KR102326989B1 - 스팀 제트 추진 시스템 - Google Patents

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KR102326989B1
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벽산파워 주식회사
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Abstract

본 발명은 스팀 제트 추진 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로를 이용하여 스팀을 생산하고 이를 이용하여 선체 외부로 분사하여 추진력을 발생시키는 스팀 제트 추진 시스템에 관한 것이다.

Description

스팀 제트 추진 시스템{Steam jet propulsion system}
본 발명은 스팀 제트 추진 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로를 이용하여 스팀을 생산하고 이를 이용하여 선체 외부로 해수를 분사하여 추진력을 발생시키는 스팀 제트 추진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박에 있어 추진력을 생성하는 동력설비는 연료의 연소에 따른 구동력을 발생시키는 메인 기관과, 상기 메인 기관으로부터 발생된 구동력을 외부로 전달하기 위해 주로 선미측에 길게 설치되는 샤프트, 및 상기 샤프트를 통해 전달되는 구동력에 의해 회전하여 추진력을 발생시키는 프로펠러 등을 포함하여 구성된다.
이와 같은 통상의 동력설비를 포함한 선박은 운항중 방향의 전환을 목적으로 러더를 필수적으로 구비하는 바, 상기 러더는 선미측 선체에 대해 회전 가능하게 설치되며, 특히 프로펠러의 후미에서 프로펠러의 회전에 따라 발생하는 반류의 유동 방향을 좌/우로 선택적으로 변화시키는 기능을 수행한다.
따라서 상기와 같은 구성의 종래 선박에서는 추진력의 발생을 위한 설비로서 메인 기관과 샤프트 및 프로펠러를 각각 구비해야 하고, 이와 함께 방향 전환을 위한 목적으로 러더를 함께 구비해야 한다.
이 결과, 종래에는 선박의 건조시 메인 기관으로부터 프로펠러와 러더에 이르는 축타계 설비의 조립에 있어 많은 시수의 투입이 요구되고, 메인 기관과 샤프트 및 러더에 제작에 많은 비용의 소요와 함께 선체의 중량을 가중시키는 문제를 유발하게 된다.
또한, 기존 축타계 설비는 운항 중 급제동이 불가능할 뿐만 아니라 조타시 적정의 선회반경을 확보해야 하므로 충돌 사고의 위험을 내재하고 있다.
이를 해결하기 위해 종래 발명에서 축계 방식이 아닌 스팀 제트의 분사에 의한 선박의 전진과 후진 및 급제동을 각각 가능하게 하는 추진 시스템을 구현함으로써 선박의 건조시 메인 기관과 축계 및 러더의 설치에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 선체의 선미부를 사각 박스의 형태로 제작할 수 있으므로 화물 선적에 필요로 하는 공간을 보다 넓게 확보할 수 있도록 한다.
그러나 메인 기관과 샤프트 및 러더 등이 선체의 중량을 가중시켜 에너지 소모를 증가시키고 사이즈가 커져 선체의 구조에 영향을 줄 수 있다.
특허공개 제2013-0052189호 특허등록 제1406205호 특허등록 제0524108호 일본공개특허 제01159503호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 핵분열을 지속적으로 유지하고 제어할 수 있는 원자로를 이용하여 지속적인 스팀을 생산하고 이를 해수와 섞어 선체 외부로 분사하여 추진력을 발생시키는 스팀 제트 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유입되는 해수를 핵분열 시 발생하는 열로 가열하여 고온 고압의 스팀을 생산하는 해수원자로; 상기 해수원자로를 통해 가열된 스팀을 해수유입구를 나선형으로 감싸, 해수분사공의 분사 방향과 직각으로 유입시키는 스팀 유도관; 상기 해수원자로의 구동을 제어하는 제어부;를 구비한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 기존의 전통적인 방식에 해당하는 기관 대 프로펠러에 의한 추진력의 생성이 아니라, 보일러의 가동에 따라 생성되는 스팀 제트의 분사를 이용하여 선박의 전진을 가능하게 하는 추진력을 얻을 수 있고, 특히 기존의 러더를 이용한 선박의 방향 전환이 아닌 선수부 및/또는 선미부의 좌/우현에서 각각 측면으로 분사되는 스팀 제트에 의한 선박의 조향 효과를 기대할 수 있다.
즉, 본 발명은 스팀 제트의 분사에 따라 발생되는 추진력을 매개로 선박의 전진과 후진 및 급제동을 모두 가능하게 하는 새로운 형태의 추진 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 하우징 내에 물 윤활 방식의 소돈 베어링이 설치되어 있으므로, 내마모성이 우수하고, 별도의 윤활 장치가 불필요하여 친환경적이며, 또한 짧은 시간 동안 드라이 업 스타트(dry up start)이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 조향 및 역추진 장치용 스팀 제트 추진 시스템 내에 내장형 변위계, 즉 LVDT 센서가 설치되어 있으므로, 외부 환경에 따른 고장 방지로 내구성이 우수하게 되고, 또한 조향 및 역추진 장치를 정밀하게 제어할 수 있어 배의 운항 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 유도관 상부에 대형의 검사창을 형성할 수도 있어, 내부 상태를 일상적으로 점검하는 것이 용이하며, 또한 고장 발생시 내부 접근이 가능하여 배를 정박한 상태에서 신속한 수리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역"ㄱ"자 형상과 "ㄴ"자 형상이 서로 이격된 해수유입부재를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 축에 연결된 스크류를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 설치 위치를 자세히 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해수를 고온 고압의 스팀으로 분출하는 스팀분출조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팀분출조의 분사 방향과 직각으로 해수가 유입되는 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유입된 해수를 선미 방향으로 분출시키는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온 고압의 2차 스팀으로 압축 등을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스팀을 추가로 압축하여 분사압력을 높여주는 것을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해수원자로를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해수원자로를 다른 방향에서 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해수원자로를 또 다른 방향에서 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해수원자로의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선체 바닥에서 해수유입부재(11, 12)를 통해 물을 흡입한 후, 해수 유도 부재(13) 하측부의 모터(21)와 상기 모터(21)의 축(22)에 연결된 스크류(23)의 회전 동력으로 물을 고속으로 일정 방향으로 분사한다.
해수유입부재(11, 12)는 역"ㄱ"자 형상과 "ㄴ"자 형상이 서로 이격된 높이를 갖고 그 중간에 해수를 유입시키도록 설치된다.
이 때 스크류(23)는 해수유입부재(12)의 상측부에 위치하므로, 해안가의 부유물이나 이물질에 의한 훼손을 미리 방지할 수 있다.
즉 기존의 선박이 가지고 있던 선형에 비해 직각 박스형의 형태로 확장되어 있기 때문에 화물을 선적할 수 있는 선적 공간 (cargo space)을 더 크게 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 스팀 제트 추진 시스템은 선체의 선미측 하부구조를 직각 박스형의 형태로 확장하여 화물을 선적할 수 있는 공간을 더 넓게 확보할 수 있게 함으로써 보다 경제적인 운송을 가능하게 해 준다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터(21)의 축(22)에 연결된 스크류(23)의 회전 동력을 선체 외부로 분사하기 위해 상기 모터(21)는 내부 전력 장치에 연결될 수 있고, 상기 스크류(23)에 의한 유체의 흐름을 감지하기 위한 유량 센서를 포함할 수 있다.
상기 유량 센서는 해수유입부재(12)와 해수 유도 부재(13) 사이에 설치될 수 있는 데, 자극을 갖는 자석코어 및 상기 자석코어의 자극을 감지하는 자극센서로 구성된다.
이렇게 자극을 이용하면 유체가 스크류(23)를 통과하면서 발생 하는 기포가 응집되는 것을 억제할 수 있어 보다 정확한 유량 측정이 가능하다.
또한 상기 모터(21)의 축(22)은 물 윤활 방식의 소돈 베어링(thordon bearing)에 의해 지지된다.
따라서 상기 축(22)이 물 윤활 방식의 소돈 베어링(thordon bearing)에 의해 지지되어 있는데, 엔진으로부터 전해지는 회전력이 상기 축(22)에 전해질 때 해수에 의하여 상기 소돈 베어링은 윤활된다.
상기 소돈 베어링은 마찰계수가 낮고 내마모성이 우수하며, 기계가공 및 취급이 용이하다.
또한, 해수윤활에 따른 친환경적인 특성을 가지고 있으며, 짧은 시간 동안 드라이 업 스타트(dry-up start)가 가능하다.
따라서 조향 및 역추진 장치용 유압실린더 내에 내장형 변위계, 즉 LVDT 센서가 설치되어 있으므로, 외부 환경에 따른 고장 방지로 내구성이 우수하게 되고, 또한 조향 및 역추진 장치를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 스팀을 저장하는 스팀저장조를 더 추가할 수 있는 데, 상기 스팀저장조 내에 저장된 스팀을 이용하여 센서 등의 구동에 필요로 하는 전력을 생산할 수 있다.
그러나, 이러한 전력 구동 방식에는 일정 공간을 차지하는 스팀저장조라는 구성이 더 필요하여 조립성과 효율성이 떨어지는 편이다.
따라서 본 발명에서는 태양광 모듈을 사용할 수 있는 데, 상기 태양광 모듈은 플렉서블 태양광 패널로 이루어질 수 있어 정전시에도 다른 센서들에 전력을 공급할 수 있다.
상기 플렉서블 태양광 패널은 폴리카보네이트를 포함하는 제1보호층; 상기 폴리카보네이트에 적층되는 패널; 상기 패널에 적층되는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌을 포함하는 제2보호층; 상기 폴리카보네이트 일면과 패널 사이에 삽입되는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함하는 제3'보호층; 상기 패널과 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 사이에 삽입되는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함하는 제3"보호층; 상기 폴리카보네이트의 타면에 적층되는 알루미늄 포일, 폴리올레핀, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 부티랄, 실리콘 수지(silicone resin) 중 하나의 보호층을 포함하는 제4보호층;을 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따라, 본 발명은 유입되는 해수를 고온 고압의 스팀으로 분출하는 스팀분출조(34); 상기 스팀분출조(34)의 분사 방향과 직각으로 해수를 유입시키는 해수 유도관(31); 상기 스팀분출조(34)의 구동, 상기 해수 유도관(31)의 개폐를 각각 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
따라서 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 상기 해수 유도관(31)과 직각으로 형성되어, 유입된 해수를 선미 방향으로 분출시킨다.
또한 도면에 도시되지 않았지만 상기 해수 유도관(31) 상부에 검사창이 설치되어, 이를 통하여 고장발생시 상기 검사창을 이용하여 내부 접근이 가능할 수 있다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 상기 스팀분출조(34)의 1차 스팀은 스팀압축기를 통해 고온 고압의 2차 스팀으로 압축되고, 상기 2차 스팀은 1차 스팀 보다 더 높은 고온 고압의 상태로 변환된다.
이 때 상기 스팀을 추가로 압축하여 분사압력을 높여주는 역할을 하는 스팀압축기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 스팀압축기에 의해 압축된 2차 스팀은 노즐(nozzle) 형태의 스팀분사공을 통해 선체 외부로 분사됨으로써 선체의 이동에 필요로 하는 추진력으로 활용된다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 유입되는 해수를 핵분열 시 발생하는 열로 가열하여 고온 고압의 스팀을 생산하도록 제어하는 해수원자로 제어부(50)를 포함한다.
상기 해수원자로 제어부(50)는 스팀을 추가로 압축하여 분사압력을 높여주거나 효율적인 전력 생산을 위해 충전 역할을 하는 스팀압축기(미도시)를 포함한다.
도 12에 도시된 바와 같이 상기 해수원자로 제어부(50)를 통해 가열된 스팀을 해수유입구(41)를 나선형으로 최대한 밀집하게 감싸, 상기 해수유입구(41)에 열을 충분히 전달할 수 있다.
또한 본 발명은 해수분사공(43)의 분사 방향과 직각으로 유입시키는 스팀 유도관(62); 상기 해수원자로의 구동을 제어하는 제어부(50);를 구비한다.
도 12의 관로(61, 63) 사이의 차이를 온도 센서로 측정하여 실시간으로 상기 제어부(50)가 상기 해수원자로의 구동을 제어할 수 있다.
또한 상기 해수유입구(41)의 내부에도 나선 유도 날개(64)가 형성되어 있어 상기 해수 등이 일정 속도 이상으로 배출될 수 있도록 한다.
한편 상술한 전체 시스템 또는 상기 해수유입구(41), 나선 유도 날개(64) 등을 보호하기 위한 보호막을 위한 보호제 조성물은 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부, 폴리에스테르아크릴레이트 150 ~ 250중량부, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 30 ~ 40중량부, 폴리비닐아세테이트 50 ~ 100중량부, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 1 ~ 5중량부, 실리카 에어로겔 25 ~ 35중량부, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 10 ~ 25중량부, 소디움실리케이트 30 ~ 50중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 10 ~ 70중량부, 에틸실리코네이트 30 ~ 60중량부, 에틸렌디아민테트라아세테이트 1 ~ 5중량부, 테트라에톡시실란 0.5 ~2.5중량부를 포함한다.
각 구성 별로, 먼저 페녹시에틸아크릴레이트(Phenoxyethylacrylate)는 아크릴레이트계 모노머로서 사용되며, 적당한 흐름성 확보와 우수한 내열 특성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 모노머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다.
특히 POEA-PAM 코폴리머(three sets of 2-phenoxyethyl acrylate(POEA)-polyacrylamide(PAM) copolymers)가 보호 효과가 더 좋다.
다음으로, 폴리에스테르아크릴레이트(Polyesteracrylate)는 아크릴레이트계 올리고머로서 사용되며, 적정 접착성, 강도 및 내구성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 올리고머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 이러한 폴리에스테르아크릴레이트는 150 ~ 250중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 상기 수치 범위를 벗어나 사용하는 경우 보호막의 접착, 강도 및 내구성이 현저하게 저하되는 것이 확인되었다. 반복 실험 결과, 폴리에스테르아크릴레이트의 가장 바람직한 사용량은 200중량부로 확인되었다.
다른 실시예로서 상기 스팀 제트 추진 시스템의 상측부의 가속도 센서에 코팅되는 보호층은 폴리올레핀(polyolefin), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리 비닐 부티랄(PVB), 실리콘 수지(silicone resin), 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 페이에피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나를 포함하여 외부의 갑작스러운 충격으로 부터 보호한다.
다른 실시예로서 상기 스팀 제트 추진 시스템의 절연을 위한 절연재로서 할로겐계 난연제; 무기계 난연제; 난연보조제; 활제; 및 산화방지제;를 포함하여 이루어진다.
상기 산화방지제는, 유기황화물 디알킬에스테르계 산화방지제에 속하는 물질 군 중에서 선택된 어느 하나의 물질; 유기황화물 페놀계 산화방지제에 속하는 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질; 티오에스테르계 산화방지제에 속하는 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질; 및 페놀계의 산화방지제에 속하는 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질;을 전부 포함하여 이루어진 혼합산화방지제인 것을 특징으로 하는 내열성 절연재 제조용 조성물로 이루어진다.
상기 폴리올레핀계 기본수지는, 비닐아세테이트(VA)로 이루어진 에틸렌 비닐아세테이트계(EVA); 메틸 아크릴레이트(MA)로 이루어진 에틸렌 메틸 아크릴레이트계(EMA); 에틸 아크릴레이트(EA)로 이루어진 에틸렌 에틸 아크릴레이트계(EEA); 및 부틸 아크릴레이트(BA)로 이루어진 에틸렌 부틸 아크릴레이트계(EBA);로 이루어진 에틸렌계 공중합수지 군 중에서 선택된 어느 하나의 에틸렌계 공중합수지인 것을 특징으로 하는 내열성 절연재 등을 포함한다.
또한 본 발명은 다른 방식의 에너지원을 사용할 수 있는 데, 스팀 제트 추진 시스템의 일정 위치에 폴리카보네이트를 포함하는 제1층보호부; 상기 폴리카보네이트에 적층되는 툴륨 이온(Tm3+)을 이용한 이온도핑 공정을 이용하여 선택적 에미터 및 아이솔레이션을 용이하게 구현할 수 있는 광사태 나노 입자를 도포한 MWT형 태양광 어레이; 상기 광사태 나노 입자를 도포한 MWT형 태양광 어레이에 적층되는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함하는 제3-1층보호부; 상기 제3-1층보호부 상층부에 적층되는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함하는 제3-2층보호부; 상기 제3-2층보호부에 적층되는 알루미늄 포일, 폴리올레핀(polyolefin), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리 비닐 부티랄(PVB), 실리콘 수지(silicone resin) 중 하나의 층보호부을 포함하는 제4층보호부;를 포함한다.
또한 상기 MWT형 태양광 어레이을 덮는 폴리카보네이트와 에틸렌-테트라플루오로에틸렌에 벌집 구조 세공을 적용하여 구조상의 빈 공간을 줄이고, 상기 벌집 구조에 따라 일정치의 내구도 및 강도를 유지하며, 상기 알루미늄 포일의 재귀반사되는 태양광을 용이하게 이용하기 위해 MWT형 태양광 어레이 셀의 전면에 벌집 구조를 포함하는 다각형 구조의 패턴을 형성하여, 패턴의 밀집화를 통해 전자의 수집 거리를 일정치로 할 수 있다.
또한 상기 에틸렌-테트라플루오로에틸렌은 사용자가 특정 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 필름(ETFE Film)을 선택 및 프린트 기능을 활용하여 특정 장소에 따라 광투과량을 조절하고 유연성이 있어 복수개의 디자인 연출이 가능하다.
상기 MWT형 태양광 어레이의 산화아연에 도핑된 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga)의 농도가 일정치 이하로 하여 장파장 대역의 빛을 투과하거나, 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga)의 농도를 일정치로 하여 단파장 대역의 빛을 투과하도록 하며, 상기 폴리카보네이트는 내충격성으로 82-92%의 빛을 투과시키기 위해 안료 첨가의 방법으로 복수개 색상을 구현하거나, 투과 조절이 가능하다.
또한 상기 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 필름과 폴리카보네이트 필름의 특성을 이용하여 유연성, 내구성, 내후성에 적합하여 곡면시공이 용이하다.
상기 에틸렌-테트라플루오로에틸렌은 화학적 손상 및 일정치의 풍량을 갖는 바람에 대한 내구성이 있고, 2~3중 구조로 단열재 역할을 한다.
상기 에틸렌 비닐 아세테이트은 전체 100중량부에서 VA의 함량이 28~33중량부이며, -(CH2-CH2)6.14-(CH2-CHAc)- 구조로 구성된다.
상기 제4층보호부은 폴리카보네이트 일면과 MWT형 태양광 어레이 사이와, 상기 MWT형 태양광 어레이와 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 사이에 삽입된다.
상기 제1층보호부 또는 제2층보호부은 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar) 중 하나의 층보호부으로 이루어진다.
상기 제3층보호부은 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 페이에피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나의 층보호부으로 이루어진다.
상기 제4층보호부은 폴리 비닐 부티랄(PVB), 실리콘 수지(silicone resin), 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar) 중 하나의 층보호부로 이루어진다.
또한 본 발명은 태양광 어레이 채널별 발전량, 일사량, 태양광 모듈 온도 등의 데이터로 태양광 모듈의 동작 상태 및 열화 상태를 판단하는 간단하고 효율적인 태양광 모듈의 고장 및 열화 상태 진단 기능을 갖는 태양광 발전 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 일실시예로서 복수의 태양광 어레이의 출력에 각기 연결되어, 각 태양광 어레이의 출력에 대한 모니터링 정보를 모니터링 시스템으로 송신하여 상기 연결된 복수의 태양광 어레이의 각 출력 전압과 전류를 측정하여 모니터링부와 통신하여 디스플레이부에 데이터를 표시할 수 있다.
이 때 모니터링부는 태양광 어레이 채널별 발전량 및 평균 발전량으로 수학식1을 이용하여, 태양광 어레이 채널별 '발전량 변동 계수'를 구한다.
Figure 112021081857028-pat00001
(여기서 CVn는 태양광 어레이 제 n 채널의 '발전량 변동 계수', Pn는 태양광 어레이 제 n 채널의 발전량, Pavr는 평균 발전량이다)
상기 태양광 어레이 채널별 발전량 데이터와 태양광 발전 상태 데이터로부터 온도 보정율을 고려한 수학식 2로부터 구해지는 '보정 성능 계수' CP(Compensated Performance Ratio)를 계산한다.
Figure 112021081857028-pat00002
(여기서 CPn은 태양광 어레이 제 n 채널의 '보정 성능 계수', Pn는 태양광 어레이 제 n 채널 의 발전량, Pnom은 태양광 어레이 정격 출력, Tm은 모듈 온도, IRstc는 표준 시험 조건에서의 일사량으로 1,000W/㎡, α는 온도변동율로 0.005/℃를 적용한다)
상기 발전량 변동 계수에서, 툴륨 이온이 도핑된 나노물질이 1중량% , 2중량% , 4중량% , 8중량%인 경우의 상기 태양광 어레이모듈 내의 온도센서부가 일정 시간 동안 각각의 태양광 어레이모듈의 생산량을 측정하여 실시간으로 또는 저장 후 기 설정된 시간에 관리서버로 전송한다.
상기 관리서버는 정상 상태의 태양광 어레이모듈들로부터 수신된 태양광 어레이모듈들의 일정 시간 동안의 에너지 생산량을 저장한다.
그리고 상기 기준 온도 측정과정에서 측정되는 상기 기준 온도변화 정보는, 태양광 어레이모듈들의 일정 시간 동안의 온도 변화 정보를 수회 수집하여 평균 등의 보정을 수행하는 것에 의해 정확도를 높일 수 있다.
일예로, 상기 툴륨 이온이 도핑된 나노물질이 1중량% , 2중량% , 4중량%, 8중량%인 경우 각각 일별 평균, 월별 평균, 봄(3~5월), 여름(6~8월), 가을(9~11월), 겨울(12~2월)의 계절별 평균, 또는 년별 태양광 생산 에너지 평균 값 등으로 모니터링하는 모니터링부(112)에서 모니터링될 수 있다.
또한, 상기 기준 온도변화 값은, 365일별로 측정된 일별 평균 값, 또는 월 단위로 측정되어 평균된 월별 평균값, 계절 단위로 측정된 계절별 평균값을 산출한 후, 매일, 매월 또는 매 계절별로 산출된 값을 변경하여 적용하여 측정된 온도 변화의 정확성이 향상된다.
만일 모니터링부에서 모니터링된 수치에 있어서, 태양광 어레이모듈의 에너지 생산량이 일정치에서 일정 범위의 변화를 가지는 경우 태양광 어레이모듈이 정상 동작하는 것으로 판단하고, 해당 범위를 벗어나는 경우 오작동하는 것으로 판단한다.
상기 고장범위 설정과정의 수행을 위해 전송되는 상기 오동작 태양광 어레이모듈의 오동작 온도변화 정보 또한 수회 관리서버로 전송된 후 평균 등의 방법에 의해 보정되어 정확도를 높일 수 있다.
그리고 상술한 오동작은 상기 태양광 어레이모듈의 개방 또는 단락 상태를 포함한다. 이에 따라 상기 오동작 온도변화 또한 상기 태양광 어레이모듈의 개방 상태에서의 오동작 온도변화와 단락 상태에서의 오동작 온도변화를 포함한다.
따라서 관리서버는 각 툴륨 이온이 도핑된 나노물질의 중량% 중 에너지 생산량이 최적인 수치와 오동작이 발생하지 않는 최적의 수치를 계산할 수 있다.
이 외에도 본 발명은 나노입자가 도포된 태양광 어레이의 n 전극과 p 전극 등으로서, 하기 화학식 1 로 표시되는 카르복실 에스테르계 분산제를 포함하고, 상기 나노입자가 10 내지 40중량%가 사용된다.
Figure 112021081857028-pat00003
상기 나노 입자는 Tm3+, ZnO, CuO, BaCO3, Bi2O3, B2O3, CaCO3, CeO2, Cr2O3, Fe2O3, Ga2O3, In2O3, Li2CO3, LiCoO2, MgO, MnCO3, MnO2, Mn3O4, Nb2O5, PbO, Sb2O3, SnO2, SrCO3, Ta2O5, TiO2, BaTiO3, V2O5, WO3 및 ZrO2 중 어느 하나일 수 있다.
11, 12 : 해수유입부재
22 : 축
23 : 스크류
31 : 유도관
34 : 스팀분출조
41 : 해수유입구
43 : 해수분사공
50 : 해수원자로
62 : 유도관
50 : 제어부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 유입되는 해수를 핵분열 시 발생하는 열로 가열하여 고온 고압의 스팀을 생산하는 해수원자로를 통해 가열된 스팀을 해수유입구(41)를 나선형으로 감싸, 해수분사공(43)의 분사 방향과 직각으로 유입시키는 스팀 유도관(62);를 구비하는 스팀 제트 추진 시스템에 있어서,
    상기 유입되는 해수를 고온 고압의 스팀으로 분출하는 스팀분출조(34);
    상기 스팀분출조(34)의 분사 방향과 직각으로 해수를 유입시키는 해수 유도관(31);
    상기 고온 고압의 스팀을 생산하는 해수원자로를 제어하고, 상기 스팀분출조(34)의 구동 또는 상기 해수 유도관(31)의 개폐를 각각 제어하는 제어부(50)를 포함하고,
    상기 해수 유도관(31)과 직각으로 형성되어, 유입된 해수를 선미 방향으로 분출시키며, 상기 해수 유도관(31) 상부에 검사창이 설치되어, 이를 통하여 고장발생시 상기 검사창을 이용하여 내부 접근이 가능한 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스팀분출조(34)의 1차 스팀은 스팀압축기를 통해 고온 고압의 2차 스팀으로 압축되고, 상기 2차 스팀은 1차 스팀 보다 더 높은 고온 고압의 상태로 변환되는 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스팀을 추가로 압축하여 분사압력을 높여주는 역할을 하는 스팀압축기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스팀압축기에 의해 압축된 2차 스팀은 노즐(nozzle) 형태의 스팀분사공을 통해 선체 외부로 분사됨으로써 선체의 이동에 필요로 하는 추진력으로 활용되는 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템.
  8. 유입되는 해수를 핵분열 시 발생하는 열로 가열하여 고온 고압의 스팀을 생산하는 해수원자로를 통해 가열된 스팀을 해수유입구(41)를 나선형으로 감싸, 해수분사공(43)의 분사 방향과 직각으로 유입시키는 스팀 유도관(62); 상기 유입되는 해수를 고온 고압의 스팀으로 분출하는 스팀분출조(34); 상기 스팀분출조(34)의 분사 방향과 직각으로 해수를 유입시키는 해수 유도관(31); 상기 해수원자의 구동을 제어하고, 상기 스팀분출조(34)의 구동, 상기 해수 유도관(31)의 개폐를 각각 제어하는 제어부(50)를 포함하고, 상기 해수 유도관(31)과 직각으로 형성되어, 유입된 해수를 선미 방향으로 분출시키며, 상기 해수 유도관(31) 상부에 검사창이 설치되어, 이를 통하여 고장발생시 상기 검사창을 이용하여 내부 접근이 가능한 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템에 있어서,
    선체 바닥에서 해수유입부재(11, 12)를 통해 물을 흡입한 후, 해수 유도 부재(13) 하측부의 모터(21)와 상기 모터(21)의 축(22)에 연결된 스크류(23)의 회전 동력으로 상기 스팀을 고속으로 일정 방향으로 분사하는 것을 특징으로 하는 스팀 제트 추진 시스템.
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