KR102130097B1

KR102130097B1 - 전선속 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102130097B1
Application number: KR1020150146670A
Authority: KR
Inventors: 목영일
Original assignee: 목영일
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2020-07-03
Also published as: KR20160074383A

Abstract

본 발명의 실시예들은 전선속 및 이의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전선속은, 상호 이격하여 평행하게 고정 배열된 제1 기축선 및 제2 기축선; 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선을 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 나선 패턴으로 감는 제1 전선 및 제2 전선을 포함하고, 상기 제1 전선과 상기 제2 전선이 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선 사이의 중심축에서 교차한다.

Description

전선속 및 이의 제조방법{Wire bundle and manufacturing method of the same}

본 발명은 전선속 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

에너지는 그것이 어떤 형태든 그의 발생(Generation) 내지 수집, 수송, 저장, 더 편리한 형태로의 변환 또는 전환, 그리고 사용이라는 4, 5 단계를 거쳐 발생된 에너지를 소비자가 이용하게 된다. 에너지는 상기 각 단계에서 또는 한 단계에서 다른 단계로 넘어갈 때, 수십 퍼센트(％)에서 수 퍼센트(％)의 손실이 발생하며, 우리는 이를 감수할 수밖에 없는 것이 사실이다. 이와 같이, 에너지는 엔트로피 법칙에 의하여 점차 사용 불가능한 저질의 형태(낮은 온도의 열)로 바뀌어 마침내 우주공간으로 분산되며, 이것은 곧 에너지 손실과 더불어 환경파괴의 원인이 된다.

전기에너지도 발생과 변환, 그리고 공간의 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 과정에서 손실이 발생하며, 이를 최소화한다는 것은 비용절감 측면과 환경보호라는 관점에서 매우 중요하다.

한국공개특허 KR 2005-0069808

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전원으로부터 캐리어(전하)를 빨리 차출하고 신속하게 이동시킬 수 있는 전선속 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전선속은, 상기 제2 기축선을 제1 회전 방향으로 회전하고, 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하며 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선을 번갈아 나선 패턴으로 감는 제1 전선; 및 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향으로 회전하고, 상기 제2 기축선을 상기 제2 회전 방향으로 회전하며 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선을 번갈아 나선 패턴으로 감는 제2 전선;을 포함하고, 상기 제1 전선과 상기 제2 전선이 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선 사이의 중심축에서 교차한다.

상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선 중 적어도 하나의 전선은 전류가 흐르지 않는 더미(dummy)선일 수 있다.

상기 더미선은 도체, 부도체, 반도체, 가연성 소재 또는 가용성 소재로 이루어질 수 있다.

상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선의 굵기는 서로 다를 수 있다.

상기 제1 기축선 및 상기 제2 기축선은 상기 제1 기축선 또는 상기 제2 기축선의 굵기의 10배 이내의 간격으로 이격될 수 있다.

상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선의 외부를 커버하는 피복재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선 각각은 단심선 또는 다심선일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전선속의 제조방법은, 상호 이격하여 평행하게 고정 배열된 제1 기축선 및 제2 기축선을 제공하는 단계; 제1 전선이 상기 제1 기축선과 제2 기축선 중 이격 거리가 먼 제2 기축선을 제1 회전 방향으로 나선 회전하는 단계; 상기 제1 전선과 반대 측의 제2 전선이 상기 제1 전선과 교차하며, 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향으로 나선 회전하는 단계; 상기 제1 전선이 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 나선 회전하는 단계; 및 상기 제2 전선이 상기 제1 전선과 교차하며, 상기 제2 기축선을 상기 제2 회전 방향으로 나선 회전하는 단계;를 포함한다.

상기 방법은, 상기 더미선이 가연성 소재로 이루어질 때, 상기 가연성 소재를 연소시켜 더미선을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 더미선이 가용성 소재로 이루어질 때, 상기 가용성 소재를 용해시켜 더미선을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템은, 제1항 내지 제6항의 전선속; 상기 전선속이 감긴 자성 부재, 또는 상기 전선속을 환형 또는 원통형으로 감싼 자성 부재; 상기 자성 부재와 전선속을 수용하는 절연 용기; 외부 전원과 전기적으로 접속하는 입력 단자; 및 부하와 전기적으로 접속하는 출력 단자;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 전선속은 전원으로부터 캐리어를 빨리 차출하여 신속하게 이동시킴으로써 전력 증산 및 전송 효율을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 전선속을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 전선속에서 A-A' 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 전선속을 구성하는 전선의 회전 방향을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3의 전선속의 일부 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 전선속을 구성하는 전선의 회전 방향을 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 7의 전선속을 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 전류가 흐르는 하나의 가닥을 전선(wire)이라고 하였으며, 상기 전선들을 꼬아서 형성한 전체 구성을 전선속(wire bundle)이라고 하였다. 그러나 이는 설명의 편의를 위하여 정한 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 도면들에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위하여 과장되게 도시되었을 수 있다.

전기의 발생, 즉 발전과 그 이동에는 여러 미시적 변수 및 그 결과인 거시적 변수가 있다. 특히, 태양광 발전에서 전력의 발생과 이동 과정은 화학 반응의 외삽(extrapolation), 그 중에도 불균일 화학 반응(heterogeneous reactions)으로 모사할 수 있고, 전기 에너지의 흐름은 이동 현상론의 일부로 다룰 수 있다.

태양광 발전에서는 태양으로부터 입사된 광양자(photon)는 반도체 표면에 부딪쳐 여기자(exciton)를 형성한다. 여기자는 절연체나 반도체에서 전도대에 여기된 전자와 충만대에 남아있는 정공이 쿨롱(Coulomb) 인력으로 결합하여 한 쌍이 되어 중성의 준입자가 되는 것을 나타낸다. 여기자는 외부로부터 쿨롱 인력에 상당하는 에너지를 얻으면 자유전자와 정공으로 해리(분리)된다. 이 과정은 하기 식 (1) 내지 식 (3)와 같이 나타낼 수 있다.

...(1)

...(2)

...(3)

여기서, P는 광양자, S는 반도체 표면의 한 위치(site), H는 정공, E는 자유전자, X는 정공과 전자의 한 쌍으로 활성화되어 있는 중간체, 즉 여기자, N은 정공(H)과 자유전자(E)가 재결합하여 형성된 중성 입자이다. 식 (1)에서 알 수 있듯이, 광양자(P)는 반도체 표면(S)에 투사되어 금지대 폭 이상의 에너지를 갖는 정공(H)과 전자(E)를 형성한다. 식 (2)에서 알 수 있듯이, 생성된 정공(H)과 자유전자(E)는 즉시 여기자(X)가 되고, 여기자(X)는 다시 정공(H)과 자유전자(E)로 쉽게 분리될 수 있다. 정공(H)과 자유전자(E)의 농도가 높아지면 다시 여기자(X)로 돌아간다. 즉 가역 과정이다. 식 (3)에서 알 수 있듯이, 정공(H)과 자유전자(E)가 결합하여 중성 입자(N)를 형성하게 되는데, 이는 전자와 정공의 재결합으로서, 비가역 과정이다.

통상적인 반응 조건에서 정공(H)과 자유전자(E)의 생성 속도가 매우 높기 때문에 식 (1) 및 식 (2)의 반응 시스템은 이들로 포화되고 식 (3)과 같은 재결합도 빨리 일어난다. 정공(H)과 자유전자(E)의 평균 수명을 순간(예를 들어, 몇십 나노초)이라고 하는 것이 이 때문이다.

그러나, 반응 시스템에서 정공(H)과 자유전자(E)가 여기자(X)로 돌아가기 전에, 또한 정공(H)과 자유전자(E)가 중성 입자(N)가 되기 전에, 정공(H) 및/또는 자유전자(E)를 제거할 수 있다면, 여기자(X)로부터 더 많은 정공(H)과 자유전자(E)를 더 빠른 속도로 생산할 수 있다. 여기서 자유전자(E)의 흐름이 전류이다.

이 반응 시스템을 빠져나온 자유전자는 전극을 통해 전선으로 이동하는데 이때 자유전자의 이동은 반응 시스템에서보다 훨씬 단순한 메커니즘으로 움직이며 이동 현상론의 확장으로 처리할 수 있다.

여기서 어떤 방법으로 자유전자(E)가 재결합하여 소멸되기 전에 자유전자(E)를 반응 시스템으로부터 빨리 차출하여 다른 환경의 다른 공간 즉 전선으로 이동시킬 것인지가 문제가 된다.

본 발명의 실시예들은 자유전자와 정공의 생성과 조기 차출 및 자유전자를 신속하게 전선(전선속)으로 이동시킬 수 있는 전선속을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속을 나타낸 도면이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 전선속을 제조하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 전선속에서 A-A' 단면을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 실시예에 따른 전선속(10)은 3개의 전선(11, 12, 13)을 꼬아서 형성된다. 각 전선은 절연체에 의하여 피복된 선일 수 있다. 전선들은 구리, 은, 금, 알루미늄 등의 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 전선들은 그 굵기가 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다. 3개의 전선 중 적어도 하나의 전선은 (+)선이고, 나머지 전선은 (-)선일 수 있다.

전선속(10)의 3개의 전선(11, 12, 13) 각각은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이웃하는 전선을 나선 회전하며 이웃하는 전선과 상호 교차한다.

상기 3개의 전선을 꼬는 방법은 다음과 같다.

도 2a를 참조하면, 3개의 전선(11, 12, 13)이 나란히 배열되어 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 좌측 끝에 위치한 제1 전선(11)을 제2 전선(12)을 건너뛰어, 제2 전선(12)과 제3 전선(13) 사이에 위치하도록 넘긴다.

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 전선(11)의 반대편, 즉 우측 끝에 위치한 제3 전선(13)을 제1 전선(11)을 건너뛰어, 제2 전선(12)과 제1 전선(11) 사이에 위치하도록 넘긴다.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 좌측 끝에 위치한 제2 전선(12)을 제3 전선(13)을 건너뛰어, 제1 전선(11)과 제3 전선(13) 사이에 위치하도록 넘긴다.

즉, 상기 과정은 어느 한쪽 끝에 위치한 전선을 나머지 2개의 전선의 사이에 위치하도록 하는 동작을 반복하는 것이다.

상기와 같은 방법에 의하여 전선을 꼬면, 도 2d와 같이 좌측으로부터 순서대로 제3 전선(33), 제2 전선(32), 제1 전선(31)이 배열된다. 즉, 처음 배열된 전선의 순서와 정반대가 된다.

도 2b 내지 도 2d 과정을 다시 반복하면 최초의 배열 순서인 제1 전선(11), 제2 전선(12), 제3 전선(13)의 순서로 전선이 배열된다. 도 2b 내지 도 2d의 순서로 전선을 꼬는 것에 의하여, 도 1과 같이 복수의 전선들이 상호 교차하면서 규칙적인 꼬임 형상을 갖게 된다. 또한 전선들의 배치가 규칙적인 꼬임에 의하여 주기적으로 반복되게 된다.

도 1에 도시된 전선속(10)은 전선들(11, 12, 13) 각각이 다른 전선들을 끌어당김으로써 외부 구조물 없이 자립적으로 흐트러짐 없이 모양을 유지할 수 있다.

도 1은 설명의 편의를 위해 전선들(11, 12, 13)이 상호 간격을 유지하는 것으로 도시하였으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 전선들(11, 12, 13)은 상호 교차하면서 컨택할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 전선속을 구성하는 전선의 회전 방향을 나타낸 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 도 3의 전선속의 일부 단면을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 실시예에 따른 전선속(20)은 3개의 전선(21, 22, 23) 중에서 일부, 예를 들어 한 개의 전선(22)은 축이 되는 전선(이하 '기축선'이라 한다)일 수 있다. 전선속(20)은 중심에 위치하는 기축선(22)과 기축선(22)의 우측과 좌측에 각각 배열된 제1 전선(21) 및 제2 전선(23)을 포함한다. 3개의 전선 각각은 절연체에 의하여 피복된 선일 수 있다. 전선들은 구리, 은, 금, 알루미늄 등의 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 전선들은 그 굵기가 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다. 3개의 전선 중 적어도 하나의 전선은 (+)선이고, 나머지 전선은 (-)선일 수 있다.

기축선(22)은 중심축(CT)에 고정되고, 제1 전선(21)과 제2 전선(23) 각각은 기축선(22)을 번갈아 나선 회전하며 상호 교차한다. 이에 따라 제1 전선(21) 및 제2 전선(23)과 기축선(22)은 물리적으로 결합한다.

제1 전선(21)은 시계 방향으로 기축선(22)을 나선 회전한다. 제2 전선(23)은 반시계 방향으로 기축선(22)을 나선 회전한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 전선(20)을 페이지의 전면에서 바라보았을 때를 예로서 설명하도록 하겠다.

도 5a를 참조하면, 제1 전선(21)은 기축선(22) 주위를 시계 방향으로 나선으로 회전하며 감는다. 즉, 제1 전선(21)은 전선속(20)의 위치(a)로부터 위치(b), 위치(c)로, 즉 우에서 좌로 기축선(22)의 앞을 지나 나선 회전하며 기축선(22)의 앞에 위치(21a)하고, 이어서 위치(c)에서 위치(d), 위치(e)로, 즉 좌에서 우로 기축선(22)의 뒤를 지나 나선 회전하며 기축선(22)의 뒤에 위치(21b)하는 회전 패턴을 주기적으로 반복한다.

도 5b를 참조하면, 제2 전선(23)은 기축선(22) 주위를 반시계 방향으로 나선으로 회전하며 감는다. 즉, 제2 전선(23)은 전선속(20)의 위치(a)로부터 위치(b), 위치(c)로, 즉 좌우에서 우로 기축선(22)의 앞을 지나 나선 회전하며 기축선(22)의 앞에 위치(23a)하고, 이어서 위치(c)에서 위치(d), 위치(e)로, 즉 우에서 좌로 기축선(22)의 뒤를 나선 회전하며 기축선(22)의 뒤에 위치(23b)하는 회전 패턴을 주기적으로 반복한다.

도 6a는 전선속(20)의 위치(b)에서의 단면도로서, 제1 전선(21), 기축선(22) 및 제2 전선(23)의 상대적 위치를 나타낸다. 도 6a에서 볼 수 있듯이, 제1 전선(21)과 제2 전선(23)이 기축선(22)의 앞에 위치(21a, 23a)할 때, 제1 전선(21)은 기축선(22)과 제2 전선(23) 사이에 위치하며 제2 전선(23)과 교차한다.

도 6b는 전선속(20)의 위치(d)에서의 단면도로서, 제1 전선(21), 기축선(22) 및 제2 전선(23)의 상대적 위치를 나타낸다. 도 6b에서 볼 수 있듯이, 제1 전선(21)과 제2 전선(23)이 기축선(22)의 뒤에 위치(21b, 23b)할 때, 제2 전선(23)은 기축선(22)과 제1 전선(21) 사이에 위치하며 제1 전선(21)과 교차한다.

기축선(22) 또는 제1 및 제2 전선들(21 및 23) 중에는 더미선이 포함될 수도 있다. 더미선(dummy)은 전류가 흐르지 않는 전선으로 도체, 부도체, 반도체 또는 가연성 소재로 이루어질 수 있다. 또한 더미선은 가용성 소재로 이루어질 수 있다. 더미선이 가연성 소재로 이루어진 경우에는 가연성 소재를 연소시켜 더미선을 제거할 수 있다. 더미선이 가용성 소재로 이루어진 경우에는 가용성 소재를 용해시켜 더미선을 제거할 수 있다.

도 4는 설명의 편의를 위해 전선들(21, 22, 23)이 상호 간격을 유지하는 것으로 도시하였으나, 전선들(21, 22, 23)은 상호 교차하면서 컨택할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 전선속을 구성하는 전선의 회전 방향을 나타낸 도면이고, 도 9a 내지 도 9d는 도 7의 전선속을 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 실시예에 따른 전선속(30)은 4개의 전선(31, 32, 33, 34)을 꼬아서 형성된다. 각 전선은 절연체에 의하여 피복된 선일 수 있다. 전선들은 구리, 은, 금, 알루미늄 등의 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 전선들은 그 굵기가 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다.

4개의 전선(31, 32, 33, 34) 중에서 일부, 예를 들어 두 개의 전선(32, 33)은 기축선일 수 있다. 기축선들(32 및 33)은 소정의 거리를 두고 배열되어 있다. 기축선들(32 및 33) 사이의 거리는 기축선을 이루는 전선 자체 굵기의 10배 이내일 수 있다. 예를 들어, 제1 기축선(32) 및 제2 기축선(33) 사이의 거리는 제1 기축선(32) 또는 제2 기축선(33)의 굵기의 10배 이내일 수 있다. 4개의 전선(31, 32, 33, 34) 중 적어도 하나의 전선은 (+)선이고, 나머지 전선은 (-)선일 수 있다.

제1 기축선(32) 및 제2 기축선(33)은 평행하게 배열되고, 제1 기축선(32)이 제2 기축선(33)의 좌측에 위치한다. 제1 기축선(32) 및 제2 기축선(33)은 각각 중심축(32CT) 및 중심축(33CT)에 고정되고, 제1 전선(31) 및 제2 전선(34) 각각은 제1 기축선(32) 및 제2 기축선(33)을 번갈아 나선 회전한다. 제1 및 제2 전선들(31 및 34)은 제1 및 제2 기축선들(32 및 33) 사이에서 교차한다. 제1 및 제2 전선들(31 및 34)은 중심축(CT)에서 교차할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 전선들(31 및 34)과 제1 및 제2 기축선들(32 및 33)은 물리적으로 결합한다. 중심축(33CT)은 제1 기축선(32) 및 제2 기축선(33)의 중심에 대응한다.

이하에서는 설명의 편의를 위해 전선속(30)을 페이지의 전면에서 바라보았을 때를 예로서 설명하도록 하겠다.

도 8a는 제1 전선(31)의 회전 패턴을 설명하는 도면이고, 도 8b는 제2 전선(34)의 회전 패턴을 설명하는 도면이다.

도 8a를 참조하면, 제1 전선(31)은 제1 기축선(32) 주위를 시계 방향으로 나선으로 회전하고, 제2 기축선(33) 주위를 반시계 방향으로 나선 회전하며 감는다. 즉, 제1 전선(31)은 전선속(30)의 위치(a)로부터 위치(b), 위치(c)로, 즉 좌에서 중심축(CT)으로 제1 기축선(32)의 뒤를 지나 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 뒤에 위치(31a)하고, 이어서 위치(c)에서 위치(d), 위치(e)로, 즉 중심축(CT)에서 우로 제2 기축선(33)의 앞을 지나 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 앞에 위치(31b)한다. 계속하여, 제1 전선(31)은 전선속(30)의 위치(e)로부터 위치(f), 위치(g)로, 즉 우에서 중심축(CT)으로 제2 기축선(33)의 뒤를 지나 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 뒤에 위치(31c)하고, 이어서 위치(g)에서 위치(h), 위치(i)로, 즉 중심축(CT)에서 좌로 제1 기축선(32)의 앞을 지나 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 앞에 위치(31d)한다.

도 8b를 참조하면, 제2 전선(34)은 제1 기축선(32) 주위를 반시계 방향으로 나선으로 회전하고, 제2 기축선(33) 주위를 시계 방향으로 나선 회전하며 감는다. 즉, 제2 전선(34)은 전선속(30)의 위치(a)로부터 위치(b), 위치(c)로, 즉 우에서 중심축(CT)으로 제2 기축선(33)의 앞을 지나 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 앞에 위치(34a)하고, 이어서 위치(c)에서 위치(d), 위치(e)로, 즉 중심축(CT)에서 좌로 제1 기축선(32)의 뒤를 지나 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 뒤에 위치(34b)한다. 계속하여, 제2 전선(34)은 전선속(30)의 위치(e)로부터 위치(f), 위치(g)로, 즉 좌에서 중심축(CT)으로 제1 기축선(32)의 앞을 지나 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 앞에 위치(34c)하고, 이어서 위치(g)에서 위치(h), 위치(i)로, 즉 중심축(CT)에서 우로 제2 기축선(33)의 뒤를 지나 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 뒤에 위치(34d)한다.

상기 4개의 전선을 꼬는 방법은 다음과 같다.

먼저, 제1 기축선(32)과 제2 기축선(33)이 중심축(CT)을 기준으로 상호 이격하여 평행하게 고정 배열된다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 좌측 끝에 위치한 제1 전선(31)은 이격 거리가 더 먼 제2 기축선(33)을 반시계 방향(6)으로 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 앞을 지나 좌측으로 넘겨진다.

이어서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 전선(31)의 반대편, 즉 우측 끝에 위치한 제2 전선(34)은 제1 전선(31)과 교차하고 이격 거리가 더 먼 제1 기축선(32)을 반시계 방향(7)으로 나선 회전한다. 제2 전선(34)은 제1 기축선(32)을 나선 회전하고 다시 제1 전선(31)과 교차하며 제2 기축선(33)의 뒤를 지나 우측으로 넘겨진다.

다음으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 제1 전선(31)은 제1 기축선(32)을 시계 방향(8)으로 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 앞을 지나 우측으로 넘겨진다.

이어서, 도 9d에 도시된 바와 같이, 제2 전선(34)은 제2 기축선(33)을 시계 방향(9)으로 나선 회전한다. 제2 전선(34)은 제2 기축선(33)을 나선 회전하고 제1 전선(31)과 교차하며 제1 기축선(32)의 뒤를 지나 좌측으로 넘겨진다.

도 9a 내지 도 9d의 과정에 의해 제1 전선(31)과 제2 전선(34)은 서로 번갈아 반복적으로 각각 중심축(32CT) 및 중심축(33CT)에 고정된 제1 기축선(32)과 제2 기축선(33)을 나선 회전하면서 꼬임을 형성한다. 이에 따라 도 7과 같이 복수의 전선들이 상호 교차하면서 규칙적인 꼬임 형상을 갖게 된다. 또한 전선들의 배치가 규칙적인 꼬임에 의하여 주기적으로 반복되게 된다. 나선 패턴으로 꼬임에 의한 회전 모양은 타원형, 삼각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.

도시하지 않았으나, 후면에서 바라보았을 때는 도 7과 반대로, 제1 기축선(32)이 제2 기축선(33)의 우측에 위치한다. 이에 따라, 제1 전선(31)은 제1 기축선(32)을 좌에서 우로 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 앞, 외측, 뒤의 순서로 제1 기축선(32)을 감고, 제2 기축선(33)을 우에서 좌로 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 앞, 외측, 뒤의 순서로 제2 기축선(32)을 감는다. 제2 전선(34)은 제1 기축선(32)을 좌에서 우로 나선 회전하며 제1 기축선(32)의 뒤, 외측, 앞의 순서로 제1 기축선(32)을 감고, 제2 기축선(33)을 우에서 좌로 나선 회전하며 제2 기축선(33)의 뒤, 외측, 앞의 순서로 제2 기축선(32)을 감는다.

전술된 실시예에서는 제1 전선(31)이 먼저 회전하고 다음으로 제2 전선(34)이 회전하는 과정을 반복적으로 수행하는 것으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 제2 전선(34)이 먼저 회전하고 다음으로 제1 전선(31)이 회전하는 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.

도 7에 도시된 전선속(30)은 전선들(31, 32, 33, 34) 각각이 다른 전선들을 끌어당김으로써 외부 구조물 없이 자립적으로 흐트러짐 없이 모양을 유지할 수 있다.

도 7은 설명의 편의를 위해 전선들(31, 32, 33, 34)이 상호 간격을 유지하는 것으로 도시하였으나, 전선들(31, 32, 33, 34)은 상호 교차하면서 컨택할 수 있다.

제1 및 제2 기축선들(32 및 33) 또는 제1 및 제2 전선들(31 및 34) 중에는 더미선이 포함될 수도 있다. 더미선(dummy)은 전류가 흐르지 않는 전선으로 도체, 부도체, 반도체 또는 가연성 소재로 이루어질 수 있다. 또한 더미선은 가용성 소재로 이루어질 수 있다. 더미선이 가연성 소재로 이루어진 경우에는 가연성 소재를 연소시켜 더미선을 제거할 수 있다. 더미선이 가용성 소재로 이루어진 경우에는 가용성 소재를 용해시켜 더미선을 제거할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전선속을 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 실시예에 따른 전선속(40)은 5개의 전선(41, 42, 43, 44, 45)을 꼬아서 형성된다. 각 전선은 절연체에 의하여 피복된 선일 수 있다. 전선들은 구리, 은, 금, 알루미늄 등의 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 전선들은 그 굵기가 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다.

5개의 전선(41, 42, 43, 44, 45) 중에서 일부, 예를 들어 세 개의 전선(42, 43, 44)은 기축선일 수 있다. 기축선들(42, 43, 44)은 소정의 거리를 두고 일렬로 배열되어 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 입체적으로 배열될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 기축선들(42, 43, 44)의 배치 단면이 삼각형, 원, 타원형, 다각형, ∞, 땅콩모양 등 등의 다각형 형태를 띨 수도 있을 것이다. 기축선들(42, 43, 44) 사이의 거리는 기축선을 이루는 전선 자체 굵기의 10배 이내일 수 있다. 예를 들어, 제1 기축선(42) 및 제2 기축선(43) 사이의 거리는 제1 기축선(42) 또는 제2 기축선(43)의 굵기의 10배 이내일 수 있다. 제2 기축선(43) 및 제3 기축선(44) 사이의 거리는 제2 기축선(43) 또는 제3 기축선(44)의 굵기의 10배 이내일 수 있다. 5개의 전선(41, 42, 43, 44, 45) 중 적어도 하나의 전선은 (+)선이고, 나머지 전선은 (-)선일 수 있다.

기축선들(42, 43, 44) 각각은 자신의 중심축에 고정되고, 2개의 제1 전선(41) 및 제2 전선(45)은 입체적 및 규칙적으로 기축선들(42 내지 44)에 대하여 꼬임을 갖도록 형성된다. 제1 전선(41)은 세 개의 기축선들(42 내지 44) 중 두 개의 기축선(42, 43)을 나선 회전한다. 제2 전선(45)은 세 개의 기축선들(42 내지 44) 중 두 개의 기축선(43, 44)을 나선 회전한다.

제1 전선(41)은 가장 근접한 제1 기축선(42)의 뒤를 지나 중앙에 위치한 제2 기축선(43)을 앞에서 뒤로 반시계 방향으로 나선 회전하고, 제1 기축선(42)을 앞에서 뒤로 시계 방향으로 나선 회전한다.

제2 전선(45)은 가장 근접한 제3 기축선(44)의 앞을 지나 중앙에 위치한 제2 기축선(43)을 뒤에서 앞으로 반시계 방향으로 나선 회전하고, 제3 기축선(44)을 뒤에서 앞으로 시계 방향으로 나선 회전한다.

제1 전선(41)과 제2 전선(45)은 제2 기축선(44)을 공통으로 나선 회전하며, 서로 교차하지 않는다.

본 실시예에서는 2개의 전선들(41, 45)이 상호 교차하는 부분이 없도록 꼬임을 형성하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 전선들(41, 45)이 상호 교차하면서 기축선들(42 내지 44)에 꼬임을 형성할 수도 있을 것이다.

기축선들(42 내지 44) 또는 제1 및 제2 전선들(41, 45) 중에는 더미선이 포함될 수도 있다. 더미선은 이미 설명한 바와 같이 전류가 흐르지 않는 전선으로 도체, 부도체, 반도체, 가연성 소재 또는 가용성 소재로 이루어질 수 있다. 더미선이 가연성 소재로 이루어진 경우에는 가연성 소재를 연소시켜 더미선을 제거할 수 있다. 더미선이 가용성 소재로 이루어진 경우에는 가용성 소재를 용해시켜 더미선을 제거할 수 있다.

전술된 실시예들의 전선속(10 내지 40)의 양 말단의 터미널은 2개의 단자, 즉 (+) 단자와 (-) 단자로 이루어질 수 있다. 상기 단자들은 기축선 및 기축선에 꼬여있는 전선들의 묶음으로 이루어질 수 있으며, 각 단자는 전선속에 포함된 전체 전선의 일부를 포함하도록 다양한 조합으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 단자는 전선속에 포함된 전체 전선의 절반씩을 포함하도록 할 수 있다. 만약 기축선이 2개, 기축선을 감는 추가 전선이 2개인 경우, (+) 단자는 1개의 기축선과 하나의 전선의 묶음으로 이루어지고, (-) 단자는 나머지 1개의 기축선 및 나머지 전선의 묶음으로 이루어질 수 있다. 만약 기축선이 3개, 추가 전선이 2개인 경우, (+) 단자 및 (-) 단자는 각각 1개의 기축선과 1개의 추가 전선의 묶음으로 이루어지고, 나머지 1 개의 기축선이 더미선으로 이루어질 수 있다.

전술된 실시예들에 따른 전선속(10 내지 40)은 플라스틱이나 고무로 된 피복재를 감아 전선속의 형태 유지 및 전선속과 외부와의 상호 간섭을 막을 수 있다.

전술된 실시예들에 따른 전선속(10 내지 40)을 구성하는 각 기축선 및 전선은 단심선(solid core wire) 또는 다심선(stranded wire)일 수 있다.

아래의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속을 사용하여 효과를 측정한 실험데이터이다.

	비교예 (4㎟ 피복 PV 케이블)			본 발명의 일 실시예에 따른 전선속 (0.75mm 에나멜 피복 동선, 4 선(2개의 기축선 포함))
일사량 (W/㎡)	전류(A)	전압(V)	전력(W)	전류(A)	전압(V)	전력(W)
880	3.29	4.98	16.39	3.54	7.47	26.44

상기 데이터 측정에는 신성 솔라 사의 250W 다결정 태양광 모듈과 EKO 사의 IV 테스터(Model MP170)를 사용하였다.

동일한 조건(일사량, 온도 28℃)에서 비교예의 전선과 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속(도 7에 도시된 전선속)을 사용하여 250W 다결정 태양광 모듈의 전력 생산량을 비교하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속을 사용하는 경우, 비교예의 케이블에 비해 전류(A)는 약 8%, 전압(V)은 약 50% 상승하였고, 약 61%의 전력 생산량의 증가를 보였다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전선속을 사용하는 경우 종래의 케이블에 비하여 전력 증산이 가능하였다.

전술한 본 발명의 실시예들에 의한 하나 또는 복수의 기축선 및 기축선 주위에 꼬임 및 접촉에 의한 추가의 하나 이상의 전선으로 이루어진 전선속에 의하여 전류를 빠르게 흐르게 할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 전선속과 연결된 전원에서 일어나는 전기동력학(Electro-Kinetics)적 작용에도 관여 또는 간섭하여 더 많은 자유전자를 전선으로 탑승시키는 역할을 한다.

전술된 실시예들에 따른 전선속을 이용하여 전송 효율을 높일 수 있게 된 이론적 배경은 출원인이 처음으로 명명한, 화학 동력학(Chemical Kinetics)과 전기학(Electrical Science)의 이론과 방법론들을 결합한 전기동력학(Electro-Kinetics), 맥스웰방정식(Maxwell's equations), 전기발생원에 의한 수송라인의 최대 허용량이나 포화용량 등의 존재, 그리고 전류가 흐르는 전선들의 전자기적 상호작용 등의 개념에서 그 가능성을 찾을 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전선속은 태양광 발전, 미생물 발전, 연료전지 발전 등에 적용할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 전선으로 형성된 전선속은 태양광 발전 분야에서 더욱 현저한 효과를 볼 수 있다.

예를 들어, 태양광 발전에 의하여 발생되는 전력을 본 발명의 실시예에 따른 전선속을 이용하여 축전지로 전송하는 경우, 태양전지 측에서 생성된 전기를 더욱 효율적으로 이동시킬 수 있기 때문에 생산된 전력을 효율적으로 축전지로 전송할 수 있게 된다.

p-n 접합 물질에 태양광이 조사되면 캐리어(carrier)가 발생하는데 상기 캐리어를 이동시키는 것이 태양광 발전의 개념이다. 이 때, 태양광 조사에 의하여 p-n 접합 물질내에 캐리어의 수가 증가하게 되면 추가적인 캐리어 발생의 효율은 떨어지기 마련이다. 따라서 발생된 캐리어를 빨리 외부로 전송하여 제거하는 것이 필요하다. 그런데 상기 캐리어 중 자유전자의 이동속도, 즉 표동속도(drift velocity)는 우리의 통념과는 달리 매우 느리다(예를 들어, 1m 이동하는데 걸리는 시간은 1시간 10분 정도).

따라서 본 발명의 실시예에 따른 전선속을 사용하면 상기 설명한 여러 이론에 따라서 전자 이동의 가속효과를 기대할 수 있으며, 이로 인하여 p-n 접합 물질 내에 새로 발생한 캐리어를 신속하게 제거함으로 인하여 발전 효율을 높일 수 있게 된다.

또한 본 발명의 실시예에에 따른 전선속은, 페라이트, 퍼머로이(permalloy), 규소 강판 등 투자율이 높은 자성 재료로 형성된 자성 부재를 자심으로 하여 본 발명에 따른 전선속을 수 내지 수십 회 감거나, 본 발명의 실시예에에 따른 전선속을 환(ring)형 또는 원통형의 자성 재료로 형성된 자성 부재로 감싸는 전력 시스템 형태로 적용될 수 있다. 이러한 전력 시스템은 본 발명에 따른 전선속과 자성 부재를 한 공간에 수용할 수 있는 절연성 용기를 구비하고, 입력 측은 전원 측과 접속할 수 있는 입력 단자, 출력 측은 부하 측과 접속할 수 있는 출력 단자들을 구비할 수 있다.

상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims

상호 이격하여 평행하게 고정 배열된 제1 기축선 및 제2 기축선;
상기 제2 기축선을 제1 회전 방향으로 회전하고, 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하며 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선을 번갈아 나선 패턴으로 감는 제1 전선; 및
상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향으로 회전하고, 상기 제2 기축선을 상기 제2 회전 방향으로 회전하며 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선을 번갈아 나선 패턴으로 감는 제2 전선;을 포함하고,
상기 제1 전선과 상기 제2 전선이 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선 사이의 중심축에서 교차하고, 상기 중심축에서 상기 제1전선에 대한 상기 제2전선의 위치가 동일하도록 교차시킴으로써 상기 제1 전선과 상기 제2 전선의 교차 패턴이 동일하게 반복하고,
일 측에서 바라보았을 때,
상기 제1 전선은 상기 제1 기축선의 뒤, 상기 제2 전선의 뒤, 상기 제2 기축선의 앞, 상기 제2 기축선의 뒤, 상기 제2 전선의 뒤, 상기 제1 기축선의 앞에 위치하는 패턴이 반복하고,
상기 제2 전선은 상기 제2 기축선의 앞, 상기 제1 전선의 앞, 상기 제1 기축선의 뒤, 상기 제1 기축선의 앞, 상기 제1 전선의 앞, 상기 제2 기축선의 뒤에 위치하는 패턴이 반복하는, 전선속.
제1항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선 중 적어도 하나의 전선은 전류가 흐르지 않는 더미(dummy)선인 것을 특징으로 하는 전선속.
제2항에 있어서,
상기 더미선은 도체, 부도체, 반도체, 가연성 소재 또는 가용성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전선속.
제1항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선의 굵기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 전선속.
제1항에 있어서,
상기 제1 기축선 및 상기 제2 기축선은 상기 제1 기축선 또는 상기 제2 기축선의 굵기의 10배 이내의 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 전선속.
제1항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선의 외부를 커버하는 피복재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전선속.
제1항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선 각각은 단심선 또는 다심선인 것을 특징으로 하는 전선속.
상호 이격하여 평행하게 고정 배열된 제1 기축선 및 제2 기축선을 제공하는 단계;
제1 전선이 상기 제1 기축선과 제2 기축선 중 이격 거리가 먼 제2 기축선을 제1 회전 방향으로 나선 회전하는 단계;
상기 제1 전선과 반대 측의 제2 전선이 상기 제1 전선과 교차하며, 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향으로 나선 회전하는 단계;
상기 제1 전선이 상기 제1 기축선을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 나선 회전하는 단계; 및
상기 제2 전선이 상기 제1 전선과 교차하며, 상기 제2 기축선을 상기 제2 회전 방향으로 나선 회전하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 전선과 상기 제2 전선이 상기 제1 기축선과 상기 제2 기축선 사이의 중심축에서 교차하고, 상기 중심축에서 상기 제1전선에 대한 상기 제2전선의 위치가 동일하도록 교차시킴으로써 상기 제1 전선과 상기 제2 전선의 교차 패턴이 동일하게 반복하고,
일 측에서 바라보았을 때,
상기 제1 전선은 상기 제1 기축선의 뒤, 상기 제2 전선의 뒤, 상기 제2 기축선의 앞, 상기 제2 기축선의 뒤, 상기 제2 전선의 뒤, 상기 제1 기축선의 앞에 위치하는 패턴이 반복하고,
상기 제2 전선은 상기 제2 기축선의 앞, 상기 제1 전선의 앞, 상기 제1 기축선의 뒤, 상기 제1 기축선의 앞, 상기 제1 전선의 앞, 상기 제2 기축선의 뒤에 위치하는 패턴이 반복하는, 전선속 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선의 굵기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 기축선 및 상기 제2 기축선은 상기 제1 기축선 또는 상기 제2 기축선의 굵기의 10배 이내의 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 기축선, 제2 기축선, 제1 전선 및 제2 전선 중 적어도 하나의 전선은 전류가 흐르지 않는 더미(dummy)선인 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 더미선은 도체, 부도체, 반도체, 가연성 소재 또는 가용성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 더미선이 가연성 소재로 이루어질 때,
상기 가연성 소재를 연소시켜 더미선을 제거하는 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 더미선이 가용성 소재로 이루어질 때,
상기 가용성 소재를 용해시켜 더미선을 제거하는 것을 특징으로 하는 전선속 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전선속;
상기 전선속이 감긴 자성 부재, 또는 상기 전선속을 환형 또는 원통형으로 감싼 자성 부재;
상기 자성 부재와 전선속을 수용하는 절연 용기;
외부 전원과 전기적으로 접속하는 입력 단자; 및
부하와 전기적으로 접속하는 출력 단자;를 포함하는 전력 시스템.
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