KR20130101355A - 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템은, 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 유체의 입구 및 출구가 형성된 이동체의 출입구 형성 공간에 배치되며, 압전소자를 구비하는 압전 모듈; 및 출입구 형성 공간에서 압전 모듈을 감싸도록 마련되며, 유체에 의해서 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전함으로써 압전 모듈의 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 바람과 같은 유체의 세기에 비례하여 압전 모듈에 대해 회전 모듈이 회전함으로써 압전소자에 타격을 가할 수 있으며, 이에 따라 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있다.

Description

이동체 적용 압전 하베스팅 시스템{PIEZOELECTRIC HARVESTING SYSTEM FOR TRAVELING MEANS}
이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 바람과 같은 외력으로부터 효율적으로 전기에너지를 생성할 수 있는 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 개시된다.
최근 자연의 에너지 사용 비중이 꾸준히 늘어나고 있으며 발전량의 크기도 점점 대형화되고 있어 이를 위한 발전 시스템의 용량도 점점 늘어나고 있다. 일반적인 신재생의 에너지 발전, 태양광이나 풍력 발전의 경우 불규칙한 자연에너지로 인하여 발전량이 안정적이지 못하고 사람들로부터 멀리 떨어진 곳에 설치하여야 되는 문제가 있어 추가적인 발전 시스템이 고려되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 형태의 분산전원으로서 초전도 발전 시스템이 고려되고 있으나, 신재생 에너지의 발전 효율 등을 고려할 때, 압전 발전 시스템의 개발이 진행 중이다.
일반적인 풍력발전의 형태는 산간지역 등 바람이 많이 부는 곳의 고정된 위치에서 대형 프로펠러를 설치하여 전기를 생산하고, 도시 지역으로 에너지를 전달하는 방식의 시스템을 구성한다. 또한, 태양광 발전의 형태는 산간지역이나 햇빛이 잘 드는 곳의 고정된 위치에서 대형 태양집광판을 설치하여 전기를 생산하고, 필요한 곳으로 전력을 전달하는 방식의 시스템을 구성한다. 진동이나 압력을 이용한 발전기술은 일반적으로 세라믹 압전소자를 사용하여, 인구 유동이 많은 전철이나 고속도로 등의 바닥에 설치하여 에너지를 수확한다.
이 중, 풍력 발전의 경우 바람의 세기가 가령 6 내지 7m/s의 유속을 가져야 발전을 할 수 있는 한계가 있다. 그런데, 현재 이러한 유속의 풍력을 이용하는 발전 시스템은 구축되지 않은 상태이다.
따라서, 바람의 세기가 가령 낮은 유속을 갖더라도 전기에너지를 생성할 수 있는 새로운 구조의 압전 하베스팅 시스템의 개발이 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 바람과 같은 유체의 세기에 비례하여 압전 모듈에 대해 회전 모듈이 회전함으로써 압전소자에 타격을 가할 수 있으며, 이에 따라 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 바람의 속도가 예를 들면 7 m/s의 속도가 아닌 낮은 속도의 바람뿐만 아니라 유체의 흐름을 포함하는 다양한 외력을 받아 효율적인 발전을 할 수 있는 유체의 흐름을 이용한 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 유체의 흐름에 의한 변형이 용이한 세라믹과 폴리머 소재의 하이브리드 재질의 압전소자를 포함하여 풍력에 의해 최대한 많이 진동하게 하여 보다 에너지 발전 효율이 높은 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템은, 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 유체의 입구 및 출구가 형성된 이동체의 출입구 형성 공간에 배치되며, 압전소자를 구비하는 압전 모듈; 및 상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈을 감싸도록 마련되며, 상기 유체에 의해서 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전함으로써 상기 압전 모듈의 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;을 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 바람과 같은 유체의 세기에 비례하여 압전 모듈에 대해 회전 모듈이 회전함으로써 압전소자에 타격을 가할 수 있으며, 이에 따라 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있다.
상기 회전 모듈은 링 형상으로 마련되며, 내면에는 상기 압전소자를 타격하는 복수 개의 타격부재가 둘레를 따라 구비되고 외면에는 상기 유체로부터 외력을 받는 복수 개의 프로펠러가 둘레를 따라 구비될 수 있다.
상기 회전 모듈의 회전 시 상기 압전소자가 상기 압전소자를 타격할 수 있도록 상기 압전소자 및 상기 타격부재는 일부 중첩되는 길이를 가지며, 상기 타격부재는 유연성 있는 재질로 마련될 수 있다.
상기 회전 모듈 내에서 자유 이동 가능하게 구비되며, 상기 회전 모듈에 가해지는 외력에 따라 자유 이동함으로써 상기 압전소자에 의해 발생되는 전기에너지의 양을 증대시키는 볼(ball) 타입의 보조부재를 더 포함할 수 있다.
상기 회전 모듈은 고정 상태의 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 출입구 형성 공간의 일벽에 축 결합될 수 있다.
상기 출입구 형성 공간의 일벽에는 영구자석이 구비되고 상기 회전 모듈에는 초전도체가 구비되어 상기 출입구 형성 공간에서 상기 회전 모듈은 부상 상태를 유지하며 상기 유체의 유입에 따라 제자리에서 회전할 수 있다.
상기 회전 모듈은 상기 출입구 형성 공간에서 고정되고, 상기 압전 모듈은 상기 회전 모듈에 대해 회전 가능하다.
상기 이동체의 이동 방향을 기준으로 할 때 상기 출입구 형성 공간의 입구는 출구에 비해 선단에 위치하도록 상기 출입구 형성 공간이 형성될 수 있다.
상기 압전 하베스팅 시스템은 상기 이동체의 길이 방향을 따라 복수 개 배치되고, 상기 출입구 형성 공간은 상기 압전 하베스팅 시스템들과 연통되도록 상기 이동체의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 이동체는 차량, 철도, 배 또는 비행 수단을 포함하는 이동 수단일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템은, 이동 가능한 이동체에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 이동체의 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 입구 및 출구가 형성된 출입구 형성 공간을 구비하는 압전 하우징; 상기 출입구 형성 공간에 배치되는 압전 모듈; 및 상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈을 감싸도록 마련되며, 상기 유체에 의해서 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전함으로써 상기 압전 모듈의 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;을 포함할 수도 있으며, 이러한 구성에 의해서 다양한 이동체에 압전 하베스팅 시스템을 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템은, 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 유체의 입구 및 출구가 형성된 이동체의 출입구 형성 공간에서 상기 출입구 형성 공간의 내벽에 배치되는 압전소자들을 구비하는 압전 모듈; 및 상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈의 내측에서 회전 가능하게 배치되어 상기 유체의 이동 시 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;을 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서 상대적으로 많은 전기에너지를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바람과 같은 유체의 세기에 비례하여 압전 모듈에 대해 회전 모듈이 회전함으로써 압전소자에 타격을 가할 수 있으며, 이에 따라 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 바람의 속도가 예를 들면 7 m/s의 속도가 아닌 낮은 속도의 바람뿐만 아니라 유체의 흐름을 포함하는 다양한 외력을 받아 효율적인 발전을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유체의 흐름에 의한 변형이 용이한 세라믹과 폴리머 소재의 하이브리드 재질의 압전소자를 포함하여 풍력에 의해 최대한 많이 진동하게 하여 보다 에너지 발전 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 철도에 적용된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 일부분을 확대한 도면이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 이동체에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템이 이동체에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 철도에 적용된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 일부분을 확대한 도면이며, 도 3은 도 2의 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(100)은, 압전소자(115, 도 2 참조)로부터 발생한 전기에너지를 정류 및 저장할 수 있다. 이러한 압전소자(115)를 포함하는 압전 하베스팅 시스템(100)은 고효율 소형의 발전 시스템으로서 소형 발전장치로 사용될 수 있다. 특히, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100)은 일방향으로 이동하는 이동체(101), 예를 들면 철도(101)의 상면에 설치되어 이동 중에 발생하는 바람에 의해 진동하여 발전이 이루어질 수 있다.
다만, 이하에서는, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100)이 철도 타입의 이동체(101)에 적용되는 경우에 대해 설명할 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 차량, 배 또는 비행 수단 등의 이동체에 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(100)은, 이동 시 바람이 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 바람의 입구(106) 및 출구(107)가 형성된 철도의 출입구 형성 공간(105)에 배치되며 압전소자(115)를 구비하는 압전 모듈(110)과, 출입구 형성 공간(105)에서 압전 모듈(110)을 감싸도록 마련되며 바람에 의해 회전하여 압전 모듈(110)의 압전 소자(115)를 타격하는 회전 모듈(150)포함할 수 있다.
먼저 압전 하베스팅 시스템(100)의 각 구성에 대해 설명하기 전에 철도(101)에 구비되는 출입구 형성 공간(105)에 대해 설명하면, 출입구 형성 공간(105)은 바람이 유입되는 입구(106) 및 바람이 배출되는 출구(107)가 형성되며, 따라서 철도(101)가 일방향으로 이동할 때 바람은 입구(106)를 통해 유입된 후 회전 모듈(150)을 회전시키고 이후 출구(107)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 철도(101)의 이동 방향을 기준으로 할 때 출입구 형성 공간(105)의 입구(106)는 출구(107)에 비해 선단에 위치하며, 바람이 원활하게 유입될 수 있도록 철도(101)의 이동 방향을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예의 압전 모듈(110)은, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 출입구 형성 공간(105)의 중앙 부분에 고정 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 압전 모듈(110)은, 고정축(111)과, 고정축(111)의 외면에서 둘레를 따라 배치되는 복수 개의 압전소자(115)를 구비할 수 있다.
각각의 압전소자(115)는 방사 방향을 향함으로써 후술할 회전 모듈(150)의 타격부재(151)에 의해 타격되어 전기에너지를 생성할 수 있다.
압전소자(115)는 기본적으로 발전량이 우수한 세라믹(ceramic) 압전소자를 비롯하여 물리적 유연성이 뛰어난 폴리머(polymer)나 폴리머와 세라믹이 혼합된 하이브리드 압전소자가 사용될 수 있다. 따라서 뛰어난 물리적 유연성으로 인해 내구성을 가지며, 이에 따라 발전에 용이하다.
또한, 압전소자(115)의 종류로는 PVDF의 사용이 기본적이고, 바륨 티타네이트, PZT 결정 또는 PZT 섬유를 포함할 수 있다. 그 외에 NKN계, BZT-BCT계, BNT계, BSNN, BNBN계 등의 무연(Lead-free) 압전소재, PLZT, P(VDF-TrFE), 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등을 사용할 수 있다.
다만, 압전소자(115)의 종류 및 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 압전 하베스팅 시스템(100)에 가해지는 외력에 의해 충분한 발전량을 발생시킬 수 있다면 다른 재질 등이 사용될 수 있음은 당연하다.
또한, 압전 모듈(110)은 도선(미도시)에 의해 정류부(미도시)와 연결되며, 따라서 압전소자(115)의 타격에 의해 발생되는 전기에너지는 도선을 따라 정류부로 이송되어 정류될 수 있다.
한편, 본 실시예의 회전 모듈(150)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 출입구 형성 공간(105)에서 압전 모듈(110)을 감싸도록 마련되며 입구(106)를 통해 유입되는 바람에 의해 회전하여 압전 모듈(110)의 압전소자(115)를 타격하는 역할을 한다.
이러한 회전 모듈(150)은 전체적으로 링(ring) 형상을 가지며, 내면에는 압전소자(115)를 타격하기 위한 복수 개의 타격부재(151)가 그 둘레를 따라 마련되고, 외면에는 바람으로부터 외력을 받는 복수 개의 프로펠러(155)가 그 둘레를 따라 마련된다.
여기서, 타격부재(151)의 단부는 압전소자(115)의 단부와 적어도 일부분이 중첩되어 바람에 의해 회전 모듈(150)이 회전할 때 타격부재(151)가 압전소자(115)를 타격하여 진동시킬 수 있다. 다만, 타격부재(151)는 유연성 있는 재질로 마련되어 압전소자(115)를 타격할 수도 있지만 회전 모듈(150)의 회전의 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
회전 모듈(150)의 외면에 구비되는 프로펠러(155)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 출입구 형성 공간(105)의 입구(106)를 통해 유입되는 바람으로부터 외력을 받아 회전 모듈(150)이 일방향으로 회전할 수 있도록 한다. 이러한 프로펠러(155)는 일측으로 경사지게 배치되며, 따라서 외력 전달 효율을 높일 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 실시예의 회전 모듈(150)은 고정 상태의 압전 모듈(110)에 대해 상대 회전 가능하도록 출입구 형성 공간(105)을 형성하는 상부벽에 축 결합될 수 있다. 이 때, 회전 모듈(150)을 축 회전시키는 축 구조와 압전 모듈(110)의 축 구조는 상호 간섭이 발생되지 않으며, 따라서 압전 모듈(110)에 대해 회전 모듈(150)은 상대 회전 가능하다.
또는, 본 실시예의 회전 모듈(150)이 압전 모듈(110)에 대해 상대 회전할 수 있도록 초전도체 베어링 원리가 적용될 수 있다. 즉, 출입구 형성 공간(105)을 형성하는 상부벽에 영구자석(미도시)이 구비되고, 회전 모듈(150)에는 초전도체(미도시)가 구비되어 출입구 형성 공간(105)에서 회전 모듈(150)은 부상 상태를 유지할 수 있으며, 따라서 바람의 유입에 따라 회전 모듈(150)은 압전 모듈(110)에 대해 회전하면서 압전 모듈(110)의 압전소자(115)를 타격할 수도 있다.
다만, 압전 모듈(110)에 대한 회전 모듈(150)의 상대 회전을 가능케 하는 구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조로 구현할 수 있음은 당연하다.
이와 같이, 본 실시예의 경우, 출입구 형성 공간(105)의 입구(106)를 통해 유입되는 바람의 세기가 가령 약하더라도(예를 들면, 7m/s보다 작더라도) 회전 모듈(150)의 프로펠러(155)에 외력을 가하여 회전 모듈(150)을 회전시킬 수 있으며, 이를 통해 회전 모듈(150)의 타격부재(151)가 압전 모듈(110)의 압전소자(115)를 타격할 수 있어 전기에너지를 생성할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(100)에 대해 설명하되 전술한 일 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100)과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(200)은, 전술한 일 실시예의 시스템(100)과 마찬가지로 회전 모듈(250)과 압전 모듈(210)을 구비하되, 회전 모듈(250)의 내부에서 압전소자(215)들 사이사이에 자유 이동 가능하게 장착되어 회전 모듈(250)에 가해지는 외력에 따라 자유 이동함으로써 압전소자(215)에 의해 발생되는 전기에너지의 양을 증대시키는 보조부재(270)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 회전 모듈(250)의 회전 시 타격부재(251)가 압전소자(215)를 타격함으로써 전기에너지를 생성하는 것과 아울러 볼(ball) 형상의 보조부재(270)가 압전소자(215)를 타격함으로써 전기에너지 발전량을 증대시킬 수 있다.
다만, 도시하지는 않았지만, 보조부재(270)에는 탄성력을 구비한 탄성부재(미도시)가 결합될 수 있으며, 따라서 보조부재(270)는 압전소자(215)들 사이사이에서 더욱 활발하게 이동할 수 있어 압전소자(215)에 대한 타격 세기 및 타격수를 높일 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템이 이동체에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(300)이 적용되는 철도(301)의 출입구 형성 공간(305)은 전술한 일 실시예의 출입구 형성 공간(105, 도 1 참조)과 다른 구조를 가질 수 있다.
즉, 본 실시예의 출입구 형성 공간(305)은 철도(301)의 길이 방향을 따라(보다 정확히는, 철도(301)의 중앙에서 일측으로 치우치게) 길게 배치되며 따라서 출입구 형성 공간(305)의 입구(306)를 통해 유입되는 바람은 회전 모듈(350)의 프로펠러(351)에 외력을 가하여 회전 모듈(350)을 압전 모듈(310)에 대해 회전시킬 수 있다. 또한 바람은 다음의 압전 하베스팅 시스템(300)으로 이동하여 다음의 압전 하베스팅 시스템(200)을 구동시킬 수 있다.
이처럼, 철도(301)의 길이 방향을 따라 출입구 형성 공간(305)이 형성됨으로써 바람의 전달 효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 압전 모듈(310)에 대한 회전 모듈(350)의 상대 회전을 가속시킬 수 있어 발전량을 증대시킬 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템이 이동체에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(400)은 전술한 실시예들의 압전 하베스팅 시스템(100, 200, 300)과는 달리, 이동체(401)에 대해 착탈 가능한 구조를 갖는다.
본 실시예의 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(400)은, 이동체(401)에 착탈 가능하게 결합되며 출입구 형성 공간(405)을 구비하는 압전 하우징(403)과, 출입구 형성 공간(405)에 배치되는 압전 모듈(401) 및 회전 모듈(450)을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 별도로 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(400)을 제작한 후 이동체(401)에 적용할 수 있다. 따라서 도 6에 도시된 철도와 같은 이동체(401)뿐만 아니라 예를 들면 버스 또는 승용차 등에도 적용할 수도 있다. 즉, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(400)의 적용 범위를 확대할 수 있는 것이다.
한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체 적용 하베스팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템(500)은, 복수 개의 압전소자(515)들을 구비한 압전 모듈(510)이 출입구 형성 공간(505)의 내벽(506)에 배치되고, 회전 모듈(550)은 압전 모듈(510)의 내측에 배치됨으로써, 유체의 흐름에 의한 회전 모듈(550)의 회전 시 압전 모듈(510)의 압전소자(515)들을 타격하여 전기에너지를 생성할 수 있다.
여기서, 회전 모듈(550)의 회전 시 회전 모듈(550)의 타격부재(551)와 압전소자(515)들의 상호 접촉이 가능하도록 압전소자(515)들은 출입구 형성 공간(505)의 내벽(506)에 배치되고, 타격부재(551)들은 회전 모듈(550)에서 외측에 구비된다.
이처럼, 압전소자(515)들이 출입구 형성 공간(505)에 부착됨으로써 상대적으로 더 많은 수의 압전소자(515)가 장착될 수 있으며, 따라서 회전 모듈(550)의 회전 시 상대적으로 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 압전 모듈(510)이 출입구 형성 공간(505)의 내벽(506)에 배치되고 그 내측에 유체의 흐름에 따라 회전하는 회전 모듈(550)이 구비되는 경우에 대해 설명하였으나, 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 회전 모듈의 내측에 별도의 압전 모듈이 구비되고 이에 대응되게 회전 모듈의 내측에도 타격부재가 구비됨으로써, 회전 모듈의 회전 시 회전 모듈의 외측 및 내측에 있는 압전 모듈을 동작시킬 수 있으며, 따라서 전기 에너지 생성량을 증대시킬 수도 있을 것이다.
한편, 전술한 실시예들에서는 압전 모듈은 고정 구조를 갖고 이에 대해 회전 모듈이 회전하는 구조를 가진다고 상술하였으나 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 압전 모듈에 대해 회전 모듈이 상대 회전하는 구조이면 된다. 즉, 회전 모듈이 고정 구조를 가질 수 있으며, 이에 대해 압전 모듈이 회전할 수도 있고, 반대로 회전 모듈은 일방향으로 회전하고 압전 모듈은 반대 방향으로 회전하는 구조를 가질 수도 있음은 당연하다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템
101 : 이동체
105 : 출입구 형성 공간
106 : 입구
107 : 출구
110 : 압전 모듈
115 : 압전소자
150 : 회전 모듈
151 : 타격부재
155 : 프로펠러
270 : 보조부재

Claims (12)

  1. 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 유체의 입구 및 출구가 형성된 이동체의 출입구 형성 공간에 배치되며, 압전소자를 구비하는 압전 모듈; 및
    상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈을 감싸도록 마련되며, 상기 유체에 의해서 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전함으로써 상기 압전 모듈의 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;
    을 포함하는 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 모듈은 링 형상으로 마련되며, 내면에는 상기 압전소자를 타격하는 복수 개의 타격부재가 둘레를 따라 구비되고 외면에는 상기 유체로부터 외력을 받는 복수 개의 프로펠러가 둘레를 따라 구비되는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 모듈의 회전 시 상기 압전소자가 상기 압전소자를 타격할 수 있도록 상기 압전소자 및 상기 타격부재는 일부 중첩되는 길이를 가지며, 상기 타격부재는 유연성 있는 재질로 마련되는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 모듈 내에서 자유 이동 가능하게 구비되며, 상기 회전 모듈에 가해지는 외력에 따라 자유 이동함으로써 상기 압전소자에 의해 발생되는 전기에너지의 양을 증대시키는 볼(ball) 타입의 보조부재를 더 포함하는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 모듈은 고정 상태의 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 출입구 형성 공간의 일벽에 축 결합되는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출입구 형성 공간의 일벽에는 영구자석이 구비되고 상기 회전 모듈에는 초전도체가 구비되어 상기 출입구 형성 공간에서 상기 회전 모듈은 부상 상태를 유지하며 상기 유체의 유입에 따라 제자리에서 회전 가능한, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전 모듈은 상기 출입구 형성 공간에서 고정되고, 상기 압전 모듈은 상기 회전 모듈에 대해 회전 가능한 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동체의 이동 방향을 기준으로 할 때 상기 출입구 형성 공간의 입구는 출구에 비해 선단에 위치하도록 상기 출입구 형성 공간이 형성되는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압전 하베스팅 시스템은 상기 이동체의 길이 방향을 따라 복수 개 배치되고, 상기 출입구 형성 공간은 상기 압전 하베스팅 시스템들과 연통되도록 상기 이동체의 길이 방향을 따라 배치되는, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동체는 차량, 철도, 배 또는 비행 수단을 포함하는 이동 수단인, 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  11. 이동 가능한 이동체에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 이동체의 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 입구 및 출구가 형성된 출입구 형성 공간을 구비하는 압전 하우징;
    상기 출입구 형성 공간에 배치되는 압전 모듈; 및
    상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈을 감싸도록 마련되며, 상기 유체에 의해서 상기 압전 모듈에 대해 상대 회전함으로써 상기 압전 모듈의 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;
    이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
  12. 이동 시 유체가 일정한 방향으로 유입된 후 배출될 수 있도록 유체의 입구 및 출구가 형성된 이동체의 출입구 형성 공간에서 상기 출입구 형성 공간의 내벽에 배치되는 압전소자들을 구비하는 압전 모듈; 및
    상기 출입구 형성 공간에서 상기 압전 모듈의 내측에서 회전 가능하게 배치되어 상기 유체의 이동 시 상기 압전소자를 타격하는 회전 모듈;
    을 포함하는 이동체 적용 압전 하베스팅 시스템.
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