WO2023075321A1 - 해상 수소 충전소 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소는, 해상에서 부유하는 부력체 상에 구비되어 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부, 풍력 발전부로부터 생산된 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부 및 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 포함한다.

Description

해상 수소 충전소

본 발명은 해상 수소 충전소에 관한 것으로, 구체적으로는 해상에서 풍력 발전과 전기 분해를 통해 수소를 생산 및 저장 가능하고 이송 수단이 저장 탱크와 연결 가능함에 따라, 해상에서도 수소를 용이하게 충전할 수 있는 해상 수소 충전소에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력 발전기는 주로 육상에 설치되었으나, 이러한 풍력 발전으로 생성된 수소를 해상으로 이송하는 과정이 번거롭고 비용이 많이 발생하여, 최근에는 해상에서 풍력 발전을 통해 수소를 생산하는 방식이 사용되고 있다.

해상에 설치될 때에는 천해상에 주로 설치되었고 해저면에 직접 고정하는 방식이므로 육상에서 설치하는 방식과 크게 다르지 않았다.

즉, 풍력 발전기를 해저면에 고정하여 유동되지 않도록 하는 방식이 사용되어 왔으나, 이 경우, 풍향과 같은 해상 환경 변화에 따라 전기 생산량에 극심한 격차가 발생하여 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있어 왔다.

이를 해결하기 위해, 프로펠러에 요잉 구조를 사용하여 풍향을 따라 프로펠러가 회동되는 방식을 적용하기도 하였으나, 요잉 방식은 외부 충격에 매우 약하고 유지 보수 시 비용이 많이 드는 단점이 있었다.

더군다나, 종래의 해상 풍력 발전기의 경우 특정 위치에 고정되도록 설치됨에 따라, 해상 환경에 따라 풍향이 약한 경우 에너지 효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

이처럼 종래 기술은 단순히 풍력발전기를 선박에 장착하고, 전기분해를 이용하여 수소를 생산하는 원론적 기술만을 개시할 뿐이다.

이로 인해, 해상 환경 변화 등에 의해 풍력발전기의 발전 효율이 저하되고, 이로 인하여 수소 생산량이 적은 경우, 수소를 저장하는 탱크의 내부 압력이 변화하여 적은 양의 수소를 저장하고 관리하는 것이 매우 어려워지는 단점을 갖는다.

또한, 종래 기술에서는 해상에서 바람의 방향에 대응하게 자세 또는 균형을 적극적으로 제어할 수 있는 수단이 부재되어 있음에 따라, 바람 방향의 변화에 따라 급격히 발전 효율과 수소 생산 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이에, 해상 환경 변화에 따른 영향을 최소화하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 기술과 이렇게 생산된 수소를 용이하게 충전할 수 있는 및 수소 생산 기술의 필요성이 제기되었다.

본 발명의 목적은 해상에서 풍력 발전과 전기 분해를 통해 수소를 생산 및 저장 가능하고 이송 수단이 저장 탱크와 연결 가능함에 따라, 해상에서도 수소를 용이하게 충전할 수 있는 해상 수소 충전소를 제공함에 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 해상에서 부유하는 부력체 상에 구비되어 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부, 풍력 발전부로부터 생산된 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부 및 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 포함한다.

또한, 본 발명은, 해상에서 부력체의 이동 범위가 기 설정된 범위 내로 제한되도록, 부력체의 일단을 해저면에 고정시키는 고정 수단을 더 포함한다.

또한, 풍력 발전부는, 부력체의 상부에 구비되는 프로펠러, 프로펠러에 결합되어 전기를 생산하는 발전기 및 부력체의 상부에서 프로펠러의 하부를 지지하는 지지부재를 포함하고, 지지부재는, 부력체의 길이 방향인 제1 방향을 따라 형성된 수직면을 가지며, 수직면은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 형상으로 형성됨에 따라, 외력에 의해 프로펠러가 유동되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명은, 부력체에 연결되며, 거주구, 수전해 설비, 압축 장비, 저장 탱크 및 사무 장비 중 적어도 하나 이상 수용이 가능한 수용 공간을 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 수용 공간의 상부에 구비되며, 드론 및 헬기 중 적어도 하나를 포함하는 이송 수단이 안착되는 안착부를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 부력체의 상부에 구비되되, 수평면 상에서 부력체의 길이 방향인 제1 방향과 수직한 제2 방향을 폭 방향으로 하는 지지체를 더 포함하고, 제2 방향을 기준으로, 지지체의 폭이 부력체의 폭 보다 넓게 형성된다.

또한, 풍력 발전부의 프로펠러 및 지지부재는, 지지체 상에서 제2 방향으로 소정 간격을 가지며 다수 개 배치된다.

또한, 본 발명은, 지지체의 전후단에 제1 방향을 따라 배치되되, 지지체의 상단부로부터 부력체의 상부를 향해 테이퍼지도록 형성되는 보조부재를 더 포함한다.

본 발명의 제작 방법은, 도크 내에서 부력체를 생산하는 단계, 도크 내에서 지지체를 생산하는 단계 및 제1 방향을 길이 방향으로 부력체를 배치하고, 부력체의 상부에 제1 방향과 수직한 제2 방향을 길이 방향으로 지지체를 결합시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 제작 방법은, 지지체의 전후단에서 제1 방향을 따라 지지체의 상단부로부터 부력체의 상부를 향해 테이퍼지도록 보조부재를 설치하고, 보조부재를 지지체에 용접 결합하는 단계, 지지체 상부에 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부를 설치하는 단계, 부력체의 내부에, 풍력 발전부로부터 생산된 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부를 설치하는 단계 및 부력체의 내부에, 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 설치하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 해상에서 풍력 발전과 전기 분해를 통해 수소를 생산 및 저장 가능하고 이송 수단이 저장 탱크와 연결 가능함에 따라, 해상에서도 수소를 용이하게 충전할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지체 및 보조부재를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 수단을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용 공간 및 안착부를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소를 이용한 이송 수단의 수소 충전 방법을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소의 제작 방법을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 있어서, 각 구성들의 크기, 두께 및 형상은 설명의 편의를 위해 과장되게 도시되었으며, 실제 해상 수소 충전소에서는 이와 다른 크기와 형상을 가질 수 있다.

또한, 도시된 배선의 연결 구조는 편의를 위해 간략하게 도시된 것으로써, 이와 다른 연결 형태가 적용될 수 있으며, 소정 구성 요소를 기준으로 하여 상부, 하부, 측부 등을 표시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 장치의 회전이나 배치에 따라 지칭한 방향과 다른 방향으로 해석될 수 있다.

본 발명의 해상 수소 충전소에 대해 설명하기에 앞서 종래 기술에 대해 먼저 설명한다.

일반적으로, 풍력 발전기는 주로 육상에 설치되었으나, 이러한 풍력 발전으로 생성된 수소를 해상으로 이송하는 과정이 번거롭고 비용이 많이 발생하여, 최근에는 해상에서 풍력 발전을 통해 수소를 생산하는 방식이 사용되고 있다.

해상에 설치될 때에는 천해상에 주로 설치되었고 해저면에 직접 고정하는 방식이므로 육상에서 설치하는 방식과 크게 다르지 않았다.

즉, 풍력 발전기를 해저면에 고정하여 유동되지 않도록 하는 방식이 사용되어 왔으나, 이 경우, 풍향과 같은 해상 환경 변화에 따라 전기 생산량에 극심한 격차가 발생하여 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있어 왔다.

이를 해결하기 위해, 프로펠러에 요잉 구조를 사용하여 풍향을 따라 프로펠러가 회동되는 방식을 적용하기도 하였으나, 요잉 방식은 외부 충격에 매우 약하고 유지 보수 시 비용이 많이 드는 단점이 있었다.

더군다나, 종래의 해상 풍력 발전기의 경우 특정 위치에 고정되도록 설치됨에 따라, 해상 환경에 따라 풍향이 약한 경우 에너지 효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

이처럼 종래 기술은 단순히 풍력발전기를 선박에 장착하고, 전기분해를 이용하여 수소를 생산하는 원론적 기술만을 개시할 뿐이다.

이로 인해, 해상 환경 변화 등에 의해 풍력발전기의 발전 효율이 저하되고, 이로 인하여 수소 생산량이 적은 경우, 수소를 저장하는 탱크의 내부 압력이 변화하여 적은 양의 수소를 저장하고 관리하는 것이 매우 어려워지는 단점을 갖는다.

또한, 종래 기술에서는 해상에서 바람의 방향에 대응하게 자세 또는 균형을 적극적으로 제어할 수 있는 수단이 부재되어 있음에 따라, 바람 방향의 변화에 따라 급격히 발전 효율과 수소 생산 효율이 떨어지는 단점이 있어 왔다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소는 이러한 기술적 필요성에 의해 고안된 것으로, 해상 환경 변화에 따른 영향을 최소화하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 기술과 이렇게 생산된 수소를 용이하게 충전할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 해상 수소 충전소(10)는, 풍력 발전부(110), 전기 분해부(120) 및 수소 저장부(130)의 구성을 포함할 수 있다.

먼저, 풍력 발전부(110)는, 해상에서 부유하는 부력체 상에 구비되어 풍력을 이용해 전기를 생산하는 기능을 하는 구성으로, 프로펠러(111), 발전기(112) 및 지지부재(113)의 구성으로 이루어질 수 있다.

프로펠러(111)는 부력체의 상부에 구비되고, 발전기(112)는 프로펠러(111)에 결합되어 전기를 생산하도록 마련되며 지지부재(113)는 발전기(112) 및 부력체의 상부에서 프로펠러(111)의 하부를 지지하는 기능을 한다.

발전기(112)는 지지부재(113)의 상부, 내부 혹은 부력체(100)의 상부에 구비될 수 있으며, 그 설치 위치를 한정하는 것은 아니다.

지지부재(113)는, 부력체(100)의 길이 방향인 제1 방향을 따라 형성된 수직면을 가지며, 수직면은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 형상으로 형성됨에 따라, 외력에 의해 프로펠러(111)가 유동되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.

예를 들면, 지지부재(113)는 비행기의 수직 꼬리 날개의 형상으로 제공될 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 프로펠러(111)에 요잉(yawing) 구조를 적용할 필요가 없는 이점이 있다.

기존의 풍력 발전기(112)는 모두 실린더형 타워에 터빈을 장착하여 바람의 방향에 따라 터빈의 방향을 제어하는 요잉 방식을 적용하는 것이 일반적이었으나, 요잉 구조는 외부 충격에 매우 약하고 유지 보수 시 비용이 많이 드는 단점이 있어 왔다.

하지만, 본 발명의 부력체(100)는 위치가 고정되지 않고 해상에서 부유하는 상태이기 때문에 상기와 같은 지지부재(113)의 구성을 적용하는 경우 풍향에 따라 별도의 제어장치 없이 부력체(100)의 방향이 자동적으로 제어되어 양질의 바람의 이용이 가능하도록 마련될 수 있다.

따라서, 구조적인 안정성이 확보됨과 동시에 풍력 발전의 에너지 효율을 최대화할 수 있고, 방향 제어를 위한 터빈 제작 비용이 절감되며 터빈의 고장 가능성을 낮춰 유지 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

이어서, 전기 분해부(120)는, 풍력 발전부(110)로부터 생산된 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 기능을 한다.

전기 분해부(120)는 해수를 전기 분해하여 수소, 산소 및 차아염소산나트륨을 생산한다.

이렇게 생산된 수소는 후술할 수소 저장부(130)로 이송되며, 차아염소산나트륨은 선박 내 밸러스트 탱크(Ballast Tank)에 유입된 해수를 살균하는 용도로 사용될 수 있다.

통상적으로 펌프를 이용하여 주변의 해수를 필요에 따라 평형수 탱크로 유입하거나 평형수 탱크 내의 해수를 유출시키는 작업을 통해 선박의 밸런스를 맞출 수 있다.

이 때, 유입하는 지역의 해수에 포함되어 있는 각종 이물질이나 플랑크톤 등의 미생물, 세균 등이 전혀 다른 환경의 해양에 배출되는 경우, 해양 생태계에 변화를 초래하는 위험이 발생할 우려가 있다.

하지만, 본 발명의 전기 분해부(120)를 사용하면, 차아염소산나트륨을 통해 밸러스트 탱크 내의 해수에 포함된 미생물을 사멸시킨 후 해양으로 유출하는 것이 가능해짐에 따라, 해양 생태계의 교란 및 파괴를 방지할 수 있는 이점이 있다.

이어서, 수소 저장부(130)는, 상술한 전기 분해부(120)로부터 생성된 수소를 저장하도록 제공될 수 있다.

수소 저장부(130)는 저장 탱크의 형태로 마련될 수 있으며, 생성된 수소는 전기 분해부(120)에 연결된 압축기 및 수소 이송 라인을 거쳐 액화 수소, 수소 가스의 형태로 저장탱크에 저장될 수 있다.

상술한 전기 분해부(120) 및 수소 저장부(130)는 부력체(100)의 상부 또는 내부에 구비될 수 있고, 후술할 지지체의 상부 또는 내부에 구비될 수도 있으며, 그 배치 위치를 한정하지 않는다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소의 기본 구성에 대해 살펴보았다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소는 아래와 같은 다양한 형태로도 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명의 해상 수소 충전소는 지지체의 구성을 더 포함하도록 마련될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지체 및 보조부재를 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 지지체(200)는, 부력체(100)의 상부에 구비되되, 수평면 상에서 부력체(100)의 길이 방향인 제1 방향과 수직한 제2 방향을 폭 방향으로 하도록 마련될 수 있으며, 제2 방향을 기준으로, 지지체(200)의 폭이 부력체(100)의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다.

이에 따라, 풍력 발전부(110)의 프로펠러(111) 및 지지부재(113)는, 지지체(200) 상에서 제2 방향으로 소정 간격을 가지며 다수 개 배치되는 것이 가능해진다.

즉, 하나의 부력체(100)에 다수의 프로펠러(111)를 통한 전기 생산이 가능해지므로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이러한 지지체(200)는 양단과 중앙부에 상부 방향으로 돌출되는 기둥을 가지는 형상으로 마련될 수 있으며, 상술한 풍력 발전부(110)의 지지부재(113)가 기둥의 상부에서 지지되도록 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 필요에 따라 지지체(200)의 기둥 구조 상부에서 기둥 간을 연결하는 천장부재를 선택적으로 설치할 수도 있다.

도 2는 천장부재를 생략한 모습이고, 도 4는 실내 작업 공간을 확보하기 위해 지지체(200)의 기둥 상부에 천장부재를 설치한 모습을 나타낸 것이다.

이처럼 지지체(200)의 기둥 상부에 천장부재를 설치하는 경우, 기둥 간의 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있게 되며, 상술한 풍력 발전부(110)의 지지부재(113)의 하부를 더욱 견고하게 지지할 수 있는 이점을 가진다.

다시 도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 본 발명의 해상 수소 충전소는 보조부재(210)를 더 포함하도록 제공될 수도 있다.

보조부재(210)는 지지체(200)의 전후단에 제1 방향을 따라 배치되되, 지지체(200)의 상단으로부터 부력체(100)의 상부를 향해 테이퍼지도록 형성될 수 있다.

이러한 보조부재(210)는 지지체(200)에 용접 결합하여 설치됨에 따라, 지지체(200)의 구조적 안정성을 더욱 향상시키는 기능을 한다.

또한, 일 실시예에서, 본 발명의 해상 수소 충전소는 해상에서 부력체(100)의 이동 범위가 기 설정된 범위 내로 제한되도록, 부력체(100)의 일단을 해저면에 고정시키는 고정 수단을 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 수단을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 도 3을 참조하면, 고정 수단(140)은 터렛(Turret) 또는 닻의 형태로 마련될 수 있으며, 본 발명의 해상 수소 충전소가 고정 수단(140)을 더 포함함에 따라, 해상에서의 부력체(100)의 위치와 이동 반경을 일정 범위 내에서 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 일 실시예에서 터렛이 구비된 해상 수소 충전소를 나타낸 것으로, 터렛이 계류선(MC)에 의해 해저면(SB)에 연결됨에 따라 해상의 특정 지점에 위치가 고정되게 된다.

즉, 터렛의 위치가 고정됨에 따라, 본 발명의 해상 수소 충전소는 터렛의 위치를 기준으로 그 이동 범위가 제한되게 된다.

이에 따라, 터렛을 중심으로 부력체(100)가 바람이 부는 방향의 반대 방향으로 자동적으로 회전하게 되므로, 부력체(100)의 방향 전환이 더욱 용이해져 보다 안정적인 해상 수소 충전소의 운영이 가능하다.

또한, 일 실시예에서, 본 발명의 해상 수소 충전소는 수용 공간을 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용 공간 및 안착부를 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 수용 공간(150)은 부력체(100)에 연결되며, 거주구, 수전해 설비, 압축 장비, 저장 탱크 및 사무 장비 중 적어도 하나 이상 수용이 가능하도록 마련될 수 있다.

예를 들면, 수용 공간(150)에는 수소를 생산하는 수전해 설비 및 생산된 수소를 저장할 수 있는 저장탱크 그리고 충전을 위한 압축설비가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소는 수용 공간(150)의 상부에 구비되는 안착부(160)를 더 포함하도록 제공될 수 있다.

안착부(160)에는, 본 발명의 해상 수소 충전소에서 생산된 수소를 육상 플랜트로 이송하는 후술할 이송 수단이 안착되도록 마련되는 것으로, 여기에서의 이송 수단은 드론 및 헬기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 안착부(160)는 풍력 발전부(110)의 후방에 배치될 수 있으며, 이 경우, 부력체(100)는 바람의 방향에 따른 요잉(weathervaning)을 통해 자동적으로 항상　바람이 부는 방향을 향하게 된다.

이에 따라, 드론이나 헬기와 같은 이송 수단이 해상 수소 충전소에 접근할 때 풍력 발전부(110)의 후방에서 바람을 안고 안착부(160)에 접근할 수 있어서 더욱 안정적인 안착이 가능해진다.

또한, 이송 수단이 풍력 발전부(110)의 후방에서 이동함에 따라, 풍력 발전에 사용되는 바람의 흐름을 방해하는 것이 방지되며, 이로 인해 양질의 바람을 얻을 수 있는 이점이 있다.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 충전소는 모터와 같은 자항 수단(미도시)을 더 포함하도록 제공될 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 해상 충전소가 해상에서 자항할 수 있게 되므로, 풍력이 강한 지역을 선택 및 이동 가능함에 따라, 보다 양질의 바람을 이용한 풍력 발전을 통해 에너지 효율을 극대화할 수 있는 이점을 가진다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소를 적용하면 아래와 같이 수소 이송 수단에 수소를 충전하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소를 이용한 이송 수단의 수소 충전 방법을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 해상 수소 충전소는 수소 저장부로부터 연결되는 이송 라인을 구비하여, 수소 저장부로부터 이송 수단(70)으로 수소를 이송할 수 있도록 마련될 수 있다.

이송 수단(70)은 수소 추진 선박, 해상 드론 택시, 상공 운송기를 비롯한 해양 드론, 비행선 및 헬기 등의 형태로 제공될 수 있다.

이송 라인은 파이프의 형태로 마련되어 고압 펌프의 펌핑에 의해 수소가 저장 탱크로부터 이송 라인을 따라 이송 수단(70)으로 이송되게 된다.

일 실시예에서, 드론형의 이송 수단(70)을 사용하는 경우, 소형 비행체에 대기압 용기에 수소를 채워 육상으로 공수하거나 혹은 선박이나 택시형 드론에 이송 라인을 연결하여 수소를 공급하는 것이 가능해진다.

기존에는 해안에서 약 50 km 내지 약 100km 떨어진 해상에서 생산된 고압 혹은 액화 수소를 선박으로 대량 운송하는 방식을 채택하였으며, 이송 과정에서 시간 및 비용이 많이 소모되는 단점이 있었다.

하지만, 드론형의 이송 수단(70)을 이용하면 소형 비행체에 대기압 용기에 수소를 채워 육상으로 공수하는 것이 가능해짐에 따라, 대기압 수소를 소량이지만 경제적으로 운송할 수 있는 이점이 있다.

특히, 수소는 공기보다 가벼워서 별다른 에너지의 필요 없이 공기 중에서 부력을 갖는 대기압 수소를 해풍을 이용해서 근교의 육상 수소 충전소에 공급할 경우 기존의 운송방식보다 훨씬 값싼 비용으로 그린수소를 공급할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 일 실시예에서, 상술한 이송 라인은, 상술한 예시 외에도 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 해저면을 따라 설치되어 육상으로 연결되는 배관 라인의 형태로 마련되어 수소를 직접 육상 플랜트로 이송 가능하도록 제공될 수도 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소는 아래와 같은 단계들을 거쳐 제작될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소의 제작 방법을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 먼저, 도크 내에서 부력체(100)를 생산하는 단계와, 도크 내에서 지지체(200)를 생산하는 단계가 수행된다.

그런 다음, 제1 방향을 길이 방향으로 부력체(100)를 배치하고, 부력체(100)의 상부에 제1 방향과 수직한 제2 방향을 길이 방향으로 지지체(200)를 결합시키는 단계가 수행된다.

이를 통해, 부력체(100) 및 지지체(200)를 도크 내에서 각각 제작한 후 길이 방향을 기준으로 조립 방향이 상호 수직이 되도록 조립하는 것이 가능하다.

즉, 가로와 세로 폭이 모두 큰 도크를 새로 마련하지 않고도 기존의 도크를 활용할 수 있는 이점이 있다.

이 때, 플로팅 도크를 이용하는 경우, 부력체(100) 내부에 구비된 밸러스트 탱크에 해수를 유입시켜 부력체(100)를 가라앉게 한 후, 지지체(200)를 해수면 상에 띄워 부력체(100)의 상부로 이송시킨 다음 부력체(100)에 지지체(200)를 결합시킬 수 있다.

이 후, 지지체(200)의 전후단에서 제1 방향을 따라 지지체(200)의 상단부로부터 부력체(100)의 상부를 향해 테이퍼지도록 보조부재(210)를 설치하고, 보조부재(210)를 지지체(200)에 용접 결합하는 단계가 수행된다.

도면을 참조하면, 지지체(200)는 양단과 중앙부에 상부 방향으로 돌출되는 기둥을 가지는 형상으로 마련될 수 있으며, 이 경우, 기둥 간을 연결하는 천장부재를 선택적으로 설치할 수도 있다.

도 2는 천장부재를 생략한 모습이고, 도 4는 실내 작업 공간을 확보하기 위해 지지체(200)의 기둥 상부에 천장부재를 설치한 모습을 나타낸 것이다.

이처럼 천장부재를 설치하는 경우, 기둥 간의 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있게 되며, 지지체(200)의 상부에 설치될 풍력 발전부(110)의 하부를 더욱 견고하게 지지할 수 있는 이점을 가진다.

다시 도 2 및 도 6을 참조하면, 지지체(200) 상부에 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부(110)를 설치하는 단계가 수행된다.

이 단계에서, 지지체(200) 상부에 지지부재(113)를 설치하고, 지지부재(113)의 상부에 프로펠러(111)를 구비한 후, 프로펠러(111)에 발전기(112)를 연결하여 프로펠러(111)의 동작에 의해 전기가 생산될 수 있도록 마련될 수 있다.

이 때, 발전기(112)는 지지부재(113)의 내부 혹은 지지체(200)의 내부에 마련될 수 있으며, 그 설치 위치를 한정하지 않는다.

이 후, 부력체(100)의 내부에, 풍력 발전부(110)로부터 생산된 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부를 설치하는 단계가 수행된다.

이어서, 부력체(100)의 내부에, 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 설치하는 단계가 수행된다.

전기 분해부 및 수소 저장부는 부력체(100)의 상부 또는 내부에 설치될 수 있으며, 지지체(200)의 내부에 구비될 수도 있으며, 그 배치 위치를 한정하지 않는다.

더하여, 필요에 따라 상기 부력체(100)의 일단을 해저면에 고정시키는 고정 수단(140)과, 수소 저장 탱크 및 압축설비가 구비되는 수용 공간(150), 수소 이송 수단이 안착되는 안착부(160) 등을 더 마련할 수도 있다.

본 발명의 해상 수소 충전소의 구조 및 형상은 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

지금까지 살펴본 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 수소 충전소를 사용하면 아래와 같은 이점을 가질 수 있다.

부력체 및 지지체를 도크 내에서 각각 제작한 후 길이 방향을 기준으로 조립 방향이 상호 수직이 되도록 조립하는 것이 가능함에 따라, 부력체의 길이 방향과 수직으로 배치되는 지지체를 용이하게 제작할 수 있게 된다.

이로 인해, 지지체의 길이 방향을 따라 풍력 발전을 위한 프로펠러와 발전기를 다수 설치하는 것이 가능하여 에너지 효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

또한, 프로펠러의 하부를 지지하는 지지부재가 비행기의 수직 꼬리 날개의 형상으로 제공됨에 따라, 요잉 시스템 없이도 부력체의 방향 전환이 자동적으로 제어되어 양질의 바람의 이용이 가능하도록 마련될 수 있다.

더하여, 고정 수단을 사용하여 부력체의 일측을 해상에서 고정하는 것이 가능함에 따라, 부력체가 바람이 부는 방향의 반대 방향으로 자동적으로 회전하게 되므로, 부력체의 방향 전환이 더욱 용이해지는 이점이 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 해상에서 부유하는 부력체 상에 구비되어 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부;

   상기 풍력 발전부로부터 생산된 상기 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부; 및

   상기 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 포함하는 해상 수소 충전소.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 해상에서 상기 부력체의 이동 범위가 기 설정된 범위 내로 제한되도록, 상기 부력체의 일단을 해저면에 고정시키는 고정 수단을 더 포함하는 해상 수소 충전소.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 풍력 발전부는,

   상기 부력체의 상부에 구비되는 프로펠러;

   상기 프로펠러에 결합되어 전기를 생산하는 발전기; 및

   상기 부력체의 상부에서 상기 프로펠러의 하부를 지지하는 지지부재를 포함하고,

   상기 지지부재는,

   상기 부력체의 길이 방향인 제1 방향을 따라 형성된 수직면을 가지며, 상기 수직면은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 형상으로 형성됨에 따라, 외력에 의해 상기 프로펠러가 유동되는 것을 방지하는 해상 수소 충전소.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 부력체에 연결되며, 거주구, 수전해 설비, 압축 장비, 저장 탱크 및 사무 장비 중 적어도 하나 이상 수용이 가능한 수용 공간을 더 포함하는 해상 수소 충전소.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 수용 공간의 상부에 구비되며, 드론 및 헬기 중 적어도 하나를 포함하는 이송 수단이 안착되는 안착부를 더 포함하는 해상 수소 충전소.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 부력체의 상부에 구비되되, 수평면 상에서 상기 부력체의 길이 방향인 제1 방향과 수직한 제2 방향을 폭 방향으로 하는 지지체를 더 포함하고,

   상기 제2 방향을 기준으로, 상기 지지체의 폭이 상기 부력체의 폭 보다 넓게 형성되는 해상 수소 충전소.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 풍력 발전부의 프로펠러 및 지지부재는,

   상기 지지체 상에서 상기 제2 방향으로 소정 간격을 가지며 다수 개 배치되는 해상 수소 충전소.
8. 제6 항에 있어서,

   상기 지지체의 전후단에 상기 제1 방향을 따라 배치되되, 상기 지지체의 상단부로부터 상기 부력체의 상부를 향해 테이퍼지도록 형성되는 보조부재를 더 포함하는 해상 수소 충전소.
9. 도크 내에서 부력체를 생산하는 단계;

   상기 도크 내에서 지지체를 생산하는 단계; 및

   제1 방향을 길이 방향으로 부력체를 배치하고, 상기 부력체의 상부에 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 길이 방향으로 상기 지지체를 결합시키는 단계를 포함하는 해상 수소 충전소 제작 방법.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 지지체의 전후단에서 상기 제1 방향을 따라 상기 지지체의 상단부로부터 상기 부력체의 상부를 향해 테이퍼지도록 보조부재를 설치하고, 상기 보조부재를 상기 지지체에 용접 결합하는 단계;

    상기 지지체 상부에 풍력을 이용해 전기를 생산하는 풍력 발전부를 설치하는 단계;

    상기 부력체의 내부에, 상기 풍력 발전부로부터 생산된 상기 전기를 이용해 해수를 전기 분해하는 전기 분해부를 설치하는 단계; 및

    상기 부력체의 내부에, 상기 전기 분해부로부터 생성된 수소를 저장하는 수소 저장부를 설치하는 단계를 더 포함하는 해상 수소 충전소 제작 방법.

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