KR20120069976A - 그린에너지 슈즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그린에너지 슈즈에 관한 것이다. 보다 상세하게는 신발의 전방측 발등부에 태양전지 패널을 장착하고 이를 통해 얻어진 전기에너지를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써 보행 및 휴식시 전기에너지를 생산하고 전기매매가 가능한 형태로 저장할 수 있으며 태양전지 패널에 빛이 반사되면 신발의 외관에 미적 포인트를 제공할 수 있고, 압전소자를 내장하여 신발 착화 후 보행시 발생하는 압력을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써 태양전지 패널에 의한 전기에너지에 추가하여 전기에너지를 얻을 수 있으며, 태양전지 패널과 압전소자에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 LED 램프를 작동시킴으로써 멀리서도 특정인임을 용이하게 구별할 수 있도록 하고 전기에너지를 이용하여 발열코일을 작동시킴으로써 동절기에도 온열을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 단열 주머니를 내장하여 보행시 반복되는 압축과 이완을 이용하여 단열팽창을 수행함으로써 하절기에 발을 냉각시킬 수 있는 그린에너지 슈즈에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 사용자가 착용하는 신발 몸체; 상기 신발 몸체의 하단에 구비되는 쿠션부; 상기 신발 몸체의 전방측 발등부에 구비되는 태양전지 패널; 상기 쿠션부의 후방측에 삽입되는 형태로 장착되며, 상기 태양전지 패널과 전기적으로 연결되는 전기집하장치; 및 상기 신발 몸체의 후방측 발뒤꿈치부에 복수개 배열되며, 상기 전기 집하장치와 전기적으로 연결되는 LED 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈를 제공한다.

Description

그린에너지 슈즈{Green Energy Shoes}

본 발명은 그린에너지 슈즈에 관한 것이다. 보다 상세하게는 신발의 전방측 발등부에 태양전지 패널을 장착하고 이를 통해 얻어진 전기에너지를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써 보행 및 휴식시 전기에너지를 생산하고 전기매매가 가능한 형태로 저장할 수 있으며 태양전지 패널에 빛이 반사되면 신발의 외관에 미적 포인트를 제공할 수 있고, 압전소자를 내장하여 신발 착화 후 보행시 발생하는 압력을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써 태양전지 패널에 의한 전기에너지에 추가하여 전기에너지를 얻을 수 있으며, 태양전지 패널과 압전소자에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 LED 램프를 작동시킴으로써 멀리서도 특정인임을 용이하게 구별할 수 있도록 하고 전기에너지를 이용하여 발열코일을 작동시킴으로써 동절기에도 온열을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 단열 주머니를 내장하여 보행시 반복되는 압축과 이완을 이용하여 단열팽창을 수행함으로써 하절기에 발을 냉각시킬 수 있는 그린에너지 슈즈에 관한 것이다.

전지구적으로 화석연료를 비롯한 에너지 자원이 고갈되어 가고 있어, 대체에너지 개발에 대한 관심이 고조되고 있다. 신재생에너지라고도 불리고 있는 대체에너지로는 태양열, 풍력, 조력 등 다양한 것들이 있으며, 그 중에서도 특히 태양열은 발전장치의 규모에 구애되지 않고 풍력이나 조력발전과 같이 특정 자연현상이 발생하기를 기다릴 필요가 없으며 시설투자비가 적게 드는 관계로, 가장 활발하게 연구되고 있는 분야 중 하나이다.

태양열로 에너지를 생산하는 분야로는 태양전지가 가장 일반적이다. 태양전지는 태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로, P형 반도체와 N형 반도체로 구성되어 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공의 이동으로 광기전력이 발생하고, 회로를 연결시키면 전류가 흐르는 광전효과를 이용한 것이다.

일반적으로 태양전지 패널은 건물의 지붕 등에 설치되어 건물에 전력을 공급하는 형태로 활용되고 있다. 태양전지 패널은 건물 이외의 용도에도 다양하게 적용할 수 있으며, 그 가운데 하나가 신발이다.

근래에 들어 생활수준의 향상과 수요자의 다양한 욕구에 의해 여러가지 디자인을 갖는 수많은 종류의 신발이 제조되고 있으며, 또한 각 기능에 따른 특수신발 역시 다양하게 출시되고 있다.

따라서, 신발은 단순히 발을 보호하기 위한 하나의 수단에서 점차 벗어나 여러 가지 기능을 구비한 하나의 장치로 발전하고 있다. 일례로 특수작업자들을 위한 안전화, 뒷굽이 없는 다이어트 슈즈 및 당뇨환자용 신발 등은 각 용도에 맞게 기능성을 부각시킨 신발로서, 점차 이러한 기능성 신발들의 생산량이 증대되는 추세에 있다.

동절기에 신발의 보온력을 향상시켜 추위로부터 발을 보호하려는 시도는 다양하게 있어 왔다. 일례로 신발의 바닥에 특수 보온소재를 깔고 발목 부분을 따뜻한 털로 감싸는 형태가 많이 출시되었다. 그러나, 이러한 보온소재를 이용한 방한화는 보온 기능까지가 한계이며 발의 체온이 낮아지는 경우 보온만으로는 발에 온기를 전해주기 힘들다는 문제점이 있다.

더불어, 하절기에 신발의 통풍성을 향상시켜 더위로부터 발을 보호하려는 시도도 다양하게 이루어지고 있다. 일례로 신발의 바닥에 대나무와 같이 차가운 소재를 이용하여 깔창을 구비하고 신발의 앞과 뒤에도 통기성이 우수한 소재를 이용하는 형태가 많이 출시되었다. 그러나, 이러한 통기성 소재를 이용한 신발은 시원한 바람이 불지 않으면 발의 냉각에 한계를 보이는 문제점이 있다.

따라서, 자체적으로 에너지를 생산하여 온열 기능과 냉각 기능을 수행할 수 있는 기능성 신발의 개발 필요성이 절실히 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 보행 및 휴식시 전기에너지를 생산하고 전기매매가 가능한 형태로 저장할 수 있으며 신발의 외관에 미적 포인트를 제공할 수 있고, 신발 착화 후 보행시 발생하는 압력을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써 추가적으로 전기에너지를 얻을 수 있으며, 멀리서도 특정인임을 용이하게 구별할 수 있도록 하고 동절기에도 온열을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 보행시 반복되는 압축과 이완을 이용하여 단열팽창을 수행함으로써 하절기에 발을 냉각시킬 수 있는 그린에너지 슈즈를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 그린에너지 슈즈는 사용자가 착용하는 신발 몸체; 상기 신발 몸체의 하단에 구비되는 쿠션부; 상기 신발 몸체의 전방측 발등부에 구비되는 태양전지 패널; 상기 쿠션부의 후방측에 삽입되는 형태로 장착되며, 상기 태양전지 패널과 전기적으로 연결되는 전기집하장치; 및 상기 신발 몸체의 후방측 발뒤꿈치부에 복수개 배열되며, 상기 전기 집하장치와 전기적으로 연결되는 LED 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔(insole)이 삽입되며, 상기 인솔에는 상기 전기집하장치와 전기적으로 연결된 발열코일이 내장될 수 있다.

또한, 상기 전기집하장치는 탈부착이 가능하도록 카트리지 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔이 삽입되며, 상기 인솔에는 상기 전기집하장치와 전기적으로 연결되는 압전소자가 내장될 수 있다.

또한, 상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔이 삽입되며, 상기 인솔과 상기 쿠션부 사이에는 내부에 냉매가 주입된 단열 주머니가 삽입될 수 있다.

본 발명에 의하면 신발의 전방측 발등부에 태양전지 패널을 장착하고 이를 통해 얻어진 전기에너지를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써, 보행 및 휴식시 전기에너지를 생산하고 전기매매가 가능한 형태로 저장할 수 있으며 태양전지 패널에 빛이 반사되면 신발의 외관에 미적 포인트를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 압전소자를 내장하여 신발 착화 후 보행시 발생하는 압력을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 카트리지 형태로 탈부착 가능한 전기집하장치에 저장함으로써, 태양전지 패널에 의한 전기에너지에 추가하여 전기에너지를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 태양전지 패널과 압전소자에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 LED 램프를 작동시킴으로써 멀리서도 특정인임을 용이하게 구별할 수 있도록 하고, 전기에너지를 이용하여 발열코일을 작동시킴으로써 동절기에도 온열을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 단열 주머니를 내장하여 보행시 반복되는 압축과 이완을 이용하여 단열팽창을 수행함으로써 하절기에 발을 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그린에너지 슈즈의 회로 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그린에너지 슈즈의 정면도,
도 3은 도 1의 수직 단면도,
도 4는 도 2 중 인솔(insole)에서의 발열코일 배치를 도시한 모식도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그린에너지 슈즈의 회로 구성도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그린에너지 슈즈의 정면도이고, 도 3은 도 1의 수직 단면도이다. 도 4는 도 2 중 인솔(insole)에서의 발열코일 배치를 도시한 모식도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그린에너지 슈즈는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 신발 몸체(100), 쿠션부(110), 인솔(120), 태양전지 패널(10), 전기집하장치(20), LED 램프(30), 발열코일(40), 및 압전소자(50)를 포함하여 이루어진다.

신발 몸체(100)는 사용자가 발을 삽입하여 착용하는 부분으로, 전방측 발등부, 후방측 발뒤꿈치부, 조임부 등을 포함한다. 전방측 발등부에는 태양전지 패널(10)이 구비되고 후방측 발뒤꿈치부에는 LED 램프(30)가 구비된다. 조임부는 편의상 신발끈으로 조이는 형태로 도시되어 있으나, 용도에 따라 고무와 같은 탄성체 방식이나 벨크로(velcro) 방식 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한, 도면에서는 편의상 조깅화 또는 운동화의 예를 도시하였으나, 등산화나 안전화 또는 작업화의 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

쿠션부(110)는 신발 몸체(100)의 하단에 구비되어 신발 밑창 기능을 수행하고, 보행시 발과 지면 사이의 충격을 완화하여 완충작용을 수행한다. 쿠션부(110)의 후방측(발꿈치 부위)에는 요홈 형태의 소정 공간이 마련되며, 상기 공간에는 전기집하장치(20)가 장착된다.

인솔(120)은 신발 몸체(100)와 쿠션부(110) 사이에 삽입되며, 사용자의 발 곡선에 부합하도록 제조되어 푹신함과 안락함을 제공하고, 삽입과 분리가 자유로워 별도 세탁이 가능하도록 한다. 인솔(120)에는 발열코일(40)과 압전소자(50)가 내장된다.

태양전지 패널(10)은 신발 몸체(100)의 전방측 발등부에 구비된다. 도시되지 않았으나, 태양전지 패널(10)은 전방측 발등부 이외에도 조임부나 전방측 발앞꿈치 부분에 추가적으로 구비될 수도 있다. 신발 부분 중 태양에 가장 용이하게 노출될 수 있는 부분이 전방측 발등부이므로, 전방측 발등부에는 가급적 태양전지 패널을 장착하는 것이 바람직하다.

태양전지 패널(10)은 전체적인 신발 디자인에도 부합하여 미적 감각을 제공할 수 있도록, 복수개의 구 형상이 특정 패턴으로 배치되는 형상으로 구성될 수 있으며, 각각의 구 형상에는 전기회로 구성을 위한 전선이 전기적으로 연결된다. 도시되지 않았으나, 태양전지 패널은 일반적인 사각판 형태, 타원판 형태, 원판 형태 또는 특정 캐릭터 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 여기서 태양전지 패널의 형상을 한정하는 것은 아니다.

태양전지 패널(10)은 태양광 에너지를 전기에너지의 형태로 변환하여 전기집하장치(20)에 저장하는 역할과 함께, 태양에 의해 반짝거리는 빛을 반사하여 멀리서도 신발이 눈에 잘 띄도록 하며 신발의 외관에 미적 포인트를 제공한다.

전기집하장치(20)는 쿠션부(110)의 후방측에 마련된 공간에 삽입되는 형태로 장착되며, 태양전지 패널(10)과 전기적으로 연결된다. 전기집하장치(20)는 태양전지 패널(10)에서 발생한 전기에너지를 저장하여 LED 램프(30)와 발열코일(40)에 공급한다. 또한, 전기집하장치(20)는 전기에너지가 저장된 형태로 분리되어 별도로 매매가능하도록 함으로써 전기 매매 가능성을 확보할 수 있다.

전기집하장치(20)는 축전지, 충전지, 커패시터 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 전기집하장치(20)로 리튬이온전지와 같은 2차전지를 사용하면 방전된 2차전지를 충전하는 용도로 활용될 수도 있다.

또한, 전기집하장치(20)는 탈부착이 가능하도록 카트리지 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 일례로, 인솔(120)을 분리한 후 카트리지 형태로 삽입되어 있는 전기집하장치(20)를 꺼낸 다음, 전기에너지가 저장되어 있지 않는 다른 전기집하장치로 교체할 수 있도록 구성할 수 있다.

LED 램프(30)는 신발 몸체(100)의 후방측 발뒤꿈치부에 구비된다. LED 램프(30)는 복수개가 특정 패턴 형상으로 배열되어 멀리서도 특정인임을 용이하게 구별할 수 있도록 할 수 있다. 또한, LED 램프(30)는 연인끼리 서로 친밀감을 제공하고 하나라는 인식을 심어줄 수 있도록 하트 형상 등으로 배열될 수 있다. 또한, LED 램프(30)는 여러 자녀를 둔 부모가 대중이 붐비는 복잡한 장소에서 멀리서도 자녀를 쉽게 알아볼 수 있도록 한다.

LED 램프(30)는 전기집하장치(20)와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받아 발광한다. LED 램프(30)는 야간에만 작동할 수 있도록 별도의 스위치를 구비할 수 있으며, 스위치 없이 자동으로 야간임을 식별할 수 있는 별도의 센서를 추가로 장착할 수도 있다.

발열코일(40)은 인솔(120)에 내장되어 사용자의 발바닥에 온열을 제공한다. 발열코일(40)은 전기집하장치(20)와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받아 발열한다. 발열코일(40)로는 신체에 화상을 가하거나 인솔(120)을 용해시킬 정도의 고열이 발생하지 않도록 특정 온도범위 내에서만 발열하도록 하는 것이 안전하다. 예컨대, 발열코일(40)은 바잘트 섬유(현무암 섬유)에 고순도 흑연을 코팅한 탄소섬유에 전류를 흘려 발열하는 탄소섬유 발열체로 형성될 수 있다.

발열코일(40)은, 도 4를 참조하면, 인솔(120)의 내부에 삽입되되 발바닥 전체에 온열을 제공할 수 있도록 특정 패턴 형태로 배치될 수 있다. 예컨대 도 4와 같이 가로로 지그재그 형상으로 배치될 수 있다. 도시되지 않았으나, 탄소섬유 발열체와 같은 면상 발열체를 발열코일로 사용하는 경우에는 선 형태가 아닌 면 형태를 취하므로 납작한 평판 형태로 인솔(120) 내부에 삽입될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나 발열코일이 선 발열체인 경우 나선형상으로 배치될 수도 있다.

압전소자(50)는 인솔(120)에 내장되어 보행시 발꿈치에 의해 가해지는 압력을 전기에너지로 변환한다. 압전소자(50)는 전기집하장치(20)와 전기적으로 연결되어, 압전소자(50)에 의해 변환된 전기에너지가 전기집하장치(20)에 저장될 수 있도록 한다. 압전소자(50)로는 수정, 전기석, 로셀염 등 자연상태의 물질이 이용될 수 있고, 타이타늄산바륨, 인산이수소암모늄, 타타르산에틸렌다이아민 등의 인공결정도 사용될 수 있다. 여기서 압전소자(50)의 재질을 한정하는 것은 아니다.

도시되지 않았으나 압전소자는 인솔의 발꿈치 부분 이외에도 발바닥 중 엄지발가락이 분기되는 부분(돌출된 부분)에도 추가로 삽입될 수 있다. 또한, 압전소자는 인솔 내부 대신 인솔(120)과 쿠션부(110) 사이에 삽입될 수도 있음을 밝혀 둔다. 압전소자(50)는 신발을 착화하여 보행시 자동으로 가해지는 압력을 전기에너지로 변환함으로써, 태양전지 패널(10)에 의한 전기에너지에 추가하여 전기집하장치(20)에 전기에너지를 저장한다.

도시되지 않았으나, 인솔(120)과 쿠션부(110) 사이에는 단열소재의 주머니가 삽입될 수 있다. 단열 주머니 내부에는 단열압축과 단열팽창에 의해 열교환을 수행하는 냉매가 삽입된다.

신발 착화 후 보행시에는 발과 인솔 및 쿠션부 간의 상호작용에 의하여 주기적으로 단열 주머니에 대하여 압축과 이완 작용이 가해진다. 사용자가 지면에 발을 디딜 경우 압축작용이 가해져 단일 압축이 발생하고, 단열압축시에는 냉매가 수축되어 액화된다. 사용자가 지면에서 발을 뗄 경우 팽창작용이 가해져 단일팽창이 발생하고, 단열팽창시에는 냉매가 급격히 팽창하여 기화하면서 온도가 하강하고 주위로부터 열을 빼앗아 냉각작용을 수행한다. 단열팽창 작용이 원활하게 수행될 수 있도록 단열 주머니는 복원력이 우수한 탄성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 기능성 신발 분야, 특히 태양전지 패널을 이용하여 자체적으로 전기에너지를 생산하고 이를 이용하여 온열, 발광 등 다양한 기능을 수행하는 그린에너지 슈즈의 설계 및 제조 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.

10 - 태양전지 패널 20 - 전기집하장치
30 - LED 램프 40 - 발열코일
50 - 압전소자 100 - 신발 몸체
110 - 쿠션부 120 - 인솔

Claims (5)

1. 사용자가 착용하는 신발 몸체;
   상기 신발 몸체의 하단에 구비되는 쿠션부;
   상기 신발 몸체의 전방측 발등부에 구비되는 태양전지 패널;
   상기 쿠션부의 후방측에 삽입되는 형태로 장착되며, 상기 태양전지 패널과 전기적으로 연결되는 전기집하장치; 및
   상기 신발 몸체의 후방측 발뒤꿈치부에 복수개 배열되며, 상기 전기 집하장치와 전기적으로 연결되는 LED 램프
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔(insole)이 삽입되며, 상기 인솔에는 상기 전기집하장치와 전기적으로 연결된 발열코일이 내장되는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전기집하장치는 탈부착이 가능하도록 카트리지 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔이 삽입되며, 상기 인솔에는 상기 전기집하장치와 전기적으로 연결되는 압전소자가 내장되는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 신발 몸체와 상기 쿠션부 사이에는 인솔이 삽입되며, 상기 인솔과 상기 쿠션부 사이에는 내부에 냉매가 주입된 단열 주머니가 삽입되는 것을 특징으로 하는 그린에너지 슈즈.
   
   
   
   
   

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