KR20130073498A - 부표용 전력 공급 장치 - Google Patents

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KR20130073498A
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최영재
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Abstract

본 발명의 일측면은 해상 부표용 전력공급 장치로서, 해상 부표에 연료를 공급하는 연료전지 시스템(100), 상기 연료전지 시스템의 전원을 공급하는 연료공급 시스템(200) 및 상기 연료전지 시스템에서 생성된 전력을 저장하는 배터리(300)를 포함한다.
또한, 본 발명에서 제공하는 연료전지를 포함하는 해상 부표용 전력 공급 장치는 연료를 지속적으로 공급하는 한 반영구적으로 전력공급이 가능하여 안정적으로 전력을 공급할 수 있으며, 고용량의 전기 출력이 가능하다. 따라서, 에너지 효율을 높일 수 있으며, 종래의 전력공급 시스템에 비해 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

부표용 전력 공급 장치{POWER SUPPLY FOR BUOY}
본 발명은 부표에 사용되는 전력 공급 장치에 관한 것이다.
호수, 강 또는 바다에서 등대 또는 부표(또는 부이)와 같은 표시수단을 쉽게 접할 수 있다. 이러한 표시 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 배터리로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료공급 시스템 및 상기 연료전지 시스템에서 생성된 전력을 저장하는 배터리를 포함하는 부표용 전력 공급 장치가 제공된다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서는 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 구성도를 나타낸 도면이다.
기상 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 배터리로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템(100), 상기 연료전지 시스템(100)에 연료를 공급하는 연료공급 시스템(200) 및 상기 연료전지 시스템에서 생성된 전력을 저장하는 배터리(300)를 포함한다.
상기 부표용 전력 공급 장치를 구성하는 연료전지 시스템(100)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.
한편 연료로서, 화석연료를 사용하는 경우에는 화석연료를 개질하기 위한 개질장치와 불순물 제거장치가 상기 연료전지 시스템에 추가로 구비될 수 있다.
상기 화석연료는 메탄, NG, PG 및 디젤유로 이루어진 그룹에서 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 부표용 전력 공급 장치를 구성하는 연료공급 시스템(200)에는 상기 연료전지 시스템(100)에 연료를 공급하기 위한 연료탱크(201)가 포함되며, 연료로서, 화석연료를 사용하는 경우에는 상기 개질 장치에 순수를 공급하기 위한 순수공급설비(202)가 추가로 포함될 수 있다.
상기 연료전지 스택은 대부분의 연료를 연소시키나, 일부 미반응된 연료를 포함할 수도 있다. 미반응된 연료는 수소의 농도가 낮은 희박 연료이기 때문에, 직접 연소시켜 에너지로 활용하기 어렵다. 이러할 경우, 상기 연료전지 시스템은 미반응된 연료를 개질할 수 있는 개질부를 더 포함할 수 있다. 상기 개질부를 더 포함할 경우에는 미반응 연료까지 재활용할 수 있으므로 연료전지 시스템의 효율을 더욱 높일 수 있다.
상기 순수공급설비(202)는 해수로부터 순수를 공급하기 위한 담수화·수처리 설비인 것이 바람직하다.
상기 연료전지 시스템(100)의 전력 생산 원리를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 연료전지 시스템(100)의 MBOP는 연료가 저장되어 있는 연료탱크(201)로부터 연료를 공급받아 연료전지 스택에 연료를 공급한다. 상기 스택에서는 상기 MBOP으로부터 공급받은 연료에 의해 전기를 생산한다.
이때, 상기 연료전지 스택에 연료로서 수소와 산소가 공급될 경우, 연료전지 스택 내에서 수소와 산소가 전기화학반응을 일으켜, 전기와 열, 물을 생성하게 된다. 이렇게 생성된 전기는 EBOP에 의해 전력으로 변환되고, 상기 EBOP에서 변환된 전력은 배터리에 공급되어 충전된다.
한편, 연료로서 화석연료가 공급될 경우, 연료전지 시스템 내에 구비되어 있는 개질장치에 순수공급설비에서 순수를 공급하여 화석연료를 개질화하여 반응물질로 사용한다.
이때, 순수는 해수를 이용하여 생성될 수 있다. 보다 구체적으로, 공급된 해수가 순수공급설비(202)에서 담수화 및 수처리를 거치면 순수한 물 (H2O)이 생성되고, 이렇게 생성된 물은 연료전지 시스템(100)의 개질장치에 공급될 수 있다.
상기와 같이 배터리에 충전된 전력은 부표, 예를 들어 부표내의 표시장치, 관측장치, 통신장치, 자체구동 장치 등에 공급된다.
상기 배터리로는 납축전지, 이차전지, 메탈-에어전지 및 NAS 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 전력 공급 장치에 있어서, 상기 연료탱크(201)에 저장되는 연료로는 수소, 산소 이외에도 연료전지의 연료극에서 사용될 수 있는 어떠한 연료도 사용될 수 있다. 예컨대, 압축가스나 화석연료인 NG 및 디젤유 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
100: 연료전지 시스템
200: 연료공급 시스템
201: 연료탱크
202: 순수공급설비
300: 배터리

Claims (8)

  1. 부표에 전력을 공급하는 장치로서, 연료를 공급받아 전기 화학반응에 의해 전기를 형성하고, 이 전기를 전력으로 변환하여 배터리로 전력을 공급하도록 구성되는 연료전지 시스템, 상기 연료전지 시스템에 연료를 공급하는 연료탱크를 구비한 연료공급 시스템 및 상기 연료전지 시스템에서 생성된 전력을 저장하는 배터리를 포함하는 부표용 전력 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    연료가 수소 및 산소인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템에는 화석연료를 개질하기 위한 개질장치가 추가로 구비되고, 상기 연료공급 시스템에는 상기 개질장치에 순수를 공급하는 순수 공급 설비를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템은 전기화학반응으로 전기를 생산하는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택에 연료를 공급하는MBOP(Mechanical Balance Of Plant) 및 생성된 전기를 전력으로 변환시키는 EDOP(Electrical Balance of Plant)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 납축전지, 이차전지, 메탈-에어전지 및 NAS 중 1종 인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    화석연료가 메탄, NG, PG 및 디젤유로 이루어진 그룹에서 1종 이상인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 순수 공급 설비는 해수를 순수한 물로 처리하여, 연료전지 시스템의 개질장치에 공급하는 담수화·수처리 설비인 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리에 저장된 전력은 부표의 표시장치, 통신장치 및 관측장치로 구성된 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 부표용 전력 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170073270A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 현대중공업 주식회사 액화가스 재기화 시스템

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