KR20130068947A - 부표용 전력 공급 장치 - Google Patents

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최영재
이재명
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Abstract

본 발명의 일측면에 의하면, 부표에 전력을 공급하는 장치로서, 연료를 공급받아 전기 화학반응에 의해 전기를 형성하고, 이 전기를 전력으로 변환하여 전력수요원으로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템; 상기 연료전지 시스템의 오작동시 전력수요원으로 전력을 공급하는 이차전지; 및 수소 탱크 및 산소 탱크를 구비하여 연료를 저장하고, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료공급 시스템을 포함하는 부표용 전력 공급 장치가 제공된다.

Description

부표용 전력 공급 장치{POWER SUPPLY FOR BUOY}
본 발명은 부표에 사용되는 전력 공급 장치에 관한 것이다.
최근 이상기후 및 지각이동에 의한 태풍, 폭설, 폭우, 화산, 지진 및 쓰나미로 기후관측 시스템의 중요성이 증대되고 있다. 또한, 지구의 70%를 차지하는 해양의 기후관측은 그 중요성이 더 증대되고 있다. 해양 기후관측은 부표, 선박, 비행기, 인공위성을 이용하여 입체적으로 이루어지고 있으나, 실시간 정보수집 및 경제적인 측면에서 부표의 활용도가 증가하는 추세이다.
이러한 관측 수단 중 부표는 암초, 수중 장애물과 같은 위험지역의 알림, 수중케이블, 수중 시설물과 같은 시설 위치 확인, 양식장, 그물과 같은 어업기구의 경계표시와 같은 다양한 목적 및 형태의 알림 수단으로 이용된다. 이와 같은 부표는 바다, 호수 또는 강의 바닥에 설치되는 계류 구조물과, 이 구조물과 사슬 또는 밧줄로 연결되는 부유체로 구성되며, 부유체는 단독 또는 군집형태 또는 깃발과 같은 보조체와 결합되어 필요한 용도로 이용된다.
부표는 설치비용이 저렴하고 부유에 의해 외력에 대한 저항이 적어 역학적으로 유리한 구조이다. 그러나, 조류와 파고 및 바람 등에 의한 부표의 이동량은 크다. 또한, 암초가 많거나 파도가 심하여 고정식으로 부표를 설치할 수 없는 해역에서는 부유식으로 설치하여 체인으로 바닥에 고정시키면서 연결하는 방법을 이용하였다.
부표에는 표시장치 및 부대장치 등이 구비되어 있는데, 이들을 작동하기 위한 전력공급이 필요하다. 상기 전력공급은 예를 들면 현대사회에서 일반적인 에너지원으로도 많이 사용되는 축전지(蓄電池: storage battery)를 사용하여 행하고 있다. 상기 축전지는 충전과 방전반응을 되풀이할 수 있는 전지로서 가역반응을 하므로 2차 전지라고도 한다.
그리고 그 경우에는 태양전지를 설치하여 태양광에 의해 발생하는 전기를 납축전지 등의 축전지에 충전하였다가 사용하거나, 또는 풍력발전기나 파력발전기에서 생성된 전기를 축전지에 충전하여 사용하는 방법이 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 태양에너지나 풍력 및 파력 등을 이용하는 경우에는 날씨에 따라 발전량이 달라지며, 발생하는 전력량도 작고 특히 태양전지를 사용하는 경우에는 패널을 닦는 등의 정기적인 유지보수가 필요하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 날씨와 무관하게 부표에 안정적인 전력을 공급하는 부표용 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 부표에 전력을 공급하는 장치로서, 연료를 공급받아 전기 화학반응에 의해 전기를 형성하고, 이 전기를 전력으로 변환하여 전력수요원으로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템; 상기 연료전지 시스템의 오작동시 전력수요원으로 전력을 공급하는 이차전지; 및 수소 탱크 및 산소 탱크를 구비하여 연료를 저장하고, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료공급 시스템을 포함하는 부표용 전력 공급 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에서는 연료전지를 이용함으로써, 날씨에 무관하게 전력을 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 생산되는 전력량도 크고, 유지보수가 쉽고 환경에 영향을 끼치지 않는 해양 부표용 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 해상 부표용 전력 공급 장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 해상 부표용 전력 공급 장치의 배치도를 나타낸 도면이다.
기후 및 해양관측을 위한 부표에 전력을 공급하는 방식으로써, 자연을 이용한 대체에너지에서 생산된 전력을 납축전지 등에 저장한 후 부표에 공급하였다.
그러나, 유지보수의 어려움과 낮은 출력 및 환경 부식으로 인하여 안정적으로 전기공급이 이루어 지지 않는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하는 기술로서, 수소와 산소의 화학반응으로 전기와 열을 생산하는 연료전지 등이 대두되었다. 상기 연료전지는 친환경적이며, 환경 조건에 구애 받지 않고, 지속적인 전력생산이 가능하다는 장점이 있다.
연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지(Cell)로서, 산화물 전해질을 통해 산화제(예컨대, 산소)와 기상 연료(예컨대, 수소)가 전기화학반응을 일으켜, 직류 전기를 생산하는 에너지 전환 장치이다.
본 발명은 이러한 장점을 갖은 연료전지를 이용하여 해상 부표에 안정적으로 전력을 공급하는 장치에 관한 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 부표용 전력 공급 장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 부표용 전력 공급 장치는 연료를 공급받아 전기 화학반응에 의해 전기를 형성하고, 이 전기를 전력으로 변환하여 전력수요원(100)으로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템(200); 상기 연료전지 시스템의 오작동시 전력수요원으로 전력을 공급하는 이차전지(300) 및 수소 탱크(401) 및 산소 탱크(402)를 구비하여 연료를 저장하고, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료공급 시스템(400)을 포함한다.
상기 부표용 전력 공급 장치를 구성하는 연료전지 시스템(200)에는 전기화학반응으로 전기를 생산하는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택에 연료를 공급하는 MBOP(Mechanical Balance Of Plant) 및 상기 연료전지 스택으로부터 생성된 전기를 전력으로 변환하여 배터리에 공급하는 EBOP(Electrical Balance Of Plant)가 포함될 수 있다.
상기 전력수요원(100)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 전력수요원의 일례로써 기후 관측장비 등을 들 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 부표용 전력 공급 장치는 도 2와 같이 배치되어 있을 수 있다. 또한, 상기 부표는 근해용 부표로 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 부표용 전력 공급장치를 이용하여 부표에 전력을 공급하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 연료전지 시스템(200)의 MBOP는 연료가 저장되어 있는 수소탱크(401) 및 산소탱크(402)으로부터 연료를 공급받아 연료전지 스택에 연료를 공급한다. 상기 스택에서는 상기 MBOP로부터 공급 받은 연료에 의해 전기를 생산한다.
이때, 연료전지 스택 내에서 수소와 산소가 전기화학반응을 일으켜, 전기와 열, 물을 생성하게 된다. 이렇게 생성된 전기는 EBOP에 의해 전력으로 변환되고, 상기 EBOP에서 변환된 전력은 전력수요원(100)으로 공급된다.
상기 연료전지시스템(200)의 고장이 발생될 경우, 이차전지(300)을 통하여 전력수요원(100)에 전력이 공급된다.
상기 이차전지(300)로는 리튬이차전지, 리튬-공기 및 NAS 전지 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 상술한 본 발명의 부표용 전력공급장치는 날씨에 무관하게 전력을 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 생산되는 전력량도 크고, 유지보수가 쉽고 환경에 영향을 끼치지 않는 장점이 있다.
100. 전력수요원
200. 연료전지 시스템
300. 이차전지
400. 연료공급 시스템
401. 수소탱크
402. 산소탱크

Claims (4)

  1. 부표에 전력을 공급하는 장치로서, 연료를 공급받아 전기 화학반응에 의해 전기를 형성하고, 이 전기를 전력으로 변환하여 전력수요원으로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템; 상기 연료전지 시스템의 오작동시 전력수요원으로 전력을 공급하는 이차전지; 및 수소 탱크 및 산소 탱크를 구비하여 연료를 저장하고, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료공급 시스템을 포함하는 부표용 전력 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템은 전기화학반응으로 전기를 생산하는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택에 연료를 공급하는 MBOP(Mechanical Balance Of Plant) 및 생성된 전기를 전력으로 변환시키는 EDOP(Electrical Balance Of Plant)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전력수요원은 기후 관측장비인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이차전지는 리튬이차전지, 리튬-공기 및 NAS 전지 중 1종인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101629648B1 (ko) * 2015-04-03 2016-06-13 태성이엘이씨 주식회사 배터리 관리기능을 갖는 부표용 축전장치

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KR101629648B1 (ko) * 2015-04-03 2016-06-13 태성이엘이씨 주식회사 배터리 관리기능을 갖는 부표용 축전장치

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