KR102439044B1

KR102439044B1 - 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치

Info

Publication number: KR102439044B1
Application number: KR1020210106000A
Authority: KR
Inventors: 정용규
Original assignee: (주)제이케이알에스티
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2022-09-01

Abstract

본 발명은 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전기기, 풍력 발전기기, 수력 발전기기, 조력 발전기기, 지열 발전기기 등의 신재생 에너지 발전기기 및 비상 발전기기를 포함한 다양한 종류의 발전기기를 분체도료를 이용해 광변색 내경 및 방열성 기능을 제공하며, 내부의 온도와 전력상태 및 연결된 유입 전류를 지속적으로 모니터링하여 서버에 전송하되, 장비의 내부 상태를 파악할 수 있도록 하는 방제기능과, 진동으로부터 안전하게 보호하기 위한 면진기능이 제공되고, 생산된 전류가 컨버터를 통해 충전하며 충전 및 방전을 동시에 수행하며 전력계통도 컨버터를 통해 충전할 수 있도록 함으로써 PCS(Power Conversion System)는 방전을 이해 사용하고 PCS의 충전 기능은 분리하여 컨버터를 구성하며 직류 전력과 교류 전력을 구분없이 입력받아 직류 전력으로 변환하여 충전할 수 있도록 하는 에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)를 제공하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명은 에너지 저장 장치를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의위치에 구성되는 센서를 포함하는 장비 내 센서부와;
에너지 저장 장치 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체감지 센서부와;
에너지 저장 장치의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬에 설치되는 상부 마찰블록과, 그라운드에 찬넬 고정수단을 통하여 상부 베이스찬넬과 고정되는 하부 베이스찬넬에 설치되는 하부 마찰블록을 포함하는 면진 수단을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부와;
외부 서버와 통신을 수행하기 위한 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 구비하고, 네트워크 통신을 지원하기 위한 IoT 모듈을 구비하는 통신부와;
상기 장비내 센서부의 센싱 정보, 화재 감지부의 센싱 정보, 지진 감지부의 감시정보, 상기 인체 감지 센서부가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비내 센서부를 표시하는 제어부와;
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템과, 발전기의 합산전력을 배터리 시스템에 충전하는 복수의 컨버터와, 상기 배터리 시스템의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통에 공급하는 PCS와, 컨버터에 의한 충전과 PCS에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치{Energy storage system with anti-contamination function, seismic shock attenuation function, and charge/discharge function using photo-discolor resistant and heat-dissipating powder paints. ESS}

본 발명은 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전기기, 풍력 발전기기, 수력 발전기기, 조력 발전기기, 지열 발전기기 등의 신재생 에너지 발전기기 및 비상 발전기기를 포함한 다양한 종류의 발전기기를 분체도료를 이용해 광변색 내경 및 방열성 기능을 제공하며, 내부의 온도와 전력상태 및 연결된 유입 전류를 지속적으로 모니터링하여 서버에 전송하되, 장비의 내부 상태를 파악할 수 있도록 하는 방제기능과, 진동으로부터 안전하게 보호하기 위한 면진기능이 제공되고, 생산된 전류가 컨버터를 통해 충전하며 충전 및 방전을 동시에 수행하며 전력계통도 컨버터를 통해 충전할 수 있도록 함으로써 PCS(Power Conversion System)는 방전을 이해 사용하고 PCS의 충전 기능은 분리하여 컨버터를 구성하며 직류 전력과 교류 전력을 구분없이 입력받아 직류 전력으로 변환하여 충전할 수 있도록 하는 에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)를 제공하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS)에 관한 것이다.

일반적으로 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 이러한 각 내부 요소들은 전력을 관리하는 과정에서 과열되기 쉬우며 사용에 따라 열화되는 부분에서 아크나 부분 방전 등이 발생할 수 있어 과열되거나 전기적 누설이 발생할 가능성이 존재한다.

따라서, 대부분의 전력 장비 내부에는 온도를 측정하여 과열 여부를 확인하고, 각 부분의 전력(전류와 전압)을 측정하여 허용 범위를 초과하는 전력 상태를 확인하며, 이상 시 발생되는 전류 펄스, 빛, 전자파, 소리 등을 측정하기 위한 센서들을 부가하여 확인함과 아울러 심각한 피해가 발생할 수 있는 충격에 대처하기 위하여 지진 역시 상시 감시하고 있다.

하지만, 상당한 크기를 가지며 여러 내부 요소들이 복합적으로 배치된 전력 장비의 경우 각 센서나 측정기를 통해 얻어진 상태 정보를 서버가 분석하여 이상 여부를 확인한다고 하더라도 해당 이상 발생 위치가 구체적으로 장비의 어디에서 발생한 것인지를 쉽게 파악하기가 어렵다. 따라서, 이상 발생에 대응하기 위하여 관리자가 장비를 점검할 경우에도 서버가 제공하는 이상 발생 정보에 따른 장비 내 요소가 어떠한 것인지 직관적으로 확인하기 어려워 이상 발생 위치를 확인하는데 상당한 지연이 발생하게 된다.

나아가, 이상 발생에 대응하기 위해서 관리자가 전력 장비를 살펴보더라도 정확한 내부 요소의 온도 상태 등이 시각적으로 보이는 것이 아니므로 별도의 온도계로 내부 요소들을 찍어 가면서 확인하는 식의 불편한 과정이 필요하다. 결국, 전력 장비 외부에 구성된 제어판을 통해서 이상 발생에 따른 알람 정보나 요약된 특정 부분의 전력 상태 정보를 파악한 후 경험에 비추어 장비 내부의 이상 발생 위치를 예상하여 별도의 측정 장비들을 통해 확인하게 된다.

특히, 실질적인 이상이 발생하기 이전의 주의 상태라면 관리자는 서버를 통해서 분석된 이상 발생 예정 부위를 파악한 후 전력 장비를 살펴보아야 하며, 시각적으로는 이러한 이상여부를 쉽게 파악할 수도 없을 뿐만 아니라 전력 장비 내부의 공간적 배치와 이상 부위를 쉽게 연계하여 파악하기도 어렵다.

나아가, 전력 장비 모니터링에서 중요하게 간주되는 지진의 경우에도 내부에 구성된 진동 센서를 통해 지진여부나 정도를 파악하며, 지진에 따른 충격이 심한 경우 전원을 단계적으로 차단하는 등의 대응 절차를 수행하게 되는데, 국내에서도 지진에 따른 피해가 다수 발생함에 따라 대부분의 전력 장비는 전력 장비를 지면에 고정하는 고정부에 면진 구성을 부가하고 지진을 감지하여 서버에 전송하는 지진 감지부를 포함하고 있다.

대부분의 면진 구성은 일정한 가동 범위 내에서 지면의 좌우 움직임이 상단부의 장비에 전달되지 않도록 하지만 가동 범위를 초과하는 경우 강한 충격이 전달될 수 있으며, 이러한 강한 충격은 지진의 상태와 별개인 면진 구성의 가동 범위 초과에 따른 것이므로 진동을 기반으로 하는 지진감지에 대단히 큰 노이즈로 작용할 수 있다.

결국, 현재 면진 구조가 적용된 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 다양한 센서들을 통해서 내부 상태를 모니터링하고 있으나, 관리자가 현재 전력 장비 내부 상태를 시각적으로 확인하기 어렵고, 상태의 변화 이력을 공간적 배치를 고려하여 쉽게 파악하기 어려우며, 면진 구성의 한계에 따라 지진 감지에 상당한 노이즈가 발생하는 문제가 있다.

한편, 전력계통(Grid)에 연계하여 운영하는 에너지 저장 장치(ESS : Energy Storage System)는 BMS(Battery Management System)에 의해 관리되는 배터리 시스템, 전력계통의 여유 전력을 AC/DC 변환하여 배터리 시스템에 충전하고 전력계통에 피크 전력이 발생할 시에 배터리 시스템의 전력을 DC/AC 변환하여 전력계통에 공급하게 한 PCS, 충전 전력과 방전 전력을 적산하기 위한 전력계, 및 전력계통의 전력 상황과 배터리 시스템의 충전량에 따라 PCS를 충전 동작시키거나 아니면 방전 동작시키도록 동작 제어하는 EMS를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성한 에너지 저장 장치(ESS)는 전력계통 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 및 비상 전원 등의 기능을 수행할 수 있다.

최근에는 풍력, 소수력, 조력, 지열 등의 신재생 에너지 등을 이용하여 전력을 생산하는 발전기기와 연계한 에너지 저장 장치(ESS)가 대두되고 있다.

에너지 저장 장치(ESS)의 블록 구성도를 참조하면, 직류 전력을 충전을 위해 변환하는 DC/DC 컨버터를 더욱 포함한다.

그렇지만, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전력을 배터리 시스템 뿐만 아니라 PCS에도 직접 공급하여 전력계통 또는 전력 수용가에 공급할 수 있게 하고, 배터리 시스템은 충방전 경로가 단일 경로로 되어 있어서, 충전할 때는 방전하지 못하고, 방전할 때는 충전하지 못한다. 즉, 배터리 시스템은 충전을 위한 벅 컨버터 기능과 방전을 위한 부스터 컨버터 기능을 구비한 양방향 컨버터의 기능 전환에 의해서 충전 및 방전하게 구성되며, 이에, 충전 및 방전을 동시에 수행할 수 없다.

또한, 발전기가 교류 발전기인 경우 DC/DC 컨버터를 AC/DC 컨버터로 교체하여야 하는 어려움이 있고, DC/DC 컨버터와 AC/DC 컨버터를 모두 갖추더라도 다양한 종류의 발전기를 구애받음 없이 연결 사용하기에도 한계가 있다.

또한, 발전기의 전력을 충전하는 중에도 전력계통의 전력을 충전할 수 있게 하는 것이 전력계통의 여유 전력을 활용하는 데 유리하지만, PCS가 방전 및 충전 기능을 겸비하게 하고 있어서 제약이 따른다.

또한, 설치 지역의 전력계통 유무에 따라 전력계통 연계형과 전력계통 비연계형으로 구분하여 제작하여야 하는 어려움도 있다.

또한, 에너지 저장장치(ESS) 제품이나 부품 등을 비롯하여 방열이 요구되는 제품은, 발열효율에 따라 제품의 수명이 많은 영향을 받기 때문에 방열성능을 높이기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 이들 제품들의 방열성능을 높이기 위한 방안으로 제품의 외장을 방열성 도료로 코팅하는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 다시 말해 발열체의 열 축적을 방지하고, 열이 많이 발생하는 전기 기기의 과열에 의한 고장, 화재, 폭발 등의 사고를 방지하기 위한 방법으로 방열 기능성 도료를 도포하는 제품에 대한 수요가 증가하고 있다.

한편, 액상도료는 용제에서 발생되는 다양한 휘발성 유기화합물들이 인체에 유해하여 아토피와 같은 피부질환이나 호흡기질환을 유발시키기도 하며, 대기도 오염시키는 단점이 있다. 이에 반해, 분체도료는 용제를 사용하지 않기 때문에 액상도료처럼 휘발성 유기화합물이 발생되지 않아 액상도료에 비해 친환경적이며, 인체에도 유해하지 않으며. 원하는 두께의 도막을 손쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 분체도료는 금속기재 표면 보호, 광택 등의 개선 목적으로도 많은 제품에 광범위한 코팅기술로 적용되고 있다.

상술한 바와 같은 도료의 특성으로 인해 최근에는 액상도료의 사용이 자제되고, 분체도료의 사용이 장려되고 있는 실정이나, 방열성 도료들은 거의 대부분 액상도료이다. 방열성을 가지는 분체도료가 몇몇 제안되기는 하였으나, 방열성이 미미하며, 일반적인 분체도료 조성에 흑연, 탄소나노튜브, 또는 그래핀 등과 같은 탄소소재를 첨가하는 방법으로 방열특성을 구현하고 있다.

그러나 탄소소재(흑연, 탄소나노튜브, 그래핀 등)를 사용하면 열전도와 방열특성은 쉽게 향상시킬 수 있으나, 전체적으로 도료의 색상이 검은색을 띄게 되어 다양한 제품의 외관에 도포시 선택이 제한적이고, 다른 색상으로 변환이 불가하다. 그리고 사용되는 탄소소재의 가격이 매우 높아 개발되는 분체도료의 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 탄소소재를 배제하고, 광변색 내성 및 방열성을 갖는 분체도료 제조 기술을 연구하던 중, 수지로서 카르복실화 폴리에스테르와 경화제로서 하이드록시알킬아마이드를 혼합한 베이스 조성에 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄 실리케이트 및 제2열전도성 필러로서 알루미나와 탄산칼슘을 특정 배합비로 제조할 경우, 광변색 내성을 유지함과 동시에 열방사율이 우수함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

[특허문헌 0001] 한국 등록특허 제10-1478507호 [발명의 명칭: 접속부의 열화 상태감시 진단기능을 갖는 배전반(고압반, 저압반, 분전반, 모터 제어반)] [특허문헌 0002] 한국 등록특허 제10-1097260호 [발명의 명칭: 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 전력 저장 시스템 제어 방법] [특허문헌 0003] 대한민국 등록특허 제10-1529564호 [발명의 명칭 : 지진 저감용 면진 모듈과 마그네틱 락 시스템을 적용한 면진 배전반] [특허문헌 0004] 한국등록특허 제10-1296285호[발명의 명칭 : 친환경 분체도료 및 이를 이용한 조명등기구]

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 광변색 내성 및 방열성을 갖는 분체도료를 적용한 에너지 저장 장치(ESS)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 충전과 방전을 동시에 수행할 수 있도록 하고, 전력계통 연계형 및 전력계통 비연계형으로 전환 사용이 용이한 에너지 저장 장치(ESS : Energy Storage System)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 면진 장치의 구조개선을 통해 지진동 발생시 수평변위량이 용이하게 확장될 수 있고, 수평도 유지가 용이하며, 지진동 발생시 너트 풀림 현상을 방지할 수 있어 지진동으로부터 에너지 저장장치 등으로 이루어지는 배전기기를 용이하게 보호할 수 있을 뿐만 아니라 선택적으로 고정형 또는 이동형으로 운용할 수 있어 사용편리성을 향상시킬 수 있도록 한 이중 슬립마찰면을 이용하여 지진충격을 감쇄시키는 작용을 수행하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 이러한 각 내부 요소들은 전력을 관리하는 과정에서 각종 기기 내부 요소들의 온도 상태를 확인하기 위한 복수의 온도 센서들을 배치하고 대응 위치에 온도 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 복수 색상 표현이 가능한 발광 소자를 구성하여 관리자의 접근 시 관찰창을 통해 전력 장비의 각 내부 요소별 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 하여 시각적 관찰로 파악되지 않는 전력 장비의 각 내부 요소의 개별적 상태를 확인할 수 있도록 한 면진 구조가 적용된 에너지 저장 장치의 이상 모니터링이 가능한 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명의 또 다른 해결과제는, 에너지 저장 장치를 포함하는 전기기기에 구성된 면진 수단의 구동 한계에 따라 발생되는 지진과 구분되는 충격을 면진부의 구동 한계를 직접 파악하는 면진 센서를 통해 확인하여 보상함으로써 각 에너지 저장 장치에 가해지는 충격과 지진과의 관계를 명확하게 구분하여 파악할 수 있도록 한 면진 수단이 적용되어 이상 모니터링이 가능한 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 이러한 각 내부 요소들은 전력을 관리하는 과에서 다양한 기기에 분산 배치된 발광 소자를 통해서 내부 요소들의 현재 상태를 직관적으로 알 수 있도록 함과 아울러, 외부 인터페이스 조작에 따라 미리 설정된 단위 기간 동안 변화된 내부 요소들의 상태를 분산 배치된 발광 소자를 통해서 짧게 재현하도록 함으로써 관리자가 시각적인 방식으로 내부 요소들에 대한 상태를 보다 명료하게 파악할 수 있도록 한 면진 수단이 적용된 이상 모니터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 에너지 저장 장치를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의위치에 구성되는 센서를 포함하는 장비 내 센서부와;
에너지 저장 장치 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체감지 센서부와;
에너지 저장 장치의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬에 설치되는 상부 마찰블록과, 그라운드에 찬넬 고정수단을 통하여 상부 베이스찬넬과 고정되는 하부 베이스찬넬에 설치되는 하부 마찰블록을 포함하는 면진 수단을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부와;
외부 서버와 통신을 수행하기 위한 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 구비하고, 네트워크 통신을 지원하기 위한 IoT 모듈을 구비하는 통신부와;
상기 장비내 센서부의 센싱 정보, 화재 감지부의 센싱 정보, 지진 감지부의 감시정보, 상기 인체 감지 센서부가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비내 센서부를 표시하는 제어부와;
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템과, 발전기의 합산전력을 배터리 시스템에 충전하는 복수의 컨버터와, 상기 배터리 시스템의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통에 공급하는 PCS와, 컨버터에 의한 충전과 PCS에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

본 발명은 에너지 저장 장치를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비 내 센서부와;
상기 에너지 저장 장치 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부와;
에너지 저장 장치의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬에 설치되는 상부 마찰블록과, 그라운드에 찬넬 고정수단을 통하여 상부 베이스찬넬과 고정되는 하부 베이스찬넬에 설치되는 하부 마찰블록을 포함하는 면진 수단을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부와;
외부 서버와 통신을 수행하는 통신부와;
상기 장비 내 센서부의 센싱 정보와 상기 지진 감지부의 감지 정보를 상기 통신부를 통해 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비 내 센서부의 각 센서가 측정한 센싱 정보에 대응하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템과, 발전기의 합산전력을 배터리 시스템에 충전하는 복수의 컨버터와, 상기 배터리 시스템의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통에 공급하는 PCS와, 컨버터에 의한 충전과 PCS에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터는 입력단을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부 및 DC/AC 변환부로 순차 처리한 후 역전압 방지부가 설치된 출력단을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 것이다.

삭제

본 발명은 에너지 저장 장치를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비 내 센서부와;
상기 에너지 저장 장치 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부와;
에너지 저장 장치의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬에 설치되는 상부 마찰블록과, 그라운드에 찬넬 고정수단을 통하여 상부 베이스찬넬과 고정되는 하부 베이스찬넬에 설치되는 하부 마찰블록을 포함하는 면진 수단을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부와;
외부 서버와 통신을 수행하는 통신부와;
상기 장비 내 센서부의 센싱 정보와 상기 지진 감지부의 감지 정보를 상기 통신부를 통해 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부가 관리자의 접근을 검출하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템과, 발전기의 합산전력을 배터리 시스템에 충전하는 복수의 컨버터와, 상기 배터리 시스템의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통에 공급하는 PCS와, 컨버터에 의한 충전과 PCS에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터는 입력단을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부 및 DC/AC 변환부로 순차 처리한 후 역전압 방지부가 설치된 출력단을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 것이다.

삭제

본 발명은 에너지 저장 장치를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
발전 전력을 수집하는 에너지 저장 장치와;
상기 에너지 저장 장치 내부에 구성되거나 외부에 별도 구성되어 수집된 발전 전력을 상용 교류 전원으로 변환하는 인버터와;
상기 에너지 저장 장치 및 인버터와 연동하여 발전 상태를 모니터링하는 관제서버를 포함하며,
내부를 확인할 수 있고 내부 요소들 및 연결된 패널 상태를 모니터링하는 장비 상태 관리부와 지진 감지부를 포함하는 에너지 저장 장치로서,
상기 장비 상태 관리부는,
에너지 저장 장치 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비내 센서부와;
상기 에너지 저장 장치 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부와;
상기 관제 서버와 통신을 수행하는 통신부와;
에너지 저장 장치의 하측에 위치하는 하부 베이스 찬넬과 상부 베이스 찬넬에 설치되는 다수개의 면진 수단을 통한 지진을 감지하며 면진 센서의 센싱 정보를 통하여 측정된 진동이 지진인지 구동 범위의 것인지를 구분하여 측정되는 지진상태를 보상하거나 센싱 정보와 진동 감지 정도를 제어부를 통해 서버부에 전송하는 지진 감지부와;
상기 장비내 센서부의 센싱 정보와 지진 감지부의 지진정보를 상기 통신부를 통해 관제 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비내 센서부의 각 센서가 측정한 센싱 정보에 대응하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템과, 발전기의 합산전력을 배터리 시스템에 충전하는 복수의 컨버터와, 상기 배터리 시스템의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통에 공급하는 PCS와, 컨버터에 의한 충전과 PCS에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터는 입력단을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부 및 DC/AC 변환부로 순차 처리한 후 역전압 방지부가 설치된 출력단을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 것이다.

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본 발명의 일실시 예에 따른 광변색 내성 및 방열성을 갖는 분체도료는, 수지로서 카르복실화 폴리에스테르와 경화제로서 하이드록시알킬아마이드를 혼합한 베이스 조성에 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄 실리케이트 및 제2열전도성 필러로서 알루미나와 탄산칼슘을 특정 배합비로 제조함에 따라 광변색 내성을 유지함과 동시에 열방사율이 현저히 우수한 효과가 있다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 충전 기능과 방전 기능을 분담하는 구성요소에 의해서, 외부 입력 전력을 충전하는 동시에 충전 전력을 방전하여 외부로 공급할 수 있으므로, 최적의 효율을 위한 충방전 상황에 맞춰 제약없이 운영할 수 있고, 외부 입력 전력이 교류이든 직류이든 컨버터의 변경 없이 그대로 사용할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전력계통 연계형 및 비연계형이 모두 가능하고, 전환 사용하기에도 편리하여 설치 지역별 상황에 구애받지 아니하고 범용적으로 사용할 수 있으며, 충전량을 충분히 확보하며 운영할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 하부 마찰블록의 상면에 형성된 환형의 요철부가 라운드형으로 형성되고, 샤프트의 상부에 스프링 와셔가 구비됨으로써, 지진동의 강도에 따라 중간 마찰블록이 상기 환형의 요철부를 올라탈 수 있는 수직방향 변위를 확보할 수 있으므로, 면진 기능의 수평변위량을 확장시켜 지진충격을 감쇄시킬 수 있으므로, 진도가 큰 지진동에도 전기기기를 안전하게 보호할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시 예에 따른 면진 구조가 적용된 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 이러한 각 내부 요소들은 전력을 관리하는 과정에서 다양한 기기 내부 요소들의 온도 상태를 확인하기 위한 복수의 온도 센서들을 배치하고 대응 위치에 온도 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 복수 색상 표현이 가능한 발광 소자를 구성하여 관리자의 접근 시 관찰창을 통해 전력 장비의 각 내부 요소별 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 함으로써 시각적 관찰로 파악되지 않는 전력 장비의 각 내부 요소의 개별적 상태를 직관적으로 확인하여 이상 발생 위치와 정도를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부 인터페이스 조작에 따라 미리 설정된 단위 기간 동안 변화된 내부 요소들의 상태를 분산 배치된 발광 소자를 통해서 짧게 재현하도록 함으로써 내부 요소들에 대한 현재 상태 뿐만 아니라 현재 상태에 이르게 되는 과정까지도 관리자가 직관적으로 확인할 수 있도록 하여 보다 명료하게 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.

나아가, 전력 장비에 구성된 면진부의 구동 한계에 따라 발생되는 지진과 구분되는 충격을 면진부의 구동 한계를 직접 파악하는 면진 센서를 통해 확인하여 보상함으로써 각 전력 장비에 가해지는 충격과 지진과의 관계를 명확하게 구분하여 지진에 따른 충격을 정확하게 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 예시도
도 2 는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 확대 단면도
도 3 은 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 요부확대 단면도
도 4 는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 요부확대 평면도
도 5 는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 다른 실시예 요부확대 평면도
도 6 은 본 발명의 면진 수단에 대한 분리상태 단면도
도 7 은 본 발명의 면진 수단에 대한 분리상태 사시도
도 8 은 본 발명의 면진 수단에 대한 결합상태 단면 사시도
도 9 는 본 발명의 면진 수단에 대한 일부 분리상태의 결합 단면도
도 10 은 본 발명의 면진 수단에 대한 단면도
도 11 은 본 발명의 면진 수단에 대한 코어블록의 요부확대 단면도
도 12 는 본 발명의 면진 수단에 대한 하부 마찰블록의 요부확대 단면도
도 13 은 본 발명의 에너지 저장 장치에서 전력계통 연계형으로 설치한 상태를 나타낸 예시도
도 14 는 본 발명의 에너지 저장 장치에서 관찰창을 통해 내부의 모습을 보인 상태의 다른 예시도
도 15 는 본 발명의 컨버터에 대한 구성을 나타낸 예시도
도 16 은 본 발명의 장비 상태 관리부에 대한 예시도
도 17 은 본 발명의 에너지 저장 장치의 상태 중 시각적 모니터링 과정을 보인 순서도
도 18 은 본 발명의 면진 수단 구동 한계를 고려한 지진 모니터링 과정을 보인 순서도
도 19 는 본 발명에 따른 푸리에 열전도법칙을 나타낸 도면이다.
도 20 은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 표면 온도(T1)와 방열 온도(방사온도, T2) 측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 21 은 본 발명에 따른 분체도료를 적용할 수 있는 배전기기의 예시로서 에너지저장장치를 나타낸 이미지이다.
도 22 는 일반분체도료(왼쪽)를 코팅한 샘플 및 실시예 3-4 방열분체도료(오른쪽)를 코팅한 샘플의 표면 온도를 열화상 카메라로 촬영한 사진이다.
도 23 은 실시예 3-4의 방열분체도료를 알루미늄에 코팅한 시료(왼쪽)와 비교예 3-4의 방열분체도료를 알루미늄에 코팅한 시료에 6개월 동안 광 조사 후 변색 유무를 촬영한 이미지이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

본 발명의 실시예는 에너지 저장 장치를 기준으로 설명하고 있으나, 동일한 과제해결 원리가 적용되는 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반을 포함하는 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 이러한 각 내부 요소들은 전력을 관리하는 과정에서 다양한 기기에도 적용될 수 있으며, 이러한 단순 변형 적용의 경우 균등론에 따라 해석될 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 예시도로써, 에너지 저장 장치(ESS, 100)의 내부에 개방 가능하도록 연결한 도어부(110)와, 하측에는 상부 베이스찬넬(14)과 하부 베이스찬넬(13)을 이중으로 설치한 후 일정한 간격에서 에너지 저장 장치(100)의 중량에 따라 각 방향을 돌아가면서 면진 수단(A)을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 면진 수단(A)은 콘크리트 등의 그라운드(12) 상부에 설치하는 것이며, 상부 베이스찬넬(14)과 하부 베이스찬넬(13)을 찬넬 고정수단(60)으로 각각 연결되도록 하고, 그라운드(12)에도 고정되도록 설치함으로써 이중 슬립마찰면을 제공하여 지진충격을 감쇄시키는 것이다.

도시된 에너지 저장 장치(100)는 함체로 이루어지며, 개방 가능한 도어부(110)와 해당 도어부(110)의 일부 영역에 구성되어 내부를 시각적으로 관찰할 수 있으려, 투명한 소재로 구성되어 내부를 관찰할 수 있도록 구성될 수 있고, 렌즈 등을 통해서 작은 크기로 내부를 관찰할 수 있도록 구성될 수도 있는데, 이러한 모든 종류의 시각적 관찰 가능 구성을 본 발명의 실시예에서는 통칭하여 관찰창으로 칭할 수 있다.

상기 관찰창에 인접한 어느 한 방향에 외부 인터페이스가 구성될 수 있는데, 이러한 외부 인터페이스는 필요에 따라 내부 상태를 문자나 빛으로 표시할 수 있고, 사용자의 입력을 검출할 수 있는 버튼이나 스위치를 포함하는 입력부를 포함할 수 있다. 물론 필요에 따라 입력부만 구성할 수도 있다.

본 발명은 관찰창과 인체 감지 센서를 구비한 에너지 저장 장치(100)에 적용되는 장비 상태 관리부(300)를 포함하는데, 이러한 장비 상태 관리부(300)는 전력 장비에 접근한 관리자가 이상이 발생는 경우, 정확한 내부 요소와 해당 내부 요소의 이상 정도를 직관적으로 신속하게 확인할 수 있도록 한다.

본 발명의 에너지 저장 장치(100)는 내부에 지진을 감지하는 감지센서(70)를 필요한 다양한 위치에 하나 또는 다수개를 설치할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 확대 단면도이고, 도 3은 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 요부확대 단면도, 도 4는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 요부확대 평면도, 도 5는 본 발명의 에너지 저장 장치에 대한 면진 기능을 부여한 상태의 다른 실시예 요부확대 평면도, 도 6은 본 발명의 면진 수단에 대한 분리상태 단면도를 나타낸 것이다.

그라운드(12) 상부에 하부 마찰블록(30)이 하부 베이스찬넬(13)을 통해 설치되고, 상기 하부 마찰블록(30)의 상부에 코어 마찰블록(40)이 배치되며, 상기 코어 마찰블록(40)의 상부에 배치되는 상부 마찰블록(20)이 상부 베이스찬넬(14)을 통해 에너지 저장 장치(100)의 하부에 설치되어 상기 에너지 저장 장치(100)와 그라운드(12) 사이에 이중 슬립마찰면을 이용하여 지진충격을 감쇄시키는 면진 수단(A)이 설치되는 것이다.

상기 면진 수단(A)은 상부 베이스찬넬(14)의 평면에서 볼 때, 도 4에 도시한 바와 같이 중앙에 설치되며, 양쪽으로 상부체결 보울트(14b)가 보이도록 설치되고, 한쪽 또는 양쪽에 상부 베이스찬넬(14)과 하부 베이스찬넬(13)이 찬넬 고정수단(60)을 통하여 고정되도록 하되;

하부 베이스찬넬(13)은 그라운드(12)에 앙카보울트 형태와 같이 박아 일체형태를 유지하도록 고정되도록 하는 것이며, 찬넬 고정수단(60)의 설치 위치와 개수는 에너지 저장 장치(100)의 크기에 따라 다양하게 적용할 수 있는 것이다.

상기 상부 베이스찬넬(14) 또는 에너지 저장 장치(100)의 내부에는 필요한 위치에 하나 또는 다수개의 면진센서(70)를 더 설치해 면진 수단(A)이 지진으로 움직이는 것을 감지할 수 있도록 하는 것이며, 필요에 다라 감응지수를 다양하게 세팅할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 면진 수단에 대한 분리상태 사시도이고, 도 8은 본 발명의 면진 수단에 대한 결합상태 단면 사시도, 도 9는 본 발명의 면진 수단에 대한 일부 분리상태의 결합 단면도, 도 10은 본 발명의 면진 수단에 대한 단면도, 도 11은 본 발명의 면진 수단에 대한 코어블록의 요부확대 단면도, 도 12는 본 발명의 면진 수단에 대한 하부 마찰블록의 요부확대 단면도를 나타낸 것이다.

이중 슬립마찰면을 이용하여 지진충격을 감쇄시키는 면진 수단(A)의 하부 마찰블록(30) 외곽에 하부블록(31)이 형성되고, 상기 하부 마찰블록(30)의 상부에 배치되는 상부 마찰블록(20)의 외곽에 상부블록(21)이 형성된다.

이중 슬립마찰면을 이용하여 지진충격을 감쇄시키는 면진 수단(A)의 하부 마찰블록(30)과 상부 마찰블록(20) 사이에 코어 마찰블록(40)이 배치되고, 상기 상부 마찰블록(20)의 상부에 와셔유닛(65)이 배치되는 결합관계를 나타내 보이고 있다.

상기 하부 마찰블록(30)은 중앙에 하부 블록공간(32)이 원형의 구멍형태로 형성되어 있으며, 하부 블록공간(32)의 외측에는 더 큰 원의 형태로 원형의 환형 요철부(35)가 돌출되어 있고, 상기 환형 요철부(35)의 외곽에 하부찬넬 결합턱(34)이 형성되는 하부블록(31)에는 다수의 하부블록 구멍(33)이 형성되어 하부체결 보울트(13b)가 관통되어 하측에서 하부체결 너트(13d)로 고정되는 것이다.

상기 하부 마찰블록(30)의 상측에는 하부 베이스찬넬(13)이 설치되어 하부 찬넬구멍(13a)에 하부찬넬 결합턱(34)이 결합된 후 하부 체결구멍(13c)을 관통하는 하부체결 보울트(13b)를 통하여 하부 블록구멍(33)의 하측에서 하부체결 너트(13d)로 일체형이 되도록 체결 고정되는 것이다.

상기 하부 마찰블록(30)의 환형 요철부(35)는 하부블록 공간(32)의 외경에서 설치되는 위치를 기준으로 상측방향으로 라운드지게 호상으로 돌출되는 환형 요철부(35)를 형성해 환형 변위부(45)에서 지진발생시 미끄럼이 발생되도록 하는 것으로, 이에 대한 작용 등의 설명은 이하에서 더욱 상세하게 하기로 한다.

상기 하부 마찰블록(30)의 하측에서 하부블록 공간(32)에 마찰블록 결합 보울트(53)가 관통되어 코어 마찰블록(40)과 상부 마찰블록(20)을 관통한 후 와셔유닛(65)과 스프링 와셔(50) 그리고 니플너트(51) 및 홈너트(52)가 차례로 결합되어 일체형으로 면진 수단(A)을 결합하는 구조를 제공하는 것이다.

상부 마찰블록(20)은 중앙에 상부블록 공간(22)이 관통된 후 더 큰 원형의 선단에 상부찬넬 결합턱(24)이 형성되고 상부블록(21)에 상부블록 구멍(23)이 형성되며, 상기 상부블록(21)의 하측 중앙으로 돌출되는 부분에 상부블록 구멍(23)의 외경으로 원판형 변위공간(25)을 설치해 코어 마찰블록(40)이 결합되어 지진발생시 미끄럼이 발생되도록 하는 것이다.

상기 상부 마찰블록(20)의 상측에는 상부 베이스찬넬(14)이 설치되어 상부 찬넬구멍(14a)에 상부찬넬 결합턱(24)이 결합된 후 상부 체결구멍(14c)을 관통하는 상부체결 보울트(14b)를 통하여 상부 블록구멍(23)의 하측에서 상부체결 너트(14d)로 일체형이 되도록 체결 고정되는 것이다.

상기 코어 마찰블록(40)은 코어블록(41)이 원형으로 형성되어 원판형 변위공간(25)에 요철형태로 결합되어 지진발생시 미끄럼(변위)이 발생되도록 하는 것이며, 상기 코어블록(41)의 하측에는 환형 요철부(35)가 위치하는 환형 변위부(45)를 형성함으로써 지진 발생시 미끄럼(변위)이 발생되도록 함으로써 이중 변위가 발생되어 지진으로부터 에너지 저장 장치(100)를 보호할 수 있도록 하는 것이다.

즉, 상부 베이스찬넬(14)에는 상부 마찰블록(20)이 고정되고, 하부 베이스찬넬(13)에는 하부 마찰블록(30)이 고정된 후 상부 마찰블록(20)과 하부 마찰블록(30)의 사이에 코어 마찰블록(40)이 제공되어 마찰블록 결합 보울트(53)가 면진 수단(A)을 고정한 상태에서 지진발생시 코어 마찰블록(40)을 매개로 상부 마찰블록(20)과 하부 마찰블록(30)의 이중 변위를 발생시켜 에너지 저장 장치(100)를 지진 등으로 부터 보호할 수 있게 되는 것이다.

면진 수단(A)은 에너지 저장 장치(100)와 그라운드(12)에 개재되어 슬립을 통해 지진동으로부터 상기 에너지 저장 장치(100)를 보호하게 된다.

여기서 상기 에너지 저장 장치(100)는 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함하며, 전동기 제어반, 에너지 저장 장치의 외함, 자동제어반, 계측제어장치 등의 모든 전기기기를 포함하는 총칭으로 해석되어야 한다.

또한, 상기 에너지 저장 장치(100)는 전력계통의 운전이나 제어를 위한 스위치, 계기, 릴레이(계전기) 등의 구성을 위한 캐비닛(Cabinet)을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다.

즉, 이러한 에너지 저장 장치(100)의 하측 외곽에 면진 수단(A)이 설치되어 그라운드(12) 사이에 개재되는 것이며, 예컨대 에너지 저장 장치(100)의 하측 외곽을 따라 적어도 2개소 이상, 10개소 이내에 면진 수단(A)이 설치되어 운용될 수 있다.

상기 마찰블록 결합 보울트(53)는 면진 수단(A)의 각 구성요소를 결속하는 역할 외에 지진동에 의한 상기 면진 수단(A)의 슬립발생시 수평변위량을 제한하는 역할을 수행하게 된다. 이러한 마찰블록 결합 보울트(53)는 외부둘레 전체에 나사산이 형성된 롱 볼트(Long Bolt)로 구성되거나 상단과 하단에만 나사산이 형성되어 구성될 수 있다.

즉, 상기 마찰블록 결합 보울트(53)가 롱 볼트로 구성되면, 하부 마찰블록(30)과의 결속력을 높일 수 있는데 반해, 상단과 하단에만 나사산이 형성되어 구성되면, 조립시간을 상대적으로 줄일 수 있는 장점이 있으므로, 이들을 선택적으로 사용하게 된다.

여기서 상기 마찰블록 결합 보울트(53)는 하단이 하부 마찰블록(30)의 하면에 밀착 고정되거나, 그라운드(12)에 체결 고정될 수 있다. 또한, 상기 마찰블록 결합 보울트(53)의 하단이 하부 마찰블록(30) 하면에 밀착 고정되는 타입일 경우에는 하부 베이스찬넬(13)의 끝단 하부에 예컨대, 고무재질의 미끄럼방지용 패드를 더 구비하게 된다.

여기서 하부 마찰블록(30)의 상측에 형성되는 환형 요철부(35)는 상면이 라운드형으로 형성되어 강도가 센 지진동이 발생시 상부 슬립마찰면(X1)이 허용변위에 이르면, 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라탈 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 하부 마찰블록(30)은 하부블록(31)의 상부에 하부체결 보울트(13b)를 통해 설치되는 하부 베이스찬넬(13)을 통해 그라운드(12)에 안착된다. 이를 위하여 상기 하부 베이스찬넬(13)은 양단이 하부방향으로 절곡 형성되며, 끝단이 수평방향으로 안쪽으로 절곡 형성된 ㄷ자 형태로 구성되어 하부 마찰블록(30)을 그라운드(12)의 상면에 안착시키게 된다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 하부 베이스찬넬(13)을 통한 면진 수단(A)의 안착구조로 인하여 예컨대, 그라운드(12)의 상면에 부분적으로 요철 등이 튀어나와 있어 상기 그라운드(12)의 상면이 고르지 않더라도 에너지 저장 장치(100)의 수평도 유지가 용이하다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 코어 마찰블록(40)은 환형 요철부(35)를 수용하는 환형 변위부(45)가 하부에 오목하게 형성되며, 상부블록 공간(22)보다 내경이 넓은 상부블록 구멍(23)이 형성된 구조를 제공하여 상기 환형 변위부(45)가 환형 요철부(35)보다 크게 형성되는 이유는 지진동 발생시 수평 변위가 가능토록 하기 위함이다.

또한, 상기 환형 변위부(45)는 기본적으로 환형 요철부(35)를 수용할 목적으로 형성되고 있으나 전술한 바와 같이, 강도가 센 지진동이 발생시 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 용이하게 올라탈 수 있으므로, 이를 용이하게 하기 위하여 가장자리가 라운드형으로 형성될 수 있다.

여기서 상기 코어 마찰블록(40)과 하부 마찰블록(30)이 서로 면접하게 되는 슬립 마찰면은 지진동 발생시 면진 수단(A)의 슬립이 발생하게 되므로, 이를 하부슬립 마찰면(X2)으로 지칭하게 된다(도 9 참조).

이러한 코어 마찰블록(40)의 상부를 수용하는 한편 코어 마찰블록(40)의 수평 변위가 발생하는 원판형 변위공간(25)이 하부에 형성된 상부 마찰블록(20)은 코어블록 공간(42)과 하부 블록공간(32)이 형성되고 상부블록 공간(22)이 중심부에 형성된 원통형으로, 상부블록(21)이 형성되어 고정되는 상부 베이스찬넬(14)을 통해 에너지 저장 장치(100)의 하측에 설치된다.

즉 상기 상부 마찰블록(20)은 하부에 형성된 원판형 변위공간(25)을 통해 코어 마찰블록(40)의 상면과 서로 면접하게 되고, 서로 면접하게 되는 슬립 마찰면은 지진동 발생시 면진 수단(A)의 슬립이 발생하게 되는데, 이를 상부 슬립마찰면(X1)으로 지칭하고 있다(도 9 참조).

또한, 상기 상부 슬립마찰면(X1)과 하부 슬립마찰면(X2)은 면진 수단(A)의 순차적인 슬립을 유도하기 위하여 마찰계수가 서로 다를 수 있는데, 예컨대, 상기 하부 슬립마찰면(X2)의 마찰계수보다 상부 슬립마찰면(X1)의 마찰계수가 낮을 수 있다.

상기 상부 베이스찬넬(14)은 에너지 저장 장치(100)의 내측에서 상부블록(21)에 체결되는 상부 체결보울트(14b)를 통해 설치되어 상부 마찰블록(20)을 에너지 저장 장치(100)의 하부에 견고하게 고정토록 함과 동시에 에너지 저장 장치(100)의 수평도 유지 및 처짐을 방지할 목적으로 구성된다.

이러한 상부 베이스찬넬(14)은 양단이 하부방향으로 절곡 형성되며, 끝단이 안쪽을 향해 수평방향으로 절곡 형성된 ㄷ자 형태로 구성된다.

상기 상부 베이스찬넬(14)과 에너지 저장 장치(100)를 일체화시키는 와셔유닛(65)은 통상의 평와셔로 실시 가능하며, 상부블록 공간(22)보다 직경이 크게 형성된다. 그리고 상기 와셔유닛(65)의 상부에서 마찰블록 결합 보울트(53)의 상단에 나사 체결되는 니플너트(51)와 홈너트(52)는 진동에 의한 풀림 현상을 방지할 수 있도록 상면에 니플(Nipple)이 형성된 구성 및 상기 니플에 대응하는 그루브(Groobe)가 하면에 함몰 형성된 것으로 구성될 수 있다.

여기서 상기 니플너트(51)와 와셔유닛(65) 사이에는 전술한 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라탈 때 필요한 수직방향 변위를 확보할 수 있도록 스프링와셔(50)가 개재된다.

상기 스프링와셔(50)는 와셔유닛(65)에 밀착되는 외곽에 비해 니플너트(51)와 홈너트(52)에 밀착되는 중심부가 상향 돌출된 구성으로서, 자체 탄성력을 통해 수직방향 변위를 확보하게 된다.

상기 면진 수단(A)에는 상부 베이스찬넬(14)의 변위를 감지할 수 있는 면진센서(70)를 에너지 저장 장치(100)에 설치하게 되고, 면진 수단(A)이 지진에 의해 변위가 발생될 때 이를 감지하여 지진 감지부(390)를 통한 전력상태 감시장치 제어부(370)로 이루어지는 에너지 저장 장치(100)에 신호를 보내 지진 정보를 모니터링 할 수 있게 되는 것이다.

상기 면진센서(70)의 설치위치는 에너지 저장 장치(100)의 내부 중 필요한 위치에 다양하게 설치함으로써 면진 수단(A)을 통한 지진 변위에 대응할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직할 것이다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 진동에 의한 니플너트(51)와 홈너트(52)의 풀림 현상을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 스프링와셔(50)를 통해 수직방향 변위를 확보할 수 있어 면진 수단(A)의 수평변위량을 확장시킬 수 있고, 이를 통해 지진충격을 감쇄시킬 수 있으므로, 진도가 큰 지진동에도 에너지 저장 장치(100)를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 따른 면진 수단(A)를 통한 에너지 저장 장치(100)의 면진 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 9와 10에서 보듯이, 지진동이 발생하면, 예컨대 마찰계수가 낮은 상부 슬립마찰면(X1)에서의 슬립이 발생하여 중심선이 서로 어긋나게 되는데, 이로 인하여 그라운드(12)와 함께 마찰블록 결합 보울트(53), 코어 마찰블록(40) 및 하부 마찰블록(30)이 도면상 좌에서 우로 미끄러지게 되며, 이는 상기 코어 마찰블록(40)이 원판형 변위공간(25)의 내벽에 맞닿게 되는 순간까지 이루어진다.

이와 같이, 코어 마찰블록(40)이 원판형 변위공간(25)의 내벽에 맞닿게 되면, 상대적으로 마찰계수가 높은 하부 슬립마찰면(X2)에서도 추가로 슬립이 발생하여 중심선이 서로 어긋나게 되는데, 이로 인하여 그라운드(12)와 함께 마찰블록 결합 보울트(53) 및 하부 마찰블록(30)이 도면상 좌에서 우로 미끄러지게 된다. 그리고 이는 환형 요철부(35)가 환형 변위부(45)의 가장자리에 닿으면 멈추게 된다.

여기서 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라탈 정도로 강도가 센 지진동이 발생할 수 있는데, 이 경우 스프링 와셔(50)를 통한 수직방향 변위가 확보되어 있으므로, 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라타 수평변위량을 확장시키게 된다.

다만, 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라타더라도 마찰블록 결합 보울트(53)에 의하여 수평변위량이 제한되어 있으므로, 면진 수단(A)의 분리현상은 방지될 수 있다.

또한, 상기 상부 슬립마찰면(X1)과 하부 슬립마찰면(X2)의 마찰계수에 따라 코어 마찰블록(40)보다 하부 마찰블록(30)의 슬립현상이 먼저 발생하거나 동시에 슬립현상이 발생할 수 있음을 사전에 밝혀둔다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 지진동 발생시 그라운드(12)를 따라 하부 마찰블록(30)과 코어 마찰블록(40)은 좌우로 미끄러지는데 반해, 에너지 저장 장치(100)을 받치고 있는 상부 마찰블록(20)은 움직임이 없으므로, 상기 에너지 저장 장치(100)을 안전하게 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 지진동의 강도에 따라 코어 마찰블록(40)이 환형 요철부(35)를 올라타 면진 수단(A)의 수평변위량을 확장시켜 지진충격을 감쇄시킬 수도 있으므로, 진도가 큰 지진동에도 에너지 저장 장치(100)를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명의 에너지 저장 장치에서 전력계통 연계형으로 설치한 상태를 나타낸 예시도이고, 도 14는 본 발명의 에너지 저장 장치에서 관찰창을 통해 내부의 모습을 보인 상태의 다른 예시도를 나타낸 것이다.

도 13에 도시된 저장장치 내부(200)는 다양한 내부 요소를 포함할 수 있는데, 면진 수단(A), 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, 모터 제어반, 전력 장비들은 각종 차단기, 계전기, 제어 회로, 계측기, 전력 및 전자 소자 등 여러 구성들과 이들 간의 배선 및 인입 인출되는 선로와 같은 복합적 내부 요소들을 포함할 수 있다.

이러한 내부 요소들 중에서 결선 부위나 고전력을 관리하는 구성 등 평상시나 화재 및 지진 등의 이상 발생 시 온도 변화가 존재할 수 있는 복수의 내부 요소 위치에 복수의 센서나 각 구성(210)이 포함된 장비 내 센서부(320)를 구성할 수 있다. 이러한 복수의 센서나 각 구성(210)은 예시적으로 온도 센서일 수 있으며, 도시된 바와 같이 온도 변화에 대한 확인과 지진에 의한 충격 확인이 필요한 에너지 저장 장치(100) 내 여러 부분에 배치될 수 있다.

따라서, 각 구성(210)을 포함하는 여러 내부 요소들 중 온도에 대한 부분과 면진 수단(A)에 대한 부분의 확인이 필요한 부분을 직접 시각적으로 확인할 수 있는데, 이는 실제 내부 요소에 대응되는 위치에서 시각적으로 확인되지 않는 온도 관련 정보를 시각적으로 명확하게 확인할 수 있다는 점에서 관리자가 접속반 내부(200) 상태를 한 눈에 파악하는데 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)를 전력계통 비연계형(OFF-Grid)으로 설치 운용한 사용 상태도로 도시되어 있으며, 예시적으로 직류 전력을 생산하는 발전기(431), 교류 전력을 생산하는 풍력 발전기(432) 및 교류 전력을 생산하는 비상 발전기(433)를 포함한 3대의 발전기(430 : 431, 432, 433)로부터 각각 전력을 입력받을 수 있게 하고, 전력 수용가(440)에게 전력을 공급할 수 있도록 설치 운용하는 것으로 도시하였다.

상기 발전기(430)의 종류는 예시에 불과하며, 소수력, 지열, 조력 등의 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 포함할 수 있고, 열료 전지, 수소 에너지, 바이오매스, 폐기물 등을 이용하여 전력 생산하는 발전기도 포함될 수 있다.

상기 에너지 저장 장치(100)는 배터리 시스템(510), PCS(Power Conversion System, 520), 복수 개의 컨버터(530), 전력계(540) 및 EMS(Energy Management System, 550)를 포함하여 구성된다.

복수 개의 상기 컨버터(530)는 각각 외부의 발전기(430)를 한대씩 연결할 수 있게 되어 있으며, 연결된 발전기(430)로부터 입력받는 외부 입력 전력을 배터리 시스템(510)의 충전 레벨(즉, 충전 직류 전력의 전압 또는 전류 레벨)의 직류 전력으로 변환한다.

그리고, 복수 개의 상기 컨버터(530)는 직류 전력의 출력단이 상호 전기적으로 이어지도록 병렬 연결되게 한 후 배터리 시스템(510)에 연결되게 하여서, 각자 출력한 직류 전력이 합산되어 배터리 시스템(510)에 충전되게 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 복수 개의 상기 컨버터(530)는 각각 외부 입력 전력이 직류 전력이든 아니면 교류 전력이든 상관없이 충전 레벨의 직류 전력으로 변환하게 구성된다.

즉, 복수 개로 구비한 상기 컨버터(530)는 각각 연결한 발전기(430)가 직류 전력을 생산하는 발전기(431)이든 아니면 교류 전력을 생산하는 풍력 발전기(432) 또는 비상 발전기(433)라 하더라도, 충전 레벨의 직류 전력으로 변환하게 구성된다.

이를 위한 상기 컨버터(530)의 구성에 대해서는 도 15를 참조하며 상세하게 설명한다.

또한, 상기 컨버터(530)는 교류 전력을 입력받을 수 있으므로, 발전기(430)가 아니면 전력계통(445)을 연결하여, 전력계통(445)의 교류 전력을 입력받아 충전할 수도 있다.

상기 배터리 시스템(510)은 복수 개로 구비한 상기 컨버터(530)로부터 전달받는 충전 레벨의 직류 전력을 충전하고, 충전한 직류 전력을 방전할 수 있게 구성된다.

그리고, 상기 배터리 시스템(510)은 BMS(Battery Management System, 511)를 포함하여 구성된다.

상기 BMS(511)는 내부 배터리의 온도, 전류, 전압, 충전량 등을 측정하여, 충방전 상태를 모니터링하고, 충전 및 방전을 최적화하며, 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 보호, 과전압 보호, 과열 보호, 셀 밸런싱 등의 기능을 수행한다.

상기 PCS(Power Conversion System, 520)는 배터리 시스템(510)에서 충전한 직류 전력을 방전할 시에 방전되는 직류 전력을 교류 전력(즉, 전력 수용가에서 사용할 수 있는 교류 전력)으로 변환하여 전력 수용가(440)에게 공급한다.

상기 전력계(540)는 전력 수용가(440)에게 공급하는 교류 전력의 전력량을 검출하기 위한 구성요소이다.

상기 EMS(Energy Management System, 550)는 컨버터(530)에 의한 충전 동작과 PCS(520)에 의한 방전 동작을 상기 배터리 시스템(510)에 충전된 전력에 따라 제어하고, 전력계(540)에서 검출한 전력을 적산한다.

또한, 상기 EMS(550)를 인터넷에 연결하여 상기 EMS(550)의 제어동작을 원격 관리하고, 모니터링할 수 있게 하여도 좋다.

제어 방식에 대해 예를 들어 설명하면, BMS(511)에서 측정한 충전량을 확인할 수 있고, 발전기(430)와 통신선으로 연결하여 발전기(430)의 동작 상태 또는 생산 전력을 확인하거나, 아니면 상기 컨버터(530)에 입력되는 전력을 확인하여서, 충전할 수 있는 상황인지를 판단할 수 있으므로, 상황 판단의 결과에 따라 컨버터(530)를 제어하여 충전하게 한다. 물론, 복수 개의 컨버터(530) 중에 충전할 수 있는 컨버터(530)만 가동시키게 할 수도 있다.

방전의 경우에 대해서는, 도 13에 도시한 실시 예에서 전력 사용량이 정확하게 예측하기 어려운 전력 수용가(440)에 전력 공급하게 하였으므로, 상기 PCS(520)를 항시 가동하여 전력 공급할 수 있게 하여야 할 것이지만, 배터리 시스템(510)의 과방전을 방지하기 위해서 충전 전력에 따라 상기 PCS(520)에 의한 방전 동작을 멈추게 할 수도 있다.

상기에서 설명한 배터리 시스템(510), BMS(511), PCS(520), 전력계(540), EMS(550) 및 EMS(550)에 의한 제어 동작은 본 발명이 속한 기술분야에서 공지된 다양한 기술을 적용할 수 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.

다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 컨버터(530)를 통해서만 외부로부터 전력을 공급받게 되어 있으며, 이에, 상기 PCS(520)는 외부 전력을 공급받아 충전하는 기능이 필요하지 아니한다.

즉, 종래 PCS는 전력계통(445)에 연계하기 위해서 전력계통(445)으로부터 전력을 공급받아 충전하는 기능 및 전력계통(445)에 충전 전력을 공급하는 기능을 모두 갖추어야 했으나, 본 발명에 따르면, 상기 컨버터(530)가 교류 전력의 입력을 허용하므로, 상기 PCS(520)는 전력계통(445)에 연계하게 하더라도 충전 기능을 수행하지는 않거나, 또는 충전 기능을 갖추지 아니하게 구성된다. 다시 말해서, 종래 PCS의 충전 기능 및 방전 기능을 분리하여, 방전 기능만 남기고, 충전 기능은 상기 컨버터(530)에서 수행되게 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 배터리 시스템(510)은 충전과 동시에 방전할 수 있게 하기 위해서, 충전 경로와 방전 경로를 분리하도록 충전 회로부와 방전 회로부를 분리하여 개별적으로 제어할 수 있게 한다. 이러한 충전 회로부와 방전 회로부의 분리는 충방전이 가능한 배터리 기술을 적용할 수 있다. 이에, 입력 전력을 충전하는 중에도 전력 수용가(440)에게도 분배하여 공급하는 동작도 가능하고, 충전 차단과 방전 차단을 개별적으로 수행할 수 있다.

이하, 상기 컨버터(530)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 15는 상기 컨버터(530)의 상세 구성도이다.

상기 컨버터(530)는 입력단(531)을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부(532) 및 DC/DC 변환부(533)로 순차 처리한 후 역전압 방지부(534)가 설치된 출력단(535)을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러(536)에 의해 동작 제어하게 구성된다.

상기 입력단(531)은 발전기에 연결되는 것으로 하였으므로, 외부 발전기에서 생산한 전력을 입력받는다.

이때, 입력 전력은 발전기의 종류에 따라 단상 교류 전력일 수도 있고, 삼상 교류 전력일 수도 있고, 아니면, 직류 전력일 수도 있으므로, 본 발명의 실시 예에서 상기 입력단(531)은 3단자로 구성하여서, 단상 교류 전력, 삼상 교류 전력 및 직류 전력을 모두 입력받을 수 있게 하였다. 물론, 단상 교류 전력이거나 아니면 직류 전력일 경우에 2개 단자만 사용하게 된다.

상기 DC/DC 변환부(533)는 상기 입력단 정류부(532)의 출력 전력을 상기 배배터리 시스템(510)에 충전하기에 적합한 직류로 변환하는 구성요소로서, 본 발명의 실시 예에 따르면 절연형 컨버터 회로로 구성하였다.

절연형 컨버터 회로로 구성한 상기 DC/DC 변환부(533)는 공지의 기술을 적용하여 구성할 수 있는 회로이며, 상기 역전압 방지부(534)는 DC/DC 변환부(533)와 출력단(535) 사이에 설치되며, DC/DC 변환부(533)에 의한 직류 전력이 출력단(535)을 통해 출력되게 허용하면서, 출력단(535)의 역전압에 대해 컨버터(530)의 내부 회로를 보호하는 역전압 보호 기능을 수행한다.

상기 컨버터(530)는 다양한 종류의 발전기(430)는 물론이고 후술하는 바와 같이 전력계통(445)에도 연결할 수도 있으므로, 처리할 수 있는 입력 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨에 대해 허용 범위를 넓게 한다. 이를 고려하여, 상기 컨버터(530)의 각 구성요소를 최대 입력 전력에 맞춰 설계 및 구성하는 것이 좋고, 상기 컨트롤러(536)에 설치하여 실행시킬 제어 프로그램은 폭넓은 레벨의 직류 전압/전류 및 교류 전압/전류로 입력받는 전력을 DC/DC 변환부(533)로 처리하게 하게 프로그램화하여야 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기에서 설명한 컨버터(530)를 복수 개 구비하므로, 상기 EMS(550)는 배터리 시스템(510), PCS(520) 및 복수 개의 컨버터(530)와 연결되어, 각각 제어할 시에, 각 컨버터(530)의 모니터링 결과를 전달받아, 개별 제어한다.

예를 들어, 상기 EMS(550)는 각 컨버터(530)에서 검출한 출력 전력을 상호 비교하여 불평형이 발생하지 않도록 각 컨버터(530)의 동작을 제어하고, 각 발전기(430)의 발전 전력을 검출하여 컨버터의 효율을 최대화할 수 있도록 최대 출력점을 추정하게 하여 운용 효율을 극대화하며, 각 컨버터(530)로부터 입력되는 전력의 차이 또는 합산값에 따라 동작시킬 컨버터(530)의 우선순위를 정하여 운용할 수도 있다. 또한, 전력계(540)로 검출하는 전력 수용가(440)의 전력 수요 및 배터리 시스템(510)에 충전되어 있는 전력량에 따라 비상 발전기(433)의 가동 여부를 결정하는 제어 방식도 가능하다.

이외에, 복수 개의 컨버터(530)를 운용하여 제어하는 방식은 종래 기술의 다양한 제어 방식을 추가 적용하여도 좋다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 실시 예에 따르면, 외부 입력 전력을 컨버터(530)에 의해 충전되게 하고, 전력을 외부 공급하기 위한 PCS(520)는 방전 전용으로 운용되므로, 충전과 동시에 방전시킬 수 있다.

이에 따라, 전력 수용가(440)의 전력 수요가 적은 경부하인 경우, 방전시켜 전력 수용가(440)에 전력을 공급하는 중에도 발전기(430)의 여유 전력만큼 충전량이 늘어나게 되고, 생산 전력이 불규칙한 발전기(431), 풍력 발전기(432) 또는 신재생 에너지 발전기로부터 전력을 공급받더라도 생산한 전력을 충전하여 충전량을 항시 충분히 확보할 수 있으며, 전력 수용가(440)가 전력 수요가 많은 과부하인 경우에, 발전기의 생산 전력이 낮더라도 충분히 확보하여 둔 충전량을 방전시켜 안정적으로 전력 공급할 수 있다.

즉, 충전과 동시에 방전할 수 있게 함으로써, 배터리 시스템(510)의 충전량을 항시 충분히 확보하며, 안정적으로 전력 공급할 수 있고, 발전기의 전력 생산 능력이 상대적으로 낮더라도 보다 안정적인 전력 공급이 가능하므로, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치는 전력계통(445)으로부터 전력을 공급받을 수 없는 도서 지역 등에 설치하여 운영하기에 더욱 적합하다.

또한, 통상적으로 교류 전력을 생산하는 비상 발전기(433)도 구조 변경 없이 복수개의 컨버터(530) 중에 어느 하나의 컨버터(530)에 연결하여 비상 전력을 공급받을 수 있으므로, 더욱 효율적으로 운영할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치는 도 13에 도시한 바와 같이 복수 개의 컨버터(530)를 동일하게 구성하지만, 연결한 발전기(430)의 생산 전력이 교류이냐 아니면 직류이냐에 따라 각각 DC/DC 컨버터 기능을 하거나 아니면 AC/DC 컨버터 기능을 하게 되므로, 설치 지역에서 운용할 수 있는 최적의 발전기가 어떤 종류이든 구조 변경 없이 범용적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 14의 하측부는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치(ESS:Energy Storage System, 100)를 전력계통 연계형(ON-Grid)으로 설치 운용한 상태를 도시한 도면이다.

상기 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치(100)는 PCS(520)를 전력계통(445)에 연결하고, 복수 개의 컨버터(530) 중에 어느 하나를 전력계통(445)에 연결하여서, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 및 비상 전원 등의 기능을 수행하면서, 전력 판매도 가능한 전력계통 연계형 에너지 저장 장치로 운용될 수 있다.

즉, 전력계통(445)에 연결한 컨버터(530)를 통해 전력계통(445)의 여유 전력을 충전할 시에, 발전기(430)로부터 전력 공급받는 나머지 컨버터(530)와 동일하게 전력 공급받아서, 각 컨버터(530)를 통해 입력되는 전력의 합산 전력량에 기여하게 하는 방식으로 배터리 시스템(510)에 충전되게 한다.

그리고, EMS(550)는 전력계통(445)에 연결한 컨버터(530) 및 PCS(520) 중에 컨버터(530)만 가동시켜 전력계통(445)의 전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 충전 동작과 PCS(520)만 가동시켜 배터리 시스템(510)의 전력을 전력계통(445)에 공급하는 방전 동작을 수행하게 할 수 있다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치(100)는 전력계통 비연계형에서 구조 변경 없이 그대로 전력 계통 연계형으로 전환하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발전기(430)의 생산 전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 동안에도 배터리 시스템(510)의 전력을 전력계통(445)에 공급할 수 있으므로, 피크 전력의 관리를 위한 전력을 충분히 공급할 수 있고, 배터리 시스템(510)의 과방전도 방지하며, 전력계통(445)의 전력을 충전하는 동안에도 발전기(430)의 전력을 충전할 수 있어서, 전력 생산이 간헐적인 발전기(430)를 연결하더라도 발전기(430)의 생산 전력을 전량 충전하여 이용할 수 있다.

상기 발전기(430)로부터 전력계(540)에 이르기 까지와, 배터리 시스템(510)을 통한 전력량 등에 대한 전력상태는 전력상태 측정부(330)를 통하여 확인되며 내부 요소들의 상태를 시각적으로 표시하는 전력상태 감시장치 제어부(370)를 포함할 수 있다.

도 16은 본 발명의 장비 상태 관리부의 구성을 보인 블럭도로서, 도시된 장비 상태 관리부(300)는 내부를 확인할 수 있는 관찰창이 구비된 에너지 저장 장치(100)에 구성되는 것으로서, 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서나 각 구성(210)을 포함하는 장비 내 센서부(320)와, 함체 외부에 구성된 인체감지 센서(140)를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부(340)와, 장비를 구성하는 내부 요소중 전력 상태 확인이 필요한 부분에 적용되어 전압, 전류, 누설 전류 등을 측정하는 전력 상태 측정부(330)와, 관제 서버와 통신을 수행하는 통신부(360)와, 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보와 전력 상태 측정부(330) 및 감시부(150)의 감지 정보를 통신부(360)를 통해 관제 서버에 전달하며, 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출할 경우 장비 내 센서부(320)의 각 센서나 각 구성(210)이 측정한 센싱 정보에 대응하는 색상으로 전력상태 감시장치 제어부(370)를 포함할 수 있다.

한편, 에너지 저장 장치(100)에는 상기 복수의 센서나 각 구성(210)(예컨대 온도 센서) 외에도 불꽃 감지 센서나 연기 센서 등과 같이 화재를 감지하기 위한 별도의 센서들을 더 포함할 수 있고, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 온도 센서들과 화재 감지를 위한 여러 센서들의 정보를 모니터링하면서 화재 발생 여부나 가능성을 판단하고, 이러한 측정 정보나 판단 정보를 관제 서버에 전달할 수 있다.

관제 서버는 이와 같이 전력상태 감시장치 제어부(370)를 통해 수신하는 온도 정보, 전력 상태 정보, 화재 감지 정보 등을 통해서 발전 시스템에 대한 상태를 파악할 수 있으며 이상 발생 시 그에 대한 대응 정보를 전력상태 감시장치 제어부(370)에 전달할 수 있다. 전력상태 감시장치 제어부(370)는 관제 서버의 이상상황 대응 정보를 수신하면 내부적으로 구성된 각종 차단기나 소화기 등을 동작시킴으로써 화재나 누전 등의 이상 상황 해소를 위한 대응 동작을 수행할 수 있다.

그 외에도, 에너지 저정장치(100)에는 면진 수단(A)이 설치되어 지진 감지부(390)가 더 구성되는 것이다. 이와 같은 지진 대응 구성은 지진에 따른 피해가 증가하면서 필수적으로 부가되고 있는 구성으로서, 에너지 저장 장치(100)의 진동을 측정하는 지진센서를 포함하는 지진 감지부(390)가 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성되며 해당 지진 감지부(390)는 감지된 지진 정보를 전력상태 감시장치 제어부(370)에 연결되어 제공할 수 있게 한다.

전력상태 감시장치 제어부(370)는 이와 같은 지진 정보를 지속적으로 모니터링하고 일정 수준 이상의 지진을 감지할 경우 물리적 충격에 의한 전기적 안전 확보를 위해 내부적으로 구성된 각종 차단기를 동작시킬 수 있다. 한편, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 지진 감지부로부터 지진 정보를 수신할 경우 이를 관제 서버에 전송하며 관제 서버로부터 이상상황 대응 정보를 수신한 후 그에 따라 차단기를 동작시키거나 차단된 차단기를 복구할 수 있다.

통신부(360)는 전력상태 감시장치 제어부(370)와 관제 서버 간의 통신을 담당하는 유선 통신 인터페이스나 무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있으며, IoT(Internet of Things) 모듈을 포함하여 네트워크 접속에 대한 기능도 포함할 수 있다. IoT 모듈이 포함된 경우 다양한 지원 통신 방식을 통해서 전력상태 감시장치 제어부(370)가 관제 서버(102)나 관리자의 단말과 네트워크 기반 통신을 수행할 수 있다.

도시된 구성에서, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출할 수 있다.

해당 인체 감지 센서부(340)는 정당한 관리자의 접근을 확인할 수 있음과 아울러 관리자가 아닌 정당하지 않은 사람의 접근 역시 확인할 수 있으므로, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 미리 설정된 관리자 점검 시간(발전 기간), 관리자 근무 시간 혹은 비발전 기간(일몰에서 일출까지) 등의 기준 시간을 통해서 관리자의 접근과 관리자가 아닌 외부인이나 정당하지 않은 자의 접근을 확인할 수 있으며, 관리자가 접근할 시간이 아닌 경우 외부인 침입에 대한 정보를 서버에 전달할 수 있다. 혹은 인체가 감지되는 모든 상황을 서버에 전달하여 서버가 관리자의 접근(스케줄이나 관리자 위치 확인)과 그렇지 않은 경우를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

이러한 장비 상태 관리부(300)는 함체 외부에 구성된 인터페이스(130)에 전력상태 감시장치 제어부(370)가 제공하는 표시 정보를 제공하거나 해당 인터페이스(130)로부터 입력을 수신하여 전력상태 감시장치 제어부(370)에 전달하는 외부 인터페이스부(350)를 더 포함할 수 있다.

이러한 구성을 통해서 전력상태 감시장치 제어부(370)는 평시에는 지속적으로 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보와 전력 상태 측정부(330) 및 감시부(150)의 감지 정보를 관제 서버에 전송하며, 관제 서버는 수신되는 감지 정보를 분석하여 해당 에너지 저장 장치(100)의 상태를 확인하고, 이상을 검출하거나 혹은 이상이 발생하기 전에 이상 발생 가능성을 예측할 수 있다.

관제 서버는 전력상태 감시장치 제어부(370)에 이상이 의심되는 내부 요소에 대한 정보와 관리자에게 이를 통지하여 관리자가 해당 에너지 저장 장치(100)을 점검하도록 할 수 있다. 이후 관리자가 접근하면 인체 감지 센서부(340)를 통해 관리자의 접근을 확인한 전력상태 감시장치 제어부(370)가 장비 내 센서부(320)의 각 센서나 각 구성(210)이 측정한다.

나아가, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 관제 서버로부터 이상이 의심되는 장비 내 센서부(320)의 특정 센서 정보를 수신할 수 있다.

한편, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 관제 서버로부터 이상이 의심되는 장비 내부 센서부(320)의 특정 센서 정보를 수신하거나 특정 채널 정보를 수신하면, 외부 인터페이스부(350)를 통해 에너지 저장 장치(100) 외부에 이상 의심 상태를 표시할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 전력상태 감시장치 제어부(370)가 장비 내 센서부(320)를 통해 수집되는 각 센서들의 측정 정보를 누적하고 있다가 관리자가 외부 인터페이스를 조작함에 따라 외부 인터페이스부(350)를 통해 입력을 수신하는 경우 미리 설정된 기간 동안의 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보를 미리 설정된 시간 동안 확인할 수 잇다.

나아가, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 외부 인터페이스를 통해 입력을 다시 수신하는 경우마다 이전 설정된 기간보다 더 긴 설정 기간 동안의 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보를 표시한다.

한편, 이와 같은 과거 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보는 전력상태 감시장치 제어부(370)가 메모리 수단을 통해서 보유하고 있을 수 있고, 통신부(360)를 통해서 관제 서버(102)로부터 수신할 수도 있으며, 이러한 변경은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로 이러한 센서부(320)의 센싱 정보에 대한 누적 기록의 저장 위치는 필요에 따라 설계 시 결정될 수 있다.

나아가, 전력상태 감시장치 제어부(370)는 외부 인터페이스를 통해 입력을 다시 수신하는 경우마다 전력상태 감시장치 제어부(370)가 메모리 수단을 통해서 보유하고 있을 수 있고, 통신부(360)를 통해서 관제 서버로부터 수신할 수도 있으며, 이러한 변경은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로 이러한 감시부의 채널별 전류 측정 정보에 대한 누적 기록의 저장 위치는 필요에 따라 설계 시 결정될 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 전력 장비 내부 상태의 시각적 모니터링 과정을 보인 순서도로서, 도시된 바와 같이 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성된 장비 상태 관리부(300)가 장비내 센서부(320), 전력 상태 측정부, 감시부를 통해 측정된 상태 정보를 지속적으로 수집하여 관제 서버에 전송한다.

이러한 과정에서 장비 상태 관리부(300)는 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 확인하며, 관리자의 접근을 확인하면 내부의 요소들에 맞추어 분산 배치된 센서에 의해 직관적으로 이상여부를 파악할 수 있다. 필요에 따라서 이상 발생에 대한 정보를 외부 인터페이스를 통해 표시함으로써 관리자가 멀리서 이상 발생을 확인한 후 근접하도록 유도할 수도 있다.

일반적으로, 방열 온도는 시료 표면 위 15mm 지점의 공기온도를 측정함으로써 평가하게되며, 시료의 표면 온도와 방열 온도의 온도 차이가 크다는 것은 그 시료를 통과하여 전달되는 열에너지량이 많다는 것을 의미한다(수학식 1 참조). 동일한 환경에서 열에너지가 공급되는 상황에서는 표면의 온도가 낮을수록 위 아래면의 온도차이가 크게 되므로, 시료의 열전달이 효과적임을 의미한다. 즉, 시료표면으로 동일한 열에너지가 공급되었을 때 표면의 온도가 상대적으로 낮다는 것은 시료를 통과하는 열에너지가 더 많다는 것을 의미하고 시료표면에 열에너지가 축적되지 않으며 외부(대기)로 열에너지가 잘 방출되고 있음을 의미한다. 동일한 조건에서 시료표면으로 전달되는 열에너지가 외부(대기)로 잘 방출되면 그 주변의 대기온도를 상승시키게 되어 상대적으로 높은 온도를 측정할 수 있다. 즉, 방열온도가 상대적으로 높다는 것은 시료표면으로부터 열에너지가 잘 방출되고 있음을 의미한다.

열전도 현상을 설명하는 법칙을 '열전도의 법칙' 또는 '푸리에 열전도법칙'이라고 하며, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다(도 19 참조).

[수학식 1]

λ = 물질의 열전도계수

q = 열전달에너지

A = 열이 전달되는 수직방향의 면적

∂T/∂x = 열이 전달되는 방향으로 온도구배

한편, 탄소소재(흑연, 탄소나노튜브, 그래핀 등)를 이용한 기존의 방열성 분체도료의 경우, 열전도와 방열특성은 쉽게 향상시킬 수 있으나, 전체적으로 도료의 색상이 검은색을 띄게 되어 다양한 제품의 외관에 도포시 선택이 제한적이고, 다른 색상으로 변환이 불가하다. 그리고 사용되는 탄소소재의 가격이 매우 높아 개발되는 분체도료의 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 방열분체도료는 탄소소재를 사용하지 않기 때문에 기본적으로 흰색을 나타내며, 다른 색상으로 변환이 자유롭고, 원료의 가격이 상대적으로 저렴하여 생산비용이 낮은 장점이 있으므로, 기존 탄소소재를 첨가한 방열성 분체도료의 문제점을 해결하여 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방열분체도료는 베이스 조성물로 카르복실화 폴리에스테르 수지와 '하이드록시알킬아마이드 경화제'를 특정 배합비로 사용함에 따라서 광변색 내성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명자는 상기 베이스 조성물을 사용할 경우 광변색 내성이 향상되는 점을 알아내고, 종래 카르복실화 폴리에스테르 수지와 '에폭시계열 경화제'를 사용한 베이스 조성물에서 최대 열전도도가 나타나는 제1열전도성 필러 및 제2열전도성 필러의 배합비를 적용해보았으나 열전도도가 미미한 문제점이 있음을 인지하여, 본 발명에서는 상기 베이스 조성에서 최대 열전도도를 나타내는 제1열전도성 필러 및 제2열전도성 필러의 배합비를 알아내기 위하여 수많은 반복실험을 통해 최적 배합비를 도출해내었다. 참조로, 종래 카르복실화 폴리에스테르 수지와 '에폭시계열 경화제'를 사용한 베이스 조성물을 사용한 분체도료는 광변색 내성이 약해 실외용으로는 사용이 불가능하다.

상기 카르복실화 폴리에스테르는 양말단에 카르복실기가 도입된 폴리에스테르인 것을 포함한다.

이하, 본 발명의 분체도료 적용을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예> 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 사용 방열분체도료의 제조

수지: 한국 소재의 (주)이노폴에서 제조한 모델명 Alymers^® PC2802

경화제: (주)이노폴에서 제조한 모델명 Inomid^™ AH001

제1열전도성 필러: 소성 처리된 알루미늄 실리케이트 (제조사: Hoffmann mineral, 제조국: 독일)

제2열전도성 필러: 평균입도 10μm 수준의 알루미나(Alumina, Al₂O₃, 제조사: Denka) 및 평균입도 10μm 수준의 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO₃, 제조사: 성신미네필드)

가공조제: 산화방지제(모델명: Songnox 1010, 제조사: 송원), 왁스(모델명: PE Wax, 제조사: Sinotech), 벤조인(제조사: 미원상사) 및 레벨링제(제조사: BYK)

상기 하이드록시알킬아마이드에서 알킬은 C_1-30의 직쇄 또는 측쇄 알킬인 것을 포함한다.

상기 수지, 경화제, 방열첨가제(제1열전도성 필러 및 제2열전도성 필러) 및 가공조제를 하기 표 1과 같이 혼합하여 방열분체도료를 제조하였다. 구체적으로, 상기 수지, 경화제, 방열첨가제 및 가공조제를 모두 슈퍼믹서를 사용하여 사전 혼합한 후에 150℃ 온도로 설정된 twin extruder 장치에 투입하고 압출하여 혼합조성물 칩(compound chip)을 제조하고, 이것을 냉동분쇄기를 사용하여 50um 입도 수준으로 분쇄함으로써 최종적으로 실시예의 방열분체도료를 제조하였다.

<비교예> 경화제로서 에폭시계 사용 방열분체도료의 제조

경화제로서 비스페놀-A형의 Glycidyl ether 형태의 Epoxy resin(모델명: YD-013K, 제조사: 국도화학)을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 실시하여 방열분체도료를 제조하였다.

<실험예 1> 방열분체도료의 방열특성 평가

실시예(표 1 참조) 및 비교예(표 2 참조)에서 제조한 방열분체도료의 방열특성을 알아보기 위하여, 표면온도, 방사율, 열전도도 및 방열온도를 평가하였다.

먼저, 도 23과 같이 상기 각 방열분체도료를 알루미늄 기판에 도포하여 시료를 준비하고, 시료를 핫플레이트 상에 올려놓고 동일한 온도(91±0.2℃)의 열을 안정화될 때까지 3~4시간 정도 가한 이후, 시료표면 온도(T1)와 시료표면 위 15mm 지점의 공기온도(방열온도, T2)를 측정하였다. 이 때, 공기흐름의 비정상적 변수를 제거하기 위해 윗 부분이 열려있는 원기둥 형태의 테프론 구조물을 시료표면상에 설치하고 내부의 공기온도를 분석하였다.

또한, Laser Flash method(LFA 447, Netzch)를 이용하여 시료의 열전도도(W/mK)를 평가하였고, ISO 9050 standard (FT-IR spectrometer, M4000, Midac)를 이용하여 시료의 열방사율을 평가하였다.

실시예에 대한 측정 결과는 하기 [표 1]에 나타내었고, 비교예에 대한 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다. 실시예와 비교예는 경화제의 종류만 상이하다.

하기 [표 1] 및 [표 2]에서 각 구성 성분의 함량 단위는 중량%이고, 총 100 중량% 중에서 수지, 경화제, 제1필러 및 제2필러의 중량을 제외한 잔량은 가공조제를 첨가하였다.

실시예	수지	경화제	제1필러	제2필러		열전도도(W/mK)	열방사율	표면온도(T1, ℃)	방열온도(T2, ℃)
				Al₂O₃	CaCO₃
1-1	58.6	3.1	11.9	10.7	12.1	0.55	0.719	84.7	45.9
1-2					12.2	0.54	0.718	84.6	45.8
1-3					12.3	1.66	0.900	82.9	47.1
1-4					12.4	1.71	0.903	82.8	47.2
1-5					12.5	1.69	0.901	83.0	47.2
1-6					12.6	0.55	0.720	84.6	46.1
2-1			11.9	10.4	12.4	0.56	0.720	84.6	45.7
2-2				10.5		0.54	0.719	84.7	45.7
2-3				10.6		1.68	0.901	82.7	47.0
2-4				10.7		1.71	0.903	82.8	47.2
2-5				10.8		1.67	0.900	82.8	47.1
2-6				10.9		0.58	0.722	84.6	45.8
3-1			11.6	10.7	12.4	0.52	0.715	84.5	46.0
3-2			11.7			0.52	0.715	84.4	45.9
3-3			11.8			1.67	0.901	82.9	47.1
3-4			11.9			1.71	0.903	82.8	47.2
3-5			12.0			1.65	0.900	82.9	47.0
3-6			12.1			0.56	0.719	84.3	45.8

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 카르복실화 폴리에스테르 수지 58.6 중량부 기준, 하이드록시알킬아마이드 경화제 3∼3.2 중량부 및 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부 및 제2열전도성 필러로서 알루미나(Al₂O₃) 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘(CaCO₃) 12.1∼12.6 중량부를 포함하는 실시예에서 열방사율이 현저히 높게 나타남을 확인할 수 있다.참조로, 방열분체도료에서 방열 성능에 가중 중요한 지표는 열방사율이고, 다음으로 중요한 지표는 낮은 표면온도와 높은 방열온도를 나타내는 정도, 즉 표면온도와 방열온도의 편차가 작을수록 방열성능이 우수하다 할 수 있다.

비교예	수지	경화제	제1필러	제2필러		열전도도(W/mK)	열방사율	표면온도(T1, ℃)	방열온도(T2, ℃)
				Al₂O₃	CaCO₃
1-1	58.6	3.1	11.9	10.7	12.1	0.54	0.719	84.8	45.8
1-2					12.2	0.53	0.718	84.7	45.7
1-3					12.3	0.56	0.720	84.7	45.8
1-4					12.4	0.58	0.723	84.8	45.8
1-5					12.5	0.59	0.724	84.7	45.7
1-6					12.6	0.58	0.723	84.8	45.7
2-1			11.9	10.4	12.4	0.55	0.720	84.5	45.5
2-2				10.5		0.56	0.720	84.8	45.8
2-3				10.6		0.58	0.723	84.7	45.8
2-4				10.7		0.60	0.729	84.8	45.7
2-5				10.8		0.59	0.725	84.8	45.6
2-6				10.9		0.60	0.728	84.6	45.8
3-1			11.6	10.7	12.4	0.53	0.719	84.5	45.5
3-2			11.7			0.54	0.719	84.5	45.6
3-3			11.8			0.54	0.720	84.5	45.7
3-4			11.9			0.53	0.718	84.5	45.6
3-5			12.0			0.52	0.715	84.4	45.6
3-6			12.1			0.56	0.723	84.5	45.9

[표 2]에 나타난 바와 같이,실시예와 경화제 구성만 상이한 비교예 샘플들에서는 실시예와 동일한 제1필러 및 제2필러 함량을 사용하였을 경우 열방사율이 낮게 나타날뿐만 아니라, 유의미한 임계적 의의도 나타나지 않음을 확인할 수 있다.

종합적으로, 실시예에서 필러의 함량비가 미세하게만 벗어나도 열전도도가 현저히 낮아지는 것으로 보아, 본 발명에 따른 수지와 경화제를 베이스 조성으로 하는 분체도료에서는 필러 함량을 미세하게 제어할 필요가 있음을 알 수 있다.

추가로, 시중에 판매중인 일반 분체도료와 실시예 3-4의 방열분체도료를 각각 적용한 알루미늄 기판에 도포하여 샘플을 제작한 다음, 열화상카메라로 촬영하여 표면온도를 비교한 결과를 도 21에 나타내었다.

도 22는 일반분체도료(왼쪽)를 코팅한 샘플 및 실시예 3-4 방열분체도료(오른쪽)를 코팅한 샘플의 표면 온도를 열화상 카메라로 촬영한 사진이다.

도 22에 나타난 바와 같이 일반분체도료는 백색으로 나타나, 적색으로 나타난 실시예 3-4의 방열분체도료 보다 표면 온도가 높은 것으로 확인하였다. 이는 일반분체도료가 발열체로부터 열을 전달 받았을 때 대기로 열을 잘 방출하지 못하고 시료 표면에 열을 머금고 있다는 것을 의미하며, 반면에 실시예 3-4 방열분체도료의 경우 발열체로부터 전달 받은 열을 보관하지 않고 대기로 잘 방출시켜, 방열 특성이 우수함을 의미한다.

<실험예 2> 광변색 내성 평가

실시예와 비교예에서 제조한 제조한 방열분체도료의 광변색 내성을 평가하였다.

구체적으로, 실시예 3-4 및 비교예 3-4에서 제조한 방열분체도료를 알루미늄 기판에 코팅한 다음, ASTM G155 규격에 준하여 Xenon arc lamp를 이용하여 6개월 이후 표면 색상 변화 차이를 확인하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 실시예 3-4와 비교예 3-4의 분체도료는 원래 백색 색상으로, 변색 유무는 백색으로부터의 변색 정도로 평가하였다.

도 23은 실시예 3-4의 방열분체도료를 알루미늄에 코팅한 시료(왼쪽)와 비교예 3-4의 방열분체도료를 알루미늄에 코팅한 시료에 6개월 동안 광 조사 후 변색 유무를 촬영한 이미지이다.

도 23에 나타난 바와 같이, 실시예 3-4의 광변색 내성이 향상된 방열분체도료를 코팅한 시료에서는 6개월이 지난 후에도 백색을 잘 유지하는 것으로 나타난 반면에, 비교예 3-4의 광변색에 관한 고려가 없는 방열분체도료를 코팅한 시료에서는 6개월이 지난 후 황색으로 변색이 발생했음을 확인할 수 있다. 이는 광변색 내성을 향상 시켰을 때 실내, 실외 전기전자 제품 및 부품과 같이 광범위하게 적용할 수 있음을 의미한다.

실시예 3-4 및 비교예 3-4 이외의 실시예 및 비교예 샘플들에 대해서도 동일하게 광변색 내성 평가를 실시해 보았고, 모두 유사한 실험결과가 도출되었다.

12 ; 그라운드 13 : 하부 베이스 찬넬
13a : 하부 찬넬 구멍 13b : 하부체결 보울트
13c : 하부 체결구멍 13d : 하부 체결너트
14 : 상부 베이스 찬넬 14a : 상부 찬넬 구멍
14b : 상부체결 보울트 14c : 상부 체결구멍
14d : 상부 체결너트 15 : 함체부재
20 : 상부 마찰블록 21 : 상부블록
22 : 상부블록 공간 23 : 상부블록 구멍
24 : 상부찬넬 결합턱 25 : 원판형 변위공간
30 : 하부 마찰블록 31 : 하부블록
32 : 하부블록 공간 33 : 하부블록 구멍
34 : 하부찬넬 결합턱 40 : 코어 마찰블록
41 : 마찰블록 50 : 스프링 와셔
51 : 니플너트 52 : 홈너트
60 : 찬넬 고정수단 61 : 앵커 보울트
62 : 앵커너트 63 : 찬넬 고정보울트
64 : 찬넬 고정너트 65 : 와셔유닛
70 : 면진센서 100 : 에너지 저장 장치
200 : 전력 장비 내부 210 : 각 구성
300 : 장비 상태 관리부 320 : 장비내 센서부
330 : 전력상태 측정부 340 : 인체감지 센서부
350 : 외부 인터페이스 360 : 통신부
370 : 제어부 390 : 지진 감지부
430 : 발전기 432 : 풍력 발전기
433 : 비상 발전기 440 : 전력 수용가
445 : 전력 계통 510 : 배터리 시스템
511 : BMS 520 : PCS
530 : 컨버터 531 : 입력단
532 : 입력단 정류부 533 : DC/AC 변환부
534 : 역전압 방지부 535 : 출력단
536 : 컨트롤러 540 : 전력계
550 : EMS

Claims

에너지 저장 장치(100)를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의위치에 구성되는 센서를 포함하는 장비 내 센서부(320)와;
에너지 저장 장치(100) 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체감지 센서부(340)와;
에너지 저장 장치(100)의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬(14)의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트(14b)가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬(14)에 설치되는 상부 마찰블록(20)과, 그라운드(12)에 찬넬 고정수단(60)을 통하여 상부 베이스찬넬(14)과 고정되는 하부 베이스찬넬(13)에 설치되는 하부 마찰블록(30)을 포함하는 면진 수단(A)을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부(390)와;
외부 서버와 통신을 수행하기 위한 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 구비하고, 네트워크 통신을 지원하기 위한 IoT 모듈을 구비하는 통신부(360)와;
상기 장비내 센서부(320)의 센싱 정보, 화재 감지부의 센싱 정보, 지진 감지부의 감시정보, 상기 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비내 센서부(320)를 표시하는 제어부와;
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템(510)과, 발전기(430)의 합산전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 복수의 컨버터(530)와, 상기 배터리 시스템(510)의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통(445)에 공급하는 PCS(520)와, 컨버터(530)에 의한 충전과 PCS(520)에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS(550)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
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에너지 저장 장치(100)를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비 내 센서부(320)와;
상기 에너지 저장 장치(100) 외부에 구성된 인체감지 센서(140)를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부(340)와;
에너지 저장 장치(100)의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬(14)의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트(14b)가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬(14)에 설치되는 상부 마찰블록(20)과, 그라운드(12)에 찬넬 고정수단(60)을 통하여 상부 베이스찬넬(14)과 고정되는 하부 베이스찬넬(13)에 설치되는 하부 마찰블록(30)을 포함하는 면진 수단(A)을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부(390)와;
외부 서버와 통신을 수행하는 통신부(360)와;
상기 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보와 상기 지진 감지부(390)의 감지 정보를 상기 통신부(360)를 통해 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비 내 센서부(320)의 각 센서가 측정한 센싱 정보에 대응하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템(510)과, 발전기(430)의 합산전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 복수의 컨버터(530)와, 상기 배터리 시스템(510)의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통(445)에 공급하는 PCS(520)와, 컨버터(530)에 의한 충전과 PCS(520)에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS(550)를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터(530)는 입력단(531)을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부(532) 및 DC/AC 변환부(533)로 순차 처리한 후 역전압 방지부(534)가 설치된 출력단(535)을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러(536)에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
에너지 저장 장치(100)를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
상기 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비 내 센서부(320)와;
상기 에너지 저장 장치(100) 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부(340)와;
에너지 저장 장치(100)의 하측에 위치하고 상부 베이스찬넬(14)의 평면에서 중앙에 설치되며 양쪽으로 상부체결 보울트(14b)가 보이도록 설치되고, 상부 베이스찬넬(14)에 설치되는 상부 마찰블록(20)과, 그라운드(12)에 찬넬 고정수단(60)을 통하여 상부 베이스찬넬(14)과 고정되는 하부 베이스찬넬(13)에 설치되는 하부 마찰블록(30)을 포함하는 면진 수단(A)을 통한 지진을 감지하는 지진 감지부(390)와;
외부 서버와 통신을 수행하는 통신부(360)와;
상기 장비 내 센서부(320)의 센싱 정보와 상기 지진 감지부(390)의 감지 정보를 상기 통신부(360)를 통해 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템(510)과, 발전기(430)의 합산전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 복수의 컨버터(530)와, 상기 배터리 시스템(510)의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통(445)에 공급하는 PCS(520)와, 컨버터(530)에 의한 충전과 PCS(520)에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS(550)를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터(530)는 입력단(531)을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부(532) 및 DC/AC 변환부(533)로 순차 처리한 후 역전압 방지부(534)가 설치된 출력단(535)을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러(536)에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
에너지 저장 장치(100)를 코팅하는 분체도료는 수지로서 카르복실화 폴리에스테르 58.6 중량부 기준, 경화제로서 하이드록시알킬아마이드 3∼3.2 중량부, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 11.6∼12.1 중량부, 및 제2열전도성 필러로서 알루미나 10.4∼10.9 중량부와 탄산칼슘 12.1∼12.6 중량부; 포함하고;
발전 전력을 수집하는 에너지 저장 장치(100)와;
상기 에너지 저장 장치(100) 내부에 구성되거나 외부에 별도 구성되어 수집된 발전 전력을 상용 교류 전원으로 변환하는 인버터와;
상기 에너지 저장 장치(100) 및 인버터와 연동하여 발전 상태를 모니터링하는 관제서버를 포함하며,
내부를 확인할 수 있고 내부 요소들 및 연결된 패널 상태를 모니터링하는 장비 상태 관리부(300)와 지진 감지부(390)를 포함하는 에너지 저장 장치(100)로서,
상기 장비 상태 관리부(300)는,
에너지 저장 장치(100) 내부에 구성된 내부 요소들의 상태를 확인하기 위해 복수의 위치에 구성되는 복수의 센서를 포함하는 장비내 센서부(320)와;
상기 에너지 저장 장치(100) 외부에 구성된 인체감지 센서를 통해 관리자의 접근을 판단하는 인체 감지 센서부(340)와;
상기 관제 서버(102)와 통신을 수행하는 통신부(360)와;
에너지 저장 장치(100)의 하측에 위치하는 하부 베이스 찬넬(13)과 상부 베이스 찬넬(14)에 설치되는 다수개의 면진 수단(A)을 통한 지진을 감지하며 면진 센서(70)의 센싱 정보를 통하여 측정된 진동이 지진인지 구동 범위의 것인지를 구분하여 측정되는 지진상태를 보상하거나 센싱 정보와 진동 감지 정도를 제어부를 통해 서버부에 전송하는 지진 감지부(390)와;
상기 장비내 센서부(320)의 센싱 정보와 지진 감지부(390)의 지진정보를 상기 통신부(360)를 통해 관제 서버에 전달하며, 상기 인체 감지 센서부(340)가 관리자의 접근을 검출할 경우 상기 장비내 센서부(320)의 각 센서가 측정한 센싱 정보에 대응하고,
충전 회로부와 방전 회로부가 분리되어 있는 배터리 시스템(510)과, 발전기(430)의 합산전력을 배터리 시스템(510)에 충전하는 복수의 컨버터(530)와, 상기 배터리 시스템(510)의 직류 전력을 방전시키기 위해 교류 전력으로 전환하여 전력계통(445)에 공급하는 PCS(520)와, 컨버터(530)에 의한 충전과 PCS(520)에 의한 방전을 충전 전력에 따라 제어하는 EMS(550)를 포함하여 충전과 방전을 동시에 수행하며,
상기 컨버터(530)는 입력단(531)을 통해 입력되는 외부 입력 전력을 입력단 정류부(532) 및 DC/AC 변환부(533)로 순차 처리한 후 역전압 방지부(534)가 설치된 출력단(535)을 통해 직류 전력으로 출력하며, 컨트롤러(536)에 의해 동작 제어하게 구성하는 것을 포함하는 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
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제 1항과 제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,
왁스, 벤조인, 산화방지제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가공조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
제 1항과 제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,
상기 카르복실화 폴리에스테르는 양말단에 카르복실기가 도입된 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
제 1항과 제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,
상기 카르복실화 폴리에스테르는 한국 소재의 (주)이노폴에서 제조한 모델명 Alymers PC2802인 것을 특징으로 하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).
제 1항과 제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,
상기 하이드록시알킬아마이드에서 알킬은 C_1-30의 직쇄 또는 측쇄 알킬인 것을 특징으로 하는 광변색 내성 및 방열성 분체도료를 이용한 방제기능과 지진충격 감쇄용 면진 기능 및 충방전 기능을 구비한 에너지 저장 장치(ESS).