KR20240064986A - 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치 - Google Patents

태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선체 하부와 해수 간 전위차를 토대로 그에 상응하는 방식 전류를 선체 하부에 직접 공급함으로써 선체 표면과 해수 간의 전위가 동일하게 유지되도록 하여 전해 작용 차단을 통해 부식을 방지할 수 있는 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치에 관한 것이다.

Description

태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치{INDIVIDUAL POWER BY PHOTOVOLTAICS SYSTEM FOR ALUMINUM BOAT HULL CORROSION DEVICE}
본 발명은 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 태양광 발전 시스템을 적용한 독립된 전원 장치를 통해 폐회로 전력공급 시스템을 이용하여 선체 하부와 해수 간 전위차를 토대로 그에 상응하는 방식 전류를 선체 하부에 직접 공급함으로써 선체 표면과 해수 간의 전위가 동일하게 유지되도록 하여 전해 작용 차단을 통해 부식을 방지할 수 있는 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 알루미늄 재질의 선체가 바닷물에 노출됨에 따라 선체 외판에 부식이 발생되는데, 이러한 부식 방지를 위해 종래에는 희생 양극(SACRIFICIAL ANODE)인 CATHODIC PROTECTION을 선체 외판 주요 부위에 부착하게 된다.
하지만, 이러한 희생 양극은 소모성이기 때문에 일정 기간 내 소모된 희생 양극을 주기적으로 교체하는 불편함과 비용을 줄이기 위해 희생 양극 방식을 대체하기 위한 장비의 필요성이 대두되었다.
특히, 종래의 경우 선체 표면의 전위를 ZINC PLATE나 선박 기자재(황동 프로펠러 등)의 전위보다 낮게 유지 시켜 부식의 우선순위를 다른 곳으로 유도하여 선체를 부식으로 방지하는 소모성 희생 양극 방식이기 때문에, 이 또한 일정 기간 내 소모된 희생 양극을 주기적으로 교체하는 불편함을 가지고 있다는 점에서, 속 사용 가능한 CATHODIC PROTECTION EQUIPMENT이 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자는 전위차 제어 시스템의 안정적 전력 공급을 위하여 태양광 발전과 ESS를 이용한 기술을 통해 외부 전력 없는 독립된 폐회로 미세 전위차를 제어해 부식을 방지하기 위한 장치를 개발하기에 이르렀다.
한국공개특허 제10-2014-0048549호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 독립된 발전장치와 저장/공급장치를 재생에너지 기술을 적용함으로써 안정적 전력 공급체계를 갖추어 폐회로방식의 선체 하부와 해수 간 전위차를 토대로 그에 상응하는 방식 전류를 선체 하부에 직접 공급함으로써 선체 표면과 해수 간의 전위가 동일하게 유지되도록 하여 전해 작용 차단을 통해 부식을 방지할 수 있는 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치는 선체 하부와 해수 간 전류를 각각 측정하는 전류 측정 센서(110), 상기 선체 하부와 전기적으로 연결되며, 기 설정된 방식 전류(protective current)를 상기 선체 하부로 공급하는 전원 공급부(120) 및 상기 전류 측정 센서(110)를 통해 측정된 선체 하부 전류값과 해수 전류값을 토대로 전위차 산출하고, 산출된 전위차를 토대로 상기 전원 공급부(120)로부터 상기 전체 하부에 방식 전류가 공급되도록 함으로써, 선체 하부 전류값과 해수 전류값 간의 전위차가 임계값 이하가 유지되도록 하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류 측정 센서(110)는 선체 하부와 일측이 연결되어, 선체 하부의 전위를 측정하는 선체 하부 센서(111) 및 선체 하부에서 일측이 해수에 노출되어, 해수의 전위를 측정하여 기준 전극을 설정하는 해수 센서(112)를 포함하며, 상기 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112) 각각을 통해 측정되는 각 전위는 상기 제어부(130)로 실시간으로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112)는 아연(Zn) 재질이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전원 공급부(120)는 상기 선체 하부와 전기적으로 연결되어 방식 전류를 공급하는 양극(anode) 단자(121)를 포함하며, 상기 제어부(130)의 제어를 토대로, 상기 전위값에 상응하는 방식 전류가 상기 양극 단자(121)를 통해 상기 전체 하부로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양극 단자(121)는 티타늄 재질이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전원 공급부(120)는 배터리(122), 상기 배터리(122)와 연결되며, 선체의 상갑판에 설치되어 태양광을 통해 발전하는 태양광 발전장치(123) 및 ESS를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류 측정 센서(110) 및 전원 공급부(120)의 양극 단자(121)는 각각 상기 선체 하부에서 외측 방향으로 노출되도록 설치되며, 상기 선체 하부와 전기적으로 절연 상태가 되도록 FRP 고정 플레이트 또는 에폭시 퍼티(EPOXY PUTTY) 절연 마감이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 선체 하부와 해수 간 전위차를 토대로 그에 상응하는 방식 전류를 선체 하부에 직접 공급함으로써 선체 표면과 해수 간의 전위가 동일하게 유지되도록 하여 전해 작용 차단을 통해 부식을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
특히, 산출된 전위차를 토대로 최적의 방식 전류를 파악할 수 있으며, 이를 직접적으로 선체 하부에 공급함으로써 선체를 용이하게 보호할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 제어부(130)의 제어를 통해 선체 하부로 방식 전류가 방출되는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치(100)은 크게 전류 측정 센서(11), 전원 공급부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 전류 측정 센서(110)는 선체 하부의 전위를 측정하는 선체 하부 센서(111)와 해수의 전위를 측정하여 기준 전극을 설정하는 해수 센서(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
전류 측정 센서(110)는 선체 하부의 전위차(potential)를 감지하여 이를 실시간으로 제어부(130)로 전송하게 되며, 이때 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112)는 아연(Zn) 재질이 적용될 수 있다.
일반적으로 선체 하부는 알루미늄 재질이 적용되는데, 부식 방지를 위해서는 선체 하부 전위와 해수 전위를 강제적으로 최소화시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본원발명에서는 선체 하부 센서(111)와 해수 센서(112)를 통해 측정되는 전위의 전위값에 상응하는 미세 전류(방식 전류)를 전원 공급부(120)를 통해 강제적으로 선체 하부 전위와 해수 전위의 전위차를 줄이게 된다.
전원 공급부(120)는 선체 하부와 일측이 전기적으로 연결되며, 미세한 방식 전류(protective current)를 선체 하부로 강제적으로 공급함으로써 선체 하부 전위와 해수 전위의 전위차가 줄어들도록 하는 역할을 한다. 이때, 전원 공급부(120)를 통해 공급되는 방식 전류의 전류값은 선체 하부의 재질에 따라 달라질 수 있는데, 모든 선박에 통상 아연 재질의 전류 측정 센서(110)를 적용함으로써 220mV가 감지될 경우 최적의 방식 상태에 해당하는 전위로 판단될 수 있다. 과다 방식 상태(OVER PROTECTION)는 -50mV를 벗어날 때를 의미하며, 과소 방식 상태(UNDER PROTECTION)는 400mV 이상 수치가 감지될 때를 의미할 수 있다.
이러한 전원 공급부(120)는 제어부(130)와 연결되어 제어부(130)의 제어를 통해 방식 전류를 선체 하부로 흘려주게 되는데, 이를 위하여 전원 공급부(120)는 양극 단자(anode, 121)를 포함할 수 있다. 양극 단자(121)는 제어부(130)의 제어를 토대로 선체 하부 전위와 해수 전위의 전위차에 상응하는 방식 전류를 선체 하부로 직접 흘려 공급하게 된다. 이러한 양극 단자(121)는 선체 하부의 외판에 설치될 수 있으며, 특히 선체 하부와 절연된 상태로 설치된다. 또한, 가볍고 전도성이 좋은 티타늄 재질이 적용될 수 있다.
한편, 양극 단자(121)가 선체 하부의 외판과 절연되는 상태를 살펴보면, FRP 고정 플레이트를 통해 절연 마감이 되거나, 또는 에폭시 퍼티(EPOXY PUTTY) 절연 마감을 통해 양극 단자(121)가 선체 하부의 외판과 직접적으로 연결되는 것이 방지되어 절연될 수 있다.
또한 전원 공급부(120)는 배터리(122), 태양광 발전장치(123) 및 ESS를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 외부 전원 인가 또는 발전기 전원 없이도 독립적으로 폐회로 방식으로 가동될 수 있는 이점을 가질 수 있다.
배터리(122)는 태양광 발전장치(123)와 전기적으로 연결되어, 태양광 발전장치(123)를 통해 발전되는 전력이 배터리(122)를 충전시키게 된다. 배터리(122)의 배전반으로부터 공급되는 전원(DC 24V)은 제어부(130)에서 선체 하부 센서(111)와 해수 센서(112)를 통해 측정된 전위차를 토대로 제어되며, 전위차에 상응하게 적정 전류를 유지할 수 있도록 방식 전류로써 선체 하부에 흘려지게 된다. 한편, 전원 공급부(120)를 통해 선체 하부로 공급된 방식 전류는 선체 하부의 외판에 공급된 이후에는 다시 음극을 통해 전원 공급부(120)로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 전원 공급부(120)는 저항계(미도시)를 더 포함하며, 저항계는 제어부(130)의 제어에 따라 방식 전류를 선체 하부에 흘려주는 과정에서 정확한 미세 전류값을 맞출 수 있도록 저항값을 미세 조절하게 된다.
제어부(130)는 일종의 자동 정류기 컨트롤러로써, 전류 측정 센서(110)를 통해 측정된 선체 하부 전류값과 해수 전류값을 토대로 전위차 산출하고, 산출된 전위차를 토대로 전원 공급부(120)로부터 선체 하부에 방식 전류가 공급되도록 함으로써, 선체 하부 전류값과 해수 전류값 간의 전위차가 임계값 이하가 유지되도록 하는 역할을 한다. 이에 관해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 제어부(130)의 제어를 통해 선체 하부로 방식 전류가 방출되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2를 살펴보면, 먼저 선체 하부에 설치된 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112)를 통해 선체 하부 전위와 해수 전위가 각각 측정되어 제어부(130)로 전송되면, 제어부(130)에서는 전송된 각 전위를 토대로 전위차를 산출하고, 이를 토대로 최적의 방식 전류를 산출한 후 전원 공급부(120)의 양극 단자(121)와 해수(전해액의 역할)를 통해 선체로 흘려줌으로써 선체로 방식 전류가 방출되도록 한다. 이때 양극 단자(121)를 통해 방출된 방식 전류는 다시 음극을 통해 전원 공급부(120)로 공급된다.
또한 전류 측정 센서(110) 및 전원 공급부(120)의 양극 단자(121)는 각각 선체 하부에서 외측 방향으로 노출되도록 설치되며, 선체 하부와 전기적으로 절연 상태가 되도록 FRP 고정 플레이트 또는 에폭시 퍼티(EPOXY PUTTY) 절연 마감될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치
110: 전류 측정 센서
111: 선체 하부 센서
112: 해수 센서
120: 전원 공급부
121: 양극 단자
122: 배터리
123: 태양광 발전장치
130: 제어부

Claims (7)

  1. 선체 하부와 해수 간 전류를 각각 측정하는 전류 측정 센서(110);
    상기 선체 하부와 전기적으로 연결되며, 기 설정된 방식 전류(protective current)를 상기 선체 하부로 공급하는 전원 공급부(120); 및
    상기 전류 측정 센서(110)를 통해 측정된 선체 하부 전류값과 해수 전류값을 토대로 전위차 산출하고, 산출된 전위차를 토대로 상기 전원 공급부(120)로부터 상기 선체 하부에 방식 전류가 공급되도록 함으로써, 선체 하부 전류값과 해수 전류값 간의 전위차가 임계값 이하가 유지되도록 하는 제어부(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 센서(110)는,
    선체 하부와 일측이 연결되어, 선체 하부의 전위를 측정하는 선체 하부 센서(111); 및
    선체 하부에서 일측이 해수에 노출되어, 해수의 전위를 측정하여 기준 전극을 설정하는 해수 센서(112);를 포함하며,
    상기 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112) 각각을 통해 측정되는 각 전위는 상기 제어부(130)로 실시간으로 전송되는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선체 하부 센서(111) 및 해수 센서(112)는,
    아연(Zn) 재질이 적용되는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부(120)는,
    상기 선체 하부와 전기적으로 연결되어 방식 전류를 공급하는 양극(anode) 단자(121);를 포함하며,
    상기 제어부(130)의 제어를 토대로, 상기 전위값에 상응하는 방식 전류를 상기 양극 단자(121)를 통해 상기 전체 하부로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 양극 단자(121)는,
    티타늄 재질이 적용되는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부(120)는,
    배터리(122);,
    상기 배터리(122)와 연결되며, 선체의 상갑판에 설치되어 태양광을 통해 발전하는 태양광 발전장치(123); 및
    ESS;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전류 측정 센서(110) 및 전원 공급부(120)의 양극 단자(121)는,
    각각 상기 선체 하부에서 외측 방향으로 노출되도록 설치되며, 상기 선체 하부와 전기적으로 절연 상태가 되도록 FRP 고정 플레이트 또는 에폭시 퍼티(EPOXY PUTTY) 절연 마감이 된 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 장치를 이용한 알루미늄 보트 부식방지용 폐회로 전위차 제어 시스템 전원 장치.
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