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요약
본 발명은 배수지 물탱크에서 발생하는 마찰에너지를 전기에너지로 변환하는 기술을 제시합니다. 이 기술은 물의 유동에 의한 운동에너지를 활용하여 마찰대전 발전을 실현하며, 이를 통해 에너지 효율성을 높이고 탄소 중립에 기여합니다. 또한, 물탱크 본체의 내부 저항 변화를 측정하여 물탱크의 상태를 간단하고 정확하게 모니터링하는 기능도 제공합니다. 이 기술은 다양한 환경에서 활용 가능하며, 에너지 자원의 효율적인 활용 및 에너지 소비 감소에 기여할 것으로 기대됩니다.
기본 정보
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특허명: 마찰대전 발전 가능한 배수지 물탱크
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대표 발명자: 이승정 교수
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출원번호: 10-2022-0189023
발명의 배경 및 필요성
기술의 배경과 문제점
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탄소 중립 기조에 따른 신재생에너지에 대한 전세계적인 관심이 증가하고 있음
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배수지는 상수도 시설의 일종으로, 정수된 수돗물을 다수의 사용처로 공급하는 역할을 수행함
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그러나 기존의 기술에서는 배수지 물탱크 내부에서의 수돗물의 유동에 의한 운동에너지를 효율적으로 활용하지 못하는 문제가 있었음
기술의 필요성과 기대효과
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수돗물의 유동에 의한 운동에너지를 활용하여 마찰대전 발전이 가능한 배수지 물탱크의 필요성이 대두되고 있음
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이를 통해 배수지 물탱크에서 발생하는 에너지를 재생에너지로 활용하면 에너지 효율성을 높일 수 있음
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이는 탄소 중립에 기여하며, 신재생에너지 활용의 새로운 방안을 제시하게 됨
구현방법
기술 원리 및 구현
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본 기술은 마찰대전 발전 원리를 활용해 물탱크에서 전기를 발생시키는 방법을 개발함.
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물이 통로를 통해 흐르면서 대전성 부재가 고정 전극에 접촉하고 이격하는 과정을 반복하게 되며, 이 과정에서 전기가 생산됨.
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물탱크는 물이 들어오는 입구와 나가는 출구, 그리고 물이 흐르는 통로가 내부에 존재하며, 통로에는 물과 접촉하여 전기를 만드는 대전 유닛이 있음.
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물탱크 본체는 전도성 소재를 포함하는 콘크리트로 제작되며, 이 전도성 소재는 카본 블랙, 흑연 분말, 니켈 분말, 슬래그 분말 등이 될 수 있음.
기술의 장점
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본 기술은 물탱크에서 전기를 안정적으로 발생시킬 수 있으며, 간단한 구성으로 발전이 가능하고 유지보수가 용이함.
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물의 흐름만으로 전기를 생산할 수 있어, 에너지 효율이 높음.
실험 및 결과
실험 목적 및 방법
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물탱크에서 발생하는 마찰대전 발전을 통해 전기 생산이 가능한지 검증하고, 물탱크의 구조와 재료가 전기 생산에 어떠한 영향을 미치는지 파악하고자 함.
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전도성 소재를 포함하는 콘크리트로 물탱크를 제작하고, 대전 유닛을 설치한 후, 물탱크에 물을 흘려보내며, 대전 유닛에서 발생하는 전기량을 측정함.
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다양한 조건에서 실험을 반복하여, 물의 흐름 속도나 대전 유닛의 종류 등이 전기 생산에 미치는 영향을 분석함.
실험 결과
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물탱크에서 물의 흐름만으로도 전기가 발생하는 것을 확인하였으며, 대전 유닛의 구조와 재료, 그리고 물의 흐름 속도 등이 전기 생산량에 영향을 미치는 것을 발견함.
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이를 통해 물탱크의 최적의 설계 방식을 도출하고, 이를 통해 효율적인 발전이 가능하다는 것을 확인함.
발명의 활용 방안
에너지 생산 및 물탱크 모니터링 시스템
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이 발명은 배수지 물탱크에서 발생하는 마찰에너지를 전기에너지로 변환하는 기술로, 가이드 유닛 또는 난류 발생 유닛의 도움으로 물의 유동에 따른 전도성 부재의 접촉 및 이격이 효율적으로 이루어져, 더 많은 양의 전기를 생산할 수 있음.
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또한, 물탱크 본체의 내부 저항 변화를 측정하여 외부 힘에 의한 내부 응력 또는 변형률을 계산하고, 이를 통해 물탱크의 상태를 간단하고 정확하게 모니터링할 수 있음.
기대효과
기술적 혁신 및 적용 가능성
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마찰에너지를 전기에너지로 변환하는 이 기술은 향후 에너지 생산 방식에 대한 새로운 가능성을 제시하며, 기존의 에너지 생산 방식인 태양광, 풍력, 조력 발전 등에 비해 환경적인 조건의 제약이 적어, 다양한 장소와 환경에서 활용 가능함.
사회적 가치 창출
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사용되지 않는 마찰 에너지를 효율적으로 활용하여 에너지 제공, 이로써 에너지 자원의 효율적인 활용 및 에너지 소비 감소에 기여함.
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물탱크의 상태를 간편하게 모니터링할 수 있어, 물탱크의 관리 및 유지 보수에 대한 편의성과 정확성을 증대시킴.
시장 동향
재생 가능 에너지 시장 동향
기술 SWOT 분석
Strengths
마찰대전 발전의 효율성
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물탱크에서 물의 흐름만으로도 전기를 발생시킬 수 있어 에너지 효율성이 높습니다.
간단한 구조와 용이한 유지보수
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간단한 구성으로 발전이 가능하며, 유지보수가 용이합니다.
환경적인 조건의 제약 감소
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기존의 에너지 생산 방식인 태양광, 풍력, 조력 발전 등에 비해 환경적인 조건의 제약이 적어, 다양한 장소와 환경에서 활용 가능합니다.
Weaknesses
전기 생산량의 변동성
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물의 흐름 속도나 대전 유닛의 종류 등에 따라 전기 생산량이 변동할 수 있습니다.
Opportunities
신재생에너지 활용의 새로운 방안
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마찰에너지를 전기에너지로 변환하는 이 기술은 향후 에너지 생산 방식에 대한 새로운 가능성을 제시합니다.
에너지 자원의 효율적인 활용
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사용되지 않는 마찰 에너지를 효율적으로 활용하여 에너지 제공, 이로써 에너지 자원의 효율적인 활용 및 에너지 소비 감소에 기여합니다.
Threats
기존 에너지 생산 방식과의 경쟁
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태양광, 풍력, 조력 발전 등 기존의 에너지 생산 방식과의 경쟁에서 밀릴 수 있습니다.
Summary
Strengths
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물탱크에서 물의 흐름만으로 전기를 발생시킬 수 있어 에너지 효율성이 높으며, 간단한 구성으로 발전이 가능하고 유지보수가 용이합니다. 또한, 환경적인 조건의 제약이 적어 다양한 장소와 환경에서 활용 가능합니다.
Weaknesses
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물의 흐름 속도나 대전 유닛의 종류 등에 따라 전기 생산량이 변동할 수 있습니다.
Opportunities
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마찰에너지를 전기에너지로 변환하는 이 기술은 향후 에너지 생산 방식에 대한 새로운 가능성을 제시하며, 에너지 자원의 효율적인 활용 및 에너지 소비 감소에 기여합니다.
Threats
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태양광, 풍력, 조력 발전 등 기존의 에너지 생산 방식과의 경쟁에서 밀릴 수 있습니다.
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