KR102674594B1 - Energy harvester - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 해상에 설치되는 수확기의 구조를 단순화하면서도 바닷물의 파동을 이용하여 효과적으로 전기에너지를 생성할 수 있고 제작 및 설치비용을 절감할 수 있으며 유지 보수가 편리한 에너지 수확기에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 실시예는 바다에 부유하여 전기 에너지를 발생시키는 에너지 수확기로서, 바다에 부유되고 내측 공간에 전기 에너지가 저장되는 축전 소자가 구비되는 부유 본체; 및 상기 부유 본체의 외측면 중 상기 부유 본체의 부유 시 바닷물과의 경계선 인근에 구비되어, 상기 바닷물과의 접촉 및 분리에 따라 전기 에너지를 생성하는 대전 유닛;을 포함하며, 상기 대전 유닛은, 상기 부유 본체의 외측면에 상호 대향되게 구비되고 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극의 외측면에 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 상기 바닷물이 접촉 및 분리되는 소수성 막을 포함하는, 에너지 수확기가 제공된다.An embodiment of the present invention relates to an energy harvester that can effectively generate electrical energy using seawater waves while simplifying the structure of the harvester installed at sea, reduces manufacturing and installation costs, and is convenient for maintenance. To this end, an embodiment of the present invention is an energy harvester that floats in the sea and generates electrical energy, comprising: a floating body that floats in the sea and is provided with a storage element that stores electrical energy in an inner space; And a charging unit provided on the outer surface of the floating body near the boundary with seawater when the floating body is floating, and generating electrical energy according to contact with and separation from the seawater. The charging unit includes, It includes a plurality of electrodes provided on the outer surface of the floating body to face each other and electrically connected to the storage element, and a hydrophobic membrane provided on the outer surface of the plurality of electrodes to contact and separate the sea water by waves of the sea water. An energy harvester is provided.
Description
본 발명의 실시예는 해상에 설치되는 수확기의 구조를 단순화하면서도 바닷물의 파동을 이용하여 효과적으로 전기에너지를 생성할 수 있고 제작 및 설치비용을 절감할 수 있으며 유지 보수가 편리한 에너지 수확기에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an energy harvester that can effectively generate electrical energy using seawater waves while simplifying the structure of the harvester installed at sea, reduces manufacturing and installation costs, and is convenient for maintenance.
최근 수력, 화력 및 원자력 발전 등의 일반적인 발전방법에 대해 자원고갈, 사용연수의 제한 및 대기오염과 방사능 물질 유출 등의 환경적 문제가 사회적 문제로 대두됨에 따라 태양열, 조력, 파력, 풍력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이고 영구적인 에너지원을 활용할 수 있는 새로운 대체 에너지기술 및 신재생 에너지기술에 대한 연구가 활발히 진행되어 그 결과물인 친환경적 재생에너지를 이용한 발전장치가 종래의 발전방법을 대체하고 있는 실정이다.Recently, as environmental problems such as resource depletion, limited service life, air pollution, and radioactive material leakage have emerged as social problems for general power generation methods such as hydroelectric power, thermal power, and nuclear power generation, natural power generation methods such as solar power, tidal power, wave power, and wind power Research is being actively conducted on new alternative energy technologies and new renewable energy technologies that can utilize environmentally friendly and permanent energy sources, and the resulting power generation devices using eco-friendly renewable energy are replacing conventional power generation methods. .
이러한 대체 에너지원 중에서 최근 관심이 집중되며 그 중요성이 부각되고 있는 분야 중의 하나가 해수면의 높이를 이용한 파력발전이다.Among these alternative energy sources, one of the fields that has recently attracted attention and is emphasizing its importance is wave power generation using the height of the sea level.
상기 파력발전은 해상에서 발생하는 파도에 의한 해수면의 주기적 상하운동, 파도의 운동에너지와 위치에너지를 이용하여 기계적인 회전운동 내지 축방향의 왕복운동으로 변환하고 이러한 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여 발정하는 것을 말한다.The wave power generation uses the periodic up and down movement of the sea surface caused by waves occurring at sea, the kinetic energy and potential energy of the waves, and converts this mechanical energy into electrical energy to generate heat. It says what to do.
그리고, 파력발전은 신재생 에너지 자원 중 청정 재생 에너지로써 조류와 조력 등과 같은 해양에너지 중에서 그 부존량이 크며, 입지의 제약이 적고, 소규모 발전이 가능하며, 발전기 자체가 방파제로 활용 가능한 장점을 가지고 있어 그 활용방안에 대해 활발한 연구가 진행되고 있는 추세에 있다.In addition, wave power generation is a clean renewable energy source among new and renewable energy resources, and has a large abundance among marine energies such as tidal currents and tidal power, has few location restrictions, allows for small-scale power generation, and has the advantage that the generator itself can be used as a breakwater. Active research is being conducted on how to utilize it.
다만, 종래의 파력발전 장치에 있어서 파도의 운동에너지와 위치에너지를 기계적 회전운동으로 변환하여 전력을 생산하는 발전장치는 움직 도르래와 고정 도르래를 조합하고 각 도르래 상호간의 동력을 전달하기 위한 수단으로 선형 부재를 사용하고 또한 이 선형 부재를 팽팽하게 유지시키기 위해 일정한 장력을 발생시키기 위한 별도의 장력발생장치를 부가하여 전력을 생산하거나 직선왕복운동을 하는 랙과 피니언 등의 기어를 이용하여 상하운동을 만들고 다시 이를 회전운동으로 변환하여 발전하는 장치 등은 복합적인 회전장치를 이용하여야 하기 때문에 그 구조가 복잡해지고 제작 비용 및 이러한 장치를 해상에 설치할 경우 설치시 비용이 상승하고 뿐만 아니라 이를 유지 보수하기 위해서는 많은 관리 비용을 필요로 하는 문제점이 있었다.However, in the conventional wave power generation device, the power generation device that produces electricity by converting the kinetic energy and potential energy of waves into mechanical rotational motion combines a moving pulley and a fixed pulley and is a means of transmitting power between each pulley. In order to keep this linear member taut, a separate tension generator is added to generate constant tension to generate power, or gears such as a rack and pinion that perform linear reciprocating motion are used to create up and down movement. Devices that convert this into rotational motion to generate electricity must use complex rotating devices, making their structures complicated, manufacturing costs, and installation costs when installing such devices at sea. Not only that, but maintenance costs increase as well. There was a problem that required management costs.
또한, 종래의 파랑에너지를 축방향의 왕복운동으로 변환하여 전력을 생산하는 발전장치는 파도가 지닌 위치에너지를 이용하여 에너지를 추출하도록 설계되고 따라서 발전량이 파도의 높이에 의존하게 됨으로써 해수면에 부유하도록 설치되는 부유체의 수직 이동거리에 따라 발전량이 변하게 된다. 그러나, 부유체가 해저면에 계류라인을 포함하는 계류장치에 의해 고정된 경우 발전장치의 설치를 위해서는 많은 초기 비용이 지출되고 또한, 파도에 의해 부유체가 수평방향으로도 이송되므로 부유체는 실제 파도의 높이와는 다른 더 낮은 수직 이동거리를 가지며 승강된다. 따라서, 부유체가 파도의 실제 높이보다 낮은 수직 이동거리를 가지고 승강되므로 종래의 파력발전은 파랑에너지를 충분히 전기에너지로 변환하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, conventional power generation devices that produce electricity by converting wave energy into axial reciprocating motion are designed to extract energy using the potential energy of waves, and thus the amount of power generation depends on the height of the wave, allowing it to float on the sea surface. The amount of power generation changes depending on the vertical movement distance of the installed floating body. However, if the floating body is fixed to the sea floor by a mooring device including a mooring line, a large initial cost is incurred to install a power generation device, and also, since the floating body is transported horizontally by waves, the floating body is subject to the actual waves. It is lifted and lowered with a lower vertical travel distance that is different from its height. Therefore, because the floating body is lifted and lowered with a vertical movement distance lower than the actual height of the wave, conventional wave power generation has a problem in that it cannot sufficiently convert wave energy into electrical energy.
본 발명의 실시예는 해상에 설치되는 수확기의 구조를 단순화하면서도 바닷물의 파동을 이용하여 효과적으로 전기에너지를 생성할 수 있는 에너지 수확기를 제공하기 위한 것이다.An embodiment of the present invention is intended to provide an energy harvester that can effectively generate electrical energy using waves of seawater while simplifying the structure of the harvester installed at sea.
그리고, 본 발명의 실시예는 구조 단순화에 의해 제작 및 설치비용을 절감할 수 있고 유지 보수가 편리한 에너지 수확기를 제공하기 위한 것이다.Additionally, an embodiment of the present invention is intended to provide an energy harvester that can reduce manufacturing and installation costs by simplifying the structure and is convenient for maintenance.
또한, 본 발명의 실시예는 설치 장소에 대한 제약을 최소화하고 전기 에너지를 생성하기 위한 다양한 유닛을 제공하여 발전 효율을 극대화할 수 있는 에너지 수확기를 제공하기 위한 것이다.Additionally, an embodiment of the present invention is intended to provide an energy harvester capable of maximizing power generation efficiency by minimizing restrictions on installation locations and providing various units for generating electrical energy.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바다에 부유하여 전기 에너지를 발생시키는 에너지 수확기로서, 바다에 부유되고 내측 공간에 전기 에너지가 저장되는 축전 소자가 구비되는 부유 본체; 및 상기 부유 본체의 외측면 중 상기 부유 본체의 부유 시 바닷물과의 경계선 인근에 구비되어, 상기 바닷물과의 접촉 및 분리에 따라 전기 에너지를 생성하는 대전 유닛;을 포함하며, 상기 대전 유닛은, 상기 부유 본체의 외측면에 상호 대향되게 구비되고 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극의 외측면에 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 상기 바닷물이 접촉 및 분리되는 소수성 막을 포함하는, 에너지 수확기가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, an energy harvester that floats in the sea and generates electrical energy includes: a floating body that floats in the sea and is provided with a storage element that stores electrical energy in an inner space; And a charging unit provided on the outer surface of the floating body near the boundary with seawater when the floating body is floating, and generating electrical energy according to contact with and separation from the seawater. The charging unit includes, It includes a plurality of electrodes provided on the outer surface of the floating body to face each other and electrically connected to the storage element, and a hydrophobic membrane provided on the outer surface of the plurality of electrodes to contact and separate the sea water by waves of the sea water. An energy harvester is provided.
본 실시예의 에너지 수확기는, 상기 부유 본체의 내측 공간에 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 발생하는 진동을 전자기 유도 방식을 통해 전기 에너지를 생성하는 전자기 발전 유닛을 포함할 수 있다.The energy harvester of this embodiment may include an electromagnetic power generation unit that is provided in the inner space of the floating body and generates electrical energy through electromagnetic induction through vibrations generated by waves of seawater.
이때, 상기 전자기 발전 유닛은, 상기 부유 본체의 내측 공간에 구비되고 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되는 코일체와, 상기 코일체에 의해 둘러싸여지도록 상기 코일체의 내측에 탄성부재를 매개로 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 발생하는 진동으로 상기 코일체의 내측에서 탄력적으로 왕복이동함에 따라 상기 코일체에 전류를 유도하는 자석체를 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the electromagnetic power generation unit is provided with a coil body provided in the inner space of the floating body and electrically connected to the power storage element, and an elastic member on the inside of the coil body to be surrounded by the coil body. It may be configured to include a magnet body that induces a current in the coil body by elastically reciprocating inside the coil body due to vibration generated by waves of seawater.
본 실시예의 에너지 수확기는, 상기 부유 본체의 내측 공간 상부에 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되도록 구비되어 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지를 포함할 수 있다.The energy harvester of this embodiment may include a solar cell that is electrically connected to the storage element at the top of the inner space of the floating body and converts solar light energy into electrical energy.
한편, 상기 소수성 막은, 폴리디메틸실록산과 폴리테트라플루오로에틸렌과 불소화 에틸렌프로필렌 중 적어도 어느 하나의 고분자 물질을 포함하여 구성되거나, 표면 공정을 통해 표면에 소수성을 갖는 막을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the hydrophobic membrane may be composed of at least one polymer material selected from polydimethylsiloxane, polytetrafluoroethylene, and fluorinated ethylene propylene, or may be composed of a membrane having hydrophobicity on the surface through a surface process.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상에 설치되는 수확기의 구조를 단순화하면서도 바닷물의 파동을 이용하여 효과적으로 전기에너지를 생성할 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an advantage of being able to effectively generate electrical energy using seawater waves while simplifying the structure of a harvester installed at sea.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 구조 단순화에 의해 제작 및 설치비용을 절감할 수 있고 유지 보수가 편리한 이점이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, manufacturing and installation costs can be reduced by structural simplification and maintenance is convenient.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 설치 장소에 대한 제약을 최소화하고 전기 에너지를 생성하기 위한 다양한 유닛을 제공하여 발전 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is an advantage of maximizing power generation efficiency by minimizing restrictions on installation location and providing various units for generating electrical energy.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수확기를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 대전 유닛의 전기 에너지 생성 과정을 개략적으로 나타낸 구성도들1 is a schematic configuration diagram of an energy harvester according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram schematically showing the electric energy generation process of the charging unit of Figure 1
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 개시되는 실시예들은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed description below is provided to facilitate a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the disclosed embodiments are not limited thereto.
실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 개시되는 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 개시되는 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of related known technology may unnecessarily obscure the gist of the disclosed embodiments, the detailed description will be omitted. In addition, terms described below are terms defined in consideration of functions in the disclosed embodiments, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수확기를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 대전 유닛의 전기 에너지 생성 과정을 개략적으로 나타낸 구성도들이다.FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an energy harvester according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing the electric energy generation process of the charging unit of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수확기(100)는, 바다(1)에 부유하여 전기 에너지를 발생시키는 에너지 수확기로서, 크게 바다 즉 해상에 부유되고 내측 공간(S)에 전기 에너지가 저장되는 축전 소자(111)가 구비되는 부유 본체(110)와, 상기 부유 본체(110)의 외측면 중 상기 부유 본체(110)의 부유 시 바닷물(10)과의 경계선 인근에 구비되어 상기 바닷물(10)과의 접촉 및 분리에 따라 전기 에너지를 생성하는 대전 유닛(120)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the energy harvester 100 according to an embodiment of the present invention is an energy harvester that floats in the sea (1) and generates electrical energy. It is largely floating in the sea, that is, in the sea and in the inner space (S). It is provided near the boundary between a floating body 110 equipped with a storage element 111 in which electrical energy is stored and sea water 10 when the floating body 110 is floating on the outer surface of the floating body 110. It may include a charging unit 120 that generates electrical energy according to contact with and separation from the seawater 10.
상기 부유 본체(110)는, 해상에 설치 가능한 부표 또는 배(ship) 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 바닷물(10)에 떠 있을 수 있으면 다양한 물건 또는 물체로 이루어질 수 있다.The floating body 110 may be composed of a buoy or a ship that can be installed at sea, but is not limited thereto and may be made of various items or objects as long as it can float in the seawater 10.
상기 대전 유닛(120)은, 상기 부유 본체(110)의 외측면에 상호 대향되게 구비될 수 있고 상기 축전 소자(111)와 전기적으로 연결되는 복수의 전극 즉 제1, 2 전극(121, 122)과, 상기 제1, 2 전극(121, 122)의 외측면에 구비되어 상기 바닷물(10)의 파동에 의해 상기 바닷물(10)이 접촉 및 분리되는 소수성 막(123)을 포함하여 구성될 수 있다.The charging unit 120 may be provided to face each other on the outer surface of the floating body 110 and may include a plurality of electrodes that are electrically connected to the storage element 111, that is, first and second electrodes 121 and 122. and a hydrophobic membrane 123 provided on the outer surfaces of the first and second electrodes 121 and 122 to contact and separate the seawater 10 by waves of the seawater 10. .
이때, 상기 소수성 막(123)은, 폴리디메틸실록산과 폴리테트라플루오로에틸렌과 불소화 에틸렌프로필렌 중 적어도 어느 하나의 고분자 물질을 포함하여 구성되거나, 표면 공정을 통해 표면에 소수성을 갖는 필름과 같은 막을 포함하여 구성될 수도 있다.At this time, the hydrophobic film 123 is composed of a polymer material of at least one of polydimethylsiloxane, polytetrafluoroethylene, and fluorinated ethylene propylene, or includes a film-like film that has hydrophobicity on the surface through a surface process. It may be configured as follows.
도 2를 더 참조하여 상시 대전 유닛(120)을 통한 전기 에너지 생성 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.With further reference to FIG. 2, the process of generating electrical energy through the permanent charging unit 120 will be described in more detail as follows.
먼저, 상기 소수성 막(123)에 바닷물(10)이 접촉하게 되면 바닷물(10)은 양전하로 소수성 막(123)은 음전하로 각각 대전되게 된다.First, when seawater 10 comes into contact with the hydrophobic film 123, the seawater 10 becomes positively charged and the hydrophobic film 123 becomes negatively charged.
그리고, 소수성 막(123)에 대전된 음전하는 바로 사라지지 않으며, 상기 음전하는 그 다음 바닷물(10)이 상기 소수성 막(123)에 접촉할 때까지 소수성 막(123)의 표면에 유지된다.And, the negative charge charged to the hydrophobic membrane 123 does not disappear immediately, and the negative charge is maintained on the surface of the hydrophobic membrane 123 until the next seawater 10 contacts the hydrophobic membrane 123.
이때, 바닷물(10)이 다시 접촉하게 되면 제1 전극(121)에서는 전기적 평형상태를 유지하기 위해서 제2 전극(122)에서부터 전자를 받아 제1 전극(121)에서 제2 전극(122)의 방향으로 전류가 흐르게 된다.At this time, when the seawater 10 comes into contact again, the first electrode 121 receives electrons from the second electrode 122 to maintain electrical equilibrium, and changes the direction from the first electrode 121 to the second electrode 122. Current flows through.
그리고, 바닷물(10)이 충분하게 상기 제1 전극(121) 위에 있는 소수성 막(123)과 접촉하게 되면 전기적 평형상태를 유지하게 되어 전자의 움직임이 멈추게 된다.And, when the seawater 10 sufficiently comes into contact with the hydrophobic film 123 on the first electrode 121, a state of electrical equilibrium is maintained and the movement of electrons stops.
이후, 바닷물(10)이 상기 제2 전극(122) 측으로 유동하게 되면 위 과정을 반대로 수행하여 전류가 제2 전극(122)에서 제1 전극(121)으로 반대로 흐르게 된다.Thereafter, when the seawater 10 flows toward the second electrode 122, the above process is reversed and the current flows in the opposite direction from the second electrode 122 to the first electrode 121.
이와 같은 반복 과정으로 흐르는 전류에 의해 생성된 전기 에너지는 상기 제1, 2 전극(121, 122)과 연결된 축전 소자(111)로 이동되어 저장될 수 있다.The electrical energy generated by the current flowing through this repetitive process can be moved to the power storage element 111 connected to the first and second electrodes 121 and 122 and stored.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 본 실시예의 에너지 수확기(100)는, 상기 부유 본체(110)의 내측 공간(S)에 구비되어 상기 바닷물(10)의 파동에 의해 발생하는 진동을 전자기 유도 방식을 통해 전기 에너지로 변환 생성하는 전자기 발전 유닛(130)을 포함할 수 있다.Meanwhile, referring again to FIG. 1, the energy harvester 100 of this embodiment is provided in the inner space (S) of the floating body 110 and uses electromagnetic induction to generate vibration generated by the wave of the seawater 10. It may include an electromagnetic power generation unit 130 that converts and generates electrical energy through.
이때, 상기 전자기 발전 유닛(130)은, 상기 부유 본체(110)의 내측 공간(S)에 구비되고 상기 축전 소자(111)와 전기적으로 연결되는 코일체(131)와, 상기 코일체(131)에 의해 둘러싸여지도록 상기 코일체(131)의 내측에 스프링과 같은 탄성부재(132)를 매개로 구비되어 상기 바닷물(10)의 파동에 의해 발생하는 진동으로 상기 코일체(131)의 내측에서 탄력적으로 왕복이동함에 따라 상기 코일체(131)에 전류를 유도하는 자석체(133)를 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the electromagnetic power generation unit 130 includes a coil body 131 provided in the inner space S of the floating body 110 and electrically connected to the power storage element 111, and the coil body 131 It is provided via an elastic member 132 such as a spring on the inside of the coil body 131 so that it is surrounded by an elastic member 132 on the inside of the coil body 131 due to vibration generated by the wave of the seawater 10. It may be configured to include a magnet body 133 that induces current in the coil body 131 as it moves back and forth.
이에, 상기 바닷물(10)의 파동을 통해 상기 부유 본체(110)가 바닷물(10) 위에서 상하 진동할 때 상기 탄성부재(132)를 통해 상기 자석체(133)가 상하로 왕복 이동되면서 전자기 유도를 통해 상기 코일체(131)에 전류를 유도함으로써 전기 에너지를 생성하며, 이와 같은 반복 과정으로 유도된 전류에 의해 생성된 전기 에너지는 상기 코일체(131)와 연결된 축전 소자(111)로 이동되어 저장될 수 있다.Accordingly, when the floating body 110 vibrates up and down on the seawater 10 through the waves of the seawater 10, the magnet body 133 reciprocates up and down through the elastic member 132, producing electromagnetic induction. Electrical energy is generated by inducing a current to the coil body 131 through this repetitive process, and the electric energy generated by the current induced through this repetitive process is moved to the power storage element 111 connected to the coil body 131 and stored. It can be.
한편, 본 실시예의 에너지 수확기(100)는, 상기 부유 본체(110)의 내측 공간(S) 상부에 상기 축전 소자(111)와 전기적으로 연결되도록 구비되어 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지(140)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the energy harvester 100 of this embodiment is provided to be electrically connected to the storage element 111 at the upper part of the inner space S of the floating body 110 and converts solar light energy into electrical energy. It may further include a battery 140.
본 실시예에서 상기 태양전지(140)는 상기 전자기 발전 유닛(130)의 상부에 구비된 것을 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 태양의 빛 에너지를 받도록 상방으로 노출된 구조면 상기 전자기 발전 유닛(130)과 수평으로 나란하게 구비될 수도 있다.In this embodiment, the solar cell 140 is disclosed as being provided on the upper part of the electromagnetic power generation unit 130, but it is not limited thereto, and the electromagnetic power generation unit 130 has a structure exposed upward to receive light energy from the sun. ) may be provided horizontally side by side.
아울러, 본 실시예의 축전 소자(111)와 전자기 발전 유닛(130) 및 태양전지(140)는 상기 부유 본체(110)의 내측 공간(S)에 설치된 별도의 구획부재(150)를 통해 상부에서 하부로 층을 구획하여 배치된 것을 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 각각의 특성을 유지하는 한도에서 상기 부유 본체(110)의 내측 공간(S)에 다양한 형태로 배치될 수 있다.In addition, the power storage element 111, the electromagnetic power generation unit 130, and the solar cell 140 of this embodiment are connected from the top to the bottom through a separate partition member 150 installed in the inner space S of the floating body 110. Although it is disclosed that it is arranged by dividing the furnace layer, it is not limited to this and can be arranged in various forms in the inner space (S) of the floating body 110 as long as each characteristic is maintained.
본 실시예의 에너지 수확기(100)에 의하면, 상기 대전 유닛(120)과 전자기 발전 유닛(130) 및 태양전지(140) 등을 통해 복합적으로 생성된 전기 에너지는 상기 축전 소자(111)에 저장되었다가, 화물선 또는 여객선과 같은 배에 프로펠러를 움직이거나 모터를 구동하는 전력원으로서 사용될 수 있으며, 친환경 신재생 에너지를 생산하는 수확기로서 탄소 배출을 줄일 수 있고 이를 통해 탄소 중립을 추구할 수 있다.According to the energy harvester 100 of this embodiment, the electrical energy generated complexly through the charging unit 120, the electromagnetic generation unit 130, and the solar cell 140 is stored in the power storage element 111. , it can be used as a power source to move propellers or drive motors on ships such as cargo ships or passenger ships, and as a harvester that produces eco-friendly new and renewable energy, it can reduce carbon emissions and pursue carbon neutrality.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described later but also by equivalents to the claims.
10 : 바닷물
100 : 에너지 수확기
110 : 부유 본체
111 : 축전 소자
120 : 대전 유닛
121 : 제1 전극
122 : 제2 전극
123 : 소수성 막
130 : 전자기 발전 유닛
131 : 코일체
132 : 탄성부재
133 : 자석체
140 : 태양전지
150 : 구획부재10: sea water
100: Energy Harvester
110: floating body
111: storage element
120: fighting unit
121: first electrode
122: second electrode
123: hydrophobic membrane
130: Electromagnetic power generation unit
131: coil body
132: elastic member
133: Magnet body
140: solar cell
150: Partition member
Claims (5)
바다에 부유되고 내측 공간에 전기 에너지가 저장되는 축전 소자가 구비되는 부유 본체; 및
상기 부유 본체의 외측면 중 상기 부유 본체의 부유 시 바닷물과의 경계선 인근에 구비되어, 상기 바닷물과의 접촉 및 분리에 따라 전기 에너지를 생성하는 대전 유닛;을 포함하며,
상기 대전 유닛은,
상기 부유 본체의 외측면에 상호 대향되게 구비되고 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극의 외측면에 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 상기 바닷물이 접촉 및 분리되는 소수성 막을 포함하며,
상기 소수성 막은, 폴리디메틸실록산과 폴리테트라플루오로에틸렌과 불소화 에틸렌프로필렌 중 적어도 어느 하나의 고분자 물질을 포함하거나, 표면 공정을 통해 표면에 소수성을 갖는 막을 포함하는, 에너지 수확기.
As an energy harvester that floats in the sea and generates electrical energy,
A floating body floating in the sea and equipped with a storage element that stores electrical energy in the inner space; and
A charging unit is provided on the outer surface of the floating body near the boundary with seawater when the floating body floats, and generates electrical energy according to contact with and separation from the seawater;
The charging unit is,
A plurality of electrodes provided on the outer surface of the floating body to face each other and electrically connected to the power storage element, and a hydrophobic membrane provided on the outer surface of the plurality of electrodes to contact and separate the sea water by waves of the sea water. Includes,
The hydrophobic membrane includes at least one polymer material selected from polydimethylsiloxane, polytetrafluoroethylene, and fluorinated ethylene propylene, or includes a membrane having hydrophobicity on the surface through a surface process.
상기 부유 본체의 내측 공간에 구비되어, 상기 바닷물의 파동에 의해 발생하는 진동을 전자기 유도 방식을 통해 전기 에너지를 생성하는 전자기 발전 유닛을 포함하는, 에너지 수확기.
In claim 1,
An energy harvester comprising an electromagnetic power generation unit provided in the inner space of the floating body and generating electrical energy through electromagnetic induction using vibrations generated by waves of seawater.
상기 전자기 발전 유닛은,
상기 부유 본체의 내측 공간에 구비되고 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되는 코일체와, 상기 코일체에 의해 둘러싸여지도록 상기 코일체의 내측에 탄성부재를 매개로 구비되어 상기 바닷물의 파동에 의해 발생하는 진동으로 상기 코일체의 내측에서 탄력적으로 왕복이동함에 따라 상기 코일체에 전류를 유도하는 자석체를 포함하는, 에너지 수확기.
In claim 2,
The electromagnetic power generation unit,
A coil body is provided in the inner space of the floating body and electrically connected to the storage element, and an elastic member is provided on the inside of the coil body to be surrounded by the coil body, and vibration generated by the waves of the seawater is provided. An energy harvester comprising a magnet body that induces a current in the coil body by elastically reciprocating inside the coil body.
상기 부유 본체의 내측 공간 상부에 상기 축전 소자와 전기적으로 연결되도록 구비되어, 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지를 포함하는, 에너지 수확기.
In claim 1,
An energy harvester comprising a solar cell provided on an upper portion of the inner space of the floating body to be electrically connected to the storage element and converting solar light energy into electrical energy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220184606A KR102674594B1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Energy harvester |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220184606A KR102674594B1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Energy harvester |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102674594B1 true KR102674594B1 (en) | 2024-06-11 |
Family
ID=91471612
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220184606A KR102674594B1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Energy harvester |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102674594B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08189453A (en) * | 1995-01-06 | 1996-07-23 | Hitachi Zosen Corp | Wave activated power generator |
| KR20130005036A (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-15 | 이형우 | Light emitting buoy |
-
2022
- 2022-12-26 KR KR1020220184606A patent/KR102674594B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| JPH08189453A (en) * | 1995-01-06 | 1996-07-23 | Hitachi Zosen Corp | Wave activated power generator |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |