KR102049765B1 - 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 이를 포함하는 구조체 - Google Patents

플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 이를 포함하는 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 일 실시예는 하우징에 보관되는 팽창식 구명벌에 있어서, 팽창되면서 상기 하우징으로부터 빠져나오는 플랫폼, 플랫폼상에서 펼쳐지며 적어도 일측에 플렉시블 태양전지가 구비된 캐노피, 플렉시블 태양전지로부터 생성된 전기에너지를 사용하여 해수를 담수화하는 담수화 장치, 및 상기 플렉시블 태양전지와 연결되어 신호를 송출하는 신호 송출부를 포함하고, 플렉시블 태양전지는 구부릴 수 있는 유연한 태양전지인 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 제공하며, 이에 의하면 플렉시블 태양전지가 구비됨으로써 자체 발전이 가능하며, 이를 통해 팽창식 구명벌에서 전원 공급이 가능하여 팽창식 구명벌의 조명 장치 및 담수화 장치가 오래도록 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 플렉시블 태양전지는 유연한 성질이 있어, 팽창식 구명벌이 작은 크기로 접히거나 롤형태로 말아져서 하우징 내부에 용이하게 보관될 수 있으며, 유연한 성질에 의해 팽창식 구명벌이 팽창되어 변형되는 순간에도 파손의 위험이 적다.

Description

플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 이를 포함하는 구조체{An inflatable life raft comprising a flexible solar cell and a structure comprising the same}
본 발명은 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 이를 포함하는 구조체에 관한 것으로, 더 상세하게는, 조난 상황 발생 시 해상에 부유하여 식수를 공급하고 지속적으로 구조신호를 발신하고 전자제품의 충전 등 최소한의 전력을 생산/공급하는 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 이를 포함하는 구조체에 관한 것이다.　
일반적으로 구명벌은 선박에서 해난 사고 발생시 인명의 안전을 위한 장비로서, 충분한 복원력과 전복되더라도 가라앉지 않는 부력을 갖추도록 설계된 설비이다. 해상 구조에 있어서 가장 중요한 사안은 구난 상황에 처한 선박과 승선객들의 위치를 파악하는 일이고, 가급적이면 빠른 시간내에 위치 파악이 완료 되어야지만 성공적인 구조를 수행할 수 있다.
구명벌은 평소에 하우징 안에 보관되고, 필요시에 선박 밖으로 던져서 트리거 역할을 하는 줄이 당겨짐으로써 구명벌이 팽창하고 하우징 밖으로 빠져나오게 된다. 이러한 구명벌은 고무 튜브가 봄베로 인해 팽창하는 방식이 널리 사용되고 있으며, 종래기술로서는 일본 공개 특허공보 제2002-544062호에 기술되어 있는 자동 복원과 팽창이 가능한 구명 뗏목에 기술되어 있는 내용을 토대로 상세한 내용을 참고할 수 있다.
구명 뗏목은 고무를 이용한 기술이 가장 보편화되어 있기 때문에 레이더로 이를 관제하거나, 송신을 통해 구명벌이 있는 위치나 구조 신호를 송신하기가 힘든 문제점이 있었다. 이에 대해 국내공개특허 제10-2016-0010838호에서는 조난신호 및 레이저빔 구조 신호를 전송하여 위치가 보이게 할 수 있는 구조장비를 구비한 구명벌을 제공한다.
국내공개특허 제10-2016-0010838호는 루프 상단에 레이저 출력빔이 구비되고 루프 하단에 구조신호 발생기가 구비된 구명벌을 제공하고 있으나, 이에 의하면 이와 같은 신호가 송신되기 위해 전원 공급이 요구된다. 여기서 전원 공급을 위해 변압기 및 그 내부에 비상 배터리가 구비되고, 보조 전원을 통해 점등용 LED가 구비되나, 이와 같은 전원은 소모성 전원으로서, 구조까지의 시간이 길어진다면 신호 송신이 점점 어려워질 수밖에 없다는 한계가 있다.
또한, 조난자의 안전 도모 및 신속한 구조를 위해 외부로 신호를 보낼 수 있더라도 구조시 구명벌의 시인성이 높아야 하며, 구조가 언제 이루어질지 모르는 상황에서 조난자들이 마실 수 있는 물이 확보될 수 있어야 생존 가능성을 높일 수 있다.
종래의 단단한 구조의 구명정에는 담수 제조장치가 구비되고 이를 위한 자체 발전 설비를 구비한 기술들이 개발되었으나, 그 가격이 고가이면서 발전 효율이 낮아 현실적으로 적용되지 못하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 장비들은 단단한 구조의 구명정에 적용가능하더라도, 하우징으로부터 팽창하는 구조의 구명벌에는 적용하기 적합하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 종래 개발된 무기 태양전지판 만으로 구명벌에 적용할 경우 시인성이 떨어진다는 문제가 있다.
따라서 현재는 경제적이면서도 구조가 용이하고, 구조 시점까지 조난자들이 최대한 오래 생존할 수 있도록 자체 발전 설비 및 담수 제조장치가 구비된 팽창식 구명벌이 필요한 실정이다.
JP 2002-544062 A KR 10-2016-0010838 A
　본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 경제적이면서도 구조 시점까지 조난자들이 최대한 오래 생존할 수 있도록 구성된 팽창식 구명벌, 더 상세하게는, 구부렸을 때 파손되는 기존 태양전지판과 달리 굽힘에 의한 파손이 없고 시인성이 높은 플렉시블 태양전지 및 이를 통해 전원을 공급받아 작동하는 담수 제조장치가 구비된 팽창식 구명벌을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예는, 캐노피, 상기 캐노피의 외측면 일부에 연결된 플렉시블 태양전지 및 상기 플렉시블 태양전지에 연결된 신호 송출 전력부가 구비된 상부; 및 상기 캐노피와 연결되고 팽창가능한 플랫폼 및 상기 플랫폼에 연결된 담수 생산부가 구비된 하부;를 포함하고, 상기 플렉시블 태양전지로부터 생성된 전기에너지는 축전되어 상기 신호 송출 전력부 및 상기 담수 생산부에서 사용되고, 상기 플렉시블 태양전지는 무기물 또는 유기물을 광활성층으로 사용하며 유연성 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 제공한다.
또한, 상기 플렉시블 태양전지는, 유기 태양전지, 유무기 하이브리드 태양전지, 실리콘 박막태양전지, CIGS 박막 태양전지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부는 기둥부를 더 포함하고, 상기 상부 및 상기 하부는 서로 연결되어 모두 접힌 상태에서 하우징에 보관되되, 사용될 시에는 상기 플랫폼이 팽창되어 수면 위로 부상하고, 상기 하부 상에서 상기 기둥부가 팽창하면서 상기 캐노피가 펼쳐지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플랫폼은 기류 증폭기의 공기압 증폭을 통해 전개되는 것이 바람직하다.
또한, 수용가능한 탑승인원이 5명 내지 13명일 경우, 상기 플렉시블 태양전지는 4m2의 면적을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플렉시블 태양전지는 적어도 4%의 전지 효율을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플렉시블 태양전지는 대량 습식 양산 방식인 롤투롤(roll-to-roll)이라는 방법으로 양산된 것이 바람직하다.
또한, 상기 플렉시블 태양전지로부터 생성되는 전기에너지를 축전하는 메인 축전부; 및 상기 메인 축전부와 연결되어 상기 담수 생산부로 전기에너지를 전달하는 메인 전선을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 담수 생산부는, 상기 메인 전선과 연결된 담수화 장치 및 상기 플랫폼 하부 일부에 구비된 해수 유입부를 포함하고, 상기 담수 생산부는 상기 플렉시블 태양전지에 의해 생성된 전기에너지를 상기 메인 전선을 통해 공급받고 상기 해수 유입부로부터 해수를 받아 상기 담수화 장치를 통해 상기 해수를 담수로 만드는 것이 바람직하다.
또한, 상기 캐노피의 일측에 구비된 빗물 포집부를 더 포함하고, 상기 빗물 포집부는 빗물이 유입되는 개방된 일부인 빗물 유입부 및 포집된 빗물을 저장하는 파우치 형태의 빗물 저장부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 일 실시예는, 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 상기 구명벌을 수용하는 원통형 또는 다면체 형상의 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체를 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 시인성이 높은 플렉시블 태양전지가 구비됨으로써 조난상황에서 구조가 용이할 뿐만 아니라 자체 발전이 가능하며, 이를 통해 팽창식 구명벌에서 전원 공급이 가능하여 팽창식 구명벌의 조명 장치 및 담수화 장치가 오래도록 사용될 수 있다.
또한, 굽힘에 있어 쉽게 파손되는 기존 태양전지판과 달리 플렉시블 태양전지의 유연한 특성으로 인해 팽창식 구명벌이 작은 크기로 접히거나 롤형태로 말아져서 하우징 내부에 용이하게 보관될 수 있으며, 유연한 성질에 의해 팽창식 구명벌이 팽창되어 변형되는 순간에도 파손의 위험이 적다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 도 4의 A-A'선에 따라 절단된 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 도 6의 B-B'선에 따라 절단된 종단면도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여서 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌의 전체 구성을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌은 크게 캐노피(111)가 구비된 상부(100) 및 플랫폼(211)이 구비된 하부(200)를 포함한다.
상부(100) 및 하부(200)는 서로 연결되어 모두 접힌 상태에서 하우징에 보관되되, 본 발명의 일 실시예에 다른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌이 사용될 시에는 하부(200)가 먼저 팽창되면서 하우징으로부터 팽창식 구명벌이 빠져나오는 것이 바람직하다. 하부(200)가 팽창되어 플랫폼(211) 수면 위로 부상하고 상부(100)는 그 하부(200) 상에서 상부(100)의 구조를 구성하는 기둥부(미도시)가 팽창하면서 캐노피(111)가 펼쳐지는 것이 바람직하다.
이때 팽창되어 발출된 플랫폼(211)은 3명 내지 7명의 소수 인원을 수용할 수 있도록 하는데, 보다 신속한 수용을 위해 기류 증폭기(미도시)의 공기압 증폭을 통해 플랫폼(211)을 보다 신속하게 전개할 수 있도록 한다.
상기 기류 증폭기는 코안다(coanda)효과에 의해 플랫폼(211)주변의 공기를 끌어들임으로써 벨브부에서 발출된 공기압을 12배 내지 25배로 늘려 공기압을 증폭시킬 수 있는 장치이며, 통상에 널리 유통되는 장치를 사용하게 되므로 구체적인 내용은 생략한다.
이때 상술한 코안다 효과는 장치 내주면 측단부에서 유체가 흐를 때, 그 표면에 유체가 밀착 하면서 흐르는 현상을 의미하는데, 이러한 현상을 통한 예시로써 대한민국 등록 실용 공보 제 20-0253922호에 게시된 에어컨과 같은 장치적인 설계 및 기술 실시를 구현 할 수 있는 것이다.
따라서 적은 양의 공기만으로도 공기의 증폭 발출이 가능함으로써 구명 리프트(70)는 빠른 발출이 가능한 것이다.
한 편, 빠른 발출을 통해 전개된 플랫폼(211)은 구난 상황에 처한 승선원들이 안전하게 올라타도록 상기 플랫폼(211)의 상면에 일정 간격마다 외부 구명줄(213)이 더욱 구비될 수 있도록 함으로써 승선원의 구조 대기를 성공적으로 완수할 수 있도록 하는 것이다.
상부(100)는 상부 몸체(110), 상부 몸체(110)와 연결된 담수 전력부(120), 상부 몸체(110)의 상부에 구비된 신호 송출 전력부(130), 및 상부 몸체(110)의 일측에 구비된 빗물 포집부(140)를 포함하는 것이 바람직하다.
상부 몸체(110)는 하부(200)와 연결되어 상측으로 펼쳐지는 캐노피(111), 캐노피(111)의 일부에 형성된 개방된 출입구(112), 및 캐노피(111)의 일측면에 구비된 플렉시블 태양전지(113)를 포함하는 것이 바람직하다.
캐노피(111)는 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창식 구명벌이 초기에 팽창시에 단면이 삼각형의 형상인 것이 바람직하며, 이때 상부 꼭지점에서의 각도인 α°에 따라 고도가 상대적으로 낮은 오전에 캐노피(111)의 일측, 즉 플렉시블 태양전지(113)에 대해 태양광이 조사되는 각도와 고도가 상대적으로 높은 정오에 플렉시블 태양전지(113)에 대해 태양광이 조사되는 각도가 결정된다.
초기에 팽창시에 각도 α°는 90°인 것이 바람직하며, 이에 따라 각도 α°를 형성하는 캐노피(111)의 양측은 플랫폼(211)에 대해 45° 기울기를 갖게 된다. 여기서 캐노피(111)의 상부 꼭지점 각도 α°는 조절가능한 것이 바람직하다. 예를 들면, 상부 몸체(110)에서 캐노피(111)의 구조를 지지하며 하부(200)와 연결되어 팽창되는 기둥부(미도시) 및 프레임부(미도시)의 높이 및 길이 등이 조절가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 플렉시블 태양전지(113)가 4m2의 면적을 갖고 태양광 조사각도가 45°이며, 하루에 일사량을 획득할 수 있는 평균 시간이 3.5h이고, 플렉시블 태양전지의 효율이 4%라고 가정한다면, 플렉시블 태양전지 활용 전력 생산량은 445W/m2*3.5h*4m2*4% = 249.2 W/day (최대 71.2Wh)인 것으로 계산된다.
본 발명의 플렉시블 태양전지(113)가 4m2의 면적을 갖도록 구비된 팽창식 구명벌은 5명 이상, 더 바람직하게는 5명 내지 13명의 탑승인원을 수용하는 규모로 제작될 수 있다. 플렉시블 태양전지(113)는 플렉시블 태양전지로서 팽창식 구명벌 캐노피 외주에 구비되어 유연성 있는 것을 특징으로 한다.
플렉시블 태양전지는 무기물 또는 유기물을 광활성층으로 사용하는 것으로서, 수백 nm이내의 얇은 두께와 상대적으로 저렴한 광활성층의 재료, 특히 마음대로 구부릴 수 있는 플렉시블한 소자를 제작할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 즉, 본 발명에 따른 플렉시블 태양전지(113)는 필름처럼 얇고 가벼우면서 유연하고, 기존 태양전지 재료로 일반적으로 사용되는 실리콘 등의 태양전지와는 달리 소재 선택에 따라 다양한 색상, 유연한 구조, 가벼움, 내충격성, 투광성 등의 특성을 구현할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 플렉시블 태양 전지는 전지 구조 내 태양광을 직접 흡수하는 광활성층에 유·무기 소재를 도입해 대면적 모듈(10x10cm2)에서 4% 이상의 높은 효율을 달성한 전지인 것이 바람직하다. 즉, 높은 전하이동도와 높은 충전율(fill factor)을 유지하므로 단위셀에서의 효율을 대면적에서도 일정 수준 이상 유지하는 태양 전지가 사용되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 본 발명에서 플렉시블 태양전지(113)는 유기/고분자 태양전지, 유무기 하이브리드 태양전지, 실리콘 박막태양전지, CIGS 박막 태양전지 등과 같은 유연성 있는 태양전지 중 어느 하나, 바람직하게는 유기 태양전지 또는 유무기 하이브리드 태양전지일 수 있으나, 플렉시블 태양전지(113)의 흡수층 소재에 따른 태양전지의 종류는 이에 한정되지 않는다.
본원 발명의 플렉시블 태양전지(113)가 유기 태양전지일 경우에는 무기 태양전지보다 시인성이 월등히 높고 다양한 색상으로 제작할 수 있다는 이점이 있다. 캐노피(111)에 구비되는 플렉시블 태양전지(113)가 유기 혹은 유무기 하이브리드 태양전지일 경우, 대량 습식 양산 방식인 롤투롤(roll-to-roll)이라는 방법을 이용하여 저렴하고 투명하며 색상조절이 가능한 플렉시블한 태양전지를 구명벌에서 창으로 사용할 수도 있다. 이와 같이 시인성이 우수함으로써 조난시 구조작업이 용이할 뿐만 아니라 다양한 색상으로 태양전지를 구성할 수 있기 때문에 구명벌 내에 있는 피구조자들은 구명벌 밖의 상황을 볼 수 있으며, 반대로 외부에서도 내부 상황을 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명의 팽창식 구명벌의 플렉시블 태양전지(113)는 얇고 가벼우면서 유연하여 사용전 하우징 안에 접히거나 돌돌 말린 상태로 보관이 용이하며 충격에 강하다. 이는 기존 실리콘 기반 태양전지판에서 구현될 수 없는 가장 큰 차이점이다. 플렉시블 태양전지(113)는 도 1에 도시된 바와 같이 접힘선(114)에 따라 플렉시블 태양전지(113a 및 113b)가 서로 접촉되도록 접힌 다음에 돌돌 말려져서 보관될 수 있으나, 다른 일 실시예를 나타내는 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 접힘선(114)에 따라 지그재그 형태로 접혀서 보관될 수도 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 바람직한 일실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌은 도 1에 도시된 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌과 접히는 형태 및 플렉시블 태양전지(113)의 개수가 다르나, 이외의 구성들은 모두 동일하다.
도 2에는 플렉시블 태양전지(113)가 캐노피(111)의 일측에만 구비되었으나, 본원 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 일 실시예에서는 캐노피(111)의 양측에 구비될 수도 있다.
담수 전력부(120)는 상기와 같은 플렉시블 태양전지(113)와 연결된 메인 축전부(121) 및 메인 축전부(121)에 연결되어 전기를 전달하는 메인 전선(122)을 포함한다. 플렉시블 태양전지(113)는 다수 개가 연결되어 사용될 수 있으며, 메인 축전부(121)는 이와 같은 적어도 하나의 플렉시블 태양전지(113)로부터 생성되는 전기에너지를 축전하는 장치인 것이 바람직하다. 메인 축전부(121)에 축전된 전기는 필요시에 메인 전선(122)을 통해 하부(200)에 구비된 담수 생산부(220)에 전달되는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이 플렉시블 태양전지(113)가 다수 개로 구비된 경우에, 메인 축전부(121)는 다수 개의 플렉시블 태양전지(113) 중 미리 결정된 일부만으로부터 전기에너지를 전달받도록 구성될 수도 있다. 이에 따라 보조 축전부(133)는 나머지 플렉시블 태양전지(113)와 연결되어 나머지 전기에너지를 전달받도록 구성될 수 있다.
다른 일 실시예에서는 플렉시블 태양전지(113)로부터 생성된 전기에너지가 메인 축전부(113)에 전달된 후 메인 축전부(113)에 더 이상의 전기에너지를 저장하지 못할 경우에, 잉여 에너지가 보조 축전부(133)에 전달되도록 연결 전선(미도시)이 구비될 수도 있다.
신호 송출 전력부(130)는 적어도 하나의 플렉시블 태양전지(113)로부터 생성되는 전기에너지를 추가적으로 축전하여 전력을 저장하는 보조 축전부(133)를 포함하는 것이 바람직하다. 신호 송출 전력부(130)는 조난시에 외부로 조난신호를 송출할 수 있는 신호 송출부(131), 및 신호 송출부(131)와 연결되어 보조 축전부로부터의 전기를 전달하는 송출부 전선(132)을 포함하는 것이 바람직하다.
신호 송출부(131)는 조명장치, 통신 장치 등을 포함할 수 있어, 플렉시블 태양전지(113b)와 연결된 보조 축전부(133)로부터 전원을 공급받아 오랜 시간 동안 S.O.S. 조난신호 등을 외부로 내보낼 수 있다. 조명장치는 LED로 구성된 것이 바람직하며, 보조 축전부(133)는 잉여 전력을 5V 이상으로 저장할 수 있는 전지인 것이 바람직하다. 보조 축전부(133)는 신호 송출부(131)에 전기를 공급할 뿐만 아니라, 휴대폰 충전도 가능한 기능을 갖는 것이 바람직하다.
빗물 포집부(140)는 캐노피(111)의 일측에 구비된 것으로, 태양광이 약한 우천시에 빗물을 받아 저장할 수 있도록 구성된 것이다. 빗물 포집부(140)는 빗물이 유입되는 개방된 일부인 빗물 유입부(141), 포집된 빗물을 저장하는 파우치 형태의 빗물 저장부(142)를 포함할 수 있다. 이때 빗물 유입부(141) 내측에는 필터가 형성될 수도 있어, 담수 생산부(220) 외에도 우천시에 용이하게 식수를 확보할 수도 있다.
하부(200)는 팽창식 구명벌이 사용될 시에 먼저 팽창되면서 하우징으로부터 팽창식 구명벌이 빠져나와 수면 위로 부상하도록 구성된 것으로, 팽창함으로써 부상하는 플랫폼부(210), 및 플랫폼부(210)에 연결된 담수 생산부를 포함한다.
플랫폼부(210)는 고무와 같은 재질로 구성되어 공기가 유입됨으로써 팽창하고 내부에는 피구조자가 안착하여 탑승하는 플랫폼(211), 플랫폼(211)의 외측 일부에 형성된 공기 배출부(212), 및 플랫폼(211)의 외주에 연결된 외부 구명줄(213)을 포함한다. 플랫폼부(210)는 공기 배출부(212) 및 외부 구명줄(213) 외에도 플랫폼(211) 내부에 탈부착 가능하도록 구비된 여러 가지 도구들, 예를 들면, 가이드 북, 비상용 칼, 등을 더 포함할 수 있으며, 이외의 종래 팽창식 구명벌에 구비된 도구들에 대한 설명은 생략한다.
담수 생산부(220)는 메인 전선(122)과 연결된 담수화 장치(221) 및 플랫폼(211) 하부 일부에 구비된 해수 유입부(222)를 포함하는 것이 바람직하다. 담수 생산부(220)는 플렉시블 태양전지(113)에 의해 생성된 전기에너지를 메인 축전부(121) 및 메인 전선(122)을 통해 공급받고 해수 유입부(222)로부터 해수를 받아 담수화 장치(221)를 통해 이를 담수로 만든다.
해수 유입부(222)는 플랫폼(211)과 동일한 재질의 관으로 형성된 것일 수 있으며, 담수 생산부(220)에 해수를 공급하는 역할을 한다. 담수화 장치(221)는 비가열식 전력 또는 삼투압으로 운전될 수 있도록 구성된 것이 바람직하며, 그 위치는 어느 한 곳으로 한정되지 않으나, 해수 유입이 용이하게 이루어진 후 피구조자가 담수를 용이하게 사용할 수 있도록 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산부(220)가 본 발명의 플렉시블 태양전지(113)로부터 전원을 공급받을 경우에 생산하는 담수를 계산해보면, 시간당 최대 7.12L의 담수를 생산할 수 있다. 여기서 담수화 장치(221)의 해수 처리 성능은 약 5Wh/L이며, 해수전환 담수수율은 50%로 71.2Wh/(5Wh·L-1)*50% = 7.12L로 계산된다. 199.2Wh의 전력을 활용하면 19.9L/day를 생산가능하며, 일평균 담수요구량을 인당 1.5~2.5L로 계산하면, 이는 1 개월 이내 8명 내지 13명이 생존하기 위해 필요한 담수량이다.
다음은 도 4 및 5를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체를 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 도 4의 A-A'선에 따라 절단된 종단면도이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체는 원통형 하우징(300) 및 하우징(300)에 수용되는 팽창식 구명벌을 포함한다.
팽창식 구명벌은 이전에 다른 실시예들에서도 설명한 바와 같이, 팽창되면서 하우징(300)으로부터 빠져나오는, 즉 발출되는 플랫폼(211)을 포함한다. 팽창식 구명벌은 플랫폼(211)상에서 펼쳐지며 적어도 일측에 접힘선(114)이 형성된 플렉시블 태양전지(113)가 구비된 캐노피(111)도 포함하되, 접힘선(114)에 따라 플렉시블 태양전지(113)가 적어도 한번 접힌 후 돌돌 말린 상태로 하우징(300)에 보관되는 것이 바람직하다. 즉, 플렉시블 태양전지(113)는 휘어진 상태로 하우징(300)에 보관될 수 있다.
하우징(300)은 구조 필요시에 해수면 위로 투하되는 것으로, 통상적으로 투하되면서 내부에 있던 구명벌이 전개된다.
본 발명에 의하면, 플렉시블 태양전지(113)가 캐노피(111)에 구비됨으로써 별도의 자체 발전 장치가 필요 없어, 하우징(300) 내에 팽창식 구명벌이 더 용이하게 수용될 수 있다. 즉, 그 부피를 줄일 수 있어 하우징(300)의 크기 또한 용이하게 줄일 수 있을 것이다. 이에 따르면, 기존보다 많은 수의 구명벌 구조체(구명벌이 수용된 하우징)를 좁은 공간에도 구비해둘 수 있다.
접힘 선(114)에 따라 플렉시블 태양전지(113)가 적어도 한번 접힌 후 도 5에 도시된 바와 같이 돌돌 말린 상태로 하우징(300)에 보관됨으로써, 한 번 접혔기 때문에 구명벌이 하우징(300)으로부터 발출될시에 더 용이하게 펼쳐질 수 있다.
또한, 플렉시블 태양전지(113)가 유연함으로써 이러한 과정에서 플렉시블 태양전지(113)가 파손될 가능성이 적어, 내구성도 양호하다는 이점이 있다.
다음은 도 6 및 7을 더 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체를 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌을 포함하는 구조체를 도 6의 B-B'선에 따라 절단된 종단면도이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체는 다면체의 하우징(300) 및 하우징(300)에 수용되는 팽창식 구명벌을 포함한다.
여기서 다면체 형상이라 함은 평평한 면을 가지고 있는 입체도형의 형상으로써, 예를 들면, 사각 기둥, 육각 기둥, 직육면체 등이 있다. 도 6은 사각 기둥 형상의 하우징을 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
팽창식 구명벌은 이전에 다른 실시예들에서도 설명한 바와 같이, 팽창되면서 하우징(300)으로부터 빠져나오는, 즉 발출되는 플랫폼(211)을 포함한다. 팽창식 구명벌은 플랫폼(211)상에서 펼쳐지며 적어도 일측에 적어도 하나의 접힘선(114)이 형성되고 플렉시블 태양전지(113)가 구비된 캐노피(111)도 포함한다.
이때, 접힘선(114)에 따라 캐노피(111)는 적어도 두번 접힌 상태로 하우징(300)에 보관되는 것이 바람직하다. 일 실시예로서 도 7에 도시된 바와 같이 하부(200)가 지그재그 형태로 접힌 모습을 볼 수 있으며, 이는 캐노피(111)가 용이하게 다수 번 접히면서 하우징(300)도 용이하게 다수 번 접힌 모습을 나타낸 것이다.
이와 같이 다수 번 접힌 상태로 하우징(300)에 보관됨으로써, 발출되는 데에 걸리는 시간을 효과적으로 줄일 수 있다. 즉, 한번만 접혀 있는 경우와 다수 번 지그재그 형태로 접혀 있는 경우에서 공기를 일방향으로 주입했을 때, 통상적으로는 하부(200)의 무게에 의해 접힌 부분이 눌려 있기 때문에 펼쳐지는 데에는 어느 정도 시간이 필요하다.
다수 번 접혀 있을 경우에, 하우징(300)은 양측으로 밀려서 길이 방향으로 깨질 수 있으며, 다른 일 실시예에서는 양측으로부터 하부(200)가 발출되도록 하우징(300)의 구성이 다르게 구성될 수도 있다. 또한, 플렉시블 태양전지(113)가 유연함으로써 이러한 과정에서 플렉시블 태양전지(113)가 파손될 가능성이 적어, 내구성도 양호하다는 이점이 있다.
여기서 접힘선(114)은 캐노피(111)에만 형성된 것일 수 있다. 접힘선(114)이 캐노피(111)에만 형성된 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉시블 태양전지(113)는 기설정된 간격으로 이격되게 다수 개로 구비되고 접힘선(114)은 플렉시블 태양전지(113) 사이에 형성된 것이 바람직하다.
상술된 바와 같은 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌은 플렉시블 태양전지가 구비됨으로써 자체 발전이 가능하며, 이를 통해 팽창식 구명벌에서 전원 공급이 가능하여 신호 송출부 및 담수화 장치가 오래도록 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 플렉시블 태양전지는 유연한 성질이 있어, 팽창식 구명벌이 작은 크기로 접히거나 롤형태로 말아져서 하우징 내부에 용이하게 보관될 수 있으며, 유연한 성질에 의해 팽창식 구명벌이 팽창되어 변형되는 순간에도 파손의 위험이 적다.
100: 상부
110: 상부 몸체
111: 캐노피
112: 출입구
113, 113a, 113b: 플렉시블 태양전지
114: 접힘부
120: 담수 전력부
121: 메인 축전부
122: 메인 전선
130: 신호 송출 전력부
131: 신호 송출부
132: 송출부 전선
133: 보조 축전부
140: 빗물 포집부
141: 빗물 유입부
142: 빗물 저장부
200: 하부
210: 플랫폼부
211: 플랫폼
212: 공기 배출부
213: 외부 구명줄
220: 담수 생산부
221: 담수화 장치
222: 해수 유입부
300: 하우징

Claims (11)

  1. 하우징에 보관되는 팽창식 구명벌에 있어서,
    캐노피, 상기 캐노피의 외측면 일부에 연결된 플렉시블 태양전지 및 상기 플렉시블 태양전지에 연결된 신호 송출 전력부가 구비된 상부; 및
    상기 캐노피와 연결되고 팽창가능한 플랫폼 및 상기 플랫폼에 연결된 담수 생산부가 구비된 하부;를 포함하고,
    상기 플렉시블 태양전지로부터 생성된 전기에너지는 축전되어 상기 신호 송출 전력부 및 상기 담수 생산부에서 사용되고,
    상기 플렉시블 태양전지는 무기물 또는 유기물을 광활성층으로 사용하며 유연성이 있어 돌돌 말린 상태로 상기 하우징에 보관가능한 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 태양전지는,
    유기 태양전지, 유무기 하이브리드 태양전지, 실리콘 박막태양전지, CIGS 박막 태양전지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부는 기둥부를 더 포함하고,
    상기 상부 및 상기 하부는 서로 연결되어 모두 접힌 상태에서 하우징에 보관되되,
    사용될 시에는 상기 플랫폼이 팽창되어 수면 위로 부상하고,
    상기 하부 상에서 상기 기둥부가 팽창하면서 상기 캐노피가 펼쳐지는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플랫폼은 기류 증폭기의 공기압 증폭을 통해 전개되는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수용가능한 탑승인원이 5명 내지 13명일 경우, 상기 플렉시블 태양전지는 4m2의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 태양전지는 적어도 4%의 전지 효율을 갖는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 태양전지는 대량 습식 양산 방식인 롤투롤(roll-to-roll)이라는 방법으로 양산된 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 태양전지로부터 생성되는 전기에너지를 축전하는 메인 축전부; 및
    상기 메인 축전부와 연결되어 상기 담수 생산부로 전기에너지를 전달하는 메인 전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 담수 생산부는,
    상기 메인 전선과 연결된 담수화 장치 및 상기 플랫폼 하부 일부에 구비된 해수 유입부를 포함하고,
    상기 담수 생산부는 상기 플렉시블 태양전지에 의해 생성된 전기에너지를 상기 메인 전선을 통해 공급받고 상기 해수 유입부로부터 해수를 받아 상기 담수화 장치를 통해 상기 해수를 담수로 만드는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐노피의 일측에 구비된 빗물 포집부를 더 포함하고,
    상기 빗물 포집부는 빗물이 유입되는 개방된 일부인 빗물 유입부 및 포집된 빗물을 저장하는 파우치 형태의 빗물 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 및 상기 구명벌을 수용하는 원통형 또는 다면체 형상의 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플렉시블 태양전지가 구비된 팽창식 구명벌 구조체.
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