재활용, 태양광 및 지열 충전 방식을 활용한 방식전위 측정 및 방식전위 데이터 원격 전송 시스템{CORROSION PREVENTION POTENTIAL MEASUREMENT AND CORROSION PREVENTION POTENTIAL DATA REMOTE TRANSMISSION SYSTEM USING RECYCLING, PHOTOVOLTAIC AND GEOTHERMAL}

본 발명은 재활용, 태양광 및 지열 충전 방식을 활용한 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하에 매설되는 테스트 박스의 내부에 설치되며, 지하 매설배관의 방식전위를 측정하고, 측정된 방식전위 데이터를 지상으로 무선 전송하는 데이터로거 장치를 구비하되, 특히 상기 테스트 박스가 매설된 주변의 지하철 선로 또는 전력선의 누설전류를 재활용하여 충전하고, 충전된 전류를 방식전위 측정 및 데이터 전송 시에 이용함으로, 데이터 수집차량이 이동하면서 원격 무선으로 지하 매설배관의 방식전위 측정값을 수집 및 분석이 가능할 뿐만 아니라, 통상적인 배터리 소모 시 배터리 교체 작업 등으로 인한 방식전위 측정 중단 문제 등을 해결할 수 있는, 누설전류 재활용, 태양광 및 지열 충전 방식을 활용한 방식전위 � ��정 및 원격 전송 시스템에 관한 것이다.

지하매설 또는 수중에 설치하는 강관에는 부식으로 인한 악영향을 방지하기 위하여 KGS GC202(가스시설 전기방식기준)에 따라 전기부식방지조치를 하여야 한다.

전기부식방지조치는 일반적으로 전기방식이라 칭하고 있으며, KGS GC202에서는"전기방식"이란 지중 및 수중에 설치하는 강재배관 및 저장탱크 외면에 전류를 유입시켜 양극반응을 저지함으로써 배관의 전기적 부식을 방지하는 것으로 정의하고 있다.

전기방식의 종류에는 희생양극법, 외부전원법 및 배류법으로 나눌 수 있는데, 전기방식시설의 효과적인 유지관리를 위해 도시가스사업자는 관대지전위 등을 1년에 1회 이상 점검하도록 하고 있다.

관대지 전위를 측정하기 위해서는 전위측정용터미널(T/B; 테스트 박스)을 설치하는데, 희생양극법 또는 배류법에 따른 배관에는 300m 이내의 간격으로, 외부전원법에 따른 배관에는 500m 이내의 간격으로 설치한다.

하지만, 종래기술은 도심에 설치된 테스트 박스는 대부분 자동차 도로상에 설치되어 있어 관대지 전위를 측정하는데 어려움이 있었다.

즉, 도로상에 설치된 전위측정용터미널(T/B)에서 관대지전위 측정을 하기 위해 도시가스사업자는 2 ~ 3 인이 조를 이뤄 도로교통을 통제하면서 실시하거나, 교통량이 적은 심야에 수행하고 있다.

이러한 방법은 차량 통행 제한 등의 비효율성과 점검원의 교통사고 위험성을 동반한다. 또한, 주기적으로 방식전위를 측정함에 있어 전기방식의 문제점을 실시간으로 관리하지 못해 예상치 못한 사고가 발생할 수 있다.

마지막으로 점검원이 수동적인 방법으로 측정기록을 대장에 기록하고 관리함으로 왜곡, 누락 등 측정값에 대한 신뢰성 저하 문제가 발생할 수 있다.

또한 종래기술은 전위측정용터미널(T/B)에 통상적인 소모성 배터리를 사용함으로, 배터리 소모 시 배터리 교체 작업 등으로 인적, 물적 경비를 소비할 뿐만 아니라, 방식전위 측정 등의 작업이 중단되어 원격에서 매설매관의 부식 상태를 항시 모니터링 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 지하에 매설되는 테스트 박스의 내부에 설치되며, 지하 매설배관의 방식전위를 측정하고, 측정된 방식전위 데이터를 지상으로 무선 전송하는 데이터로거 장치를 구비하되, 특히 상기 테스트 박스가 매설된 주변의 지하철 선로 또는 전력선의 누설전류를 재활용하여 충전하고, 충전된 전류를 방식전위 측정 및 데이터 전송 시에 이용함으로, 데이터 수집차량이 이동하면서 원격 무선으로 지하 매설배관의 방식전위 측정값을 수집 및 분석이 가능할 뿐만 아니라, 통상적인 배터리 소모 시 배터리 교체 작업 등으로 인한 방식전위 측정 중단 문제 등을 해결할 수 있는, 누설전류 재활용, 태양광 및 지열 충전 방식을 활용한 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 재활용 충전 방식을 활용한 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템은, 지하에 매설되는 테스트 박스의 내부에 설치되며, 지하 매설배관의 방식전위를 측정하고, 측정된 방식전위 데이터를 지상으로 무선 전송하는 데이터로거 장치부; 및 데이터 수집차량의 내부에 탑재되며, 상기 데이터 수집차량의 주행 시 상기 데이터로거 장치부로 상기 방식전위 데이터 전송을 요청하는 신호를 송신하고, 상기 데이터로거 장치부로 상기 방식전위 데이터를 수신하는 게이트웨이부를 포함하되, 상기 데이터로거 장치부는, 상기 테스트 박스가 매설된 주변의 누설전류를 재활용하여 충전하고, 충전된 전류를 방식전위 측정 방식전위 측정 및 데이터 전송 시에 이용하는 기술을 제공한다.

본 발명은 데이터 수집차량이 이동하면서 원격 무선으로 지하 매설배관의 방식전위 측정값을 수집 및 분석이 가능할 뿐만 아니라, 통상적인 배터리 소모 시 배터리 교체 작업 등으로 인한 방식전위 측정 중단 문제 등을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템을 이용하여 배관의 방식전위를 측정하고, 측정된 방식전위를 데이터 수집차량으로 원격 전송하는 과정을 일례로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3a는 도 2의 구성 중 데이터로거 장치부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3b는 도 2의 구성 중 방식전위 데이터 분석부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 테스트 박스의 재활용 충전기의 기능을 설명하기 위한 개념도를 나타낸 것이다.
도 4b는 도 4a의 테스트 박스의 재활용 충전기를 활용하기 위한 지하 또는 지상에서 누설되는 전류를 저장하는 수단을 일 실시예로 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명에 따른 일 실시예로, 지하철 운행 시 누설되는 전류를 확보하기 위한 에너지 저장수단들을 일 실시예로 나타낸 것이다.
도 5b는 본 발명에 따른 일 실시예로, 전력선의 중성선을 통해 누설되는 전류를 확보하기 위한 에너지 저장수단을 일 실시예로 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터로거 장치를 이용하여 매설배관의 방식전위를 측정하고, 측정된 방식전위를 데이터 수집차량으로 원격 무선 전송하는 과정을 일례로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 지하에 매설된 매설배관(10), 테스트 박스(20)에 내장된 데이터로거 장치(21), 기준전극(31)과, 상기 데이터로거 장치(21)로부터 무선 전송된 방식전위를 게이트웨이(40)를 이용하여 지상에서 이동하면서 방식전위 데이터를 수집하는 데이터 수집차량(50)을 포함한다.

이 경우 데이터 로거 장치(21)는 테스트 박스(20)의 내부에 설치되며, 현장에 설치된 매설배관(10)과 상기 매설배관(10)의 주변에 설치된 기준전극(31) 간에 발생되는 전위차(방식전위)를 측정하여 매설배관(10)의 부식 정도를 모니터링 하는데 필요한 측정 자료를 생성 한 후 무선으로 데이터 수집차량(50)으로 송출하는 기능을 한다.

여기서 매설배관(10) 주위에 기준전극(31)을 매설하는 경우에, 일반적으로 기준전극(31)은 배관으로부터 50㎝ 이내에 설치하지만, 데이터 로거 장치(21) 등을 이용하여 방식전위를 원격으로 측정하는 경우에는 기준전극(31)은 기존에 설치된 전위측정용 터미널(T/B)의 하부에 설치할 수 있다.

본 발명에서는 방식전위를 측정하기 위해 희생 양극법을 사용하여 기준전극(31)과 양극(미도시)의 전위를 측정하나, 외부 전원법을 사용할 경우 기준전극(31)과 외부전원의 전위를 측정하여 대체할 수 있다.

게이트웨이(40)는 데이터 수집차량(50)의 내부에 탑재되며, 데이터 수집차량(50)의 주행 시 상기 데이터로거 장치(21)로 방식전위 데이터 전송을 요청을 통해, 상기 데이터로거 장치(21)로부터 방식전위 데이터를 무선 통신을 통해 전송받는 기능을 수행한다.

한편, 데이터 로거 장치(21)로부터 게이트웨이(40)로의 송신되는 방식전위 데이터의 수신율을 향상시키기 위해, 데이터 로거 장치(21) 측에 송신용 안테나를 설치하고, 게이트웨이(40)의 수신용 안테나를 증폭기에 연결하고, 데이터 수집차량(50)의 전방 및 후방에 설치할 수 있다.

이 경우 다양한 실험을 통해, 차도에 설치된 테스트 박스(T/B)의 경우 송신용 안테나로, 지향성(directional) 안테나를 설치했을 때가 전방향성(omni-directional) 안테나를 설치했을 때보다 데이터 수신율이 높았고, 인도에 설치된 테스트 박스의 경우에는 전방향성 안테나를 설치했을 때가 지향성 안테나를 설치했을 때 보다 데이터 수신율이 높음을 확인할 수 있었다.

또한 저주파를 이용한 데이터 수신율이 고주파를 이용한 데이터 수신율 보다 우수하였는데, 이는 저주파수 파형이 고주파를 이용하는 것 보다 먼 거리까지 전송이 가능하기 때문인 것으로 분석된다.

도 2는 본 발명에 따른 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템(100)은 전극부(110), 데이터로거 장치부(120), 게이트웨이부(130) 및 방식전위 데이터 분석부(140)를 포함한다.

이하 본 발명에 따른 방식전위 측정 및 원격 전송 시스템(100)의 구성요소 각각을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

전극부(110)는 기준전극부(110) 및 양극부(112)를 포함하는데, 기준전극과 매설배관(10)의 음극(-)을 접속하여 방식전위를 측정할 수 있도록 해준다.

이 경우 매설배관(10)의 방식전위를 원격으로 측정하기 위해서 기준전극은 고체 기준전극을 사용함이 바람직하다.

이를테면, 고체 기준전극은 한번 매설하면 구조물의 수명기간 동안 견딜 수 있도록 하기 위해 세라믹의 흡수율을 조정하였고, 임피던스를 크게 하였으며, 고밀도 에폭시를 사용하여 실링을 강화하였고, 또한 내부 저항값을 줄이기 위해 활성알루미나를 사용 하였고, 황화학물질의 누출로 인한 환경오염을 방지하기 위해 세라믹 구성성분을 조정(hydrogen sulfideion trapper) 하였다.

데이터로거 장치부(120)는 측정된 방식전위 데이터를 수집하고, 도로에 운행 중인 데이터 수집차량(50)으로 무선으로 전송하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 3a에서 후술한다.

게이트웨이부(130)는 이동식의 게이트웨이(40)를 구비하여, 데이터로거 장치부(120)에 구비된 데이터로거 장치(21)로 방식전위 데이터 전송을 요청을 통해, 상기 데이터로거 장치(21)로부터 방식전위 데이터를 무선 통신을 통해 전송받는 기능을 수행한다.

방식전위 데이터 분석부(140)는 차량의 내부 또는 원격의 별도의 위치에 설치될 수 있으며, 게이트웨이(40)를 통해 전송받은 방식전위 데이터를 미리 설정한 기준 방식전위 값과 비교 분석하여, 상기 매설배관(10)의 방식전위 상태를 감지하고, 디스플레이 해주는 기능을 수행하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 3b에서 후술한다.

도 3a는 도 2의 구성 중 데이터로거 장치부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터로거 장치부(120)는 전원공급부(121), 충전부(122), 방식전위 측정부(123), 무선 통신부(124), 전력모드 선택부(125), 데이터 저장부(126) 및 통합 제어부(127)를 포함한다.

전원공급부(121)는 내부의 전기기기들에게 전력을 공급하여 각각의 전기기기들이 작동하도록 해준다.

충전부(122)는 소모형 배터리부(122a) 및 재활용 충전부(122b)를 포함한다.

여기서 소모형 배터리부(122a)는 사전에 일정한 전하량이 충전되고, 사용에 따라 충전량이 점차 소모가 되는 배터리 또는 재차 충전 가능한 2차 전지를 배터리로 사용할 수 있다.

재활용 충전부(122b)는 본 발명의 특징 중 하나로, 지하철 또는 전력선 주변에서 누설되는 누설전류 또는 과전류를 수집하여 전기 에너지로 저장한 재활용 에너지 저장장치로부터 전류를 공급받아 배터리의 충전을 하는 재활용 충전 방식을 사용하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 4a ~ 도 5b에서 후술한다.

방식전위 측정부(123)는 기준전극과, 매설배관(10)의 음극(-)을 접속하는 양극의 전위를 측정하여 방식전위 데이터를 수집할 수 있도록 해주는데, 이 경우 통합 제어부(127)의 명령에 의해 최적의 안정적인 데이터 측정 시간대를 설정하여 일정시간 동안 전위를 측정할 수 있도록 프로그래밍 함이 바람직하다.

본 발명의 경우 희생양극법을 사용하여 매설배관(10)의 방식전위를 측정하는 실시예에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고 외부 전원법, 배류법 등의 전기 방식을 사용할 수 있음은 당연하다.

무선 통신부(124)는 데이터 수집차량(50)에 설치된 게이트웨이(40)와 무선 통신을 수행하는데, 무선 통신 방식으로 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), CDMA, 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다.

전력모드 선택부(125)는 저 전력 통신을 구현하기 위해 슬립 모드(Sleep mode), 아이들 모드(Idle mode), 액티브 모드(Active mode)로 구별하고, 해당 신호에 따라 각각의 모드를 선택하여 해당 모드가 구현되도록 해준다.

이를테면, 무선 통신부(124)는 통신 동작을 하지 않는 슬립(Sleep) 상태로 변환하는 슬립 모드(Sleep mode)와, 게이트웨이(40)에서 전송하는 데이터 전송 요청 신호를 감지하는 아이들 모드(Idle mode), 상기 아이들 모드(Idle mode)에서 게이트웨이(40)의 데이터 전송 요청 신호를 감지할 경우 메모리부에 저장된 전위 데이터를 전송하는 액티브 모드(Active mode)로 구성하고, 평상시에는 슬립 모드(Sleep mode)와 아이들 모드(Idle mode)를 일정시간 간격으로 반복하며 게이트웨이(40)에서 데이터 전송 요청 신호를 아이들 모드(Idle mode)에서 감지하면 액티브 모드(Active mode)로 변환되어 방식전위 데이터를 게이트웨이(40)로 전송할 수 있도록 해 준다.

이 때 게이트웨이(40)는 항상 액티브 모드(Active mode)로 설정되어, 데이터 전송 요청 신호를 데이터 로거 장치부(120)로 전송하고, 상기 데이터 로거 장치부(120)로부터 데이터 전송 신호가 감지된 경우 방식전위 데이터를 수신한다.

데이터 저장부(126)는 방식전위 측정부(123)에서 측정한 방식전위 데이터를 저장하며, 저장매체로 이를테면, 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 사용할 수 있다.

통합 제어부(127)는 전원공급부(121), 충전부(122), 방식전위 측정부(123), 무선 통신부(124), 전력모드 선택부(125) 및 데이터 저장부(126)를 통합 제어한다.

도 3b는 도 2의 구성 중 방식전위 데이터 분석부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 방식전위 데이터 분석부(140)는 방식데이터 저장부(141), 방식전위 평가부(142), 알람 발생부(143) 및 디스플레이부(144)를 포함한다.

방식데이터 저장부(141)는 데이터로거 장치부(120)로부터 전송된 방식전위 데이터를 저장하며, 저장매체로 이를테면, 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 사용할 수 있다.

방식전위 평가부(142)는 상기 방식데이터 저장부(141)에 저장된 방식전위 데이터와 미리 설정한 기준 방식전위 값을 비교하여 매설배관(10)의 방식전위 상태를 평가한다.

이를테면, 방식전위 평가부(142)는 기준전극에 따라 부식방지전위를 설정하고 있으며 포화황산동 기준전극을 사용할 경우 -850mV 이하로 유지시켜야 하며, 이에 따라 방식전위 평가부(142)는 기준전극의 종류에 따라 미리 설정한 기준 방식전위 값과 측정한 방식전위 데이터를 비교하여, 상기 매설배관(10)의 방식전위를 평가하고 기준범위를 벗어날 경우 알람 발생부(143)를 통해 경보를 발생 시킨다.

알람 발생부(143)는 상기 방식전위 평가부(142)에서 기준 범위를 벗어났다고 판단한 경우, 경보 발생 신호에 따라 소정의 경보를 발생시키는데, 경보 방법으로 이를테면, 경고 메시지, 알람, 부저 등의 신호를 관리자 단말로 자동 전송하여 해당 관리자로 하여금 매설배관에 대한 유지 보수가 신속히 이루어 질 수 있도록 할 수 있다.

디스플레이부(144)는 해당 방식전위 데이터를 디스플레이 하는데, 방식전위 데이터는 이를테면, 기준 값을 벗어난 매설배관(10)의 위치, ID, 방식전위 값 등이 포함될 수 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 테스트 박스의 재활용 충전기의 기능을 설명하기 위한 개념도를 나타낸 것이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명은 테스트 박스(20) 내에 재활용 충전기(25)를 구비하고, 재활용 에너지 저장장치(200)가 누설전류 또는 과전류로부터 수집하여 얻은 전기 에너지를 재활용 충전기(25)를 충전 시키고, 재활용 충전기(25)기로부터 데이터 로거 장치(25)로 전류를 공급하여 매설배관(10)의 방식전위 측정 및 데이터 전송 시에 이용함으로, 통상적인 배터리의 수명이 다하더라도 별도의 배터리 교체 작업 없이, 방식전위 측정을 계속하여 수행할 수 있는 장점을 갖는다.

여기서 누설전류는 지하철 선로로부터 지하로 누설되는 전류를 의미하며, 누설전류가 직류(DC) 또는 교류(AC) 여부에 따라 재활용 에너지 저장장치(200)의 형태를 달리 구성할 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 5a에서 후술한다.

또한 누설전류는 전력선의 중성선과 연결된 접지선을 따라 지하의 접지봉으로 흐르는 전류 일 수 있으며, 이의 누설전류를 저장하기 위한 재활용 에너지 저장장치(200)를 구비하는데, 이에 대한 실시예는 도 5b에서 후술한다.

이 경우 교류 누설전류(I ₃ )는 각 전신주에서 중성선(2)과 연결된 접지선을 따라 전신주 근처에 매설된 접지봉(4)을 통해 토양으로 흘러 들어가게 된다.

과전류는 외부 전원법에서 방식전위 측정 범위(-850mV ~ -1500mV)를 초과한 범위(-1500mV ~ -2500mV)에 해당하는 전류를 의미하며, 이 전류는 재활용 에너지 저장장치(200)를 이용하여 수집된 후 전기 에너지로 저장될 수 있다.

도 4b는 도 4a의 테스트 박스의 재활용 충전기를 활용하기 위한 지하 또는 지상에서 누설되는 전류를 저장하는 수단을 일 실시예로 나타낸 것이다.

도 4b를 참조하면, 본 발명은 매설배관(10), 양극(32), 지하의 직류 형태의 누설전류를 수집하기 위한 제1 에너지 저장수단(200a) 및 지상의 교류 형태의 누설전류를 수집하기 위한 제2 에너지 저장수단(200b)을 포함한다.

전기방식으로 희생양극법을 사용할 경우, 양극(32)은 일반적으로 방식대상물인 매설배관(10) 등의 금속구조물이 철로 이루어지기 때문에 철보다 전위가 낮은 마그네슘 등이 주로 사용될 수 있다.

매설배관(10)과 양극(32)을 전선으로 서로 연결하면, 양극(32)으로부터 매설배관(10)으로 방식전류가 흐르게 되는데, 전선을 지상으로 인출하여 매설배관(10) 및 양극(32)을 연결하면 지중에 매설된 매설배관(10) 및 양극(32) 사이에 방식전류가 흐르게 된다.

또한, 지중의 매설배관(10) 및 양극(32)이 지상으로 나와 있는 전선을 통해 폐회로를 형성할 수 있으며, 이에 따라 매설배관(10)에서 양극(32)으로 전류가 흐를 수 있다.

제1 에너지 저장수단(200a)은 지하의 직류 형태의 누설전류를 수집 및 저장한 후 방식전류로 재활용 되도록 하기 위한 것으로, 전기 에너지 저장을 위한 메탈(5), 저항 등의 회로(RC 회로)를 구비할 수 있다.

한편 제2 에너지 저장수단(200b)은 지상의 교류 형태의 누설전류를 수집 및 저장한 후 방식전류로 재활용 되도록 하기 위한 것으로, 전기 에너지 저장을 위한 코일(7), 저항 등의 회로(RLC 회로)를 구비할 수 있다.

도 5a는 본 발명에 따른 일 실시예로, 지하철 운행 시 누설되는 전류를 확보하기 위한 에너지 저장수단들을 일 실시예로 나타낸 것이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명은 지하철(60), 지하철 변전소(3), 매설배관(10), 제1 지하 에너지저장수단(200a-1) 및 제2 지하 에너지저장수단(200a-2)을 포함한다.

지하철 선로는 급전선(feeder)과 레일(rail)로 구성되며, 지하철 변전소(3)에서 양 단에 소정 전압을 공급함에 따라 선로 상에 놓여 진 지하철(60)이 이동하게 된다.

지중에 매설되는 금속구조물은 지하철 선로 주변에 매설되는 경우가 있고, 지하철 선로는 지하철 변전소(3)를 중심으로 하나의 큰 회로를 형성하게 되는데, 지하철 선로에는 공급전류가 흐르며 이 중 일부가 레일을 통해 주변의 토양으로 누설되며, 인근에 매설배관(10) 등의 금속구조물이 있는 경우, 누설전류는 매설배관(10)을 따라 흐르게 된다.

이 경우 제1 지하 에너지저장수단(200a-1)은 지하철 선로 하부의 토양과 매설배관(10)에 배치되며, 메탈(5), 저항 등을 구비한 회로를 이용하여 지하철 선로로부터 유출 되는 직류 누설전류(I ₁ )를 수집하여 전기에너지로 저장한 후, 도 4a에 도시된 재활용 충전기(25)를 충전 시키는데 사용될 수 있다.

한편, 지하철 변전소(3)의 공급전원 자체는 직류전압/직류전류이나 선로로부터 누설되어 토양에 흐르는 누설전류는 토양을 매질로 하여 흐르면서 그 값이 비교적 일정하지 않고 계속 변화하는 교류 누설전류(I ₂ )일 경우, 제2 지하 에너지저장수단(200a-2)은 메탈(5), 코일(7), 저항 등을 구비한 회로를 이용하여 상기 교류 누설전류(I ₂ )를 수집하여 전기에너지로 저장한 후, 도 4a에 도시된 재활용 충전기(25)를 충전 시키는데 사용될 수 있다.

도 5b는 본 발명에 따른 일 실시예로, 전력선의 중성선을 통해 누설되는 전류를 확보하기 위한 에너지 저장수단을 일 실시예로 나타낸 것이다.

도 5b를 참조하면, 일정 간격마다 세워져 있는 전신주에는 60Hz 특 고압 또는 저압의 전선 및 전력설비가 지지되어 있는데, 각 전신주의 접지를 통해 3상 불평형 전류나 누설전류가 흐를 수 있다.

이 경우 교류 누설전류(I ₃ )는 각 전신주에서 중성선(2)과 연결된 접지선을 따라 전신주 근처에 매설된 접지봉(4)을 통해 토양으로 흘러 들어가게 된다.

이와 같이 교류 누설전류(I ₃ )를 수집하고 전기 에너지로 저장하기 위하여, 제1 지상 에너지저장수단(200b-1)을 도 5b에 도시된 바대로 중선선(2)과 연결된 접지선을 따라 지상의 전신주에 또는 지하의 접지봉(4) 근처(미 도시)에 배치하고, 메탈, 코일, 저항 등을 구비한 회로를 이용하여 상기 교류 누설전류(I ₃ )를 수집하여 전기에너지로 저장한 후, 도 4a에 도시된 재활용 충전기(25)를 충전 시키는데 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 경우 누설전류 재활용 충전 방식에 대해 구체적으로 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고, 이와 유사한 방법으로 태양광 및 지열(이를테면, 열전반도체의 제벡효과(Seebeck Effect)를 이용한 지열발전 등)을 이용한 충전방식을 사용할 수 있음은 당연하다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 매설배관
20 : 테스트 박스
21 : 데이터 로거 장치
31 : 기준전극
40 : 게이트웨이
50 : 데이터 수집 차량