KR102478109B1 - 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치 - Google Patents

공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는, 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디에 형성되는 회전 축을 포함하는 챔버; 상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되는 로드; 상기 로드의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형되는 제 1 변형 파트; 및 상기 로드의 타측에 연결되고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 제 1 변형 파트의 반대편에 마련되는 제 2 변형 파트를 포함하고, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 변형되어, 상기 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부로 이동하고 상기 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 상기 로드가 회전할 수 있다.

Description

공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치{SUSTAINABLE ENERGY HARVESTING DEVICE USING HUMIDITY GRADIENT}
본 발명은 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치에 관한 발명입니다.
기존에는 액츄에이터를 변형시키기 위해 외부에서 습도를 반복적으로 조절하는 방식(temporal gradient)을 이용했다. 그러나, 이러한 방식은 외부에서 습도를 조절해줘야 하는 작업이 요구된다. 외부에서 습도를 조절해주지 않아도 액추에이터가 스스로 반복적으로 움직일 수 있고, 이 때 장치에서 발생하는 토크를 이용해 일을 하거나 에너지를 수집할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
한국공개특허 제10-2007-0090280호(2007.09.06.) 한국공개특허 제10-2017-0083012호(2017.07.17.)
본 발명은 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는, 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디에 형성되는 회전 축을 포함하는 챔버; 상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되는 로드; 상기 로드의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형되는 제 1 변형 파트; 및 상기 로드의 타측에 연결되고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 제 1 변형 파트의 반대편에 마련되는 제 2 변형 파트를 포함하고, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 변형되어, 상기 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부로 이동하고 상기 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 상기 로드가 회전할 수 있다.
상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 상기 회전 축에 가까워지는 방향 또는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 변형 가능하다.
상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트는, 상기 로드에 연결되는 베이스; 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고, 상기 로드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및 상기 베이스 및 슬라이더를 연결하는 변형 밴드를 포함할 수 있다.
상기 슬라이더는, 상기 챔버의 내부에 마련된 상태에서 상기 회전 축에 가까워지는 방향으로 슬라이딩 하고, 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 할 수 있다.
상기 변형 밴드는, 수증기와 반응하지 않는 비활성 레이어; 및 상기 비활성 레이어에 면접촉한 상태로 연결되고 상기 수증기와 반응하여 변형되는 활성 레이어를 포함할 수 있다.
상기 변형 밴드는, 상기 활성 레이어가 상기 수증기와 반응할 경우 곡률이 커지는 방향으로 변형될 수 있다.
상기 로드는, 상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 베이스를 지지하는 로드 바디; 및 상기 로드 바디에 형성되고, 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고 상기 슬라이더의 이동을 안내하는 가이드를 포함할 수 있다.
상기 가이드는 상기 로드 바디의 길이 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 베이스는 상기 로드에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는, 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디에 형성되는 회전 축을 포함하는 챔버; 상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되는 로드; 상기 로드의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형되는 제 1 변형 파트; 및 상기 로드의 타측에 연결되고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 제 1 변형 파트의 반대편에 마련되는 제 2 변형 파트를 포함하고, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은, 상기 로드에 연결되는 베이스; 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고, 상기 로드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및 상기 베이스 및 슬라이더를 연결하는 변형 밴드를 포함할 수 있다.
상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 상기 회전 축에 가까워지는 방향 또는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 변형 가능하다.
상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트의 슬라이더가 상기 회전 축에 가까워지는 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 다른 하나의 변형 파트의 슬라이더는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 할 수 있다.
상기 변형 밴드는, 수증기와 반응하지 않는 비활성 레이어; 및 상기 비활성 레이어에 면접촉한 상태로 연결되고 상기 수증기와 반응하여 변형되는 활성 레이어를 포함할 수 있다.
상기 로드는, 상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 베이스를 지지하는 로드 바디; 및 상기 로드 바디에 형성되고, 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고 상기 슬라이더의 이동을 안내하는 가이드를 포함할 수 있다.
상기 가이드는 상기 로드 바디의 길이 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 변형되어, 상기 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부로 이동하고 상기 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 상기 로드가 회전할 수 있다.
상기 베이스는 상기 로드에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는, 공간적 수분 구배가 마련된 곳에 설치되어, 스스로 피드백을 통해 계속해서 움직임을 반복할 수 있다.
일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는 시간에 따른 습도 구배를 이용하는 것이 아니라 공간적 습도 구배를 이용하므로, 외부에서 습도를 일정한 주기로 조절해주지 않아도 되고, 자연의 시간에 따른 습도 변화 주기와 비교할 때 상대적으로 빠른 속도로 장치가 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치는 습도에 따른 변형이 액츄에이터의 위치를 변화시키므로, 자연 에너지를 수집하여 토크로 변환하는 것이 가능하다.
도 1은 일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 변형 파트를 확대 도시한 측면도이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시 예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시 예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성 요소와, 공동적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 변형 파트를 확대 도시한 측면도이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치(이하, "에너지 수확 장치"라고 함)는 주변 습도에 따라서 지속적으로 피드백을 통해 움직임을 반복할 수 있다.
에너지 수확 장치(100)는 무게 중심의 편심(eccentric center of mass)을 이용하여, 외부의 동력을 요구하지 않은 상태로 지속적으로 움직임을 수행할 수 있다. 에너지 수확 장치(100)는 챔버(11), 로드(12), 제 1 변형 파트(13) 및 제 2 변형 파트(14)를 포함할 수 있다.
챔버(11)는 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디(111)와, 챔버 바디(111)에 형성되는 회전 축(112)을 포함할 수 있다. 챔버 바디(111)의 내부에 마련된 수용 공간(S1)의 습도는 챔버 바디(111)의 외부에 마련된 공간(S2)의 습도와 상이할 수 있다. 이하, 챔버 바디(111)의 수용 공간(S1)의 습도가 챔버 바디(111)의 외부 공간(S2)의 습도 보다 높은 상황을 중심으로 설명하기로 하나, 그 역에서도 에너지 수확 장치(100)는 동일한 원리로 구동될 수 있음을 밝혀 둔다.
공간(S1) 및 공간(S2)의 습도는 시간이 지나더라도 대략적으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 공간(S2)은 대기(atmosphere) 중일 수 있으며, 공간(S1)은 상대적으로 높은 습도가 유지되는 영역일 수 있다. 다시 말하면, 공간(S1) 및 공간(S2)의 습도 차이는 유지될 수 있다. 공간(S1)은 상대적으로 높은 습도 상태를 유지할 수 있고, 공간(S2)은 상대적으로 낮은 습도 상태를 유지할 수 있다.
로드(12)는 회전 축(112)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 로드(12)의 일단은 공간(S1)에 마련될 수 있고, 타단은 공간(S2)에 마련될 수 있다. 다시 말하면, 로드(12)의 일부는 높은 습도 분위기에 노출될 수 있고, 다른 일부는 낮은 습도 분위기에 노출될 수 있다. 로드(12)는 로드 바디(121)와, 로드 바디(121)에 형성되는 가이드(122a, 122b)를 포함할 수 있다. 제 1 가이드(122a)는 후술하는 제 1 슬라이더(132)의 슬라이딩을 가이드하고, 제 2 가이드(122b)는 후술하는 제 2 슬라이더(142)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다. 제 1 가이드(122a)는 제 1 베이스(131)와 회전 축(112) 사이에 형성되고, 제 2 가이드(122b)는 제 2 베이스(141)와 회전 축(112) 사이에 형성될 수 있다. 가이드(122a, 122b)는 로드 바디(121)의 길이 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
제 1 변형 파트(13)는 로드(12)의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형될 수 있다. 제 2 변형 파트(14)는 로드(12)의 타측에 연결되고, 회전 축(112)을 중심으로 제 1 변형 파트(13)의 반대편에 마련될 수 있다.
제 1 변형 파트(13) 및 제 2 변형 파트(14) 중 어느 하나의 변형 파트가 챔버(11)의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 챔버(11)의 외부에 마련된 상태에서, 제 1 변형 파트(13) 및 제 2 변형 파트(14) 각각은 변형되어, 어느 하나의 변형 파트가 챔버의 외부로 이동하고 다른 하나의 변형 파트가 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 로드(12)가 회전할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 변형 파트(13)가 챔버(11)의 내부에 마련되고, 제 2 변형 파트(14)가 챔버(11)의 외부에 마련된 상태에서, 로드(12)는, 제 1 변형 파트(13)가 챔버(11)의 외부로 이동하고 제 2 변형 파트(14)가 챔버(11)의 내부로 이동하도록 회전할 수 있다.
로드(12)의 회전은 변형 파트(13, 14)의 변형에 의해 구현될 수 있다. 변형 파트(13, 14)의 변형은 로드(12) 및 변형 파트(13, 14)를 포함한 구조의 무게 중심을 이동시킬 수 있다.
제 1 변형 파트(13)는 로드(12)에 연결되는 제 1 베이스(131)와, 제 1 베이스(131) 및 회전 축(112) 사이에 마련되고 로드(12)를 따라 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더(132)와, 제 1 베이스(131) 및 제 1 슬라이더(132)를 연결하는 제 1 변형 밴드(133)를 포함할 수 있다.
제 2 변형 파트(14)는 로드(12)에 연결되는 제 2 베이스(141)와, 제 2 베이스(141) 및 회전 축(112) 사이에 마련되고 로드(12)를 따라 슬라이딩 가능한 제 2 슬라이더(142)와, 제 2 베이스(141) 및 제 2 슬라이더(142)를 연결하는 제 2 변형 밴드(143)를 포함할 수 있다.
제 1 변형 파트(13) 및 제 2 변형 파트(14) 각각은 회전 축(112)에 가까워지는 방향 또는 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 변형 가능하다. 제 1 변형 파트(13) 및 제 2 변형 파트(14)는 구성이 동일할 수 있다. 이하 제 2 변형 파트(14)를 중심으로 변형 파트를 설명하기로 한다. 해당 설명은 제 1 변형 파트(13)에도 그대로 적용될 수 있음을 밝혀 둔다. 제 1 베이스(131) 및 제 2 베이스(141)는 베이스로, 제 1 슬라이더(132) 및 제 2 슬라이더(142)는 슬라이더로, 제 1 변형 밴드(133) 및 제 2 변형 밴드(143)는 변형 밴드로 지칭될 수 있음을 밝혀 둔다.
베이스(141)는 로드 바디(121)에 연결될 수 있다. 베이스(141)는 로드 바디(121)에 D1 방향으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 베이스(141)는 변형 밴드(143)의 일단을 지지할 수 있고, 변형 밴드(143)가 변형되는 동안 베이스(141)는 로드 바디(121)에 대해 회전하여 변형 밴드(143)에 의도하지 않은 변형이 발생하는 것을 감소 또는 차단할 수 있다.
슬라이더(142)는 로드 바디(121)에 형성된 가이드(122)를 따라 슬라이딩 가능하다. 예를 들어, 슬라이더(142)는 로드 바디(121)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하다. 슬라이더(142)는 챔버(11) 내부에 마련된 상태에서 회전 축(112)에 가까워지는 방향으로 슬라이딩 하고, 챔버(11) 외부에 마련된 상태에서 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 할 수 있다.
변형 밴드(143)는 비활성 레이어(143a)와, 활성 레이어(143b)를 포함할 수 있다. 비활성 레이어(143a)는 수증기와 반응하지 않을 수 있다. 활성 레이어(143b)는 비활성 레이어(143a)에 면접촉한 상태로 연결되고, 수증기와 반응하여 변형될 수 있다. 예를 들어, 변형 밴드(143)는 아래와 같은 방식으로 제작될 수 있다.
1. 10 wt% PEO 수용액이 들어있는 주사기에 25-gauge needle을 장착한다.
2. Needle 앞에 회전형 콜렉터를 설치하고 일정한 각속도로 회전시킨다.
3. Needle에 고전압 (예를 들어, 11.2 kV)을 인가하고, 회전형 콜렉터에는 0 V를 인가한다.
4. syringe pump를 이용해 PEO 수용액을 일정한 유량으로 토출한다. (회전하는 콜렉터의 선 속도와 분출되는 고분자 젯의 속도가 같게 한다)
5. 제작된 PEO 나노섬유 시트에 PI tape(본원에서, "비활성 레이어")를 부착하여 콜렉터에서 떼면 이중층이 완성된다.
변형 밴드(143)는 상대적으로 높은 습도 영역에서 수증기를 흡수하여, 곡률이 증가하는 방향으로 변형될 수 있다(도 2의 (A)
Figure 112020134325688-pat00001
(B)). 변형 밴드(143)가 곡률이 증가하는 방향으로 변형될 경우, 변형 밴드(143)의 일단을 지지하는 베이스(141)는 로드 바디(121)에 회전 가능하게 연결되어 있으므로, 변형 밴드(143)의 일단은 그 위치가 고정될 수 있다. 한편, 변형 밴드(143)의 타단을 지지하는 슬라이더(142)는 로드 바디(121)를 따라 슬라이딩 가능하므로, 변형 밴드(143)는 회전 축(112)에 가까워지는 방향으로 변형될 수 있다. 변형 밴드(143) 자체의 무게 중심은 회전 축(112)에 가까워지는 방향으로 이동될 수 있다.
변형 밴드(143)는 상대적으로 낮은 습도 영역에서 수증기를 배출하여, 곡률이 감소하는 방향으로, 다시 말하면 평평해 지는 방향으로 변형될 수 있다(도 2의 (B)
Figure 112020134325688-pat00002
(A)). 변형 밴드(143)가 곡률이 감소하는 방향으로 변형될 경우, 변형 밴드(143)의 일단을 지지하는 베이스(141)는 로드 바디(121)에 회전 가능하게 연결되어 있으므로, 변형 밴드(143)의 일단은 그 위치가 고정될 수 있다. 한편, 변형 밴드(143)의 타단을 지지하는 슬라이더(142)는 로드 바디(121)를 따라 슬라이딩 가능하므로, 변형 밴드(143)는 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 변형될 수 있다. 변형 밴드(143) 자체의 무게 중심은 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 공간(S1)에 마련된 제 1 변형 파트(13)는 회전 축(112)에 가까워지는 방향으로 변형되고, 공간(S2)에 마련된 제 2 변형 파트(14)는 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 변형될 수 있다. 도 1의 상태에서는, 로드(12) 및 변형 파트(13, 14)로 구성된 부분의 무게 중심이 회전 축(112)으로부터 제 1 변형 파트(13) 쪽을 향해 치우치게 위치하지만, 도 3의 상태에서는, 무게 중심이 제 2 변형 파트(14) 쪽을 향하여 이동하게 되어, 로드(12) 및 변형 파트(13, 14)로 구성된 부분의 무게 중심이 회전 축(112)으로부터 제 2 변형 파트(14) 쪽을 향해 치우치게 위치하게 된다. 이 경우, 로드(12)는 도 3의 화살표로 표시한 것처럼, 제 2 변형 파트(14)가 챔버(11) 내부 공간(S1)으로 이동하고, 제 1 변형 파트(13)가 챔버(11) 외부 공간(S2)으로 이동하는 방향으로 회전할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 공간(S2)에 마련된 제 1 변형 파트(13)는 회전 축(112)으로부터 멀어지는 방향으로 변형되고, 공간(S1)에 마련된 제 2 변형 파트(14)는 회전 축(112)에 가까워지는 방향으로 이동할 수 있다. 로드(12) 및 변형 파트(13, 14)로 구성된 부분의 무게 중심이 회전 축(112)으로부터 제 2 변형 파트(14) 쪽으로 치우친 위치로부터, 제 1 변형 파트(13) 쪽으로 치우친 위치로 이동하게 된다. 이 경우, 로드(12)는 도 5의 화살표로 표시한 것처럼, 제 1 변형 파트(13)가 다시 챔버(11) 내부 공간(S1)으로 이동하는 방향으로, 제 2 변형 파트(14)가 다시 챔버(11) 외부 공간(S2)으로 이동하는 방향으로 회전할 수 있다.
앞서 설명한 에너지 수확 장치(100)는, 공간적 수분 구배가 마련된 곳에 설치되어, 스스로 피드백을 통해 계속해서 움직임을 반복할 수 있다. 또한, 에너지 수확 장치(100)는, 시간에 따른 습도 구배를 이용하는 것이 아니라 공간적 습도 구배를 이용하므로, 외부에서 습도를 일정한 주기로 조절해주지 않아도 되고, 자연의 시간에 따른 습도 변화 주기와 비교할 때 상대적으로 빠른 속도로 장치가 동작할 수 있다. 또한, 에너지 수확 장치(100)는, 습도에 따른 변형이 액츄에이터의 위치를 변화시키므로, 자연 에너지를 수집하여 토크로 변환하는 것이 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디에 형성되는 회전 축을 포함하는 챔버;
    상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되는 로드;
    상기 로드의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형되는 제 1 변형 파트; 및
    상기 로드의 타측에 연결되고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 제 1 변형 파트의 반대편에 마련되는 제 2 변형 파트를 포함하고,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 변형되어, 상기 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부로 이동하고 상기 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 상기 로드가 회전하고,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트는,
    상기 로드에 연결되는 베이스;
    상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고, 상기 로드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및
    상기 베이스 및 슬라이더를 연결하는 변형 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 상기 회전 축에 가까워지는 방향 또는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 변형 가능한 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더는, 상기 챔버의 내부에 마련된 상태에서 상기 회전 축에 가까워지는 방향으로 슬라이딩 하고, 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 밴드는,
    수증기와 반응하지 않는 비활성 레이어; 및
    상기 비활성 레이어에 면접촉한 상태로 연결되고 상기 수증기와 반응하여 변형되는 활성 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변형 밴드는, 상기 활성 레이어가 상기 수증기와 반응할 경우 곡률이 커지는 방향으로 변형되는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드는,
    상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 베이스를 지지하는 로드 바디; 및
    상기 로드 바디에 형성되고, 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고 상기 슬라이더의 이동을 안내하는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 로드 바디의 길이 방향과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 로드에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  10. 내부에 수용 공간을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디에 형성되는 회전 축을 포함하는 챔버;
    상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되는 로드;
    상기 로드의 일측에 연결되고, 습도에 따라 변형되는 제 1 변형 파트; 및
    상기 로드의 타측에 연결되고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 제 1 변형 파트의 반대편에 마련되는 제 2 변형 파트를 포함하고,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은,
    상기 로드에 연결되는 베이스;
    상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고, 상기 로드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및
    상기 베이스 및 슬라이더를 연결하는 변형 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 상기 회전 축에 가까워지는 방향 또는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 변형 가능한 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트의 슬라이더가 상기 회전 축에 가까워지는 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 다른 하나의 변형 파트의 슬라이더는 상기 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 변형 밴드는,
    수증기와 반응하지 않는 비활성 레이어; 및
    상기 비활성 레이어에 면접촉한 상태로 연결되고 상기 수증기와 반응하여 변형되는 활성 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 로드는,
    상기 회전 축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 베이스를 지지하는 로드 바디; 및
    상기 로드 바디에 형성되고, 상기 베이스 및 회전 축 사이에 마련되고 상기 슬라이더의 이동을 안내하는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 로드 바디의 길이 방향과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 중 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부에 마련되고 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부에 마련된 상태에서, 상기 제 1 변형 파트 및 제 2 변형 파트 각각은 변형되어, 상기 어느 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 외부로 이동하고 상기 다른 하나의 변형 파트가 상기 챔버의 내부로 이동하는 방향으로 상기 로드가 회전하는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 로드에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 공간적 수분 구배를 이용한 지속적 에너지 수확 장치.
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