KR20180007369A - 연료전지 기반 구명동의 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소연료를 저장할 수 있는 연료전지 기반 구명동의에 관한 것으로, 연료전지 운전시 생산되는 전기, 열, 물을 생명연장수단과 조난신호기의 전원으로 활용하는 연료전지 기반 구명동의를 제공한다. 본 발명은 전기를 공급하는 연료전지부; 상기 연료전지부가 발전하는데 필요한 수소 연료를 저장하고 공급하는 수소연료공급장치; 상기 연료전지부에서 발생시킨 전력을 이용하여 신호를 송신하는 신호출력수단; 및 상기 연료전지부에서 발생된 열을 회수하여 전달하는 발열부; 를 포함하고, 상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물을 사용하여 수소를 발생시킨다. 본 발명에 의하면, 장시간 체온유지를 위한 열 공급이 가능하고 물을 공급하며 다양한 조난신호를 송신할 수 있다.

Description

연료전지 기반 구명동의{Fuel Cell Based Life Jacket}
본 발명은 연료전지를 기반으로 한 구명동의에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 긴급재난 시 연료전지로부터 발생하는 전기, 열, 물 등을 생명연장수단으로 활용 가능한 연료전지 기반 구명동의에 관한 것이다.
일반적으로, 구명동의는 신체에 착용하여 강, 호수, 바다 등의 수상 사고 시에 착용자가 물에 떠 있는 상태를 유지하도록 하여 착용자의 익사 사고를 방지하는 장비이다.
이러한 구명동의는 다양한 해상 사고가 발생한 경우 많은 사고자들을 물 위에 떠 있는 상태를 유지하도록 하여 조난자가 익사하는 것을 방지하여 해상 안전을 크게 향상시켰다.
그러나 바다와 같은 넓은 지역에서 수상 사고가 발생하여 사람이 바다에서 실종된 경우에는 넓은 지역에 걸쳐 수색 작업을 진행해야 하므로 조난자의 발견이 어렵고, 장시간 조난자가 물속에 있게 되어 구명동의가 물에 젖어 부력을 잃게 되거나, 저체온증 등이 발생할 수 있다.
한국등록특허 제10-1449034호 한국공개특허 제10-2013-0103992호
본 발명은 수소발생 조성물의 수소저장능력을 이용하여 많은 양의 수소연료를 저장할 수 있는 연료전지 기반 구명동의를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연료전지 운전시 생산되는 전기, 열, 물을 생명연장수단과 조난신호기의 전원으로 활용하는 연료전지 기반 구명동의를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 연료전지 기반 구명동의는 전기를 공급하는 연료전지부, 상기 연료전지부가 발전하는데 필요한 수소 연료를 저장하고 공급하는 수소연료공급장치, 상기 연료전지부에서 발생시킨 전력을 이용하여 신호를 송신하는 신호출력수단, 및 상기 연료전지부에서 발생된 열을 회수하여 전달하는 발열부를 포함하고, 상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물을 사용하여 수소를 발생시킨다.
상기 연료전지부는 상기 구명동의의 하단부에 위치할 수 있다.
상기 수소발생 조성물은 외부로부터 유입되는 물과 반응하여 수소를 발생시킬 수 있다.
상기 구명동의는 상기 수소연료공급장치에서 발생한 부산물을 외부로 배출하기 위한 부산물 회수장치를 포함할 수 있다.
상기 신호출력수단은 상기 연료전지부로부터 발전된 전기로 전파, 광파, 적외선, 초음파 중 어느 하나의 신호를 출력하는 구난발신기를 포함할 수 있다.
상기 신호출력수단은 발광체를 포함하고, 상기 발광체에 상기 연료전지부로부터 발전된 전기를 인가하여 사용자의 위치를 식별할 수 있는 신호를 출력할 수 있다.
상기 발열부는 상기 연료전지부의 열을 회수하기 위한 폐열 교환기와, 상기 폐열 교환기에 연결되고 상기 구명동의의 내측에 열 전달이 가능하게 구비되되 열을 축적 및 방출 가능하게 구비되는 열전도체를 포함할 수 있다.
본 발명이 제공하는 구명동의는, 상기 연료전지부에서 전기화학적 반응 시 생성된 순수가 공급 가능하게 연결되고 상기 순수를 식수로 공급하는 식수전환수단을 더 포함할 수 있다.
상기 식수전환수단은, 상기 연료전지부로부터 생성된 순수가 유입되는 순수 공급관과, 상기 순수공급관 상에 구비되어 순수를 음용 가능한 상태로 여과하는 여과필터와, 상기 여과필터를 거친 식수가 담기는 식수통을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 구명동의는 종래의 발열팩을 이용한 구명동의의 단점을 해결한 효과가 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 구명동의는 장시간 체온유지를 위한 열 공급이 가능하고 긴급재난 시 생명유지에 필요한 최소한의 물을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 구명동의는 원거리에서 조난자를 발견할 수 있는 다양한 조난신호를 송신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따르는 연료전지 기반 구명동의 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따르는 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따르는 구명동의 몸체를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따르는 결속된 상태의 구명동의를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서 외부로부터 물이 유입되도록 구비된 구명동의를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소발생 시스템을 참고적으로 나타내 보인 계통도의 일 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 연료전지 기반 구명동의는 전기를 공급하는 연료전지부, 상기 연료전지부가 발전하는데 필요한 수소 연료를 저장하고 공급하는 수소연료공급장치, 상기 연료전지부에서 발생시킨 전력을 이용하여 신호를 송신하는 신호출력수단, 및 상기 연료전지부에서 발생된 열을 회수하여 전달하는 발열부를 포함하고, 상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물을 사용하여 수소를 발생시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 연료전지 기반 구명동의의 구성도이다. 실시 예에 있어서, 구명동의는 연료전지부(100), 수소연료공급장치(200), 신호출력수단(300) 및 발열부(400)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 구명동의는 사용자가 인체에 착용 가능하게 의복 형태로 형성된다. 상기 구명동의는 사람이 인체에 착의 및 탈의 가능한 구조를 갖는 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 구명동의는 외면을 방수원단으로 형성하여 내측을 향한 물의 침투가 차단되게 수밀성이 확보된 구조로 형성될 수 있다.
상기 구명동의의 내부에는 부력을 갖는 부력체가 내장될 수 있다. 상기에서 부력체는 발포스티렌수지나 저밀도 폴리에틸렌수지와 같은 물보다 가벼운 발포성 수지를 사용하여 구성될 수 있다.
상기 구명동의에는 사용자가 착용한 상태를 고정할 수 있도록 결속 가능한 구조를 갖는 결속수단을 구비하도록 구성될 수 있다. 상기 구명동의의 전방에 지퍼나 버클 등과 같은 결속수단을 구비하여 사용자로부터 잠금 설정 가능하게 구성될 수 있다. 상기 구명동의의 암홀(armhole), 옆구리선 부분에 실리콘테이프(110)를 구비하여 수중에서 상기 구명동의가 밀려 올라가지 않도록 사용자의 몸에 더 밀착되어 안정감과 체온 상승 효과를 제공할 수 있다.
상기 연료전지부(100)는 상기 신호출력수단(300)에 필요한 전기에너지와 상기 발열부(400)에 필요한 열원을 생성시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기에서 연료전지부는 상기 구명동의 내에 매립된 구조로 구비된 일체형으로 구성하는 것도 가능하고, 상기 구명복동의로부터 분리 가능한 구조를 갖는 분리형으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 연료전지부는 고분자전해질 연료전지를 구비할 수 있다. 고분자전해질 연료전지의 단위 셀은 수소 이온(proton)의 이온전도성이 우수한 고분자 전해질막의 양면에 연료극(anode)과 공기극(cathode)을 구비할 수 있다. 이러한 단위 셀을 여러 개 겹쳐 하나의 연료전지스택을 구비할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소연료공급장치(200)는 수소 발생장치(210), 수소 저장탱크(220) 및 부산물 회수장치(230)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물을 사용하여 수소를 발생시킨다. 상기 수소발생 조성물은 MM'H4의 일반식으로 표시되는 금속 하이드라이드를 포함할 수 있다. 여기서, M은 알칼리금속, 암모늄, 또는 유기기(organic group)이며, M'는, 예를 들면, 붕소, 알루미늄 또는 갈륨과 같은 13족 원소이며, H는 수소이다. MM'H4의 일반식으로 표시되는 금속 하이드라이드의 더욱 구체적인 예로서는, NaBH4, LiBH4, KBH4, NH4BH4, (CH3)4NH4BH4, NaAlH4, LiAlH4, KAlH4, NaGaH4, LiGaH4, KGaH4, 이들의 혼합물 등이 있다.
상기 금속 하이드라이드의 가수분해물은, 예를 들면, MM'O2의 일반식으로 표시될 수 있다. 여기서, M은 알칼리금속, 암모늄, 또는 유기기(organic group)이며, M'는, 예를 들면, 붕소, 알루미늄 또는 갈륨과 같은 13족 원소이며, H는 수소이다.
금속 하이드라이드의 또 다른 예로서는, MgH2, CaH2, NH3BH3, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, KBH4, LiH, KH 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
화학식 1은 알칼리 붕소수소화물의 한 종류인 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 가수분해한 식이다. 수소화붕소나트륨(NaBH4)은 타 물질에 비해 상대적으로 높은 수소 함량을 가지는 안정한 물질이며, 불연성의 알칼리 용액으로 친환경적이고 재생 가능한 연료이므로 이 방식을 통해 생성된 수소는 순도가 높고 반응 제어가 용이하다.
[화학식 1]
NaBH4 + 2H2O -> 4H2 + NaBO2(aq) + 217 KJ/mol
상기 화학식 1에서, 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 사용한 수소 발생 방식은, 상온에서도 발열반응이 일어나므로 추가적인 열 공급이 필요 없기 때문에 시스템이 간단하고 연료전지와의 통합이 용이하다. 수소화붕소나트륨(NaBH4) 수용액은 촉매가 없는 상태에서 스스로 가수분해되는 것을 억제하기 위해 강알칼리성(pH 13 이상) 용액으로 제조되기 때문에 수소화붕소나트륨(NaBH4)은 촉매 반응을 통해서만 수소를 발생할 수 있다.
본 발명의 수소발생 조성물은, 장기 보관 중의 금속 하이드라이드의 원치 않는 가수분해를 방지하기 위하여, 안정화제(stabilizing agent)를 더 포함할 수 있다. 안정화제는 금속 하이드라이드와 물의 반응을 지체시키거나 방해하는 임의의 성분이다. 안정화제의 첨가는 전형적으로, 수소발생 조성물의 상온(25 ℃)에서의 pH가 7 이상, 바람직하게는 11 이상, 더욱 바람직하게는 13 이상, 더더욱 바람직하게는 14 이상이 되도록 한다. 따라서, 안정화제의 첨가량도, 수소발생 조성물이 이러한 pH 값을 갖도록 조절될 수 있다.
안정화제로서는, 예를 들면, 금속 하이드라이드의 양이온 부분의 대응 수산화물이 사용될 수 있다. 이러한 안정화제의 구체적인 예로서는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨, 이들의 혼합물 등이 있다.
안정화제의 또 다른 예로서는, 금속 하이드라이드의 가수분해 과전압을 상승시킬 수 있는 비수산화물 계열의 안정화제가 있다. 비수산화물 계열의 안정화제로서는, 예를 들면, 납, 주석, 카드뮴, 아연, 갈륨, 수은 또는 황을 함유하는 화합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 수소발생 조성물은, 금속 하이드라이드의 가수분해반응을 촉진하기 위하여, 수소발생촉매(hydrogen generation catalyst)를 더 포함할 수 있다. 수소발생촉매로서는, 예를 들면, 전이금속, 전이금속 붕소화물, 이들 재료의 합금, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
전이금속 촉매는, IB 족 내지 VIIIB 족 금속원소를 함유하거나, 또는 이들 금속원소로부터 만들어진 화합물을 함유하는 촉매이다. 이들 금속의 대표적인 예로서는, 구리족 원소, 아연족 원소, 스칸듐족 원소, 티타늄족 원소, 바나듐족 원소, 크롬족 원소, 망간족 원소, 철족 원소, 코발트족 원소, 니켈족 원소 등이 있다. 전이금속의 원소 또는 화합물은 물에 의한 금속 하이드라이드의 가수분해반응을 촉진시킨다. 전이금속의 원소 또는 화합물의 구체적인 예로서는, 루테늄, 철, 코발트, 니켈, 구리, 망간, 로듐, 레늄, 백금, 팔라듐, 크롬, 은, 오스뮴, 이리듐, 이들의 붕소화물, 이들의 합금, 이들의 혼합물 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 수소발생촉매는, 예를 들면, 분말, 응집체, 메쉬 등과 같은 다양한 형태를 가질 수 있다. 분말형태의 수소발생촉매의 경우, 충분한 표면적을 얻기 위하여, 전형적으로 약 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 약 50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 약 25 ㎛ 이하의 평균입자크기를 가질 수 있다.
수소발생촉매의 함량이 너무 작으면 수소 발생량이 적을 수 있고, 너무 많으면 장치의 국부적 과열이 생길수 있으며 경제성이 나빠질 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 수소발생촉매의 함량은, 금속 하이드라이드 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 2000 중량부, 바람직하게는 약 2 내지 약 1500 중량부, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 1000 중량부일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 수소연료공급장치는 수소발생 조성물의 가수분해를 통해 수소를 발생시키는 시스템이다. 상기 금속 하이드라이드에 포함된 수소량과 물(H2O)로부터 가수분해에 의해 금속 하이드라이드에 포함된 수소량 만큼의 수소를 부가적으로 얻으므로, 수소저장량이 금속 하이드라이드의 수소저장용량의 2배가 된다. 또한, 반응에 의한 수소 발생시에 반응열이 높지 않고 압력도 거의 상압 수준이므로 안전하게 관리될 수 있는 장점이 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소연료공급장치는 구명동의의 하단부에 형성되며, 바람직하게는 조난자가 물에 떠있는 상태에서 수면 아래에 위치하여 외부로부터 물이 용이하게 유입될 수 있다. 상기 수소발생 조성물은 금속 촉매와 함께 혼합물 형태로 상기 수소연료공급장치 내에 밀봉되어 형성될 수 있고 상기 수소연료공급장치는 주변에 비하여 상대적으로 압력이 낮을 수 있다. 압력차에 의해 외부로부터 유입되는 물은 조작수단을 통해 상기 수소 발생장치로 유입되도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 물관(250)이 수소 발생장치(210)에 직접 연결되도록 설치될 수 있다. 즉, 조난자가 물에 떠있는 상태에서 외부의 물은 수압으로 인해 상기 물관(250)을 통해 구명동의 내부의 수소 발생장치로 유입될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 물관은 U자형으로 형성될 수 있으나 상기 수소연료공급장치로의 물의 유입을 가능하게 하는 형상이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 물관의 유입구는 수중에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 이용하여 외부의 물이 수소 발생장치로 용이하게 유입되도록 경로가 형성될 수 있다. 상기 수소발생 조성물은 외부로부터 유입되는 물과 일련의 화학반응을 하여 수소의 발생이 지속적으로 이루어질 수 있다.
상기 물관(250)에는 화학반응 후의 부산물의 역류를 방지하기 위해 개폐기(240)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 개폐기는 제어 장치에 의해 개폐가 조절되며 수소연료공급장치 내부의 압력이 충분히 낮을 때에만 외부의 물이 유입되도록 한다. 이와 같이 외부의 물은 상기 물관을 통해 구명동의 내부를 향해 일 방향으로 유입되며 수소 연료 및 부산물의 발생 속도에 따라 유입 속도가 조절될 수 있다.
상기 물관(250)은 탄성을 갖는 고무계열의 물질이나 테프론계열, 플라스틱계열, 금속계열 및 이들을 조합하여 제작할 수 있다. 상기 고무계열로는 클로로프렌고무, 실리콘고무, 아크릴고무, 부틸고무, 플루오르고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 천연고무, 스티렌-부티렌 고무, 부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무 등을 예로 들 수 있다. 또한, 테프론계열로는 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌), PVDF(폴리불화비닐라덴), PFA(테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체), FEP(테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체), ETFE(에틸렌테트라플루오로에틸렌), CTFE(클로로트리플루오로에틸렌), PVF(폴리비닐플루오링)를 사용할 수 있다.
상기 수소연료공급장치(200)는 공기공급장치(130)를 포함할 수 있다. 상기 공기공급장치(130)는 산소가 존재하는 생존환경의 조건에서 상기 연료전지스택을 향해 언제든 유입 가능한 경로를 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수소발생 조성물은 금속 하이드라이드 이외에도 기타 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 기타 화합물은 수소를 방출할 수 있는 화합물로서, 유기 화합물일 수 있다. 상기 유기 화합물은 싸이클로헥산 (cyclohexane), 메틸싸이클로헥산 (methylcyclohexane), 데칼린 (decalin), N-에틸카르바졸 (N-Ethylcarbazole), 카보실란 (carbosilane), 개미산 (formic acid) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기타 화합물은 암모니아, NaSi, Al 이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 화학식 2는 NaSi의 가수분해에 의한 수소 방출을 나타낸 것이다.
[화학식 2]
2NaSi +5H2O -> Na2Si2O5 +5H2
상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물이 가수분해하여 발생한 수소 연료를 연료전지부에 공급할 수 있다. 도 6을 참조하면, 상기 수소 발생장치(210)의 일측에는 수소이송라인(81)이 마련되어 발생된 수소 연료를 수소 저장탱크(220)로 내보낼 수 있다. 상기 수소이송라인(81)에는 제2밸브(79)를 설치하여 수소 연료의 공급을 제어할 수 있다. 또한, 상기 수소 발생장치(210)의 타측에는 부산물 이송라인(73)이 구비되어 발생된 부산물을 부산물 회수장치(230) 내부로 이송시킬 수 있다. 상기 수소 저장탱크(220)에 저장된 수소 연료는 상기 수소 저장탱크(220) 일측에 형성된 통로(88)를 통해 연료전지부(100)로 이동하며, 제3밸브(83)는 연료전지부(100)의 압력에 따라 수소 연료의 이동 속도를 조절할 수 있다. 상기 수소 발생장치(210)로부터 발생한 부산물은 상기 수소 발생장치(210)의 타측에 구비된 부산물 이송라인(73)을 통해 부산물 회수장치(230)로 이동할 수 있다. 상기 부산물 이송라인(73)은 부산물의 흐름을 조절하는 제1밸브(75)를 더 포함할 수 있다. 상기 부산물 회수장치(230)는 부산물을 회수함으로써 수소 발생 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기 수소 발생장치(210), 수소 저장탱크(220), 및 부산물 회수장치(230)는 합성수지나 금속류로 제작되는 일정 두께의 콘테이너일 수 있고, 일정한 용적을 제공할 수 있는 한 다른 재질로 제작할 수도 있다. 상기 수소 발생장치 및 수소 저장탱크, 및 부산물 회수장치는 각각의 콘테이너를 형성하여 서로 연통된 구조일 수 있고 또는 하나의 컨테이너를 형성하여 내부 공간이 격벽으로 구획된 구조일 수도 있다.
상기 수소 발생장치는 기액분리막을 포함할 수 있고, 상기 기액분리막은 기체는 통과시키고 액체는 통과시키지 않는 공지의 멤브레인(membrane)이다. 따라서, 상기 수소 발생장치에서 발생한 수소 연료만 배출시켜 수소 저장탱크에 모이도록 할 수 있다. 상기 기액분리막은 테프론계열의 고어텍스(GORETEX), 셀가드(Celgard)나 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 PVDF(폴리비닐디플루오라이드)나 PFA(테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체) 또는 폴리설폰 계열의 폴리머 및 이들의 혼합물로 제작할 수 있다. 상기 수소 발생 반응의 온도는 연료의 비등점, 기액분리막의 유리전이온도를 초과하지 않을 수 있다.
상기 연료전지부는 상기 수소연료공급장치로부터 공급된 수소 연료를 통해 화학 반응하여 전기에너지를 발생시킬 수 있게 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 신호출력수단(300)은 상기 연료전지부로부터 발전된 전기로 전파, 광파, 적외선, 초음파 중 어느 하나의 신호를 출력하는 구난발신기를 포함할 수 있다.
상기 신호출력수단은 조난상황에서 육상구조대나 해양구조대 등의 외부에 구조요청하기 위한 신호를 출력하는 기능을 수행한다.
상기 신호출력수단은 상기 연료전지부에 연결된 구조로 상기 구명동의 상단부에 구비될 수 있고, 상기 연료전지부의 전력공급 여부에 따라 신호를 출력 가능하게 형성될 수 있다.
상기 신호출력수단은 상기 연료전지부로부터 발전된 전기로 전파, 광파, 적외선, 초음파 중 어느 하나의 구난신호를 무선 출력하는 구난발신기를 구비할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구난발신기는 RF통신기나 GPS위성 통신기의 구조 및 구성을 적용하여 외부와 무선신호를 송신 또는 수신 가능하게 구성될 수 있다. 상기 구난 발신기는 해상 조난 시 상기 구명동의에 연결된 상태로 상기 구명동의로부터 분리되어 부력에 의해 수상으로 떠있는 상태를 유지하며 조난 위치를 송신하는 송신기와, 상기 송신기의 조난 위치 신호를 수신한 후 조난 위치를 표시하는 수신기를 포함할 수 있다. 조난 시 송신기가 항상 물에 떠 있는 상태를 유지하도록 하는 것에 의해 조난 신호의 송신이 파도나 바닷물에 의해 방해되는 것이 최소화되어 조난자의 위치를 신속하고 용이하게 확인할 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.
상기 신호출력수단에는 조난상황 발생시 사용자의 위치를 구조자가 식별할 수 있게 시각적인 구난신호를 출력하도록 구성하는 것도 가능하다. 즉 상기 신호출력수단에는 상기 구명동의 상에 점멸작동 가능한 발광체를 구성하고, 상기 연료전지부로부터 발생한 전기를 상기 발광체에 인가하여 상기 발광체의 점멸에 따른 구난신호를 출력하도록 구성할 수 있다.
상기에서 발광체는 외부에 투명한 덮개를 구비하여 충격으로부터 보호하고, 점멸회로에 물이 들어가지 않는 밀폐구조를 이루도록 실링 처리된 구조로 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구조단체에 직접적인 구난신호를 출력하는 동시에 구명동의 자체적인 발광 점멸신호를 출력할 수 있게 신호출력수단을 구성하게 되면, 구조단체의 신속한 대응 및 조난현장 내 조난자의 인식이 매우 용이하여 야간구조 시에도 보다 신속 정확하게 처리하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 발열부(400)는 상기 연료전지부의 열을 회수하기 위한 폐열교환기와, 상기 폐열교환기에 연결되고 상기 구명동의의 내측에 열 전달이 가능하게 구비되되 열을 축적 및 방출 가능하게 구비되는 열전도체를 포함할 수 있다.
상기 발열부는 상기 연료전지부로부터 폐열을 회수하여 상기 구명동의에 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 발열부는 상기 연료전지부에서 연료를 통한 화학 반응할 때 발생하는 열에너지인 폐열을 회수하여 상기 구명동의에 전달시킬 수 있다.
상기 열전도체는 상기 구명동의의 전체면적에 대응하여 고르게 배치될 수 있고, 열을 축적 및 방출 가능할 수 있다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 구명동의에 의하면, 산소공급이 되는 생존환경 조건에서 수소연료공급장치에서 발생되는 수소 연료로 산소와 반응하여 지속적인 구난신호 및 열원을 생성시키므로, 조난자의 위치파악이 용이하여 신속 정확한 구조작업을 도모하고, 조난시간 내내 안정적인 체온을 유지하여 조난자의 생존력을 향상시킴은 물론 조난사고에 따른 사망률을 대폭 낮추는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 연료전지를 구비한 구명동의의 다른 실시예는 상기 연료전지부에서 화학 반응시 생성된 순수가 공급가능하게 연결되고 순수를 여과처리하여 음용가능한 식수로 공급하는 식수전환수단(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 연료전지부의 화학 반응과정에는 열에너지와 함께 순수한 물이 부산물로 발생하며, 이처럼 상기 연료전지부로부터 발생된 순수를 상기 식수전환수단에서 취득하게 된다.
상기 식수전환수단은 상기 연료전지부로부터 생성된 순수가 유입되는 순수공급관과, 상기 순수공급관 상에 구비되어 순수를 음용가능한 상태로 여과하는 여과필터를 구비하여 순수를 음용가능한 식수로 전환할 수 있다.
상기 여과필터는 일반적인 정수기나 정수장치 등에 사용되는 필터와 동일한 구조로 적용하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 식수전환수단에는 상기 순수공급관 및 상기 여과필터를 거쳐 생성된 식수가 사용자로부터 용이하게 음용될 수 있게 식수를 담는 식수통 및 상기 식수통과 연결되어 외부로 노출된 빨대(510)를 구비할 수 있다. 상기 빨대는 상기 구명동의의 상단부에 위치할 수 있다.
상기 식수통은 상기 구명동의 상에 복수 개를 구비토록 구성하여 식수의 취득 가능량을 충분히 확보하는 것이 바람직하다.
즉 상기한 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하면, 연료전지에서 생성된 순수를 여과처리하여 식수로 공급하므로, 조난 중 물을 음용 가능하여 조난자의 생존력을 보다 향상시키는 것이 가능하다.
10: 구명동의 몸체
20: 목 받침부
73: 부산물 이송라인
75: 제1밸브
79: 제2밸브
81: 수소이송라인
83: 제3밸브
88: 통로
100: 연료전지부
110: 쪼임테이프
130: 공기공급장치
200: 수소연료공급장치
210: 수소 발생장치
220: 수소 저장탱크
230: 부산물 회수장치
240: 개폐기
250: 물관
300: 신호출력수단
400: 발열부
500: 식수전환수단
510: 빨대

Claims (9)

  1. 전기를 공급하는 연료전지부;
    상기 연료전지부가 발전하는데 필요한 수소 연료를 저장하고 공급하는 수소연료공급장치;
    상기 연료전지부에서 발생시킨 전력을 이용하여 신호를 송신하는 신호출력수단; 및
    상기 연료전지부에서 발생된 열을 회수하여 전달하는 발열부;를 포함하고, 상기 수소연료공급장치는 수소발생 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수소연료공급장치는 상기 구명동의의 하단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수소발생 조성물은 외부로부터 유입되는 물과 반응하여 수소를 발생시키는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연료전지부에서 발생한 부산물을 외부로 배출하기 위한 부산물 회수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신호출력수단은 상기 연료전지부로부터 발전된 전기로 전파, 광파, 적외선, 초음파 중 어느 하나의 신호를 출력하는 구난발신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  6. 제1항에 있어서, 상기 신호출력수단은 발광체를 포함하고, 상기 발광체에 상기 연료전지부로부터 발전된 전기를 인가하여 사용자의 위치를 식별할 수 있는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발열부는 상기 연료전지부의 열을 회수하기 위한 폐열교환기와, 상기 폐열교환기에 연결되고 상기 구명동의의 내측에 열 전달이 가능하게 구비되되 열을 축적 및 방출 가능하게 구비되는 열전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  8. 제1항에 있어서, 상기 연료전지부에서 전기화학적 반응시 생성된 순수가 공급가능하게 연결되고 상기 순수를 식수로 공급하는 식수전환수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.
  9. 제8항에 있어서, 상기 식수전환수단은, 상기 연료전지부로부터 생성된 순수가 유입되는 순수공급관과, 상기 순수공급관 상에 구비되어 순수를 음용가능한 상태로 여과하는 여과필터와, 상기 여과필터를 거친 식수가 담기는 식수통을 포함하는 것을 특징으로 하는 구명동의.

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