KR20070049614A

KR20070049614A - 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창

Info

Publication number: KR20070049614A
Application number: KR1020070033026A
Authority: KR
Inventors: 권대웅; 정병열
Original assignee: 권대웅
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2007-05-11

Abstract

본 발명은 저온에서 작업하는 사람이나 동절기의 야외 활동자 또는 산악인 등이 유용하게 사용할 수 있도록 자체적으로 발열기능을 갖춘 신발깔창에 관한 것으로서, 신발깔창의 내부에 보행운동에너지에 의해 열을 발산할 수 있는 유체 또는 기전력을 발전할 수 있는 발전수단을 이용하여 열선을 발열시키는 원리로 구성하였기 때문에 착용 및 사용이 간편하고 외부에너지의 공급이 필요 없어서 보다 경제적일 뿐만 아니라 환경오염을 전혀 유발하지 않는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 점성유체를 냉매로 대체함에 의하여 냉각기능으로의 전환이 가능하다. 이에 의하여, 더운 여름날, 고온의 작업장에서도 발을 항상 시원하게 유지하여 쾌적함과 작업성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

신발, 깔창, 발열, 유체, 오리피스, 마찰열, 기전력

Description

보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창{The Footwear Include Heater By Walking Energy}

본 발명의 실시 예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 기존 신발의 사시도

도 2는 본 발명품인 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창의 사시도

도 3은 본 발명의 일실시 예인 정전유도(靜電誘導)를 이용(利用)한 발전기의 원리도

도 4는 본 발명의 일실시 예인 무선으로 전력을 송수신하는 방식의 원리도

도 5는 본 발명의 일실시 예인 유압(油壓)을 이용(利用)한 발전기의 원리도

도 6은 본 발명의 일실시 예인 액체(液體) 자석(磁石)을 이용(利用)한 발전기의 원리도

도 7은 본 발명의 일실시 예인 원형(圓形) 구슬 자석(磁石)을 이용(利用)한 발전기의 원리도

도 8은 본 발명의 또 다른 일실시 예인 무전원(無電源) 방식의 오리피스에 의한 마찰열을 이용하여 신발의 깔창을 가열하는 원리도

도 9는 본 발명에 사용하는 오리피스에 대한 원리도

도 10은 본 발명에 사용하는 마찰열의 발생 원리도

도 11은 일반적인 발전기의 원리도

도 12는 유체가 체크밸브에서 미치는 효과를 설명한 원리도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

A : 깔창 상판 B : 전열부

C : 제1물질 D : 제2물질

E : 깔창 하판 F : 좌심방

G : 우심방 TX : 무선전력 송출부

50 : 깔창 52 : 바닥판

54 : 신발뒷축 60 : 발열수단

62 : 벨로우즈 64 : 상부덮개

64a : 충전공 66 : 하부덮개

68 : 마개 70 : 유동관

72 : 축적부 80 : 오리피스

90 : 체크밸브 91 : 밸브체

92 : 세관 93 : 광관

94 : 개폐볼 95 : 스프링

96 : 스프링고정턱 100 : 유체

110 : 깔창 상판 120 : 모듈(Module)

130 : 깔창 하판 P : 모듈(Module)

이제까지 알려진 신발의 구조는 신체적 또는 지리적 조건에 적합하도록 하거나, 또는 미끄럼 방지나 통풍을 통한 발의 쾌적성 유지, 경기력 향상 등의 제한된 목적만을 추구하는데 그 개량의 초점이 맞추어져 왔다.

발은 인체의 부위 중 심장에서 가장 멀리 떨어짐으로써 혈액순환이 활발하지 못하여 낮은 체온이 유지되고 피로를 쉽게 느끼게 된다. 그러나 이렇게 취약함에도 불구하고 발의 보온을 위한 개량은 거의 이루어지지 않고 있으며, 신발의 보온 구조가 있다 하더라도 단지 신발 자체에 보온부재를 추가하여 외부의 온도를 차단하도록 하는 단순구조변경에 지나지 않았다.

따라서, 저온에서 작업하는 사람이나 동절기의 야외 활동자 또는 극저온의 상태에서 등산하는 산악인 등의 경우에는 발의 보온을 위해 양말의 착용 수를 늘리거나, 투박하고 두꺼운 방한화를 착용하는 것에 만족해야 하는 실정이었다.

이로 인해, 행동의 부자연스러움을 유발하여 사용에 불편함을 느낌은 물론 방한화나 양말로서는 보온효과를 크게 기대할 수 없어 혹한기에는 동상을 일으키게 되는 경우가 허다하였다.

위와 같은 문제를 근본적으로 해소하기 위하여, 최근에 와서 발열수단을 내장한 신발에 대한 개발이 진행되고 있다. 이에 대한 일 예를 들어보자면, 10-2006-0007747의 발열수단이 내장된 깔창에서와 같이 신발의 바닥판에 전열선을 매설하 고, 이 전열선에 전원을 공급하는 전원공급원을 신발 뒤축에 장착한다. 이 전원공급원으로는 통상 건전지가 사용되며, 이를 교환할 수 있도록 신발 뒤축에는 뒤축 몸체로부터 개폐되는 덮개가 고정되어 있다. 따라서, 완전히 소모된 건전지는 덮개를 개방시켜 교환이 가능하게 된다.

이와 같이, 기존의 신발에서는 발열수단(전열선)을 작동시키는 전원공급원으로 건전지가 사용되므로, 일정 시간 동안 사용하여 완전히 소모되면 건전지를 교체해 주어야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라, 건전지 교체에 따른 비용 소요로 경제적이지 못하였다. 또한, 건전지는 사용 후 폐기해야 하므로 환경상에도 악영향을 끼치는 폐단이 있었다.

또한, 특허출원된 10-2002-0068771의 신발의 발광장치에서는, 신발의 저면에 홈을 파고 시이소오의 원리로 걷는 동안의 하중운동에 의해 유압을 흐르게 하면서, 그 중심에 발전기 터빈을 장착하여 전기를 일으킨다는 원리로 출원되었던 기술이 있다. 이는 본 발명의 일부 청구항과 유사성이 있다고 해석할 수도 있겠으나, 상기 출원이 신발의 하부에 홈을 파서 모듈을 삽입하는 형식인 반면에, 본 발명에서는 신발 깔창의 내부 전체를 튜브 형식으로 내장하면서 그 중심에 발전수단을 장치한다는 신규성이 있고, 또 다른 기술적 방식으로는 액체자석이 상기 신발 깔창의 튜브 내부를 흐르면서 상기 중심에 있는 발전수단에 감긴 코일에 기전력을 일으킨다는 전혀 새로운 이론인 액체자석 발전기를 신규사상으로 추가하였다.

또한, 소멸된 실용신안출원인 20-2002-0016993의 보행에너지를 이용한 발열신발창은, 신발의 뒷굽에 홈을 파고, 홈의 내부에 펌핑할 수 있는 구조를 만들 고, 여기에서 펌핑되어 이동하는 유체가 오리피스를 통과하면서 열을 발생한다는 구조인데, 본 발명의 일부분과 조금 유사성이 있으나, 상기 실용신안이 신발의 뒷굽을 이용하는 반면에 본 발명에서는 신발깔창을 따로 튜브 형식으로 제조하여, 그 내부에 여러 가지 발열 또는 발전원리를 이용한다는 신규성이 내포되어 있는 것이 큰 차이점이라고 할 수 있겠다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제 결점들을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 신발깔창에 내장된 발열수단의 수축에 따라 유체가 오리피스를 통과하면서 보행에 의한 마찰열이 발생하여 유체를 승온(昇溫) 시키고 발열수단의 팽창에 따라 승온된 유체가 깔창의 좌우를 통해 순환하면서 열을 전달하여 발을 따뜻하게 보온함으로써 착용 및 사용이 간편하고 외부에너지의 공급이 필요 없어 경제적일 뿐만 아니라 환경오염을 전혀 유발하지 않는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열깔창을 제공하는 데 있다.

또한, 보행으로 발생하는 운동에너지에 의한 다양한 발전기의 원리를 도입하여서 무공해 전원을 생산하기 때문에, 신발깔창의 내부에 깔린 전열선이 발열한다는 구조에 기술적 과제를 두었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보행운동의 에너지를 이용하는 발열깔창은 도 8에서와 같이 무전원(無電源) 방식의 오리피스에 의한 마찰열을 이용하여 신발의 깔창을 가열하는 원리를 기본으로 구성하였다.

도 8을 근거로 해서 이를 다시 상세히 설명하자면, 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창을 본 발명의 근본 핵심으로 하였다. 즉, 상기 신발깔창의 내부에 유체가 들어있는 적어도 하나의 튜브를 내설하는데, 상기 튜브 내부에 있는 상기 유체가 새나가지 않도록 방수를 기본조건으로 제작을 하며 또한 내압과 장기간의 사용에도 충분히 견딜 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 튜브 내부에 충전하는 유체는 마찰열의 효과를 극대화시킬 수 있는 유체, 특히 점성이 강한 유체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 튜브에는 적어도 하나의 방수가 잘 되는 격벽(隔璧)이 내장되며; 보행에 따라 마찰열을 유발시킬 수 있는 적어도 하나의 발열수단이 상기 튜브의 내부에 내장되며; 상기 발열수단에 연결하되 일단부에는 유입구가 타단부에는 유출구가 형성되는 적어도 하나의 파이프를 내장하여서, 상기 발열수단으로부터 유출되는 승온(昇溫)된 유체가 상기 튜브의 내부를 순환하는 것을 기본 특징적인 구조로 하였다.

또한, 상기 파이프의 일 측에 상기 유체가 한쪽 방향인 일방향으로 순환할 수 있도록 역류를 방지하는 통제수단이 선택적으로 설치될 수도 있는데, 상기 통제수단으로는 체크밸브 또는 차단막(遮斷幕) 중에서 적어도 하나를 선택하여 내설하며; 상기 발열수단으로는 상기 파이프의 일 측에 적어도 하나의 오리피스가 구비되며, 상기 튜브에 내장되는 상기 유체는 부동액인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기 체크밸브의 원리를 살펴보기 위해서, 도 12를 보면 어떤 유체가 압력을 받아(펌프나 자연압에의하여) 위쪽으로 흐른다면 그 유체는 스프링을 누르고 밸브 의 문을 열고 흐르게 된다. 기본적으로 그 유체의 압(펌프의 용량 등)이 스프링의 압력보다 더 커야 된다. 유체를 상승시키던 펌프의 작동이 멈추어 유체의 압이 없어지면 올라가던 유체가 아래로 내려오게 된다. 올라오던 압력이 없어지므로 그때는 눌려있던 스프링압력이 원상태로 돌아오면서 밸브가 문을 닫게 된다. 그러면 유체는 아래로 내려올 수 없게 된다.

또한, 튜브의 원리는 일반적으로 자동차나 자전거 타이어 안쪽에 들어 있는 고무제의 바퀴 모양의 관을 말하는데, 이 속에 공기를 넣고, 그 공기압으로 타이어를 팽창시켜 주행에 적합한 상태가 되게 한다. 보통, 자동차 타이어에 넣는 공기압은 1㎠당 1.5∼2kg이 표준이며, 얇아도 내구력이 있는 부틸고무(합성고무)가 주로 사용된다. 최근에는 튜블리스 타이어(tubeless tire)라고 하는, 튜브가 필요하지 않은 타이어도 선보이고 있다. 또, 치약·그림물감 등의 용기도 튜브라고 한다. 용기의 소재(素材)로는 알루미늄·납·비닐 등 여러 가지가 사용된다.

그러므로 본 발명에서 사용하는 튜브는 고무제의 두 개의 풍선을 하나로 붙여놓은 형태로서, 그 내부에 유체를 충전하고 흐름의 중앙에 격벽이 놓이고 격벽의 중앙에는 파이프관이 매설되어 있으며, 파이프의 내부에는 오리피스 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 튜브의 내부에 있는 유체가 오리피스관을 지나면서 생기는 압력에 의한 마찰열에 의해 신발깔창 자체가 서서히 발열하게 되는 것이다. 이때에 깔창의 바닥면은 하부로 열이 전달되는 것을 막기 위한 단열재료로 마감하는 것이 또한 바람직하다.

여기에서 사용하는 오리피스[orifice]의 일반적인 원리는, 유체가 흐르는 관 로 속에 설치된 조리개 기구를 말하는데, 유량의 조절 ·측정 등에 사용되며, 가공하기 쉬워 보통 원형으로 만든다. 지름 D인 유관(流管) 도중에 관의 지름 d(D＞d)의 오리피스를 삽입하면, 그 직후에서 유속이 변화하여 압력이 떨어진다(베르누이의 정리). 오리피스의 바로 앞과 직후에서의 유체의 압력차를 검출함으로써 유량을 구할 수 있다. 또, 그것을 모니터로 하여 유량을 조절할 수도 있다. 기화기의 연료유(燃料油) 도입부분을 비롯하여 공기 ·증기 ·기름 ·가스 등의 유량제한에 쓰인다. 기체의 공급원과 배기펌프 사이의 관에 오리피스를 덧대면, 그 사이에 적당한 압력기울기를 형성시킬 수 있다.

오리피스는 도 9에서 보는 바와 같이 큰 지름에서 갑자기 줄어드는 작은 지름의 구멍으로, 이곳을 통과하면서 점성 유체는 급격히 유동속도가 증가하며 점성유체와 오리피스(Orifice) 내벽 사이의 마찰에 의한 마찰열이 발생하게 된다. 또한, 체크밸브 체의 내부공간 중 유동관과 연결된 쪽이 좁은 세관(細管)으로 되어 있고, 발열수단과 연결된 쪽은 광관(廣管)(93)으로 되어 있다. 이 광관에는 세관을 개폐하는 개폐볼을 스프링으로 가압하여 스프링의 탄성력에 의해 작동되게 하고 있으며, 스프링은 광관의 내주면에 구비된 스프링고정턱에 의해 지지 되어있다. 따라서, 세관 쪽에서의 압력이 탄성력과 광관쪽의 압력을 합산한 것보다 큰 때에는 스프링의 탄성력을 이기고 개폐볼이 세관(92)을 개방하게 되고, 그에 따라 세관 쪽에 있는 유체는 광관을 통해 발열수단 내로 회수되게 된다.

이제, 이 도면들을 참조하며 본 발명의 발열원리에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 신발깔창이 적용된 신발을 착용한 사용자가 발을 지면에 디뎌 튜브의 파이프에 체중에 의한 외력 F가 작용하면 우심방 튜브(G)가 수축하여 파이프 내부의 유체압력이 증가한다. 따라서, 파이프 내부의 유체압력이 상기 파이프 내부에 있는 오리피스 좌측에 위치한 유동관의 유체압력보다 높아지게 되므로 파이프 내부의 유체는 오리피스를 통해 우측으로 유동하게 된다. 따라서, 튜브의 탄성을 나타내는 우심방(G)은 압축되고, 좌심방(F)은 유입되는 유체의 압력에 의해 팽창된다.

위와 같은 동작으로 외력(F)에 의해 우심방(G)이 거리 d만큼 이동하였다면, 이 힘에 의해 발생하는 일의 양 W는 다음 식에 의해 구해진다.

여기서, F(t)는 시간에 따른 외력, F(x)는 이동거리에 따른 외력을 나타낸다. 위 식(1)에서 외력이 일정하다고 하면,

F(x)=F=constant(일정)하므로, 식(1)은 다음과 같이 된다.

식(2)에 나타난 일(W)은 피스톤이 거리 d만큼 이동할 때 두 개의 스프링에 저장된 에너지(V 1, V2 ), 유체의 유동에 소모된 에너지(V3) 및 발열에너지(H)의 합과 같다. 따라서, 일(W)은 다음 식으로 정의할 수 있다.

여기서, V1 은 우측 스프링에 저장된 에너지, V2 는 좌측 스프링에 저장된 에너지, V3 는 유체를 유동시키는데 사용된 에너지 그리고, H는 발열에너지를 나타낸다.

위 식(3)으로부터 파이프가 외력을 받아 수축과정에서 발생하는 발열에너지(H)는

위의 발열에너지(H)는 기본적으로 유체가 오리피스를 통과하면서 받은 마찰력에서 기인한다.

복원력은 튜브가 평형상태로 복귀하려는 힘으로 좌우심방에 저장된 위치에너지 V1, V2 에 의한다. 복원시 대부분의 유체는 체크밸브를 통과하여 흐르며, 오리피스를 역류하는 유체는 매우 작다. 이때, 체크밸브의 유동방향 쪽으로는 유로면적이 넓어지므로 마찰에 의한 에너지 손실은 매우 작다. 따라서, 파이프에 저장된 복원력은 거의 대부분 유체를 파이프 내부에서 이동하는데 사용된다.

만일, 실린더의 내경이 같도록 파이프의 계수를 등가적으로 나타냈다면, 각 심방에 저장된 에너지

V1, V2 는

위 식(5),(6)에서 k 1 과 k 2 는 각각 파이프의 등가 계수이다.

또한, 유체의 유동에 사용된 에너지 V3 는

본 장치에서 유체유동의 가속도는 그리 크지 않으므로 유체의 유동에 사용된 에너지(V3 )의 양은 매우 작다고 볼 수 있다.

이상의 해석을 통해 발열수단에서 발생하는 발열량은 근사적으로

로 구할 수 있다.

본 발명에서 V1, V2를 작게 하면, 즉 좌/우심방의 탄성을 작게 하면 식(8)에서 알 수 있는 바와 같이 발열에너지(H)의 양은 증가할 수 있으나, 복원시 탄성력이 작아 복원이 느리게 된다. 보행시 빠른 보행이 반복적으로 일어나야 하므로 복원속도가 너무 느린 경우 원활한 동작을 보장하기 어렵다.

반면에, 좌/우심방의 탄성이 높으면 외력에 의한 일의 많은 부분이 스프링의 위치에너지로 변경되어 저장되므로 발열량이 감소하게 된다. 따라서, 보행시 원활한 동작을 보장하고 발열에너지를 최대로 하기 위해서는 좌/우심방의 탄성력을 적정값으로 선정해야 한다.

한편, 마찰열은 오리피스를 통과하는 유체의 점도, 오리피스의 반경 및 길이, 오리피스 입구의 형상, 유체의 유동속도의 함수가 된다. 따라서, 다른 조건들이 일정하다면 유체의 점도가 클수록 마찰열이 증대되어 발열량이 커지게 된다.

이제, 위에서 설명한 위 식들에 실제 상황에 부합되는 수치데이터들을 대입시켜 보행자가 본 발명을 착용하고 보행하였을 경우의 발열효과를 수학적 연산을 통해 살펴보기로 한다.

만일 체중이 50Kg인 사람이 본 신발깔창이 적용된 신발을 착용하고 보행한다면, 발열수단의 파이프 내부에 가해지는 힘은 약 30Kg정도이다. 체중 중 이 정도의 하중이 작용하게 설계한 것은 보행에 거북함을 주지않는 한도에서 오리피스가 제대로 작동하기 위함이다. 이 힘 30Kg에 의해 좌/우심방 중 어느 하나가 5mm 수축되었다가 복원된다면,

이 힘에 의한 일(W)의 양은 위 식(2)에 대입하면 다음과 같이 된다.

이 일(W) 중에서 파이프에 저장되는 탄성위치에너지를 대략 30%정도로 가정하면, 한번 보행시 발열되는 에너지는 1.029 Joule이 된다. 물 1cc를 1℃ 올리는데 4.2 Joule이 필요하다. 따라서, 발열수단(60)에 충전된 점성 유체(100)를 물 20cc에 해당된다고 보면, 발열장치(60) 전체를 1℃ 올리는데 필요한 열량은 84J이므로 보행자가 약 80걸음 정도 걸으면 발열신발깔창의 온도가 1℃ 상승하게 된다.

따라서, 본 발명을 착용한 사용자가 계속해서 걸으면 80걸음의 배수마다 1℃씩 상승하여 발은 따뜻하게 보온되는 것이다.

한편, 본 발명의 발열수단에 점성유체 대신에 냉매를 충전시킴으로써 발열깔창이 아닌 냉각깔창으로도 기능하게 된다. 즉, 본 발명의 유체순환구조에서 점성유체를 프레온가스와 같은 냉매로 대체할 경우 보행에 의해 냉매가 순환하면서 발을 시원하게 해 준다. 이에 대해 상세히 부연설명하자면, 신발착용자의 보행으로 신발 깔창에 하중이 작용하면 파이프의 내부압력은 유동관의 내부압력보다 높아지게 되고, 그에 따라 냉매는 오리피스를 통과하여 좌 또는 우심방으로 분사된다. 이 분사과정은 열역학적으로 등엔탈피를 유지하는 단열팽창과정에 해당하므로 냉매는 압력이 낮아지는 대신 온도는 내려가게 된다. 이렇게 온도가 낮아진 냉매는 좌 또는 우심방을 순환하며 발로부터 열을 흡수하여 냉매의 일부 또는 전부가 증발하게 된다. 따라서, 냉매가 증발될 때의 잠열이 발을 냉각시켜 여름철과 같은 무더운 날씨나 열기로 뜨거운 장소에서 발을 시원하게 해 주게 된다.

특히, 신발 뒤축에 걸리던 하중이 제거되면 좌/우심방이 탄성에 의해 원상태로 복원되면서 파이프 내부의 압력은 좌/우심방 내부 압력보다 낮아지므로 냉매는 좌/우심방을 순환하여 체크밸브를 통해 파이프 내부로 유입된다. 이렇게 파이프 내부로 유입된 냉매는 파이프를 통해 외기로 열을 방출하여 냉매의 일부 또는 전부가 응축되어 냉매는 원상태로 복귀하게 된다. 이때, 좌/우심방은 주름관 형태이므로 외기와의 접촉면적이 넓어 온도가 상승된 냉매로부터 열이 효과적으로 외부로 방출된다.

이와 같이 본 발명이 적용된 신발을 착용하고 보행하면 냉매가 순환하면서 액상과 기상을 반복하면서 좌/우심방에서 열을 흡수하고 파이프에서 열을 방출하는 냉각사이클을 형성함에 의하여 발을 냉각시켜 높은 온도에서도 시원함을 유지할 수 있게 한다. 여기에 개시되는 실시 예는 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시 예에 의해서만 한정되거나 제한받는 것은 아니고, 본 발 명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론 균등한 다른 실시 예가 가능하다.

상기와 같은 기본 원리가 본 발명의 핵심 구성요소라고 할 수 있으며, 이를 보조하기 위하여 다양한 발전수단을 도면을 이용하여 아래와 같이 설명하기로 한다.

도 1은 기존 신발의 외관인 사시도를 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명품인 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창의 사시도인데, 깔창 상판(110)과 깔창 하판(130)으로 기본이 구성되며, 그 내부에 튜브가 삽입되며, 튜브의 내부에 발열수단인 모듈(120)이 설치되는 구조로 구성된다.

도 3은 본 발명의 일실시 예인 정전유도(靜電誘導)를 이용(利用)한 발전기의 원리도인데, 에보나이트 막대를 예로 들어 정전유도를 설명해 보자면, 정전 유도(靜電誘導)를 이용(利用)하여 전기(電氣)를 모으는 실험(實驗) 기구(器具)를 에보나이트 막대라 하는데, 에보나이트 원판(ebonite 圓板)과 절연체(絶緣體)의 자루가 있는 납작한 금속(金屬) 원판으로 되어 있으며, 에보나이트 원판을 가죽으로 문지르면 음전기(音電氣)가 생기고, 여기에 금속판(金屬板)을 올려놓으면 감응(感應)에 의(依)하여 금속판(金屬板)의 아래쪽에는 양전기가 생기고 위쪽에는 음전기(音電氣)가 생기는 현상을 살펴볼 수가 있다. 이때 상면을 도선(導線)으로 땅에 통(通)하게 하면 음전기는 땅으로 흘러 버려 없어지고 양전기만 남게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명 신발깔창은, 상호 대전대는 두 물체(C와 D)를 마찰시 발생하는 마찰정전기를 컨트롤러(7)에 내장된 배터리에 충전시키도록 하는데, -전하로 대전되는 물질의 제1마찰정전기발생부재(C)와, 그 제1마찰정전기발생부재(C)에 대해 상대적으로 +전하로 대전되는 물질의 제2마찰정전기발생부재(D)를 포함하는 정전기발생부(C와 D)와, 이 정전기 발생부(C와 D)로부터 발생된 정전기의 정전압을 상기 배터리의 충전전압으로 강하시켜 인가하고, 내압전압 이상에서는 방전시키며, 아울러, 상기 정전기의 전압이 충전전압 이하인 때에 정전기발생부(C와 D)를 차단시키도록 구성되는 정전압충전회로부(미도시)가 컨트롤러(7)에 내장되며, 상기 제1마찰정전기발생부재(C)와 제2마찰정전기발생부재(D)는 모피, 유리, 상아, 비단, 수정(水晶), 호박(琥珀), 프란넬, 면포(綿布), 고무, 수지, 금속, 유황, 에보나이트, 전기를 띠는 물질 중 적어도 하나로 부착 구비되며, 본 발명에서의 제1마찰정전기발생부재(C)는 모피로 이루어지고, 아울러 제2마찰정전기발생부재(D)는 에보나이트로 이루어질 수도 있다.

그러므로 이를 다시 요약해서 설명하자면 다음과 같다.

발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 기전체(起電體)인 마찰정전기발생부재를 내설하여 상기 기전체가 보행시의 운동 마찰에 의해 기전력을 일으키는 물질로 구성하는데; 상기 기전체의 구성은 -전하로 대전되는 물질의 제1마찰정전기발생부재(c)와, 그 제1마찰정전기발생부재(c)에 대해 상대적으로 +전하로 대전되는 물질의 제2마찰정전기발생부재(d)를 포함하는 정전기발생부(c, d)와; 이 정전기발생부로부터 발생된 정전기의 정전압을 충전지의 허용전압으로 강하시켜 인가하고; 내압 전압 이상에서와 상기 정전기의 전압이 충전전압 이하인 때에 정전기발생부(c, d)를 차 단하도록 구성되는 정전압충전 회로부와 제어부를 포함하는 컨트롤러로 구성함으로써 상기 정전기발생부로부터 발생하는 마찰정전기를 상기 컨트롤러에서 충전 및 제어하며; 상기 신발깔창의 내부에는 발열을 위해서 적어도 하나의 전열선을 내설하고; 상기 컨트롤러가 상기 전열선과 연동하여 깔창 자체가 발열하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창으로 구성하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일실시 예인 무선으로 전력을 송수신하는 방식의 원리도인데, 도 13을 이용하여 근본 원리를 설명하고 본 발명에서의 응용에 관한 내용을 후술하기로 한다.

도 13을 살펴보면 무선으로 전력을 공급받는 노트북 컴퓨터의 동작도를 보여주고 있는데, 도 5의 동작순서는, ①전류가 충전시스템의 구리 안테나로 전달되며; ②구리 안테나가 6.4메가헤르츠(㎒) 주파수로 공명하면서 전자기파를 방출하고; ③전기 에너지의 꼬리가 5m까지 생성되어; ④노트북의 안테나가 같은 주파수로 공명하면서 내장 배터리가 충전되며; ⑤주변에 전자기기가 없으면 전기 에너지가 다시 충전시스템으로 흡수되는 것이 그 기본 원리이다.

이 동작원리에 대해서 미국 매사추세츠공과대(MIT) 마린 솔야식 교수팀은 샌프란시스코에서 개최된 미 물리학회 포럼에서 충전장치와 몇m나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표한 바 있다. 이들이 발표한 시스템은 아직 컴퓨터 시뮬레이션으로만 시험된 상태이나 워낙 개념이 간단해 곧 실용화에 이를 것으로 전문가들은 진단하고 있다.

상기와 같은 무선전력송수신 방식을 다시 설명하자면, MIT팀이 개발한 무선 충전시스템은 공명(共鳴)이라는 물리학 개념을 이용한 것이다. 초등학교 교과서에도 나오는 공명은 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 현상을 말한다. 현악기 두 개를 나란히 두고 한 악기의 현을 튕기면 바로 옆의 악기도 같은 소리를 내는 것도 같은 이치다.

연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 전자기파는 라디오파나 적외선, X선과 같이 에너지를 담고 주변으로 전달하는 파장을 말한다. 즉 전기 에너지를 담은 전자기파가 발생하면 주변의 전자기기에서 같은 에너지의 전자기파가 발생하는 것이다. 전기 콘센트에 연결된 충전장치에는 구리선이 감겨 있는 코일이 들어 있다. 휴대폰이나 노트북에 같은 주파수의 전자기파와 공명을 일으키는 구리선 코일을 장착하면 전기 에너지가 자동으로 전달된다.

이 장치를 이용하면 5m 떨어진 곳에서도 무선으로 충전이 가능한데 문제는 전자기파를 내보낼 때 사용하는 안테나가 에너지를 전달하는데 적합하지 않다는 데 있다. 안테나는 전자기파를 사방으로 내보내기 때문에 주변 전자기기에 충분한 전기 에너지를 전달하지 못한다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 이른바 비(非)방사형(non-radiative) 안테나를 개발했다. 이 안테나에 전기 에너지가 작용하면 일반 안테나처럼 주변 공간으로 발산되지 않고 마치 긴 꼬리를 가진 것처럼 주변 수 m까지 그대로 살아남게 된다. 여기에 휴대폰이나 노트북이 다가가면 자동으로 충전이 되는 것이다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 시스템이 3~5m 떨어져 있는 전자기기를 충전시킬 수 있으며, 전기 에너지를 받을 구리선 코일을 장착하지 않은 다른 전 자기기나 인체에는 아무런 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인했다. 전자기파 발생장치에서 발생하는 에너지는 지구 자기장이 만드는 전자기파보다 약했다고 한다. 그래서 본 발명에 사용하는 신발깔창의 일 실시 예에서는 상기와 같은 원리를 이용하는 것이 바람직하다.

도 5는 무선으로 전력을 공급받는 노트북 컴퓨터의 동작도를 보여주고 있는데, 도 5의 동작순서는, ①전류가 충전시스템의 구리 안테나로 전달되며; ②구리 안테나가 6.4메가헤르츠(㎒) 주파수로 공명하면서 전자기파를 방출하고; ③전기 에너지의 꼬리가 5m까지 생성되어; ④노트북의 안테나가 같은 주파수로 공명하면서 내장 배터리가 충전되며; ⑤주변에 전자기기가 없으면 전기 에너지가 다시 충전시스템으로 흡수되는 것이 그 기본 원리이다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 시스템이 3~5m 떨어져 있는 전자기기를 충전시킬 수 있으며, 전기 에너지를 받을 구리선 코일을 장착하지 않은 다른 전자기기나 인체에는 아무런 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인했다. 전자기파 발생장치에서 발생하는 에너지는 지구 자기장이 만드는 전자기파보다 약했다고 한다. 그래서 본 발명에 사용하는 무선전력송수신기는 상기와 같은 원리를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

무선전력을 이용하는 신발깔창의 응용 예를 상세히 설명해 보자면, 상기와 같은 무선전력 송수신 방법이나, 기타 유도가열을 이용하는 방식 등 다양한 무선전력송수신 기술 중에서 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하며, 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 무선으로 전력을 수신할 수 있는 수신수단(도 5의 C)가 내장되며; 상기 수신수단에서 전력을 공급받으면 이를 제어하는 컨트롤러가 내장되며; 상기 컨트롤러에 연결되어 전력을 공급받으면 열을 발산하는 적어도 하나의 전열선이 내설되는 신발깔창으로 구성되며; 상기 신발깔창에 무선으로 전력을 송신할 수 있는 송신수단을 추가로 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창이 또한 바람직한 일 실시 예가 될 수 있다.

또 다른 방법으로는, 도 5의 유압(油壓)을 이용(利用)한 발전기의 원리도를 들 수 있다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 튜브(도 5의 C)를 내설하고; 상기 튜브의 내부에 유체를 충전하고; 상기 튜브에는 적어도 하나의 격벽(隔璧)이 내장되며; 보행에 따라 유체가 이동하는 운동에너지로 기전력을 유발시키는 적어도 하나의 발전수단을 상기 격벽의 일 측에 내장시키며; 상기 발전수단으로는 유체의 운동에너지로 동작하는 회전기(回轉機) 또는 직선운동에 의해서 전기를 생산할 수 있는 발전기의 작용을 하는 방식 중에서 적어도 하나를 선택하며; 상기 발전수단에 연결하되 일단부에는 유입구(f2)가 타단부에는 유출구(g2)가 형성 되는 적어도 하나의 파이프를 내장하며; 상기 파이프의 일 측에 상기 유체가 일방향으로 순환하도록 역류를 방지하는 통제수단을 선택적으로 추가할 수도 있으며; 상기 신발깔창의 내부에는 열을 발산할 수 있는 적어도 하나의 전열선을 내설하고; 상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며; 상기 컨트롤러가 상기 발전수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 것이 일 실시 예의 설명으로 타당할 것이다.

또 다른 일실시 예로서 도 6의 액체(液體) 자석(磁石)을 이용(利用)한 발전기의 원리도를 보면서 상세히 설명해 보기로 하자면, 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 튜브를 내설하고; 상기 튜브의 내부에 자석액체(Ferrofluid) 또는 자성(磁性)을 갖는 액체 중에서 적어도 하나를 충전(充塡)하고; 상기 튜브에는 적어도 하나의 격벽(隔璧)이 내장되며; 상기 격벽의 일 측에 연결하되 일단부에는 유입구가 타단부에는 유출구가 형성되는 적어도 하나의 파이프를 내장하며; 상기 파이프의 일 측에는 기전력을 일으키는 코일이 감겨 있으며; 상기 파이프의 일 측에 상기 자석액체 또는 자성(磁性)을 갖는 액체가 일방향으로 순환하도록 역류를 방지하는 통제수단을 선택적으로 추가할 수 있으며; 상기 신발깔창의 내부에는 적어도 하나의 전열선이 컨트롤러에 연결하는 방식으로 내설되며; 상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며; 상기 컨트롤러가 상기 코일과 연결되는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창인 것이 또한 바람직하다.

이렇게 본 발명의 다양한 실시 예에서 사용하는 나사선 모양의 선재(線材)인 코일(Coil)은 도선(導線)을 고리 모양으로 한 것, 강선을 감아서 만든 코일 스프 링, 냉각 및 방열용(放熱用)의 나사선형으로 감은 관 등이 있다. 전기회로에서는 그 기본적인 상수(常數)의 하나인 인덕턴스를 실현하는 구체적인 부품이며, 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성(傳導性)이 좋은 선재를 절연성 재료로 피복하여 통형 또는 나사선형으로 감은 것이다.

속에 철심(鐵心)을 넣은 것, 또는 공심(空心)인 것이 있는데 모두 전류의 에너지를 자속(磁束)이라는 자기(磁氣) 에너지로 변환하는 역할을 지니고 있다. 또 프린트 기판 위에 나선상으로 사진부식(寫眞腐蝕)에 의해 만들 때도 있다. 발전기나 변압기 등 에너지 변환에 사용하는 철심이 든 코일은 리액터라고도 하며, 그 기계적 강도나 대전류에 의한 방열이 큰 문제가 된다.

한편, 라디오 ·텔레비전 등 전자회로에 사용하는 코일은 적당한 정전용량(靜電容量)을 가진 콘덴서와 조합하여 공진(共振) 작용을 일으키는데 쓰인다. 코일은 그 형상에 따라서 솔레노이드감이[單層圓筒] 코일, 벌집형 코일, 에어톤페리감이 코일 등으로 나뉜다. 또 인덕턴스값은 어떤 범위 내에서 감은 횟수의 제곱에 거의 비례하지만 많은 제약을 받는다.

본 발명에서는 상기 코일의 효능 중에서 자력에 의해 코일 내부에 기전력이 발생하는 효능을 기본으로 사용하였다.

새로운 기술로서 상기의 액체자석을 이용하는 일 실시 예를 응용하여 액체자석발전기(Ferrofluid Generator)를 발명할 수도 있기 때문에 이를 별도의 청구항으로 권리를 보전하는 것을 특징으로 할 수도 있다.

즉, 액체자석을 이용하여 상기의 실용 예에서와 같이 액체자석이 코일이 감 겨있는 파이프를 지나면서 루프 사이클을 이루며 순환하게 되면 발전을 할 수가 있기 때문에 전혀 새로운 발전 방식이 될 수 있다. 즉, 액체자석을 이용하는 방법에 있어서, 상기 액체자석이 연속적으로 코일이 감겨있는 파이프 내부를 흐르면서; 상기 코일의 내부에 기전력을 일으키는 것을 특징으로 하는 액체자석발전기(Ferrofluid Generator)인 것이 또한 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일실시 예인 원형(圓形) 구슬 자석(磁石)을 이용(利用)한 발전기의 원리도인데 이를 설명해 보자면, 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 파이프를 내설하고; 보행에 따라 이동하는 자석구슬 또는 자성(磁性)을 갖는 물체 중에서 적어도 하나를 상기 파이프에 내장하며; 상기 파이프의 일 측에는 기전력을 일으키는 코일이 감겨 있으며; 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고; 상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며; 상기 컨트롤러가 상기 코일과 연결되는 것을 특징으로 하면, 상기 자석 구슬이 보행운동의 에너지로 이동하면서 상기 코일에 기전력을 일으켜 주기 때문에 발전을 하게 되고, 결국은 전열선이 발열하게 되는 것이다.

한편, 도 9는 본 발명에 사용하는 오리피스에 대한 원리도인데 앞에서 상술하였음으로 생략하기로 한다.

도 10은 본 발명에 사용하는 마찰열의 발생 원리도이며, 도 11은 일반적인 발전기의 원리도이다.

또한, 미도시하였지만, 압전소자를 이용한 신발깔창도 적용이 가능하다고 본 다. 압전소자를 신발 내부의 깔창에 장착하면, 걷거나 발을 구를 때에 압전소자에 압력이 가해져서 압전소자의 결정이 분극(分極)해서 표면에 전하가 생기는 피에조 효과로 인해 전기가 발생하게 된다. 압전소자로는 로셀염, 수정, BaTiO 3 등이 있다. 압전장치를 쓰면 건전지나 충전기 없이도 전기를 일으킬 수 있기 때문에 이를 적용하는 것을 특징으로 한다.

그러므로 발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서, 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 압전소자를 내설하는데; 상기 압전소자는 보행시의 운동에너지에 의해 기전력을 일으키는 물질로 구성하며; 상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고; 상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며; 상기 컨트롤러가 상기 압전소자와 연동하는 것을 특징으로 하는 것도 바람직할 것이다.

또한, 상기 컨트롤러의 구성요소로는, 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 선택해서 바꾸어 주는 전환부와 배터리를 내장하는 충전부 및 본 발명의 신발깔창의 제반 전기적 작용을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이 좋다.

상기와 같은 상세한 설명으로 본 발명의 다양한 실시 예를 살펴 볼 수가 있었는데, 본 발명의 기술적 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 수도 있으므로 본 발명의 기술적 사상이 적용되는 범위는 본 발명의 범위로 보는 것이 타당하다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창은 그 내부에 보행운동에너지에 의해 열을 발산할 수 있는 유체 또는 기전력을 발전할 수 있는 발전수단을 이용하여 열선을 발열시키는 원리로 구성하였기 때문에 착용 및 사용이 간편하고 외부에너지의 공급이 필요 없어서 보다 경제적일뿐만 아니라 환경오염 환경오염을 예방할 수 있다는 효과가 있다. 더욱이, 본 발명은 점성유체를 냉매로 대체함에 의하여 냉각기능으로의 전환이 가능하다. 이에 의하여, 더운 여름날, 고온의 작업장에서도 발을 항상 시원하게 유지하여 쾌적함과 작업성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Claims

발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 튜브를 내설하고;

상기 튜브의 내부에 유체를 충전하고;

상기 튜브에는 적어도 하나의 격벽(隔璧)이 내장되며;

보행에 따라 마찰열을 유발시키는 적어도 하나의 발열수단을 상기 튜브에 내장시키며;

상기 발열수단에 연결하되 일단부에는 유입구가 타단부에는 유출구가 형성되는 적어도 하나의 파이프를 내장하며;

상기 발열수단으로부터 유출되는 승온(昇溫)된 유체가 상기 튜브의 내부를 순환하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
제 1항에 있어서,

상기 파이프의 일 측에 상기 유체가 일방향으로 순환하도록 역류를 방지하는 통제수단이 설치되며;

상기 통제수단으로는 체크밸브 또는 차단막(遮斷幕) 중에서 적어도 하나를 선택하여 내설하며;

상기 발열수단으로는 상기 파이프의 일 측에 적어도 하나의 오리피스가 구비되며;

상기 유체는 부동액 또는 냉매 중에서 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 튜브를 내설하고;

상기 튜브의 내부에 유체를 충전하고;

상기 튜브에는 적어도 하나의 격벽(隔璧)이 내장되며;

보행에 따라 유체가 이동하는 운동에너지로 기전력을 유발시키는 적어도 하나의 발전수단을 상기 격벽의 일 측에 내장시키며;

상기 발전수단으로는 유체의 운동에너지로 동작하는 회전기(回轉機) 또는 직선운동에 의해서 발전기의 작용을 하는 방식 중에서 적어도 하나를 선택하며;

상기 발전수단에 연결하되 일단부에는 유입구가 타단부에는 유출구가 형성되는 적어도 하나의 파이프를 내장하며;

상기 파이프의 일 측에 상기 유체가 일방향으로 순환하도록 역류를 방지하는 통제수단을 선택적으로 추가할 수 있으며;

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고;

상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며;

상기 컨트롤러가 상기 발전수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 튜브를 내설하고;

상기 튜브의 내부에 자석액체 또는 자성(磁性)을 갖는 액체 중에서 적어도 하나를 충전(充塡)하고;

상기 튜브에는 적어도 하나의 격벽(隔璧)이 내장되며;

상기 격벽의 일 측에 연결하되 일단부에는 유입구가 타단부에는 유출구가 형성되는 적어도 하나의 파이프를 내장하며;

상기 파이프의 일 측에는 기전력을 일으키는 코일이 감겨 있으며;

상기 파이프의 일 측에 상기 자석액체 또는 자성(磁性)을 갖는 액체가 일방향으로 순환하도록 역류를 방지하는 통제수단을 선택적으로 추가할 수 있으며;

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고;

상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며;

상기 컨트롤러가 상기 코일과 연결되는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 파이프를 내설하고;

보행에 따라 이동하는 자석구슬 또는 자성(磁性)을 갖는 물체 중에서 적어도 하나를 상기 파이프에 내장하며;

상기 파이프의 일 측에는 기전력을 일으키는 코일이 감겨 있으며;

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고;

상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며;

상기 컨트롤러가 상기 코일과 연결되는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 무선으로 전력을 수신할 수 있는 수신수단이 내장되며;

상기 수신수단과 연결되는 컨트롤러가 내장되며;

상기 컨트롤러에 연결되어 열을 발산하는 적어도 하나의 전열선이 내설되는 신발깔창으로 구성되며;

상기 신발깔창에 무선으로 전력을 송신할 수 있는 송신수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 기전체(起電體)를 내설하여 상기 기전체가 보행시의 운동 마찰에 의해 기전력을 일으키는 물질로 구성하는데;

상기 기전체의 구성은 -전하로 대전되는 물질의 제1마찰정전기발생부재(c)와, 그 제1마찰정전기발생부재(c)에 대해 상대적으로 +전하로 대전되는 물질의 제2마찰정전기발생부재(d)를 포함하는 정전기발생부(c, d)와;

이 정전기발생부로부터 발생된 정전기의 정전압을 충전지의 허용전압으로 강하시켜 인가하고;

내압 전압 이상에서와 상기 정전기의 전압이 충전전압 이하인 때에 정전기발생부(c, d)를 차단하도록 구성되는 정전압충전 회로부와 제어부를 포함하는 컨트롤러로 구성함으로써 상기 정전기발생부로부터 발생하는 마찰정전기를 상기 컨트롤러에서 충전 및 제어하며;

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고;

상기 컨트롤러가 상기 전열선과 연동하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
발이 접촉하는 신발의 바닥판 상부에 올려 사용하는 신발깔창에 있어서,

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 압전소자를 내설하는데;

상기 압전소자는 보행시의 운동에너지에 의해 기전력을 일으키는 물질로 구성하며;

상기 신발깔창의 내부에 적어도 하나의 전열선을 내설하고;

상기 전열선을 제어하는 컨트롤러가 내장되며;

상기 컨트롤러가 상기 압전소자와 연동하는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
청구항 3항에서부터 청구항 8항까지의 청구항 중에서 어느 하나의 항에 있어 서 상기 컨트롤러는,

직류/교류전환부와 충전부 및 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 보행운동의 에너지를 이용하는 발열신발깔창.
액체자석을 이용하는 방법에 있어서,

상기 액체자석이 연속적으로 코일이 감겨있는 파이프 내부를 흐르면서;

상기 코일의 내부에 기전력을 일으키는 것을 특징으로 하는 액체자석발전기(Ferrofluid Generator).