KR102451685B1 - 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템은 복수개의 발전소로 이동 가능한 이동 본체, 상기 이동 본체에 설치되며 수소를 생산하는 수소 생산부, 상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소의 증기를 공급받는 증기 수급부, 그리고 상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소와 무선 통신하여 상기 복수개의 발전소의 증기의 양을 전달 받는 무선 통신부를 포함한다.

Description

복수개의 발전소의 수소 생산 시스템{HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM IN A PLURALITY OF POWER PLANT}
본 발명은 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전소에서 발생하는 증기를 이용한 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템에 관한 것이다.
수소는 무한 청정 에너지로서 화석 연료 체제 하의 에너지 고갈 위기와 탄산가스로 인한 환경 문제에 대처할 수 있는 유일무이한 대안으로 부각되고 있다. 또한, 청정 재생 에너지원을 이용해야 한다는 요구가 급격히 증대되고 있는데, 현재 태양, 풍력 에너지원이 일부 이를 대체하고 있으나 시간적, 공간적으로 제약되고 비용이 너무 높아 여전히 한계점을 갖고 있다. 반면에 수소는 이러한 단점을 보완할 수 있는 에너지로서 여러 가지 수소 생산 방법으로 제조되고 있다.
한편, 발전소에서 발생하는 증기를 이용하여 수소를 생산하기 위해서는 별도의 수소 생산 플랜트를 건설해야 한다. 각 발전소 호기들은 충분히 멀리 떨어져 있으므로 하나의 수소 생산 플랜트를 공용으로 사용할 경우, 각 호기로부터 나오는 증기 이송 배관이 길어져야 한다. 이 경우, 수소 생산 플랜트의 건설 비용이 증가하게 되고, 증기 이송 과정에서 에너지 손실이 크게 발생하게 되어 발전소의 열효율 및 수소 생산 효율이 저하될 수 있다.
또한, 이러한 점들을 고려하여 각 호기별 수소 생산 플랜트를 건설하는 경우, 건설 및 유지 보수 비용이 증가하게 된다. 또한, 각 발전소 호기의 근처에 수소 생산 플랜트를 건설하게 될 경우, 안전성에 대한 사회적 우려가 증가할 수 있다.
본 실시예는 복수개의 발전소에서 고효율 및 저비용으로 수소를 생산할 수 있는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템은 복수개의 발전소로 이동 가능한 이동 본체, 상기 이동 본체에 설치되며 수소를 생산하는 수소 생산부, 상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소의 증기를 공급받는 증기 수급부, 그리고 상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소와 무선 통신하여 상기 복수개의 발전소의 증기의 양을 전달 받는 무선 통신부를 포함한다.
상기 수소 생산부는 상기 증기 수급부에서 공급받은 증기를 가열시키는 증기 가열부, 상기 증기 가열부를 통과한 증기를 전기 분해하는 전기 분해부, 그리고 상기 전기 분해부에서 생산된 수소 및 산소를 각각 저장하는 수소 저장 탱크 및 산소 저장 탱크를 포함할 수 있다.
상기 증기 수급부는 상기 복수개의 발전소의 증기 공급부에 연결되어 증기를 수급받는 증기 이송부, 그리고 상기 증기의 방사선을 감지하는 방사선 감지부를 포함할 수 있다.
상기 증기 이송부는 상기 복수개의 발전소의 증기 공급부에 탈착되는 이송 배관, 그리고 상기 이송 배관을 상기 이동 본체에 고정시키는 플렌지를 포함할 수 있다.
상기 이동 본체에 설치되며 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 패널을 더 포함할 수 있다.
상기 이동 본체에 설치되며 상기 증기 가열부 및 상기 전기 분해부에 전기를 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 본체에 설치되며 상기 수소 저장 탱크 및 상기 산소 저장 탱크에 연결되어 전기를 발생시키는 연료 전지를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수개의 발전소 내에서 발생하는 증기를 이용하여 고효율 및 저비용으로 수소를 생산할 수 있다.
또한, 각각의 발전소에 수소 생산 시스템을 별도로 설치할 필요가 없어서 경제적이다.
또한, 발전소에서 수소 생산을 위해 설치하는 증기 배관을 최소화할 수 있으므로, 건설 및 유지 보수 비용을 절감하고, 증기 배관을 통해 누설되는 에너지를 최소화할 수 있어 경제적이다.
또한, 무선 통신부를 이용하여 복수개의 발전소 내의 증기 상황을 감지하여 수소를 생산하므로, 경제적이다.
또한, 복수개의 발전소의 근처에 수소 생산 시스템을 설치하지 않아도 되므로, 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 태양광 패널을 이용하여 전기를 생산하여 이송 동력으로 사용하거나, 증기를 전기 분해한 후 산소는 배출하므로, 친환경적이다.
도 1은 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템의 구체적인 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템의 개략적인 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템은 이동 본체(100), 수소 생산부(200), 증기 수급부(300), 무선 통신부(400), 태양광 패널(500), 연료 전지(600), 그리고 배터리(700)를 포함한다.
이동 본체(100)는 복수개의 발전소(1) 사이를 이동할 수 있다. 이동 본체(100)는 본체 프레임(110), 그리고 이동 수단(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 본체 프레임(110)을 단면상 사각 형상으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상이 가능하다.
이동 수단(120)은 바퀴, 레일 등을 포함할 수 있다. 이동 수단(120)의 에너지 원은 배터리(700) 또는 내연 기관 등을 포함할 수 있다.
이동 본체(100)는 복수개의 발전소(1)뿐 아니라 별도의 수소 저장소(10)로 이동하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템에 의해 생산된 수소를 저장할 수도 있다.
수소 생산부(200)는 이동 본체(100)에 설치되며 수소를 생산할 수 있다.
수소 생산부(200)는 증기 수급부(300)에서 공급받은 증기를 가열시키는 증기 가열부(210), 증기 가열부(210)를 통과한 증기를 전기 분해하는 전기 분해부(220), 그리고 전기 분해부(220)에서 생산된 수소 및 산소를 각각 저장하는 수소 저장 탱크(230) 및 산소 저장 탱크(240)를 포함할 수 있다.
증기 가열부(210)는 증기 수급부(300)에서 공급하는 증기를 가열시켜 전기 분해부(220)에서 전기 분해가 용이하게 할 수 있다.
전기 분해부(220)는 증기 가열부(210)를 통과한 증기를 고온 전기 분해할 수 있다. 전기 분해부(220)는 고온 고압의 증기를 전기 분해하여 수소(H2)와 산소(O2)를 생산하는 장치로서, 수소 및 증기의 혼합 기체가 주입되는 캐소드, 공기가 주입되는 애노드 및 캐소드와 애노드 사이에 구비되는 전해질을 포함할 수 있다. 주입된 고온의 증기는 캐소드 멤브레인에서 산소를 이온화시키면서 분리되어 수증기와 수소가 일정비율로서 전해질로 입력되며, 산소는 애노드에서 생성되어 배출되어 산소 저장 탱크(240)로 이송되고, 캐소드에서는 생성된 수소와 증기가 함께 배출되는데, 이때 수소는 응축기와 분리기를 통과하면서 증기와 분리되어 수소만 수소 저장 탱크(230)로 이송된다.
수소 저장 탱크(230)는 전기 분해부(220)에서 생산된 수소를 저장할 수 있다. 수소 저장 탱크(230)에 저장된 수소는 별도의 수소 저장소(10)에 저장되거나, 연료 전지(600)에 공급하여 전기를 생산할 수 있다.
산소 저장 탱크(240)는 전기 분해부(220)에서 생산된 산소를 저장할 수 있다. 산소 저장 탱크(240)에 저장된 산소는 외부로 배출되거나, 연료 전지(600)에 공급하여 전기를 생산할 수 있다.
증기 수급부(300)는 이동 본체(100)에 설치되며 복수개의 발전소(1)의 증기를 공급받을 수 있다.
복수개의 발전소(1)에서 발생하는 증기는 발전소(1)의 터빈을 구동하기 위한 주 증기, 보조 보일러에서 취출하는 보조 증기, 우회 증기, 터빈에서 추기되는 추기 증기, 대기로 방출하는 방출 증기 등을 포함할 수 있다.
증기 수급부(300)는 복수개의 발전소(1)의 증기 공급부(2)에 연결되어 증기를 수급받는 증기 이송부(310), 그리고 증기의 방사선을 감지하는 방사선 감지부(320)를 포함할 수 있다.
증기 이송부(310)는 복수개의 발전소(1)의 증기 공급부(2)에 탈착되는 이송 배관(311), 그리고 이송 배관(311)을 이동 본체(100)에 고정시키는 플렌지(312)를 포함할 수 있다. 이송 배관(311)은 플렉서블하며, 복수개의 발전소(1)의 증기 공급부(2)로부터 증기를 흡입할 수 있는 흡입부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 본 실시예에서 증기 이송부는 복수개의 발전소(1)로부터 증기를 공급받으나, 증기 이송부가 복수개의 발전소(1)로부터 고온의 물을 직접 공급받을 수도 있다.
무선 통신부(400)는 이동 본체(100)에 설치되며 복수개의 발전소(1)와 무선 통신하여 복수개의 발전소(1)의 증기의 양을 감지하여 전달 받을 수 있다. 따라서, 잉여 증기가 발생한 발전소(1)로 이동 본체(100)가 이동하여 발전소(1)로부터 증기를 공급받을 수 있다.
태양광 패널(500)은 이동 본체(100)에 설치되며 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 본 실시예에서는 이동 본체(100)의 상부에 태양광 패널(500)이 설치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 이동 본체(100)의 다양한 위치에 설치될 수 있다.
배터리(700)는 이동 본체(100)에 설치되며 증기 가열부(210) 및 전기 분해부(220)에 전기를 공급할 수 있다. 배터리(700)는 석유 에너지, 태양광 패널(500), 발전소(1) 소외 및 소내 전기를 통해 충전될 수 있다. 또한, 배터리(700)는 필요 시 이동 수단의 에너지 원으로 동작할 수 있다.
본 실시예에서는 이동 본체(100)의 하부에 배터리(700)가 설치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 이동 본체(100)의 다양한 위치에 설치될 수 있다.
연료 전지(600)는 이동 본체(100)에 설치되며 수소 저장 탱크(230) 및 산소 저장 탱크(240)에 연결되어 필요에 따라 생산된 수소 및 산소를 이용하여 전기를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템은 이동 본체에 수소 생산부를 설치하고, 수소 생산부 자체가 이동함으로써, 복수개의 발전소 내에서 발생하는 증기를 이용하여 고효율 및 저비용으로 수소를 생산할 수 있다. 따라서, 각각의 발전소에 별도의 수소 생산 시스템을 설치할 필요가 없어서 경제적이다.
또한, 발전소에서 수소 생산을 위해 설치하는 증기 배관을 최소화할 수 있으므로, 건설 및 유지 보수 비용을 절감하고, 증기 배관을 통해 누설되는 에너지를 최소화할 수 있어 경제적이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템을 이루는 이동 본체(100), 수소 생산부(200), 증기 수급부(300), 무선 통신부(400), 태양광 패널(500), 연료 전지(600), 그리고 배터리(700)는 모듈로 형성되어 복수개의 발전소(1)의 각각의 수소 생산 시스템에 맞게 형성될 수 있다. 또한, 이동 본체(100), 수소 생산부(200), 증기 수급부(300), 무선 통신부(400), 태양광 패널(500), 연료 전지(600), 그리고 배터리(700)는 복수개의 발전소(1)의 각각의 수소 생산 시스템에 맞게 복수개가 적용될 수도 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 이동 본체 200: 수소 생산부
300: 증기 수급부 400: 무선 통신부
500: 태양광 패널 600: 연료 전지
700: 배터리

Claims (7)

  1. 복수개의 발전소로 이동 가능한 이동 본체,
    상기 이동 본체에 설치되며 수소를 생산하는 수소 생산부,
    상기 수소 생산부와 인접하여 상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소의 증기를 공급받아 상기 수소 생산부에 공급하는 증기 수급부, 그리고
    상기 이동 본체에 설치되며 상기 복수개의 발전소와 무선 통신하여 상기 복수개의 발전소의 증기의 양을 전달 받는 무선 통신부
    를 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 수소 생산부는
    상기 증기 수급부에서 공급받은 증기를 가열시키는 증기 가열부,
    상기 증기 가열부를 통과한 증기를 전기 분해하는 전기 분해부, 그리고
    상기 전기 분해부에서 생산된 수소 및 산소를 각각 저장하는 수소 저장 탱크 및 산소 저장 탱크
    를 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 증기 수급부는
    상기 복수개의 발전소의 증기 공급부에 연결되어 증기를 수급받는 증기 이송부, 그리고
    상기 증기의 방사선을 감지하는 방사선 감지부
    를 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 증기 이송부는
    상기 복수개의 발전소의 증기 공급부에 탈착되는 이송 배관, 그리고
    상기 이송 배관을 상기 이동 본체에 고정시키는 플렌지
    를 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 이동 본체에 설치되며 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 패널을 더 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 이동 본체에 설치되며 상기 증기 가열부 및 상기 전기 분해부에 전기를 공급하는 배터리를 더 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 이동 본체에 설치되며 상기 수소 저장 탱크 및 상기 산소 저장 탱크에 연결되어 전기를 발생시키는 연료 전지를 더 포함하는 복수개의 발전소의 수소 생산 시스템.
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