KR20110059922A

KR20110059922A - 자연수를 이용하는 수냉식 방열판을 갖춘 태양열 열전 발전 장치

Info

Publication number: KR20110059922A
Application number: KR1020090116363A
Authority: KR
Inventors: 최광식
Original assignee: 최광식
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-08

Abstract

본 발명은 자연수를 이용한 수냉식 열전발전장치를 개시한다.

본 발명은 크게 가열부와 방열부의 온도차를 전기로 변환시키는 열전소자와, 태양광의 복사열을 받아 가열부의 온도를 올리는 집열부와, 자연수를 이용한 수냉식 방열부와, 단열재가 충진된 하우징과, 발생된 전기를 외부로 인출하는 전기배선으로 구성된다. 특히 방열부는 지표수 또는 지하수의 자연적인 물흐름과 저온을 이용하여 열전발전소자의 방열부를 냉각한다.

본 발명에 따르면, 해수, 하천수, 지하수, 폭포수 등의 저온과 물흐름을 친환경 에너지로 활용할 수 있는 바, 고효율, 저비용의 전기에너지를 생산하는 효과를 얻을 수 있다.

태양열발전, 제벡효과, 수냉식, 자연수, 지표수, 지하수

Description

자연수를 이용하는 수냉식 방열판을 갖춘 태양열 열전 발전 장치{Sunlight thermopower module that uses natural water for heatsink }

본 발명은 두접합면의 온도차를 이용하여 발전하는 열전소자(40)와; 상기 열전소자 하부에 부착되어 방열부의 발열 효율을 높이기 위한 방열판(30)과; 상기 열전소자 상부에 위치하여 태양광을 집광하는 렌즈(10)와; 상기 렌즈로부터 모아진 태양광으로부터 복사열을 흡수하는 흡수판(130)과; 상기 렌즈와 열전소자를 고정하는 에어로겔 단열재가 내장된 하우징(90)과; 상기 열전소자 양단면과 상기 하우징 내부를 통과하여 상기 렌즈 상부로 인출되는 양극배선(80) 및 음극배선(70)과; 상기 배선에 접속되는 양극 콘넥터(100) 및 음극 콘넥터(110)와; 모듈간 연결하여 구성할 수 있도록 하는 연결고리(120);로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전발전모듈 장치이다.

서로 다른 2개의 반도체 또는 금속을 접속하여 접합부에 온도차를 주면 기전력이 발생하는데 이 현상을 제벡효과라 하며 이때의 기전력을 열기전력이라 일컫는다.

열기전력은 접합부 접속점의 온도차에 의해 변하는데 온도차(△t)가 클수록 열기전 력은 커진다. 따라서 효율적인 발전을 위해서는 온도차(△t)의 극대화와 더불어 이 온도차를 지속화하는 방안이 필요하다.

통상적으로 열전발전에서 태양광에서 복사되는 열에너지만을 취급하였으나, 열전발전의 핵심이 온도차임을 감안할 때 단순히 열에너지만을 논할 수는 없는 것이 당연하다. 따라서 열에너지와는 반대의 개념이지만 자연계에 존재하는 저온의 자연수의 흐름은 분명 열전발전 측면에서는 친환경에너지의 일종임이 분명해질 것이다.

태양열 열전발전이 상용화되려면 무엇보다 경제적이면서도 고효율의 방열 장치가 있어야 하지만, 기존의 태양열을 이용한 열전발전 방식은 저렴하면서도 효율적인 방열 장치가 없어 결국 비효율적인 발전방식이 될 수밖에 없었다.

따라서, 저비용의 고효율 방열 장치를 고안함에 있어 지표수 혹은 지하수의 낮은 온도와 물흐름을 이용하여 효율적인 열전발전을 가능케 하고자 한다. 이해하기 쉽게 예를 들자면, 대한민국의 여름의 예를 들어볼 때 통상 바다 수중의 온도는 20℃ ~ 25℃이며, 밀폐된 자동차 온도는 최고 90℃ ~ 100℃이다. 따라서 △t = 65℃ ~ 80℃가 된다. 이 수치는 발전 가능한 온도차로서 △t > 40℃를 만족한다.

상술한 바와 같이 자연수의 물흐름과 저온을 이용한 방열장치를 갖춘 열전발전장치는 첫째, 해상 또는 하천 상에서의 경우 수상 발전 시스템으로서 부상 또는 거치하는 형태로 설치할 수 있으며, 이는 결과적으로 육지에서 통상적인 발전 시스템으로서 필요한 막대한 부지조성비용을 절감할 수 있으며 둘째, 육상의 경우 건물 벽체나 아스팔트 도로에 매입하고 방열부에 자연수를 흘리는 방식 등으로 활용이 가능하여 도시의 도로와 벽체를 발전시설로 탈바꿈할 수 있게 하며, 세째, 가열 및 방열 양단의 작용을 자연계의 친환경 에너지를 이용하여 전기를 생산함으로써 저탄소 녹색성장에 일조할 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 열전발전장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 집광 렌즈(10)와 방열판(30)과 에어로겔단열재(20)로 채워진 하우징(90)과 열전소자(40)로 구성되어 있다.

본 발명은 가열부(50)의 온도를 최대한 올리고 유지하기 위해 에어로겔 단열재(20)을 적용하였으며, 하우징(90) 내부는 열흡수 도료로 도포 되어 있다.

하우징(90)은 균형을 유지하기 위해 하부가 상부보다 무거운 형상으로 되어 있으며, 렌즈(10) 상부로 볼록하여 이물질이 머물지 않도록 하여 태양광을 집광하는 데 방해받지 않도록 한다.

렌즈(10)의 집광은 흡열부(130)에 집중하게 하여 가열부(50)의 효율을 극대화시킨다.

방열판(30)은 물흐름과 대류를 원할하게 하기 위한 형태로 되어 있다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시 예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시 예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 열전발전모듈의 전체적인 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 집열렌즈 20; 단열재

30; 방열판 40; 열전소자

50; 가열부 60; 방열부

70; 음극도선 80; 양극도선

90; 하우징 100; 양극콘넥터

110; 음극콘넥터 120; 연결고리

130; 태양열 흡수판

Claims

주위에 에어로겔 단열재가 둘러싸고 있고, 상부에 집열 렌즈가 있고, 하부에 열전발전소자 설치되어 있는 하우징; 상기 열전발전소자 발열부 하부에 고정된 수냉식 방열판; 상기 열전발전소자 가열부 상부에 설치된 태양열 흡수판; 상기 열전발전소자의 기전력을 외부로 인출하기 위한 배선 및 콘넥터; 를 갖춘 열전발전모듈
제1항에 상기 하우징에 있어서, 정방형 형태로 상기 하우징 외부에 연결고리를 갖추어 지지물에 고정하고나 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 형태로 배치할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열전발전모듈
제2항에 있어서, 상기 열전발전모듈을 집합시켜 판상 형태의 일체적인 형태;를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 열전발전모듈
제3항에 있어서, 건축물의 벽면 내지 도로의 상부를 구성할 수 있도록 미관과 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 열전발전묘듈