가 여러 갈래로 분기되어 분산된 상태로 수조(10)의 내부로 회송되면, 냉각수(C)와 공기가 접촉하는 면적이 늘어나 일반적인 관체에 비해서 용이하게 냉각수(C)의 냉각이 이루어질 수 있다.
회송 배관(212)이 냉각관(20)으로부터 분기되면서, 회송 배관(212)이 연장된 방향을 따라 그은 직선이 수조의 상면(12)과 이루는 각도가, 수조(10)에 가까워질수록 증가할 수 있다. 상기 각도의 범위는 예각의 범위일 수 있다. 냉각관(20)을 따라 낙하하던 냉각수(C)가 천천히 회송 배관(212)을 따라 이동하도록 하기 위함이다. 따라서 회송단의 외벽(213)이 도시된 바와 같이 종상으로 형성될 수 있다.
복수의 회송 배관(212)은 일 방향으로만 나열되어 형성되지 않고, 횡단면도에서 확인할 수 있듯이 횡단면에서 넓게 퍼져서 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 회송단(21)과 회송 배관(212)의 횡단면을 원형으로 도시하였으나, 회송 배관(212)과 회송단(21)의 횡단면의 형상은 이에 제한되지 않는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 수조(10)의 내부 구조를 나타낸 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉 시스템(1)의 수조(10)의 내부에 배치되는 격막(13)을 나타낸 평면도이다.
수조(10)의 내부 공간(11)에는, 회송단(21)과 인접한 영역에 다공성의 격막(13)이 배치될 수 있다. 격막(13)은 복수개 배치될 수 있다.
격막(13)은 수조(10)의 내부 공간(11)을 가로지르도록 배치되고, 냉각수(C)가 수용된 영역보다 상측에 위치할 수 있다. 따라서 냉각수(C)는 격막(13)을 연직하방으로 통과하고, 격막(13)은 냉각수(C)가 연직하방으로 통과할 수 있도록 복수의 격막 구멍(131)을 포함할 수 있다. 격막(13)의 다공성 구조는, 허니컴(honeycomb) 구조로 형성될 수 있다.
격막 구멍(131)의 형상은 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나, 육각형일 수도 있고, 형상이 예시에 제한되지 않는다.
수조(10)는 다공성의 격막(13)을 포함함으로써, 회송단(21)을 통해 낙하한 냉각수(C)가 바로 수조(10)에 수용된 냉각수(C)와 합쳐지지 않도록 한다. 냉각수(C)는 격막(13)에서 표면장력에 의해 얇은 막을 형성한 상태로 머무르며, 표면적이 넓어진다. 따라서 공기와 오랜 시간 동안 접촉하여 냉각이 잘 이루어질 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 수냉 시스템 2 : 전력저장장치
10 : 수조 11 : 내부 공간
12 : 수조의 상면 13 : 격막
20 : 냉각관 21 : 회송단
22 : 유입단 23 : 냉각관 배열
24 : 중간관 30 : 펌프
40 : 외함 41 : 외함의 입구
50 : 배터리 51 : 정면
52 : 제1 측면 53 : 제2 측면
60 : 발전부 61 : 태양광 패널
62 : 발전부 배선 131 : 격막 구멍
212 : 회송 배관 213 : 회송단의 외벽
231 : 직선부 232 : 절곡부
C : 냉각수 G : 토양

Claims (9)

  1. 지중에 매설되고, 내부 공간에 냉각수를 수용하는 수조;
    전력저장장치의 배터리와 인접하게 배치되고, 상기 수조로부터 유입된 냉각수를 내부를 통해 유동시킴으로써 상기 냉각수가 상기 배터리와 간접적으로 열을 교환하고, 상기 배터리와 열교환한 냉각수가 상기 수조로 회송되도록, 양단이 상기 수조와 각각 연통되는 냉각관; 및
    상기 냉각관을 통해 상기 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수를 가압하는 펌프를 포함하고,
    상기 냉각관의 양단 중 일단은, 상기 배터리와 열교환한 냉각수가 상기 수조로 회송되고, 상기 냉각수가 상기 내부 공간에서 낙하하도록 상기 수조의 상면에 연통되며, 상기 수조와 가까워질수록 직경이 증가하는 회송단이고,
    상기 회송단은, 상기 냉각수가 나뉘어 회송됨으로써 공기와 접촉하는 면적이 증가하도록 분기되는 복수의 회송 배관을 포함하고,
    상기 수조는, 상기 회송단과 인접한 영역에, 상기 내부 공간을 가로지르도록 배치되고, 상기 낙하한 냉각수가 표면장력에 의해 막을 형성한 채로 머무르며 냉각될 수 있도록 형성되는 격막을 포함하는, 수냉 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각관은,
    상기 배터리의 측면과 나란한 일 방향을 따라 연장되고, 상기 배터리의 측면과 나란하되 상기 일 방향에 직교하는 타 방향을 따라 각각 서로 이격되어 나열된 복수의 직선부; 및
    'U'자 형으로 형성되어, 인접한 직선부들의 양단 중 어느 일단을 서로 연통하는 복수의 절곡부를 포함하는, 수냉 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직선부가 연장되는 일 방향은, 연직방향인, 수냉 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 측면은, 상기 전력저장장치의 입구와 면한 정면과, 상기 정면이 바라보는 방향의 반대방향을 바라보는 후면과, 제1 측면과, 상기 제1 측면이 바라보는 방향의 반대방향을 바라보는 제2 측면을 포함하고,
    상기 복수의 직선부 및 상기 복수의 절곡부는, 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에 인접하게 배치되고,
    상기 일 방향은 상기 제1 측면 또는 상기 제2 측면과 나란한 방향인, 수냉 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회송 배관은, 상기 회송 배관이 연장된 방향을 따라 그은 직선이 상기 수조의 상면과 이루는 각도가, 상기 수조에 가까워질수록 증가하도록 형성되는, 수냉 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 격막은, 상기 냉각수가 연직하방으로 통과할 수 있도록 다공성으로 형성되는, 수냉 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    지상에 배치되고, 태양광으로부터 전력을 생산하여 상기 펌프로 전달하는 발전부를 더 포함하는, 수냉 시스템.
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