KR102433996B1 - Apparatus and method for electrolyzing water - Google Patents
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Abstract
수전해 장치가 제공된다. 상기 수전해 장치는 물에 부유하는 몸체부; 상기 몸체부에 지지되고, 1차 에너지를 이용해 상기 물을 수전해하고 수소를 생산하는 생산부;를 포함할 수 있다.A water electrolyzer is provided. The water electrolysis device includes a body portion floating in water; It may include a; supported by the body portion, the production unit for electrolyzing the water using primary energy to produce hydrogen.
Description
본 발명은 물의 전기 분해를 이용해서 신재생 에너지를 생산하고 관리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing and managing renewable energy using electrolysis of water.
일반적으로 태양광 발전을 하기 위해서는 수 킬로미터에 달하는 대지에 태양전지판이 대량으로 설치되는데, 수많은 태양전지판을 설치하기 위한 대지가 부족하여 적합한 설치장소를 찾는데 많은 어려움이 있다.In general, in order to generate photovoltaic power generation, a large number of solar panels are installed on a land of several kilometers.
넓고 평활한 대지는 지가가 높아 태양광 발전을 위하여 매입하기 힘든 점이 있고, 햇볕이 잘 드는 장소를 구하기 어려운 점이 있다.The wide, flat land has a high land price, so it is difficult to purchase for solar power generation, and it is difficult to find a sunny place.
한국등록특허공보 제1946212호에는 수상에 태양광 발전 장치를 고정할 수 있는 기술이 나타나 있다.Korean Patent Publication No. 1946212 discloses a technology capable of fixing a solar power generation device on water.
본 발명은 수상에서 신재생 에너지를 생산하고, 수상에서 생산된 신재생 에너지를 육지까지 원활하게 전달하며, 수중 용존 산소량을 개선할 수 있는 수전해 장치 및 수전해 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a water electrolysis device and a water electrolysis method capable of producing renewable energy on water, smoothly transferring the renewable energy produced on water to land, and improving the amount of dissolved oxygen in water.
본 발명의 수전해 장치는 물에 부유하는 몸체부; 상기 몸체부에 지지되고, 1차 에너지를 이용해 상기 물을 수전해하고 수소를 생산하는 생산부;를 포함할 수 있다.The water electrolysis device of the present invention includes a body part floating in water; It may include a; supported by the body portion, the production unit for electrolyzing the water using primary energy to produce hydrogen.
본 발명의 수전해 방법은 수상에 배치된 전력생산부를 이용해 전기를 생산하는 전력생산 단계; 상기 전기를 이용해서 물을 수전해하는 단계; 상기 수전해를 통해 생산된 수소를 저장하는 단계; 상기 수전해를 통해 생산된 산소를 물 속에 방출하는 단계; 상기 수소의 저장량을 감시하고, 상기 저장량이 설정값을 만족하면 상기 저장부를 육지를 향해 움직이는 단계; 육지에 도달하면, 육지에 마련된 저장 시설에 상기 저장부에 저장된 수소를 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.The water electrolysis method of the present invention includes a power generation step of generating electricity using a power generation unit disposed on the water; electrolyzing water using the electricity; storing hydrogen produced through the water electrolysis; discharging oxygen produced through the water electrolysis into water; monitoring the storage amount of hydrogen, and moving the storage unit toward land if the storage amount satisfies a set value; Upon reaching the land, supplying the hydrogen stored in the storage unit to a storage facility provided on the land; may include.
본 발명의 수전해 장치는 수상에서 태양광 발전, 조력 발전, 풍력 발전을 이용해 1차 에너지를 생산하고, 수전해를 이용해 저장 및 수송이 유리한 수소로 1차 에너지를 변환할 수 있다.The water electrolysis device of the present invention can produce primary energy by using solar power generation, tidal power generation, and wind power generation on water, and convert the primary energy into hydrogen, which is advantageous for storage and transportation using water electrolysis.
본 발명의 수전해 장치는 직접 항해해서 육지까지 이동하고, 저장된 수소를 육상의 저장 시설에 공급할 수 있다.The water electrolyzer of the present invention can travel to land by sailing directly, and supply stored hydrogen to a storage facility on land.
본 발명에 따르면, 각종 수상 발전의 보급화를 저해하는 저장 효율이 개선되고, 수상에서 생성된 에너지를 지상까지 전달하는 문제가 해결될 수 있다.According to the present invention, the storage efficiency that hinders the dissemination of various water power generation is improved, and the problem of transferring the energy generated from the water to the ground can be solved.
종래 실리콘 태양광 발전장치는 설치를 위한 대지를 요구하므로, 대지가치가 상대적으로 높은 도심에서는 건물의 일부 또는 구조물의 일부로 범위가 설비 위치가 제한될 수 있다. 대지가치가 상대적으로 낮은 교외 지역에서도 일부 농지와 임야 등으로 그 범위가 제한된다.Since the conventional silicon photovoltaic device requires a site for installation, the facility location may be limited to a part of a building or a part of a structure in a city center where the land value is relatively high. Even in suburban areas where the land value is relatively low, the scope is limited to some farmland and forests.
또한, 태양광 발전장치를 설치할 경우 그 대지는 다른 용도로 사용이 어렵다.In addition, when installing a photovoltaic device, it is difficult to use the land for other purposes.
본 발명은 특정 용도로 사용되고 있지 않는 강이나 호수 등 수상 영역을 발전 영역으로 사용하므로, 설비 영역 확보의 문제를 해소할 수 있다.The present invention can solve the problem of securing the facility area because the water area such as a river or lake, which is not used for a specific purpose, is used as the power generation area.
본 발명은 무한 자원인 태양광을 이용하므로 수전해에 필요한 전력 생산 비용에 대한 부담이 없다.Since the present invention uses sunlight, which is an infinite resource, there is no burden on the cost of power generation required for water electrolysis.
차세대 유망 에너지 기술로 촉망받는 수소 연료 전지는 그 연료인 수소의 생산 비용 문제가 선결될 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 태양광 등의 신재생 에너지를 이용하므로, 수소 생산에 필요한 전력 비용이 절감되고 수소의 생산 단가가 낮아질 수 있다.Hydrogen fuel cells, which are promising as next-generation promising energy technologies, need to be prioritized over the production cost of hydrogen, the fuel. According to the present invention, since renewable energy such as sunlight is used, the electric power cost required for hydrogen production can be reduced and the production cost of hydrogen can be lowered.
본 발명의 수전해 장치 및 방법은 수소의 생산 과정에서 수소와 함께 생산된 산소를 수중에 방출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 수전해 장치는 호수나 댐 등 약한 유속으로 쉽게 수질이 오염될 수 있는 장소의 환경 개선에 도움이 될 수 있다.The water electrolysis apparatus and method of the present invention can release oxygen produced together with hydrogen in the process of producing hydrogen into water. Accordingly, the water electrolyzer of the present invention can be helpful in improving the environment in places where water quality can be easily contaminated with a weak flow rate, such as a lake or a dam.
종래 수상 태양광 모듈 및 수상 태양광-수전해 모듈은 발전된 수소 또는 전기를 육지로 이송하기 위해 연료 이송 매개체(선박, 전력선)등이 필요하였으나, 본 발명은 수전해 장치에 해당하는 모듈(몸체부 포함) 스스로 수소 연료를 육지로 수송 가능하므로, 전력선 가설에 대한 비용이 절약될 수 있다.Conventional floating solar modules and floating solar-water electrolysis modules require a fuel transport medium (ship, power line), etc. to transport generated hydrogen or electricity to land, but the present invention provides a module (body part) corresponding to a water electrolysis device. Including), hydrogen fuel can be transported on land by itself, so the cost of power line construction can be saved.
종래 고정식 수상 태양광 모듈은 자연 재해에 대한 대비가 불가능하지만, 본 발명에서 제안하는 자가 이동형 수전해 장치는 설치 및 철수가 용이하므로, 자연 재해에 대한 대비가 가능하고 유지 보수 비용이 절감되는 효과가 있다.Conventional fixed floating solar modules cannot be prepared for natural disasters, but the self-moving water electrolysis device proposed in the present invention is easy to install and withdraw, so it is possible to prepare for natural disasters and reduce maintenance costs. have.
본 발명의 수전해 장치는 고정형으로 설치가 불가능한 수역에 설치 가능하며, 기존의 수상 태양광 발전 수역에도 적용될 수 있다.The water electrolysis device of the present invention can be installed in a water area that cannot be installed in a fixed type, and can also be applied to an existing water-based photovoltaic power generation area.
도 1은 본 발명의 수전해 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 이동부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 방출부를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 수전해 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram showing a water electrolysis device of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the operation of the moving unit.
Figure 3 is a schematic diagram showing the discharge unit of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a water electrolysis method of the present invention.
5 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.In this specification, duplicate descriptions of the same components will be omitted.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when it is said that a certain element is 'connected' or 'connected' to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but another element in the middle. It should be understood that there may be On the other hand, in the present specification, when it is mentioned that a certain element is 'directly connected' or 'directly connected' to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.In addition, the terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Also in this specification, the singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, terms such as 'include' or 'have' are only intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more It should be understood that the existence or addition of other features, numbers, steps, acts, components, parts, or combinations thereof, is not precluded in advance.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.Also in this specification, the term 'and/or' includes a combination of a plurality of listed items or any of a plurality of listed items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.Also, in this specification, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted.
도 1은 본 발명의 수전해 장치(100)를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a
도 1에 도시된 수전해 장치(100)는 몸체부(110), 생산부(150), 전력생산부(130), 저장부(170), 이동부(190), 전달부(180), 조절부, 방출부(120), 통신부(160), 모니터링부를 포함할 수 있다.The
몸체부(110)는 물에 부유하는 3차원 입체 구조물을 포함할 수 있다.The
물에 뜨는 부력을 획득하기 위해, 몸체부(110)에는 물보다 가벼운, 다시 말해 부력을 갖는 각종 부력 수단(117)이 마련될 수 있다. 일 예로, 부력 수단(117)은 속이 빈 통, 발포체 등을 포함할 수 있다.In order to acquire buoyancy to float on water, the
생산부(150), 전력생산부(130), 저장부(170), 이동부(190), 전달부(180), 조절부, 방출부(120), 통신부(160), 모니터링부 등의 다양한 요소를 지지하기 위해 몸체부(110)는 판 형상으로 형성될 수도 있다. 생산부(150), 전력생산부(130), 저장부(170), 이동부(190), 전달부(180), 조절부, 방출부(120), 통신부(160), 모니터링부는 몸체부(110)에 지지되고, 몸체부(110)에 설치될 수 있다.Various elements such as the
생산부(150)는 몸체부(110)에 지지되고, 1차 에너지를 이용해 물을 수전해하고 수소를 생산할 수 있다.The
일 예로, 1차 에너지는 전기일 수 있다. 1차 에너지는 배터리 등의 1차 저장 수단(139)에 저장된 전기를 포함할 수 있다. 또는, 1차 에너지는 전력생산부(130)에 의해 생산된 전기를 포함할 수 있다.For example, the primary energy may be electricity. The primary energy may include electricity stored in the primary storage means 139 such as a battery. Alternatively, the primary energy may include electricity generated by the
수전해는 물을 전기 분해(electrolysis)하는 것일 수 있다. 전기 분해는 전기 에너지를 가하여 전기 화학적인 산화 환원 반응을 통해 물질을 분해하는 과정이다. 산화 반응이 일어나는 전극을 산화 전극(anode)이라고 하고, 환원 반응이 일어나는 전극을 환원 전극(cathode)이라고 한다. 전기 분해 반응에서 산화 및 환원 반응은 항상 동시에 일어난다. 물을 전기 분해하는 수전해의 경우, 각 전극에서 수소와 산소가 발생될 수 있다. 정리하면, 수전해는 전기 에너지를 이용하여 물을 산소와 수소로 분리하는 화학 반응을 의미할 수 있다. 수전해를 통해 생산된 수소 기체는 연료 전지 등의 연료로 사용될 수 있다. 산소 기체는 물 속에 방출되어 몸체부(110)를 받들고 있는 물의 용존 산소량을 증가시킬 수 있다.Water electrolysis may be electrolysis of water. Electrolysis is a process of decomposing substances through an electrochemical redox reaction by applying electrical energy. The electrode where the oxidation reaction takes place is called an oxidation electrode (anode), and the electrode where the reduction reaction takes place is called a reduction electrode (cathode). In electrolysis reactions, oxidation and reduction reactions always occur simultaneously. In the case of water electrolysis, which electrolyzes water, hydrogen and oxygen may be generated at each electrode. In summary, water electrolysis may refer to a chemical reaction that uses electrical energy to separate water into oxygen and hydrogen. Hydrogen gas produced through water electrolysis may be used as a fuel for fuel cells and the like. Oxygen gas may be released into the water to increase the amount of dissolved oxygen in the water supporting the
몸체부(110)에는 외부의 물이 유입되는 유입관(119)이 마련될 수 있다. 생산부(150)에는 물이 수용되는 저수조(159), 물이 수용된 저수조(159)에 설치되는 제1 전극(151), 제1 전극(151) 측에서 발생된 수소를 저장부(170)로 안내하는 제1 관부(153), 저수조(159)에 설치되는 제2 전극(152), 제2 전극(152) 측에서 발생된 산소를 방출부(120)로 안내하는 제2 관부(154)가 마련될 수 있다.The
제1 전극(151)은 물의 전기 분해시 수소 이온이 환원되어 수소 기체를 발생시키는 환원 전극에 해당될 수 있다. 제2 전극(152)은 물의 전기 분해시 물이 산소 기체로 산화되는 산화 전극에 해당될 수 있다.The
전력생산부(130)는 몸체부(110)에 지지되고, 몸체부(110)에 의해 수상(물 위, 90)에 배치된 상태에서 1차 에너지를 생산할 수 있다. 전력생산부(130)는 화석 연료를 재활용하거나 재생 가능한 에너지를 변환시켜 1차 에너지를 생산할 수 있다. 일 예로, 전력생산부(130)는 신재생 에너지에 해당하는 풍력을 이용해서 전기를 생산하는 풍력 발전기, 조류 에너지를 이용해서 전기를 생산하는 조력 발력기, 태양광 에너지를 이용해서 전기를 생산하는 솔라 패널 등을 포함할 수 있다.The
물 위에 부유하는 몸체부(110)에 지지되는 전력생산부(130)는 태양 전지, 예를 들어 솔라 패널을 포함할 수 있다.The
태양으로부터 생성되는 광자의 에너지를 광전 효과를 통해 전기 에너지로 변환하는 소자를 태양 전지라 한다. 복수개의 태양 전지를 단일 회로에 직렬 또는 병렬로 연결한 집합체를 태양광 모듈이라 한다.A device that converts the energy of photons generated from the sun into electrical energy through the photoelectric effect is called a solar cell. An assembly in which a plurality of solar cells are connected in series or parallel to a single circuit is called a solar module.
태양 전지의 핵심 소재는 광전 효과를 나타내는 광 흡수층이라 할 수 있다. 해당 소재로는 실리콘이 가장 널리 사용되고, 그 외에 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide), CdTe(Cadmium Telluride), III-V족 원소 복합 소재, 광활성 유기물, 페로브스카이트 등이 사용될 수 있다.A core material of a solar cell is a light absorbing layer that exhibits a photoelectric effect. Silicon is the most widely used material, and in addition, copper indium gallium selenide (CIGS), cadmium telluride (CdTe), group III-V element composite material, photoactive organic material, perovskite, and the like may be used.
전력생산부(130)에 의해 전기가 생성되면, 생산부(150)는 해당 전기를 이용해서 물을 수전해할 수 있다. 전력생산부(130)에 의해 생성된 전기의 일부는 배터리 등의 1차 저장 수단(139)에 저장될 수 있다.When electricity is generated by the
저장부(170)는 수상에서 생산부(150)에 의해 생산된 수소를 저장할 수 있다. 저장부(170)는 수소를 기체 상태로 저장하거나 액체 상태로 저장하는 저장 탱크를 포함할 수 있다.The
저장부(170)는 물리적 방법으로 수소를 저장하거나, 화학적 방법으로 수소를 저장할 수 있다.The
물리적 저장 방법은 고압 또는 냉각을 이용해 수소를 액화시켜 저장부(170)에 저장할 수 있다.As a physical storage method, hydrogen may be liquefied using high pressure or cooling and stored in the
화학적 저장 방법은 금속-유기 매트릭스(MO matrix), 탄소 분자체 또는 수소 저장 합금(metal hydride, MH) 등을 사용할 수 있다.As the chemical storage method, a metal-organic matrix (MO matrix), a carbon molecular sieve, or a hydrogen storage alloy (metal hydride, MH) may be used.
이동부(190)는 저장부(170)에 저장된 수소의 양이 설정값을 만족하면 수상에 배치된 몸체부(110)를 육상(70)의 저장 시설(270)까지 움직일 수 있다. 일 예로, 이동부(190)는 물 속에서 회전하는 프로펠러(191), 몸체부와 프로펠러(191)를 연결하는 지지대(115)를 포함할 수 있다. 프로펠러(191)에 의해 밀려나는 물의 반작용에 의해 몸체부(110)는 움직일 수 있다.When the amount of hydrogen stored in the
도 2는 이동부(190)의 동작을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating the operation of the moving
이동부(190)는 수상의 제1 위치와 제2 위치를 왕복하도록 몸체부(110)를 움직일 수 있다.The moving
물에 뜨고, 이동부(190)에 의해 이동하는 몸체부(110)는 물 위를 항해하는 일종의 선박에 해당될 수 있다. 이 경우, 몸체부(110)가 이동부(190)에 의해 육지까지 이동하거나, 육지의 저장 시설(270)까지 이동한다는 것은 저장 시설(270)과 물리적으로 연결될 수 있는 특정 수단이 마련된 수상의 위치까지 이동하는 것을 의미할 수 있다.The
일 예로, 수상의 제1 위치는 호수의 가운데, 강의 가운데, 바다의 가운데에 해당될 수 있다.For example, the first position of the water may correspond to the middle of the lake, the middle of the river, and the middle of the sea.
제2 위치는 육지의 저장 시설(270)에 연결된 전송 수단(280)에 대면되는 위치를 나타낼 수 있다.The second location may represent a location facing the transmission means 280 connected to the
이동부(190)는 몸체부(110)의 무게 중심 또는 전달부(180)의 단부가 제1 위치와 제2 위치를 왕복하도록 몸체부(110)를 움직일 수 있다.The moving
도 2에는 본 발명의 수전해 장치(100)에 해당하는 제1 수전해 기기 a, 제2 수전해 기기 b가 배치되고 있다.In FIG. 2 , a first water electrolysis device a and a second water electrolysis device b corresponding to the
제1 수전해 기기 a는 점선으로 표시된 제1 위치에서 1차 에너지를 생산하고, 수소를 생산 및 저장할 수 있다. 저장된 수소의 양이 설정값을 만족하면, 이동부(190)에 의해 제1 수전해 기기 a는 실선으로 표시된 제2 위치로 이동할 수 있다.The first water electrolysis device a may generate primary energy and produce and store hydrogen at a first position indicated by a dotted line. When the amount of stored hydrogen satisfies the set value, the first electrolysis device a may move to a second position indicated by a solid line by the moving
이동부(190)에 의해 몸체부(110)가 제2 위치에 도달하면, 전달부(180)는 육지의 저장 시설(270)로부터 연장 설치된 전송 수단(280)에 연결될 수 있다. 전송 수단(280)에는 복수의 커넥터가 마련될 수 있다. 일 예로, 제1 커넥터(281)는 제1 수전해 기기 a에 연결되고, 제2 커넥터(282)는 제2 수전해 기기 b에 연결될 수 있다. 복수의 커넥터를 이용해 복수의 수전해 기기가 전송 수단(280)에 연결되는 위치, 시간과 관련된 스케쥴이 설정될 수 있다.When the
전달부(180)가 전송 수단(280)에 연결되면, 저장부(170)에 저장된 수소가 전달부(180) 및 전송 수단(280)을 거쳐 저장 시설(270)에 공급될 수 있다.When the
전달부(180)에는 저장부(170)에 저장된 수소가 배출되며 전송 수단(280)에 연결되는 관, 해당 관을 개폐하는 밸브가 마련될 수 있다.The
본 발명의 몸체부(110) 상에는 이동부(190)가 동력으로 이용할 수 있는 에너지원이 적어도 두가지 존재할 수 있다. 하나는 전력생산부(130)에 의해 생산되거나 1차 저장 수단(139)에 저장된 1차 에너지이다. 나머지 하나는 저장부(170)에 저장된 수소이다. 이때, 에너지 변환의 손실을 최소화하기 위해 이동부(190)는 수소가 아니라 1차 에너지를 동력으로 이용하여 몸체부(110)를 움직일 수 있다. 일 예로, 이동부(190)는 전력생산부(130)에서 생산된 전기를 이용해 회전하는 모터, 모터 축에 링크된 프로펠러(191)를 포함할 수 있다.At least two energy sources that can be used as power by the moving
다시 도 1로 돌아가서, 전력생산부(130)는 솔라 패널을 포함할 수 있다. 솔라 패널은 몸체부(110)에 의해 수상에 배치된 상태에서 태양광을 이용하여 수전해를 유발하는 전기를 생산할 수 있다.Returning to FIG. 1 again, the
솔라 패널은 판 형상으로 형성될 수 있다. 판 형상으로 형성된 솔라 패널은 태양에 대면하는 각도로 배치될 때 광전 효율이 높아질 수 있다. 시간이 경과에 따라 위치가 변하는 태양에 대면하게 솔라 패널을 기울이기 위해 조절부가 이용될 수 있다.The solar panel may be formed in a plate shape. When the solar panel formed in the plate shape is disposed at an angle to face the sun, photoelectric efficiency may be increased. Adjustments may be used to tilt the solar panel to face the sun, which changes position over time.
조절부는 솔라 패널의 조향축 S가 태양을 향하도록 솔라 패널을 움직일 수 있다. 조향축 S는 솔라 패널에 직교하는 가상축을 포함할 수 있다. 조절부는 솔라 패널을 움직이는 액추에이터를 포함할 수 있다. 이때, 액추에이터의 동력으로, 솔라 패널에 의해 생산된 전기 또는 1차 저장 수단(139)에 저장된 전기가 이용될 수 있다.The control unit may move the solar panel such that a steering axis S of the solar panel faces the sun. The steering axis S may include an imaginary axis orthogonal to the solar panel. The control unit may include an actuator that moves the solar panel. At this time, as the power of the actuator, electricity produced by the solar panel or electricity stored in the primary storage means 139 may be used.
방출부(120)는 생산부(150)에서 생산된 수소가 저장부(170)에 저장될 때, 생산부(150)에서 생산된 산소를 물 속으로 방출할 수 있다.When the hydrogen produced by the
1차 에너지의 원활한 생산을 위해 몸체부(110)는 물의 움직임이 적은, 다시 말해 잔잔한 수상에 배치될 수 있다. 물의 움직임이 적은 호수, 강의 경우 용존 산소량이 낮을 수 있다. 본 실시예의 방출부(120)에 의해 산소가 강제로 물 속에 방출되므로, 몸체부(110)가 위치한 호수, 강, 바다의 용존 산소량이 개선될 수 있다.For the smooth production of primary energy, the
일 예로, 이동부(190)에 프로펠러(191)가 마련될 때, 방출부(120)는 프로펠러(191)에 대면되는 위치에 토출구(129)가 형성된 방출관(127)을 포함할 수 있다. 방출관(127)은 생산부(150)에서 생산된 산소를 물 속으로 방출할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 프로펠러(191)에 의해 수많은 포말(bubble)이 발생되는 영역에 산소가 토출될 수 있다. 토출된 산소는 포말과 뒤섞여 사방으로 퍼지고, 넓은 지역의 용존 산소량이 개선될 수 있다.For example, when the
용존 산소량의 개선을 통해, 몸체부(110)가 배치된 호수, 강, 바다의 수질 오염이 완화될 수 있다.Through the improvement of the dissolved oxygen amount, the water pollution of the lake, river, and sea in which the
도 3은 본 발명의 방출부(120)를 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram showing the
몸체부(110)를 움직이는 프로펠러(191), 프로펠러(191)를 덮는 커버가 마련될 수 있다. 프로펠러(191)는 이동부(190)에 해당되고, 커버는 방출부(120)에 해당될 수 있다.A
커버는 고리 형상의 외주부(121), 고리 형상의 중심에 형성된 중심부(123), 중심부(123)의 외주면으로부터 방사 방향으로 연장되고 외주부(121)에 연결되는 복수의 연결부(125)를 포함할 수 있다.The cover may include a ring-shaped outer
외주부(121) 및 연결부(125)는 생산부(150)에서 수소와 함께 생산된 산소가 소통되는 관 구조로 형성될 수 있다. 외주부(121)는 제2 전극(152)에서 생성되고 제2 관부(154)를 따라 흐르는 산소를 방출부(120) 측으로 강제 이동시키는 펌프(155)에 연결될 수 있다. 펌프(155)에 의해 외주부(121)로 안내된 산소는 연결부(125)를 따라 흐르며 중심부(123)로 나아갈 수 있다.The outer
중심부(123)에는 외주부(121) 및 연결부(125)를 통과한 산소가 토출되는 토출구(129)가 형성될 수 있다. 토출구(129)는 프로펠러(191)와 동축 O 상에 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 산소는 프로펠러(191)의 회전축 상에 토출되고, 프로펠러(191)의 회전시 물에 쉽게 녹거나 넓은 영역으로 전파될 수 있다.A
몸체부(110)의 전진 방향이 제1 방향일 때, 방출부(120)의 단부는 제1 방향에 반대되는 제2 방향을 향해 연장될 수 있다.When the forward direction of the
산소는 방출관(127)에 의해 제2 방향을 따라 토출될 수 있다. 제2 방향을 따라 토출되는 산소에 의해 몸체부(110)에는 제1 방향을 향하는 힘이 인가될 수 있다. 본 실시예의 방출관(127)에 따르면, 용존 산소를 개선시키는 동시에 몸체부(110)가 움직일 수 있다.Oxygen may be discharged along the second direction by the
통신부(160)는 외부의 관리 유니트와 유무선 통신할 수 있다.The
모니터링부는 생산부(150) 또는 수소가 저장되는 저장부(170)를 감시할 수 있다. 모니터링부는 생산부(150), 저장부(170), 이동부(190), 전달부(180), 조절부 등을 제어할 수 있다. 일 예로, 모니터링부는 저장부(170)에 저장된 수소의 양이 설정값을 만족하면 생산부(150)의 동작을 중지시킬 수 있다.The monitoring unit may monitor the
통신부(160)는 모니터링부의 감시 결과를 관리 유니트로 전송하거나 관리 유니트의 제어 명령을 수신할 수 있다. 해당 제어 명령에 따라 이동부(190)는 몸체부(110)를 움직일 수 있다.The
일 예로, 통신부(160)는 몸체부(110)를 구성하는 뼈대에 해당하는 프레임의 상단에 위치할 수 있다. 높은 곳에 배치된 통신부(160)는 이론상 먼 거리까지 통신이 가능하다. 통신부(160)를 이용하면, 생산부(150), 조절부, 액추에이터, 모터, 커버, 밸브, 펌프(155), 몸체부(110)의 전진 방향을 조절하는 키 등의 원격 제어가 가능하다.For example, the
통신부(160)는 수전해 장치(100)에 접속할 수 있는 프로그램과 연결되어 수전해 장치(100)의 관리, 조종 등의 명령 및 정보를 송수신하는 역할을 수행할 수 있다. 관리자는 프로그램을 사용하여 수전해 장치(100)의 생산 통계, 구동 상태, 수소 저장량 등을 확인하거나, 수전해 장치(100)를 운전하는 등 모듈 운영에 필요한 모든 기능을 원격으로 수행할 수 있다.The
감시 결과 또는 제어 명령을 송수신하는 통신부(160), 각종 요소를 제어 또는 감시하는 모니터링부에 의하면, IoT 원격 지원 프로그램이 도입될 수 있다. 해당 지원 프로그램을 이용하면, 별도의 관리없이 지상의 저장 시설(270)로 이동하여 수소 연료를 충전하는 수상 태양광-수전해 모듈이 제공될 수 있다.According to the
도 4는 본 발명의 수전해 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a water electrolysis method of the present invention.
도 4에 도시된 수전해 방법은 도 1의 수전해 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.The water electrolysis method shown in FIG. 4 may be performed by the
수전해 방법은 전력생산 단계(S 410), 수전해 단계(S 420), 저장 및 방출 단계(S 430), 이동 단계(S 440), 공급 단계(S 450)를 포함할 수 있다.The water electrolysis method may include a power generation step (S 410), a water electrolysis step (S 420), a storage and discharge step (S 430), a moving step (S 440), and a supply step (S 450).
전력생산 단계(S 410)는 수상에 배치된 전력생산부(130)를 이용해 전기를 생산할 수 있다. 전력생산부(130)에 의해 수행되는 동작으로, 전력생산부(130)는 파력, 조력, 태양광, 풍력 등을 소스로 이용하여 전기를 생산할 수 있다.The power generation step (S410) may produce electricity using the
수전해 단계(S 420)는 전기를 이용해서 물을 수전해할 수 있다. 수전해를 통해 수소와 산소가 발생될 수 있다. 생산부(150)에 의해 수행되는 동작으로, 생산부(150)는 전력생산 단계(S 410)에서 생산된 전기를 이용해 물을 전기 분해할 수 있다.In the water electrolysis step ( S420 ), water may be electrolyzed using electricity. Hydrogen and oxygen can be generated through water electrolysis. As an operation performed by the
저장 및 방출 단계(S 430)는 수전해를 통해 생산된 수소를 저장부(170)에 저장하고, 수전해를 통해 생산된 산소를 방출부(120)를 통해 물 속에 방출할 수 있다.In the storage and release step ( S430 ), hydrogen produced through water electrolysis may be stored in the
이동 단계(S 440)는 수소의 저장량을 감시할 수 있다. 수소의 저장량이 설정값을 만족하면 저장부(170)를 육지를 향해 움직일 수 있다. 수소 저장량의 감시는 모니터링부에 의해 수행될 수 있다. 저장부(170)를 움직이거나, 저장부(170)가 설치된 몸체부(110)를 움직이기 위해 프로펠러(191) 등의 이동부(190)가 이용될 수 있다.In the moving step (S440), the storage amount of hydrogen may be monitored. When the amount of hydrogen stored satisfies the set value, the
공급 단계(S 450)는 저장부(170)가 육지에 도달하면, 육지에 마련된 저장 시설(270)에 저장부(170)에 저장된 수소를 공급할 수 있다. 전달부(180)에 의해 수행되는 동작으로 전달부(180)는 통신부(160) 또는 모니터링부의 제어에 의해 저장부(170)의 수소를 저장 시설(270)에 전달할 수 있다.In the supplying step ( S450 ), when the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 5의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 수전해 장치(100) 또는 모니터링부 등) 일 수 있다. 5 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 5 may be a device described herein (eg, the
도 5의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In the embodiment of FIG. 5 , the computing device TN100 may include at least one processor TN110 , a transceiver device TN120 , and a memory TN130 . Also, the computing device TN100 may further include a storage device TN140 , an input interface device TN150 , an output interface device TN160 , and the like. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 to communicate with each other.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to an embodiment of the present invention are performed. The processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, and methods described in connection with an embodiment of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100 .
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may store various information related to the operation of the processor TN110 . Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a nonvolatile storage medium. For example, the memory TN130 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.The transceiver TN120 may transmit or receive a wired signal or a wireless signal. The transceiver TN120 may be connected to a network to perform communication.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. On the other hand, the embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method described so far, and a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded may be implemented. And, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also presented. It belongs to the scope of the invention.
70...육상 90...수상
100...수전해 장치 110...몸체부
117...부력 수단 119...유입관
120...방출부 121...외주부
123...중심부 125...연결부
127...방출관 129...토출구
130...전력생산부 139...1차 저장 수단
150...생산부 151...제1 전극
152...제2 전극 153...제1 관부
154...제2 관부 155...펌프
159...저수조 160...통신부
170...저장부 180...전달부
190...이동부 191...프로펠러
270...저장 시설 280...전송 수단
281...제1 커넥터 282...제2 커넥터70...
100...
117...buoyancy means 119...inlet pipe
120...
123...
127...
130...
150...
152...
154...
159...
170...
190...
270...
281...
Claims (12)
상기 몸체부에 지지되고, 1차 에너지를 이용해 상기 물을 수전해하고 수소를 생산하는 생산부;를 포함하고,
상기 몸체부에 설치되는 저장부, 전달부 및 이동부가 마련되고,
상기 저장부는 수상에서 상기 생산부에 의해 생산된 수소를 저장하며,
상기 이동부는 수상의 제1 위치와 육지의 저장 시설에 연결된 전송 수단에 대면되는 제2 위치를 왕복하도록 상기 몸체부를 움직이고,
상기 이동부에 의해 상기 몸체부가 상기 제2 위치에 도달하면, 상기 전달부는 상기 전송 수단에 연결되며,
상기 전달부에는 상기 저장부에 저장된 수소가 배출되며 상기 전송 수단에 연결되는 관, 상기 관을 개폐하는 밸브가 마련되고,
상기 전달부가 상기 전송 수단에 연결되면, 상기 저장부에 저장된 수소가 상기 전달부 및 상기 전송 수단을 거쳐 상기 저장 시설에 공급되며,
상기 생산부에서 상기 수소와 함께 생산된 산소를 물 속으로 방출하는 방출부, 상기 몸체부를 움직이는 프로펠러가 마련되고,
상기 방출부는 상기 프로펠러에 대면되는 위치에 토출구가 형성된 방출관을 포함하며,
상기 방출부는 상기 몸체부를 받들고 있는 물의 용존 산소량을 개선하기 위해 상기 방출관을 이용하여 상기 프로펠러에 의해 포말(bubble)이 발생되는 영역에 상기 산소를 토출시키는 수전해 장치.
a body part floating in water;
A production unit supported on the body portion and electrolyzing the water using primary energy to produce hydrogen; includes,
A storage unit, a transfer unit and a moving unit installed in the body portion are provided,
The storage unit stores the hydrogen produced by the production unit in the water,
The moving unit moves the body to reciprocate between a first position on the water and a second position facing a transmission means connected to a storage facility on land,
When the body part reaches the second position by the moving part, the delivery part is connected to the transmission means,
A pipe connected to the transmission means through which hydrogen stored in the storage unit is discharged, and a valve for opening and closing the pipe are provided in the delivery unit,
When the transmission unit is connected to the transmission means, the hydrogen stored in the storage unit is supplied to the storage facility through the transmission unit and the transmission means,
A discharging unit for discharging oxygen produced together with the hydrogen into water in the production unit, a propeller moving the body is provided,
The discharge unit includes a discharge pipe in which a discharge port is formed at a position facing the propeller,
The discharge part is a water electrolysis device for discharging the oxygen to a region where bubbles are generated by the propeller using the discharge pipe to improve the amount of dissolved oxygen in the water supporting the body.
상기 몸체부에 지지되고, 상기 몸체부에 의해 수상에 배치된 상태에서 상기 1차 에너지를 생산하는 전력생산부가 마련되고,
상기 전력생산부는 화석 연료를 재활용하거나 재생 가능한 에너지를 변환시켜 상기 1차 에너지를 생산하는 수전해 장치.
According to claim 1,
A power generation unit supported by the body portion and configured to produce the primary energy in a state disposed on the water by the body portion is provided,
The power generation unit recycles fossil fuels or converts renewable energy to produce the primary energy.
상기 몸체부에 설치되는 전력생산부 및 이동부가 마련되고,
상기 전력생산부는 상기 몸체부에 의해 수상에 배치된 상태에서 상기 1차 에너지를 생산하며,
상기 이동부는 상기 1차 에너지를 동력으로 이용하여 상기 몸체부를 움직이는 수전해 장치.
According to claim 1,
A power generating unit and a moving unit installed in the body are provided,
The power generation unit produces the primary energy in a state disposed on the water by the body unit,
The moving part uses the primary energy as a power to move the body part water electrolysis device.
상기 몸체부에 지지되고, 1차 에너지를 이용해 상기 물을 수전해하고 수소를 생산하는 생산부;를 포함하고,
상기 생산부에서 상기 수소와 함께 생산된 산소를 물 속으로 방출하는 방출부, 상기 몸체부를 움직이는 프로펠러가 마련되고,
상기 방출부는 상기 프로펠러에 대면되는 위치에 토출구가 형성된 방출관을 포함하며,
상기 방출부는 상기 몸체부를 받들고 있는 물의 용존 산소량을 개선하기 위해 상기 방출관을 이용하여 상기 프로펠러에 의해 포말(bubble)이 발생되는 영역에 상기 산소를 토출시키는 수전해 장치.
a body part floating in water;
A production unit supported on the body portion and electrolyzing the water using primary energy to produce hydrogen; includes,
A discharging unit for discharging oxygen produced together with the hydrogen into water in the production unit, a propeller moving the body is provided,
The discharge unit includes a discharge pipe in which a discharge port is formed at a position facing the propeller,
The discharge part is a water electrolysis device for discharging the oxygen to a region where bubbles are generated by the propeller using the discharge pipe to improve the amount of dissolved oxygen in the water supporting the body.
상기 생산부에서 상기 수소와 함께 생산된 산소를 물 속으로 방출하는 방출관이 마련되고,
상기 몸체부의 전진 방향이 제1 방향일 때, 상기 방출관의 단부는 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향을 향해 연장되며,
상기 방출관에 의해 상기 제2 방향을 따라 토출되는 상기 산소에 의해 상기 몸체부에는 상기 제1 방향을 향하는 힘이 인가되는 수전해 장치.
According to claim 1,
A discharge pipe for discharging oxygen produced together with the hydrogen in the production unit into water is provided,
When the forward direction of the body portion is the first direction, the end of the discharge pipe extends toward the second direction opposite to the first direction,
A water electrolysis device in which a force in the first direction is applied to the body part by the oxygen discharged along the second direction by the discharge pipe.
외부의 관리 유니트와 통신하는 통신부, 상기 생산부 또는 상기 수소가 저장되는 저장부를 감시하는 모니터링부가 마련되고,
상기 통신부는 모니터링부의 감시 결과를 상기 관리 유니트로 전송하거나, 상기 관리 유니트의 제어 명령을 수신하며,
상기 제어 명령에 따라 상기 몸체부를 움직이는 이동부가 마련된 수전해 장치.
According to claim 1,
A communication unit communicating with an external management unit, a monitoring unit for monitoring the production unit or a storage unit in which the hydrogen is stored is provided,
The communication unit transmits the monitoring result of the monitoring unit to the management unit or receives a control command from the management unit,
A water electrolysis device provided with a moving part that moves the body according to the control command.
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