KR102614081B1 - Energy self-sufficient power supply system - Google Patents

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Abstract

다양한 외부 기기를 이용하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모할 수 있는 에너지 자립형 전력 공급 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명은 다양한 외부 기기로부터 전력 변환의 부산물로서 발생하는 온수, 산소 등의 자원을 순환하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모하고, 남는 전력을 판매함으로써 시스템 사용자의 수익 창출을 이뤄낼 수 있다.
An energy-independent power supply system and method that can save energy and improve efficiency by using various external devices are disclosed.
The present invention promotes energy savings and improved use efficiency by circulating resources such as hot water and oxygen generated as by-products of power conversion from various external devices, and can generate profits for system users by selling the remaining power.

Description

에너지 자립형 전력 공급 시스템{ENERGY SELF-SUFFICIENT POWER SUPPLY SYSTEM}Energy self-sufficient power supply system {ENERGY SELF-SUFFICIENT POWER SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 에너지 자립형 전력 공급 시스템 및 그 방법으로서, 다양한 외부 기기를 이용하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모할 수 있는 에너지 자립형 전력 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy-independent power supply system and method that can save energy and improve efficiency by using various external devices.

현재 전 세계적으로 소비되는 에너지는 대부분이 화석원료인 석유 및 석탄으로 이루어지며, 특히 자동차의 경우 휘발류 또는 경유와 같은 유류를 화석연료를 이용하는 것이 전부라고 해도 무방할 정도이다.Currently, most of the energy consumed worldwide is made up of fossil fuels such as oil and coal, and in the case of automobiles in particular, it is safe to say that only fossil fuels such as gasoline or diesel fuel are used.

하지만 석유와 같은 화석연료는 그 매장량에 한계가 있으며, 또한 에너지를 얻기 위하여 연소시킬 때 발생하는 각종 가스 및 분진 및 연소 후 잔여물질은 환경 오염의 주범이 되고 있으며 또한 요즘 가장 이슈가 되고 있는 지구온난화의 주범이라고 할 수 있다.However, fossil fuels such as oil have limited reserves, and various gases, dust, and post-combustion residues generated when burned to obtain energy are the main cause of environmental pollution, and global warming is a hot topic these days. It can be said to be the main culprit.

지구 온난화 현상이 점점 심각해짐에 따라 전 세계적으로 친환경적인 그린(Green) 정책을 수립하여 그 실천에 노력하고 있으며, 그 일환으로 자동차 분야에서도 휘발유나 디젤 등과 같은 화석 원료 대신에 탄소를 배출하지 않는 전기 에너지를 이용한 자동차의 개발에 박차를 가하고 있다.As the global warming phenomenon becomes increasingly serious, efforts are being made to establish and implement eco-friendly green policies around the world, and as part of this, in the automobile sector, carbon-free electricity is used instead of fossil fuels such as gasoline and diesel. We are accelerating the development of cars that use energy.

그러나, 전기 자동차의 경우 충전지(배터리)에 저장된 전기 에너지를 다 사용하고 나면 다시 충전을 해야 하는 데, 현재로서는 충전을 하기 위한 인프라(infra)가 매우 부족하고 또한 충전 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.However, in the case of electric vehicles, they must be recharged after the electric energy stored in the rechargeable battery (battery) has been used up. Currently, the infrastructure for charging is very insufficient and charging takes a long time.

또한, 전기 자동차와 더불어 수소차를 개발도 계속 진행 중이며, 전기 자동차와 마찬가지로 충전을 위한 인프라가 매우 부족하다는 단점이 있다. In addition, along with electric vehicles, the development of hydrogen vehicles is ongoing, and like electric vehicles, there is a shortcoming in the lack of infrastructure for charging.

종래 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0039886호(2020.04.17 공개)에서는 수소연료전지를 이용한 스마트팜 운영 시스템을 개시하고 있으나, 단순히 스마트팜 운영을 위해 적정 실내 환경을 유지하기 위한 자원으로서 연료전지 시스템을 이용하고 있는바 상술한 단점을 개선하거나 극복하는 방법을 개시하고 있지 않다.Previously, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0039886 (published on April 17, 2020) discloses a smart farm operation system using hydrogen fuel cells, but the fuel cell is simply used as a resource to maintain an appropriate indoor environment for smart farm operation. Although the system is being used, there is no disclosure of a method to improve or overcome the above-mentioned shortcomings.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0039886호(2020.04.17 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0039886 (published on April 17, 2020)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 다양한 외부 기기로부터 전력 변환의 부산물로서 발생하는 온수, 산소 등의 자원을 순환하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모하고, 남는 전력을 판매함으로써 시스템 사용자의 수익 창출을 이뤄낼 수 있으며, 전력 공급이 원활하지 못하는 지역에서 해당 시스템을 구축함으로써, 전력 생산을 위한 시스템 구축 비용을 절감시킬 수 있는 에너지 자립형 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the first purpose of the present invention to solve these problems is to save energy and improve efficiency by circulating resources such as hot water and oxygen generated as by-products of power conversion from various external devices, and to sell the remaining power. It provides an energy-independent power supply system that can generate profits for system users and reduce the cost of building a system for power production by building the system in areas where power supply is difficult.

그리고 본 발명의 두 번째 목적은 다양한 외부 기기로부터 전력 변환의 부산물로서 발생하는 온수, 산소 등의 자원을 순환하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모하고, 남는 전력을 판매함으로써 시스템 사용자의 수익 창출을 이뤄낼 수 있으며, 전력 공급이 원활하지 못하는 지역에서 해당 시스템을 구축함으로써, 전력 생산을 위한 시스템 구축 비용을 절감시킬 수 있는 에너지 자립형 전력 공급 방법을 제공하는 것이다.The second purpose of the present invention is to save energy and improve use efficiency by circulating resources such as hot water and oxygen generated as by-products of power conversion from various external devices, and to generate profit for system users by selling the remaining power. By building the system in areas where power supply is difficult, it provides an energy-independent power supply method that can reduce the cost of building a system for power production.

상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부로부터 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장부와, 상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받고, 공급받은 수소를 이용하여, 수소 전기차에 수소를 공급하는 수소 충전부와, 상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받고, 외부로부터 산소를 공급받아 온수 및 DC 저전압을 생성하는 연료전지 스택과, DC 저전압을 공급하는 태양광 패널 및 상기 연료전지 스택과 태양광 패널 중 적어도 하나에서 공급된 상기 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부로부터 DC 전압을 공급받아 수전해 반응을 통해 수소 및 산소를 생성하는 수전해부를 포함하고, 상기 연료전지 스택은 상기 태양광 패널 및 수전해부 중 적어도 하나에 온수를 공급하고, 상기 태양광 패널은 태양광을 이용하여 DC 저전압을 생성하는 집광 패널과, 상기 집광 패널의 온도를 감지하는 온도 감지 모듈과, 상기 집광 패널이 태양광을 집광하여 DC 저전압을 생성하는 생성 효율을 감지하는 효율 감지 모듈과, 상기 연료전지 스택으로부터 공급받은 온수와 상기 수전해부의 담수를 저장하는 물 저장 모듈과, 상기 온도 감지 모듈의 집광 패널의 감지 온도가 기준 온도 이상이면 상기 물 저장 모듈에 저장된 물을 이용하여 상기 집광 패널의 온도를 낮추는 패널 쿨링 모듈과, 상기 효율 감지 모듈의 DC 저전압 생성 효율 감지 결과, DC 저전압 생성 효율이 기준 효율 이하일 경우, 상기 물 저장 모듈이 저장하고 있는 패널 세척에 사용할 수 있는 상태의 물을 이용하여 상기 집광 패널을 세척하는 패널 세척 모듈을 포함하는 에너지 자립형 전력 공급 시스템을 제공한다. In order to achieve the first object, the present invention includes a hydrogen storage unit that receives hydrogen from the outside and stores it, a hydrogen storage unit that receives hydrogen from the hydrogen storage unit, and uses the supplied hydrogen to supply hydrogen to a hydrogen electric vehicle. A charging unit, a fuel cell stack that receives hydrogen from the hydrogen storage unit and oxygen from the outside to generate hot water and DC low voltage, a solar panel that supplies DC low voltage, and at least one of the fuel cell stack and the solar panel. It includes a converter unit that converts the DC low voltage supplied from one source into a DC high voltage, and a water electrolysis unit that receives the DC voltage from the converter unit and generates hydrogen and oxygen through a water electrolysis reaction, and the fuel cell stack is configured to generate hydrogen and oxygen through a water electrolysis reaction. Hot water is supplied to at least one of the light panel and the water electrolysis unit, and the solar panel includes a light collection panel that generates DC low voltage using sunlight, a temperature detection module that detects the temperature of the light collection panel, and the light collection panel. An efficiency detection module that detects the production efficiency of concentrating sunlight to generate DC low voltage, a water storage module that stores hot water supplied from the fuel cell stack and fresh water from the water electrolysis unit, and a light collection panel of the temperature detection module. A panel cooling module that lowers the temperature of the light collection panel using water stored in the water storage module when the detected temperature is higher than the standard temperature, and a DC low voltage generation efficiency detection result of the efficiency detection module, when the DC low voltage generation efficiency is below the standard efficiency. , providing an energy-independent power supply system including a panel cleaning module that cleans the light collection panel using water stored in the water storage module in a state that can be used for panel cleaning.

상기 컨버터부는 충전모드로 설정된 경우, DC 버스로부터 DC 전압을 공급받아, 배터리를 충전하고, 방전모드로 설정된 경우, 상기 DC 버스에 DC 고전압을 공급할 수 있다.When set to the charging mode, the converter unit can receive DC voltage from the DC bus to charge the battery, and when set to the discharging mode, it can supply DC high voltage to the DC bus.

상기 수전해부는 생성한 수소는 상기 수소 저장부로 공급하고, 생성한 산소는 상기 연료전지 스택으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 수전해부는 외부에서 공급된 물을 정수처리하여 탈염수로 만들거나, 상기 연료전지 스택으로부터 공급받은 온수의 온도를 낮춰 상온의 물로 만드는 1차 탈염처리 모듈과, 상기 1차 탈염처리 모듈이 생성한 상온의 물을 필터링하는 마이크로 필터 및 상기 마이크로 필터를 통해 공급되는 필터링된 상온의 물로서 수전해 반응을 일으켜 수소와 산소를 생성하고 생성한 수소를 상기 수소 저장부로 공급하고, 생성한 산소를 상기 연료전지 스택으로 공급하는 수전해 처리 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 위 실시예에서, 상기 1차 탈염처리 모듈은 외부에서 공급되는 물을 역삼투압법으로 탈염처리하여 탈염수를 분리하고, 상기 수전해부는 상기 1차 탈염처리 모듈이 분리한 탈염수를 재 탈염하여 농축수를 얻는 2차 탈염처리 모듈 및 상기 2차 탈염처리 모듈의 농축수로부터 칼슘염 결정 및 소금을 분리하는 소금 분리 모듈을 더 포함할 수 있다.
The water electrolysis unit may supply the generated hydrogen to the hydrogen storage unit, and the generated oxygen may be supplied to the fuel cell stack.
In addition, in an embodiment of the present invention, the water electrolysis unit includes a primary desalination treatment module that purifies water supplied from outside to make desalinated water or lowers the temperature of hot water supplied from the fuel cell stack to make room temperature water, A micro filter filters the room temperature water produced by the primary desalination treatment module, and the filtered room temperature water supplied through the micro filter causes a water electrolysis reaction to generate hydrogen and oxygen, and supplies the generated hydrogen to the hydrogen storage unit. and may include a water electrolysis treatment module that supplies the generated oxygen to the fuel cell stack.
In addition, in the above embodiment, the primary desalination treatment module desalinates water supplied from the outside using reverse osmosis to separate desalinated water, and the water electrolysis unit re-desalinates the desalinated water separated by the first desalination treatment module. It may further include a secondary desalination treatment module for obtaining concentrated water and a salt separation module for separating calcium salt crystals and salt from the concentrated water of the secondary desalination treatment module.

상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수소 저장부가 수소 충전부로 수소를 공급하는 단계, 상기 수소 충전부는 상기 수소 저장부로부터 공급받는 수소를 이용하여 수소 전기차에 수소를 공급하는 단계, 연료전지 스택이 상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받는 단계, 상기 연료전지 스택이 외부로부터 산소를 공급받는 단계, 상기 연료전지 스택이 상기 수소 및 산소를 이용하여 온수 및 DC 저전압을 생성하는 단계 및 컨버터부가 상기 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환하는 단계를 포함하는 에너지 자립형 전력 공급 방법을 제공한다.In order to achieve the second object, the present invention includes the steps of supplying hydrogen from a hydrogen storage unit to a hydrogen charging unit, supplying hydrogen to a hydrogen electric vehicle using hydrogen supplied from the hydrogen storage unit by the hydrogen charging unit, and providing a fuel cell. A step of the stack receiving hydrogen from the hydrogen storage unit, a step of receiving oxygen from the outside of the fuel cell stack, a step of the fuel cell stack generating hot water and DC low voltage using the hydrogen and oxygen, and a converter unit producing hot water and DC low voltage using the hydrogen and oxygen. An energy-independent power supply method comprising converting DC low voltage to DC high voltage is provided.

상기 컨버터부가 상기 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환하는 단계는 상기 컨버터부가 충전모드로 설정된 경우, 상기 컨버터부가 DC 버스로부터 DC 전압을 공급받아 배터리를 충전하는 단계, 상기 컨버터부가 방전모드로 설정된 경우, 상기 컨버터부가 상기 DC 버스에 DC 고전압을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The step of converting the DC low voltage into a DC high voltage by the converter unit is when the converter unit is set to a charging mode, the step of charging the battery by receiving a DC voltage from the DC bus by the converter unit, and when the converter unit is set to a discharge mode, the step of charging the battery. The converter unit may include supplying a DC high voltage to the DC bus.

상기 컨버터부가 상기 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환하는 단계는 수전해부가 상기 상기 컨버터부로부터 DC 전압을 공급받는 단계, 상기 수전해부가 상기 DC 전압을 이용하여 수전해 반응을 통해 수소 및 산소를 생성하는 단계, 상기 수전해부가 생성한 수소를 상기 수소 저장부로 공급하는 단계 및 상기 수전해부가 생성한 산소를 상기 연료전지 스택으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The converter converting the DC low voltage into DC high voltage includes the water electrolysis unit receiving a DC voltage from the converter unit, and the water electrolysis unit generating hydrogen and oxygen through a water electrolysis reaction using the DC voltage. It may include supplying hydrogen generated by the water electrolysis unit to the hydrogen storage unit and supplying oxygen generated by the water electrolysis unit to the fuel cell stack.

상기에서 설명한 에너지 자립형 전력 공급 시스템 및 그 방법에 의하면, 다양한 외부 기기로부터 전력 변환의 부산물로서 발생하는 온수, 산소 등의 자원을 순환하여 에너지 절감 및 사용 효율 향상을 도모하고, 남는 전력을 판매함으로써 시스템 사용자의 수익 창출을 이뤄낼 수 있으며, 전력 공급이 원활하지 못하는 지역에서 해당 시스템을 구축함으로써, 전력 생산을 위한 시스템 구축 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.According to the energy self-sufficient power supply system and method described above, resources such as hot water and oxygen generated as by-products of power conversion from various external devices are circulated to save energy and improve use efficiency, and sell the remaining power to the system. It can generate profits for users, and by building the system in areas where power supply is difficult, it has the effect of reducing the cost of building a system for power production.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 에너지 자립형 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구성인 컨버터부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구성인 태양광 패널의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구성인 수전해부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 에너지 자립형 전력 공급 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 도면이다.
Figure 1 is a diagram showing the schematic configuration of an energy self-sufficient power supply system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the schematic configuration of a converter unit, which is one component of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the schematic configuration of a solar panel, which is one component of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the schematic configuration of a water electrolysis unit, which is one component of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a schematic flow of an energy self-sufficient power supply method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 사용자의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in this specification and claims are not to be construed limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain the user's invention in the best way. It must be interpreted based on the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…기”, “…단”, “모듈”, “장치” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. In addition, “…” stated in the specification. wealth", "… energy", "… However, terms such as “module”, “device”, etc. refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented through a combination of hardware and/or software.

본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 실시 예들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in the embodiments of the present invention will be briefly described, and the embodiments will be described in detail.

본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시 예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the embodiments of the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. . In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant embodiments. Therefore, the terms used in the present embodiments should not be defined simply as the names of the terms, but should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present embodiments.

본 발명의 실시 예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. In embodiments of the present invention, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.

또한, 본 발명의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Additionally, in embodiments of the present invention, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in the embodiments of the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but It should be understood that it does not exclude in advance the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 본 발명의 실시 예에서, '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의'모듈' 혹은 복수의'부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.Additionally, in an embodiment of the present invention, a 'module' or 'unit' performs at least one function or operation and may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of 'modules' or a plurality of 'units' may be integrated into at least one module and implemented with at least one processor, except for 'modules' or 'units' that need to be implemented with specific hardware.

또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, in an embodiment of the present invention, when a part is said to be "connected" to another part, this is not only the case when it is "directly connected", but also when it is "electrically connected" with another element in between. Also includes cases where there are.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 에너지 자립형 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 컨버터부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 구성인 태양광 패널의 개략적인 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 구성인 수전해부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an energy self-sufficient power supply system as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a converter unit as an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an energy self-sufficient power supply system as an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the schematic configuration of a solar panel, and Figure 4 is a diagram showing the schematic configuration of a water electrolysis unit, which is a component of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 에너지 자립형 전력 공급 시스템은 수소 저장부(100), 수소 충전부(200), 연료전지 스택(300), 컨버터부(400), DC 버스(500), 배터리(600), 수전해부(700), AC 그리드(800) 및 태양광 패널(900)을 포함할 수 있고, 컨버터부(400)는 제1DC/DC 컨버터(410), 제2DC/DC 컨버터(420), 제3DC/DC 컨버터(430), 제4DC/DC 컨버터(440), 제5DC/DC 컨버터(450), 제1AC/DC 컨버터(460), 제2AC/DC 컨버터(470) 및 DC/AC 인버터(480)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 to 4, the energy self-sufficient power supply system includes a hydrogen storage unit 100, a hydrogen charging unit 200, a fuel cell stack 300, a converter unit 400, a DC bus 500, and a battery 600. ), a water electrolysis unit 700, an AC grid 800, and a solar panel 900, and the converter unit 400 includes a first DC/DC converter 410, a second DC/DC converter 420, The 3rd DC/DC converter 430, the 4th DC/DC converter 440, the 5th DC/DC converter 450, the 1st AC/DC converter 460, the 2nd AC/DC converter 470, and the DC/AC inverter ( 480) may be included.

그리고 태양광 패널(900)은 집광 패널(910), 온도 감지 모듈(920), 효율 감지 모듈(930), 물 저장 모듈(940), 패널 쿨링 모듈(950) 및 패널 세척 모듈(960)을 포함할 수 있고, 수전해부(700)는 1차 탈염처리 모듈(710), 2차 탈염처리 모듈(720), 소금 분리 모듈(730), 마이크로 필터(740) 및 수전해 처리 모듈(750)을 포함할 수 있다.And the solar panel 900 includes a light collection panel 910, a temperature detection module 920, an efficiency detection module 930, a water storage module 940, a panel cooling module 950, and a panel cleaning module 960. It can be done, and the water electrolysis unit 700 includes a primary desalination treatment module 710, a secondary desalination treatment module 720, a salt separation module 730, a micro filter 740, and a water electrolysis treatment module 750. can do.

보다 구체적으로, 수소 저장부(100)는 외부로부터 수소를 공급받을 수 있고, 공급받은 수소를 저장할 수 있다.More specifically, the hydrogen storage unit 100 can receive hydrogen from the outside and store the supplied hydrogen.

여기서, 수소 저장부(100)는 외부로부터 직접적으로 수소를 공급받을 수 있고, 외부로부터 LPG, LNG, 바이오 가스 등을 공급받을 경우, 개질기를 통해 LPG, LNG, 바이오 가스 등으로부터 수소를 추출할 수 있으며, LPG, LNG, 바이오 가스 등으로부터 추출한 수소를 저장할 수 있다.Here, the hydrogen storage unit 100 can receive hydrogen directly from the outside, and when receiving LPG, LNG, bio gas, etc. from the outside, hydrogen can be extracted from LPG, LNG, bio gas, etc. through a reformer. It can store hydrogen extracted from LPG, LNG, bio gas, etc.

그리고 수소 충전부(200)는 수소 저장부(100)로부터 수소를 공급받을 수 있고, 공급받은 수소를 이용하여 수소 전기차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle)에 수소를 공급할 수 있다.In addition, the hydrogen charging unit 200 can receive hydrogen from the hydrogen storage unit 100, and can supply hydrogen to a fuel cell electric vehicle (FCEV) using the supplied hydrogen.

또한, 연료전지 스택(300)은 수소 저장부(100)로부터 수소를 공급받을 수 있고, 외부로부터 산소를 공급받을 수 있으며, 공급받은 수소 및 산소를 이용하여 온수 및 DC 저전압을 생성할 수 있다.Additionally, the fuel cell stack 300 can receive hydrogen from the hydrogen storage unit 100 and oxygen from the outside, and can generate hot water and DC low voltage using the supplied hydrogen and oxygen.

연료전지 스택(300)이 생성한 온수는 사용자가 난방으로써 활용할 수 있다.The hot water generated by the fuel cell stack 300 can be used by users as heating.

또한, 연료전지 스택(300)은 생성한 온수를 태양광 패널(900) 및 수전해부(700) 중 적어도 하나로 공급할 수 있다.Additionally, the fuel cell stack 300 may supply the generated hot water to at least one of the solar panel 900 and the water electrolysis unit 700.

그리고 컨버터부(400)는 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환할 수 있다.And the converter unit 400 can convert DC low voltage into DC high voltage.

보다 구체적으로, 제1DC/DC 컨버터(410)는 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환할 수 있으며, 단방향 DC/DC 승압형 컨버터로 구성될 수 있다.More specifically, the first DC/DC converter 410 can convert DC low voltage to DC high voltage and may be configured as a unidirectional DC/DC boost converter.

또한, 컨버터부(400)가 충전모드로 설정된 경우, DC 버스(500)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있고, 공급받은 DC 전압으로 배터리(600)를 충전할 수 있다.Additionally, when the converter unit 400 is set to the charging mode, DC voltage can be supplied from the DC bus 500, and the battery 600 can be charged with the supplied DC voltage.

보다 구체적으로, 제2DC/DC 컨버터(420)가 충전모드로 설정된 경우, 제2DC/DC 컨버터(420)는 DC 버스(500)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있고, 공급받은 DC 전압으로 배터리(600)를 충전할 수 있다.More specifically, when the second DC/DC converter 420 is set to the charging mode, the second DC/DC converter 420 can receive DC voltage from the DC bus 500, and the battery 600 can use the supplied DC voltage. ) can be charged.

그리고 컨버터부(400)가 방전모드로 설정된 경우, DC 버스(500)에 DC 고전압을 공급할 수 있다.And when the converter unit 400 is set to the discharge mode, DC high voltage can be supplied to the DC bus 500.

보다 구체적으로, 제2DC/DC 컨버터(420)가 방전모드로 설정된 경우, 제2DC/DC 컨버터(420)는 DC 버스(500)에 DC 고전압을 공급할 수 있다.More specifically, when the second DC/DC converter 420 is set to the discharge mode, the second DC/DC converter 420 may supply a DC high voltage to the DC bus 500.

또한, 수전해부(700)는 컨버터부(400)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있고, 공급받은 DC 전압을 이용하여 수전해 반응을 일으킬 수 있으며, 수전해 반응을 통해 수소 및 산소를 생성할 수 있다.In addition, the water electrolysis unit 700 can receive DC voltage from the converter unit 400, can cause a water electrolysis reaction using the supplied DC voltage, and can generate hydrogen and oxygen through the water electrolysis reaction. .

보다 구체적으로, 제3DC/DC 컨버터(430)는 DC 버스(500)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있으며, 수전해부(700)는 제3DC/DC 컨버터(430)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있다.More specifically, the third DC/DC converter 430 can receive DC voltage from the DC bus 500, and the water electrolysis unit 700 can receive DC voltage from the third DC/DC converter 430.

그리고 제3DC/DC 컨버터(430)는 단방향 승강압 컨버터로 구성될 수 있다. And the third DC/DC converter 430 may be configured as a unidirectional step-up/download converter.

여기서, 수전해부(700)는 외부로부터 물을 공급받을 수 있으며, 외부로부터 공급되는 물은 탈염수일 수 있다.Here, the water electrolysis unit 700 may receive water from the outside, and the water supplied from the outside may be desalinated water.

또한, 수전해부(700)는 외부로부터 수돗물을 공급받을 수 있으며, 수돗물을 공급받을 경우, 수전해부(700)는 1차 탈염처리 모듈(710)을 통해 수돗물을 정수처리하여 탈염수로 만들 수 있으며, 수전해부(700)는 정수처리된 탈염수를 이용하여,수전해 반응을 일으킬 수 있다.In addition, the water electrolysis unit 700 can receive tap water from the outside, and when supplied with tap water, the water electrolysis unit 700 can purify the tap water through the primary desalination treatment module 710 to make it into desalinated water, The water electrolysis unit 700 can cause a water electrolysis reaction using purified demineralized water.

또한, 1차 탈염처리 모듈(710)은 연료전지 스택(300)으로부터 공급받은 온수의 온도를 낮춰 상온의 물로 만들 수 있으며, 마이크로 필터(740)는 1차 탈염처리 모듈(710)이 생성한 상온의 물을 필터링하여 수전해 처리 모듈(750)로 공급할 수 있다.In addition, the primary desalination treatment module 710 can lower the temperature of the hot water supplied from the fuel cell stack 300 to make it room temperature water, and the micro filter 740 can use the room temperature water generated by the primary desalination treatment module 710. The water can be filtered and supplied to the water electrolysis treatment module 750.

보다 구체적으로, 1차 탈염처리 모듈(710)은 냉각 모듈(미도시)를 포함할 수 있으며, 냉각 모듈(미도시)은 연료전지 스택(300)으로부터 공급받은 온수의 온도를 낮춰 상온의 물로 만들 수 있다.More specifically, the primary desalination treatment module 710 may include a cooling module (not shown), which lowers the temperature of the hot water supplied from the fuel cell stack 300 to make it room temperature water. You can.

여기서, 수전해 처리 모듈(750)은 정수처리된 탈염수를 이용하여,수전해 반응을 일으킬 수 있으며, 마이크로 필터(740)로부터 공급받은 필터링된 상온의 물을 이용하여 수전해 반응을 일으킬 수 있다.Here, the water electrolysis treatment module 750 can cause a water electrolysis reaction using purified demineralized water, and can cause a water electrolysis reaction using filtered room temperature water supplied from the micro filter 740.

그리고 1차 탈염처리 모듈(710)은 외부로부터 해양심층수를 공급받을 수 있고, 공급받은 해양심층수를 역삼투압법으로 탈염처리를 하여 탈염수를 분리할 수 있다.In addition, the primary desalination treatment module 710 can receive deep ocean water from the outside, and separate the desalinated water by desalting the supplied deep ocean water using reverse osmosis.

또한, 2차 탈염처리 모듈(720)은 1차 탈염처리 모듈(710)이 분리한 탈염수를 재 탈염하여 얻는 농축수를 얻을 수 있고, 소금 분리 모듈(730)은 농축수로부터 칼슘염 결정 및 소금을 분리할 수 있다.In addition, the secondary desalination module 720 can obtain concentrated water obtained by re-desalting the desalinated water separated by the primary desalination module 710, and the salt separation module 730 can obtain calcium salt crystals and salt from the concentrated water. can be separated.

분리된 소금은 외부로 판매함으로써 사업소득을 발생시킬 수 있다.The separated salt can generate business income by selling it externally.

그리고 소금 분리 모듈(730)은 분리된 칼슘염 결정으로부터 소금과 탄산칼슘을 제거하여 칼슘염을 획득할 수 있다. And the salt separation module 730 can obtain calcium salt by removing salt and calcium carbonate from the separated calcium salt crystals.

또한, 마이크로 필터(740)는 칼슘염을 일반 정제수와 혼합하여 필터링할 수 있으며, 필터링한 물의 부유물질을 제거하여 담수를 획득할 수 있다.Additionally, the micro filter 740 can filter calcium salts by mixing them with general purified water, and obtain fresh water by removing suspended solids in the filtered water.

마이크로 필터(740)는 획득한 담수를 태양광 패널로 공급할 수 있다.The micro filter 740 can supply the obtained fresh water to the solar panel.

그리고 수전해부(700)는 생성한 수소를 수소 저장부(100)로 공급할 수 있고, 생성한 산소를 연료전지 스택(300)으로 공급할 수 있다.Additionally, the water electrolysis unit 700 can supply the generated hydrogen to the hydrogen storage unit 100 and supply the generated oxygen to the fuel cell stack 300.

보다 구체적으로 수전해 처리 모듈(750)은 정수처리된 탈염수를 이용하여,수전해 반응을 일으킬 수 있으며, 생성한 수소를 수소 저장부(100)로 공급할 수 있고, 생성한 산소를 연료전지 스택(300)으로 공급할 수 있다.More specifically, the water electrolysis treatment module 750 can cause a water electrolysis reaction using purified demineralized water, supply the generated hydrogen to the hydrogen storage unit 100, and use the generated oxygen in a fuel cell stack ( 300) can be supplied.

또한, 연료전지 스택(300)은 수소 저장부(100)로부터 공급받은 수소와 수전해부(700)가 생성한 산소를 이용하여 온수 및 DC 저전압을 생성할 수 있다.Additionally, the fuel cell stack 300 can generate hot water and DC low voltage using hydrogen supplied from the hydrogen storage unit 100 and oxygen generated by the water electrolysis unit 700.

그리고 집광 패널(910)은 태양광을 이용하여 DC 저전압을 생성할 수 있다.And the light collection panel 910 can generate DC low voltage using sunlight.

또한, 온도 감지 모듈(920)은 집광 패널(910)의 온도를 감지할 수 있다.Additionally, the temperature sensing module 920 can detect the temperature of the light collection panel 910.

그리고 효율 감지 모듈(930)은 집광 패널(910)이 태양광을 집광하여 DC 저전압을 생성하는 생성 효율을 감지할 수 있다.Additionally, the efficiency detection module 930 can detect the generation efficiency with which the light collection panel 910 collects sunlight and generates a DC low voltage.

또한, 물 저장 모듈(940)은 연료전지 스택(300)으로부터 공급받을 수 있는 온수 및 마이크로 필터(740)로부터 공급받을 수 있는 담수를 저장할 수 있고, 저장한 온수 또는 담수의 온도를 패널 쿨링 또는 패널 세척에 사용할 수 있는 상태(온도)로 만들 수 있다.In addition, the water storage module 940 can store hot water that can be supplied from the fuel cell stack 300 and fresh water that can be supplied from the micro filter 740, and can adjust the temperature of the stored hot water or fresh water through panel cooling or panel cooling. It can be brought to a condition (temperature) that can be used for cleaning.

그리고 패널 쿨링 모듈(950)은 온도 감지 모듈(920)의 집광 패널(910) 온도 감지 결과, 이상 발생(집광 패널(910) 온도가 기준 온도 이상)일 경우, 물 저장 모듈(940)이 저장하고 있는 패널 쿨링에 사용할 수 있는 상태의 물을 이용하여 집광 패널(910)의 온도를 낮출 수 있다.In addition, when the panel cooling module 950 detects an abnormality (the temperature of the light collection panel 910 is higher than the reference temperature) as a result of the temperature detection of the light collection panel 910 by the temperature detection module 920, the water storage module 940 stores the The temperature of the light collection panel 910 can be lowered by using water that can be used for panel cooling.

또한, 패널 세척 모듈(960)은 효율 감지 모듈(930)의 DC 저전압 생성 효율 감지 결과, 이상 발생(DC 저전압 생성 효율이 기준 효율 이하)일 경우, 물 저장 모듈(940)이 저장하고 있는 패널 세척에 사용할 수 있는 상태의 물을 이용하여 집광 패널(910)을 세척할 수 있다.In addition, the panel cleaning module 960 cleans the panel stored in the water storage module 940 when an abnormality occurs (DC low voltage generation efficiency is below the standard efficiency) as a result of detecting the DC low voltage generation efficiency of the efficiency detection module 930. The light collection panel 910 can be washed using water in a state that can be used.

그리고 컨버터부(400)는 태양광 패널(900)로부터 DC 저전압을 공급받을 수 있고, 태양광 패널(900)로부터 공급받은 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환할 수 있고, 변환시킨 DC 고전압을 DC 버스(500)로 공급할 수 있다.And the converter unit 400 can receive DC low voltage from the solar panel 900, convert the DC low voltage supplied from the solar panel 900 into DC high voltage, and convert the converted DC high voltage into DC bus ( 500) can be supplied.

보다 구체적으로 제4DC/DC 컨버터(440)는 태양광 패널(900)로부터 DC 저전압을 공급받을 수 있고, 태양광 패널(900)로부터 공급받은 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환할 수 있으며, 변환시킨 DC 고전압을 DC 버스(500)로 공급할 수 있다.More specifically, the fourth DC/DC converter 440 can receive DC low voltage from the solar panel 900, convert the DC low voltage supplied from the solar panel 900 into DC high voltage, and convert the converted DC High voltage can be supplied to the DC bus 500.

여기서, 제4DC/DC 컨버터(440)는 단방향 DC/DC 승압형 컨버터로 구성될 수 있다.Here, the fourth DC/DC converter 440 may be configured as a unidirectional DC/DC step-up converter.

그리고 제1AC/DC 컨버터(460)는 AC 그리드(800)로부터 AC 전압을 공급받을 수 있으며, 공급받은 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있고, 변환시킨 DC 전압을 DC 버스(500)로 공급할 수 있다.And the first AC/DC converter 460 can receive AC voltage from the AC grid 800, convert the supplied AC voltage into DC voltage, and supply the converted DC voltage to the DC bus 500. there is.

또한, DC/AC 인버터(480)는 태양광 패널(900)로부터 DC 저전압을 공급받을 수 있고, 제4DC/DC 컨버터(440)로부터 DC 고전압을 공급받을 수 있다.Additionally, the DC/AC inverter 480 can receive DC low voltage from the solar panel 900 and can receive DC high voltage from the fourth DC/DC converter 440.

그리고 DC/AC 인버터(480)는 DC 저전압 및 DC 고전압 중 적어도 하나를 AC 전압을 변환할 수 있으며, 변환시킨 AC 전압을 AC 그리드(800)로 공급할 수 있다.Additionally, the DC/AC inverter 480 can convert at least one of DC low voltage and DC high voltage into AC voltage, and supply the converted AC voltage to the AC grid 800.

또한, 제5DC/DC 컨버터(450)가 충전모드로 설정될 경우, 제5DC/DC 컨버터(450)는 DC 버스(500)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있으며, 공급받은 DC 전압을 이용하여 전기차 배터리를 충전시킬 수 있다.In addition, when the 5th DC/DC converter 450 is set to the charging mode, the 5th DC/DC converter 450 can receive DC voltage from the DC bus 500 and use the supplied DC voltage to power the electric vehicle battery. can be charged.

그리고 제5DC/DC 컨버터(450)가 방전모드로 설정될 경우, 제5DC/DC 컨버터(450)는 전기차 배터리로부터 DC 전압을 공급받을 수 있으며, 전기차 배터리로부터 공급받은 DC 전압을 DC 버스(500)에 공급할 수 있다.And when the 5th DC/DC converter 450 is set to the discharge mode, the 5th DC/DC converter 450 can receive DC voltage from the electric vehicle battery, and convert the DC voltage supplied from the electric vehicle battery to the DC bus 500. can be supplied to.

여기서, 제5DC/DC 컨버터(450)는 전기차 배터리로부터 공급받은 DC 전압을 DC 고전압으로 변환할 수 있으며, 변환시킨 DC 고전압을 DC 버스(500)에 공급할 수 있다.Here, the fifth DC/DC converter 450 can convert the DC voltage supplied from the electric vehicle battery into DC high voltage, and supply the converted DC high voltage to the DC bus 500.

또한, 제2AC/DC 컨버터(470)가 충전모드로 설정될 경우, 제2AC/DC 컨버터(470)는 AC 그리드(800)로부터 AC 전압을 공급받을 수 있으며, 공급받은 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있고, 변환시킨 DC 전압을 이용하여 전기차 배터리를 충전시킬 수 있다.In addition, when the second AC/DC converter 470 is set to charging mode, the second AC/DC converter 470 can receive AC voltage from the AC grid 800 and convert the supplied AC voltage into DC voltage. It is possible to charge an electric vehicle battery using the converted DC voltage.

그리고 제2AC/DC 컨버터(470)가 방전모드로 설정될 경우, 제2AC/DC 컨버터(470)는 전기차 배터리로부터 DC 전압을 공급받을 수 있으며, 공급받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환할 수 있고, 변환시킨 AC 전압을 AC 그리드(800)로 공급할 수 있다.And when the second AC/DC converter 470 is set to the discharge mode, the second AC/DC converter 470 can receive DC voltage from the electric vehicle battery and convert the supplied DC voltage into AC voltage, The converted AC voltage can be supplied to the AC grid 800.

또한, AC 그리드(800)는 DC/AC 인버터(480) 또는 제2AC/DC 컨버터(470)로부터 공급받을 수 있는 AC 전압을 한국전력공사에 공급할 수 있으며, 한국전력공사에 AC 전압을 공급함으로써, 별도의 수익을 창출할 수도 있다.In addition, the AC grid 800 can supply AC voltage that can be supplied from the DC/AC inverter 480 or the second AC/DC converter 470 to the Korea Electric Power Corporation, and by supplying the AC voltage to the Korea Electric Power Corporation, Separate profits can also be generated.

도 5는 본 발명의 일 실시예인 에너지 자립형 전력 공급 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing a schematic flow of an energy self-sufficient power supply method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 수소 저장부(100)는 수소 충전부(200)로 수소를 공급할 수 있다.(S530)Referring to FIG. 5, the hydrogen storage unit 100 can supply hydrogen to the hydrogen charging unit 200 (S530).

그리고 수소 충전부(200)는 수소 저장부(100)로부터 공급받은 수소를 이용하여, 수소 전기차에 수소를 공급할 수 있다.(S531)And the hydrogen charging unit 200 can supply hydrogen to the hydrogen electric vehicle using the hydrogen supplied from the hydrogen storage unit 100 (S531).

또한, 연료전지 스택(300)은 수소 저장부(100)로부터 수소를 공급받을 수 있다.(S532)Additionally, the fuel cell stack 300 can receive hydrogen from the hydrogen storage unit 100 (S532).

그리고 연료전지 스택(300)은 외부로부터 산소를 공급받을 수 있다.(S533)And the fuel cell stack 300 can receive oxygen from the outside (S533).

또한, 연료전지 스택(300)은 수소 및 산소를 이용하여 온수 및 DC 저전압을 생성할 수 있다.(S534)Additionally, the fuel cell stack 300 can generate hot water and DC low voltage using hydrogen and oxygen (S534).

그리고 컨버터부(400)는 DC 저전압을 DC고전압으로 변환할 수 있다.(S535)And the converter unit 400 can convert DC low voltage into DC high voltage (S535).

보다 구체적으로, 컨버터부(400)가 충전모드로 설정된 경우, 컨버터부(400)는 DC 버스(500)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있고, 공급받은 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.More specifically, when the converter unit 400 is set to the charging mode, the converter unit 400 can receive DC voltage from the DC bus 500 and charge the battery using the supplied DC voltage.

그리고 컨버터부(400)가 방전모드로 설정된 경우, 컨버터부(400)는 DC 버스(500)에 DC 고전압을 공급할 수 있다.And when the converter unit 400 is set to the discharge mode, the converter unit 400 can supply DC high voltage to the DC bus 500.

또한, 수전해부(700)가 컨버터부(400)로부터 DC 전압을 공급받을 수 있다.Additionally, the water electrolysis unit 700 may receive DC voltage from the converter unit 400.

그리고 수전해부(700)는 DC 전압을 이용하여 수전해 반응을 통해 수소 및 산소를 생성할 수 있다.And the water electrolysis unit 700 can generate hydrogen and oxygen through a water electrolysis reaction using DC voltage.

또한, 수전해부(700)는 생성한 수소를 수소 저장부(100)로 공급할 수 있다.Additionally, the water electrolysis unit 700 may supply the generated hydrogen to the hydrogen storage unit 100.

그리고 수전해부(700)는 생성한 산소를 연료전지 스택(300)으로 공급할 수 있다.And the water electrolysis unit 700 can supply the generated oxygen to the fuel cell stack 300.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 자립형 전력 공급 시스템 및 그 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.As described above, the configuration and operation of the energy self-sufficient power supply system and method according to the embodiments of the present invention can be achieved. Meanwhile, in the description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications can be made within the scope of the present invention. It can be implemented without deviation.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and of course, various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art related to this embodiment will understand that the above-described base material can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics. Therefore, disclosure methods should be considered from an explanatory rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.

100: 수소 저장부 200: 수소 충전부
300: 연료전지 스택 400: 컨버터부
410: 제1DC/DC 컨버터 420: 제2DC/DC 컨버터
430: 제3DC/DC 컨버터 440: 제4DC/DC 컨버터
450: 제5DC/DC 컨버터 460: 제1AC/DC 컨버터
470: 제2AC/DC 컨버터 480: DC/AC 인버터
500: DC 버스 600: 배터리
700: 수전해부 710: 1차 탈염처리 모듈
720: 2차 탈염처리 모듈 730: 소금 분리 모듈
740: 마이크로 필터 750: 수전해 처리 모듈
800: AC 그리드 900: 태양광 패널
910: 집광 패널 920: 온도 감지 모듈
930: 효율 감지 모듈 940: 물 저장 모듈
950: 패널 쿨링 모듈 960: 패널 세척 모듈
100: hydrogen storage unit 200: hydrogen charging unit
300: Fuel cell stack 400: Converter unit
410: 1st DC/DC converter 420: 2nd DC/DC converter
430: 3rd DC/DC converter 440: 4th DC/DC converter
450: 5th DC/DC converter 460: 1st AC/DC converter
470: Second AC/DC converter 480: DC/AC inverter
500: DC Bus 600: Battery
700: Water dissection 710: Primary desalination treatment module
720: Secondary desalination treatment module 730: Salt separation module
740: Micro filter 750: Water electrolysis treatment module
800: AC grid 900: Solar panel
910: light concentrating panel 920: temperature sensing module
930: Efficiency detection module 940: Water storage module
950: Panel cooling module 960: Panel cleaning module

Claims (8)

외부로부터 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장부;
상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받고, 공급받은 수소를 이용하여, 수소 전기차에 수소를 공급하는 수소 충전부;
상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받고, 외부로부터 산소를 공급받아 온수 및 DC 저전압을 생성하는 연료전지 스택;
DC 저전압을 공급하는 태양광 패널; 및
상기 연료전지 스택과 태양광 패널 중 적어도 하나에서 공급된 상기 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환하는 컨버터부;
상기 컨버터부로부터 DC 전압을 공급받아 수전해 반응을 통해 수소 및 산소를 생성하는 수전해부;를 포함하고,
상기 연료전지 스택은
상기 태양광 패널 및 수전해부 중 적어도 하나에 온수를 공급하고,
상기 태양광 패널은
태양광을 이용하여 DC 저전압을 생성하는 집광 패널;
상기 집광 패널의 온도를 감지하는 온도 감지 모듈;
상기 집광 패널이 태양광을 집광하여 DC 저전압을 생성하는 생성 효율을 감지하는 효율 감지 모듈;
상기 연료전지 스택으로부터 공급받은 온수와 상기 수전해부의 담수를 저장하는 물 저장 모듈;
상기 온도 감지 모듈의 집광 패널의 감지 온도가 기준 온도 이상이면 상기 물 저장 모듈에 저장된 물을 이용하여 상기 집광 패널의 온도를 낮추는 패널 쿨링 모듈;
상기 효율 감지 모듈의 DC 저전압 생성 효율 감지 결과, DC 저전압 생성 효율이 기준 효율 이하일 경우, 상기 물 저장 모듈이 저장하고 있는 패널 세척에 사용할 수 있는 상태의 물을 이용하여 상기 집광 패널을 세척하는 패널 세척 모듈; 을 포함하고,
상기 수전해부는
외부에서 공급된 물을 정수처리하여 탈염수를 만들거나 외부에서 공급되는 물을 역삼투압법으로 탈염처리하여 탈염수를 분리하거나, 상기 연료전지 스택으로부터 공급받은 온수의 온도를 낮춰 상온의 물로 만드는 1차 탈염처리 모듈;
상기 1차 탈염처리 모듈이 생성한 상온의 물을 필터링하는 마이크로 필터;
상기 마이크로 필터를 통해 공급되는 필터링된 상온의 물로서 수전해 반응을 일으켜 수소와 산소를 생성하고 생성한 수소를 상기 수소 저장부로 공급하고, 생성한 산소를 상기 연료전지 스택으로 공급하는 수전해 처리 모듈;
상기 1차 탈염처리 모듈이 분리한 탈염수를 재 탈염하여 농축수를 얻는 2차 탈염처리 모듈; 및
상기 2차 탈염처리 모듈의 농축수로부터 칼슘염 결정 및 소금을 분리하는 소금 분리 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 전력 공급 시스템.
A hydrogen storage unit that receives and stores hydrogen from the outside;
A hydrogen charging unit that receives hydrogen from the hydrogen storage unit and supplies hydrogen to a hydrogen electric vehicle using the supplied hydrogen;
a fuel cell stack that receives hydrogen from the hydrogen storage unit and oxygen from the outside to generate hot water and DC low voltage;
Solar panels supplying DC low voltage; and
a converter unit that converts the DC low voltage supplied from at least one of the fuel cell stack and the solar panel into DC high voltage;
It includes a water electrolysis unit that receives DC voltage from the converter unit and generates hydrogen and oxygen through a water electrolysis reaction,
The fuel cell stack is
Supplying hot water to at least one of the solar panel and the water heater,
The solar panel is
A light-concentrating panel that generates DC low voltage using sunlight;
a temperature sensing module that detects the temperature of the light collection panel;
an efficiency detection module that detects the generation efficiency with which the light collection panel collects sunlight to generate DC low voltage;
a water storage module that stores hot water supplied from the fuel cell stack and fresh water from the water electrolysis unit;
a panel cooling module that lowers the temperature of the light collection panel using water stored in the water storage module when the temperature detected by the temperature detection module of the light collection panel is higher than a reference temperature;
As a result of detecting the DC low-voltage generation efficiency of the efficiency detection module, if the DC low-voltage generation efficiency is below the standard efficiency, panel cleaning is performed by washing the light-collecting panel using water stored in the water storage module in a state that can be used for panel cleaning. module; Including,
The above water dissection is
Primary desalination: making desalinated water by purifying water supplied from outside, separating desalinated water by desalting water supplied from outside using reverse osmosis, or lowering the temperature of hot water supplied from the fuel cell stack to make room temperature water. processing module;
A micro filter that filters room temperature water produced by the primary desalination treatment module;
A water electrolysis treatment module that generates hydrogen and oxygen by causing a water electrolysis reaction with filtered room temperature water supplied through the micro filter, supplies the generated hydrogen to the hydrogen storage unit, and supplies the generated oxygen to the fuel cell stack. ;
a secondary desalination treatment module that obtains concentrated water by re-desalting the desalination water separated by the first desalination treatment module; and
a salt separation module that separates calcium salt crystals and salt from the concentrated water of the secondary desalination treatment module; An energy self-sufficient power supply system comprising:
제1항에 있어서,
상기 컨버터부는
충전모드로 설정된 경우, DC 버스로부터 DC 전압을 공급받아, 배터리를 충전하고, 방전모드로 설정된 경우, 상기 DC 버스에 DC 고전압을 공급하는 에너지 자립형 전력 공급 시스템.
According to paragraph 1,
The converter part
An energy-independent power supply system that, when set to charging mode, receives DC voltage from the DC bus to charge the battery, and when set to discharge mode, supplies DC high voltage to the DC bus.
제1항에 있어서, 상기 수전해부는
생성한 수소는 상기 수소 저장부로 공급하고, 생성한 산소는 상기 연료전지 스택으로 공급하는 에너지 자립형 전력 공급 시스템.
The method of claim 1, wherein the water electrolysis is
An energy self-sufficient power supply system in which the generated hydrogen is supplied to the hydrogen storage unit, and the generated oxygen is supplied to the fuel cell stack.
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