KR20230120220A - 기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법 - Google Patents

기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부; 를 포함하고, 상기 몸체부는, 라이너 영역; 상기 몸체부의 두께 방향(t)으로 상기 라이너 영역의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역과 상기 제2 복합재 영역 사이에 구비되고 상기 제2 복합재 영역에 구비되는 상기 레진이 통과하지 못하도록 구비되는 레진 차단 영역; 및 내부에 상기 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀이 형성되고 상기 제2 복합재 영역 또는 상기 레진 차단 영역에 삽입 결합되는 기체 포집 부재; 를 포함하는 기체 저장 용기가 개시된다.

Description

기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법{GAS STORAGE CONTAINER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수소를 저장할 수 있는 기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법에 관한 것이다.
수소는 자연계에 존재하는 원소 중 가장 작은 크기를 갖는 원소이다. 따라서, 수소가 저장된 용기로부터 수소가 누출되기가 쉽다. 그러나, 수소는 연소성이 매우 크므로 누출된 수소가 외부의 점화원과 만나는 경우에는 화재 또는 폭발의 위험이 크다. 따라서, 수소를 저장하는 용기의 경우 수소의 누출을 최소화하는 구조를 가질 필요가 있다.
한편 종래 기술에 따르면, 수소 저장 용기가 수소의 누출을 최소화하는 구조를 가지는지 여부를 확인하기 위해 수소 저장 용기를 제조한 후 물이 채워진 대형 챔버에 수소 저장 용기를 담근 후 수소의 누출 정도를 검사하는 과정을 거쳤다.
그러나, 전술한 종래 기술에 따르면, 수소 저장 용기를 차량 등에 장착한 후에는 수소의 누출 여부를 확인할 수 있는 방법이 없다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수소 저장 용기의 사용 과정에서도 수소의 누출 여부를 확인할 수 있는 구조를 갖는 수소 저장 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 수소 저장 용기 내에서 외부로 누출된 수소 가스를 안정적으로 포집할 수 있는 구조를 갖는 수소 저장 용기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부; 를 포함하고, 상기 몸체부는, 라이너 영역; 상기 몸체부의 두께 방향(t)으로 상기 라이너 영역의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역; 및 내부에 상기 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀이 형성되고 상기 제2 복합재 영역에 삽입 결합되는 기체 포집 부재; 를 포함하는 기체 저장 용기가 제공된다.
상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역과 상기 제2 복합재 영역 사이에 구비되고 상기 제2 복합재 영역에 구비되는 상기 레진이 통과하지 못하도록 구비되는 레진 차단 영역; 을 더 포함하고, 상기 기체 포집 부재는 상기 레진 차단 영역에 삽입 결합될 수 있다.
상기 관통홀은, 상기 메쉬 영역의 상기 다공성 구조와 직접 연통될 수 있다.
상기 기체 포집 부재의 외주면에는 요철 영역이 형성되고, 상기 요철 영역은 상기 제2 복합재 영역 또는 상기 레진 차단 영역의 내주면에 결합될 수 있다.
상기 기체 포집 부재는, 상기 관통홀의 일부가 형성되고 상기 기체 포집 부재의 하부 영역에 구비되는 하부 부재; 및 상기 관통홀의 다른 일부가 형성되고 상기 하부 부재의 상부에 구비되는 상부 부재; 를 포함하고, 상기 상부 부재는 상기 하부 부재에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 기체 포집 부재는, 상기 하부 부재와 상기 상부 부재 사이에 구비되고 상기 하부 부재와 상기 상부 부재에 각각 밀착 구비되는 밀봉 부재; 를 더 포함할 수 있다.
상기 메쉬 영역에서 상기 제1 복합재 영역에 밀착 구비되는 하면 또는 상기 레진 차단 영역에 밀착 구비되는 상면에는 상기 두께 방향(t)의 내측으로 만입되는 만입부가 구비될 수 있다.
상기 제1 복합재 영역의 재질의 강도 및 강성은 상기 제2 복합재 영역의 재질의 강도 및 강성보다 클 수 있다.
상기 기체 포집 부재는 상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역과 이격되어 있을 수 있다.
상기 기체 포집 부재의 일 측에 연결되고 상기 관통홀 내에 구비되는 기체를 감지하는 감지 부재; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 복합재 영역은 탄소 섬유를 포함할 수 있다.
상기 제2 복합재 영역은 유리 섬유를 포함할 수 있다.
상기 몸체부에 삽입 결합되고 상기 내부 공간(S)을 밀봉하는 보스부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르면, 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부; 를 포함하고, 상기 몸체부는, 라이너 영역; 상기 몸체부의 두께 방향(t)으로 상기 라이너 영역의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역; 상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역; 및 상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역; 을 포함하고, 상기 메쉬 영역 내 상기 다공성 구조 내에 고형 부재가 구비되는 기체 저장 용기가 제공된다.
내부에 상기 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀이 형성되고 상기 제2 복합재 영역에 삽입 결합되는 기체 포집 부재; 를 더 포함할 수 있다.상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면에 따르면, 라이너 영역을 구비하는 라이너 구비 단계; 상기 라이너 영역의 외측에 제1 복합재 영역을 배치하는 단계; 상기 제1 복합재 영역의 외측에 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역 및 상기 다공성 구조 내에 채워지는 고형 부재를 포함하는 구조물을 배치하는 단계; 상기 구조물의 외측에 유동성을 갖는 레진을 포함하는 제2 복합재 영역을 배치하는 단계; 및 상기 제2 복합재 영역 내 상기 레진이 응고된 후에 상기 메쉬 영역에 고정된 후에 상기 고형 부재를 용융하여 외부에 배출하는 금속 배출 단계; 를 포함하는 기체 저장 용기의 제조 방법이 제공된다.
상기 제2 복합재 영역에 관통홀(H)이 형성되는 기체 포집 부재를 삽입 결합하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 금속 배출 단계에서, 상기 고형 부재는 상기 관통홀(H)을 통해 외부에 배출될 수 있다.
상기 제2 복합재 영역은 열경화성 소재를 포함하고, 상기 고형 부재의 용융점은 상기 제2 복합재 영역의 경화 온도보다 높을 수 있다.
본 발명에 따르면, 수소 저장 용기의 사용 과정에서도 수소의 누출 여부를 확인할 수 있는 구조를 갖는 수소 저장 용기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수소 저장 용기 내에서 외부로 누출된 수소 가스를 안정적으로 포집할 수 있는 구조를 갖는 수소 저장 용기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기의 단면 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에서 기체 포집 부재 주변의 단면 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 메쉬 영역을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 기체 포집 부재의 세부 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 기체 포집 부재의 관통홀이 외부에 개방된 모습을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법에서 고형 부재가 외부에 배출되기 전의 모습을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법에서 고형 부재가 외부에 배출된 후의 모습을 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 기체 저장 용기 및 기체 저장 용기의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기의 단면 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에서 기체 포집 부재 주변의 단면 구조를 확대 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 메쉬 영역을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 기체 포집 부재의 세부 구조를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기에 구비되는 기체 포집 부재의 관통홀이 외부에 개방된 모습을 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 기체 저장 용기(10)는 수소를 저장하기 위한 용기일 수 있다. 특히, 후술할 바와 같이 본 발명에 따르면, 기체 저장 용기(10)는 내부의 저장 공간에서 누출된 수소가 외부 공간에 배출되지 않고 기체 저장 용기(10) 내에 포집될 수 있는 구조를 가질 수 있다.
보다 상세하게, 도면에 도시된 바와 같이 기체 저장 용기(10)는 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부(100) 및 몸체부(100)에 삽입 결합되고 내부 공간(S)을 밀봉하는 보스부(200)를 포함할 수 있다. 후술할 바와 같이 몸체부(100)는 다층 구조를 가질 수 있고, 보스부(200)는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
보다 상세하게 몸체부(100)는 두께 방향(t)으로 최내측에 구비되고 상기 내부 공간(S)과 마주보도록 구비되는 라이너 영역(110) 및 몸체부(100)의 두께 방향(t)으로 라이너 영역(110)의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역(120)을 포함할 수 있다. 제1 복합재 영역(120)은 몸체부(100)의 내부 공간(S)에 저장되는 기체(예를 들어, 수소)에 의한 내압을 지지하기 위한 구성으로서 상대적으로 높은 강도 및 강성을 가질 것이 요구된다. 예를 들어, 제1 복합재 영역(120)은 탄소 섬유를 포함하거나 탄소 섬유로 이루어질 수 있다. 또한, 라이너 영역(110)과 제1 복합재 영역(120)은 서로 밀착 구비될 수 있다.
계속해서 도 1 내지 도 3을 참고하면, 몸체부(100)는 두께 방향(t)으로 제1 복합재 영역(120)의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역(130)을 포함할 수 있다. 메쉬 영역(130)과 제1 복합재 영역(120)은 서로 밀착 구비될 수 있다
본 발명에 따르면, 메쉬 영역(130)은 내부 공간(S)에 저장되어 있던 기체 중 라이너 영역(110) 및 제1 복합재 영역(120)을 통과한 기체(예를 들어, 수소)가 유동할 수 있는 공간을 제공하기 위한 구성일 수 있다. 특히, 후술할 바와 같이 메쉬 영역(130)은 라이너 영역(110) 및 제1 복합재 영역(120)을 통과한 기체가 기체 저장 용기(10)의 다른 구성(보다 상세하게는, 후술할 기체 포집 부재(160))에 도달할 수 있도록 유로를 제공하기 위한 구성일 수 있다.
또한, 몸체부(100)는 두께 방향(t)으로 메쉬 영역(130)의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역(140) 및 두께 방향(t)으로 메쉬 영역(130)과 제2 복합재 영역(140) 사이에 구비되고 제2 복합재 영역(140)에 구비되는 상기 레진이 통과하지 못하도록 구비되는 레진 차단 영역(150)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 레진 차단 영역(150)은 필름 소재일 수 있고, 제2 복합재 영역(140)은 유리 섬유를 포함할 수 있다. 레진 차단 영역(150)은 메쉬 영역(130)에 밀착 구비될 수 있고, 제2 복합재 영역(140)은 레진 차단 영역(150)에 밀착 구비될 수 있다.
몸체부(100)에 제2 복합재 영역(140)을 형성하는 과정에서 제2 복합재 영역(140)이 고정되기 위해서는 소정의 시간이 필요하다. 이는, 제2 복합재 영역(140)에는 접착에 필요한 레진이 유동성을 갖는 상태로 몸체부(100)의 최외측에 위치하는데, 레진이 응고되는데 소정의 시간이 필요하기 때문이다.
그러나, 레진의 응고가 완료되기 전까지 레진은 유동성을 갖는 상태이므로 제2 복합재 영역(140)을 고정하는 과정에서 레진은 제2 복합재 영역(140)과 인접한 층에 유입될 수 있다. 따라서, 만약에 제2 복합재 영역(140)과 메쉬 영역(130)이 인접하는 경우에는 응고되기 전의 레진이 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내에 유입될 수 있다. 이 경우, 레진은 메쉬 영역(130) 내 기체(예를 들어, 수소)의 유동을 방해하므로, 기체의 포집이 원활하게 이루어질 수 없게 된다.
레진 차단 영역(150)은 전술한 바와 같이 레진이 메쉬 영역(130) 내에 유입되는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 예에 따르면, 메쉬 영역(130)과 제2 복합재 영역(140) 사이에 레진 차단 영역(150)이 구비되므로, 응고 전의 레진이 메쉬 영역(130)에 유입되는 것이 방지될 수 있고, 메쉬 영역(130) 내에서 기체의 유동이 레진에 의해 방해되는 것을 방지할 수 있다. 레진이 레진 차단 영역(150)을 통과하지 못하도록 레진 차단 영역(150)의 공극(pore)의 크기는 레진의 입자 크기보다 작을 수 있다.
계속해서 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 기체 저장 용기(10)의 몸체부(100)는 제2 복합재 영역(140) 또는 레진 차단 영역(150)에 삽입 결합되는 기체 포집 부재(160)를 더 포함할 수 있다. 기체 포집 부재(160)의 내부에는 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀(H)이 형성될 수 있다.
기체 포집 부재(160)는 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내를 유동하는 기체(예를 들어, 내부 공간(S)에서 유출된 수소)를 포집하기 위한 구성일 수 있다. 이를 위해, 보다 바람직하게, 기체 포집 부재(160)는 제2 복합재 영역(140) 및 레진 차단 영역(150)에 삽입 결합될 수 있고, 기체 포집 부재(160)에 형성된 관통홀(H)은 메쉬 영역(130)의 다공성 구조와 직접 연통될 수 있다. 일 예로, 기체 포집 부재(160)는 복수로 구비될 수 있다. 도 1에는 두 개의 기체 포집 부재(160)가 내부 공간(S)을 사이에 두고 서로 마주보도록 구비된 모습이 도시되어 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 기체 포집 부재(160)의 외주면에는 요철 영역(160a)이 형성될 수 있고, 요철 영역(160a)은 제2 복합재 영역(140) 또는 레진 차단 영역(150)의 내주면에 결합될 수 있다. 보다 바람직하게, 요철 영역(160a)은 제2 복합재 영역(140) 및 레진 차단 영역(150)의 내주면에 결합될 수 있다. 일 예로, 기체 포집 부재(160)는 제2 복합재 영역(140) 또는 레진 차단 영역(150)과 볼트-너트 결합될 수 있다. 보다 바람직하게, 기체 포집 부재(160)는 제2 복합재 영역(140) 및 레진 차단 영역(150)과 볼트-너트 결합될 수 있다.
반면, 본 발명에 따르면, 기체 포집 부재(160)는 두께 방향(t)으로 제1 복합재 영역(120)과 이격되어 있을 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 복합재 영역(120)은 내부 공간(S)에 저장된 기체의 내압을 지지하기 위한 구성이므로 큰 강성 및 강도가 요구된다. 따라서, 본 발명과 같이 기체 포집 부재(160)가 제1 복합재 영역(120)에 결합되지 않고 제1 복합재 영역(120)으로부터 이격되는 경우, 기체 포집 부재(160)에 의해 제1 복합재 영역(120)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기체 포집 부재(160)가 제1 복합재 영역(120)을 관통하는 경우와 비교하여, 제1 복합재 영역(120)의 내구성이 증대될 수 있어, 내부 공간(S)에 저장된 기체의 내압을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제1 복합재 영역(120)은 내부 공간(S)에 저장된 기체의 내압을 지지하기 위한 구성인 반면, 제2 복합재 영역(140)은 외부의 충격 등으로부터 몸체부(100)를 보호하기 위한 구성일 수 있다. 또한, 내부 공간(S)에 저장된 기체의 내압은 외부 기압과 비교하여 상대적으로 매우 높은 압력을 가지므로, 제2 복합재 영역(140)에 비해 제1 복합재 영역(120)에 요구되는 강도 및 강성은 상대적으로 클 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 제1 복합재 영역(120)의 재질의 강도 및 강성은 제2 복합재 영역(140)의 재질의 강도 및 강성보다 클 수 있다. 본 명세서에서는 소재가 파단 또는 소성 변형되기 전까지 소재가 버틸 수 있는 힘 또는 압력이 높은 경우 강도(strength)가 높은 것으로 정의하고, 소재에 소정의 힘 또는 압력이 가해졌을 때 변형이 일어나는 정도가 낮은 경우 강성(rigidity)이 높은 것으로 정의한다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기체 포집 부재(160)는 관통홀(H)의 일부가 형성되고 기체 포집 부재(160)의 하부 영역에 구비되는 하부 부재(162) 및 관통홀(H)의 다른 일부가 형성되고 하부 부재(162)의 상부에 구비되는 상부 부재(164)를 포함할 수 있다. 이때, 상부 부재(164)는 하부 부재(162)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 일 예로, 상부 부재(164)는 하부 부재(162)에 힌지 결합될 수 있다. 도 5에는 상부 부재(164)의 일 측이 하부 부재(162)에 결합된 상태에서 상부 부재(164)가 회전하여 기체 포집 부재(160) 내의 관통홀(H)이 외부에 개방된 모습이 도시되어 있다.
또한, 기체 포집 부재(160)는 하부 부재(162)와 상부 부재(164) 사이에 구비되고 하부 부재(162)와 상부 부재(164)에 각각 밀착 구비되는 밀봉 부재(166)를 더 포함할 수 있다. 밀봉 부재(166)는 하부 부재(162)와 상부 부재(164)가 밀착됨으로써 관통홀(H)이 외부에 대해 밀폐된 상태에서 관통홀(H)의 외부에 대한 밀봉성을 보다 증대시키기 위한 구성일 수 있다. 일 예로, 밀봉 부재(166)는 고무 재질을 가지고 하부 부재(162) 및 상부 부재(164)의 형상을 따라 연장되는 폐곡선의 형상을 갖는 오-링(o-ring)일 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참고하면, 메쉬 영역(130)의 상면 또는 하면에는 만입부(132)가 형성될 수 있다. 보다 상세하게, 메쉬 영역(130)에서 제1 복합재 영역(120)에 밀착 구비되는 하면 또는 레진 차단 영역(150)에 밀착 구비되는 상면에는 두께 방향(t)의 내측으로 만입되는 만입부(132)가 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내를 유동하는 기체의 유동 저항을 최소화하기 위해 만입부(132)는 메쉬 영역(130)의 상기 상면 및 상기 하면에 각각 구비될 수 있다. 일 예로, 메쉬 영역(130)의 상기 상면에 구비되는 만입부(132) 및 상기 하면에 구비되는 만입부(132)는 서로 마주보도록 구비될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기체 저장 용기(10)는 기체 포집 부재(160)의 일 측에 연결되고 관통홀(H) 내에 구비되는 기체를 감지하는 감지 부재(300)를 더 포함할 수 있다.
감지 부재(300)는 기체 포집 부재(160)에 저장된 기체(예를 들어, 수소)를 감지하기 위한 구성일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기체 저장 용기(10)가 수소를 저장하기 위한 용기이고 내부 공간(S)에 수용된 수소가 메쉬 영역(130)을 유동한 후 기체 포집 부재(160)에 유입되는 경우 감지 부재(300)는 수소의 누출을 감지할 수 있다. 보다 상세하게, 기체 포집 부재(160)의 상부 부재(164)가 하부 부재(162)에 대해 회전하여 관통홀(H)이 감지 부재(300)와 연통되는 경우 관통홀(H)에 저장되어 있던 기체가 감지 부재(300)에 도달할 수 있고, 그에 따라 감지 부재(300)는 상기 기체를 감지 및 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법에서 고형 부재가 외부에 배출되기 전의 모습을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법에서 고형 부재가 외부에 배출된 후의 모습을 도시한 단면도이다. 이하, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 기체 저장 용기를 설명한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법은 라이너 영역(110)을 구비하는 라이너 구비 단계, 라이너 영역(110)의 외측에 제1 복합재 영역(120)을 배치하는 단계, 제1 복합재 영역(120)의 외측에 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역(130) 및 다공성 구조 내에 채워지는 고형 부재(134)를 포함하는 구조물을 배치하는 단계, 상기 구조물의 외측에 유동성을 갖는 레진을 포함하는 제2 복합재 영역(140)을 배치하는 단계 및 제2 복합재 영역(140) 내 상기 레진이 응고된 후에 고형 부재(134)를 용융하여 외부에 배출하는 금속 배출 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 제2 복합재 영역(140) 내에는 유동성을 갖는 레진을 포함할 수 있으므로, 메쉬 영역(130)의 외측에 제2 복합재 영역(140)을 배치하는 경우 레진이 응고되기 전까지는 유동성을 갖는 레진이 메쉬 영역(130) 내에 침투할 수 있다. 이 경우, 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내 공간이 레진에 의해 잠식되므로, 기체가 원활하게 유동할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 다른 예에 따르면, i) 제2 복합재 영역(140)을 메쉬 영역(130)의 외측에 배치하기 전에 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내에 고형 부재(134)를 채워넣고, ii) 유동성을 갖는 레진이 응고될 때까지 기다린 후에, iii) 고형 부재(134)를 용융하여 외부에 배출하게 되므로, 레진이 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 본 발명의 다른 예에 따르면, 본 발명의 일 예와 달리 제조가 완료된 기체 저장 용기(10) 내에 레진 차단 영역(150)이 구비되지 않는다는 점에서 차이가 있다. 즉, 본 발명의 다른 예에 따른 고형 부재(134)는 본 발명의 일 예에 따른 레진 차단 영역(150)과 유사한 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 제조 방법은 제2 복합재 영역(140)에 관통홀(H)이 형성되는 기체 포집 부재(160)를 삽입 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 금속 배출 단계에서 고형 부재(134)는 용융된 후에 관통홀(H)을 통해 외부에 배출될 수 있다.
한편, 고형 부재(134)의 용융점의 수치 범위에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 제2 복합재 영역(140)은 열경화성 소재일 수 있고, 이때 고형 부재(134)의 용융점은 제2 복합재 영역(140)의 경화 온도보다 높을 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 구조물의 외측에 제2 복합재 영역(140)이 배치, 즉, 와인딩될 때 제2 복합재 영역(140)은 유동성을 갖는 레진을 포함할 수 있다. 따라서, 기체 저장 용기를 제조하기 위해서는 제2 복합재 영역(140)을 경화하는 과정이 필요할 수 있다. 이때, 고형 부재(134)의 용융점이 제2 복합재 영역(140)의 경화 온도보다 낮은 경우에는 제2 복합재 영역(140)의 경화 과정에서 제2 복합재 영역(140) 내의 레진이 경화되기 전에 고형 부재(134)가 먼저 용융될 수 있다. 이 경우, 용융된 고형 부재(134)에 의해 공동화된 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내에 레진이 침투하는 형상이 발생할 수 있고, 상부 부재(164)의 회전에 의해 관통홀(H)이 개방되는 경우에는 용융된 고형 부재(134)가 관통홀(H)을 통해 외부에 유출될 가능성이 높다. 따라서, 고형 부재(134)의 용융에 의한 레진의 침투 현상을 방지하기 위해서는 고형 부재(134)의 용융점이 제2 복합재 영역(140)의 경화 온도보다 높은 것이 바람직할 수 있다. 제2 복합재 영역(140)의 경화 온도보다 고형 부재(134)의 용융점이 낮기만 하다면 고형 부재(134)은 특정 소재에 한정되지 않는다.
전술한 내용을 토대로 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기(10)는 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부(100)를 포함할 수 있다.
몸체부(100)는 라이너 영역(110), 몸체부(100)의 두께 방향(t)으로 라이너 영역(110)의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역(120), 두레 방향(t)으로 제1 복합재 영역(120)의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역(130) 및 두께 방향(t)으로 메쉬 영역(130)의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역(140)을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 예에 따르면, 메쉬 영역(130) 내 다공성 구조 내에 고형 부재(134)가 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 다른 예에 따르면, 기체 저장 용기(10)의 제조 과정에서 고형 부재(134)를 용융하여 외부에 배출하는 금속 배출 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 금속 배출 단계 이후에도 일부 고형 부재(134)는 메쉬 영역(130) 내에 여전히 존재할 수 있다. 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기(10)에 구비되는 고형 부재(134)는 전술한 금속 배출 단계에서 외부에 배출되지 못하고 메쉬 영역(130)의 다공성 구조 내에 잔존하는 것일 수 있다. 그러나, 이 경우에도 고형 부재(134)는 메쉬 영역(130) 내에서 수소 등의 기체의 유동이 방해될 정도로 적은 양만큼만 잔존하여야 하는 것임은 물론이다.
또한, 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기(10)는 내부에 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀(H)이 형성되고 제2 복합재 영역(140)에 삽입 결합되는 기체 포집 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기(10)에 대해 전술한 내용과 모순되지 않는 범위에서 본 발명의 일 예에 따른 기체 저장 용기(10)에 대해 전술한 내용들은 본 발명의 다른 예에 따른 기체 저장 용기(10)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
10 : 기체 저장 용기
100 : 몸체부
110 : 라이너 영역
120 : 제1 복합재 영역
130 : 메쉬 영역
132 : 만입부
134 : 고형 부재
140 : 제2 복합재 영역
150 : 레진 차단 영역
160 : 기체 포집 부재
160a : 요철 영역
162 : 하부 부재
164 : 상부 부재
166 : 밀봉 부재
200 : 보스부
300 : 감지 부재
S : 내부 공간
t : 몸체부의 두께 방향
H : 기체 포집 부재의 관통홀

Claims (18)

  1. 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부; 를 포함하고,
    상기 몸체부는,
    라이너 영역;
    상기 몸체부의 두께 방향(t)으로 상기 라이너 영역의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역;
    상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역;
    상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역; 및
    내부에 상기 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀이 형성되고 상기 제2 복합재 영역에 삽입 결합되는 기체 포집 부재; 를 포함하는 기체 저장 용기.
  2. 청구항 1에서,
    상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역과 상기 제2 복합재 영역 사이에 구비되고 상기 제2 복합재 영역에 구비되는 상기 레진이 통과하지 못하도록 구비되는 레진 차단 영역; 을 더 포함하고,
    상기 기체 포집 부재는 상기 레진 차단 영역에 삽입 결합되는 기체 저장 용기.
  3. 청구항 1에서,
    상기 관통홀은,
    상기 메쉬 영역의 상기 다공성 구조와 직접 연통되는 기체 저장 용기.
  4. 청구항 2에서,
    상기 기체 포집 부재의 외주면에는 요철 영역이 형성되고,
    상기 요철 영역은 상기 제2 복합재 영역 또는 상기 레진 차단 영역의 내주면에 결합되는 기체 저장 용기.
  5. 청구항 1에서,
    상기 기체 포집 부재는,
    상기 관통홀의 일부가 형성되고 상기 기체 포집 부재의 하부 영역에 구비되는 하부 부재; 및
    상기 관통홀의 다른 일부가 형성되고 상기 하부 부재의 상부에 구비되는 상부 부재; 를 포함하고,
    상기 상부 부재는 상기 하부 부재에 회전 가능하게 결합되는 기체 저장 용기.
  6. 청구항 5에서,
    상기 기체 포집 부재는,
    상기 하부 부재와 상기 상부 부재 사이에 구비되고 상기 하부 부재와 상기 상부 부재에 각각 밀착 구비되는 밀봉 부재; 를 더 포함하는 기체 저장 용기.
  7. 청구항 2에서,
    상기 메쉬 영역에서 상기 제1 복합재 영역에 밀착 구비되는 하면 또는 상기 레진 차단 영역에 밀착 구비되는 상면에는 상기 두께 방향(t)의 내측으로 만입되는 만입부가 구비되는 기체 저장 용기.
  8. 청구항 1에서,
    상기 제1 복합재 영역의 재질의 강도 및 강성은 상기 제2 복합재 영역의 재질의 강도 및 강성보다 큰 기체 저장 용기.
  9. 청구항 1에서,
    상기 기체 포집 부재는 상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역과 이격되어 있는 기체 저장 용기.
  10. 청구항 1에서,
    상기 기체 포집 부재의 일 측에 연결되고 상기 관통홀 내에 구비되는 기체를 감지하는 감지 부재; 를 더 포함하는 기체 저장 용기.
  11. 청구항 1에서,
    상기 제1 복합재 영역은 탄소 섬유를 포함하는 기체 저장 용기.
  12. 청구항 1에서,
    상기 제2 복합재 영역은 유리 섬유를 포함하는 기체 저장 용기.
  13. 청구항 1에서,
    상기 몸체부에 삽입 결합되고 상기 내부 공간(S)을 밀봉하는 보스부; 를 더 포함하는 기체 저장 용기.
  14. 내부에 기체가 저장될 수 있는 내부 공간(S)이 형성되는 몸체부; 를 포함하고,
    상기 몸체부는,
    라이너 영역;
    상기 몸체부의 두께 방향(t)으로 상기 라이너 영역의 외측에 구비되는 제1 복합재 영역;
    상기 두께 방향(t)으로 상기 제1 복합재 영역의 외측에 구비되고 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역; 및
    상기 두께 방향(t)으로 상기 메쉬 영역의 외측에 구비되고 레진(resin)을 포함하는 제2 복합재 영역; 을 포함하고,
    상기 메쉬 영역 내 상기 다공성 구조 내에 고형 부재가 구비되는 기체 저장 용기.
  15. 청구항 14에서,
    내부에 상기 두께 방향(t)으로 관통된 형상의 관통홀이 형성되고 상기 제2 복합재 영역에 삽입 결합되는 기체 포집 부재; 를 더 포함하는 기체 저장 용기.
  16. 라이너 영역을 구비하는 라이너 구비 단계;
    상기 라이너 영역의 외측에 제1 복합재 영역을 배치하는 단계;
    상기 제1 복합재 영역의 외측에 다공성 구조를 갖는 메쉬 영역 및 상기 다공성 구조 내에 채워지는 고형 부재를 포함하는 구조물을 배치하는 단계;
    상기 구조물의 외측에 유동성을 갖는 레진을 포함하는 제2 복합재 영역을 배치하는 단계; 및
    상기 제2 복합재 영역 내 상기 레진이 응고된 후에 상기 메쉬 영역에 고정된 후에 상기 고형 부재를 용융하여 외부에 배출하는 금속 배출 단계; 를 포함하는 기체 저장 용기의 제조 방법.
  17. 청구항 16에서,
    상기 제2 복합재 영역에 관통홀(H)이 형성되는 기체 포집 부재를 삽입 결합하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 금속 배출 단계에서,
    상기 고형 부재는 상기 관통홀(H)을 통해 외부에 배출되는 기체 저장 용기의 제조 방법.
  18. 청구항 15에서,
    상기 제2 복합재 영역은 열경화성 소재를 포함하고,
    상기 고형 부재의 용융점은 상기 제2 복합재 영역의 경화 온도보다 높은 기체 저장 용기의 제조 방법.
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