KR20170120358A - 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템 - Google Patents

Abstract

통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템에 관한 것으로, 공급전원을 선체에 기설치된 통신 선로를 통해 전송 가능한 제1 전압레벨의 전원으로 변환하는 제1 전원변환부, 상기 제1 전원변환부에서 변환된 전원을 상기 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 병렬로 분기해서 전송하는 전원분기부, 상기 통신 선로를 통해 전송된 전력을 구동하고자 하는 장치의 구동에 필요한 제2 전압레벨의 구동전원으로 변환하는 제2 전원변환부 및 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송된 전력을 합하여 상기 제2 전원변환부로 전송하는 전원취합부를 포함하는 구성을 마련하여, 선체에 기설치된 통신 선로를 이용해서 통신 선로의 수용 가능한 전압을 초과하는 고전압을 전송할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템{POWER TRANSMISSION DEVICE AND METHOD, AND POWER SYSTEM WITH THE SAME}

본 발명은 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박이나 대단위 공장을 건설할 때에는 다양한 종류의 전기 전자 기계들이 설치되고, 이러한 각각의 전기 전자 기계에 전원을 공급하는 전력선과 각 장치 사이에서 신호를 송수신하는 통신선이 포설된다.

본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 선박의 전원 공급 장치 기술을 개시하여 특허 출원한 바 있다.

이러한 전력선과 통신선을 포함하는 케이블 포설작업은 작업인원도 많이 투입될 뿐만 아니라, 좁은 작업공간과 높고 깊은 전로(Cable Tray)로 인해 작업 조건이 매우 열악하여 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

일반적으로, 케이블은 보통 트레이 위에 고정하게 되는데, 트레이의 위치는 벽면 측면이나 상부에 있고, 이런 공간에서 작업자가 케이블을 포설하기 위해서는 사다리를 올라가서 이동하면서 작업을 수행함에 따라, 고소 작업으로 인해 위험하고, 작업에 번거로움이 많다.

이에 따라, 최근에는 각 장치 사이의 통신을 무선 통신 방식으로 변경하고, 통신 선로의 포설을 최소화하는 기술이 개발되고 있다.

예를 들어, 본 출원인은 하기의 특허문헌 3 및 특허문헌 4 등 다수에 선내에서 무선 통신 방식으로 통신하는 선내 통신 장치 기술을 개시하여 특허 출원한 바 있다.

이로 인해, 최근 전화 및 데이터 통신을 위한 통신 선로는 무선 전화 또는 광케이블로 대체됨에 따라, 그 사용 목적이 상실되고 있다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2015-0120635호(2015년 10월 28일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2016-0032572호(2016년 3월 24일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2016-0013666호(2016년 2월 5일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0059355호(2014년 5월 16일 공개)

한편, 상기 통신 선로는 저전압 및 저전류의 직류 전력을 전송하는 PoE(Power of Ethernet) 기술이 적용됨에 따라, 통신 신호 전달과 함께 전력을 전송하는 기능을 동시에 수행한다.

즉, PoE 기술은 PoE 표준을 따른 이더넷 통신장비에 전원 선로없이 통신 선로만으로 통신과 전력 전송이 가능하다.

그러나 PoE 기술이 적용된 통신 선로는 제안된 전압과 전류 용량으로 전력 전송 능력에 한계가 있었다.

이와 같이, 종래 기술에 따른 선박에 적용된 통신 선로에서는 약 8 내지 90V의 저전압으로 신호를 전달하기 때문에, 일반적으로 사용되는 약 100 내지 220V인 상용 전원의 전력을 전송하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기설치된 통신 선로를 이용해서 상용 전원의 전력을 전송하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전력을 공급하고자 하는 대상기기에서 필요로 하는 다양한 전압레벨로 변환해서 전력을 전송할 수 있는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치는 공급전원을 선체에 기설치된 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨로 변환하는 입력모듈과 상기 통신 선로를 통해 전송되는 전력을 구동하고자 하는 장치를 구동하는 구동전원의 전압레벨로 변환하는 출력모듈을 포함하여 상기 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨을 초과하는 고전압을 상기 통신 선로를 통해 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 입력모듈은 상기 공급전원을 상기 통신 선로를 통해 전송 가능한 제1 전압레벨의 전원으로 변환하는 제1 전원변환부 및 상기 제1 전원변환부에서 변환된 전원을 상기 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 병렬로 분기해서 전송하는 전원분기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 출력모듈은 상기 통신 선로를 통해 전송된 전력을 구동하고자 하는 장치의 구동에 필요한 제2 전압레벨의 구동전원으로 변환하는 제2 전원변환부 및 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송된 전력을 합하여 상기 제2 전원변환부로 전송하는 전원취합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전원변환부는 상기 공급전원을 제1 전압레벨로 변환하는 변압기를 포함하고, 상기 제2 전원변환부는 상기 제1 전압레벨로 전송된 전원을 상기 제2 전압레벨로 변환하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전원변환부는 상기 공급전원을 제1 전압레벨로 변환하는 복수의 변압기를 포함하고, 상기 복수의 변압기의 1차측 코일은 서로 병렬로 연결되며, 상기 복수의 변압기의 2차측 코일은 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 전원변환부는 상기 제1 전압레벨로 변환된 전원을 상기 제2 전압레벨로 변환하는 복수의 변압기를 포함하고, 상기 복수의 변압기의 1차측 코일은 서로 직렬로 연결되며, 상기 복수의 변압기의 2차측 코일은 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전원변환부는 상기 복수의 변압기 각각의 1차측 코일에 공급전원을 공급하는 제1 단자부를 포함하고, 상기 전원분기부는 직렬로 연결된 복수의 변압기 각각의 2차측 코일에 연결되고 상기 복수의 변압기에서 변환된 전력을 상기 통신 선로의 각 통신 케이블로 전달하도록 1: 전체 통신 케이블의 페어 개수의 접점이 마련된 제2 및 제3 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전원취합부는 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 전달되는 전력을 입력받아 상기 제2 전원변환부에 마련된 복수의 변압기로 전달하도록 전체 통신 케이블의 페어 개수:1의 접점이 마련된 제4 및 제5 단자부를 포함하고, 상기 제2 전원변환부는 상기 복수의 변압기에서 변환된 전력을 구동하고자 하는 장치로 전달하는 제6 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 방법은 (a) 제1 전원변환부를 이용해서 공급전원을 선체에 기설치된 통신 선로에서 수용 가능한 제1 전압레벨로 변환하는 단계, (b) 전원분기부를 이용해서 상기 제1 전원변환부에 의해 변환된 전력을 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 전송하도록 병렬로 분기하는 단계, (c) 전원취합부를 이용해서 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송되는 전력을 합하는 단계 및 (d) 제2 전원변환부를 이용해서 상기 전원취합부에 의해 합해진 전원을 구동하고자 하는 장치를 구동하는 제2 전압레벨로 변환해서 해당 장치로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템은 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치, 상기 전력 전송 장치에 공급전원을 공급하는 전력공급부 및 상기 전력 전송 장치와 통신 선로를 통해 전송된 전력을 공급받아 구동되는 전력소요부를 포함하여 상기 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨을 초과하는 고전압을 상기 통신 선로를 통해 상기 전력소요부로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력공급부는 발전기와 배전반, 상기 배전반과 병렬로 연결되어 전력을 공급받는 각 설비로 분전하는 다수의 분전반, 상기 분전반과 배전반을 각각 연결하는 다수의 고압 전력선, 상기 분전반 각각에 마련되어 상기 배전반에서 분전반으로 공급되는 각각의 고압 전력을 상용 전력으로 변압시키는 변압기 및 상기 변압기와 전력 전송 장치를 연결하는 다수의 상용 전력선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력소요부가 선실에 적용되는 경우, 상기 전력 전송 장치의 출력모듈을 구성하는 전원취합부 및 제2 전원변환부는 상기 선실 내부에 마련된 분전함에 설치되고, 상기 선실에는 선실 내부에 설치된 각 조명등 및 스위치와 각 전자기기에 상기 제2 전원변환부를 통해 전송되는 전력을 공급하는 전원선이 포설되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템에 의하면, 선체에 기설치된 통신 선로를 이용해서 기존 통신 선로의 수용 가능한 전압을 초과하는 고전압을 전송할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 상용 전원을 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨로 변환해서 통신 선로를 통해 전송하고, 전송된 전력을 다시 구동하고자 하는 장치별 구동전원의 전압레벨로 변환해서 공급할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 공급전원의 전력레벨을 전자기 유도현상을 이용한 변압기를 이용해서 변환하고, 변환된 전력을 병렬로 분기해서 복수의 통신 선로를 통해 전송함에 따라, 전송되는 전력의 전류용량을 증대할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 구동하고자 하는 장비별로 다양한 전압레벨의 구동전원을 전송함에 따라, 적용 장비의 호환성 및 가변성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨을 초과하는 고전압을 전송함에 따라, 동일한 선로에서 전력 전송 능력을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 변압기의 수동 소자를 이용해서 전압레벨을 변환함에 따라, 전력 전송 장치의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 선체에 기설치된 통신 선로를 이용해서 전력을 전송함으로써, 전원 공급 선로의 설치 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 전력 시스템이 적용된 선박의 구성을 예시한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 전력 시스템의 예시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템의 구성도,
도 5는 도 4에 도시된 제1 전원변환부와 전원분기부를 구현한 예시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력시스템이 적용된 선실의 구성을 예시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 그가 적용된 전력 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 상용 소스측 전원의 전압(100V 내지 440V)을 전자기 유도현상을 이용한 변압기를 사용하여 선체에 기설치된 통신 선로에서 수용할 수 있는 전압으로 변경하고, 여러 가닥의 통신 선로를 병렬로 연결하여 전류 용량을 증가시켜 전송한다.

그리고 본 발명은 전송된 전원을 부하측 전원의 전압에 맞는 권선비를 가진 변압기로 전압레벨로 변환해서 공급한다. 여기서, 본 발명은 다수의 변압기를 병렬 또는 직렬로 연결하여 전송 전압을 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 선체에 기설치된 통신 선로를 통해 전력을 전송함에 따라, 전원 공급 선로의 설치 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 공급전원(V1)을 선체에 기설치된 통신 선로(11)를 통해 전송 가능한 제1 전압레벨의 전원(V2)으로 변환하는 제1 전원변환부(20), 통신 선로(11)를 통해 전송된 전력을 구동하고자 하는 장치의 구동에 필요한 제2 전압레벨의 구동전원(V3)으로 변환하는 제2 전원변환부(30), 제1 전원변환부(20)에서 변환된 전원을 통신 선로(11)에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 병렬로 분기해서 전송하는 전원분기부(40) 및 통신 선로(11)의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송된 전력을 합하여 제2 전원변환부(30)로 전송하는 전원취합부(50)를 포함한다.

여기서, 공급전원(V1)을 공급하는 전원소스를 전력공급부(12)라 하고, 전송된 구동전원(V3)을 소모하는 장치를 전력소요부(13)라 한다.

도 2는 도 1에 도시된 전력 시스템이 적용된 선박의 구성을 예시한 도면이다.

전력공급부(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 선박의 발전기(도면 미도시)에서 발전된 전력을 전력 시스템(10)으로 공급하는 기능을 하며, 상기 발전기와 배전반(61), 배전반(61)과 병렬로 연결되어 전력을 공급받아 각 설비로 분전하는 다수의 분전반(62), 분전반(62)과 배전반(61)을 각각 연결하는 다수의 고압 전력선(63), 분전반(62) 각각에 마련되어 배전반(61)에서 분전반(62)으로 공급되는 각각의 고압 전력을 상용 전력으로 변압시키는 변압기(64) 및 변압기(64)와 제1 전원변환부(20)를 연결하는 다수의 상용 전력선(65)을 포함할 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 선박뿐만 아니라, 다양한 형태 및 기능의 해양 구조물의 발전기나, 일반적인 산업현장에서 발전소로부터 공급되는 상용 전원을 전송하는 전력 시스템에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

따라서 전력소요부(13)는 선박이나 해양 구조물, 산업현장에서 구동하고자 하는 각종 장치를 포함할 수 있다.

다시 도 1에서, 제1 전원변환부(20)는 전력공급부(12)에서 공급되는 공급전원(V1)을 통신 선로(11)의 각 통신 케이블에서 수용 가능한 제1 전압레벨로 변환하는 기능을 한다.

제2 전원변환부(30)는 제1 전압레벨로 전송되는 전력을 전력소요부(13)에 마련된 각 장치의 구동에 필요한 제2 전압레벨로 변환하는 기능을 한다.

여기서, 상기 제1 전압레벨은 통신 선로(11)의 각 통신 케이블에서 수용 가능한 전압레벨을 말하고, 약 48V 내지 90V로 설정될 수 있다.

제2 전압레벨은 전력소요부(13)에 마련된 각 장치의 구동에 필요한 전압레벨을 말하고, 약 100 내지 440V로 설정될 수 있다.

전원분기부(40)는 전송되는 전력의 전류 용량을 증가시키기 위해, 통신 선로(11)에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 전력을 전송하도록, 제1 전압레벨로 변환된 전원을 병렬로 분기해서 전송하는 기능을 한다.

이를 위해, 전원분기부(40)는 제1 전원변환부(20)로부터 전력을 공급받는 하나의 접점과 통신 선로(11)를 구성하는 전체 통신 케이블의 페어(pair) 개수에 대응되는 복수 개의 접점을 포함할 수 있다. 즉, 전체 통신 케이블의 페어 개수를 n이라 하면, 전원분기부(40)는 1:n의 접점을 포함할 수 있다.

전원취합부(50)는 통신 선로(11)를 구성하는 전체 통신 케이블의 페어 개수에 대응되는 n개의 접점과 전체 통신 케이블을 통해 전송되는 전력을 취합하여 제2 전원변환부(30)로 전송하는 하나의 접점을 포함할 수 있다. 즉, 전원취합부(50)는 n:1의 접점을 포함할 수 있다.

이러한 제1 및 제2 전원변환부(20,30)와 전원분기부(40) 및 전원취합부(50)는 선체에 기설치된 통신 선로(11)에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 각 통신 케이블에서 수용 가능한 전압범위를 초과하는 고전압 레벨의 전력을 병렬로 분기해서 전송하고, 전송된 전력을 다시 전력소요부(13)에 마련된 각 장치를 구동하기 위한 전압레벨로 변환해서 공급하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치(100)를 구성한다.

이러한 전력 전송 장치(100)에서 제1 전원변환부(20)와 전원분기부(40)는 통신 선로(11)에 전력을 입력하는 입력모듈(110)을 구성하고, 전원취합부(50)와 제2 전원변환부(30)는 통신 선로(11)를 통해 전송된 전력을 전력소요부(13)에 마련된 각 장치에 출력하는 출력모듈(120)을 구성한다.

한편, 도 1에서 전원분기부(40)와 통신 선로(11) 및 전원취합부(50)를 도시한 각 블록은 서로 인접하게 도시되어 있으나, 통신 선로(11)는 선박의 선교(bridge)와 선실, 갑판, 발전실, 각 장비의 제어실 등 제어장치의 제어신호를 수신해서 구동되는 구동장치를 연결하도록 선체에 전체적으로 수십 내지 수천 m 이상의 길이로 포설될 수 있다.

따라서, 전원분기부(40)는 선박의 각 구역에 설치되는 분전반에 마련되거나 분전반과 전기적으로 연결되게 설치되고, 전원취합부(50)는 각각 발전실과 구동하고자 하는 장치가 설치된 공간이나 선실에 배치되어 통신 선로(11)를 통해 전력을 순차적으로 전송한다.

다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치의 전력 전송 방법을 상세하게 설명한다.

예를 들어, 도 3은 도 1에 도시된 전력 시스템의 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전력공급부(12)는 220V의 상용 교류 전원을 공급하고, 제1 전원변환부(20)는 통신 선로(11)의 통신 케이블에서 수용 가능하도록 설정된 제1 전압레벨, 예컨대 약 50V로 변환할 수 있다.

그리고 전원분기부(40)는 제1 전압레벨로 변환된 전력을 통신 선로(11)에 마련된 전체 케이블의 페어 개수에 대응되도록 분기하고, 통신 선로(11)의 각 통신 케이블은 분기된 전력을 전원취합부(50)에 병렬로 전송할 수 있다.

전원취합부(50)는 통신 선로(11)의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송된 전력을 취합하여 하나의 케이블을 통해 제2 전원변환부(30)로 전송하고, 제2 전원변환부(30)는 다시 전력소요부(13)에 마련된 각 장치를 구동하도록 미리 설정된 제2 전압레벨, 예컨대 약 110V의 교류 전원으로 변환해서 각 장치에 전력을 공급할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 제1 및 제2 전원변환부(20,30)에 각각 하나의 변압기를 마련하고, 제2 전원변환부(30)에서 전력소요부(13)에 마련된 장치를 구동하도록 제2 전압레벨로 변환하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템의 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제1 전원변환부와 전원분기부를 구현한 예시도이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 도 1을 참조해서 설명한 상기의 실시 예의 구성과 유사하고, 다만 전송되는 전력의 전류용량을 증대하기 위해, 제1 전원변환부(20)와 제2 전원변환부(30)에 각각 복수의 변압기가 마련될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 전원변환부(20,30)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 통신 선로(11)의 통신 케이블에서 수용 가능한 전압으로 변환하도록 병렬 또는 직렬로 연결되는 복수의 변압기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원변환부(20)에는 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)가 마련되고, 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)는 각각 약 220V의 상용 교류 전원을 약 13V의 교류전원으로 변환할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)의 1차측 코일은 서로 병렬로 연결되고, 제1 내지 4 변압기(21 내지 24)의 2차측 코일은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)는 각각 약 220V의 상용 교류 전원을 공급받는 경우, 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비에 따라 약 13V의 교류 전원으로 전압레벨을 변환하고, 제1 전원변환부(20)는 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)의 출력측 전압을 합해서 약 52V의 교류 전원을 전원분기부(40)로 전송할 수 있다.

이를 위해, 제1 전원변환부(20)는 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)의 1차측 코일 각각에 공급전원(V1)을 공급하는 제1 단자부(25)를 포함할 수 있다.

그리고 전원분기부(40)는 직렬로 연결된 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)의 2차측 코일 각각에 연결되고 제1 내지 제4 변압기(21 내지 24)에서 변환된 전력을 통신 선로의 각 통신 케이블로 전달하도록 1:n의 접점이 마련된 제2 및 제3 단자부(41,42)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 선체에 기설치된 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 전력을 병렬로 분기해서 전송함에 따라, 전송되는 전력의 전류용량을 증가시킬 수 있다.

제2 전원변환부(30)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)가 마련되고, 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)는 각각 약 52V의 교류 전원을 약 220V의 교류전원으로 변환할 수 있다.

여기서, 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)의 1차측 코일은 서로 직렬로 연결되고, 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)의 2차측 코일은 서로 병렬로 연결될 수 있다.

이에 따라, 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)는 각각 약 13V의 교류 전원을 전송받는 경우, 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비에 따라 약 220V의 교류 전원으로 전압레벨을 변환하고, 제2 전원변환부(30)는 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)에서 출력되는 약 220V의 교류 전원을 전력소요부(13)의 각 장치로 공급할 수 있다.

이를 위해, 전원취합부(50)는 통신 선로(11)의 각 통신 케이블을 통해 전달되는 전력을 입력받아 제2 전원변환부(30)의 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)로 전달하도록 n:1의 접점이 마련된 제4 및 제5 단자부(51,52)를 포함할 수 있다.

그리고 제2 전원변환부(30)는 제5 내지 제8 변압기(31 내지 34)에서 약 220V의 교류전원으로 변환된 전력을 전력소요부(13)로 전달하는 제6 단자부(35)를 포함할 수 있다.

물론, 본 발명은 제1 및 제2 전원변환부(20,30)에 마련되는 변압기의 개수, 공급전원과 구동전원의 전압레벨과 각 변압기에서 변환되는 제1 및 제2 전압레벨을 전력소요부(13)에 마련된 각 장치의 구동에 필요한 전압레벨에 따라 변경할 수 있다.

예를 들어, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력시스템이 적용된 선실의 구성을 예시한 도면이다.

본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 전력소요부(13)로 선실(70)에 적용되는 경우, 출력모듈(120)을 구성하는 전원취합부(50) 및 제2 전원변환부(30)는 선실(70) 내부에 마련된 분전함에 설치될 수 있다.

선실에는 거실등(71), 침대등(72), 데스크램프(73)와 같은 조명등 및 스위치(74)와 컴퓨터(75), 에어컨(76) 등 각종 전자기기가 마련되고, 제2 전원변환부(30)를 통해 전송되는 전력을 각 조명등과 전자기기에 공급하기 위한 전원선(77)이 포설된 상태이다.

전원취합부(50)는 각 선실(70)까지 포설된 통신 선로(11)를 통해 전력을 전송받아 각 통신 케이블을 통해 전송된 전력을 합하여 제2 전원변환부(30)로 전송하고, 제2 전원변환부(30)는 선실(70)에 마련된 각 조명등 및 전자기기 등을 구동하도록 제2 전압레벨로 변환해서 해당 장치에 전력을 공급할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 선체에 기설치된 통신 선로를 이용해서 전력을 전송함으로써, 전원 공급 선로의 설치 비용을 절감할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상기의 실시 예에서는 선박에서 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치 및 방법 그리고 그가 적용된 전력 시스템의 구성을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 선박뿐만 아니라, 다양한 형태 및 기능의 해양 구조물, 산업현장에서 전력을 전송하는 전력 시스템에 적용하도록 변경될 수 있다.

본 발명은 선체에 기설치된 통신 선로를 이용해서 통신 선로의 수용 가능한 전압을 초과하는 고전압을 전송하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 기술에 적용된다.

10: 전력 시스템 11: 통신 선로
12: 전력공급부 13: 전력소요부
20: 제1 전원변환부 21 내지 24: 제1 내지 제4 변압기
25: 제1 단자부 30: 제2 전원변환부
31 내지 34: 제5 내지 제8 변압기
35: 제6 단자부 40: 전원분기부
41,42: 제2 및 제3 단자부 50: 전원취합부
51,52: 제4 및 제5 단자부 61: 배전반
62: 분전반 63: 고압 전력선
64: 변압기 65: 상용 전력선
70: 선실 71: 거실등
72: 침대등 73: 데스크램프
74: 스위치 75: 컴퓨터
76: 에어컨 77: 전원선
100: 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치
110: 입력모듈 120: 출력모듈

Claims (12)

1. 공급전원을 선체에 기설치된 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨로 변환하는 입력모듈과
   상기 통신 선로를 통해 전송되는 전력을 구동하고자 하는 장치를 구동하는 구동전원의 전압레벨로 변환하는 출력모듈을 포함하여
   상기 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨을 초과하는 고전압을 상기 통신 선로를 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력모듈은
   상기 공급전원을 상기 통신 선로를 통해 전송 가능한 제1 전압레벨의 전원으로 변환하는 제1 전원변환부 및
   상기 제1 전원변환부에서 변환된 전원을 상기 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 병렬로 분기해서 전송하는 전원분기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 출력모듈은
   상기 통신 선로를 통해 전송된 전력을 구동하고자 하는 장치의 구동에 필요한 제2 전압레벨의 구동전원으로 변환하는 제2 전원변환부 및
   상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송된 전력을 합하여 상기 제2 전원변환부로 전송하는 전원취합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 전원변환부는 상기 공급전원을 제1 전압레벨로 변환하는 변압기를 포함하고,
   상기 제2 전원변환부는 상기 제1 전압레벨로 전송된 전원을 상기 제2 전압레벨로 변환하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 전원변환부는 상기 공급전원을 제1 전압레벨로 변환하는 복수의 변압기를 포함하고,
   상기 복수의 변압기의 1차측 코일은 서로 병렬로 연결되며,
   상기 복수의 변압기의 2차측 코일은 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2 전원변환부는 상기 제1 전압레벨로 변환된 전원을 상기 제2 전압레벨로 변환하는 복수의 변압기를 포함하고,
   상기 복수의 변압기의 1차측 코일은 서로 직렬로 연결되며,
   상기 복수의 변압기의 2차측 코일은 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제1 전원변환부는 상기 복수의 변압기 각각의 1차측 코일에 공급전원을 공급하는 제1 단자부를 포함하고,
   상기 전원분기부는 직렬로 연결된 복수의 변압기 각각의 2차측 코일에 연결되고 상기 복수의 변압기에서 변환된 전력을 상기 통신 선로의 각 통신 케이블로 전달하도록 1: 전체 통신 케이블의 페어 개수의 접점이 마련된 제2 및 제3 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 전원취합부는 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 전달되는 전력을 입력받아 상기 제2 전원변환부에 마련된 복수의 변압기로 전달하도록 전체 통신 케이블의 페어 개수:1의 접점이 마련된 제4 및 제5 단자부를 포함하고,
   상기 제2 전원변환부는 상기 복수의 변압기에서 변환된 전력을 구동하고자 하는 장치로 전달하는 제6 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치의 전력 전송 방법에 있어서,
   (a) 제1 전원변환부를 이용해서 공급전원을 선체에 기설치된 통신 선로에서 수용 가능한 제1 전압레벨로 변환하는 단계,
   (b) 전원분기부를 이용해서 상기 제1 전원변환부에 의해 변환된 전력을 통신 선로에 마련된 복수의 통신 케이블을 통해 전송하도록 병렬로 분기하는 단계,
   (c) 전원취합부를 이용해서 상기 통신 선로의 각 통신 케이블을 통해 병렬로 분기되어 전송되는 전력을 합하는 단계 및
   (d) 제2 전원변환부를 이용해서 상기 전원취합부에 의해 합해진 전원을 구동하고자 하는 장치를 구동하는 제2 전압레벨로 변환해서 해당 장치로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 방법.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치,
    상기 전력 전송 장치에 공급전원을 공급하는 전력공급부 및
    상기 전력 전송 장치와 통신 선로를 통해 전송된 전력을 공급받아 구동되는 전력소요부를 포함하여
    상기 통신 선로에서 수용 가능한 전압레벨을 초과하는 고전압을 상기 통신 선로를 통해 상기 전력소요부로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 전력공급부는
    발전기와 배전반,
    상기 배전반과 병렬로 연결되어 전력을 공급받는 각 설비로 분전하는 다수의 분전반,
    상기 분전반과 배전반을 각각 연결하는 다수의 고압 전력선,
    상기 분전반 각각에 마련되어 상기 배전반에서 분전반으로 공급되는 각각의 고압 전력을 상용 전력으로 변압시키는 변압기 및
    상기 변압기와 전력 전송 장치를 연결하는 다수의 상용 전력선을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 전력소요부가 선실에 적용되는 경우, 상기 전력 전송 장치의 출력모듈을 구성하는 전원취합부 및 제2 전원변환부는 상기 선실 내부에 마련된 분전함에 설치되고,
    상기 선실에는 선실 내부에 설치된 각 조명등 및 스위치와 각 전자기기에 상기 제2 전원변환부를 통해 전송되는 전력을 공급하는 전원선이 포설되는 것을 특징으로 하는 통신 선로를 이용한 전력 전송 장치가 적용된 전력 시스템.

Images