KR20180064695A - 수소 발전 방식을 채용한 비상발전기 - Google Patents

Abstract

건물이나 산업시설과 같은 전기 사용 설비에 정전 시 비상용 전력을 공급하는 비상발전기가 개시된다. 비상발전기는 물탱크로부터 물을 공급받아 전원부로부터 공급되는 전기에 의해 공급된 물을 전기분해하는 분해기, 및 분해기에서의 전기분해에 의해 생성된 수소를 폭발시켜 발전하는 발전부를 구비한다. 발전된 전기의 일부가 다시 전원부의 충전용 전기로 사용된다. 정전 발생 시 즉각적인 발전 및 지속적인 발전을 통해 산업시설에 안정적인 전기 공급이 가능하고, 친환경적이며 발전설비의 유지관리 비용이 절감된다.

Description

수소 발전 방식을 채용한 비상발전기 {Emergency Electricity Generator adopting Hydrogen Dynamo}

본 발명은 건물이나 산업시설과 같은 전기 사용 설비에 정전 시 비상용 전력을 공급하는 비상발전기에 관한 것이다.

건물이나 공장 등의 산업시설과 같은 전기 사용 설비는 안정적인 전력의 공급을 필요로 한다. 발전소에서 공급되는 전력은 각종 사고나 천재지변 등에 의해 공급이 중단될 수 있으며, 이에 대비하여 전기 사용 설비는 통상적으로 자체 발전 시스템을 위한 비상발전기를 구비하고 있다. 비상발전기는 정전이 발생할 경우 즉각 가동을 시작하여, 전기 사용 설비에 대해 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한다.

종래의 산업시설용 비상발전기는 크게 디이젤엔진과 같은 화석연료의 연소를 이용하여 발전하는 방식과 배터리(또는 충전지)를 이용하는 방식으로 나눌 수 있다.

디이젤엔진 발전기는 정전 발생 시 경유를 디이젤엔진에 공급하여 구동함으로써 발전의 동력으로 이용한다. 이러한 방식은 디이젤엔진에 연료가 계속 공급되는 한 정전 상태가 오래 지속되어도 지속적인 발전을 할 수 있고, 발전 전압도 높일 수 있으므로 비상 상황에 대한 대처 능력이 매우 크다. 그런데, 디이젤엔진 발전기는 그 구동 시작부터 실제 발전에 이르기까지 짧게는 몇 분 이상, 길게는 수십분의 시간이 걸리므로, 정전 상태의 지속 시간이 최소화되는 것이 매우 중요한 예컨대 병원과 같은 시설이나 위험물질의 생산 라인에 적용 시 큰 위험을 내포하고 있다. 또한, 디이젤엔진 방식은 화석연료의 직접적인 연소를 이용하므로 이산화탄소와 각종 유해물질이 배출된다는 단점이 있다.

배터리 또는 충전지를 이용하는 방식은 정전이 발생하자마자 바로 배터리나 충전지로부터 전원이 공급될 수 있으므로 정전 상태의 지속 시간을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 그런데, 배터리나 충전지는 그 용량의 한계로 인해 장시간 지속적인 발전을 하기 어렵다는 문제가 있다. 나아가, 배터리나 충전지는 그 전압이 낮고 직류 전류를 공급하므로, 산업시설에서 요구되는 높은 전압의 교류 전류로 변환시키기 위한 변압기 및 DC/AC 변환기가 필수적으로 채용되어야 한다. 이는 설비의 증가를 야기하고 또한 변압기 및 DC/AC 변환기에서의 추가적인 동작에 소요되는 전력의 소모로 인한 비상전력 공급 시간의 단축을 야기한다.

이러한 위 두 가지 방식의 장단점에 기인하여, 즉각적인 전력 공급 및 장시간의 안정적인 전력 공급을 도모하기 위해서는 디이젤엔진을 채용하는 방식과 배터리를 이용하는 방식을 병용하여야 한다. 이를 통해, 정전 발생 시에 배터리가 동작하여 즉각적인 전력이 이루어지도록 함과 동시에 디이젤엔진을 가동시켜, 디이젤엔진 발전에 의한 전력 공급이 가능한 시점까지는 배터리를 이용한 전력 공급 및 그 후에는 디이젤엔진에 의한 전력 공급을 적용하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 건물이나 산업시설과 같은 전기 사용 설비에 정전 발생 시 즉각적인 전력 공급이 가능함과 동시에 장시간의 안정적인 전력 공급도 가능하게 하는 방안을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비상발전기는, 물을 저장하기 위한 물탱크; 물을 전기분해하기 위한 전기를 공급하는 전원부; 상기 물탱크로부터 물을 공급받아 상기 전원부로부터 공급되는 전기에 의해 공급된 물을 전기분해하는 분해기; 상기 분해기에서 발생된 수소를 저장하는 수소탱크; 및 상기 수소탱크로부터 공급받은 수소를 폭발시켜 전기를 발생시키는 발전부;를 포함한다.

상기 전원부는 충전 가능한 전지를 포함하여 구성되며, 상기 발전부는 생성된 전기의 일부를 상기 전원부에 공급한다.

상기 분해기는 공급된 물을 전기분해 전에 증기로 변환시키는 증기발생기를 포함한다.

상기 물탱크는 우수를 집수하여 저장한다.

본 발명에 따르면, 전기분해된 수소를 폭발시켜 발전이 이루어지며, 발전된 전기의 일부가 다시 전원부의 충전용 전기로 사용된다. 이러한 방식에 의하여, 산업시설 등에 정전 발생 시 즉각적인 전력 공급이 가능하면서도 장시간 동안 안정적인 전력의 공급이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 화석연료의 연소 방식에 비하여 친환경적이며, 우수를 저장하여 이를 전기분해에 사용하므로 전기분해를 위한 물을 지속적으로 공급할 필요가 없어 비상발전기의 유지관리 비용이 절감된다.

도 1 은 본 발명에 따른 비상발전기의 블록도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 비상발전기의 블록도이다. 도 1 은 비상발전기의 구성부분 중에서 발전을 위한 구성부분만을 도시하며, 정전 시의 비상 발전을 위해 요구되는 기타의 구성, 예컨대 정전을 감지하는 부분, 정전 감지 시 발전기 자체가 동작하도록 구동 개시를 제어하는 부분 등에 대해서는 그 도시와 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 비상발전기는, 물탱크(10), 전원부(20), 분해기(30), 수소탱크(40), 및 발전부(50)로 구성된다.

물탱크(10)는 물을 저장하기 위한 탱크로서, 직접 물을 공급할 수도 있고 우수를 집수하여 이를 저장하는 우수 집수장치 등으로 구성될 수도 있다. 우수를 이용할 경우 별도로 물을 공급할 필요가 없는 장점이 있다. 그 외에 눈을 받아 물로서 저장할 수도 있다.

전원부(20)는 물을 전기분해하기 위한 전기를 공급하는 장치로서, 바람직하게는 충전이 가능한 충전기로서 구성된다.

분해기(30)는 물탱크(10)로부터 물을 공급받아 전원부(20)로부터 공급되는 전기에 의해 공급된 물을 전기분해한다. 분해기(30)는 물을 액체 상태에서 직접 분해할 수도 있으나, 도 1 과 같이 그 내부에 증기발생기(30)를 구비하여 공급된 물을 전기분해하기 전에 먼저 증기로 변환시킨 후 전기분해한다. 증기발생기(30)는 초음파를 이용하여 증기를 발생시킬 수도 있고 그 외의 여타의 방법으로 증기를 발생시킬 수도 있으며, 증기발생기(30)의 구동 전력 또한 전원부(20)로부터 공급받을 수 있다. 물을 먼저 증기로 변환시킨 후 전기분해함으로써 전기분해의 효율이 획기적으로 증대된다.

수소탱크(40)는 분해기(30)에서 발생된 수소를 상기 발전부에 공급하기 전에 일시 저장하는 기능을 한다. 수소탱크(40)는 전기분해에 의해 생성된 수소의 팽창 압력을 견딜 수 있는 내압 구조를 구비한 탱크로 구성된다.

발전부(50)는 분해기(30)에 의해 분해된 수소를 폭발시켜 폭발 시의 팽창 압력에 의해 터어빈(도시되지 않음)을 회전시킴으로써 발전을 한다.

발전부(50)에서 발전된 전기는 필요한 타 설비로 제공되며, 그 중 일부는 전원부(20)로 공급되어 전원부 내의 충전기를 충전하는 데에 사용된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 정전 발생 시 즉각적인 발전이 가능하며 정전 상태가 길어지더라도 지속적인 발전이 가능하다. 또한, 전기분해 및 수소를 이용하므로 친환경적인 발전이 가능하며, 우수를 저장하여 이를 전기분해에 사용하므로 전기분해를 위한 물을 지속적으로 공급할 필요가 없어 발전설비의 유지관리 비용이 절감된다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 건물 또는 산업시설을 포함하는 전기 사용 설비에 마련되어 정전 발생 시 상기 전기 사용 설비에 비상용 전력을 공급하기 위한 비상발전기에 있어서,
   물을 저장하기 위한 물탱크;
   물을 전기분해하기 위한 전기를 공급하는 전원부;
   상기 물탱크로부터 물을 공급받아 상기 전원부로부터 공급되는 전기에 의해 공급된 물을 전기분해하는 분해기;
   상기 분해기에서 발생된 수소를 저장하는 수소탱크; 및
   상기 수소탱크로부터 공급받은 수소를 폭발시켜 전기를 발생시키는 발전부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상발전기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원부는 충전 가능한 전지를 포함하여 구성되며,
   상기 발전부는 생성된 전기의 일부를 상기 전원부에 공급하는 것을 특징으로 하는 비상발전기.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 분해기는 공급된 물을 전기분해 전에 증기로 변환시키는 증기발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상발전기.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 물탱크는 우수를 집수하여 저장하는 것을 특징으로 하는 비상발전기.

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