KR20170122974A

KR20170122974A - 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼

Info

Publication number: KR20170122974A
Application number: KR1020160052006A
Authority: KR
Inventors: 김경희; 이병철; 박성휘
Original assignee: (주)유아이
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-07

Abstract

본 발명은 진동발전기와 태양전지를 이용하여 자가발전을 함으로써 생존에 필요한 장치들을 구동시킬 수 있는 구명조끼에 관한 것이다.
상기 구명조끼는, 부력체가 구비된 조끼본체; 상기 조끼본체의 외면에 구비되는 태양전지; 상기 조끼본체의 소정 위치에 마련되는 하나 이상의 진동발전기; 상기 태양전지 및 진동발전기에서 생산한 전기에너지를 저장하는 축전지; 위치추적장치를 구비하며 상기 태양전지, 진동발전기 또는 축전지로부터 전기에너지를 공급받아 작동하는 장치그룹; 및 상기 장치그룹을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼{Vibration generator and solar sell based self-powered life jacket}

본 발명은 진동발전기와 태양전지를 이용하여 자가발전을 함으로써 생존에 필요한 장치들을 구동시킬 수 있는 구명조끼에 관한 것이다.

구명조끼는 해양사고 발생시 조난자의 인명피해를 줄일 수 있는 중요한 안전용품 중 하나이다. 그러나 일반적인 구명조끼에는 조난자의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 장치가 구비되어 있지 않아, 사고현장에서 조난자의 위치를 제대로 파악할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 등록번호 제10-0665713호의 '위치추적이 가능한 응급구조용 구명조끼'에서는 구명조끼의 상단부에 조난자의 위치를 파악할 수 있도록 하는 위성항법 발신부와 상기 위성항법 발신부에 전원을 공급하는 태양전지판을 구비한다.

그러나 상기 종래기술을 구성하는 태양전지판은 날씨가 흐리거나 태양열을 이용할 수 없는 야간에는 전기에너지를 안정적으로 생성하지 못하는 문제점을 가지고 있다.

KR

10-0665713

B1

본 발명은 상기한 것과 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 날씨나 시간에 구애받지 않고 전기에너지를 생산하여 조난자의 위치를 파악할 수 있도록 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 것과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 부력체가 구비된 조끼본체; 상기 조끼본체의 외면에 구비되는 태양전지; 상기 조끼본체의 소정 위치에 마련되는 하나 이상의 진동발전기; 상기 태양전지 및 진동발전기에서 생산한 전기에너지를 저장하는 축전지; 위치추적장치를 구비하며 상기 태양전지, 진동발전기 또는 축전지로부터 전기에너지를 공급받아 작동하는 장치그룹; 및 상기 장치그룹을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼가 제공된다.

상기 진동발전기는, 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 실린더; 상기 실린더의 내부에 배치되고 일단이 실린더의 일단부에서 고정되는 스프링; 상기 실린더의 내부에서 스프링의 타단에 접합되어 진동에 의해 움직이는 마그네틱부; 및 상기 실린더의 외측에 권선된 코일;을 포함하여 이루어진다.

상기 마그네틱부는, 동일한 극끼리 마주보도록 실린더의 축방향으로 배열되는 다수 개의 영구자석으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 마그네틱부는, 각 영구자석들 사이의 간격을 고정하는 간격유지부재를 더 구비할 수 있다.

상기 실린더의 타단부에는, 마그네틱부에 척력을 가하는 마그네틱단이 고정될 수 있다.

상기 마그네틱부의 외주면과 실린더의 내주면에는 각각 마찰전기소자층이 구비되어, 상기 실린더 내부에서 마그네틱부가 움직일 때, 각각의 마찰전기소자층이 서로 마찰하여 전기에너지를 생산할 수 있다.

상기 장치그룹은, 조명장치, 경보장치 및 발열장치 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 구명조끼는 진동발전기와 태양전지를 구비하여 장치그룹에 전기에너지를 지속적으로 공급해줄 수 있으므로, 조난자의 신속·용이한 발견과 생존율 향상에 기여한다.

상기 진동발전기는 스프링 및 마그네틱단을 구비하여 진동이 크기 않은 경우에도 전기에너지를 효율적으로 생산할 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼의 정면도 및 배면도이다.
도 2는 상기 구명조끼를 구성하는 진동발전기의 분해사시도이다.
도 3은 상기 진동발전기의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

도 1의 (a) 및 (b)에는 본 발명에 의한 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼(1)의 정면도와 배면도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼(1)는 조끼본체(10), 태양전지(20), 진동발전기(30), 축전지(40), 장치그룹 및 제어부(60)를 포함하여 이루어진다.

상기 조끼본체(10)는 일반적인 구명조끼의 형상으로 이루어지고, 내피와 외피 사이에 부력체가 구비되어 착용자가 물 위에 뜰 수 있게 된다.

장치그룹은 이러한 조끼본체(10)의 소정 위치에 분산 또는 집합되어 구비되는데, 기본적으로 위치추적장치(51)를 포함한다. 위치추적장치(51)는 지피에스(GPS; Global Positioning System) 신호를 송신하여 구명조끼의 착용자(조난자) 위치를 휴대용 전자기기나 중앙관측센터에서 모니터링할 수 있도록 한다. 이에 따라, 구조대가 조난자의 위치를 용이하면서도 정확하게 파악할 수 있으므로 조난자가 구조될 확률이 높아지게 된다.

상기 태양전지(20), 진동발전기(30) 및 축전지(40)는 장치그룹의 작동을 위해 필요한 전기에너지를 생산하고 저장하는 역할을 한다. 태양전지(20)는 태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 바꾸어주고, 진동발전기(30)는 조난자가 움직이거나 파도에 의해 발생하는 진동에너지를 전기에너지로 바꾸어준다. 이에 따라, 날씨가 흐리거나 밤이 되어 태양전지(20)로 전기에너지를 생산할 수 없을 때에는 진동발전기(30)로 전기에너지를 생산할 수 있고, 파도가 없거나 움직이기 힘들어 진동발전기(30)로 전기에너지를 생산할 수 없을 때에는 태양전지(20)로 전기에너지를 생산할 수 있으므로, 장치그룹에 공급할 전기에너지를 지속적으로 생산하는 것이 가능하다. 축전지(40)는 상기 태양전지(20) 및 진동발전기(30)에서 생산한 전기에너지 중 유휴에너지를 저장하여 태양전지(20) 및 진동발전기(30)가 모두 전기에너지를 생산할 수 없을 때에 장치그룹에 전기에너지를 공급해줌으로써 장치그룹에 대한 전기에너지의 공급이 보다 지속적으로 이루어질 수 있도록 해준다.

상기 태양전지(20)는 태양광선에 노출될 수 있도록 조끼본체(10)의 외면에 구비되어야 하지만, 진동발전기(30)는 조끼본체(10)의 어느 곳에 형성되어도 무방하다.

제어부(60)는 상기한 장치그룹과 연결되어 장치그룹을 제어하는 역할을 하는데, 필요에 따라 조난자가 제어부(60)를 직접 조작할 수 있도록 조끼본체(10)의 전면에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 진동발전기(30)는 보다 구체적으로, 하우징(31), 실린더(32), 스프링(33), 마그네틱부(34) 및 코일(35)을 포함한다. 도 2에는 이러한 진동발전기(30)의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 상기 진동발전기(30)가 조립된 상태의 단면도가 도시되어 있다.

하우징(31)은 상기 진동발전기(30)의 다른 구성들을 포함하는 부분으로서 내부에 빈 공간이 형성되며, 다른 구성들에 수분이 유입되지 않도록 수밀한 구조를 갖는다.

실린더(32)는 상기 하우징(31)의 내부에 배치되고, 스프링(33)은 상기 실린더(32)의 내부에서 그 일단부가 실린더(32)의 일단부에 고정되도록 설치된다. 스프링(33)의 일단은 실린더(32)의 일단부에 직접 접합될 수도 있으나 도 3에서와 같이 하우징(31)의 내측면에 접합되어 그 위치만이 실린더(32)의 일단부에 고정될 수도 있다.

마그네틱부(34)는 실린더(32)의 내부에서 스프링(33)의 타단에 접합되며, 코일(35)은 실린더(32)의 외측을 따라 권선된다.

이러한 진동발전기(30)는, 마그네틱부(34)가 실린더(32) 내에서 실린더(32)의 길이방향으로 진동하면, 코일(35)이 이동하는 자기장의 영향을 받아 전기에너지를 생산하게 된다. 상기 마그네틱부(34)와 접합된 스프링(33)은 팽창, 압축되면서 저주파 진동 환경에서도 마그네틱부(34)를 효과적으로 진동하게 하여 전기에너지를 효과적으로 생산할 수 있도록 한다.

상기 진동발전기(30)에서 생산하는 전기에너지는 교류의 형태이므로, 교류를 직류로 변환해주는 컨버터(38)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 축전지(40)는 태양전지(20)와 진동발전기(30) 각각에 별도로 형성될 수 있다.

상기 마그네틱부(34)는, 동일한 극끼리 서로 마주보도록 실린더(32)의 축방향으로 배열되는 다수 개의 영구자석(34a)으로 이루어질 수 있다.

다수 개의 영구자석(34a)을 동일한 극끼리 마주보도록 배열하면, 각각의 영구자석(34a)에서 자기력선이 나오고 들어가 자속밀도가 증가하게 되므로 마그네틱부(34)가 진동하면서 보다 많은 양의 전기에너지를 생산할 수 있다. 반면, 마그네틱부(34)가 하나의 영구자석으로 이루어지거나 서로 다른 극끼리 마주보도록 배열된 다수 개의 영구자석으로 이루어지는 경우에는 마그네틱부(34) 전체에 걸쳐 자기력선이 나오고 들어가 상대적으로 작은 자속밀도를 갖게 된다.

마그네틱부(34)가 동일한 극끼리 마주보는 다수 개의 영구자석(34a)으로 이루어지는 경우, 각 영구자석(34a)들 사이에는 영구자석(34a)들의 간격을 고정하는 간격유지부재(34b)가 배치될 수 있다.

상기 간격유지부재(34b)는 서로 동일한 극끼리 마주보도록 배치되어 척력이 발생함으로 인해 영구자석(34a)들 사이의 간격이 벌어지게 되는 것을 방지한다.

상기 실린더(32)의 타단부에는, 마그네틱부(34)에 척력을 가하는 마그네틱단(36)이 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서는 실린더(32)의 타단부를 향하는 방향의 마그네틱부(34)가 엔(N)극이므로 마그네틱단(36)은 엔극이 마그네틱부(34)를 향하도록 실린더(32)의 타단부에 고정된다.

상기 마그네틱단(36)은 스프링(33)에 접합된 마그네틱부(34)를 밀어내어 마그네틱부(34)의 진동을 증폭시키게 된다.

상기 마그네틱부(34)의 외주면과 실린더(32)의 내주면에는 각각 마찰전기소자층(37)이 구비될 수 있다.

상기 마찰전기소자층(37)은 실린더(32)의 내부에서 마그네틱부(34)가 움직일 때 각각의 서로 마찰하여 전기에너지를 생산하게 된다. 이에 따라, 장치그룹의 구동에 필요한 전기에너지이 생산을 보다 효과적으로 할 수 있다.

상기 장치그룹은 위치추적장치(51) 외에도, 조명장치(52), 경보장치(53) 및 발열장치(54) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 조명장치(52)는 조끼본체(10)의 외측면에 구비되어 빛을 발산함으로써 야간인 경우와 같이 시야 확보가 어려울 때 구조자가 조난자의 위치를 용이하게 파악할 수 있도록 한다. 상기 조명장치(52)로는 소비전력이 낮은 엘이디(LED; Light Emitting Diode)가 사용될 수 있다.

경보장치(53)는 경보를 울려 구조자의 위치를 알리고, 여러 사람이 함께 조난되었을 때 주변 사람들에게 본인의 상태를 알림으로써 안전사고를 사전에 예방할 수 있도록 한다. 이러한 경보장치(53)는 조난자가 용이하게 조작할 수 있도록 조끼본체(10)의 저면에 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 발열장치(54)는 조끼본체(10)의 내측면에 구비되어 열을 발생시킴으로써 조난자의 저체온증을 예방한다.

이러한 장치그룹의 구성들은 조난자의 생존률을 높여주는 데 기여한다.

상기 진동발전기(30) 및 태양전지(20)는 본 발명에 의한 구명조끼에서 탈부착이 가능하도록 형성될 수 있다. 그리고 부력체 또한 조기본체에서 탈부착 가능하도록 형성하여 구명조끼를 등산용 안전조끼로도 사용할 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 설명하였으나, 청구범위의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자가 본 발명을 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 청구범위의 기재에 따라 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

1 : 구명조끼 10 : 조끼본체
20 : 태양전지 30 : 진동발전기
31 : 하우징 32 : 실린더
33 : 스프링 34 : 마그네틱부
34a : 영구자석 34b : 간격유지부재
35 : 코일 36 : 마그네틱단
37 : 마찰전기소자층 40 : 축전지
51 : 위치추적장치 52 : 조명장치
53 : 경보장치 54 : 발열장치
60 : 제어부

Claims

부력체가 구비된 조끼본체;
상기 조끼본체의 외면에 구비되는 태양전지;
상기 조끼본체의 소정 위치에 마련되는 하나 이상의 진동발전기;
상기 태양전지 및 진동발전기에서 생산한 전기에너지를 저장하는 축전지;
위치추적장치를 구비하며 상기 태양전지, 진동발전기 또는 축전지로부터 전기에너지를 공급받아 작동하는 장치그룹; 및
상기 장치그룹을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제1항에 있어서,
상기 진동발전기는,
하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되는 실린더;
상기 실린더의 내부에 배치되고 일단이 실린더의 일단부에서 고정되는 스프링;
상기 실린더의 내부에서 스프링의 타단에 접합되어 진동에 의해 움직이는 마그네틱부; 및
상기 실린더의 외측에 권선된 코일;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제2항에 있어서,
상기 마그네틱부는, 동일한 극끼리 마주보도록 실린더의 축방향으로 배열되는 다수 개의 영구자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제3항에 있어서,
상기 마그네틱부는, 각 영구자석들 사이의 간격을 고정하는 간격유지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제2항에 있어서,
상기 실린더의 타단부에는, 마그네틱부에 척력을 가하는 마그네틱단이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제2항에 있어서,
상기 마그네틱부의 외주면과 실린더의 내주면에는 각각 마찰전기소자층이 구비되어,
상기 실린더 내부에서 마그네틱부가 움직일 때, 각각의 마찰전기소자층이 서로 마찰하여 전기에너지를 생산하는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.
제1항에 있어서,
상기 장치그룹은, 조명장치, 경보장치 및 발열장치 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발전기 및 태양전지 기반 자가발전 구명조끼.