KR20200124596A - 전해질 이송 장치 및 이를 포함하는 안전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전해질 이송 장치는, 전해질을 보관하는 전해질 보관 탱크, 전해질 보관 탱크와 제1 배관을 통해 연결되며 일 측에 배기 배관이 설치된 버퍼 탱크, 전해질 보관 탱크와 제2 배관을 통해 연결되며, 전해질 보관 탱크로 비활성 가스를 제공하여 전해질 보관 탱크 내부를 가압하여 전해질을 버퍼 탱크로 이송시키는 가압가스 제공부, 전해질 보관 탱크 내부에 전해질 보관 탱크의 하단부에 배치되어 비활성 가스 농도를 측정하고, 측정된 가스 농도가 설정된 범위보다 큰 경우 전해질 보충을 알리는 비활성 가스 농도 센서, 및 버퍼 탱크와 연결되어 버퍼 탱크로부터 전해질을 제공받는 이차전지 패키지를 포함하되, 전해질을 비활성 가스를 이용하여 전해질 보관 탱크에서 버퍼 탱크로 이송 시, 버퍼 탱크의 배기 배관이 열린 상태이다.

Description

전해질 이송 장치 및 이를 포함하는 안전 시스템{APPARATUS FOR TRANSFERRING ELECTROLYTE AND SAFETY SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전해질 이송 장치 및 이를 포함하는 안전 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 이차전지에 사용되는 전해질을 이송하는 장치 및 이를 포함하는 안전 시스템에 관한 것이다.
스마트폰, MP3 플레이어, 태블릿 PC와 같은 휴대용 모바일 전자 기기와 전기 자동차 등의 발전으로, 전기 에너지를 저장할 수 있는 리튬 이차전지에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.
하지만, 리튬 이차전지에 사용되는 전해질은 폭발성 물질로 분류되어 폭발 및 발화의 위험이 있다. 이에 따라, 전해질을 이송 및 보관하는데 특별한 관리가 필요하여, 사용자가 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 안전하고 사용자 용이하게 전해질을 이송시키기 위한 장치 및 이를 포함하는 안전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전해질 이송 장치는, 전해질을 보관하는 전해질 보관 탱크; 상기 전해질 보관 탱크와 연결되어 상기 전해질 보관 탱크 내 압력 및 전해질 수위를 감지하는 제1 센서; 상기 전해질 보관 탱크와 제1 배관을 통해 연결되고, 일 측에 배기 배관이 설치된 버퍼 탱크; 상기 제1 배관 중에 설치되어 상기 제1 배관의 개폐를 조절하는 제1 밸브; 상기 배기 배관 중에 설치되어 상기 배기 배관의 개폐를 조절하는 배기 밸브; 상기 버퍼 탱크와 연결되어 상기 버퍼 탱크 내 압력 및 전해질 수위를 감지하는 제2 센서; 상기 전해질 보관 탱크와 제2 배관을 통해 연결되어, 상기 전해질 보관 탱크로 비활성 가스를 제공하여 상기 전해질 보관 탱크 내부를 가압하여 상기 전해질을 상기 버퍼 탱크로 이송시키는 제1 가압가스 제공부; 상기 제2 배관 중에 설치되어 상기 제2 배관의 개폐를 조절하는 제2 밸브; 상기 버퍼 탱크와 제4 배관을 통해 연결되는 이차전지 패키지; 상기 버퍼 탱크와 제3 배관을 통해 연결되어, 상기 버퍼 탱크로 비활성 가스를 제공하여 상기 버퍼 탱크 내부를 가압하여 상기 버퍼 탱크에 보관된 전해질을 이차전지 패키지로 이송시키는 제2 가압가스 제공부; 상기 제3 배관 중에 설치되어 상기 제3 배관의 개폐를 조절하는 제3 밸브; 상기 제1 및 제2 가압가스 제공부들 각각과 연결되고, 상기 제1 및 제2 가압가스 제공부들 각각의 압력 및 비활성 가스 수위를 감지하는 제3 센서; 상기 전해질 보관 탱크 내부에 상기 전해질 보관 탱크의 하단부에 배치되어 상기 비활성 가스 농도를 측정하고, 측정된 가스 농도가 설정된 범위보다 큰 경우 상기 전해질 보충을 알리는 비활성 가스 농도 센서; 및 상기 제1 센서와 연결되어 상기 압력 및 전해질 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제1 및 제2 밸브들을 조절하고, 상기 제2 센서와 연결되어 상기 압력 및 전해질 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제1, 제3, 및 제4 밸브들을 조절하고, 상기 제3 센서와 연결되어 상기 압력 및 비활성 가스 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제2 및 제3 밸브들을 조절하는 제어부를 포함한다. 이때, 상기 전해질을 상기 비활성 가스를 이용하여 상기 전해질 보관 탱크에서 상기 버퍼 탱크로 이송 시, 상기 버퍼 탱크의 배기 배관이 열린 상태일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전해질 이송 장치는, 전해질을 보관하는 전해질 보관 탱크; 상기 전해질 보관 탱크와 제1 배관을 통해 연결되며 일 측에 배기 배관이 설치된 버퍼 탱크; 상기 전해질 보관 탱크와 제2 배관을 통해 연결되며, 상기 전해질 보관 탱크로 비활성 가스를 제공하여 상기 전해질 보관 탱크 내부를 가압하여 상기 전해질을 상기 버퍼 탱크로 이송시키는 가압가스 제공부; 상기 전해질 보관 탱크 내부에 상기 전해질 보관 탱크의 하단부에 배치되어 상기 비활성 가스 농도를 측정하고, 측정된 가스 농도가 설정된 범위보다 큰 경우 상기 전해질 보충을 알리는 비활성 가스 농도 센서; 및 상기 버퍼 탱크와 연결되어 상기 버퍼 탱크로부터 전해질을 제공받는 이차전지 패키지를 포함한다. 상기 전해질을 상기 비활성 가스를 이용하여 상기 전해질 보관 탱크에서 상기 버퍼 탱크로 이송 시, 상기 버퍼 탱크의 배기 배관이 열린 상태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 버퍼 탱크는 상기 가압가스 제공부와 연결되는 제3 배관을 포함하고, 상기 제3 배관에 의해 연결되어 비활성 가스에 의해 버퍼 탱크 내부가 가압되어 상기 버퍼 탱크 내 전해질을 상기 이차전지 패키지로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 안전 시스템은, 청구항 제1항 또는 제2항의 전해질 이송 장치; 상기 전해질 이송 장치와 연결되며, 상기 전해질 이송 장치 내 유해 가스, 열, 및 화재를 감지하는 센싱부; 상기 전해질 이송 장치와 연결되고, 상기 센싱부로부터 감지된 유해가스, 열, 및 화재를 시각 및 청각적으로 알려주는 알람부; 상기 전해질 이송 장치와 연결되며, 상기 전해질 이송 장치를 실시간으로 감시하는 모니터링부; 및 상기 전해질 이송 장치와 연결되고, 상기 센싱부, 상기 알람부, 및 상기 모니터링부부터 감지된 상황을 통해 살수/소화 장치를 가동시키거나 비상 정지 및 환기 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 비활성 가스의 가압을 통해 전해질을 이송하는 장치에 있어서, 기존의 펌프를 이용하여 전해질을 이송하는 장치에 비하여 비용적으로 절감될 수 있다. 한편, 전해질은 폭발성 물질로 분류되는 전해질을 이송시키는 전해질 이송 장치가 폭발하는 경우, 비활성 가스로 질소를 사용할 때 질소가 소화 기능을 할 수 있다. 또한, 전해질 이송 장치는 비활성 가스의 가압으로 용이하게 전해질을 이송시켜, 사용자의 편의가 제공될 수 있다. 또한, 전해질 이송뿐만 아니라 전해질 회수 및 전해질 이송 장치의 세척 등 여러 공정이 적용 가능할 수 있다. 한편, 전해질 이송 장치와 연결되고, 서로 연동되는 센싱부, 알람부, 모니터링부, 및 제어부를 포함하는 안전 시스템을 통해, 단순한 공급 형태가 아닌 시스템화된 안전 시스템이 구축될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1의 전해질 이송 장치의 전해질 보관 탱크를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 탱크로리로부터 전해질 보관 탱크로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 전해질 보관 탱크로부터 버퍼 탱크로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 버퍼 탱크로부터 이차전지 패키지로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 전해질 보관 탱크로 이송된 전해질을 회수하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치를 세척하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 포함하는 안전 시스템을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1의 전해질 이송 장치의 전해질 보관 탱크를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전해질 이송 장치(1000)는, 전해질 보관 탱크(110), 가압가스 제공부(120), 버퍼 탱크(130), 복수의 배관들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8), 및 복수의 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8)을 포함할 수 있다.
전해질 이송 장치(1000)에 의해 이송되고 임시적으로 저장되는 전해질은 이차전지에 사용될 수 있다. 전해질은 유기 전해질 및 고분자 전해질로 나눠질 수 있다. 예컨대, 유기 전해질은 리튬염(LiAsF6, LiPF6, LiClO4)과 PC(polycarbonate), EC(ethylene carbonate), DME(dimethyl ether), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매를 포함할 수 있다.
예컨대, 유기 전해질은 유기 용매를 한가지만 사용하기보다는 좋은 유전 상수를 갖는 용매(예컨대, PC, EC)와 낮은 점도를 갖는 용매(예컨대, DME, DEC, DMC)을 혼합하여 사용할 수 있다. 고분자 전해질은 PEO(poly ethylene oxide) 또는 PMMA(poly methyl methacrylate)와 같은 고분자 매트릭스에 유기 용매와 리튬염을 첨가하여 사용하며, 선택적으로 가소제를 넣기도 한다.
일 실시 예에 따르면, 전해질은 폭발위험성이 있는 물질로서, 0℃ 정도의 저온에서 이송 및 보관되어야 한다. 따라서, 전해질이 이송되거나 보관되는 곳은 온도 조절부(CL)를 설치하여 전해질을 0℃으로 유지하여야 한다.
전해질 이송 장치(1000)는 전해질 공급 업체로부터 전해질 보관 탱크(110)로 이송하는 탱크로리(tank lorry, 100)를 더 포함할 수 있다. 탱크로리(100)는 제1 배관(P1)을 통해 전해질 보관 탱크(110)와 연결되어, 탱크로리(100) 내 저장된 전해질을 제1 배관(P1)을 통해 전해질 보관 탱크(110)로 전달할 수 있다. 제1 배관(P1)은 탱크로리(100)와 분리 가능하도록 설치될 수 있다. 제1 배관(P1) 중에는 제1 배관(P1)의 개폐를 위해 제1 밸브(V1)가 설치되어 전해질의 이동을 조절할 수 있다. 탱크로리(100)는 제2 배관(P2)을 통해 가압가스 제공부(120)와 연결되어, 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스를 제공받을 수 있다. 제2 배관(P2)도 탱크로리(100)와 분리 가능하도록 설치될 수 있다. 제2 배관(P2) 중에는 제2 배관(P2)의 개폐를 위해 제2 밸브(V2)가 설치되어, 비활성 가스의 제공 및 차단을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 탱크로리(100)는 전해질을 일시적으로 저장하며, 제1 배관(P1) 및 제1 밸브(V1)는 이송시키는 통로로 이용되는데, 전술한 바와 같이 전해질은 0℃ 정도의 저온을 유지해야 하기 때문에, 탱크로리(100), 제1 배관(P1), 및 제1 밸브(V1) 각각의 외측을 감싸는 온도 조절부(CL, 도 2 참조)가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 탱크로리(100) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(105)와, 압력 센서(105)와 연동되며 탱크로리(100) 내 압력이 설정된 범위를 벗어나면 제2 밸브(V2)를 강제로 오프(off)시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다. 또한, 탱크로리(100)에 저장된 전해질의 양을 측정하는 수위 센서(105)와, 수위 센서(105)와 연동되며 전해질 양이 설정된 범위를 벗어나면 제1 밸브(V1)를 강제로 오프시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다.
전해질 보관 탱크(110)는 탱크는 일 방향으로 연장하는 몸체와, 몸체의 일 단부를 폐쇄하는 상단부, 및 몸체의 일 단부에 대향하는 타 단부를 폐쇄하는 하단부를 포함할 수 있다. 상단부 및 하단부 각각은 반구(hemisphere) 형상으로 몸체의 일 단부 및 타 단부 각각을 폐쇄할 수 있다. 예컨대, 전해질 보관 탱크(110)는 캡슐형상을 가지며, 일 방향으로 연장된 타원형의 단면을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 보관 탱크(110)의 하단부가 둥근 표면을 가짐으로써, 보관 탱크(110)를 지지하기 위한 지지대가 더 제공될 수 있다. 한편, 전해질 보관 탱크(110) 내에 전해질은 전해질 보관 탱크(110)의 75 내지 85%까지 채워질 수 있다. 75 내지 85% 이상 채워질 경우, 안전 상 문제가 발생할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전해질 보관 탱크(110)는 전해질을 일시적으로 저장하는데, 전해질이 0℃의 저온으로 유지해야 하기 때문에, 전해질 보관 탱크(110)의 외측을 감싸는 온도 조절부(CL)가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전해질 보관 탱크(110)는 제1 배관(P1)을 통해 탱크로리(100)와 연결될 수 있다. 전해질 보관 탱크(110)는 제3 배관(P3)을 통해 가압가스 제공부(120)와 연결되어, 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스를 제공받을 수 있다. 제3 배관(P3) 중에는 제3 배관(P3)의 개폐를 위해 제3 밸브(V3)가 설치되어, 비활성 가스의 제공 및 차단을 조절할 수 있다.
전해질 보관 탱크(110)는 제4 배관(P4)을 통해 버퍼 탱크(130)와 연결되어, 버퍼 탱크(130)로 전해질을 전달할 수 있다. 제4 배관(P4) 중에는 제4 배관(P4)을 개폐하기 위한 제4 밸브(V4)가 설치되어, 전해질의 이동을 조절할 수 있다. 선택적으로, 버퍼 탱크(130)는 삭제될 수 있으며, 바로 2차 전지 패키지(140)로 연결될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제4 배관(P4)은 전해질이 이동되는 통로로서, 전해질을 0℃의 저온으로 유지하기 위해 온도 조절부(CL)가 제공될 수 있다.
전해질 보관 탱크(110)는 제5 배관(P5)을 통해 외부와 연결되어, 전해질 보관 탱크(110) 내 비활성 가스 및 대기를 배출하여, 전해질 보관 탱크(110) 내 공간을 확보할 수 있다. 제5 배관(P5) 중에는 제5 배관(P5)을 개폐하기 위한 제5 밸브(V5)가 설치되어, 외부와 연결 및 차단을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전해질 보관 탱크(110) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(115)와, 압력 센서(115)와 연동되며 전해질 보관 탱크(110) 내 압력이 설정된 범위를 벗어나면 제3 밸브(V3)를 강제로 오프시키고 제5 밸브(V5)를 강제로 온시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다. 또한, 전해질 보관 탱크(110)에 저장된 전해질의 양을 측정하는 수위 센서(115)와, 수위 센서(115)와 연동되며 전해질 양이 설정된 범위를 벗어나면 제1 밸브(V1) 또는 제4 밸브(V4)를 강제로 오프시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전해질 보관 탱크(110) 내부에 전해질 보관 탱크(110)의 하단부에 배치되는 비활성 가스 농도 센서(117)가 더 제공될 수 있다. 전해질 수위가 설정된 레벨 아래로 내려가면, 비활성 가스 농도 센서(117)가 노출되고 비활성 가스 농도 센서(117)에서는 비활성 가스 농도가 설정된 농도 범위를 벗어나는 경우, 전해질을 보충을 알려줄 수 있다.
버퍼 탱크(130)는 전해질 보관 탱크(110)와 이차전지 패키지(140) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼 탱크(130)의 용량은 전해질 보관 탱크(110)보다 작을 수 있다. 전해질 보관 탱크(110)와 이차전지 패키지(140) 사이 거리가 먼 경우, 적어도 하나의 버퍼 탱크(130)를 전해질 보관 탱크(110) 및 이차전지 패키지(140) 사이에 배치하여, 배관을 길게 하지 않아 배관이 받는 스트레스를 감소시킬 수 있다. 거리에 따라 복수 개의 버퍼 탱크(130)들이 배치될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 버퍼 탱크(130)는 제4 배관(P4)을 통해 전해질 보관 탱크(110)와 연결될 수 있다. 버퍼 탱크(130)는 제6 배관(P6)을 통해 가압가스 제공부(120)와 연결되어, 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스를 제공받을 수 있다. 제6 배관(P6) 중에는 제6 배관(P6)의 개폐를 위해 제6 밸브(V6)가 설치되어, 비활성 가스의 제공 및 차단을 조절할 수 있다.
버퍼 탱크(130)는 제7 배관(P7)을 통해 이차전지 패키지(140)와 연결되어, 이차전지 패키지(140)로 전해질을 제공할 수 있다. 제7 배관(P7) 중에는 제7 배관(P7)을 개폐하기 위한 제4 밸브(V4)가 설치되어, 전해질의 이동을 조절할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 버퍼 탱크(130)는 전해질을 임시적으로 보관하고 제7 배관(P7)은 전해질이 이동되는 통로로서, 전해질을 0℃의 저온으로 유지하기 위해, 버퍼 탱크(130) 및 제7 배관(P7)에 온도 조절부가 제공될 수 있다.
버퍼 탱크(130)는 제8 배관(P8)을 통해 외부와 연결되어, 버퍼 탱크(130) 내 비활성 가스 및 대기를 배출하여, 버퍼 탱크(130) 내 공간을 확보할 수 있다. 제8 배관(P8) 중에는 제8 배관(P8)을 개폐하기 위한 제8 밸브(V8)가 설치되어, 외부와 연결 및 차단을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 버퍼 탱크(130) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(135)와, 압력 센서(135)와 연동되며 버퍼 탱크(130) 내 압력이 설정된 범위를 벗어나면 제6 밸브(V6)를 강제로 오프시키고 제8 밸브(V8)를 강제로 온시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다. 또한, 버퍼 탱크(130)에 저장된 전해질의 양을 측정하는 수위 센서(135)와, 수위 센서(135)와 연동되며 전해질 양이 설정된 범위를 벗어나면 제4 밸브(V4) 또는 제7 밸브(V7)를 강제로 오프시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다.
가압가스 제공부(120)는 비활성 가스를 보관하며, 탱크로리(100), 전해질 보관 탱크(110), 및 버퍼 탱크(130) 각각으로 비활성 가스를 제공하여, 탱크로리(100), 전해질 보관 탱크(110), 및 버퍼 탱크(130) 각각의 내부를 비활성 가스로 가압할 수 있다. 비활성 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 라돈(Rn), 네온(Ne), 제논(Xe) 중 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게, 비활성 가스로 질소를 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 가압가스 제공부(120) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(125)와, 압력 센서(125)와 연동되며 가압가스 제공부(120) 내 압력이 설정된 범위를 벗어나면, 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 및/또는 제6 밸브(V6)를 강제로 오프시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다. 또한, 가압가스 제공부(120)에 저장된 비활성 가스의 양을 측정하는 수위 센서(125)와, 수위 센서(125)와 연동되며 비활성 가스 양이 설정된 범위를 벗어나면 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 및/또는 제6 밸브(V6)를 강제로 오프시키는 제어부(340, 도 9 참조)가 더 제공될 수 있다.
본 실시 예에서는 하나의 가압가스 제공부(120)가 제공되나, 가압가스 제공부(120)는 탱크로리(100), 전해질 보관 탱크(110), 및 버퍼 탱크(130) 각각과 분리되어 연결되도록 복수 개일 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 탱크로리(100)의 압력 센서(105) 및 수위 센서(105), 전해질 보관 탱크(110)의 압력 센서(115) 및 수위 센서(115), 버퍼 탱크(130)의 압력 센서(135) 및 수위 센서(135), 가압가스 제공부(120)의 압력 센서(125) 및 수위 센서(125), 제1 내지 제8 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) 각각은 제어부와 연결될 수 있다. 제어부는 각 압력 센서(105, 115, 125, 135) 및 수위 센서(105, 115, 125, 135)로부터 지속적으로 탱크 내부 압력 및 수위를 입력 받아, 제1 내지 제8 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) 각각을 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 가압가스 제공부(120)와 연결된 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 및 제6 밸브(V6) 각각에 설치된 유량 전송기(flow transmitter)를 제어하여, 탱크로리(100), 전해질 보관 탱크(110), 및 버퍼 탱크(130) 각각으로 정확한 양의 비활성 가스를 제공할 수 있다. 제공되는 비활성 가스의 양이 정확해야 이송되는 전해질의 양이 정확할 수 있다.
이와 같이 비활성 가스의 가압을 통해 전해질을 이송하는 장치에 있어서, 기존의 펌프를 이용하여 전해질을 이송하는 장치에 비하여 비용적으로 절감될 수 있다. 한편, 전해질은 폭발성 물질로 분류되는 전해질을 이송시키는 전해질 이송 장치(1000)가 폭발하는 경우, 비활성 가스로 질소를 사용할 때 질소가 소화 기능을 할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 탱크로리로부터 전해질 보관 탱크로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다. 도 3을 참조하면, 탱크로리(100)와 연결된 제1 밸브(V1)를 온(on)하여 제1 배관(P1)을 열어, 탱크로리(100)와 전해질 보관 탱크(110)를 연통시킬 수 있다. 탱크로리(100)와 연결된 제2 밸브(V2)를 온하여 제2 배관(P2)을 열어, 탱크로리(100)와 가압가스 제공부(120)를 연통시킬 수 있다. 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스가 탱크로리(100) 내부를 가압하여, 탱크로리(100)에 보관된 전해질을 제1 배관(P1)을 통해 전해질 보관 탱크(110)로 이송시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 밸브(V2)를 온할 때, 전해질 보관 탱크(110)에 연결된 제5 밸브(V5)를 온하여 전해질 보관 탱크(110) 내 비활성 가스 또는 대기를 외부로 배출시켜, 제1 배관(P1)을 통해 이송되는 전해질이 저장될 수 있는 공간을 전해질 보관 탱크(110) 내에 확보할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 탱크로리(100)로부터 전해질 보관 탱크(110)로 전해질을 이송시킬 때, 펌프 없이 비활성 가스의 압력만으로 이송시킬 수 있어 목적하는 정확한 양의 전해질을 안전하게 이송시킬 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 전해질 보관 탱크로부터 버퍼 탱크로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)는 오프하여 탱크로리(100)로부터 전해질 보관 탱크(110)를 분리할 수 있다. 제4 밸브(V4)를 온하여 제4 배관(P4)을 열어, 전해질 보관 탱크(110)와 버퍼 탱크(130)를 연통시킬 수 있다. 전해질 보관 탱크(110)에 연결된 제3 밸브(V3)를 온하여 제3 배관(P3)을 열어, 전해질 보관 탱크(110)와 가압가스 제공부(120)를 연통시킬 수 있다. 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스가 전해질 보관 탱크(110) 내부를 가압하여, 전해질 보관 탱크(110) 내부에 저장된 전해질을 제4 배관(P4)을 통해 버퍼 탱크(130)로 이송시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 밸브(V3)를 온할 때, 버퍼 탱크(130)에 연결된 제8 밸브(V8)를 온하여 버퍼 탱크(130) 내 비활성 가스 또는 대기를 외부로 배출시켜, 제4 배관(P4)을 통해 이송되는 전해질이 저장될 수 있는 공간을 버퍼 탱크(130) 내에 확보할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전해질 보관 탱크(110)로부터 버퍼 탱크(130)로 전해질을 이송시킬 때, 펌프 없이 비활성 가스의 압력만으로 이송시킬 수 있어 목적하는 정확한 양의 전해질을 안전하게 이송시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 버퍼 탱크로부터 이차전지 패키지로 전해질을 이송하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 및 제5 밸브(V5)를 오프하여 탱크로리(100) 및 전해질 보관 탱크(110)로부터 버퍼 탱크(130)를 분리할 수 있다. 제7 밸브(V7)를 온하여 제7 배관(P7)을 열어, 버퍼 탱크(130)와 이차전지 패키지(140)와 연통시킬 수 있다. 버퍼 탱크(130)에 연결된 제6 밸브(V6)를 온하여 제6 배관(P6)을 열어, 버퍼 탱크(130)와 가압가스 제공부(120)를 연통시킬 수 있다. 가압가스 제공부(120)로부터 비활성 가스가 버퍼 탱크(130) 내부를 가압하여, 버퍼 탱크(130) 내부에 저장된 전해질을 이차전지 패키지(140)로 이송시킬 수 있다.
버퍼 탱크(130)로부터 이차전지 패키지(140)를 이송시킬 때, 펌프 없이 비활성 가스의 압력만으로 이송시킬 수 있어 목적하는 정확한 양의 전해질을 안전하게 이송시킬 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치에서 전해질 보관 탱크로 이송된 전해질을 회수하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 6을 참조하면, 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 제4 밸브(V4), 제6 밸브(V6), 제7 밸브(V7), 및 제8 밸브(V8)를 오프하고, 제3 밸브(V3) 및 제5 밸브(V5)를 온하여, 제3 배관(P3) 및 제5 배관(P5)을 전해질 보관 탱크(110)와 연통시킬 수 있다.
본 실시 예에서는 제5 배관(P5)을 회수 배관으로 사용하는데, 별도의 회수 배관이 있을 경우, 제5 밸브(V5)를 오프하여 제5 배관(P5)을 닫고 회수 배관을 열 수 있다. 전해질 회수 시에도, 펌프 없이 회수가 가능하여 보다 간단하고 효율적으로 전해질을 회수할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 전해질 이송 장치를 세척하는 방법에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 탱크로리(100) 및 이차전지 패키지(140)를 제거한 후, 제1 배관(P1) 및 제2 배관(P2)에 세척액 제공부를 연결하고, 제2 밸브(V2)를 온하여 비활성 가스를 이용하여 세척액을 제1 배관(P1)을 통해 전해질 보관 탱크(110)로 이송시킬 수 있다. 이때, 제5 밸브(V5)를 온하여 제5 배관(P5)이 열어, 세척액이 전해질 보관 탱크(110)로 이송될 수 있다. 한편, 세척액이 제1 배관(P1)을 통과하는 동안 제1 배관(P1) 내부를 세척할 수 있다.
전해질 보관 탱크(110)로 제공된 세척액을 이용하여 전해질 보관 탱크(110)를 세척할 수 있다. 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 및 제5 밸브(V5)를 오프하고, 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 및 제8 밸브(V8)를 온하여, 전해질 보관 탱크(110) 내 보관된 세척액을 제4 배관(P4)을 통해 버퍼 탱크(130)로 이송할 수 있다. 세척액이 제4 배관(P4)을 통과하는 동안 제4 배관(P4)을 세척할 수 있다.
버퍼 탱크(130)로 제공된 세척액을 이용하여 버퍼 탱크(130)를 세척할 수 있다. 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 및 제8 밸브(V8)를 오프하고, 제6 밸브(V6) 및 제7 밸브(V7)를 온하여 버퍼 탱크(130) 내 보관된 세척액을 제7 배관(P7)을 통해 외부로 퇴출시킬 수 있다. 세척액이 제7 배관(P7)을 통과하는 동안 제7 배관(P7)이 세척될 수 있다.
전해질 이송 장치(1000)의 세척의 경우에도, 비활성 가스의 가압 방식으로 전해질 대신 세척액을 주입하여 전해질 보관 탱크(110), 제1 배관(P1), 제4 배관(P4), 버퍼 탱크(130), 및 제7 배관(P7)을 단계적으로 세척할 수 있다.
도 3 내지 도 7에서 설명된 바와 같이, 전해질 이송 장치(1000)는 비활성 가스의 가압으로 용이하게 전해질을 이송시켜, 사용자의 편의가 제공될 수 있다. 또한, 전해질 이송뿐만 아니라 전해질 회수 및 전해질 이송 장치(1000)의 세척 등 여러 공정이 적용 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8을 참조하면, 전해질 이송 장치(2000)는, 탱크로리(200), 복수의 전해질 보관 탱크들(220, 225), 복수의 가압가스 제공부들(210, 212, 214, 216), 버퍼 탱크(230), 이차전지 패키지(240), 복수의 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, V12, V13, V14), 및 복수의 배관들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14)을 포함할 수 있다.
본 실시 예에서는 2개의 전해질 보관 탱크들(220, 225)과 4개의 가압가스 제공부들(210, 212, 214, 216)과 하나의 버퍼 탱크(230)를 예시적으로 설명하되, 본 발명은 전해질 보관 탱크, 가압가스 제공부, 및 버퍼 탱크의 수량을 이로 한정하지 않는다. 설명의 용이함을 위하여, 2개의 전해질 보관 탱크들(220, 225) 각각을 제1 전해질 보관 탱크(220) 및 제2 전해질 보관 탱크(225)라 하고, 4개의 가압가스 제공부들(210, 212, 214, 216) 각각을 제1 가압가스 제공부(210), 제2 가압가스 제공부(212), 제3 가압가스 제공부(214), 및 제4 가압가스 제공부(216)라 한다.
탱크로리(200)는 제1 배관(P1)을 통해 제1 전해질 보관 탱크(220) 및 제2 전해질 보관 탱크(225)와 연결될 수 있다. 제1 배관(P1)은 제1 전해질 보관 탱크(220)에 연결된 제2 배관(P2)과 제2 전해질 보관 탱크(225)에 연결된 제3 배관(P3)과 연통될 수 있다. 제2 배관(P2) 및 제3 배관(P3)은 제1 배관(V1)에 병렬 연결될 수 있다. 제1 배관(P1) 중에, 제1 배관(P1)을 개폐하기 위한 제1 밸브(V1)가 설치될 수 있다. 제2 배관(P2) 중에 제2 배관(P2)을 개폐하기 위한 제2 밸브(V2)가 설치되고, 제3 배관(P3) 중에 제3 배관(P3)을 개폐하기 위한 제3 밸브(V3)가 설치될 수 있다. 탱크로리(200)는 제4 배관(P4)을 통해 제1 가압가스 제공부(210)와 연결될 수 있다. 제4 배관(P4) 중에는 제4 배관(P4)을 개폐하기 위한 제4 밸브(V4)가 설치될 수 있다.
제1 전해질 보관 탱크(220)는 제1 배관(P1) 및 제2 배관(P2)에 의해 탱크로리(200)와 연결될 수 있다. 또한, 제5 배관(P5)을 통해 제2 가압가스 제공부(212)와 연결될 수 있다. 제5 배관(P5) 중에는 제5 배관(P5)을 개폐하기 위한 제5 밸브(V5)가 설치될 수 있다. 제1 전해질 보관 탱크(220)는 제6 배관(P6)을 통해 버퍼 탱크(230)와 연결될 수 있다. 제6 배관(P6) 중에는 제6 배관(P6)을 개폐하기 위한 제6 밸브(V6)가 설치될 수 있다. 또한, 제7 배관(P7)을 통해 외부와 연결될 수 있다. 제7 배관(P7) 중에는 제7 배관(P7)을 개폐하기 위한 제7 밸브(V7)가 설치될 수 있다.
제2 전해질 보관 탱크(225)는 제1 배관(P1) 및 제3 배관(P3)에 의해 탱크로리(200)와 연결될 수 있다. 또한, 제8 배관(P8)을 통해 제3 가압가스 제공부(214)와 연결될 수 있다. 제8 배관(P8) 중에는 제8 배관(P8)을 개폐하기 위한 제8 밸브(V8)가 설치될 수 있다. 제2 전해질 보관 탱크(225)는 제9 배관(P9)을 통해 버퍼 탱크(230)와 연결될 수 있다. 제9 배관(P9) 중에는 제9 배관(P9)을 개폐하기 위한 제9 밸브(V9)가 설치될 수 있다. 또한, 제10 배관(P10)을 통해 외부와 연결될 수 있다. 제10 배관(P10) 중에는 제10 배관(P10)을 개폐하기 위한 제10 밸브(V10)가 설치될 수 있다.
버퍼 탱크(230)는 제11 배관(P11)을 통해 제6 배관(P6) 및 제9 배관(P9) 각각과 연결될 수 있다. 제6 배관(P6) 및 제9 배관(P9)은 제11 배관(P11)에 병렬 연결될 수 있다. 제11 배관(P11) 중에는 제11 배관(P11)을 개폐하기 위한 제11 밸브(V11)가 설치될 수 있다. 버퍼 탱크(230)는 제12 배관(P12)을 통해 제4 가압가스 제공부와 연결될 수 있다. 제12 배관(P12) 중에는 제12 배관(P12)을 개폐하기 위한 제12 밸브(V12)가 설치될 수 있다. 또한, 제13 배관(P13)을 통해 이차전지 패키지(240)와 연결될 수 있다. 제13 배관(P13) 중에는 제13 배관(P13)을 개폐하기 위한 제13 밸브(V13)가 설치될 수 있다. 제14 배관(P14)을 통해 외부와 연결될 수 있다. 제14 배관(P14) 중에는 제14 배관(P14)을 개폐하기 위한 제14 밸브(V14)가 설치될 수 있다.
본 실시 예에 도시된 전해질 이송 장치에 대한 상세한 설명 및 전해질 이송 방법은 도 1 내지 도 7에서 설명된 것과 유사하여 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해질 이송 장치를 포함하는 안전 시스템을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다. 도 9를 참조하면, 안전 시스템(3000)은 전해질 이송 장치(1000, 2000), 센싱부(310), 알람부(320), 모니터링부(330), 및 제어부(340)를 포함할 수 있다.
전해질 이송 장치(1000, 2000)는 도 1 또는 도 8에 도시된 전해질 이송 장치(1000, 2000) 중 하나일 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
센싱부(310)는 전해질 이송 장치(1000, 2000)와 연결될 수 있다. 센싱부(310)에서는 전해질 이송 장치(1000, 2000)로부터 발생되는 유해가스를 감지하거나 전해질 이송 장치(1000, 2000)로부터 발생되는 열 및 화재를 감지할 수 있다.
알람부(320)는 전해질 이송 장치(1000, 2000)와 연결될 수 있다. 알람부(320)는 센싱부(310)와 연동되어 센싱부(310)로부터 감지된 유해가스, 열, 및 화재를 시각 및 청각적으로 알려줄 수 있다.
모니터링부(330)는 폐쇄회로카메라 등을 이용하여 실시간 시각적으로 모니터하고, 소방대 등 관련 기관이 상시적으로 모니터할 수 있다.
제어부(340)는 센싱부(310), 알람부(320) 및 모니터링부(330)로부터 감지된 것을 통해 살수/소화 장치를 가동시키거나 비상 정지 및 환기 등의 구체적인 액션을 취할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(340)는 도 1에 도시된 탱크로리(100) 내 압력 및 전해질 양에 따라, 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)를 제어하고, 전해질 보관 탱크(110) 내 압력 및 전해질 양에 따라 제1 밸브(V1), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 및 제5 밸브(V5)를 제어하고, 버퍼 탱크(130) 내 압력 및 전해질 양에 따라 제4 밸브(V4), 제6 밸브(V6), 제7 밸브(V7), 및 제8 밸브(V8)의 온/오프를 제어하고, 가압가스 제공부(120) 내 압력 및 비활성 가스 양에 따라 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 및 제6 밸브(V6)를 제어할 수 있다.
전해질 이송 장치(1000, 2000)와 연결되고, 서로 연동되는 센싱부(310), 알람부(320), 모니터부, 및 제어부(340)를 포함하는 안전 시스템(3000)을 통해, 단순한 공급 형태가 아닌 시스템화된 안전 시스템이 구축될 수 있다.
상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 전해질 이송 장치 100: 탱크로리
105: 센서 110: 전해질 보관 탱크
115: 센서 120: 가압가스 제공부
125: 센서 130: 버퍼 탱크
135: 센서 140: 이차전지 패키지
P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8: 배관
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8: 밸브

Claims (3)

  1. 전해질을 보관하는 전해질 보관 탱크;
    상기 전해질 보관 탱크와 연결되어 상기 전해질 보관 탱크 내 압력 및 전해질 수위를 감지하는 제1 센서;
    상기 전해질 보관 탱크와 제1 배관을 통해 연결되고, 일 측에 배기 배관이 설치된 버퍼 탱크;
    상기 제1 배관 중에 설치되어 상기 제1 배관의 개폐를 조절하는 제1 밸브;
    상기 배기 배관 중에 설치되어 상기 배기 배관의 개폐를 조절하는 배기 밸브;
    상기 버퍼 탱크와 연결되어 상기 버퍼 탱크 내 압력 및 전해질 수위를 감지하는 제2 센서;
    상기 전해질 보관 탱크와 제2 배관을 통해 연결되어, 상기 전해질 보관 탱크로 비활성 가스를 제공하여 상기 전해질 보관 탱크 내부를 가압하여 상기 전해질을 상기 버퍼 탱크로 이송시키는 제1 가압가스 제공부;
    상기 제2 배관 중에 설치되어 상기 제2 배관의 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 버퍼 탱크와 제3 배관을 통해 연결되는 이차전지 패키지;
    상기 버퍼 탱크와 제4 배관을 통해 연결되어, 상기 버퍼 탱크로 비활성 가스를 제공하여 상기 버퍼 탱크 내부를 가압하여 상기 버퍼 탱크에 보관된 전해질을 이차전지 패키지로 이송시키는 제2 가압가스 제공부;
    상기 제4 배관 중에 설치되어 상기 제4 배관의 개폐를 조절하는 제3 밸브;
    상기 제1 및 제2 가압가스 제공부들 각각과 연결되고, 상기 제1 및 제2 가압가스 제공부들 각각의 압력 및 비활성 가스 수위를 감지하는 제3 센서;
    상기 전해질 보관 탱크 내부에 상기 전해질 보관 탱크의 하단부에 배치되어 상기 비활성 가스 농도를 측정하고, 측정된 가스 농도가 설정된 범위보다 큰 경우 상기 전해질 보충을 알리는 비활성 가스 농도 센서; 및
    상기 제1 센서와 연결되어 상기 압력 및 전해질 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제1 및 제2 밸브들을 조절하고, 상기 제2 센서와 연결되어 상기 압력 및 전해질 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제1, 제3, 및 제4 밸브들을 조절하고, 상기 제3 센서와 연결되어 상기 압력 및 비활성 가스 수위가 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제2 및 제3 밸브들을 조절하는 제어부를 포함하되,
    상기 전해질을 상기 비활성 가스를 이용하여 상기 전해질 보관 탱크에서 상기 버퍼 탱크로 이송 시, 상기 버퍼 탱크의 배기 배관이 열린 상태인 전해질 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비활성 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 라돈(Rn), 네온(Ne), 제논(Xe) 중 적어도 하나인 전해질 이송 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항의 전해질 이송 장치;
    상기 전해질 이송 장치와 연결되며, 상기 전해질 이송 장치 내 유해 가스, 열, 및 화재를 감지하는 센싱부;
    상기 전해질 이송 장치와 연결되고, 상기 센싱부로부터 감지된 유해가스, 열, 및 화재를 시각 및 청각적으로 알려주는 알람부;
    상기 전해질 이송 장치와 연결되며, 상기 전해질 이송 장치를 실시간으로 감시하는 모니터링부; 및
    상기 전해질 이송 장치와 연결되고, 상기 센싱부, 상기 알람부, 및 상기 모니터링부부터 감지된 상황을 통해 살수/소화 장치를 가동시키거나 비상 정지 및 환기 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 안전 시스템.
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