KR102086033B1 - 전기 에너지 하베스터 및 이를 이용한 전기 기기의 위상 변화와 발생 방법 - Google Patents

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Abstract

전기 에너지 하베스터 및 이를 이용한 전기 기기의 위상 변화와 발생 방법에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 항공 또는 해양용 전기 에너지 하베스터는 내부에 저장 공간이 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 저장되며, 자성 입자, 도전성 탄소 및 유체를 포함하는 페로 플루이드; 상기 하우징의 외측에 배치되며, 영구 자석을 포함하여 자기장을 형성하는 자석부; 상기 자석부의 둘레를 감싸는 절연층; 상기 절연층의 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상기 하우징 내에서 상기 페로 플루이드의 위치 또는 부피 변화에 기인한 자기장 변화에 의해 전기 에너지가 유도되는 도전체부; 및 상기 도전체부와 연결되어, 발생된 전기 에너지를 저장하는 전기 에너지 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 에너지 하베스터 및 이를 이용한 전기 기기의 위상 변화와 발생 방법 {ELECTRICAL ENERGY HARVESTER AND DEVICE THAT WORK FOR PHASE DIFFERENTIATE AND METHOD THE SAME}
본 발명은 전기 에너지 하베스터에 관한 것으로 전기 에너지 발생시 발생하는 위상 변화에 따른 에너지 하베스터와 위상 변화 발생 방법에 대한 내용이다.
특히, 본 발명은 페로플루이드의 위치 변화에 의해 자기장이 피치(Pitch) 방향, 롤(Roll) 방향, 요(Yaw) 방향 중 적어도 하나로 변화되도록 하여, 자기장 변화를 통한 전기 에너지를 생성할 수 있는 전기 에너지 하베스터와 전자기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전기 에너지 하베스터를 이용한 전기 기기에 관한 것이며 구체적으로 방법과 연관이 있다.
제한된 공간 즉, 예를 들면 해양이나 항공 등에서 전기 에너지를 필요로 할 때, 주로 배터리 또는 태양전지가 전기 에너지 공급원으로 이용되고 있다.
예를 들어, 해양에는 선박이나 항공기의 위치 확인을 위해 통신 수단 또는 발광 수단이 구비된 부이(buoy)가 설치되어 있다. 이러한 통신 수단 및 발광 수단은 선박이나 항공기와의 통신을 위한 전력 공급원 또는 발광 수단의 발광을 위한 전력 공급원을 필요로 한다. 이러한 전력 공급원은 배터리 또는 태양전지가 이용되고 있다.
그러나, 배터리의 경우, 일정 시간 경과함에 따라 완전히 방전되는 문제점이 있다. 또한 태양전지의 경우, 흐린 날이나 비가 오는 날과 같이 기상 상태가 좋지 않은 날에는 제 기능을 발휘할 수 없는 단점이 있다.
특허문헌 1에는 탄소섬유와 태양광을 이용한 발광부표가 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1의 경우, 태양전지를 통해 축전부에 전력이 충전되고, 축전부에 충전된 전력을 이용하여 발광부표가 구동된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1662477호 (2016.10.04. 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 항공 또는 해양용 전기 에너지 하베스터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전기 에너지 하베스터를 이용한 전기 기기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기에너지 하베스터는 항공 또는 해양에 배치되며, 내부에 저장 공간이 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 저장되며, 자성 입자, 도전성 탄소 및 유체를 포함하는 페로 플루이드; 상기 하우징의 외측에 배치되며, 영구 자석을 포함하여 자기장을 형성하는 자석부; 상기 자석부의 둘레를 감싸며, 상기 자석부와 도전체부가 접촉되지 않도록 하는 역할을 하는 절연층; 상기 절연층의 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상기 하우징 내에서 상기 페로 플루이드의 위치 또는 부피 변화에 기인한 자기장 변화에 의해 전기 에너지가 유도되는 도전체부; 및 상기 도전체부와 연결되어, 발생된 전기 에너지를 저장하는 전기 에너지 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 도전체부는 판 형태일 수 있다. 다른 예로, 상기 도전체부는 코일 형태일 수 있다. 페로 플루이드는 전술한 바와 같이 도전성 탄소, 자성 입자 및 유체의 복합물이다. 상기 페로 플루이드는 풍력, 기류, 해류 등에 의해 하우징 내에서 위치가 변화된다. 페로 플루이드의 위치 또는 부피 변화, 보다 구체적으로는 자성 입자의 위치 또는 부피 변화에 의해 자석부에 의해 형성된 자기장이 일시적으로 변화된다. 자기장이 일시적으로 변화되면, 판 형태 또는 코일 형태의 도전체부에 전기 에너지가 유도된다. 도전체부가 판 형태인 경우, 전자기 유도 방식의 사인파와 각속도에 의해 전기 에너지가 유도된다. 반면, 도전체부가 코일 형태인 경우, 패러데이 원리에 의해 전기 에너지가 유도된다.
또한, 상기 자석부는 상기 하우징의 측면 및 상하 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
탄소나노튜브, 카본블랙 등의 도전성 탄소는 자성 입자의 자성 민감도를 높여, 위치 또는 부피 변화에 따른 자기장 변화를 크게 하는 역할을 한다. 이때, 상기 페로 플루이드는 상기 자성 입자 및 상기 도전성 탄소 전체 100중량%에 대하여, 상기 도전성 탄소 입자를 0.1~1중량%로 포함할 수 있다.
한편, 상기 페로 플루이드는 풍력, 기류 및 해류 중 하나 이상에 의해 위치가 변화될 수 있다.
상기 자기장 변화는 시간에 따라 일 방향으로 변화 및 반대 방향으로 변화를 반복하는 올소고날(orthogonal) 특성을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 자기장 변화는 피치(Pitch) 방향, 롤(Roll) 방향, 요(Yaw) 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이루어질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기 기기는 항공 또는 해양에 배치되어 전기 에너지를 발생시키는 전기에너지 하베스터; 및 상기 전기에너지 하베스터로부터 전기 에너지를 공급받아 구동되는 부품을 구비한 본체부;를 포함하고, 상기 전기에너지 하베스터는 전술한 전기에너지 하베스터인 것을 특징으로 한다.
상기 전기 기기는 통신용 기기, 발광용 기기 또는 센싱용 기기일 수 있다.
본 발명에 따른 전기에너지 하베스터는 기류, 풍력, 파력 등에 의해 페로 플루이드의 자성 입자의 위치 또는 부피 변화에 기인한 자기장 변화를 이용하여 도전체부에 전기 에너지가 유도될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 전기에너지 하베스터는 자성 입자뿐만 아니라 도전성 탄소를 포함하는 페로 플루이드를 이용함으로써, 페로 플루이드의 자성 입자와 도전성 탄소 간의 반응에 의한 자성입자의 상변태에 의해 자성 민감도를 높여 자기장 변화를 크게 할 수 있어, 결과적으로 전기에너지 생성 효율을 증대시킬 수 있다.
이를 통하여, 본 발명에 따른 전기에너지 하베스터는 통신용 부이 또는 센서 장치와 같은 사물인터넷 장치들, 또는 각종 항공용, 해양용 전기 기기의 전기 에너지 공급원으로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공 또는 해양용 전기에너지 하베스터의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 시간에 따른 자성입자의 위치 변화에 의한 자기장 변화의 예를 도시한 것이다.
도 3은 시간에 따른 자성입자의 위치 변화에 의한 자기장 변화의 예를 직교좌표로 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 전기에너지 하베스터의 배치 위치의 예 및 수압 또는 대기압 변화에 따른 페로플루이드의 부피 변화를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 기기를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 명세서에서 "~~ 상에 있다"라고 함은 "어떠한 부분이 다른 부분과 접촉한 상태로 바로 위에 있다"를 의미할 뿐만 아니라 "어떠한 부분이 다른 부분과 비접촉한 상태이거나 제3의 부분이 중간에 더 형성되어 있는 상태로 다른 부분의 위에 있다"를 의미할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 항공 또는 해양용 전기 에너지 하베스터 및 이를 이용한 전기 기기에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공 또는 해양용 전기에너지 하베스터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 시간에 따른 자성입자의 위치 변화에 의한 자기장 변화의 예를 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 시간에 따른 자성입자의 위치 변화에 의한 자기장 변화의 예를 직교좌표로 도시한 도면이다. 이하, 도 1에 도시된 항공 또는 해양용 전기에너지 하베스터를 설명함에 있어, 도 2 및 도 3을 참조한다.
본 발명에 따른 항공 또는 해양용 전기에너지 하베스터(100)는 항공 또는 해양에 배치되어 전기 에너지를 발생시키는 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 전기 에너지 하베스터(100)는 해양이나 항공에 주로 배치되나, 필요에 따라서는 지상에 배치될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기에너지 하베스터(100)는, 하우징(110), 자석부(120), 절연층(130), 페로 플루이드(140), 도전체부(150) 및 전기 에너지 저장부(160)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 저장 공간이 형성된다. 구체적으로, 하우징(110)은 예를 들어 원기둥 또는 구 형태로 형성될 수 있다. 하우징(110) 재질은 고분자, 세라믹 등이 될 수 있다.
자석부(120)는 하우징(110)의 외측에 배치된다. 바람직하게는, 자석부(120)는 하우징(110)의 둘레, 바람직하게는 측면들, 상부 및 하부 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 자석부(120)는 영구 자석을 포함하여, 자기장을 형성한다. 자석부(120)에 의해 형성되는 자기장은, 풍력, 기류, 해류 등에 의해 페로 플루이드(140)의 자성 입자의 위치 변화에 따라 변화된다.
절연층(130)은 자석부(120)의 둘레를 감싸도록 배치된다. 절연층(130)은 비자성 재질로 형성될 수 있다. 절연층(130)은 자석부(120)와 도전체부(150)가 접촉하는 것을 방지한다.
페로 플루이드(140)는 하우징(110) 내 저장 공간에 배치된다. 페로 플루이드(140)는 도전성 탄소(141), 자성 입자(142) 및 유체(143)를 포함한다. 자성 입자(142)는 예를 들어 산화철(Fe2O3)로 형성될 수 있다.
도전성 탄소(141)는 자성 입자와의 화학 반응을 통하여 자기 민감도를 향상시켜 자기장의 변화 폭을 증가시키는 역할을 한다. 도전성 탄소(141)로는 탄소나노튜브(CNT), 그라핀, 그라파이트, 카본 블랙 등을 제시할 수 있으며, 이들 중 어느 1종을 단독으로 이용할 수 있고, 2종 이상을 혼합 적용할 수 있다.
도전성 탄소(141)는, 도전성 탄소(141)와 자성 입자(142)의 전체 100 중량%에 대하여 0.1~1중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이는, 도전성 탄소(141)가 도전성 탄소(141)와 자성 입자(142)의 전체 중량에 대하여 0.1중량% 미만이면, 도전성 탄소 첨가에 따른 자기 민감도 향상 효과가 크지 않다. 한편, 도전성 탄소의 함량이 1중량%에서 자기 민감도 향상 효과는 포화되며, 나아가 도전성 탄소의 함량이 더 높아지면 자성 입자(142)의 함량이 상대적으로 감소하게 되므로 오히려 자기장 변화량을 감소시키는 요인이 될 수 있다.
도전성 탄소(141)와 자성 입자(142)는 예를 들어 다음과 같이 반응한다. 하기 반응은 가역적일 수 있다.
6F2O3 + 4C → 4F3O4C + O2
상기 반응에 의해, F2O3는 C가 결합된 F3O4 상태로 상변화된다. F3O4가 F2O3보다 자성 민감도가 더 높기 때문에, 상기와 같은 도전성 탄소를 이용한 자성 입자의 상변화를 이용하면 자성 민감도가 증가될 수 있다.
한편, 페로 플루이드(140)는 풍력, 기류, 파력 중 적어도 하나에 의해 자성 입자(142)의 위치가 변화될 수 있다. 이러한 자성 입자의 위치 변화에 따라 자석부(120)에 의해 형성된 자기장이 일시적으로 변화될 수 있고, 이러한 일시적인 자기장 변화에 따라 도전체부(150)에 전기 에너지가 유도될 수 있다.
예를 들어, 해양 또는 항공에 배치된 전기 에너지 하베스터(100)에 풍력, 기류, 파력 중 적어도 하나가 작용하면, 전기 에너지 하베스터(100)에 포함된 페로플루이드(140)의 자성 입자(142)의 위치가 변화하게 된다. 이 자성 입자의 위치 변화에 의해 자석부(120)에 의해 형성된 자기장이 일시적으로 변화된다. 여기서, 자기장의 변화량은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 일 방향으로 변화 및 반대 방향으로 변화를 반복하는 올소고날(orthogonal) 특성을 나타낸다. 이때, 자기장의 변화량에 대하여 방향성을 제거하고 자기장의 변화 크기로만 나타내면 도 2의 (b)에 도시된 바와 같다.
이때, 전기 에너지 하베스터(100)는 상하방향 및 좌우방향으로 이동 가능하므로, 자기장은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 피치(Pitch) 방향과, 롤(Roll) 방향과, 요(Yaw) 방향으로 변화할 수 있게 된다. 여기서, 자기장의 변화량에 대하여 방향성을 제거하여 나타내면 도 3의 (b)에 도시된 바와 같다.
즉, 자기장이 여러 방향에서, 모두 올소고날 특성으로 변화되게 되므로, 자기장의 변화량이 증가하게 되어 고효율의 성능을 낼 수 있게 된다.
도전체부(150)는 절연층(130)의 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 페로 플루이드(140) 구동에 따른 자기장 변화에 의해 전기 에너지가 유도된다. 여기서, 도전체부(150)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 도전체부(150)는 판 형태일 수 있다. 도전체부(150)가 판 형태인 경우, 전자기 유도 방식의 사인파와 각속도에 의해 전기 에너지가 유도된다. 판 형태의 도전체부는 그 전체가 도전체이기 때문에 송신(Tx) 및 수신(Rx) 공진 코일(resonant coil)이 하나로 된 것과 같으며, 이에 따라 페로플루이드를 이용한 전기 에너지 유도가 가능하다.
다른 예로, 도전체부(150)는 코일 형태일 수 있다. 도전체부(150)가 코일 형태인 경우, 패러데이 원리에 의해 전기 에너지가 유도된다.
전기 에너지 저장부(160)는 도전체부(150)와 전기적으로 연결된다. 전기 에너지 저장부(160)는 도전체부(150)로부터 전달받은 전기 에너지를 저장한다. 이러한 전기 에너지 저장부(160)는 이른 바 ESS(Energy Storage System)로서, 계통운용시스템(PMS), 전력변환장치(PCS) 등을 포함할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전기에너지 하베스터의 배치 위치의 예 및 수압 또는 대기압 변화에 따른 페로플루이드의 부피 변화를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4에서 수압, 대기압에 의한 페로플루이드의 부피 변화를 명확히 하기 위하여, 다소 과장되게 도시되어 있음을 주의해야 한다.
도 4의 (a), (b), (c)는 전기 에너지 하베스터(100)가 해양에 설치된 예를 도시한 것으로, 도 4의 (a)를 참조하면, 전기 에너지 하베스터(100)는 해수면 바로 아래에 위치할 수 있다. 이를 위해 전기 에너지 하베스터(100)는 부력과 중력에 의해 하우징(110)을 해수면 바로 아래에 위치시키기 위한 이탈 방지수단(170)을 포함할 수 있다. 여기서, 이탈 방지수단(170)은 해양의 경우 무게추가 될 수 있고, 항공의 경우 비행기 자체가 될 수 있다.
또한, 전기 에너지 하베스터(100)는 도 4의 (b)와 같이 일부가 해수면 아래에 위치하고, 나머지 일부가 해수면 위에 위치할 수 있다. 이 경우, 전기 에너지 하베스터(100)가 파력이나 풍속에 의해 위치가 변경되지 않도록 닻과 같은 위치 고정수단(180)을 포함할 수 있다.
또한, 도 4의 (c)와 같이, 전기 에너지 하베스터(100)는 부력 제공 수단(190)을 포함하여, 해수면 위에 위치할 수 있다. 이때에도 전기 에너지 하베스터(100)에는 위치 고정수단(180)이 설치될 수 있다.
한편, 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 해양에 설치된 전기 에너지 하베스터(100)의 경우, 수압과 밀도의 변화에 의해 하우징(110) 내에 저장된 페로 플루이드(140)의 부피는 달라질 수 있다. 즉 수압을 크게 받는 도 4의 (a)의 경우 페로플루이드의 부피가 감소된다. 이에 따른 에너지 하베스팅의 결과 역시 변화된다.
도 4의 (d), (e)는 전기 에너지 하베스터(100)가 지면 및 항공에 설치된 예를 도시한 것으로, 도 4의 (d)를 참조하면, 전기 에너지 하베스터(100)는 지면에 위치할 수 있다. 도 4의 (d), (e)의 경우 높이 및 대기압 변화로 인하여 페로플루이드의 부피 변화가 발생하게 된다. 한편, 도 4의 (d)에서 형성되는 지면에서의 대기압과 도 4의 (e)에서 형성되는 높이에서의 대기압의 변화의 차이에 의한 위치 변화를 전기 에너지 하베스터(100)의 입력부로 사용할 수 있다.
이때, 전기 에너지 하베스터(100)가 풍속이나 기류로 인해 이동할 수 없도록 하기 위하여, 전기 에너지 하베스터(100)는 이탈 방지수단(170)에 장착될 수 있다.
또한, 도 4의 (e)와 같이, 전기 에너지 하베스터(100)는 지면으로부터 이격되도록 위치할 수 있다. 이때, 이격되는 거리에 따른 위치 변화값은 도 4의 (d), (e)에서 보는 바와 같이 지상으로부터의 거리에 따라 페로플루이드의 부피와 압력에 변화를 보이게 된다.
또한, 전기 에너지 하베스터(100)에는 부력 제공 수단(190)이 결합되어 있어 지면으로부터 이격되어 위치할 수 있게 된다. 그리고, 풍속이나 기류로 인한 이동을 막기 위하여 전기 에너지 하베스터(100)에는 닻과 같은 위치 고정수단(180)에 의해 일정 위치에 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 기기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 전기 기기(200)는 해양에 배치되어 전기 에너지를 발생시키는 전기 에너지 하베스터(100), 및 전기 에너지 하베스터의 전기 에너지 저장부(160)로부터 전기 에너지를 공급받아 구동되는 부품(211)을 구비한 본체부(210)를 포함한다.
전기 에너지 하베스터(100)는 하우징(110)과, 자석부(120)와, 절연층(130)과, 페로 플루이드(140)와, 도전체부(150), 및 전기 에너지 저장부(160)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 수공간이 형성된다. 구체적으로, 하우징(110)은 원기둥 또는 구 형태로 형성될 수 있으며, 고분자, 세라믹 등의 재질로 이루어질 수 있다.
자석부(120)는 하우징(110) 외측에 배치되며, 영구 자석을 포함하여 자기장을 형성한다.
절연층(130)은 자석부(120)의 둘레를 감싸도록 배치된다.
페로 플루이드(140)는 도전성 탄소(141)와 자성 입자(142) 및 유체(143)의 복합물로 이루어져 하우징(110) 내에 저장되며, 기류, 풍력, 파력 중 적어도 하나에 의해 자성 입자의 위치 변화가 발생하여 자기장을 변화시킨다.
도전체부(150)는 절연층(130)의 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 페로 플루이드(140) 구동에 따른 자기장 변화에 의해 전기 에너지가 유도된다.
전기 에너지 저장부(160)는 도전체부(150)와 연결되어, 발생된 전기 에너지를 저장한다.
이러한 구성을 갖는 전기 에너지 하베스터(100)는 단독으로도 사용 가능하나, 고효율의 성능을 발생시키기 위하여 복수개 구비될 수 있다.
만약, 전기 에너지 하베스터(100)가 해양에 설치된 경우에는, 전기 에너지 하베스터(100)의 일부는 해수면 아래에 위치하고 나머지 일부가 해수면 위에 위치할 수 있다. 또는 이탈 방지수단(170)에 연결되어 해수면 아래에 위치하거나, 부력 제공 수단(190)에 결합되어 해수면 위에 위치할 수 있다.
그리고, 전기 에너지 하베스터(100)가 지면에 설치된 경우에는 이탈 방지수단(170)에 연결되어 지면에 위치하거나, 부력 제공 수단(190)에 결합되어 공중에 위치할 수 있다.
한편, 전기 기기(200)는 통신용, 발광용 또는 센싱용 부이일 수 있다.
예를 들어, 통신용 부이는 통신 칩을 포함하며, 전기 에너지 하베스터로부터 전기 에너지를 공급받아 상기 통신 칩이 구동된다.
전기 에너지 하베스터는 부이 외부에 배치될 수 있으며, 경우에 따라서는 부이 내부에 장착될 수 있다. 이때, 부이의 위치를 유지하기 위하여, 닻과 같은 부이에 연결되는 위치 고정수단을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 에너지 하베스터는 날씨에 구애받지 않고, 바람이나 파도에 의해 페로 플루이드의 자성 입자가 구동되고, 이에 의해 지속적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있어, 통신용 부이와 같은 전기 기기 구동을 위한 전기 에너지로 활용할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110.. 하우징
120.. 자석부
130.. 절연층
140.. 페로 플루이드
141.. 도전성 탄소
142.. 자성 입자
143.. 유체
150.. 도전체부
160.. 전기 에너지 저장부
170.. 이탈 방지수단
180.. 위치 고정수단
190.. 부력 제공 수단

Claims (10)

  1. 항공 또는 해양에 배치되며, 내부에 저장 공간이 형성된 하우징;
    상기 하우징 내에 저장되며, 자성 입자, 도전성 탄소 및 유체를 포함하는 페로 플루이드;
    상기 하우징의 외측에 배치되며, 영구 자석을 포함하여 자기장을 형성하는 자석부;
    상기 자석부의 둘레를 감싸는 절연층;
    상기 절연층의 둘레를 감싸는 형태로 형성되며, 상기 하우징 내에서 상기 페로 플루이드의 위치 또는 부피 변화에 기인한 자기장 변화에 의해 전기 에너지가 유도되는 도전체부; 및
    상기 도전체부와 연결되어, 발생된 전기 에너지를 저장하는 전기 에너지 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전체부는 코일 형태인 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자석부는 상기 하우징의 측면 및 상하 둘레를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페로 플루이드는
    상기 자성 입자 및 상기 도전성 탄소 전체 100중량%에 대하여, 상기 도전성 탄소 입자가 0.1~1중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 페로 플루이드는 풍력, 기류 및 해류 중 하나 이상에 의해 위치가 변화되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 변화는 시간에 따라 일 방향으로 변화 및 반대 방향으로 변화를 반복하는 올소고날(orthogonal) 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자기장 변화는 피치(Pitch) 방향, 롤(Roll) 방향, 요(Yaw) 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기에너지 하베스터.
  8. 항공 또는 해양에 배치되어 전기 에너지를 발생시키는 전기에너지 하베스터; 및
    상기 전기에너지 하베스터로부터 전기 에너지를 공급받아 구동되는 부품을 구비한 본체부;를 포함하고,
    상기 전기에너지 하베스터는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 전기에너지 하베스터인 것을 특징으로 하는 전기 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전기 기기는 통신용 기기, 발광용 기기 또는 센싱용 기기인 것을 특징으로 하는 전기 기기.
  10. 삭제
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